JP3282456B2 - 窒化珪素粉末及びその製造方法 - Google Patents
窒化珪素粉末及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、粗大な粒状晶から
なる高純度窒化珪素粉末及びその製造方法に関する。
なる高純度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】従来、構造用セラミックス
である窒化珪素は、強度、靱性、耐熱衝撃性などの機械
的特性や耐熱性、耐食性などの種々の特性に優れた材料
として、切削チップ、エンジン部品、ガスタービン部材
等に利用されている。このような高性能焼結体の製造原
料としては、高純度、微粒の窒化珪素粉末が望ましいた
め、これまでは、このような易焼結性の粉末を製造する
ことに努力が払われてきた。
である窒化珪素は、強度、靱性、耐熱衝撃性などの機械
的特性や耐熱性、耐食性などの種々の特性に優れた材料
として、切削チップ、エンジン部品、ガスタービン部材
等に利用されている。このような高性能焼結体の製造原
料としては、高純度、微粒の窒化珪素粉末が望ましいた
め、これまでは、このような易焼結性の粉末を製造する
ことに努力が払われてきた。
【０００３】これに対し、近年、砥粒やセラミックス−
金属複合材料に使用する粒度分布の狭い粗大な窒化珪素
粉末に対するニーズが高まってきた。このようなニーズ
に適合した窒化珪素粉末の製造方法としては、（１）金
属珪素粉末の直接窒化により得られた塊状の窒化珪素粉
末を粉砕、分級して所望の粒度分布の窒化珪素粉末を製
造する方法、（２）ハロゲン化珪素とアンモニアとを反
応させて得られたシリコンジイミド等の含窒素シラン化
合物を熱分解した後、高温で加熱、粒成長させて粒状晶
を製造する方法がある。しかしながら、（１）の方法で
製造された粉末は、粒度分布が広く、また金属不純物
量、結晶相（α／β比）などの点で満足のいく特性を有
する粉末が得られていない。（２）の方法で製造された
粉末については、平均粒径が５μｍ以下であり、粗大な
粒子を製造することが困難であった。例えば、セラミッ
クス−金属複合材料の用途の一つであるセラミックヒー
ターの製造においては、安定した電圧−電流特性を実現
するために、粒度分布の狭い平均粒径５μｍ以上の窒化
珪素粉末が必要であるが、このような粉末を再現性良く
安定的に製造することができなかった。
金属複合材料に使用する粒度分布の狭い粗大な窒化珪素
粉末に対するニーズが高まってきた。このようなニーズ
に適合した窒化珪素粉末の製造方法としては、（１）金
属珪素粉末の直接窒化により得られた塊状の窒化珪素粉
末を粉砕、分級して所望の粒度分布の窒化珪素粉末を製
造する方法、（２）ハロゲン化珪素とアンモニアとを反
応させて得られたシリコンジイミド等の含窒素シラン化
合物を熱分解した後、高温で加熱、粒成長させて粒状晶
を製造する方法がある。しかしながら、（１）の方法で
製造された粉末は、粒度分布が広く、また金属不純物
量、結晶相（α／β比）などの点で満足のいく特性を有
する粉末が得られていない。（２）の方法で製造された
粉末については、平均粒径が５μｍ以下であり、粗大な
粒子を製造することが困難であった。例えば、セラミッ
クス−金属複合材料の用途の一つであるセラミックヒー
ターの製造においては、安定した電圧−電流特性を実現
するために、粒度分布の狭い平均粒径５μｍ以上の窒化
珪素粉末が必要であるが、このような粉末を再現性良く
安定的に製造することができなかった。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、前記問題点を解決し、
粒径の揃った平均粒径５μｍ以上の粗大な窒化珪素粉末
及びその製造方法を提供するものである。
粒径の揃った平均粒径５μｍ以上の粗大な窒化珪素粉末
及びその製造方法を提供するものである。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、含窒素
シラン化合物及び／又は非晶質窒化珪素粉末の焼成条件
と生成する結晶質窒化珪素粉末の粒径及び粒度分布との
相関について種々検討した結果、粉体嵩密度が特定の範
囲にある含窒素シラン化合物及び／又は非晶質窒化珪素
粉末を、特定の昇温スケジュールで焼成した場合に、結
晶質窒化珪素粉末の粒成長が進行し、粒径の揃った平均
粒径５μｍ以上の粗大な窒化珪素粉末が得られることを
知見した。すなわち、本発明は、平均粒子径が５μｍ以
上であり、２μｍ以下の微粒の重量分率が１０％以下、
３０μｍ以上の粗粒の重量分率が１０％以下であって、
粒度分布曲線における１０％径と９０％径の比率が５以
下であることを特徴とする窒化珪素粉末に関する。
シラン化合物及び／又は非晶質窒化珪素粉末の焼成条件
と生成する結晶質窒化珪素粉末の粒径及び粒度分布との
相関について種々検討した結果、粉体嵩密度が特定の範
囲にある含窒素シラン化合物及び／又は非晶質窒化珪素
粉末を、特定の昇温スケジュールで焼成した場合に、結
晶質窒化珪素粉末の粒成長が進行し、粒径の揃った平均
粒径５μｍ以上の粗大な窒化珪素粉末が得られることを
知見した。すなわち、本発明は、平均粒子径が５μｍ以
上であり、２μｍ以下の微粒の重量分率が１０％以下、
３０μｍ以上の粗粒の重量分率が１０％以下であって、
粒度分布曲線における１０％径と９０％径の比率が５以
下であることを特徴とする窒化珪素粉末に関する。
【０００６】本発明の窒化珪素粉末は、平均粒子径が５
μｍ以上、好ましくは８μｍ以上であり、２μｍ以下の
微粒の重量分率が１０％以下、好ましくは５％以下、３
０μｍ以上の粗粒の重量分率が１０％以下、好ましくは
５％以下であって、粒度分布曲線における１０％径と９
０％径の比率が５以下、好ましくは４以下である。平均
粒子径が５μｍよりも小さくなると、砥粒にした場合に
は被加工物の研磨速度が低下して生産性が悪くなる。セ
ラミックヒーターにした場合には、ヒーターが高抵抗と
なりすぎて、発熱特性が悪くなり、また、抵抗を下げる
ために、導電性物質の添加量を増やしても、ヒーター間
のバラツキが多くなる。２μｍ以下の微粒及び３０μｍ
以上の粗粒の重量分率が１０％より多くなると、砥粒と
して被加工物の面粗度を一定レベルに安定化させること
ができない。また、セラミックヒーターにした場合、ヒ
ーター特性にバラツキを生じ、一定品質の製品を製造す
ることができない。粒度分布曲線における１０％径と９
０％径の比率が５より大きい場合についても、同様であ
る。
μｍ以上、好ましくは８μｍ以上であり、２μｍ以下の
微粒の重量分率が１０％以下、好ましくは５％以下、３
０μｍ以上の粗粒の重量分率が１０％以下、好ましくは
５％以下であって、粒度分布曲線における１０％径と９
０％径の比率が５以下、好ましくは４以下である。平均
粒子径が５μｍよりも小さくなると、砥粒にした場合に
は被加工物の研磨速度が低下して生産性が悪くなる。セ
ラミックヒーターにした場合には、ヒーターが高抵抗と
なりすぎて、発熱特性が悪くなり、また、抵抗を下げる
ために、導電性物質の添加量を増やしても、ヒーター間
のバラツキが多くなる。２μｍ以下の微粒及び３０μｍ
以上の粗粒の重量分率が１０％より多くなると、砥粒と
して被加工物の面粗度を一定レベルに安定化させること
ができない。また、セラミックヒーターにした場合、ヒ
ーター特性にバラツキを生じ、一定品質の製品を製造す
ることができない。粒度分布曲線における１０％径と９
０％径の比率が５より大きい場合についても、同様であ
る。
【０００７】また、本発明の窒化珪素粉末は、比表面積
が０．５ｍ2／ｇ以下、α相の重量分率が８５％以上、
好ましくは９０％以上であることが望ましい。比表面積
