JP2747462B2 - 結晶質窒化珪素粉末の製造法 - Google Patents
結晶質窒化珪素粉末の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温構造材料として有
用な窒化珪素質焼結体の製造用原料として好適な粒状結
晶のみから成る高純度な結晶質窒化珪素粉末の製造法に
関するものである。
用な窒化珪素質焼結体の製造用原料として好適な粒状結
晶のみから成る高純度な結晶質窒化珪素粉末の製造法に
関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】非晶質窒化珪素粉末及び／
又は含窒素シラン化合物を不活性ガス雰囲気下又は還元
性ガス雰囲気下に焼成して、結晶質窒化珪素粉末を製造
する方法は、既に知られている。例えば、セラミック・
ブレティン57巻６号 (1978年) の 579〜 586頁には、モ
ノシラン−アンモニア系気相反応により生成した非晶質
窒化珪素粉末を加熱処理して結晶質窒化珪素粉末を合成
する方法が記載されている。同文献によれば、窒化珪素
の結晶化は非常に大きな発熱を伴う反応であって、非晶
質窒化珪素の圧粉体を加熱すると、1450℃付近から結晶
化熱によって赤熱状態となり、急激な温度上昇と共に結
晶化が数秒以内に完了してしまうことが報告されてい
る。その際、圧粉体はバラバラに砕けて粉化してしま
う。
又は含窒素シラン化合物を不活性ガス雰囲気下又は還元
性ガス雰囲気下に焼成して、結晶質窒化珪素粉末を製造
する方法は、既に知られている。例えば、セラミック・
ブレティン57巻６号 (1978年) の 579〜 586頁には、モ
ノシラン−アンモニア系気相反応により生成した非晶質
窒化珪素粉末を加熱処理して結晶質窒化珪素粉末を合成
する方法が記載されている。同文献によれば、窒化珪素
の結晶化は非常に大きな発熱を伴う反応であって、非晶
質窒化珪素の圧粉体を加熱すると、1450℃付近から結晶
化熱によって赤熱状態となり、急激な温度上昇と共に結
晶化が数秒以内に完了してしまうことが報告されてい
る。その際、圧粉体はバラバラに砕けて粉化してしま
う。
【０００３】また、米国特許 4101616号公報 (1978年)
には、四塩化ケイ素−アンモニア系気相反応により合成
した非晶質窒化珪素粉末を圧縮成形した後、１５５０〜
１７５０℃に焼成するという、繊維状結晶質窒化珪素よ
り成る物品の製造方法が開示されている。同公報によれ
ば非晶質窒化珪素の圧密成形物の嵩密度は０．１〜０．
８ｇ／cm3 である。更に、米国ナショナル・テクニカル
・インフォーメイション・サービスのファイナル・アニ
ュアル・レポートＡ−Ｃ3316号報告書（1974年）には、
シリコンジイミドの熱分解により合成した非晶質窒化珪
素粉末をホットプレス焼結した場合の、緻密化及び結晶
化挙動が記載されている。同文献によれば、窒化珪素の
結晶化温度は含有不純物の影響で大幅に変動し、非晶質
窒化珪素の純度が高い程、結晶化温度は高くなってゆ
く。例えば、高純度な非晶質窒化珪素は１４９０℃で結
晶化したのに対して、塩素の残存した非晶質窒化珪素の
結晶化温度は１２００℃にまで低下した。
には、四塩化ケイ素−アンモニア系気相反応により合成
した非晶質窒化珪素粉末を圧縮成形した後、１５５０〜
１７５０℃に焼成するという、繊維状結晶質窒化珪素よ
り成る物品の製造方法が開示されている。同公報によれ
ば非晶質窒化珪素の圧密成形物の嵩密度は０．１〜０．
８ｇ／cm3 である。更に、米国ナショナル・テクニカル
・インフォーメイション・サービスのファイナル・アニ
ュアル・レポートＡ−Ｃ3316号報告書（1974年）には、
シリコンジイミドの熱分解により合成した非晶質窒化珪
素粉末をホットプレス焼結した場合の、緻密化及び結晶
