JP3252624B2 - 窒化珪素粉末 - Google Patents
窒化珪素粉末Info
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- nitride powder
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化珪素質焼結体の製
造用原料として好適な低粘度の窒化珪素含有スラリーを
容易に調製しうる窒化珪素粉末及びその製造方法に関す
る。
造用原料として好適な低粘度の窒化珪素含有スラリーを
容易に調製しうる窒化珪素粉末及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】窒化珪素質焼結体は高強度
であり、耐熱性、耐衝撃性等に優れているため、近年ガ
スタービン部品、自動車エンジン部品等の高温構造材料
として注目されている。このような窒化珪素質焼結体
は、通常窒化珪素粉末から所望の形状の成形体を作製
し、これを焼結することにより製造される。窒化珪素粉
末から成形体を製造する方法としては、ラバープレス成
形、金型プレス成形、ホットプレス成形、射出成形、鋳
込成形等が知られている。
であり、耐熱性、耐衝撃性等に優れているため、近年ガ
スタービン部品、自動車エンジン部品等の高温構造材料
として注目されている。このような窒化珪素質焼結体
は、通常窒化珪素粉末から所望の形状の成形体を作製
し、これを焼結することにより製造される。窒化珪素粉
末から成形体を製造する方法としては、ラバープレス成
形、金型プレス成形、ホットプレス成形、射出成形、鋳
込成形等が知られている。
【０００３】ほとんどのセラミックス成形のプロセスに
おいては、まず、原料粉末を含有するスラリーの調製工
程が含まれている。例えば、ラバープレス成形、金型プ
レス成形等においては、成形原料として流動性の良好な
スプレー乾燥顆粒を使用する。流動性の悪い顆粒を使用
すると成形体が不均質（各部の密度が不均一）となり、
焼結時の収縮が不均一となって変形したり、クラックを
生じたりする。スプレー乾燥による顆粒調製において
は、適正なスラリー流動範囲があり、通常はスラリー粘
度５０〜５００ｃＰ、好ましくは１００〜４００ｃＰに
調整される。スラリー粘度が高すぎると、スラリーを乾
燥装置のアトマイザーに供給する際に、送液配管の途中
またはスラリーの吹き出し口で閉塞が起こるので好まし
くない。また、逆に、スラリー粘度が低すぎると、スラ
リーの送液中に粗粒成分が沈降して組成が不均一とな
る。更に得られる乾燥顆粒が小さくなりすぎて顆粒の流
動性が失われる。
おいては、まず、原料粉末を含有するスラリーの調製工
程が含まれている。例えば、ラバープレス成形、金型プ
レス成形等においては、成形原料として流動性の良好な
スプレー乾燥顆粒を使用する。流動性の悪い顆粒を使用
すると成形体が不均質（各部の密度が不均一）となり、
焼結時の収縮が不均一となって変形したり、クラックを
生じたりする。スプレー乾燥による顆粒調製において
は、適正なスラリー流動範囲があり、通常はスラリー粘
度５０〜５００ｃＰ、好ましくは１００〜４００ｃＰに
調整される。スラリー粘度が高すぎると、スラリーを乾
燥装置のアトマイザーに供給する際に、送液配管の途中
またはスラリーの吹き出し口で閉塞が起こるので好まし
くない。また、逆に、スラリー粘度が低すぎると、スラ
リーの送液中に粗粒成分が沈降して組成が不均一とな
る。更に得られる乾燥顆粒が小さくなりすぎて顆粒の流
動性が失われる。
【０００４】したがって、スラリー粘度が高い場合に
は、溶媒を追加して粉体比（粉末体積と溶媒体積との比
率）を下げることにより、スラリー粘度を適正範囲に入
れる。またスラリー粘度が低い場合には、粉末を追加し
て粉体比を上げることにより、スラリー粘度を適正範囲
に入れる。一方、粉体比の低いスラリーを使用してスプ
レー乾燥を行うと、得られる顆粒に陥没部を生じ、更に
はドーナツ状の顆粒が生成して流動性が悪化する。ま
た、溶媒の蒸発に多量の熱量を必要として効率が悪くな
り、生産性の面からも好ましくない。したがって、でき
るだけ粉体比の高いスラリーを調製して、これをスプレ
ー乾燥することにより、球形で流動性の良好な顆粒を作
製する必要がある。
は、溶媒を追加して粉体比（粉末体積と溶媒体積との比
