2015.09/17 SｉCのホットプレス焼結（２）
なぜSiCの常圧焼結においてβSiC＞αSiC＞高純度SiCの順にホウ素の添加量を少なくできるのか。理由は簡単で、SiC粉体の一個の粒子内部に含まれる不純物酸素の量がこの順に少なくなっているからだ。例えばβSiCでは０．７％以上の内部酸素が不純物として含まれているが、αSiCは０．５％前後であり、高純度SiCでは実験誤差程度である。
この粒子内部に含まれる不純物酸素の量に違いが生じるのは、粉体の製造プロセスが異なるためである。すなわち高純度SiCでは、理論上不純物の内部酸素は含まれない。αSiCもSiCインゴットを粉砕して製造するので、理論上含まれないはずであるが、インゴットの内部に不純物として含まれてくるとこれをそのまま引き継ぐことになる。
βSiC粉体だけ多量に内部不純物を抱き込むことになる。昔市販のβSiCの内部酸素を計測したところ、最大で１．５％も不純物酸素を含んでいる粉体が存在した。
SiC内部に不純物酸素が含まれると、１５００℃以上でその酸素が助剤のホウ素と反応し、ホウ酸ガスとして系外に排出されてしまう。ゆえにホウ素をプロチャスカは多めに入れる必要があったが、高純度SiCでは０．１％以下でも焼結できた。
常圧焼結では微量でもホウ素を添加する必要があったが、ホットプレスではカーボンだけでも良かった。面白いことにカーボンだけを助剤にして用いたときの成形体の密度はβSiC＜αSiC＜高純度SiCとなった。高純度SiCでは、３以上の密度が安定して得られた。