化挙動が記載されている。同文献によれば、窒化珪素の
結晶化温度は含有不純物の影響で大幅に変動し、非晶質
窒化珪素の純度が高い程、結晶化温度は高くなってゆ
く。例えば、高純度な非晶質窒化珪素は１４９０℃で結
晶化したのに対して、塩素の残存した非晶質窒化珪素の
結晶化温度は１２００℃にまで低下した。
【０００４】ところで、一般的に、非晶質窒化珪素粉末
の焼成により得られる結晶質窒化珪素粉末には、結晶化
時に針状結晶又は柱状結晶が多数生成する為に、充填密
度が低いという欠点があった。したがって、これを焼結
体原料として用いた場合には、嵩密度の低い成形体しか
得られないという問題があった。そこで、このような欠
点を解消すべく、微細な粒状結晶から成る結晶質窒化珪
素粉末を製造する方法が、種々提案されている。
の焼成により得られる結晶質窒化珪素粉末には、結晶化
時に針状結晶又は柱状結晶が多数生成する為に、充填密
度が低いという欠点があった。したがって、これを焼結
体原料として用いた場合には、嵩密度の低い成形体しか
得られないという問題があった。そこで、このような欠
点を解消すべく、微細な粒状結晶から成る結晶質窒化珪
素粉末を製造する方法が、種々提案されている。
【０００５】例えば、特公昭61− 11886号公報には、ケ
イ素として０．１ｇ／cm3 以上の粉体嵩密度を有する含
窒素シラン化合物を、１３５０〜１５５０℃の温度範囲
全域における昇温速度を１５℃／分以上に制御して１５
５０℃以上１７００℃未満にまで加熱することを特徴と
する窒化珪素粉末の製造方法が開示されている。この発
明によれば、針状結晶を含まない粒状結晶のみから成る
窒化珪素粉末を製造することができる。
イ素として０．１ｇ／cm3 以上の粉体嵩密度を有する含
窒素シラン化合物を、１３５０〜１５５０℃の温度範囲
全域における昇温速度を１５℃／分以上に制御して１５
５０℃以上１７００℃未満にまで加熱することを特徴と
する窒化珪素粉末の製造方法が開示されている。この発
明によれば、針状結晶を含まない粒状結晶のみから成る
窒化珪素粉末を製造することができる。
【０００６】しかしながら、その実施例からも分かるよ
うに、この発明は小規模な焼成実験の結果に基づくもの
であり、量産規模での粉末焼成を考えた場合には、解決
すべき問題点が残されている。即ち、窒化珪素の結晶化
の進行すると考えられる１３５０℃付近に非晶質窒化珪
素粉末を加熱すると、結晶化熱の発生により粉体層の温
度は著しく上昇して、昇温速度が数十〜数千℃／分とな
ってしまい、これを制御するには、種々の工夫を凝らさ
ねばならない。しかし、前記公報には、この問題点を解
決するための技術的手段については全く記載されていな
い。
うに、この発明は小規模な焼成実験の結果に基づくもの
であり、量産規模での粉末焼成を考えた場合には、解決
すべき問題点が残されている。即ち、窒化珪素の結晶化
の進行すると考えられる１３５０℃付近に非晶質窒化珪
素粉末を加熱すると、結晶化熱の発生により粉体層の温
度は著しく上昇して、昇温速度が数十〜数千℃／分とな
ってしまい、これを制御するには、種々の工夫を凝らさ
ねばならない。しかし、前記公報には、この問題点を解
決するための技術的手段については全く記載されていな
い。
【０００７】非晶質窒化珪素からの結晶質窒化珪素粉末
の製造においては、結晶化時の発熱とその放散の制御方
法こそが、粒子形状及びサイズの制御された結晶質窒化
珪素粉末を得る上で、真に重要な技術的要件である。
の製造においては、結晶化時の発熱とその放散の制御方
法こそが、粒子形状及びサイズの制御された結晶質窒化
珪素粉末を得る上で、真に重要な技術的要件である。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、前記の問題点を解決
