JP2011162431A - 窒化アルミニウムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応物調合の段階および加熱燃焼の段階を含む。上記反応物調合の段階はアルミ粉1を一個の表面改質剤と均一に混合させて一個の反応物を形成させ、そして上記反応物を一個の容器の中に入れる。上記加熱燃焼の段階は上記容器の中の反応物を一個の窒素含有ガス3の中に暴露させ、そして660℃以上の温度まで加熱させて上記反応物を燃焼させ、加熱の過程において上記表面改質剤を上記アルミ粉と表面改質の反応を生じさせることにより、上記アルミ粉の表面において一個のセラミック層4を形成させ、そして上記アルミ粉1は燃焼によって窒素含有ガス3と燃焼反応を行って窒化アルミニウムを形成させるように構成されている。
【選択図】図3
Description
AlCl3(g)+4NH3(g) → AlN(s)+3NH4Cl(g) ………(1)
R3Al(l)+NH3(l) → R3AlNH3(l) ……………(2)
R3AlNH3(l) → R2AlNH2(l)+RH(g) ………(3)
R2AlNH2(l) → RAlNH(l)+RH(g) …………(4)
RAlNH(l) → AlN(s)+RH(g) …………………(5)
Al2O3(s)+N2(s)+3C(s) → 2AlN(s)+3CO(g) ……(6)
2Al(s)+N2(s) → 2AlN(s) ……………(7)
a)従来の燃焼合成法としては、例えば特開昭63−274605号(特許文献1を参照)において、主にアルミ、窒化アルミニウムとその他の化合物〔例えば、炭酸カルシウム(CaCO3)、硝酸カルシウム(Ca(NO3)2)、酸化イットリウム(Y2O3)、炭酸バリウム(BaCO3)、硝酸バリウム(Ba(NO3)2)、硝酸イットリウム(Y(NO3)3)、酸化セリウム(CeO2)または含水シュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)2・8H2O)を適当な比率で混合させた後、適当な形状に圧縮させてから、再び50気圧の窒素の中に置き、それから電熱片を使用して加熱することにより、反応を点火して窒化アルミニウム(AlN)の粉体を合成させるようにとしたものがある。
反応物調合の段階および加熱燃焼の段階を含む。上記反応物調合の段階はアルミ粉を一個の表面改質剤と均一に混合させて一個の反応物を形成させ、そして上記反応物を一個の容器の中に入れる。上記加熱燃焼の段階は上記容器の中の反応物を一個の窒素含有ガスの中に暴露させ、そして660℃以上の温度まで加熱させて上記反応物を燃焼させ、加熱の過程において上記表面改質剤を上記アルミ粉と表面改質の反応を生じさせることにより、上記アルミ粉の表面において一個のセラミック層を形成させ、上記アルミ粉は燃焼によって窒素含有ガスと燃焼反応を行って窒化アルミニウムを形成させる。
図1は本発明の実施形態の窒化アルミニウムの製造方法のブロック図である。図1を参照すると、本発明の窒化アルミニウムの製造方法の反応物調合の段階S1においては、アルミ粉と一個の表面改質剤を均一に混合させることによって上記反応物を形成させ、それから上記反応物を一個の容器の中に入れる。さらに詳しく言えば、上記アルミ粉は選択的に各種の形状のアルミ含有の粉体からなり、例えば片状、球状または砕片状のアルミ粉からなる。そのアルミ含有量は好ましくは50wt%より高く、平均な粒径は選択的に0.01μmから200μmで、そして反応の原料とする。上記表面改質剤は後続の加熱燃焼の段階S2において直接上記アルミ粉と反応させてセラミック層を生成させることができる化合物を指し、またはアルミの融点が660℃以下の温度で分解または気化を生じさせて活性物質(例えばH2OまたはO2)を生成させ、そして間接的に上記アルミ粉と反応させてセラミック層を生成させることができる化合物を指す。
再び図1を参照すると、本発明の窒化アルミニウムの製造方法の加熱燃焼の段階S2においては、上記容器の中の反応物を上記窒素含有ガスの中に暴露させ、そして上記反応物に対して660℃以上の温度まで加熱し、上記反応物を燃焼させる。加熱の過程において、上記表面改質剤は直接または間接的に上記アルミ粉と表面改質の反応を生じさせることにより、上記アルミ粉の表面において一層のセラミック層を形成させ、そして上記アルミ粉は燃焼によって上記窒素含有ガスと燃焼の合成反応を行うことにより、窒化アルミニウムを形成させる。さらに詳しく言えば、上記窒素含有ガスは窒素、アンモニアガスと空気からなるグループから選択することができ、そして上記窒素含有ガスは窒化アルミニウムを生成するのに必要とする窒素原子を提供するのに用いられる。
2[Al]-Al+6H2O → 2[Al]-Al(OH)3+3H2 ……(a)
2[Al]-Al(OH)3 → [Al]-Al2O3+3H2O ……………(b)
2Al(OH)3 → Al2O3+3H2O ………(c)
Mg(OH)2 → MgO+H2O ………………(d)
Ca(OH)2 → CaO+H2O ………………(e)
Ba(OH)2 → BaO+H2O ………………(f)
2Al(NO3)3 → Al2O3+6NO2+3/2O2 ………(g)
2[Al]-Al+3/2O2 → [Al]-Al2NO3 …………(h)
1’ 溶融状態のアルミ
2 表面改質剤
3 窒素含有ガス
4 セラミック層
5 窒化アルミニウム
Claims (19)
