JP2013063894A - サイアロンおよびその合成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】珪素、二酸化珪素、及びアルミニウムを原料として、窒素雰囲気下で燃焼合成反応させてサイアロンを合成する。このとき、周期表の第1族または第2族に属する金属元素の無機塩を反応補助剤(希釈剤)として用いる。燃焼合成反応により反応系の温度は上昇するが、無機塩の昇華反応が吸熱反応であるために反応系の温度が低下して珪素の融着反応が遅延し、しかも、発熱反応には支障のない温度にすることができる。その結果、燃焼合成反応によるサイアロンの合成の効率を向上させることができる。このような無機金属塩の添加は、燃焼合成工程において、原料として投入した粒子の融着及び凝集を抑制するため、ナノメートル粒径のサイアロン微粉末を容易に得ることができる。
【選択図】図2
Description
反応式(2)により、z=1であるサイアロン(Si5AlON7)を得るべく、珪素とアルミニウムと二酸化珪素の粉末の混合比がモル比で4.5:1.0:0.5となるように、合成原料として、珪素9.10g、アルミニウム1.94g、二酸化珪素2.16gを準備した。この合成原料(総重量13.20g)に反応補助剤(希釈剤)として塩化ナトリウムを1.80g添加し、出発原料の総重量を15.00gとした。なお、この条件での塩化ナトリウムの添加量は、仕込量全体の12重量%である。この出発原料を15分間混合粉砕して最終的な仕込み原料とした。
珪素とアルミニウムと二酸化珪素の粉末の混合比がモル比で4.5:1.0:0.5であり、反応補助剤(希釈剤)としての塩化ナトリウム添加量が仕込量全体(15.00g)の10重量%となるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様の条件で実施例2のサイアロンを合成した。
珪素とアルミニウムと二酸化珪素の粉末の混合比がモル比で4.5:1.0:0.5であり、反応補助剤(希釈剤)としての塩化ナトリウム添加量が仕込量全体(15.00g)の14重量%となるように各原料を秤量した以外は、実施例1と同様の条件でサイアロンの合成を試みた。しかし、燃焼波が伝播せず、サイアロンの合成には至らなかった。
珪素とアルミニウムと二酸化珪素の粉末の混合比がモル比で4.5:1.0:0.5で且つ総重量が15.00gとなるように各原料を秤量した以外は実施例1と同様の条件でサイアロンの合成を試みた。なお、比較例においては、反応補助剤(希釈剤)としての塩化ナトリウムは添加していない。
本実施例では、合成を目的とするサイアロンを一般式Si6-zAlzOzN8-zで表記したときに、反応補助剤として添加する塩化ナトリウムの必要量のz値依存性を調べた。
2 反応器
2a 蓋
2b 側壁
2c 内容器
2d 通流部
3 黒鉛るつぼ
3a 原料投入部
3b 凹部
3c 黒鉛スポンジ
4 真空ポンプ
5 排気管
6 空気開閉弁
7 窒素ボンベ
8 窒素導入管
9 窒素開閉弁
10 圧力計
11 アルミニウム粉
12 カーボン箔
13 電極
14 外部電源
15 流水ポンプ
16 流水管
17 流水開閉弁
18 温度計
Claims (5)
- 周期表の第1族または第2族に属する金属元素の無機塩を反応補助剤として用いる、ことを特徴とするサイアロンの合成方法。
- 珪素とアルミニウムと二酸化珪素の粉末を混合し、さらに、周期表の第1族または第2族に属する金属元素の無機塩を反応補助剤として添加し、窒素雰囲気下で燃焼合成反応させてサイアロン粉末を合成する、ことを特徴とするサイアロンの合成方法。
- 前記無機塩は塩化物または硫酸塩である、請求項1又は2に記載のサイアロンの合成方法。
- 前記無機塩は塩化ナトリウムであり、前記サイアロンを一般式Si6-zAlzOzN8-zで表記したときに、添加量が仕込量全体の(15.86z±5)重量%である、請求項3に記載のサイアロンの合成方法。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法で合成されたサイアロン。
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