し、結晶化時の伝熱制御を考慮した非晶質窒化珪素の焼
成条件を設定することにより、粒子形状及びサイズの一
定した高品質の結晶質窒化珪素粉末を低コストで大量に
生産できる新規な製造法を提供することにある。
し、結晶化時の伝熱制御を考慮した非晶質窒化珪素の焼
成条件を設定することにより、粒子形状及びサイズの一
定した高品質の結晶質窒化珪素粉末を低コストで大量に
生産できる新規な製造法を提供することにある。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】本発明は、非晶質窒化
珪素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を窒素含有不活
性ガス雰囲気下又は窒素含有還元性ガス雰囲気下に連続
焼成炉を用いて焼成して、結晶質窒化珪素粉末を製造す
るに際し、非晶質窒化珪素粉末及び／又は含窒素シラン
化合物の充填率を焼成炉内容積の３０％以下とし、１４
００〜１７００℃の温度で焼成することを特徴とする結
晶質窒化珪素粉末の製造法に関するものである。
珪素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を窒素含有不活
性ガス雰囲気下又は窒素含有還元性ガス雰囲気下に連続
焼成炉を用いて焼成して、結晶質窒化珪素粉末を製造す
るに際し、非晶質窒化珪素粉末及び／又は含窒素シラン
化合物の充填率を焼成炉内容積の３０％以下とし、１４
００〜１７００℃の温度で焼成することを特徴とする結
晶質窒化珪素粉末の製造法に関するものである。
【００１０】本発明における含窒素シラン化合物として
は、シリコンジイミド、シリコンテトラアミド、シリコ
ンニトロゲンイミド、シリコンクロルイミド等が用いら
れる。これらは、公知方法、例えば、四塩化ケイ素、四
臭化ケイ素、四沃化ケイ素等のハロゲン化ケイ素とアン
モニアとを気相で反応させる方法、液状の前記ハロゲン
化ケイ素と液体アンモニアとを反応させる方法などによ
って製造される。また、非晶質窒化珪素粉末は、公知方
法、例えば、前記含窒素シラン化合物を窒素又はアンモ
ニアガス雰囲気下に６００〜１２００℃の範囲の温度で
加熱分解する方法、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四沃
化ケイ素等のハロゲン化ケイ素とアンモニアとを高温で
反応させる方法などによって製造されたものが用いられ
る。非晶質窒化珪素粉末及び含窒素シラン化合物の平均
粒子径は、通常、０．００５〜０．０５μｍである。
は、シリコンジイミド、シリコンテトラアミド、シリコ
ンニトロゲンイミド、シリコンクロルイミド等が用いら
れる。これらは、公知方法、例えば、四塩化ケイ素、四
臭化ケイ素、四沃化ケイ素等のハロゲン化ケイ素とアン
モニアとを気相で反応させる方法、液状の前記ハロゲン
化ケイ素と液体アンモニアとを反応させる方法などによ
って製造される。また、非晶質窒化珪素粉末は、公知方
法、例えば、前記含窒素シラン化合物を窒素又はアンモ
ニアガス雰囲気下に６００〜１２００℃の範囲の温度で
加熱分解する方法、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四沃
化ケイ素等のハロゲン化ケイ素とアンモニアとを高温で
反応させる方法などによって製造されたものが用いられ
る。非晶質窒化珪素粉末及び含窒素シラン化合物の平均
粒子径は、通常、０．００５〜０．０５μｍである。
【００１１】窒素含有不活性ガスとしては、窒素又は窒
素とアルゴン、ヘリウム等の混合ガスが挙げられる。ま
た、窒素含有還元性ガスとしては、アンモニア、ヒドラ
ジン等の高温での熱分解により窒素ガスを放出するもの
