JP2636196B2 - 結晶質窒化ほう素の製造方法 - Google Patents
結晶質窒化ほう素の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、結晶質窒化ほう素の
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、耐熱、
耐食、絶縁、潤滑材料として用いられる結晶質窒化ほう
素の製造に好適に用いることのできる結晶質窒化ほう素
の製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、耐熱、
耐食、絶縁、潤滑材料として用いられる結晶質窒化ほう
素の製造に好適に用いることのできる結晶質窒化ほう素
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】窒化ほう素は極めて優れた特
性を有しているため、耐熱、耐食、絶縁、潤滑材料とし
て工業の様々な分野に利用されている。この窒化ほう素
の特性を十分に発揮させ、活用するためには窒化ほう素
が結晶質であることが好ましい。しかしながら、窒化ほ
う素は、層間の結合力が極めて弱い層状の結晶構造であ
るために各層の積み重なりが乱れた乱層構造を有するた
め、そのままでは利用することができない。従って、こ
のような乱層構造の窒化ほう素を結晶化させなければな
らない。 従来より、結晶質窒化ほう素の製造方法とし
ては、乱層構造の窒化ほう素をほう酸等の酸化物と共に
加熱することにより結晶化させる方法が用いられてい
る。しかしながら、結晶化助剤として酸化物を用いる
と、生成された窒化ほう素中に酸化物が残存してしまう
ために特性が低下するといった問題がある。また、酸化
物により容器などの加熱部材が消耗してしまうといった
問題も存在する。
性を有しているため、耐熱、耐食、絶縁、潤滑材料とし
て工業の様々な分野に利用されている。この窒化ほう素
の特性を十分に発揮させ、活用するためには窒化ほう素
が結晶質であることが好ましい。しかしながら、窒化ほ
う素は、層間の結合力が極めて弱い層状の結晶構造であ
るために各層の積み重なりが乱れた乱層構造を有するた
め、そのままでは利用することができない。従って、こ
のような乱層構造の窒化ほう素を結晶化させなければな
らない。 従来より、結晶質窒化ほう素の製造方法とし
ては、乱層構造の窒化ほう素をほう酸等の酸化物と共に
加熱することにより結晶化させる方法が用いられてい
る。しかしながら、結晶化助剤として酸化物を用いる
と、生成された窒化ほう素中に酸化物が残存してしまう
ために特性が低下するといった問題がある。また、酸化
物により容器などの加熱部材が消耗してしまうといった
問題も存在する。
【０００３】例えば、尿素とほう酸の原料混合物を加熱
することにより窒化ほう素を製造する場合、当量混合比
の原料混合物を加熱すると非晶質または乱層構造となっ
てしまうため、過剰量のほう酸を混合して加熱すること
により生成後の窒化ほう素中にほう酸を残存させ、結晶
質の窒化ほう素を得る。しかしながら、この方法では窒
化ほう素中に残存しているほう酸の吸湿性、高温時の腐
食性などのために窒化ほう素の特性が低下してしまう。
また、ほう酸が結晶化処理に用いられる黒鉛容器などの
加熱部材と反応してその部材を消耗させるといった問題
がある。
することにより窒化ほう素を製造する場合、当量混合比
の原料混合物を加熱すると非晶質または乱層構造となっ
てしまうため、過剰量のほう酸を混合して加熱すること
により生成後の窒化ほう素中にほう酸を残存させ、結晶
質の窒化ほう素を得る。しかしながら、この方法では窒
化ほう素中に残存しているほう酸の吸湿性、高温時の腐
食性などのために窒化ほう素の特性が低下してしまう。
また、ほう酸が結晶化処理に用いられる黒鉛容器などの
加熱部材と反応してその部材を消耗させるといった問題
がある。
【０００４】また、炭素などの還元性物質を含む還元性
雰囲気下においては結晶化助剤として酸化物を用いるこ
とができない。さらにまた、黒鉛ー窒化ほう素複合材料
等の複合系の結晶化においても酸化物を用いることがで
きない。この発明は、上記のような従来技術の欠点を解
決するために創案されたものであって、特性の優れた結
晶質窒化ほう素を簡便に生成することができる新しい結
晶質窒化ほう素の製造方法を提供することを目的として
いる。
雰囲気下においては結晶化助剤として酸化物を用いるこ
とができない。さらにまた、黒鉛ー窒化ほう素複合材料
等の複合系の結晶化においても酸化物を用いることがで
きない。この発明は、上記のような従来技術の欠点を解
決するために創案されたものであって、特性の優れた結
晶質窒化ほう素を簡便に生成することができる新しい結
晶質窒化ほう素の製造方法を提供することを目的として
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、窒化ほう素、または窒化ほう素
の合成原料に銅、または銅の化合物を添加し、この混合