が０．５ｍ2／ｇより大きいと、砥粒にした場合には被
加工物の研磨速度が低下して生産性が悪くなる。セラミ
ックヒーターにした場合には、ヒーターが高抵抗となり
すぎて、発熱特性が悪くなり、また、抵抗を下げるため
に、導電性物質の添加量を増やしても、ヒーター間のバ
ラツキが多くなる。また、α相の重量分率が８５％より
も少ないと、α相はβ相よりも高硬度であるので砥粒と
しての研磨性能が低下する。また、セラミックヒーター
にした場合、焼成過程においてα→β相転移が進行し易
くなり、柱状のβ晶が成長して、ヒーター特性にバラツ
キを生じるので好ましくない。
が０．５ｍ2／ｇ以下、α相の重量分率が８５％以上、
好ましくは９０％以上であることが望ましい。比表面積
が０．５ｍ2／ｇより大きいと、砥粒にした場合には被
加工物の研磨速度が低下して生産性が悪くなる。セラミ
ックヒーターにした場合には、ヒーターが高抵抗となり
すぎて、発熱特性が悪くなり、また、抵抗を下げるため
に、導電性物質の添加量を増やしても、ヒーター間のバ
ラツキが多くなる。また、α相の重量分率が８５％より
も少ないと、α相はβ相よりも高硬度であるので砥粒と
しての研磨性能が低下する。また、セラミックヒーター
にした場合、焼成過程においてα→β相転移が進行し易
くなり、柱状のβ晶が成長して、ヒーター特性にバラツ
キを生じるので好ましくない。
【０００８】さらに、本発明の窒化珪素粉末は、アスペ
クト比（軸長と直径との比率）が０．７〜１．５である
六角柱状の自形を有する粒子を重量分率で５０％以上含
有することが望ましい。このような自形を有する窒化珪
素粒子では、特定の結晶面、例えば｛１１００｝面、
｛１１２０｝面、｛０００１｝面等が粒子の外表面に出
ているため、砥粒としての研磨性能が安定して好まし
い。また、セラミック−金属複合材料の作製において
も、金属に対する濡れ性が一定となり、安定した品質の
セラミック−金属複合材料を製造することができる。ま
た、本発明の窒化珪素粉末は、金属不純物量が５００ｐ
ｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下であり、３０μ
ｍ以上の金属異物量が窒化珪素粉末１ｃｍ3当たり１０
個以下、好ましくは５個以下であることが望ましい。金
属不純物量が５００ｐｐｍより多い場合、または３０μ
ｍ以上の金属異物量が窒化珪素粉末１ｃｍ3 当たり１０
個より多い場合には、セラミックヒーターを作成した場
合に電流−電圧特性が一定レベルとならず、一定品質で
高信頼性の部品を製造することが難しい。
クト比（軸長と直径との比率）が０．７〜１．５である
六角柱状の自形を有する粒子を重量分率で５０％以上含
有することが望ましい。このような自形を有する窒化珪
素粒子では、特定の結晶面、例えば｛１１００｝面、
｛１１２０｝面、｛０００１｝面等が粒子の外表面に出
ているため、砥粒としての研磨性能が安定して好まし
い。また、セラミック−金属複合材料の作製において
も、金属に対する濡れ性が一定となり、安定した品質の
セラミック−金属複合材料を製造することができる。ま
た、本発明の窒化珪素粉末は、金属不純物量が５００ｐ
ｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下であり、３０μ
ｍ以上の金属異物量が窒化珪素粉末１ｃｍ3当たり１０
個以下、好ましくは５個以下であることが望ましい。金
属不純物量が５００ｐｐｍより多い場合、または３０μ
ｍ以上の金属異物量が窒化珪素粉末１ｃｍ3 当たり１０
個より多い場合には、セラミックヒーターを作成した場
合に電流−電圧特性が一定レベルとならず、一定品質で
高信頼性の部品を製造することが難しい。
【０００９】本発明の窒化珪素粉末におけるα相含有率
は、粉末Ｘ線回折パターンのリートベルト解析［ジャー
ナル・オブ・マテリアルズ・サイエンス１９巻の３１１