又は窒素と水素、一酸化炭素等の混合ガスが挙げられ
る。
素とアルゴン、ヘリウム等の混合ガスが挙げられる。ま
た、窒素含有還元性ガスとしては、アンモニア、ヒドラ
ジン等の高温での熱分解により窒素ガスを放出するもの
又は窒素と水素、一酸化炭素等の混合ガスが挙げられ
る。
【００１２】非晶質窒化珪素粉末を大量に焼成する上で
の最も大きな問題は、粉体層の伝熱が著しく悪くて、そ
の温度分布を制御することが困難であるという点にあっ
た。従来から行われてきた粉末を静置した坩堝内で焼成
する固定床焼成においては、この問題を解消するため
に、粉末層の厚みを薄くして、均熱を確保するなどの方
法が採られてきたが、生産性が悪くて焼成工程のコスト
アップの要因となるという難点があった。そこで、この
ような粉体層の伝熱状態自体を改善する方策を種々検討
した結果、原料粉末を顆粒状に成形して輻射伝熱による
熱伝達を増大させること、及び粉体層の流動化による顆
粒間の接触伝熱、顆粒と炉壁間との接触伝熱を有効に利
用することなどにより、粉体層の熱伝達を大幅に向上さ
せることが可能となることを見い出した。
の最も大きな問題は、粉体層の伝熱が著しく悪くて、そ
の温度分布を制御することが困難であるという点にあっ
た。従来から行われてきた粉末を静置した坩堝内で焼成
する固定床焼成においては、この問題を解消するため
に、粉末層の厚みを薄くして、均熱を確保するなどの方
法が採られてきたが、生産性が悪くて焼成工程のコスト
アップの要因となるという難点があった。そこで、この
ような粉体層の伝熱状態自体を改善する方策を種々検討
した結果、原料粉末を顆粒状に成形して輻射伝熱による
熱伝達を増大させること、及び粉体層の流動化による顆
粒間の接触伝熱、顆粒と炉壁間との接触伝熱を有効に利
用することなどにより、粉体層の熱伝達を大幅に向上さ
せることが可能となることを見い出した。
【００１３】本発明においては、非晶質窒化珪素粉末及
び／又は含窒素シラン化合物（以下、被焼成物という）
をロータリーキルン炉、シャフトキルン炉、流動化焼成
炉等の連続焼成炉を用いて焼成する。このような連続焼
成炉は非晶質窒化珪素の結晶化反応に伴う発熱の効率的
な放散に対して、有効な手段である。特に、被焼成物の
充填率を焼成炉内容積の３０％以下、好ましくは１０〜
３０％とすることが重要である。充填率が３０％を越え
ると、粉体層の攪拌が十分起こらず、熱の移動が十分で
ないため、粉体層の温度が均一にならない。そのため、
粉体層の一部の焼成物が１４００℃を超えると急激な結
晶化反応が進行するため、柱状結晶や棒状結晶を多数含
む結晶質窒化珪素粉末が生成するので好ましくない。
び／又は含窒素シラン化合物（以下、被焼成物という）
をロータリーキルン炉、シャフトキルン炉、流動化焼成
炉等の連続焼成炉を用いて焼成する。このような連続焼
成炉は非晶質窒化珪素の結晶化反応に伴う発熱の効率的
な放散に対して、有効な手段である。特に、被焼成物の
充填率を焼成炉内容積の３０％以下、好ましくは１０〜
３０％とすることが重要である。充填率が３０％を越え
ると、粉体層の攪拌が十分起こらず、熱の移動が十分で
ないため、粉体層の温度が均一にならない。そのため、
粉体層の一部の焼成物が１４００℃を超えると急激な結
晶化反応が進行するため、柱状結晶や棒状結晶を多数含
む結晶質窒化珪素粉末が生成するので好ましくない。
【００１４】また、本発明においては、被焼成物を圧縮
成形して、嵩密度０．３〜０．８ｇ／cm3 、短軸径１mm
以上、かつ長軸径２０mm以下の顆粒状物とすることが好
ましい。顆粒状物の寸法（例えば短軸径）が１mmよりも
小さくなると、顆粒間の隙間が小さくなり過ぎ、顆粒状
物集合体の伝熱が悪くなり、焼成時の顆粒間の温度分布
が拡大して、急激な発熱により針状結晶が生成し易くな