物を加熱することを特徴とする結晶質窒化ほう素の製造
方法を提供する。また、この発明は、上記方法におい
て、混合物の加熱温度を１６００℃以上２３００℃以下
とすること、銅、または銅の化合物は、窒化ほう素、ま
たは窒化ほう素の合成原料、もしくは窒化ほう素の合成
原料を加熱することにより得られる融液、あるいはこの
融液を加熱することにより得られる窒化ほう素前駆体、
さらにはこの窒化ほう素前駆体を加熱することにより得
られる乱層構造窒化ほう素へ添加することが好ましい態
様の一つとしている。
を解決するものとして、窒化ほう素、または窒化ほう素
の合成原料に銅、または銅の化合物を添加し、この混合
物を加熱することを特徴とする結晶質窒化ほう素の製造
方法を提供する。また、この発明は、上記方法におい
て、混合物の加熱温度を１６００℃以上２３００℃以下
とすること、銅、または銅の化合物は、窒化ほう素、ま
たは窒化ほう素の合成原料、もしくは窒化ほう素の合成
原料を加熱することにより得られる融液、あるいはこの
融液を加熱することにより得られる窒化ほう素前駆体、
さらにはこの窒化ほう素前駆体を加熱することにより得
られる乱層構造窒化ほう素へ添加することが好ましい態
様の一つとしている。
【０００６】
【作用】この発明は、上記の通り、窒化ほう素、または
窒化ほう素の合成原料、たとえば、（イ）ほう酸と、尿
素、メラミン、ジシアンジアミド等の有機窒素化合物、
もしくは、（ロ）ほう素と、窒素、アンモニア等のガス
に、銅、または銅の化合物、たとえば、酸化銅、水酸化
銅、もしくは硝酸、硫酸、炭酸、青酸等の無機酸の塩あ
るいは酢酸等の有機酸の塩を添加し、この混合物を加熱
することにより特性の優れた結晶質窒化ほう素を、加熱
部材を消耗させずに簡便に製造することができる。
窒化ほう素の合成原料、たとえば、（イ）ほう酸と、尿
素、メラミン、ジシアンジアミド等の有機窒素化合物、
もしくは、（ロ）ほう素と、窒素、アンモニア等のガス
に、銅、または銅の化合物、たとえば、酸化銅、水酸化
銅、もしくは硝酸、硫酸、炭酸、青酸等の無機酸の塩あ
るいは酢酸等の有機酸の塩を添加し、この混合物を加熱
することにより特性の優れた結晶質窒化ほう素を、加熱
部材を消耗させずに簡便に製造することができる。
【０００７】銅または銅化合物の割合は、合成原料の段
階で加える場合は窒化ほう素に対して０．０１重量％以
上あれば効果が見られるが、少ないと効果が低く、多過
ぎると無駄に存在するだけなので、通常は０．２以上５
０％以下が好ましい。銅または銅化合物の添加は融点以
上でその効果を示すが、１６００℃以下では応が遅く、
２３００℃以上では窒化ほう素が分解する。このため、
上記の通り、合物の加熱温度は１６００℃以上２３００
℃以下とする。
階で加える場合は窒化ほう素に対して０．０１重量％以
上あれば効果が見られるが、少ないと効果が低く、多過
ぎると無駄に存在するだけなので、通常は０．２以上５
０％以下が好ましい。銅または銅化合物の添加は融点以
上でその効果を示すが、１６００℃以下では応が遅く、
２３００℃以上では窒化ほう素が分解する。このため、
上記の通り、合物の加熱温度は１６００℃以上２３００
℃以下とする。
【０００８】雰囲気は加熱温度において窒化ほう素が反
応または分解しないものであればよい。この点、窒素は
高温まで使用でき安価でよい。なお、酸素を含む銅化合
物を用いる時は、銅が還元される温度、たとえば実施例
のように１１００℃までの還元性雰囲気、あるいはたと
えばアンモニア中、で加熱することが好ましい。また、
この発明は、炭素などの還元性物質を含む還元性雰囲気
下においても結晶質窒化ほう素を製造することができ、
さらにまた、黒鉛ー窒化ほう素複合材料等の複合系の結
晶化も行うことができる。得られる結晶系は、たとえ
ば、乱層構造炭素や６方晶窒化ほう素であり、炭素源の
一般例としては、尿素や、ほう酸とともに融解混合する
有機物、たとえばサッカロース、マンノース等が例示さ
れる。
応または分解しないものであればよい。この点、窒素は
高温まで使用でき安価でよい。なお、酸素を含む銅化合
物を用いる時は、銅が還元される温度、たとえば実施例
のように１１００℃までの還元性雰囲気、あるいはたと
えばアンモニア中、で加熱することが好ましい。また、
この発明は、炭素などの還元性物質を含む還元性雰囲気
下においても結晶質窒化ほう素を製造することができ、
さらにまた、黒鉛ー窒化ほう素複合材料等の複合系の結
晶化も行うことができる。得られる結晶系は、たとえ
ば、乱層構造炭素や６方晶窒化ほう素であり、炭素源の
一般例としては、尿素や、ほう酸とともに融解混合する
有機物、たとえばサッカロース、マンノース等が例示さ
れる。
【０００９】乱層構造体の製造条件としては、たとえ
ば、 （イ）ほう酸と、尿素、メラミン、ジシアンジアミド等
の有機窒素化合物 （ロ）ほう素と、窒素、アンモニア等のガス （ハ）塩化ほう素とアンモニア 等を例えば８００℃以上の非酸化性雰囲気下で加熱反応
させて得ることができる
ば、 （イ）ほう酸と、尿素、メラミン、ジシアンジアミド等