- 反応物調合の段階および加熱燃焼の段階を含む窒化アルミニウムの製造方法であって、上記反応物調合の段階はアルミ粉(1)を一個の表面改質剤(2)と均一に混合させて一個の反応物を形成させ、そして上記反応物を一個の容器の中に入れ、上記加熱燃焼の段階は上記容器の中の反応物を一個の窒素含有ガス(3)の中に暴露させ、そして660℃以上の温度まで加熱させて上記反応物を燃焼させ、加熱の過程において上記表面改質剤を上記アルミ粉と表面改質の反応を生じさせることにより、上記アルミ粉の表面において一個のセラミック層(4)を形成させ、そして上記アルミ粉(1)は燃焼によって窒素含有ガス(3)と燃焼反応を行って窒化アルミニウム(5)を形成させることを特徴とする窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、上記表面改質剤(2)は直接的に上記アルミ粉(1)と上記表面改質の反応を生じさせて上記セラミック層(4)を形成させることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、上記表面改質剤(2)は間接的に上記アルミ粉(1)と上記表面改質の反応を生じさせて上記セラミック層(4)を形成させることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、上記表面改質剤(2)は熱分解によって一個の活性物質を生じさせ、再びび上記活性物質を通じて上記アルミ粉と上記表面改質の反応を生じさせて上記セラミック層(4)を形成させることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記表面改質剤(2)は水、水酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムと水酸化バリウムからなるグループとすることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記表面改質剤(2)は重量百分率で合計上記反応物の総重量の0.1%から30%を占めることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記表面改質剤(2)は重量百分率で合計上記反応物の総重量の1%から5%を占めることを特徴とする請求項6に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記反応物調合の段階において、上記アルミ粉(1)と表面改質剤(2)は他に一個の希釈剤と共同で均一に混合させて上記反応物を形成させることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記希釈剤は選択的に窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)、窒化チタン(TiN)、窒化ホウ素(BN)、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、二酸化チタン(TiO2)と二酸化ケイ素(SiO2)からなるグループとすることを特徴とする請求項8に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記希釈剤は重量百分比で合計上記反応物の総重量の0.01%から80%を占めることを特徴とする請求項8に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記反応物調合の段階において、他に上記反応物の中に少なくとも一個のアルミ管を設置することを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記反応物調合の段階において、他に上記反応物の上に一個の開始剤を敷設させ、そして上記開始剤は660℃以下で分解可能または気化可能であることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記反応物調合の段階において、先ず上記容器に一層の隔離化合物を敷設した後、再び上記反応物を上記容器の中に入れることにより、上記隔離化合物は上記容器と反応物の間に介在することを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記隔離化合物と上記反応物の間に他に一層のバリア層を設置することを特徴とする請求項13に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、上記窒素含有ガスの圧力は0.1から30気圧であることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、上記反応物を燃焼した後、一個の酸素含有ガスを上記反応物と接触させた後、上記酸素含有ガスを閉止し、再び新たに上記窒素含有ガスを上記反応物と接触させることを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記窒素含有ガスはアンモニアガス、窒素と空気からなるグループから選択することを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、電熱線、マイクロ波、レーザーまたは赤外線の方式で加熱を行うことを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
- 上記加熱燃焼の段階において、酸化物、水酸化物、窒化物または窒素酸化物の材質のセラミック層を形成することを特徴とする請求項1に記載の窒化アルミニウムの製造方法。
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