るので好ましくない。短軸径１mm以上、長軸径２０mm以
下、好ましくは短軸径２．５mm以上、長軸径１８mm以下
という適度な寸法の顆粒を使用すれば、伝熱状態が良好
で、結晶化熱の系外への放出もスムーズであり、発熱に
よる顆粒状物の急速昇温を最小限に止めることができ
る。その結果、微細な粒状結晶のみから成る結晶質窒化
珪素粉末が得られる。更に、顆粒状物の寸法（例えば長
軸径）が２０mmよりも大きくなると、個々の顆粒状物内
部の温度分布が問題となってくる。即ち、結晶化熱によ
る顆粒状物内部の蓄熱が大きくなり過ぎる為に、温度が
上がり過ぎて、柱状結晶又は棒状結晶を多数含む結晶質
窒化珪素粉末が生成し、好ましくない。また、高温安定
相であるβ型窒化珪素の生成割合も増大してしまう。
成形して、嵩密度０．３〜０．８ｇ／cm3 、短軸径１mm
以上、かつ長軸径２０mm以下の顆粒状物とすることが好
ましい。顆粒状物の寸法（例えば短軸径）が１mmよりも
小さくなると、顆粒間の隙間が小さくなり過ぎ、顆粒状
物集合体の伝熱が悪くなり、焼成時の顆粒間の温度分布
が拡大して、急激な発熱により針状結晶が生成し易くな
るので好ましくない。短軸径１mm以上、長軸径２０mm以
下、好ましくは短軸径２．５mm以上、長軸径１８mm以下
という適度な寸法の顆粒を使用すれば、伝熱状態が良好
で、結晶化熱の系外への放出もスムーズであり、発熱に
よる顆粒状物の急速昇温を最小限に止めることができ
る。その結果、微細な粒状結晶のみから成る結晶質窒化
珪素粉末が得られる。更に、顆粒状物の寸法（例えば長
軸径）が２０mmよりも大きくなると、個々の顆粒状物内
部の温度分布が問題となってくる。即ち、結晶化熱によ
る顆粒状物内部の蓄熱が大きくなり過ぎる為に、温度が
上がり過ぎて、柱状結晶又は棒状結晶を多数含む結晶質
窒化珪素粉末が生成し、好ましくない。また、高温安定
相であるβ型窒化珪素の生成割合も増大してしまう。
【００１５】また、顆粒状物の嵩密度は０．３〜０．８
ｇ／cm3 である。顆粒状物の嵩密度が０．３ｇ／cm3 よ
りも低くなると、顆粒の強度が弱く、崩壊して粉化し易
い為に、取扱い難いばかりでなく、焼成時に針状結晶が
生成し易くなるので好ましくない。また、嵩密度が０．
８ｇ／cm3 を越える顆粒を成形する為には、５ton ／cm
2以上の高圧力を必要とするので、実用的でない。
ｇ／cm3 である。顆粒状物の嵩密度が０．３ｇ／cm3 よ
りも低くなると、顆粒の強度が弱く、崩壊して粉化し易
い為に、取扱い難いばかりでなく、焼成時に針状結晶が
生成し易くなるので好ましくない。また、嵩密度が０．
８ｇ／cm3 を越える顆粒を成形する為には、５ton ／cm
2以上の高圧力を必要とするので、実用的でない。
【００１６】被焼成物を圧縮成形して顆粒状物にするに
は、粉末をゴム型内に充填して等方的圧力を印加するラ
バープレス成形、金型に粉末を充填してピストンで加圧
するプレス成形又は打錠成形、穴付きロールで粉末を圧
縮して押し固めるブリケット成形など、種々の成形方法
を採用することができる。
は、粉末をゴム型内に充填して等方的圧力を印加するラ
バープレス成形、金型に粉末を充填してピストンで加圧
するプレス成形又は打錠成形、穴付きロールで粉末を圧
縮して押し固めるブリケット成形など、種々の成形方法
を採用することができる。
【００１７】さらに、焼成時における顆粒状物の軽装密
度を０．１５〜０．５２ｇ／cm3 とすること、及び顆粒
状物１個当りの圧壊強度を１〜５０kg／cm2 とすること
が、本発明の効果をより顕著なものとする。本発明にお
いては、種々の形状の顆粒を使用する為に、その圧壊強
度を一義的に定式化することには無理がある。そこで本
発明においては、顆粒状物１個当りの圧壊荷重を、荷圧
