JP2002241113A - 窒化クロム粉の製造方法 - Google Patents
窒化クロム粉の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒素含有量を任意に制御した窒化クロム粉の
製造方法を提供する。 【解決手段】 金属クロム粉または窒化クロム粉を、常
圧下、窒素雰囲気下で加熱処理する際に、加熱温度を１
０５０℃未満、または１０５０℃以上〜１５００℃以下
に制御し、また加熱処理後の冷却雰囲気を窒素雰囲気ま
たは非窒素雰囲気に調整することによって、窒素含有量
の異なる窒化クロム粉を製造する。
製造方法を提供する。 【解決手段】 金属クロム粉または窒化クロム粉を、常
圧下、窒素雰囲気下で加熱処理する際に、加熱温度を１
０５０℃未満、または１０５０℃以上〜１５００℃以下
に制御し、また加熱処理後の冷却雰囲気を窒素雰囲気ま
たは非窒素雰囲気に調整することによって、窒素含有量
の異なる窒化クロム粉を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素含有量を所定
範囲内で任意に制御することができる窒化クロム粉の製
造方法に関する。より詳しくは、加熱処理温度と雰囲気
を調整することによって窒素含有量を所定範囲内で任意
に制御し、セラミックス材料、溶射材料、ターゲット材
料などに適する窒化クロム粉を製造する方法に関する。
範囲内で任意に制御することができる窒化クロム粉の製
造方法に関する。より詳しくは、加熱処理温度と雰囲気
を調整することによって窒素含有量を所定範囲内で任意
に制御し、セラミックス材料、溶射材料、ターゲット材
料などに適する窒化クロム粉を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化クロムには窒素含有量のことなる六
方晶Ｃｒ2Ｎと、立方晶ＣｒＮの２種の化合物が確認さ
れており、これらは微小硬度、電気抵抗率、熱膨張係数
等の諸物性が各々異なることが知られている。耐酸化
性、耐熱性に優れた室化クロム系セラミックス焼結体の
製造においては、原料となる窒化クロム粉の組成が、最
終焼結体の特性に大きく影響を及ぼす。また、表面改質
を目的とする溶射や蒸着の素材となる窒化クロム粉体
は、溶射や蒸着の工程において窒素を解離しやすく、従
って、予め窒素含有量を調整した材料を用いることが重
要である。
方晶Ｃｒ2Ｎと、立方晶ＣｒＮの２種の化合物が確認さ
れており、これらは微小硬度、電気抵抗率、熱膨張係数
等の諸物性が各々異なることが知られている。耐酸化
性、耐熱性に優れた室化クロム系セラミックス焼結体の
製造においては、原料となる窒化クロム粉の組成が、最
終焼結体の特性に大きく影響を及ぼす。また、表面改質
を目的とする溶射や蒸着の素材となる窒化クロム粉体
は、溶射や蒸着の工程において窒素を解離しやすく、従
って、予め窒素含有量を調整した材料を用いることが重
要である。
【０００３】従来、室化クロムの製造方法として一般に
次のような方法が知られている。 (1)金属クロムあるいはフェロクロムを原料とし、これ
を高圧下で加熱窒化し、あるいは溶融状態で窒化する方
法、または塩化物を経由して窒化する方法。 (2)酸化クロムとアンモニアを８００℃以上の温度で反
応させて窒化クロムを製造する方法（特公昭40-2901号
公報）。 (3)酸化クロム、水酸化クロム、クロム酸、またはその
塩、あるいはクロム鉱石を原料とし、これを炭化水素と
アンモニアガスを含む混合ガス雰囲気中で加熱して窒化
する方法（特公平6-37284号公報）
次のような方法が知られている。 (1)金属クロムあるいはフェロクロムを原料とし、これ
を高圧下で加熱窒化し、あるいは溶融状態で窒化する方
法、または塩化物を経由して窒化する方法。 (2)酸化クロムとアンモニアを８００℃以上の温度で反
応させて窒化クロムを製造する方法（特公昭40-2901号
公報）。 (3)酸化クロム、水酸化クロム、クロム酸、またはその
塩、あるいはクロム鉱石を原料とし、これを炭化水素と
アンモニアガスを含む混合ガス雰囲気中で加熱して窒化
する方法（特公平6-37284号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】窒化クロムの組成とし
てＣｒＮとＣｒ2Ｎの２種類の化合物が文献上報告され
ているが、その詳細こついては不明である。また窒化ク
ロムは、分解しやすく熱的に不安定なために従来の製造
方法では、金属クロムを出発原料とした場合には高圧の
窒素雰囲気を必要とし、またクロム化合物を出発原料と
した場合には残存酸素等の不純物の混入を避けることが
難しい。更に、何れの方法も窒素含有量を任意に制御す
ることは極めて困難であり、目標組成の化合物を安定的