５〜３１２０頁（F.Izumi,M.Mitomo and Y.Bando著、１
９８４年出版）参照］により求めた値である。従来の粉
末Ｘ線回折手法では、５％以下の微小成分の割合を精度
良く測定することが困難であるが、リートベルト解析に
よれば、微量の結晶相を精度良く定量できる。また、本
発明の窒化珪素粉末の粒度分布は、レーザー回折散乱法
により測定した。試料の分散には、超音波ホモジナイザ
ーを使用し、屈折率２．０２にて測定を行った。
は、粉末Ｘ線回折パターンのリートベルト解析［ジャー
ナル・オブ・マテリアルズ・サイエンス１９巻の３１１
５〜３１２０頁（F.Izumi,M.Mitomo and Y.Bando著、１
９８４年出版）参照］により求めた値である。従来の粉
末Ｘ線回折手法では、５％以下の微小成分の割合を精度
良く測定することが困難であるが、リートベルト解析に
よれば、微量の結晶相を精度良く定量できる。また、本
発明の窒化珪素粉末の粒度分布は、レーザー回折散乱法
により測定した。試料の分散には、超音波ホモジナイザ
ーを使用し、屈折率２．０２にて測定を行った。
【００１０】本発明の窒化珪素粉末は、金属珪素の直接
窒化法、シリカ粉末の還元窒化法、イミド分解法等の種
々の製造方法を適用して製造することができるが、生成
粒子の粒度分布、純度、結晶相の割合等の粉末特性を任
意に調整できるイミド分解法が最も適している。イミド
分解法では、ハロゲン化珪素とアンモニアとの反応生成
物であるシリコンジイミド（Ｓｉ(ＮＨ)2 ）、シリコン
テトラアミド（Ｓｉ(ＮＨ2)4）、シリコンニトロゲンイ
ミド（Ｓｉ2Ｎ2ＮＨ）等の含窒素シラン化合物及び／又
はこれらの熱分解生成物である非晶質窒化珪素粉末の粉
体嵩密度を制御し、かつ焼成して結晶化させる際の焼成
条件（昇温パターン、雰囲気の窒素分圧）の設定によ
り、上記の粉末特性を有する窒化珪素粉末を製造するこ
とができる。
窒化法、シリカ粉末の還元窒化法、イミド分解法等の種
々の製造方法を適用して製造することができるが、生成
粒子の粒度分布、純度、結晶相の割合等の粉末特性を任
意に調整できるイミド分解法が最も適している。イミド
分解法では、ハロゲン化珪素とアンモニアとの反応生成
物であるシリコンジイミド（Ｓｉ(ＮＨ)2 ）、シリコン
テトラアミド（Ｓｉ(ＮＨ2)4）、シリコンニトロゲンイ
ミド（Ｓｉ2Ｎ2ＮＨ）等の含窒素シラン化合物及び／又
はこれらの熱分解生成物である非晶質窒化珪素粉末の粉
体嵩密度を制御し、かつ焼成して結晶化させる際の焼成
条件（昇温パターン、雰囲気の窒素分圧）の設定によ
り、上記の粉末特性を有する窒化珪素粉末を製造するこ
とができる。
【００１１】すなわち、０．１５ｇ／ｃｍ3 以下の粉体
嵩密度を有する含窒素シラン化合物及び／又は非晶質窒
化珪素粉末を、窒素分圧が０．３気圧以上である窒素含
有不活性ガス雰囲気下に結晶化度が１％となる温度と１
０％となる温度の間を昇温速度４０℃／時以下に制御
し、１４５０℃以上１８００℃未満にまで加熱して焼成
することにより、本発明の窒化珪素粉末が得られる。粉
体嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ3 を超えた場合には、生成
粒子中の微粒子の割合（例えば、２μｍ以下の微粒子の
重量分率）が増大し、本発明の目的を達成できない。結
晶化度が１％となる温度と１０％となる温度の間を昇温
速度が４０℃／時よりも大きくなると２μｍ以下の微粒
子の重量分率が増大し、さらに５０℃／時以上になると
針状晶の生成割合が急激に増大する。結晶化度が１％と
なる温度及び１０％となる温度は、含窒素シラン化合物
及び／又は非晶質窒化珪素粉末の製造履歴によって変化
するが、例えば、比表面積４００ｍ2／ｇの非晶質窒化
珪素粉末の場合、結晶化度１％となる温度は１３００
℃、１０％となる温度は１３５０℃である。
嵩密度を有する含窒素シラン化合物及び／又は非晶質窒
化珪素粉末を、窒素分圧が０．３気圧以上である窒素含
有不活性ガス雰囲気下に結晶化度が１％となる温度と１
０％となる温度の間を昇温速度４０℃／時以下に制御
し、１４５０℃以上１８００℃未満にまで加熱して焼成
することにより、本発明の窒化珪素粉末が得られる。粉
体嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ3 を超えた場合には、生成
粒子中の微粒子の割合（例えば、２μｍ以下の微粒子の
重量分率）が増大し、本発明の目的を達成できない。結
晶化度が１％となる温度と１０％となる温度の間を昇温
速度が４０℃／時よりも大きくなると２μｍ以下の微粒
子の重量分率が増大し、さらに５０℃／時以上になると
針状晶の生成割合が急激に増大する。結晶化度が１％と
なる温度及び１０％となる温度は、含窒素シラン化合物
及び／又は非晶質窒化珪素粉末の製造履歴によって変化
するが、例えば、比表面積４００ｍ2／ｇの非晶質窒化
珪素粉末の場合、結晶化度１％となる温度は１３００
℃、１０％となる温度は１３５０℃である。
【００１２】結晶化度が１％となる温度と１０％となる
温度の間を４０℃／時以下の速度で昇温した後は、最高
保持温度まで４０℃／時以上で昇温してもよいが、３０
０℃／時以上で昇温すると針状晶の生成割合が増大する
ので好ましくない。最高保持温度は、１４５０℃以上１
８００℃未満である。１４５０℃よりも低い場合には焼
成粉末の結晶化度が低下し、非晶質窒化珪素が残留す
る。また、１８００℃以上に温度を上げても不都合はな
いが、顕著な効果も認められず、電力消費の無駄とな
る。また、焼成雰囲気中の窒素分圧が１気圧以下の場合
には、１８３０℃以上で窒化珪素が分解し、塊状のシリ
コンが生成するので好ましくない。
温度の間を４０℃／時以下の速度で昇温した後は、最高
保持温度まで４０℃／時以上で昇温してもよいが、３０
０℃／時以上で昇温すると針状晶の生成割合が増大する
ので好ましくない。最高保持温度は、１４５０℃以上１
８００℃未満である。１４５０℃よりも低い場合には焼
成粉末の結晶化度が低下し、非晶質窒化珪素が残留す
る。また、１８００℃以上に温度を上げても不都合はな
いが、顕著な効果も認められず、電力消費の無駄とな
る。また、焼成雰囲気中の窒素分圧が１気圧以下の場合
には、１８３０℃以上で窒化珪素が分解し、塊状のシリ
コンが生成するので好ましくない。
【００１３】焼成雰囲気中の窒素分圧は、通常０．３〜
１００気圧である。窒素分圧が０．３気圧よりも低くな
ると、２μｍ以下の微粒子の重量分率が増大する。ま
た、窒素分圧が高い程生成粉末の平均粒径が増大してい
く傾向にはあるものの、雰囲気圧力の上昇と共に供給ガ
ス中に微量含まれている酸素の分圧も上昇し、生成粉末
の酸素含有量が増大していく。このため、現実的には、
窒素分圧の上限は１００気圧程度に限定される。焼成
は、通常、窒素雰囲気中で行うが、窒素ガスとヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスも使用するこ
とができる。
１００気圧である。窒素分圧が０．３気圧よりも低くな
ると、２μｍ以下の微粒子の重量分率が増大する。ま
た、窒素分圧が高い程生成粉末の平均粒径が増大してい
く傾向にはあるものの、雰囲気圧力の上昇と共に供給ガ
ス中に微量含まれている酸素の分圧も上昇し、生成粉末
の酸素含有量が増大していく。このため、現実的には、
窒素分圧の上限は１００気圧程度に限定される。焼成
は、通常、窒素雰囲気中で行うが、窒素ガスとヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスも使用するこ
とができる。
【００１４】
【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１〜８及び比較例１〜５ −２０℃に冷却された直径３０ｃｍ、高さ４５ｃｍの縦
型反応槽内の空気を窒素ガスで置換した後、液体アンモ
ニア及びトルエンを仕込んだ。反応槽内では、上層の液
体アンモニアと下層のトルエンとに分離した。予め調製
したトルエン／四塩化ケイ素の容積比＝３のハロゲン化
シラン溶解トルエン溶液を、導管を通じてゆっくり撹拌
されている下層に供給した。トルエン溶液の供給と共
に、上下層の界面近傍に白色の反応生成物が折出した。
反応終了後、反応液を濾過槽へ移送し、生成物を濾別し
て、液体アンモニアで四回バッチ洗浄し、精製シリコン
ジイミドを得た。生成したシリコンジイミドを、窒素雰
囲気下に種々の温度で加熱分解して、Si3N2(NH)3、Si2N
2NH、非晶質窒化珪素等の中間生成物を得た。また、シ
リコンジイミドと塩化アンモニウムとの混合物を加熱分
解して、クロルイミド（Si2N3H2Cl）を得た。次いで、
これらの中間生成物を黒鉛ルツボに充填し、表１に記載
の条件で焼成した。粉体嵩密度は、シリコンジイミド＜
Si3N2(NH)3＜Si2N2NH＜非晶質窒化珪素の順に高くなっ
た。また、比較例では、非晶質窒化珪素粉末をルツボに
充填した後、ルツボをタッピングし、さらに粉体嵩密度
を上げて焼成を行った。得られた粉末の特性値を表２に
示す。
らに具体的に説明する。 実施例１〜８及び比較例１〜５ −２０℃に冷却された直径３０ｃｍ、高さ４５ｃｍの縦
型反応槽内の空気を窒素ガスで置換した後、液体アンモ
ニア及びトルエンを仕込んだ。反応槽内では、上層の液
体アンモニアと下層のトルエンとに分離した。予め調製
したトルエン／四塩化ケイ素の容積比＝３のハロゲン化
シラン溶解トルエン溶液を、導管を通じてゆっくり撹拌
されている下層に供給した。トルエン溶液の供給と共
に、上下層の界面近傍に白色の反応生成物が折出した。
反応終了後、反応液を濾過槽へ移送し、生成物を濾別し
て、液体アンモニアで四回バッチ洗浄し、精製シリコン
ジイミドを得た。生成したシリコンジイミドを、窒素雰
囲気下に種々の温度で加熱分解して、Si3N2(NH)3、Si2N
2NH、非晶質窒化珪素等の中間生成物を得た。また、シ
リコンジイミドと塩化アンモニウムとの混合物を加熱分
解して、クロルイミド（Si2N3H2Cl）を得た。次いで、
これらの中間生成物を黒鉛ルツボに充填し、表１に記載
の条件で焼成した。粉体嵩密度は、シリコンジイミド＜
Si3N2(NH)3＜Si2N2NH＜非晶質窒化珪素の順に高くなっ
た。また、比較例では、非晶質窒化珪素粉末をルツボに
充填した後、ルツボをタッピングし、さらに粉体嵩密度
を上げて焼成を行った。得られた粉末の特性値を表２に
示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】比較例６ 直接窒化法により、以下の製造条件で窒化珪素粉末を製
造した。 ［製造条件］ 窒化炉内の酸素濃度 ； ０．００５ｖｏｌ％ 昇温速度（１１５０〜１４５０℃の範囲）； ８℃／時 窒化したインゴットの熱処理条件 ； １５５０℃−４ｈ アトライター粉砕時間 ； ０．５時間 インゴットをアトライターで粉砕して得られた窒化珪素
粉末を風力分級し、５０μｍ以上の粗大な粒子を除去し
た。表２に生成粉末の特性を示す。
造した。 ［製造条件］ 窒化炉内の酸素濃度 ； ０．００５ｖｏｌ％ 昇温速度（１１５０〜１４５０℃の範囲）； ８℃／時 窒化したインゴットの熱処理条件 ； １５５０℃−４ｈ アトライター粉砕時間 ； ０．５時間 インゴットをアトライターで粉砕して得られた窒化珪素
粉末を風力分級し、５０μｍ以上の粗大な粒子を除去し
た。表２に生成粉末の特性を示す。
【００１８】［生成粉末の評価］ （研磨剤）上記実施例及び比較例で生成した窒化珪素粉
末に対して、５重量％のクエン酸リチウムを添加して、
砥粒濃度２０ｗｔ％のスラリー状の研磨材を調製し、ガ