軸に垂直な断面のうち最大断面積で除した値を顆粒１個
当りの圧壊強度と定義した。顆粒状物１個当りの圧壊強
度が１kg／cm2 より小さいと顆粒の強度が弱く、連続焼
成炉への供給時の機械的衝撃や充填荷重、高温焼成によ
り崩壊して粉化し易い為に取り扱いが困難となる。逆に
圧壊強度が５０kg／cm2 以上だと焼成後に顆粒が強固に
固結してしまい均質な結晶質窒化珪素粉末が得られな
い、また、固着物の粉砕に手間がかかる、粉砕により不
純物が混入するなどの問題があり好ましくない。
度を０．１５〜０．５２ｇ／cm3 とすること、及び顆粒
状物１個当りの圧壊強度を１〜５０kg／cm2 とすること
が、本発明の効果をより顕著なものとする。本発明にお
いては、種々の形状の顆粒を使用する為に、その圧壊強
度を一義的に定式化することには無理がある。そこで本
発明においては、顆粒状物１個当りの圧壊荷重を、荷圧
軸に垂直な断面のうち最大断面積で除した値を顆粒１個
当りの圧壊強度と定義した。顆粒状物１個当りの圧壊強
度が１kg／cm2 より小さいと顆粒の強度が弱く、連続焼
成炉への供給時の機械的衝撃や充填荷重、高温焼成によ
り崩壊して粉化し易い為に取り扱いが困難となる。逆に
圧壊強度が５０kg／cm2 以上だと焼成後に顆粒が強固に
固結してしまい均質な結晶質窒化珪素粉末が得られな
い、また、固着物の粉砕に手間がかかる、粉砕により不
純物が混入するなどの問題があり好ましくない。
【００１８】また、本発明において、軽装密度とは、ゆ
るみ見掛け密度ともいい、サンプルをシュートを通じて
ゆっくりと測定用容器に落下させて、その重さと体積か
ら算出した値である。測定用容器は、通常５０φ×５０
Ｈmmのメスシリンダーが用いられるが、サンプルが大き
い場合には、それに応じて測定用容器も大きいものを用
いればよい。本発明における顆粒状物の軽装密度は０．
１５〜０．５２ｇ／cm3 である。軽装密度０．１５ｇ／
cm3 は、顆粒単位の空間占有率として５０％以下の充填
状態に対応する。軽装密度が０．１５ｇ／cm3 よりも小
さいと、伝熱状態は良好となるものの、生産性が低下す
る。また、実際上このような低密度な充填を行うことは
困難である。また、軽装密度０．５２ｇ／cm3 は、顆粒
単位の空間占有率として６５％以上の充填状態に相当す
る。軽装密度が０．５２ｇ／cm3 よりも大きいと、充填
量が多くなるので、顆粒状物集合体の熱容量が大き過ぎ
るばかりでなく、密充填により顆粒間の隙間が小さくな
って、輻射による熱伝導度は低下する。したがって、熱
容量と熱伝導度とのバランスが崩れ、結晶化時の発熱が
大きくなって、柱状結晶又は棒状結晶を多数含む結晶質
窒化珪素粉末が生成するので好ましくない。
るみ見掛け密度ともいい、サンプルをシュートを通じて
ゆっくりと測定用容器に落下させて、その重さと体積か
ら算出した値である。測定用容器は、通常５０φ×５０
Ｈmmのメスシリンダーが用いられるが、サンプルが大き
い場合には、それに応じて測定用容器も大きいものを用
いればよい。本発明における顆粒状物の軽装密度は０．
１５〜０．５２ｇ／cm3 である。軽装密度０．１５ｇ／
cm3 は、顆粒単位の空間占有率として５０％以下の充填
状態に対応する。軽装密度が０．１５ｇ／cm3 よりも小
さいと、伝熱状態は良好となるものの、生産性が低下す
る。また、実際上このような低密度な充填を行うことは
困難である。また、軽装密度０．５２ｇ／cm3 は、顆粒
単位の空間占有率として６５％以上の充填状態に相当す
る。軽装密度が０．５２ｇ／cm3 よりも大きいと、充填
量が多くなるので、顆粒状物集合体の熱容量が大き過ぎ
るばかりでなく、密充填により顆粒間の隙間が小さくな
って、輻射による熱伝導度は低下する。したがって、熱
容量と熱伝導度とのバランスが崩れ、結晶化時の発熱が