の有機窒素化合物 （ロ）ほう素と、窒素、アンモニア等のガス （ハ）塩化ほう素とアンモニア 等を例えば８００℃以上の非酸化性雰囲気下で加熱反応
させて得ることができる
【００１０】。
【実施例】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。もちろんこの発明は以下の例によっ
て限定されるものではない。 （実施例１）窒化ほう素の合成原料であるほう酸と尿素
に銅の化合物である硝酸銅をモル比１：２．５：０．２
で混合し、この混合物を５００ｍｌのビーカーに入れ１
５０℃まで加熱することにより透明な融体を得る。この
融体をさらに２００℃で３時間加熱することにより銅を
含む窒化ほう素前駆体を生成させる。この窒化ほう素前
駆体を、石英管状炉によりアンモニア気流中において１
１００℃で２時間加熱することにより銅が１ミクロン以
下の微粒子となって分散された乱層構造窒化ほう素を生
成させる。この乱層構造窒化ほう素を、内面に窒化ほう
素を塗布した黒鉛坩堝に入れて窒素気流中において１９
５０℃で１時間加熱する。これにより得られた試料は走
査型電子顕微鏡による観察によると６方晶の外形がよく
発達した結晶子からなっている。また、Ｘ旋回折測定に
よると６方晶窒化ほう素と同じ鋭い回折線を示す。よっ
て、生成された試料は結晶化度の高い６方晶窒化ほう素
であることがわかる。図１は、生成された６方晶窒化ほ
う素の走査型電子顕微鏡写真を示したものである。図２
は、生成された６方晶窒化ほう素のＸ旋回折測定の図を
示したものである。
について説明する。もちろんこの発明は以下の例によっ
て限定されるものではない。 （実施例１）窒化ほう素の合成原料であるほう酸と尿素
に銅の化合物である硝酸銅をモル比１：２．５：０．２
で混合し、この混合物を５００ｍｌのビーカーに入れ１
５０℃まで加熱することにより透明な融体を得る。この
融体をさらに２００℃で３時間加熱することにより銅を
含む窒化ほう素前駆体を生成させる。この窒化ほう素前
駆体を、石英管状炉によりアンモニア気流中において１
１００℃で２時間加熱することにより銅が１ミクロン以
下の微粒子となって分散された乱層構造窒化ほう素を生
成させる。この乱層構造窒化ほう素を、内面に窒化ほう
素を塗布した黒鉛坩堝に入れて窒素気流中において１９
５０℃で１時間加熱する。これにより得られた試料は走
査型電子顕微鏡による観察によると６方晶の外形がよく
発達した結晶子からなっている。また、Ｘ旋回折測定に
よると６方晶窒化ほう素と同じ鋭い回折線を示す。よっ
て、生成された試料は結晶化度の高い６方晶窒化ほう素
であることがわかる。図１は、生成された６方晶窒化ほ
う素の走査型電子顕微鏡写真を示したものである。図２
は、生成された６方晶窒化ほう素のＸ旋回折測定の図を
示したものである。
【００１１】（実施例２）ほう素と尿素をモル比１：
２．５で混合し、この混合物を５００ｍｌのビーカーに
入れ１５０℃まで加熱することにより透明な融体を得
る。この融体をさらに２００℃で３時間加熱することに
より窒化ほう素前駆体を生成させる。この窒化ほう素前
駆体を、石英管状炉によりアンモニア気流中において１
１００℃で２時間加熱することにより乱層構造窒化ほう
素を生成させる。この乱層構造窒化ほう素に重量比６０
％の量の銅粉末を加えて混合し、この混合物を内面に窒
化ほう素を塗布した黒鉛坩堝に入れて窒素気流中におい
て１９５０℃で３時間加熱する。これにより生成された
試料は、結晶質である６方晶窒化ほう素であった。
２．５で混合し、この混合物を５００ｍｌのビーカーに
入れ１５０℃まで加熱することにより透明な融体を得
る。この融体をさらに２００℃で３時間加熱することに
より窒化ほう素前駆体を生成させる。この窒化ほう素前
駆体を、石英管状炉によりアンモニア気流中において１
１００℃で２時間加熱することにより乱層構造窒化ほう
素を生成させる。この乱層構造窒化ほう素に重量比６０
％の量の銅粉末を加えて混合し、この混合物を内面に窒
化ほう素を塗布した黒鉛坩堝に入れて窒素気流中におい
て１９５０℃で３時間加熱する。これにより生成された
試料は、結晶質である６方晶窒化ほう素であった。
【００１２】（実施例３）ほう素と尿素と蔗糖と硝酸銅
を重量比１：２．２：１：０．５で混合し、この混合物
を５００ｍｌのビーカーに入れ１５０℃まで加熱するこ
とにより透明な融体を得る。この融体をさらに２００℃
で３時間加熱することにより銅を含む窒化ほう素前駆体
を生成させる。この窒化ほう素前駆体を、石英管状炉に
よりアンモニア気流中において１１００℃で２時間加熱
することにより銅が１ミクロン以下の微粒子となって分
散された乱層構造窒化ほう素を生成させる。この乱層構
造窒化ほう素を、内面に窒化ほう素を塗布した黒鉛坩堝
に入れて窒素気流中において１９５０℃で１時間加熱す
る。これにより生成された粉末は、炭素と結晶質６方晶
窒化ほう素であった。
を重量比１：２．２：１：０．５で混合し、この混合物
を５００ｍｌのビーカーに入れ１５０℃まで加熱するこ
とにより透明な融体を得る。この融体をさらに２００℃