率）を下げることにより、スラリー粘度を適正範囲に入
れる。またスラリー粘度が低い場合には、粉末を追加し
て粉体比を上げることにより、スラリー粘度を適正範囲
に入れる。一方、粉体比の低いスラリーを使用してスプ
レー乾燥を行うと、得られる顆粒に陥没部を生じ、更に
はドーナツ状の顆粒が生成して流動性が悪化する。ま
た、溶媒の蒸発に多量の熱量を必要として効率が悪くな
り、生産性の面からも好ましくない。したがって、でき
るだけ粉体比の高いスラリーを調製して、これをスプレ
ー乾燥することにより、球形で流動性の良好な顆粒を作
製する必要がある。
【０００５】また、鋳込成形用スラリーにも適正な範囲
がある。通常はスラリー粘度５０〜５００ｃＰ、好まし
くは１００〜４００ｃＰに調整される。スラリー粘度が
高すぎると、成形型の細部までスラリーが入り難くな
り、また排泥不良を生じ、乾燥過程でクラックが発生し
易くなる。逆にスラリー粘度が低すぎると、着肉工程で
スラリー中の粗粒成分が沈降し、組成に不均一を生ず
る。また、型の合わせ目よりスラリーが漏れ易くなる。
したがって、スラリー粘度が高い場合には、溶媒を追加
して粉体比を下げることにより、スラリー粘度を適正範
囲に入れる。またスラリー粘度が低い場合には、粉末を
追加して粉体比を上げることにより、スラリー粘度を適
正範囲に入れる。一方、粉体比の低いスラリーを使用し
て鋳込成形を行うと、着肉速度が小さくて成形時間が長
くなり、生産性上好ましくない。また、成形体の乾燥収
縮及び焼結時の収縮が大きくなり、乾燥過程または焼結
過程でクラックが発生するという問題がある。したがっ
て、できるだけ粉体比の高いスラリーを調製する必要が
ある。
がある。通常はスラリー粘度５０〜５００ｃＰ、好まし
くは１００〜４００ｃＰに調整される。スラリー粘度が
高すぎると、成形型の細部までスラリーが入り難くな
り、また排泥不良を生じ、乾燥過程でクラックが発生し
易くなる。逆にスラリー粘度が低すぎると、着肉工程で
スラリー中の粗粒成分が沈降し、組成に不均一を生ず
る。また、型の合わせ目よりスラリーが漏れ易くなる。
したがって、スラリー粘度が高い場合には、溶媒を追加
して粉体比を下げることにより、スラリー粘度を適正範
囲に入れる。またスラリー粘度が低い場合には、粉末を
追加して粉体比を上げることにより、スラリー粘度を適
正範囲に入れる。一方、粉体比の低いスラリーを使用し
て鋳込成形を行うと、着肉速度が小さくて成形時間が長
くなり、生産性上好ましくない。また、成形体の乾燥収
縮及び焼結時の収縮が大きくなり、乾燥過程または焼結
過程でクラックが発生するという問題がある。したがっ
て、できるだけ粉体比の高いスラリーを調製する必要が
ある。
【０００６】前述のように、原料粉末の溶媒に対する比
率を高め最小限の溶媒量で粘度の低いスラリーを調製し
た方が良質の成形体を得やすい。しかし、窒化珪素セラ
ミックス成形用スラリーにおいては、一般に成形後の形
状を保つためにポリビニルアルコール、ポリエチレング
リコール、アクリル酸エステル系共重合樹脂などの成形
用バインダーが添加されるため、バインダーの添加によ
りスラリーの粘度が高くなり、適正な範囲にスラリー粘
度を調整することが難しくなる。このため、従来は形状
精度の向上という目的からはバインダーの添加量を増や
す必要があるものの、比表面積５〜２０ｍ2 ／ｇの微粉
末からのスラリーの調製ではスラリー粘度が上昇して成
形に支障をきたすという問題があった。
率を高め最小限の溶媒量で粘度の低いスラリーを調製し
た方が良質の成形体を得やすい。しかし、窒化珪素セラ
ミックス成形用スラリーにおいては、一般に成形後の形
状を保つためにポリビニルアルコール、ポリエチレング
リコール、アクリル酸エステル系共重合樹脂などの成形
用バインダーが添加されるため、バインダーの添加によ
りスラリーの粘度が高くなり、適正な範囲にスラリー粘
度を調整することが難しくなる。このため、従来は形状
精度の向上という目的からはバインダーの添加量を増や
す必要があるものの、比表面積５〜２０ｍ2 ／ｇの微粉
末からのスラリーの調製ではスラリー粘度が上昇して成
形に支障をきたすという問題があった。
【０００７】
【発明の目的】本発明の目的は、前記の問題点を解決
し、成形用のバインダーを添加しても低粘度、高粉末濃
度の窒化珪素含有スラリーが容易に得られる窒化珪素粉
末を提供することにある。
し、成形用のバインダーを添加しても低粘度、高粉末濃
度の窒化珪素含有スラリーが容易に得られる窒化珪素粉
末を提供することにある。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、比表面
積５〜２０ｍ2 ／ｇの窒化珪素粉末と成形用バインダー
とからなるスラリーの製造において、バインダーの添加
によりスラリーの粘度が上昇する原因を種々検討した結
果、窒化珪素粉末に対するポリビニルアルコール等の成
型用バインダーの吸着量が原料スラリーの粘度を支配し
ていることを見出した。即ち、スラリーにポリビニルア
ルコール等の成型用バインダーを添加すると、添加した
成型用バインダーが粉末表面に吸着し粉末の表面電位が
低下する、または粒子表面が疎水基で被覆され、溶媒と
の親和性が悪くなることによりスラリーの粘度が高くな
る。
積５〜２０ｍ2 ／ｇの窒化珪素粉末と成形用バインダー
とからなるスラリーの製造において、バインダーの添加
によりスラリーの粘度が上昇する原因を種々検討した結
果、窒化珪素粉末に対するポリビニルアルコール等の成
型用バインダーの吸着量が原料スラリーの粘度を支配し
ていることを見出した。即ち、スラリーにポリビニルア
ルコール等の成型用バインダーを添加すると、添加した
成型用バインダーが粉末表面に吸着し粉末の表面電位が
低下する、または粒子表面が疎水基で被覆され、溶媒と
の親和性が悪くなることによりスラリーの粘度が高くな
る。
【０００９】成型用バインダーの代表例であるポリビニ
ルアルコールが窒化珪素粉末の表面に吸着する機構につ
いては以下のように考えられる。一般にポリビニルアル
コールの水に対する溶解性は平均重合度とケン化度に支
配される。ポリビニルアルコールには親水性の水酸基が
多数存在する。この水酸基は、分子内または分子間で強
い水素結合を形成し、ポリビニルアルコールの水に対す
る溶解性を著しく阻害する。ケン化度の低いポリビニル
アルコールには、水酸基のかわりに一部疎水性の酢酸基
が存在する。酢酸基が適量存在すると、分子内または分
子間の水酸基の水素結合を弱め、ポリビニルアルコール
の水に対する溶解性を良くする。ポリビニルアルコール
はこのような基本的性質を持ち、様々な平均重合度、ケ
ン化度のものが存在する。
ルアルコールが窒化珪素粉末の表面に吸着する機構につ
いては以下のように考えられる。一般にポリビニルアル
コールの水に対する溶解性は平均重合度とケン化度に支
配される。ポリビニルアルコールには親水性の水酸基が
多数存在する。この水酸基は、分子内または分子間で強
い水素結合を形成し、ポリビニルアルコールの水に対す
る溶解性を著しく阻害する。ケン化度の低いポリビニル
アルコールには、水酸基のかわりに一部疎水性の酢酸基
が存在する。酢酸基が適量存在すると、分子内または分
子間の水酸基の水素結合を弱め、ポリビニルアルコール
の水に対する溶解性を良くする。ポリビニルアルコール
はこのような基本的性質を持ち、様々な平均重合度、ケ
ン化度のものが存在する。
【００１０】一方、窒化珪素粉末の表面には、シラノー
ル（Ｓｉ−ＯＨ）基やシラザン（Ｓｉ2 −ＮＨ）基のよ
うな表面官能基が存在し、これらの官能基の濃度は粉末
の製造条件により異なる。これらの官能基は水中でプロ
トンの授受を行いブレンステッド酸性点（Ｈ+供与点）
や塩基性点（Ｈ+受容点）になる。ポリビニルアルコー
ルは分子内の水酸基で窒化珪素粉末表面のブレンステッ
ド酸性点に吸着すると考えられる。したがって、ポリビ
ニルアルコールの吸着量は、ポリビニルアルコールの平
均重合度とケン化度、及び窒化珪素粉末の酸性度に支配
されると考えられる。このような観点から、窒化珪素粉
末の酸性度について更に詳細に検討した結果、前記の表
面官能基もさることながら、吸着イオンによって酸性度
は大きく変化することがわかった。そして、吸着イオン
の量を低減することにより、酸性度を制御して、低粘度
のスラリーを調製することができることを見出した。
ル（Ｓｉ−ＯＨ）基やシラザン（Ｓｉ2 −ＮＨ）基のよ
うな表面官能基が存在し、これらの官能基の濃度は粉末
の製造条件により異なる。これらの官能基は水中でプロ
トンの授受を行いブレンステッド酸性点（Ｈ+供与点）
や塩基性点（Ｈ+受容点）になる。ポリビニルアルコー
ルは分子内の水酸基で窒化珪素粉末表面のブレンステッ
ド酸性点に吸着すると考えられる。したがって、ポリビ
ニルアルコールの吸着量は、ポリビニルアルコールの平
均重合度とケン化度、及び窒化珪素粉末の酸性度に支配
されると考えられる。このような観点から、窒化珪素粉
末の酸性度について更に詳細に検討した結果、前記の表
面官能基もさることながら、吸着イオンによって酸性度
は大きく変化することがわかった。そして、吸着イオン
の量を低減することにより、酸性度を制御して、低粘度
のスラリーを調製することができることを見出した。
【００１１】即ち、本発明は、比表面積が５〜２０ｍ2
／ｇであり、硝酸イオンの吸着量が１５０ｐｐｍ以下で
あることを特徴とする窒化珪素粉末、さらには、無機酸
イオンの吸着量の合計量が２００ｐｐｍ以下である窒化
珪素粉末に関するものである。本発明における無機酸イ
オンとしては、硝酸イオン、ハロゲンイオン、硫酸イオ
ン、リン酸イオン、炭酸イオン等の酸性点を形成するイ
オンが挙げられる。通常、窒化珪素粉末を製造する際
に、原料及び製造工程で混入してくるものとしては、硝
酸イオン、フッ素イオン、塩素イオン、硫酸イオンが挙
げられる。
／ｇであり、硝酸イオンの吸着量が１５０ｐｐｍ以下で
あることを特徴とする窒化珪素粉末、さらには、無機酸
イオンの吸着量の合計量が２００ｐｐｍ以下である窒化
珪素粉末に関するものである。本発明における無機酸イ
オンとしては、硝酸イオン、ハロゲンイオン、硫酸イオ
ン、リン酸イオン、炭酸イオン等の酸性点を形成するイ
オンが挙げられる。通常、窒化珪素粉末を製造する際
に、原料及び製造工程で混入してくるものとしては、硝
酸イオン、フッ素イオン、塩素イオン、硫酸イオンが挙
げられる。
【００１２】本発明における無機酸イオンの吸着量は、
以下の方法により測定する。窒化珪素粉末１ｇを超純水
２００ｇ中に分散させ、冷却管を付けた容器内で２時間
還流煮沸して吸着イオンを溶出させる。次に、還流煮沸
直後の熱い状態でスラリーを熱ろ過し、溶出液を得る。
回収した粉末を再び超純水に分散させて、同一操作を繰
り返す。２回の抽出操作で得られた溶出液中の無機酸イ
オン濃度をイオンクロマトグラフィー（横河電機製ＩＣ
−７０００Ｓ型）により測定し、溶出液と窒化珪素粉末
との重量比より、窒化珪素粉末中の吸着イオン濃度に換
算する。
以下の方法により測定する。窒化珪素粉末１ｇを超純水
２００ｇ中に分散させ、冷却管を付けた容器内で２時間
還流煮沸して吸着イオンを溶出させる。次に、還流煮沸
直後の熱い状態でスラリーを熱ろ過し、溶出液を得る。
回収した粉末を再び超純水に分散させて、同一操作を繰
り返す。２回の抽出操作で得られた溶出液中の無機酸イ
オン濃度をイオンクロマトグラフィー（横河電機製ＩＣ
−７０００Ｓ型）により測定し、溶出液と窒化珪素粉末
との重量比より、窒化珪素粉末中の吸着イオン濃度に換
算する。
【００１３】本発明における窒化珪素粉末は、比表面積
が５〜２０ｍ2／ｇであって、硝酸イオンの吸着量が１
５０ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは、無機酸イオ
ンの吸着量の合計量が２００ｐｐｍ以下である。このよ
うな窒化珪素粉末は、例えば以下の方法で製造すること
ができる。イミド分解法により製造される窒化珪素粉末
は、原料としてハロゲン化珪素を使用するため、フッ
素、塩素等のハロゲンの残留が問題となる。この方法に
おいては、イミド等の含窒素シラン化合物の合成の際に
副生するハロゲン化アンモニウムを液体アンモニアにて
洗浄、除去する工程で、含窒素シラン化合物のハロゲン
含有量を２００ｐｐｍ以下にすると共に、得られた含窒
素シラン化合物を仮焼、熱分解してアモルファス窒化珪
素に変換する工程で、雰囲気中の酸素濃度を２．０ｖｏ
ｌ％以下に調整することにより、硝酸イオン濃度を１５
０ｐｐｍ以下に抑えることができる。また、含窒素シラ
ン化合物の液体アンモニアによる洗浄不足あるいは、仮
焼時の雰囲気中の酸素濃度上昇等により、硝酸イオン濃
度の吸着量が１５０ｐｐｍ超、または無機酸イオンの吸
着量の合計量が２００ｐｐｍ超の窒化珪素粉末が生成し
た場合には、当該粉末を７０℃以上、好ましくは８０℃
以上の熱水に浸漬して洗浄し、吸着化学種を脱着させた
後、脱着イオンの再吸着を防止するために、４０℃以
上、好ましくは５０℃以上の温度で加温ろ過することに
より、所望の粉末を得ることができる。
が５〜２０ｍ2／ｇであって、硝酸イオンの吸着量が１
５０ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは、無機酸イオ
ンの吸着量の合計量が２００ｐｐｍ以下である。このよ
うな窒化珪素粉末は、例えば以下の方法で製造すること
ができる。イミド分解法により製造される窒化珪素粉末
は、原料としてハロゲン化珪素を使用するため、フッ
素、塩素等のハロゲンの残留が問題となる。この方法に
おいては、イミド等の含窒素シラン化合物の合成の際に
副生するハロゲン化アンモニウムを液体アンモニアにて
洗浄、除去する工程で、含窒素シラン化合物のハロゲン
含有量を２００ｐｐｍ以下にすると共に、得られた含窒
素シラン化合物を仮焼、熱分解してアモルファス窒化珪
素に変換する工程で、雰囲気中の酸素濃度を２．０ｖｏ
ｌ％以下に調整することにより、硝酸イオン濃度を１５
０ｐｐｍ以下に抑えることができる。また、含窒素シラ
ン化合物の液体アンモニアによる洗浄不足あるいは、仮
焼時の雰囲気中の酸素濃度上昇等により、硝酸イオン濃
度の吸着量が１５０ｐｐｍ超、または無機酸イオンの吸
着量の合計量が２００ｐｐｍ超の窒化珪素粉末が生成し
た場合には、当該粉末を７０℃以上、好ましくは８０℃
以上の熱水に浸漬して洗浄し、吸着化学種を脱着させた
後、脱着イオンの再吸着を防止するために、４０℃以
上、好ましくは５０℃以上の温度で加温ろ過することに
より、所望の粉末を得ることができる。
【００１４】また、直接窒化法で製造される窒化珪素粉
末においては、窒化されたインゴットの粉砕処理に続く
混酸処理時に、混酸として使用される無機酸イオンの残
留が問題となる。混酸処理は、通常、フッ酸と塩酸、硫
酸、硝酸等の無機酸とを併用して行われ、フッ酸−塩酸
系、フッ酸−硫酸系、フッ酸−硝酸系等が使用される。
フッ酸濃度は、通常０．０２〜０．２ｇＨＦ／ｇＳｉ3
Ｎ4であり、併用されるフッ酸以外の無機酸濃度は、通
常、１．０〜２．０ｇ／ｇＳｉ3Ｎ4である。混酸処理の
濃度が高い程、使用された無機酸イオンの残留量が増大
するが、通常の処理条件でも、無機酸イオンの吸着量の
合計量は２００ｐｐｍ超となる。このため、混酸処理後
の粉末を７０℃以上、好ましくは８０℃以上の熱水に浸
漬して洗浄し、吸着化学種を脱着させた後、脱着イオン
の再吸着を防止するために、４０℃以上、好ましくは５
０℃以上の温度で加温ろ過することにより、所望の粉末
を得ることができる。
末においては、窒化されたインゴットの粉砕処理に続く
混酸処理時に、混酸として使用される無機酸イオンの残
留が問題となる。混酸処理は、通常、フッ酸と塩酸、硫
酸、硝酸等の無機酸とを併用して行われ、フッ酸−塩酸
系、フッ酸−硫酸系、フッ酸−硝酸系等が使用される。
フッ酸濃度は、通常０．０２〜０．２ｇＨＦ／ｇＳｉ3
Ｎ4であり、併用されるフッ酸以外の無機酸濃度は、通
常、１．０〜２．０ｇ／ｇＳｉ3Ｎ4である。混酸処理の
濃度が高い程、使用された無機酸イオンの残留量が増大
するが、通常の処理条件でも、無機酸イオンの吸着量の
合計量は２００ｐｐｍ超となる。このため、混酸処理後
の粉末を７０℃以上、好ましくは８０℃以上の熱水に浸
漬して洗浄し、吸着化学種を脱着させた後、脱着イオン
の再吸着を防止するために、４０℃以上、好ましくは５
０℃以上の温度で加温ろ過することにより、所望の粉末
を得ることができる。
【００１５】本発明によれば、無機酸イオンの吸着量が
所定量以下である窒化珪素粉末が得られ、この粉末を使
用して、低粘度・高粉末濃度の窒化珪素含有スラリーを
調製することができる。
所定量以下である窒化珪素粉末が得られ、この粉末を使
用して、低粘度・高粉末濃度の窒化珪素含有スラリーを
調製することができる。
【００１６】
【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１〜５及び比較例１〜３ イミド分解法により、表１に記載の製造条件で窒化珪素
粉末を製造した。得られた窒化珪素粉末の特性値を同表
に示す。これらの窒化珪素粉末を原料として、窒化珪素
−水系スラリーを調製した。調製条件は、以下の通りで
ある。窒化珪素粉末９３重量％、イットリア粉末５重量