大きくなって、柱状結晶又は棒状結晶を多数含む結晶質
窒化珪素粉末が生成するので好ましくない。
【００１９】被焼成物を前記の連続式焼成炉で昇温する
にあたり、その装置の最高温度は１４００〜１７００℃
である。最高温度が１５００℃以下の場合には、同温度
領域に１５〜６０分間保持して、結晶化を完了させるこ
とが望ましい。最高温度が１４００℃以下の場合には、
結晶化の進行が十分ではなく、焼成後の粉末中に多量の
非晶質窒化珪素が残存するので好ましくない。また、最
高温度が１７００℃を越えると、粗大結晶が成長するば
かりでなく、生成した結晶質窒化珪素粉末の分解が始ま
るので好ましくない。
にあたり、その装置の最高温度は１４００〜１７００℃
である。最高温度が１５００℃以下の場合には、同温度
領域に１５〜６０分間保持して、結晶化を完了させるこ
とが望ましい。最高温度が１４００℃以下の場合には、
結晶化の進行が十分ではなく、焼成後の粉末中に多量の
非晶質窒化珪素が残存するので好ましくない。また、最
高温度が１７００℃を越えると、粗大結晶が成長するば
かりでなく、生成した結晶質窒化珪素粉末の分解が始ま
るので好ましくない。
【００２０】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさ
らに具体的に説明する。実施例及び比較例において、結
晶質窒化珪素粉末の結晶化度は、窯業協会誌93巻４号
（1985年）の 394〜397 頁に記載の加水分解試験によ
り、α型結晶含有率は、セラミック・ブレティン56巻９
号（1977年）の 777〜780 頁に記載のＸ線回折法に従っ
て算出し、比表面積は窒素ガス吸着法によるＢＥＴ法で
測定した。また、プレス密度は、直径１３mmの金型に粉
末０．６５ｇを充填し、２ton/cm2 で加圧成形した後の
体積より求めた。
らに具体的に説明する。実施例及び比較例において、結
晶質窒化珪素粉末の結晶化度は、窯業協会誌93巻４号
（1985年）の 394〜397 頁に記載の加水分解試験によ
り、α型結晶含有率は、セラミック・ブレティン56巻９
号（1977年）の 777〜780 頁に記載のＸ線回折法に従っ
て算出し、比表面積は窒素ガス吸着法によるＢＥＴ法で
測定した。また、プレス密度は、直径１３mmの金型に粉
末０．６５ｇを充填し、２ton/cm2 で加圧成形した後の
体積より求めた。
【００２１】実施例１〜５及び比較例１〜２ シリコンジイミドを１０００℃で加熱分解して得られた
比表面積３２０m2／ｇ、酸素量０．８ｗｔ％の非晶質窒
化珪素粉末を、ロータリーキルンの原料ホッパーに充填
した。
比表面積３２０m2／ｇ、酸素量０．８ｗｔ％の非晶質窒
化珪素粉末を、ロータリーキルンの原料ホッパーに充填
した。
【００２２】次に、ロータリーキルン内を０．１ｔｏｒ
ｒ以下に真空脱気後、窒素ガスを導入し、窒素ガス流通
下で炉内を加熱した。ロータリーキルン内の最高温度が
１５５０℃に達したところで、原料供給スクリューフィ
ーダーを回転させ、表１記載の充填率になるように所定
量の割合で供給した。キルンの傾斜角度２度、回転１ｒ
ｐｍとし最高温度での保持時間を１０ｍｉｎとした。得
られた窒化珪素粉末の化学組成、結晶化度、α相含有
率、比表面積、プレス密度、粒子形状などの特性値を表
１に示す。
ｒ以下に真空脱気後、窒素ガスを導入し、窒素ガス流通
下で炉内を加熱した。ロータリーキルン内の最高温度が
１５５０℃に達したところで、原料供給スクリューフィ
ーダーを回転させ、表１記載の充填率になるように所定
量の割合で供給した。キルンの傾斜角度２度、回転１ｒ
ｐｍとし最高温度での保持時間を１０ｍｉｎとした。得
られた窒化珪素粉末の化学組成、結晶化度、α相含有
率、比表面積、プレス密度、粒子形状などの特性値を表