で３時間加熱することにより銅を含む窒化ほう素前駆体
を生成させる。この窒化ほう素前駆体を、石英管状炉に
よりアンモニア気流中において１１００℃で２時間加熱
することにより銅が１ミクロン以下の微粒子となって分
散された乱層構造窒化ほう素を生成させる。この乱層構
造窒化ほう素を、内面に窒化ほう素を塗布した黒鉛坩堝
に入れて窒素気流中において１９５０℃で１時間加熱す
る。これにより生成された粉末は、炭素と結晶質６方晶
窒化ほう素であった。
【００１３】（実施例４）粒度０．０５ミクロンの無定
型ほう素の粉末に重量比６０％の量の銅粉末を加えて混
合し、窒素気流中において１９５０℃で３時間加熱す
る。これにより生成された粉末は、結晶質６方晶窒化ほ
う素であった。
型ほう素の粉末に重量比６０％の量の銅粉末を加えて混
合し、窒素気流中において１９５０℃で３時間加熱す
る。これにより生成された粉末は、結晶質６方晶窒化ほ
う素であった。
【００１４】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
より、特性の優れた結晶質窒化ほう素を、加熱部材を消
耗させずに極めて簡便に生成することができ、また、炭
素などの還元性物質を含む還元性雰囲気下においても結
晶質窒化ほう素を製造することができ、さらにまた、黒
鉛ー窒化ほう素複合材料等の複合系の結晶化も行うこと
ができる。
より、特性の優れた結晶質窒化ほう素を、加熱部材を消
耗させずに極めて簡便に生成することができ、また、炭
素などの還元性物質を含む還元性雰囲気下においても結
晶質窒化ほう素を製造することができ、さらにまた、黒
鉛ー窒化ほう素複合材料等の複合系の結晶化も行うこと
ができる。
【図１】実施例１で生成された６方晶窒化ほう素の図面
に代わる走査型電子顕微鏡写真である。
に代わる走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】実施例１で生成された６方晶窒化ほう素のＸ線
回折測定の図である。
回折測定の図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 窒化ほう素、または窒化ほう素の合成原
料に銅、または銅の化合物を添加し、この混合物を加熱
することを特徴とする結晶質窒化ほう素の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１の混合物の加熱温度を１６００
℃以上２３００℃以下とすることを特徴とする請求項１
記載の結晶質窒化ほう素の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１の銅、または銅の化合物は、窒
化ほう素、または窒化ほう素の合成原料、もしくは窒化
ほう素の合成原料を加熱することにより得られる融液、
あるいはこの融液を加熱することにより得られる窒化ほ
う素前駆体、さらにはこの窒化ほう素前駆体を加熱する
ことにより得られる乱層構造窒化ほう素へ添加すること
を特徴とする請求項１記載の結晶質窒化ほう素の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2351395A JP2636196B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 結晶質窒化ほう素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2351395A JP2636196B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 結晶質窒化ほう素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08198607A JPH08198607A (ja) | 1996-08-06 |
| JP2636196B2 true JP2636196B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=12112539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2351395A Expired - Lifetime JP2636196B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 結晶質窒化ほう素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636196B2 (ja) |
-
1995
- 1995-01-18 JP JP2351395A patent/JP2636196B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08198607A (ja) | 1996-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |