JP2984796B2 - β―サイアロン粉末の製造方法 - Google Patents
β―サイアロン粉末の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、β−サイアロン粉末の製造方法に関し、サ
イアロン系セラミックスの製造用原料であるβ−サイア
ロン粉末を、アルミノシリケート粉末及びカーボン粉末
の混合粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、還元窒化反応
により、製造する方法に関するものである。
イアロン系セラミックスの製造用原料であるβ−サイア
ロン粉末を、アルミノシリケート粉末及びカーボン粉末
の混合粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、還元窒化反応
により、製造する方法に関するものである。
サイアロン系セラミックスは、耐熱性が高く、熱衝撃
抵抗や機械的強度も高く、かつ、化学的にも安定で耐酸
化性及び溶融金属に対する耐食性が高い。これらの優れ
た性質により、サイアロン系セラミックスはガスタービ
ン等の耐熱エンジニングセラミックス材料として有望視
されている。
抵抗や機械的強度も高く、かつ、化学的にも安定で耐酸
化性及び溶融金属に対する耐食性が高い。これらの優れ
た性質により、サイアロン系セラミックスはガスタービ
ン等の耐熱エンジニングセラミックス材料として有望視
されている。
上記サイアロンセラミックスの製造に用いるβ−サイ
アロン粉末の製造にはいろいろな公知の方法があるが、
その一つにアルミノシリケート系化合物とカーボンの混
合物から製造する方法がある。
アロン粉末の製造にはいろいろな公知の方法があるが、
その一つにアルミノシリケート系化合物とカーボンの混
合物から製造する方法がある。
例えば、特開昭53−104616号公報には、火山ガラスと
カーボンの混合物を窒素気流中1300〜1400℃で還元窒化
反応させてβ−サイアロン粉末を製造する方法が、ま
た、特開昭59−121105号公報には、カオリナイト、パイ
ロフィライト、ムライト等のアルミノシリケート、アル
ミナ及びカーボンの混合物の圧粉体を1400〜1530℃、窒
素気流中で還元窒化反応させてβ−サイアロン粉末を製
造する方法が開示されている。
カーボンの混合物を窒素気流中1300〜1400℃で還元窒化
反応させてβ−サイアロン粉末を製造する方法が、ま
た、特開昭59−121105号公報には、カオリナイト、パイ
ロフィライト、ムライト等のアルミノシリケート、アル
ミナ及びカーボンの混合物の圧粉体を1400〜1530℃、窒
素気流中で還元窒化反応させてβ−サイアロン粉末を製
造する方法が開示されている。
しかしながら、上記の特開昭53−104616号の方法は、
原料として天然の火山ガラス粉末を用いているため、β
−サイアロンに必要なSiO2、Al2O3の他に約10％にも及
び不純物（例えばFe2O3、アルカリ酸化物等）を含有
し、また、その粒径も44μｍに及ぶ粗さを有し、製造さ
れたβ−サイアロン粉末にはSiC、Si2ON2、β−Si3N4等
多量の副生成物が含まれている。
原料として天然の火山ガラス粉末を用いているため、β
−サイアロンに必要なSiO2、Al2O3の他に約10％にも及
び不純物（例えばFe2O3、アルカリ酸化物等）を含有
し、また、その粒径も44μｍに及ぶ粗さを有し、製造さ
れたβ−サイアロン粉末にはSiC、Si2ON2、β−Si3N4等
多量の副生成物が含まれている。
また、原料としてアルミノシリケートを用いる特開昭
59−121105号の方法では、固相反応をさせるにも拘ら
ず、その原料粉末の粒度か考慮されていないため、その
収率は96％程度にとどまり、また得られたβ−サイアロ
ン粉末（Ｚ値２〜３）の窒素含有量が理論値より４〜５
％も低く、不純物としてAl2O3を含んでいる。
59−121105号の方法では、固相反応をさせるにも拘ら
ず、その原料粉末の粒度か考慮されていないため、その
収率は96％程度にとどまり、また得られたβ−サイアロ
ン粉末（Ｚ値２〜３）の窒素含有量が理論値より４〜５
％も低く、不純物としてAl2O3を含んでいる。
このように、従来法で製造されたβ−サイアロン粉末
は不純物を含んでいるため、その粉末を用いて製造され
たβ−サイアロン焼結体は、β−サイアロン固有の特性
である耐熱性、熱衝撃抵抗、機械的強度、耐酸化性、耐
食性等を低下させていた。
は不純物を含んでいるため、その粉末を用いて製造され
たβ−サイアロン焼結体は、β−サイアロン固有の特性
である耐熱性、熱衝撃抵抗、機械的強度、耐酸化性、耐
食性等を低下させていた。
本発明者らは、上記従来法の欠点を踏まえ、β−サイ
アロン製造に用いる原料の反応性を中心に多年研究して
きたところ、高純度で、かつ、特性の細かさを有するム
ライト質粉末から製造されたβ−サイアロン粉末が結晶
体原料として最適であることを見出し、本発明を完成に
導いた。
アロン製造に用いる原料の反応性を中心に多年研究して
きたところ、高純度で、かつ、特性の細かさを有するム
ライト質粉末から製造されたβ−サイアロン粉末が結晶
体原料として最適であることを見出し、本発明を完成に
導いた。
すなわち、本発明は、アルミノシリケート粉末及びカ
ーボン粉末の混合粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、還
元窒化反応によりβ−サイアロン粉末を製造する方法に
おいて、該アルミノシリケート粉末として平均粒径が５
μｍ以下で、かつ、SiO2とAl2O3を含有量が99.5％以上
のムライト質粉末を用いることを特徴とするβ−サイア
ロン粉末の製造方法である。
ーボン粉末の混合粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、還
元窒化反応によりβ−サイアロン粉末を製造する方法に
おいて、該アルミノシリケート粉末として平均粒径が５
μｍ以下で、かつ、SiO2とAl2O3を含有量が99.5％以上
のムライト質粉末を用いることを特徴とするβ−サイア
ロン粉末の製造方法である。
ここでムライト質粉末とは、ムライト（3Al2O3・2SiO
2）が０重量％＜ムライト≦92.5重量％で、SiO2が100重
量％＞SiO2≧7.5重量％からなる混合物又は化合物をい
う。
2）が０重量％＜ムライト≦92.5重量％で、SiO2が100重
量％＞SiO2≧7.5重量％からなる混合物又は化合物をい
う。
また、β−サイアロンとは一般式： Si6-ZAlZOZN6-Z（ここで０＜Ｚ≦4.2） で表されるシリコンアルミニウムオキシナイトライド
（Si−Al−Ｏ−Ｎ系化合物）である。
（Si−Al−Ｏ−Ｎ系化合物）である。
本発明のβ−サイアロン粉末の製造方法においては、
平均粒径が５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下でSiO2と
Al2O3の含有量が99.5％以上のムライト質粉末とカーボ
ンとを原料として還元窒化反応されるので、その反応系
に共存する５μｍ以下のムライトが反応促進剤となって
上記の還元窒化反応を促進させるものと思われる。その
結果、反応の進行に伴い残余のムライト質粉末の窒化反
応も容易に生起し、微細で高精度のサイアロン系粉末が
得られる。
平均粒径が５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下でSiO2と
Al2O3の含有量が99.5％以上のムライト質粉末とカーボ
ンとを原料として還元窒化反応されるので、その反応系
に共存する５μｍ以下のムライトが反応促進剤となって
上記の還元窒化反応を促進させるものと思われる。その
結果、反応の進行に伴い残余のムライト質粉末の窒化反
応も容易に生起し、微細で高精度のサイアロン系粉末が
得られる。
本発明の還元窒化反応は、窒素雰囲気中で行われ、温
度は1350〜1600℃、反応時間は0.5〜６時間で十分であ
る。
度は1350〜1600℃、反応時間は0.5〜６時間で十分であ
る。
出発原料アルミノシリケート粉末中のSi/Al比及びカ
ーボン粉末の量は、目的とするβ−サイアロン系粉末の
種類によって選択される。
ーボン粉末の量は、目的とするβ−サイアロン系粉末の
種類によって選択される。
本発明の原料のアルミノシリケート粉末及びカーボン
粉末の混合粉末には、β−サイアロン又はＹ、Ce、La及
びHfから選ばれた希土類の酸化物のうち少なくとも１種
をアルミノシリケート粉末１重量部に対して0.003〜0.3
重量部配合することができる。
粉末の混合粉末には、β−サイアロン又はＹ、Ce、La及
びHfから選ばれた希土類の酸化物のうち少なくとも１種
をアルミノシリケート粉末１重量部に対して0.003〜0.3
重量部配合することができる。
このように調整粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、還
元窒化反応させて主としてβ−サイアロンよりなる粉末
を製造すると、配合されたβ−サイアロン又は希土類酸
化物により還元窒化反応が一層促進され、微細なβ−サ
イアロン粉末が得られる。
元窒化反応させて主としてβ−サイアロンよりなる粉末
を製造すると、配合されたβ−サイアロン又は希土類酸
化物により還元窒化反応が一層促進され、微細なβ−サ
イアロン粉末が得られる。
このようにして得られたサイアロン系粉末は、微細で
高純度であるため、焼結性が良く、かつ、不純物が少な
いので、β−サイアロンセラミックス固有の特性である
耐熱性、熱衝撃抵抗、機械的強度、耐酸化性、耐食性等
を十分発揮させることができる。
高純度であるため、焼結性が良く、かつ、不純物が少な
いので、β−サイアロンセラミックス固有の特性である
耐熱性、熱衝撃抵抗、機械的強度、耐酸化性、耐食性等
を十分発揮させることができる。
実施例１ 平均粒径が2.0μｍで、SiO2とAl2O3の含有量が99.8重
量％のムライト質粉末（Al/Si＝3/2）100gと平均粒径0.
03μｍのカーボン粉末50gをボールミル混合して原料を
調製した。
量％のムライト質粉末（Al/Si＝3/2）100gと平均粒径0.
03μｍのカーボン粉末50gをボールミル混合して原料を
調製した。
この原料粉末を、窒素雰囲気中1430℃で２時間還元窒
化させた後、大気中700℃で５時間加熱処理して残留カ
ーボンを除去した。
化させた後、大気中700℃で５時間加熱処理して残留カ
ーボンを除去した。
得られた生成物は平均粒径1.0μｍの灰色粉末で、そ
の収率は約97重量％であった。
の収率は約97重量％であった。
この粉末をＸ線回析したところ、Si2.4Al3.6Ｏ3.6Ｎ
4.4で示されるサイアロン化合物であった。この粉末の
純度は約99.5重量％、金属不純物は0.05重量％、残留炭
素は0.4重量％であった。
4.4で示されるサイアロン化合物であった。この粉末の
純度は約99.5重量％、金属不純物は0.05重量％、残留炭
素は0.4重量％であった。
実施例２ 平均粒径が0.5μｍで、SiO2とAl2O3の含有量が99.8重
量％以上のムライト粉末（Al/Si＝3/2）100gを用いて、
実施例１と同一条件で原料の調製、還元窒化及び加熱処
理を行った。
量％以上のムライト粉末（Al/Si＝3/2）100gを用いて、
実施例１と同一条件で原料の調製、還元窒化及び加熱処
理を行った。
得られた生成物は平均粒径0.7μｍの灰色粉末で、そ
の収率は約98重量％であった。
の収率は約98重量％であった。
この粉末をＸ線回析したところ、Si2.4Al3.6Ｏ3.6Ｎ
4.4で示されるサイアロン化合物であった。この粉末の
純度は約99.5重量％、金属不純物は0.05重量％、残留炭
素は0.3重量％であった。
4.4で示されるサイアロン化合物であった。この粉末の
純度は約99.5重量％、金属不純物は0.05重量％、残留炭
素は0.3重量％であった。
比較例１ 平均粒径が10μｍで、SiO2とAl2O3の含有量が99.8重
量％以上のムライト質粉末（Al/Si＝3/2）100gを用い
て、実施例１と同一条件で原料の調製、還元窒化及び加
熱処理を行った。
量％以上のムライト質粉末（Al/Si＝3/2）100gを用い
て、実施例１と同一条件で原料の調製、還元窒化及び加
熱処理を行った。
その結果、収率約98重量％で、平均粒径3.0μｍの灰
色粉末が得られ、この粉末をＸ線回析としたところ、Si
2.4Al3.6Ｏ3.6Ｎ4.4で示されるβ−サイアロン粉末、3A
l2O3・2SiO2で示されるムライト及びSiO2で示されるシ
リカの混合物であった。
色粉末が得られ、この粉末をＸ線回析としたところ、Si
2.4Al3.6Ｏ3.6Ｎ4.4で示されるβ−サイアロン粉末、3A
l2O3・2SiO2で示されるムライト及びSiO2で示されるシ
リカの混合物であった。
比較例２ 平均粒径が2.0μｍで、SiO2とAl2O3の含有量が95重量
％のムライト質粉末（Al/Si＝3/2）100gを用いて、実施
例１と同一条件で原料の調製、還元窒化及び加熱処理を
行った。
％のムライト質粉末（Al/Si＝3/2）100gを用いて、実施
例１と同一条件で原料の調製、還元窒化及び加熱処理を
行った。
その結果、収率約98重量％で、平均粒径1.0μｍの灰
色粉末が得られ、この粉末をＸ線回析したところ、Si
2.4Al3.6Ｏ3.6Ｎ4.4で示されるβ−サイアロン粉末であ
った。この粉末の純度は約96重量％で金属不純物は3.0
重量％、残留炭素は0.6重量％であった。
色粉末が得られ、この粉末をＸ線回析したところ、Si
2.4Al3.6Ｏ3.6Ｎ4.4で示されるβ−サイアロン粉末であ
った。この粉末の純度は約96重量％で金属不純物は3.0
重量％、残留炭素は0.6重量％であった。
実施例３ Al/Si＝1/11に調整した平均粒径が0.5μｍで、SiO2と
Al2O3の含有量が99.8重量％以上のムライト質粉末100g
と平均粒径0.03μｍのカーボン粉末80gとをボールミル
混合して原料を調製した。
Al2O3の含有量が99.8重量％以上のムライト質粉末100g
と平均粒径0.03μｍのカーボン粉末80gとをボールミル
混合して原料を調製した。
この原料を窒素雰囲気中1460℃で４時間還元窒化さ
せ、次いで大気中700℃で５時間加熱処理して残留カー
ボンを除去した。
せ、次いで大気中700℃で５時間加熱処理して残留カー
ボンを除去した。
得られた生成物は平均粒径0.8μｍの灰色粉末で、そ
の収率は約96重量％であった。この粉末をＸ線回析した
ところ、Si5.5Al0.5Ｏ0.5Ｎ7.5で示されるサイアロン粉
末であった。この粉末の純度は約99.5重量％で、金属不
純物は0.05重量％、残留炭素は0.4重量％であった。
の収率は約96重量％であった。この粉末をＸ線回析した
ところ、Si5.5Al0.5Ｏ0.5Ｎ7.5で示されるサイアロン粉
末であった。この粉末の純度は約99.5重量％で、金属不
純物は0.05重量％、残留炭素は0.4重量％であった。
実施例４ Al/Si＝1/11に調整した、平均粒径が0.5μｍでSiO2と
Al2O3の含有量が99.8重量％のムライト質μ粉末100g、
平均粒径0.03μｍのカーボン粉末80g及び平均粒径0.8μ
ｍのβ−サイアロン粉末（Si5.5Al0.5Ｏ0.5Ｎ7.5）3gを
ボールミル混合して原料を調製した。
Al2O3の含有量が99.8重量％のムライト質μ粉末100g、
平均粒径0.03μｍのカーボン粉末80g及び平均粒径0.8μ
ｍのβ−サイアロン粉末（Si5.5Al0.5Ｏ0.5Ｎ7.5）3gを
ボールミル混合して原料を調製した。
この原料を窒素雰囲気中、1460℃で３時間還元窒化さ
せ、次いで、大気中700℃で５時間加熱処理して残留カ
ーボンを除去した。
せ、次いで、大気中700℃で５時間加熱処理して残留カ
ーボンを除去した。
得られた生成物の収率、純度は実施例３と同様で、平
均粒径0.6μｍの灰色粉末が得られた。この粉末をＸ線
回析したところ、Si5.5Al0.5Ｏ0.5Ｎ7.5で示されるサイ
アロン粉末であった。
均粒径0.6μｍの灰色粉末が得られた。この粉末をＸ線
回析したところ、Si5.5Al0.5Ｏ0.5Ｎ7.5で示されるサイ
アロン粉末であった。
実施例５ Al/Si＝1/11に調整した、平均粒径0.5μｍでSiO2とAl
2O3の含有量が99.8重量％以上をムライト質粉末100g、
平均粒径0.03μｍのカーボン粉末80g及び平均粒径１μ
ｍの酸化イットリウム（Y2O3）3gをボールミル混合して
原料を調製した。
2O3の含有量が99.8重量％以上をムライト質粉末100g、
平均粒径0.03μｍのカーボン粉末80g及び平均粒径１μ
ｍの酸化イットリウム（Y2O3）3gをボールミル混合して
原料を調製した。
この原料粉末を窒素雰囲気中、1460℃で３時間還元窒
化させ、大気中700℃で５時間加熱処理して残留カーボ
ンを除去した。
化させ、大気中700℃で５時間加熱処理して残留カーボ
ンを除去した。
得られた生成物の収率、純度は実施例３と同様で、平
均粒径0.6μｍの灰色粉末が得られた。この粉末をＸ線
回析したところ、４重量％Y2O3−96重量％Si5.5Al0.5Ｏ
0.5Ｎ7.5で示されるサイアロン粉末であった。
均粒径0.6μｍの灰色粉末が得られた。この粉末をＸ線
回析したところ、４重量％Y2O3−96重量％Si5.5Al0.5Ｏ
0.5Ｎ7.5で示されるサイアロン粉末であった。
本発明のβ−サイアロン粉末の製造方法は、平均粒径
が５μｍ以下でSiO2とAl2O3の含有量が99.5％以上のム
ライト質粉末とカーボンとを原料として還元窒化反応さ
せるので、その反応系に共存する５μｍ以下のムライト
が反応促進剤となって還元窒化反応が促進され、微細で
高純度のサイアロン系粉末が得られる。
が５μｍ以下でSiO2とAl2O3の含有量が99.5％以上のム
ライト質粉末とカーボンとを原料として還元窒化反応さ
せるので、その反応系に共存する５μｍ以下のムライト
が反応促進剤となって還元窒化反応が促進され、微細で
高純度のサイアロン系粉末が得られる。
このようにして得られた微細で高純度のサイアロン系
粉末は、焼結性が良く、かつ、不純物が少ないので、β
−サイアロンセラミックス固有の特性である耐熱性、熱
衝撃抵抗、機械的強度、耐酸化性、耐食性等を十分発揮
させることができる。
粉末は、焼結性が良く、かつ、不純物が少ないので、β
−サイアロンセラミックス固有の特性である耐熱性、熱
衝撃抵抗、機械的強度、耐酸化性、耐食性等を十分発揮
させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/00 - 35/58
Claims (2)
- 【請求項１】アルミノシリケート粉末及びカーボン粉末
の混合粉末を窒素含有雰囲気中で加熱し、還元窒化反応
によりβ−サイアロン粉末を製造する方法において、該
アルミノシリケート粉末として平均粒径が５μｍ以下
で、かつ、SiO2とAl2O3の含有量が99.5％以上のムライ
ト質粉末を用いることを特徴とするβ−サイアロン粉末
の製造方法。 - 【請求項２】アルミノシリケート粉末としてβ−サイア
ロン又はＹ、Ce、La及びHfから選ばれた希土類の酸化物
の少なくとも１種をアルミノシリケート粉末１重量部に
対して0.003〜0.3重量部配合した調整粉末を用いる請求
項１に記載のβ−サイアロン粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120453A JP2984796B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | β―サイアロン粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120453A JP2984796B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | β―サイアロン粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0416564A JPH0416564A (ja) | 1992-01-21 |
| JP2984796B2 true JP2984796B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=14786563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2120453A Expired - Lifetime JP2984796B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | β―サイアロン粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984796B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008131869A (ja) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Shimano Inc | 伸縮式竿 |
-
1990
- 1990-05-10 JP JP2120453A patent/JP2984796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0416564A (ja) | 1992-01-21 |
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