に製造することは実質上不可能であった。
てＣｒＮとＣｒ2Ｎの２種類の化合物が文献上報告され
ているが、その詳細こついては不明である。また窒化ク
ロムは、分解しやすく熱的に不安定なために従来の製造
方法では、金属クロムを出発原料とした場合には高圧の
窒素雰囲気を必要とし、またクロム化合物を出発原料と
した場合には残存酸素等の不純物の混入を避けることが
難しい。更に、何れの方法も窒素含有量を任意に制御す
ることは極めて困難であり、目標組成の化合物を安定的
に製造することは実質上不可能であった。
【０００５】本発明は、金属クロム粉を出発原料とする
ことができ、しかも窒化反応において高圧を必要とせ
ず、常圧下で反応温度・時間・雰囲気をコントロールす
ることにより、従来困難であった窒化クロム粉の含有窒
素量を容易に制御し、高純度で安定した品質の窒化クロ
ム粉を工業的規模で製造することができる方法を提供す
るものである。
ことができ、しかも窒化反応において高圧を必要とせ
ず、常圧下で反応温度・時間・雰囲気をコントロールす
ることにより、従来困難であった窒化クロム粉の含有窒
素量を容易に制御し、高純度で安定した品質の窒化クロ
ム粉を工業的規模で製造することができる方法を提供す
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以下の
構成からなる窒化クロム粉の製造方法が提供される。 （１）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で加熱処
理する際に、加熱温度を１０５０℃未満、または１０５
０℃以上〜１５００℃以下に制御し、また加熱処理後の
冷却雰囲気を窒素雰囲気または非窒素雰囲気に調整する
ことによって、窒素含有量の異なる窒化クロム粉を製造
することを特徴とする窒化クロム粉の製造方法。 （２）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で６５０
℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化処理した後に、
引き続き窒化雰囲気下で冷却することにより、実質的に
ＣｒＮ単一相の窒化クロム粉を製造することを特徴とす
る窒化クロム粉の製造方法。 （３）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で６５０
℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化処理した後に、
非窒化雰囲気下で冷却することにより、ＣｒＮ相を主体
とする窒化クロム粉を製造することを特徴とする窒化ク
ロム粉の製造方法。 （４）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で１０５
０℃以上〜１５００℃以下に加熱処理した後に、引き続
き窒素雰囲気下で冷却することにより、ＣｒＮ相を主体
とする窒化クロム粉を製造することを特徴とする窒化ク
ロム粉の製造方法。 （５） 金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で１０
５０℃以上〜１５００℃以下に加熱処理した後に、非窒
素雰囲気下で冷却することにより、実質的にＣｒ2Ｎ単
一相の窒化クロム粉を製造することを特徴とする窒化ク
ロム粉の製造方法。 （６）上記(3)〜(6)の何れかの製造方法において、金属
クロム粉に代えてＣｒＮ相またはＣｒ2Ｎ相を主体とす
る窒化クロム粉を用い、その窒素含有量を調整した窒化
クロム粉を製造することを特徴とする方法。 （７）金属クロム粉または窒化クロム粉を、常圧下、窒
素雰囲気下で６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して
窒化処理した後に、非窒素雰囲気下で冷却することによ
り、窒素含有量１１.８wt％〜２１.２wt％のＣｒ2Ｎ相
とＣｒＮ相の混合相からなる窒化クロム粉を製造する方
法。
構成からなる窒化クロム粉の製造方法が提供される。 （１）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で加熱処
理する際に、加熱温度を１０５０℃未満、または１０５
０℃以上〜１５００℃以下に制御し、また加熱処理後の
冷却雰囲気を窒素雰囲気または非窒素雰囲気に調整する
ことによって、窒素含有量の異なる窒化クロム粉を製造
することを特徴とする窒化クロム粉の製造方法。 （２）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で６５０
℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化処理した後に、