１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、粒径の揃った等軸粒状
粒子からなり、充填特性、焼結特性等に優れた結晶質窒
化珪素粉末を生産性良く大量に製造することができ、コ
ストダウンが可能となる。
粒子からなり、充填特性、焼結特性等に優れた結晶質窒
化珪素粉末を生産性良く大量に製造することができ、コ
ストダウンが可能となる。
Claims (4)
- 【請求項１】 非晶質窒化珪素粉末及び／又は含窒素シ
ラン化合物を窒素含有不活性ガス雰囲気下又は窒素含有
還元性ガス雰囲気下に連続焼成炉を用いて焼成して、結
晶質窒化珪素粉末を製造するに際し、非晶質窒化珪素粉
末及び／又は含窒素シラン化合物の充填率を焼成炉内容
積の３０％以下とし、１４００〜１７００℃の温度で焼
成することを特徴とする結晶質窒化珪素粉末の製造法。 - 【請求項２】 非晶質窒化珪素粉末及び／又は含窒素シ
ラン化合物を圧縮成形して、嵩密度０．３〜０．８ｇ／
cm3 、短軸径１mm以上、かつ長軸径２０mm以下の顆粒状
物とすることを特徴とする請求項１の結晶質窒化珪素粉
末の製造法。 - 【請求項３】 顆粒状物の軽装密度が０．１５〜０．５
２ｇ／cm3 であることを特徴とする請求項２の結晶質窒
化珪素粉末の製造法。 - 【請求項４】 顆粒状物１個当たりの圧壊強度が１〜５
０kg／cm2 であることを特徴とする請求項２の結晶質窒
化珪素粉末の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335546A JP2747462B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 結晶質窒化珪素粉末の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335546A JP2747462B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 結晶質窒化珪素粉末の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148033A JPH05148033A (ja) | 1993-06-15 |
| JP2747462B2 true JP2747462B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=18289789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3335546A Expired - Lifetime JP2747462B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 結晶質窒化珪素粉末の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2747462B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6179288B2 (ja) * | 2013-09-10 | 2017-08-16 | 宇部興産株式会社 | 窒化ケイ素粉末の製造方法 |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3335546A patent/JP2747462B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05148033A (ja) | 1993-06-15 |
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