％、アルミナ粉末２重量％を混合し、これに粉末濃度が
５０重量％になるようにイオン交換水を添加した。さら
に、粉末合計量に対して、分散剤としてジエチルアミン
を０．３重量％、バインダーとしてポリビニルアルコー
ル（クラレ製ＰＶＡ２０５Ｃ、平均重合度５５０、ケン
化度８８．０ｍｏｌ％）を３重量％添加した。これを２
４時間ボールミルで混合解砕した。得られたスラリーを
Ｅ型粘度計で２０℃、０．５ｒｐｍの条件で粘度を測定
した。得られた結果を表１に示す。スラリーの粘度は実
施例１〜５が１３０〜５００ｃＰ、比較例１〜３は８０
０ｃＰ以上であった。５００ｃＰ以下のスラリーであれ
ば好適に使用し得る。
らに具体的に説明する。 実施例１〜５及び比較例１〜３ イミド分解法により、表１に記載の製造条件で窒化珪素
粉末を製造した。得られた窒化珪素粉末の特性値を同表
に示す。これらの窒化珪素粉末を原料として、窒化珪素
−水系スラリーを調製した。調製条件は、以下の通りで
ある。窒化珪素粉末９３重量％、イットリア粉末５重量
％、アルミナ粉末２重量％を混合し、これに粉末濃度が
５０重量％になるようにイオン交換水を添加した。さら
に、粉末合計量に対して、分散剤としてジエチルアミン
を０．３重量％、バインダーとしてポリビニルアルコー
ル（クラレ製ＰＶＡ２０５Ｃ、平均重合度５５０、ケン
化度８８．０ｍｏｌ％）を３重量％添加した。これを２
４時間ボールミルで混合解砕した。得られたスラリーを
Ｅ型粘度計で２０℃、０．５ｒｐｍの条件で粘度を測定
した。得られた結果を表１に示す。スラリーの粘度は実
施例１〜５が１３０〜５００ｃＰ、比較例１〜３は８０
０ｃＰ以上であった。５００ｃＰ以下のスラリーであれ
ば好適に使用し得る。
【００１７】
【表１】
【００１８】実施例６ 比較例３で得られた窒化珪素粉末５０ｇを超純水９５０
ｍｌに分散させ、９０℃に加熱し、２時間よく攪拌し
て、洗浄した。加熱終了後３０分間放置し、７０℃にな
った時点でスラリーをろ過し、更に７０℃の温水でケー
キを洗浄した。次いで、得られたケーキを７０℃で真空
乾燥した。得られた窒化珪素粉末の特性値を表２に示
す。得られた粉末につき、実施例１と同一条件でスラリ
ーを調製し、Ｅ型粘度計で２０℃、０．５ｒｐｍの条件
で粘度を測定した。結果を表２に示す。
ｍｌに分散させ、９０℃に加熱し、２時間よく攪拌し
て、洗浄した。加熱終了後３０分間放置し、７０℃にな
った時点でスラリーをろ過し、更に７０℃の温水でケー
キを洗浄した。次いで、得られたケーキを７０℃で真空
乾燥した。得られた窒化珪素粉末の特性値を表２に示
す。得られた粉末につき、実施例１と同一条件でスラリ
ーを調製し、Ｅ型粘度計で２０℃、０．５ｒｐｍの条件
で粘度を測定した。結果を表２に示す。
【００１９】実施例７〜９及び比較例４〜６ 熱水洗浄の加熱温度及びろ過温度を表２に示す温度に代
えたほかは、実施例６を繰り返した。結果を表２に示
す。
えたほかは、実施例６を繰り返した。結果を表２に示
す。
【００２０】
【表２】
【００２１】実施例１０〜１４及び比較例７〜８ 金属珪素粉末を窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気下あ
るいはアンモニアガスと窒素ガスとの混合雰囲気下に１
４００〜１５００℃まで昇温するという直接窒化法によ
り製造された窒化珪素粉末を粉砕した後、以下の混酸処
理条件で洗浄して、表３に示す特性の窒化珪素粉末Ｂ及
び窒化珪素粉末Ｃを得た。 窒化珪素粉末Ｂ：フッ酸１．５ｗｔ％、硫酸９ｗｔ％、
硝酸９ｗｔ％ 窒化珪素粉末Ｃ：フッ酸１．２ｗｔ％、硫酸７．５ｗｔ
％、硝酸６ｗｔ％ 上記窒化珪素粉末Ｂ（実施例１０〜１３及び比較例７〜
８）及び窒化珪素粉末Ｃ（実施例１４）を用いて、以下
の処理を行った。窒化珪素粉末５０ｇを超純水９５０ｍ
ｌに分散させ、表４に示す温度に加熱し、２時間よく攪
拌して、洗浄した。加熱終了後３０分間放置し、表４に
示す温度になった時点でスラリーをろ過し、更に同じ温
度の水でケーキを洗浄した。次いで、得られたケーキを
７０℃で真空乾燥した。得られた窒化珪素粉末の特性値
を表４に示す。
るいはアンモニアガスと窒素ガスとの混合雰囲気下に１
４００〜１５００℃まで昇温するという直接窒化法によ
り製造された窒化珪素粉末を粉砕した後、以下の混酸処
理条件で洗浄して、表３に示す特性の窒化珪素粉末Ｂ及
び窒化珪素粉末Ｃを得た。 窒化珪素粉末Ｂ：フッ酸１．５ｗｔ％、硫酸９ｗｔ％、
硝酸９ｗｔ％ 窒化珪素粉末Ｃ：フッ酸１．２ｗｔ％、硫酸７．５ｗｔ
％、硝酸６ｗｔ％ 上記窒化珪素粉末Ｂ（実施例１０〜１３及び比較例７〜
８）及び窒化珪素粉末Ｃ（実施例１４）を用いて、以下
の処理を行った。窒化珪素粉末５０ｇを超純水９５０ｍ
ｌに分散させ、表４に示す温度に加熱し、２時間よく攪
拌して、洗浄した。加熱終了後３０分間放置し、表４に
示す温度になった時点でスラリーをろ過し、更に同じ温
度の水でケーキを洗浄した。次いで、得られたケーキを
７０℃で真空乾燥した。得られた窒化珪素粉末の特性値
を表４に示す。
【００２２】得られた粉末につき、窒化珪素−水系スラ
リーを調製した。調製条件は、以下の通りである。窒化
珪素粉末９０重量％、イットリア粉末５重量％、アルミ
ナ粉末５重量％を混合し、これに粉末濃度が５０重量％
になるようにイオン交換水を添加した。さらに、粉末合
計量に対して、分散剤としてジエチルアミンを０．３重
量％、バインダーとしてポリビニルアルコール（クラレ
製ＰＶＡ２０５Ｃ、平均重合度５５０、ケン化度８８．
０ｍｏｌ％）を３重量％添加した。これを２４時間ボー
ルミルで混合解砕した。得られたスラリーをＥ型粘度計
で２０℃、０．５ｒｐｍの条件で粘度を測定した。得ら
れた結果を表４に示す。直接窒化法の窒化珪素粉末もイ
ミド分解法の窒化珪素粉末と同様に、硝酸イオンの吸着
量が１５０ｐｐｍ以下であれば、低粘度のスラリーを調
製することができ、無機酸イオンの吸着量の合計量が２
００ｐｐｍ以下にになれば、更にスラリー粘度が低下し
て好ましい。
リーを調製した。調製条件は、以下の通りである。窒化
珪素粉末９０重量％、イットリア粉末５重量％、アルミ
ナ粉末５重量％を混合し、これに粉末濃度が５０重量％
になるようにイオン交換水を添加した。さらに、粉末合
計量に対して、分散剤としてジエチルアミンを０．３重
量％、バインダーとしてポリビニルアルコール（クラレ
製ＰＶＡ２０５Ｃ、平均重合度５５０、ケン化度８８．
０ｍｏｌ％）を３重量％添加した。これを２４時間ボー
ルミルで混合解砕した。得られたスラリーをＥ型粘度計
で２０℃、０．５ｒｐｍの条件で粘度を測定した。得ら
れた結果を表４に示す。直接窒化法の窒化珪素粉末もイ
ミド分解法の窒化珪素粉末と同様に、硝酸イオンの吸着
量が１５０ｐｐｍ以下であれば、低粘度のスラリーを調
製することができ、無機酸イオンの吸着量の合計量が２
００ｐｐｍ以下にになれば、更にスラリー粘度が低下し
て好ましい。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】実施例１５ 実施例１〜５で調製した窒化珪素−水系スラリーを用い
て、以下の方法で鋳込み成形を行った。まず、スラリー
を真空脱泡した後、石膏型に注入して着肉させた。所定
の肉厚に達した時点で余剰のスラリーを排出した。排泥
後、１６時間放置して鋳込み成形体が硬くなってから脱
型し、更に乾燥処理した。得られた成形体は、クラック
の発生がなく、良好な成形体であった。
て、以下の方法で鋳込み成形を行った。まず、スラリー
を真空脱泡した後、石膏型に注入して着肉させた。所定
の肉厚に達した時点で余剰のスラリーを排出した。排泥
後、１６時間放置して鋳込み成形体が硬くなってから脱
型し、更に乾燥処理した。得られた成形体は、クラック
の発生がなく、良好な成形体であった。
【００２６】比較例９ 比較例１で調製した窒化珪素−水系スラリーを用いて、
実施例１５と同様にして鋳込み成形を行った。得られた
成形体は成形不良で、乾燥後にクラックが発生した。
実施例１５と同様にして鋳込み成形を行った。得られた
成形体は成形不良で、乾燥後にクラックが発生した。
【００２７】実施例１６ 実施例１〜５で調製した窒化珪素−水系スラリーを、送
液ポンプを使用してスプレー乾燥装置に送り込み、熱風
温度１５０℃、アトマイザー回転数８０００ｒｐｍの条
件でスプレー乾燥し、顆粒を調製した。得られた顆粒は
表５に示すように平均粒径４５〜７５μｍの球形で流動
性の良好なものであった。
液ポンプを使用してスプレー乾燥装置に送り込み、熱風
温度１５０℃、アトマイザー回転数８０００ｒｐｍの条
件でスプレー乾燥し、顆粒を調製した。得られた顆粒は
表５に示すように平均粒径４５〜７５μｍの球形で流動
性の良好なものであった。
【００２８】比較例１０ 比較例１で調製した窒化珪素−水系スラリーを用いて、
実施例１６と同様にしてスプレー乾燥を行おうとした
が、送液チューブの出口で閉塞してしまい、スプレー乾
燥ができなかった。
実施例１６と同様にしてスプレー乾燥を行おうとした
が、送液チューブの出口で閉塞してしまい、スプレー乾
燥ができなかった。
【００２９】
【表５】
【００３０】
【発明の効果】本発明の窒化珪素粉末は、無機酸イオン
の吸着量が少ないので、低粘度・高粉末濃度の窒化珪素
含有スラリーを調製することができる。
の吸着量が少ないので、低粘度・高粉末濃度の窒化珪素
含有スラリーを調製することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−18307（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−206409（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−177307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 21/068 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】 比表面積が５〜２０ｍ2 ／ｇであり、硝
酸イオンの吸着量が１５０ｐｐｍ以下であることを特徴
とする窒化珪素粉末。 - 【請求項２】 無機酸イオンの吸着量の合計量が２００
ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化
珪素粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27785194A JP3252624B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 窒化珪素粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27785194A JP3252624B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 窒化珪素粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133709A JPH08133709A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3252624B2 true JP3252624B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=17589163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27785194A Expired - Lifetime JP3252624B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 窒化珪素粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252624B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011088771A (ja) * | 2009-10-21 | 2011-05-06 | Tosoh Quartz Corp | 型材を用いた石英ガラス材料の成形方法 |
| EP4227283A1 (en) * | 2020-10-05 | 2023-08-16 | Tokuyama Corporation | Method of manufacturing green sheet |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP27785194A patent/JP3252624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08133709A (ja) | 1996-05-28 |
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