引き続き窒化雰囲気下で冷却することにより、実質的に
ＣｒＮ単一相の窒化クロム粉を製造することを特徴とす
る窒化クロム粉の製造方法。 （３）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で６５０
℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化処理した後に、
非窒化雰囲気下で冷却することにより、ＣｒＮ相を主体
とする窒化クロム粉を製造することを特徴とする窒化ク
ロム粉の製造方法。 （４）金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で１０５
０℃以上〜１５００℃以下に加熱処理した後に、引き続
き窒素雰囲気下で冷却することにより、ＣｒＮ相を主体
とする窒化クロム粉を製造することを特徴とする窒化ク
ロム粉の製造方法。 （５） 金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で１０
５０℃以上〜１５００℃以下に加熱処理した後に、非窒
素雰囲気下で冷却することにより、実質的にＣｒ2Ｎ単
一相の窒化クロム粉を製造することを特徴とする窒化ク
ロム粉の製造方法。 （６）上記(3)〜(6)の何れかの製造方法において、金属
クロム粉に代えてＣｒＮ相またはＣｒ2Ｎ相を主体とす
る窒化クロム粉を用い、その窒素含有量を調整した窒化
クロム粉を製造することを特徴とする方法。 （７）金属クロム粉または窒化クロム粉を、常圧下、窒
素雰囲気下で６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して
窒化処理した後に、非窒素雰囲気下で冷却することによ
り、窒素含有量１１.８wt％〜２１.２wt％のＣｒ2Ｎ相
とＣｒＮ相の混合相からなる窒化クロム粉を製造する方
法。
【０００７】以上のように、本発明の製造方法は、金属
クロム粉または窒化クロム粉を出発原料とし、加熱温度
の範囲および冷却雰囲気を窒素または非窒素の雰囲気に
調整することによって、窒素含有量を任意に制御した窒
化クロム粉を製造するものであり、本発明の製造方法に
よれば、実質的にＣｒＮ単一相の窒化クロム粉、または
Ｃｒ2Ｎ単一相の窒化クロム、或いは、ＣｒＮとＣｒ2Ｎ
の混合相であって窒素含有量が制御された窒化クロム粉
を得ることができる。
クロム粉または窒化クロム粉を出発原料とし、加熱温度
の範囲および冷却雰囲気を窒素または非窒素の雰囲気に
調整することによって、窒素含有量を任意に制御した窒
化クロム粉を製造するものであり、本発明の製造方法に
よれば、実質的にＣｒＮ単一相の窒化クロム粉、または
Ｃｒ2Ｎ単一相の窒化クロム、或いは、ＣｒＮとＣｒ2Ｎ
の混合相であって窒素含有量が制御された窒化クロム粉
を得ることができる。
【０００８】以下、本発明を実施態様に即して具体的に
説明する。本発明の製造方法は、金属クロム粉または窒
化クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で加熱処理する際
に、加熱温度を１０５０℃未満、または１０５０℃以上
〜１５００℃以下に制御し、また加熱処理後の冷却雰囲
気を窒素雰囲気または非窒素雰囲気に調整することによ
って、窒素含有量の異なる窒化クロム粉を製造すること
を特徴とする窒化クロム粉の製造方法である。
説明する。本発明の製造方法は、金属クロム粉または窒
化クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で加熱処理する際
に、加熱温度を１０５０℃未満、または１０５０℃以上
〜１５００℃以下に制御し、また加熱処理後の冷却雰囲
気を窒素雰囲気または非窒素雰囲気に調整することによ
って、窒素含有量の異なる窒化クロム粉を製造すること
を特徴とする窒化クロム粉の製造方法である。
【０００９】図１に金属クロム粉の窒化反応における示
差熱分析結果例を示す。金属クロム粉を、窒素気流中
（窒素雰囲気下）において室温〜１５００℃の温度範囲
で２０℃/minの速度で加熱すると、６５０℃から発熱反
応を伴う急激な窒化反応が開始し、１０５０℃までは窒
化による約１２.５％の重量増加が生じ、金属クロムが
次式(１)のようにＣｒ2Ｎになり、その一部は次式(２)
のようにさらに窒素と反応してＣｒＮを生成する。 ２Ｃｒ＋ １/２Ｎ2 → Ｃｒ2Ｎ …(1) Ｃｒ2Ｎ＋１/２Ｎ2 → ２ＣｒＮ …(2)
差熱分析結果例を示す。金属クロム粉を、窒素気流中
（窒素雰囲気下）において室温〜１５００℃の温度範囲
で２０℃/minの速度で加熱すると、６５０℃から発熱反
応を伴う急激な窒化反応が開始し、１０５０℃までは窒
化による約１２.５％の重量増加が生じ、金属クロムが
次式(１)のようにＣｒ2Ｎになり、その一部は次式(２)
のようにさらに窒素と反応してＣｒＮを生成する。 ２Ｃｒ＋ １/２Ｎ2 → Ｃｒ2Ｎ …(1) Ｃｒ2Ｎ＋１/２Ｎ2 → ２ＣｒＮ …(2)
【００１０】１０５０℃から更に昇温すると、緩やかな
吸熱反応と共に分解反応(脱窒素)が起こり、１０５０℃
から１２００℃の範囲では約８％の重量減少、１２００
℃から１５００℃間での範囲では約１０％の重量減少が
確認される。この脱窒素反応によってＣｒＮの大部分は
Ｃｒ2Ｎになる。
吸熱反応と共に分解反応(脱窒素)が起こり、１０５０℃
から１２００℃の範囲では約８％の重量減少、１２００
℃から１５００℃間での範囲では約１０％の重量減少が
確認される。この脱窒素反応によってＣｒＮの大部分は
Ｃｒ2Ｎになる。
【００１１】加熱処理後に窒素気流中で冷却すると、１
５００℃から９５０℃の範囲では再び緩やかな窒化反応
が起こり、Ｃｒ2Ｎの大部分がＣｒＮに変化して約１８
％の重量増加が生じる。なお、冷却時間や速度によって
はＣｒ2Ｎの一部が窒化せずに残る。一方、冷却工程を
非窒素雰囲気下で行うと、このような窒化反応は起こら
ず、加熱工程で生じた窒化クロムの状態を維持して冷却
される。
５００℃から９５０℃の範囲では再び緩やかな窒化反応
が起こり、Ｃｒ2Ｎの大部分がＣｒＮに変化して約１８
％の重量増加が生じる。なお、冷却時間や速度によって
はＣｒ2Ｎの一部が窒化せずに残る。一方、冷却工程を
非窒素雰囲気下で行うと、このような窒化反応は起こら
ず、加熱工程で生じた窒化クロムの状態を維持して冷却
される。
【００１２】次に、金属クロムの窒化速度について、７
００℃〜１０００℃の温度範囲における示差熱分析の結
果を図２に示す。図示するように、窒化反応による重量
増加は時間と共に放物線的に増加し、窒化温度の上昇と
共に窒化速度は増加する。これらの試料をアルゴン雰囲
気で冷却後、Ｘ線回折によって組成を同定すると何れも
ＣｒＮ相とＣｒ2Ｎ相を含むことが確認される。このよ
うに高温で処理するほどＣｒＮの生成量が増加する。す
なわち、６５０℃以上〜１０５０℃以下の加熱工程で
は、上記(1)式、(2)式の窒化反応が同特に進行し、金属
ＣｒはＣｒ2Ｎを経てＣｒＮと変化する。
００℃〜１０００℃の温度範囲における示差熱分析の結
果を図２に示す。図示するように、窒化反応による重量
増加は時間と共に放物線的に増加し、窒化温度の上昇と
共に窒化速度は増加する。これらの試料をアルゴン雰囲
気で冷却後、Ｘ線回折によって組成を同定すると何れも
ＣｒＮ相とＣｒ2Ｎ相を含むことが確認される。このよ
うに高温で処理するほどＣｒＮの生成量が増加する。す
なわち、６５０℃以上〜１０５０℃以下の加熱工程で
は、上記(1)式、(2)式の窒化反応が同特に進行し、金属
ＣｒはＣｒ2Ｎを経てＣｒＮと変化する。
【００１３】また、Ｃｒ2ＮからＣｒＮへの窒化速度に
ついての示差熱分析結果を図３に示した。予め金属Ｃｒ
を１０５０℃以上に加熱して室化した後に非窒化雰囲気
下で冷却して得たＣｒ2Ｎ単一相粉末を用い、これを窒
素気流中で７００℃〜１０００℃に加熱した。図３に示
すように、Ｃｒ2ＮからＣｒＮへの窒化による重量増加
と時間の関係は図２の金属Ｃｒの窒化反応と同様な傾向
を示すが、同温度、同時間で比較した場合の重量増加率
は金属Ｃｒの窒化よりも低く、また１０００℃と９００
℃の重量変化はほぼ一致しており、１０５０℃の分解温
度から考察すると、一部は上記(2)式の平衡状態にある
と考えられる。この結果から、Ｃｒ2Ｎ単一相の粉末を
６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して室化し、非窒
化雰囲気下で冷却することにより、窒化クロム中の窒素
量を制御でき、ＣｒＮとＣｒ2Ｎの組成を制御できるこ
とが判る。
ついての示差熱分析結果を図３に示した。予め金属Ｃｒ
を１０５０℃以上に加熱して室化した後に非窒化雰囲気
下で冷却して得たＣｒ2Ｎ単一相粉末を用い、これを窒
素気流中で７００℃〜１０００℃に加熱した。図３に示
すように、Ｃｒ2ＮからＣｒＮへの窒化による重量増加
と時間の関係は図２の金属Ｃｒの窒化反応と同様な傾向
を示すが、同温度、同時間で比較した場合の重量増加率
は金属Ｃｒの窒化よりも低く、また１０００℃と９００
℃の重量変化はほぼ一致しており、１０５０℃の分解温
度から考察すると、一部は上記(2)式の平衡状態にある
と考えられる。この結果から、Ｃｒ2Ｎ単一相の粉末を
６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して室化し、非窒
化雰囲気下で冷却することにより、窒化クロム中の窒素
量を制御でき、ＣｒＮとＣｒ2Ｎの組成を制御できるこ
とが判る。
【００１４】次に、金属Ｃｒ中への窒素の拡散状態を示
す断面組織の顕微鏡写真を図４に示す。約１mm径の金属
Ｃｒ塊を窒素気流中に１０００℃で１〜６６時間保持し
て窒化クロムとした。図４(Ａ)は金属Ｃｒ、図４(Ｂ)は
窒化処理１時間、図４(Ｃ)は窒化処理１６時間、図４
(Ｄ)は窒化処理６６時間の結果である。１時間処理後に
金属Ｃｒの表面層約１０μmの層厚部分に窒化物相が出
現し、この窒化物相は窒化処理１６時間後には５０μ
m、６６時間後には１００μmへと拡大している。Ｘ線回
折の結果、この窒化物相は何れもＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎおよ
びＣｒの共存相であった。
す断面組織の顕微鏡写真を図４に示す。約１mm径の金属
Ｃｒ塊を窒素気流中に１０００℃で１〜６６時間保持し
て窒化クロムとした。図４(Ａ)は金属Ｃｒ、図４(Ｂ)は
窒化処理１時間、図４(Ｃ)は窒化処理１６時間、図４
(Ｄ)は窒化処理６６時間の結果である。１時間処理後に
金属Ｃｒの表面層約１０μmの層厚部分に窒化物相が出
現し、この窒化物相は窒化処理１６時間後には５０μ
m、６６時間後には１００μmへと拡大している。Ｘ線回
折の結果、この窒化物相は何れもＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎおよ
びＣｒの共存相であった。
【００１５】以上のように、窒素のＣｒ中の拡散が５０
μm以上進行するには非常に長時間を要するので、１６
時間以内に金属Ｃｒ粉全体を窒化するには、金属Ｃｒの
粒度は約１００μm（半径５０μm）以下が好ましい。な
お、金属Ｃｒ粉の粒径が１μm以下では、粉体の間に含
まれる酸素の影響が大きくなり、この酸素が窒化クロム
粉中に残存して窒化クロム粉の純度を低下させるので好
ましくない。
μm以上進行するには非常に長時間を要するので、１６
時間以内に金属Ｃｒ粉全体を窒化するには、金属Ｃｒの
粒度は約１００μm（半径５０μm）以下が好ましい。な
お、金属Ｃｒ粉の粒径が１μm以下では、粉体の間に含
まれる酸素の影響が大きくなり、この酸素が窒化クロム
粉中に残存して窒化クロム粉の純度を低下させるので好
ましくない。
【００１６】本発明の製造方法は、以上の加熱工程にお
ける窒化反応と脱窒素反応、および冷却工程における再
窒化反応を制御することにより、実質的にＣｒＮ単一
相、Ｃｒ2Ｎ単一相、あるいは窒素含有量を制御したＣ
ｒＮとＣｒ2Ｎの混合相からなる窒化クロム粉を製造す
る。具体的には、例えば、金属クロム粉または窒化クロ
ム粉を出発材料とし、表１に示す加熱冷却処理によって
目的組成の窒化クロム粉を得ることができる。
ける窒化反応と脱窒素反応、および冷却工程における再
窒化反応を制御することにより、実質的にＣｒＮ単一
相、Ｃｒ2Ｎ単一相、あるいは窒素含有量を制御したＣ
ｒＮとＣｒ2Ｎの混合相からなる窒化クロム粉を製造す
る。具体的には、例えば、金属クロム粉または窒化クロ
ム粉を出発材料とし、表１に示す加熱冷却処理によって
目的組成の窒化クロム粉を得ることができる。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１のNo.１の処理工程では、金属クロム
粉または窒化クロム粉を、窒素雰囲気下で６５０℃以上
〜１０５０℃以下に加熱すると、９５０℃付近まで加熱
される間に金属クロムＣｒが窒化されてＣｒ2Ｎとな
り、さらに１０５０℃付近まで加熱される間に窒化反応
が進み、Ｃｒ2Ｎの大部分はＣｒＮになる。これを窒素
雰囲気下で室温まで冷却すると再窒化反応が進み、加熱
工程で一部のＣｒ2Ｎが窒化されずに残留しても、これ
が再窒化されてＣｒＮとなり、Ｃｒ2Ｎ相の殆どない実
質的にＣｒＮ単一相の窒化クロム粉が得られる。
粉または窒化クロム粉を、窒素雰囲気下で６５０℃以上
〜１０５０℃以下に加熱すると、９５０℃付近まで加熱
される間に金属クロムＣｒが窒化されてＣｒ2Ｎとな
り、さらに１０５０℃付近まで加熱される間に窒化反応
が進み、Ｃｒ2Ｎの大部分はＣｒＮになる。これを窒素
雰囲気下で室温まで冷却すると再窒化反応が進み、加熱
工程で一部のＣｒ2Ｎが窒化されずに残留しても、これ
が再窒化されてＣｒＮとなり、Ｃｒ2Ｎ相の殆どない実
質的にＣｒＮ単一相の窒化クロム粉が得られる。
【００１９】表１のNo.２の処理工程では、１０５０℃
付近まで加熱される間はNo.１の工程と同様に窒化反応
が進み、金属Ｃｒの大部分はＣｒＮになる。その後、窒
素雰囲気を水素やアルゴン雰囲気に切り替えて室温まで
冷却すると、冷却工程で再窒化反応は起こらず、加熱工
程で一部のＣｒ2Ｎが窒化されずに残留している場合に
はこのＣｒ2Ｎを含み、ＣｒＮ相を主体とした窒化クロ
ム粉が得られる。
付近まで加熱される間はNo.１の工程と同様に窒化反応
が進み、金属Ｃｒの大部分はＣｒＮになる。その後、窒
素雰囲気を水素やアルゴン雰囲気に切り替えて室温まで
冷却すると、冷却工程で再窒化反応は起こらず、加熱工
程で一部のＣｒ2Ｎが窒化されずに残留している場合に
はこのＣｒ2Ｎを含み、ＣｒＮ相を主体とした窒化クロ
ム粉が得られる。
【００２０】表１のNo.３の処理工程では、１０５０℃
付近まで加熱される間はNo.１の工程と同様に窒化反応
が進み、金属Ｃｒの大部分はＣｒＮになる。その後、窒
素雰囲気下でさらに１５００℃まで加熱される間に脱窒
素反応が起こり、ＣｒＮの大部分がＣｒ2Ｎに戻る。引
き続き、これを窒素雰囲気下で室温まで冷却すると、こ
の間に再窒化反応が進み、Ｃｒ2Ｎの大部分は再窒化さ
れてＣｒＮとなり、一部のＣｒ2Ｎが窒化されずに残留
している場合にはこのＣｒ2Ｎを含むＣｒＮ相を主体と
した窒化クロム粉が得られる。
付近まで加熱される間はNo.１の工程と同様に窒化反応
が進み、金属Ｃｒの大部分はＣｒＮになる。その後、窒
素雰囲気下でさらに１５００℃まで加熱される間に脱窒
素反応が起こり、ＣｒＮの大部分がＣｒ2Ｎに戻る。引
き続き、これを窒素雰囲気下で室温まで冷却すると、こ
の間に再窒化反応が進み、Ｃｒ2Ｎの大部分は再窒化さ
れてＣｒＮとなり、一部のＣｒ2Ｎが窒化されずに残留
している場合にはこのＣｒ2Ｎを含むＣｒＮ相を主体と
した窒化クロム粉が得られる。
【００２１】表１のNo.４の処理工程では、１５００℃
付近まで加熱される間はNo.３の工程と同様に窒化反応
と脱窒化反応が進み、金属Ｃｒの大部分はＣｒ2Ｎにな
る。その後、窒素雰囲気を水素やアルゴン雰囲気に切り
替えて室温まで冷却すると、冷却工程で再窒化反応は起
こらず、ＣｒＮ相が殆どない実質的にＣｒ2Ｎ単一相の
窒化クロム粉が得られる。
付近まで加熱される間はNo.３の工程と同様に窒化反応
と脱窒化反応が進み、金属Ｃｒの大部分はＣｒ2Ｎにな
る。その後、窒素雰囲気を水素やアルゴン雰囲気に切り
替えて室温まで冷却すると、冷却工程で再窒化反応は起
こらず、ＣｒＮ相が殆どない実質的にＣｒ2Ｎ単一相の
窒化クロム粉が得られる。
【００２２】また、金属クロム粉または窒化クロム粉
を、窒素雰囲気下で、６５０℃以上〜１０５０℃以下に
加熱して窒化処理した後に、非窒素雰囲気下で冷却する
ことにより、窒素含有量１１.８wt％〜２１.２wt％のＣ
ｒ2Ｎ相とＣｒＮ相の混合相からなる窒化クロム粉を製
造することができる。この場合、金属Ｃｒを常圧下で６
５０℃以上〜１５００℃以下に加熱し、非窒素雰囲気下
で冷却することにより実質的にＣｒ2Ｎ単一相からなる
窒化クロム粉を合成し、これを原料として窒素雰囲気下
で６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化するこ
とにより、窒素含有量を制御したＣｒ2ＮとＣｒＮの複
合相からなる窒化クロム粉、あるいはＣｒＮ単一相から
なる窒化クロム粉を有利に製造することができる。
を、窒素雰囲気下で、６５０℃以上〜１０５０℃以下に
加熱して窒化処理した後に、非窒素雰囲気下で冷却する
ことにより、窒素含有量１１.８wt％〜２１.２wt％のＣ
ｒ2Ｎ相とＣｒＮ相の混合相からなる窒化クロム粉を製
造することができる。この場合、金属Ｃｒを常圧下で６
５０℃以上〜１５００℃以下に加熱し、非窒素雰囲気下
で冷却することにより実質的にＣｒ2Ｎ単一相からなる
窒化クロム粉を合成し、これを原料として窒素雰囲気下
で６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化するこ
とにより、窒素含有量を制御したＣｒ2ＮとＣｒＮの複
合相からなる窒化クロム粉、あるいはＣｒＮ単一相から
なる窒化クロム粉を有利に製造することができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に示
す。
す。
【００２４】〔実施例１〕平均粒径１０μmの金属Ｃｒ
粉末８０kgをステンレス製反応容器内にチャージし、電
気窒化炉内で窒素気流中、９５０℃で２０時間加熱して
窒化処理した後、窒素気流中で室温まで冷却した。得ら
れた室化クロム粉の窒素含有量は２０.９％であり、Ｘ
線回析分析の結果は図５に示すようにＣｒＮ単一相であ
った。
粉末８０kgをステンレス製反応容器内にチャージし、電
気窒化炉内で窒素気流中、９５０℃で２０時間加熱して
窒化処理した後、窒素気流中で室温まで冷却した。得ら
れた室化クロム粉の窒素含有量は２０.９％であり、Ｘ
線回析分析の結果は図５に示すようにＣｒＮ単一相であ
った。
【００２５】〔実施例２〕平均粒径５μmの金属クロム
粉末を実施例１と同じ加熱炉を用い、窒素気流中で１２
００℃に２時間加熱して窒化処理した後、炉内を水素ガ
スに置換して室温まで冷却した。得られた窒化クロム粉
の窒素含有量は１１.５％であり、Ｘ線回折分析の結果
は図６に示すようにＣｒ2Ｎ単一相であった。
粉末を実施例１と同じ加熱炉を用い、窒素気流中で１２
００℃に２時間加熱して窒化処理した後、炉内を水素ガ
スに置換して室温まで冷却した。得られた窒化クロム粉
の窒素含有量は１１.５％であり、Ｘ線回折分析の結果
は図６に示すようにＣｒ2Ｎ単一相であった。
【００２６】〔実施例３〕実施例２で得た含有窒素量１
１.５％のＣｒ2Ｎ単一相からなる窒化クロム粉を原料と
し、実施例１と同じ加熱炉を用い、窒素気流中で９００
℃に１０時間から２０時間加熱して窒化処理した後、炉
内をアルゴンガスに置換して室温まで冷却した。得られ
た窒化クロム粉末の窒素量を表２に示した。また、試料
No.----のＸ線回折の結果を図７に示した。図示するよ
うに、この窒化クロム粉はＣｒＮ相とＣｒ2Ｎ相が混合
したものであった。
１.５％のＣｒ2Ｎ単一相からなる窒化クロム粉を原料と
し、実施例１と同じ加熱炉を用い、窒素気流中で９００
℃に１０時間から２０時間加熱して窒化処理した後、炉
内をアルゴンガスに置換して室温まで冷却した。得られ
た窒化クロム粉末の窒素量を表２に示した。また、試料
No.----のＸ線回折の結果を図７に示した。図示するよ
うに、この窒化クロム粉はＣｒＮ相とＣｒ2Ｎ相が混合
したものであった。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、金属クロム
粉あるいは窒化クロム粉を出発原料とし、高圧を必要と
せず、常圧下で反応温度、時間。雰囲気をコントロール
することによって窒化クロム粉の含有窒素量を容易に制
御することができ、ＣｒＮ単一相、Ｃｒ2Ｎ単一相、ま
たはこれらの混合相からなる高純度で安定した品質の窒
化クロム粉を工業的規模で製造することができる。本発
明の製造方法によって得た窒化クロム粉はセラミックス
材料、溶射材料、あるいはターゲット材料など各種の材
料に適する。
粉あるいは窒化クロム粉を出発原料とし、高圧を必要と
せず、常圧下で反応温度、時間。雰囲気をコントロール
することによって窒化クロム粉の含有窒素量を容易に制
御することができ、ＣｒＮ単一相、Ｃｒ2Ｎ単一相、ま
たはこれらの混合相からなる高純度で安定した品質の窒
化クロム粉を工業的規模で製造することができる。本発
明の製造方法によって得た窒化クロム粉はセラミックス
材料、溶射材料、あるいはターゲット材料など各種の材
料に適する。
【図１】 金属クロム粉の窒化反応における示差熱分析
結果例を図示したものである。
結果例を図示したものである。
【図２】 金属クロムの窒化速度について、７００℃〜
１０００℃の温度範囲における示差熱分析の結果を図示
したものである。
１０００℃の温度範囲における示差熱分析の結果を図示
したものである。
【図３】 Ｃｒ2ＮからＣｒＮへの窒化速度についての
示差熱分析結果を図示したものである。
示差熱分析結果を図示したものである。
【図４】 金属Ｃｒ中への窒素の拡散状態を示す断面組
織の顕微鏡写真（各々(Ａ)は金属Ｃｒ、(Ｂ)は窒化処理
１時間、(Ｃ)は窒化処理１６時間、(Ｄ)は窒化処理６６
時間）である。
織の顕微鏡写真（各々(Ａ)は金属Ｃｒ、(Ｂ)は窒化処理
１時間、(Ｃ)は窒化処理１６時間、(Ｄ)は窒化処理６６
時間）である。
【図５】 実施例１のＸ線回析分析の結果を図示したも
のである。
のである。
【図６】 実施例２のＸ線回析分析の結果を図示したも
のである。
のである。
【図７】 実施例３のＸ線回析分析の結果を図示したも
のである。
のである。
フロントページの続き (72)発明者 清水 秀昭 大阪府豊中市千成町一丁目６番64号 日本 新金属株式会社内 Ｆターム(参考） 4G001 BA69 BB37 BC52 BC54 BD38
Claims (7)
- 【請求項１】金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下で
加熱処理する際に、加熱温度を１０５０℃未満、または
１０５０℃以上〜１５００℃以下に制御し、また加熱処
理後の冷却雰囲気を窒素雰囲気または非窒素雰囲気に調
整することによって、窒素含有量の異なる窒化クロム粉
を製造することを特徴とする窒化クロム粉の製造方法。 - 【請求項２】 金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下
で６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化処理し
た後に、引き続き窒化雰囲気下で冷却することにより、
実質的にＣｒＮ単一相の窒化クロム粉を製造することを
特徴とする窒化クロム粉の製造方法。 - 【請求項３】 金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下
で６５０℃以上〜１０５０℃以下に加熱して窒化処理し
た後に、非窒化雰囲気下で冷却することにより、ＣｒＮ
相を主体とする窒化クロム粉を製造することを特徴とす
る窒化クロム粉の製造方法。 - 【請求項４】 金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下
で１０５０℃以上〜１５００℃以下に加熱処理した後
に、引き続き窒素雰囲気下で冷却することにより、Ｃｒ
Ｎ相を主体とする窒化クロム粉を製造することを特徴と
する窒化クロム粉の製造方法。 - 【請求項５】 金属クロム粉を、常圧下、窒素雰囲気下
で１０５０℃以上〜１５００℃以下に加熱処理した後
に、非窒素雰囲気下で冷却することにより、実質的にＣ
ｒ2Ｎ単一相の窒化クロム粉を製造することを特徴とす
る窒化クロム粉の製造方法。 - 【請求項６】 請求項３〜６の何れかの製造方法におい
て、金属クロム粉に代えてＣｒＮ相またはＣｒ2Ｎ相を
主体とする窒化クロム粉を用い、その窒素含有量を調整
した窒化クロム粉を製造することを特徴とする方法。 - 【請求項７】 金属クロム粉または窒化クロム粉を、常
圧下、窒素雰囲気下で６５０℃以上〜１０５０℃以下に
加熱して窒化処理した後に、非窒素雰囲気下で冷却する
ことにより、窒素含有量１１.８wt％〜２１.２wt％のＣ
ｒ2Ｎ相とＣｒＮ相の混合相からなる窒化クロム粉を製
造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001035664A JP2002241113A (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | 窒化クロム粉の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001035664A JP2002241113A (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | 窒化クロム粉の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002241113A true JP2002241113A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18899079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001035664A Pending JP2002241113A (ja) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | 窒化クロム粉の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002241113A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100488871C (zh) * | 2007-03-23 | 2009-05-20 | 南京大学 | 生长过渡金属化合物纳米结构的原位氯化物转移法 |
| CN104843656A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 江苏江南铁合金有限公司 | 一种氮化铬的制备方法 |
| WO2022259701A1 (ja) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、ロードセル |
-
2001
- 2001-02-13 JP JP2001035664A patent/JP2002241113A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100488871C (zh) * | 2007-03-23 | 2009-05-20 | 南京大学 | 生长过渡金属化合物纳米结构的原位氯化物转移法 |
| CN104843656A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 江苏江南铁合金有限公司 | 一种氮化铬的制备方法 |
| WO2022259701A1 (ja) * | 2021-06-09 | 2022-12-15 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、ロードセル |
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