ラスディスクの研磨効果を調べた。結果を表３に示す。
研磨方法としては、アルミディスク基板に使用されるテ
スト装置を用い、以下の条件で行った。 ［研磨条件］ ポリシングマシン ； 両面研磨機 ポリシングクロス ； Surfin200（合成スウェードクロス） スラリー供給量 ； ２００ｃｍ3／分 ポリシング圧力 ； ２００ｇ／ｃｍ2 下定盤回転数 ； ６０ｒｐｍ 研磨効果は、研磨能率と表面欠陥で評価した。 研磨効率；研磨前後の試料の重量減少を、１分間当たり
の厚さの変化に換算して、研磨能率を算出した。 表面欠陥；研磨後の試料表面を表面粗さ計と光学顕微鏡
観察を併用して調べ、有害な欠陥の有無を確認した。
末に対して、５重量％のクエン酸リチウムを添加して、
砥粒濃度２０ｗｔ％のスラリー状の研磨材を調製し、ガ
ラスディスクの研磨効果を調べた。結果を表３に示す。
研磨方法としては、アルミディスク基板に使用されるテ
スト装置を用い、以下の条件で行った。 ［研磨条件］ ポリシングマシン ； 両面研磨機 ポリシングクロス ； Surfin200（合成スウェードクロス） スラリー供給量 ； ２００ｃｍ3／分 ポリシング圧力 ； ２００ｇ／ｃｍ2 下定盤回転数 ； ６０ｒｐｍ 研磨効果は、研磨能率と表面欠陥で評価した。 研磨効率；研磨前後の試料の重量減少を、１分間当たり
の厚さの変化に換算して、研磨能率を算出した。 表面欠陥；研磨後の試料表面を表面粗さ計と光学顕微鏡
観察を併用して調べ、有害な欠陥の有無を確認した。
【００１９】（セラミックヒーター）窒化珪素粉末（宇
部興産（株）製：ＥＳＰグレード）、酸化イットリウム
及びアルミナを主成分とする原料粉末を平板状に成形
し、その表面にタングステン、上記実施例及び比較例で
生成した窒化珪素粉末及び酸化イットリウムを主成分と
する発熱抵抗体用ペーストを用いて、Ｕ字状の発熱抵抗
体パターンをスクリーン印刷法により厚膜印刷した。発
熱抵抗体パターンを乾燥固化した後、電子マイクロメー
ターを使用して実効発熱部の断面積を測定し、断面積の
最大値と最小値との差が断面積の平均値の１０％以下に
なるように管理した。次に、発熱抵抗体パターンを形成
した平板状の窒化珪素質成形体の上面に、同一組成の成
分を有する平板状の窒化珪素質成形体を重ね、ホットプ
レス法により２００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 の加圧下、１
５５０〜１８００℃の温度で焼結して発熱素子を作製し
た。得られた発熱素子の端部を研削加工して、端子部を
露出させ、端子部にメタライズ層を被着させてリード線
を取り付け、セラミックヒーターを作製した。同一条件
で作製したセラミックヒーター１０本につき、まず初期
抵抗値のバラツキを測定した。次に、発熱部先端の温度
が電圧印加１０秒後に１３００℃に達する直流電圧（３
５〜６５Ｖ）を１０秒間印加し、その後２０秒間圧縮空
気を噴き付けて強制冷却し、再び通電して１３００℃ま
で昇温するという耐久試験を行った。２０００サイクル
後の抵抗値を測定し、初期抵抗値と比較して抵抗変化を
調べた。測定結果を表３に示す。
部興産（株）製：ＥＳＰグレード）、酸化イットリウム
及びアルミナを主成分とする原料粉末を平板状に成形
し、その表面にタングステン、上記実施例及び比較例で
生成した窒化珪素粉末及び酸化イットリウムを主成分と
する発熱抵抗体用ペーストを用いて、Ｕ字状の発熱抵抗
体パターンをスクリーン印刷法により厚膜印刷した。発
熱抵抗体パターンを乾燥固化した後、電子マイクロメー
ターを使用して実効発熱部の断面積を測定し、断面積の
最大値と最小値との差が断面積の平均値の１０％以下に
なるように管理した。次に、発熱抵抗体パターンを形成
した平板状の窒化珪素質成形体の上面に、同一組成の成
分を有する平板状の窒化珪素質成形体を重ね、ホットプ
レス法により２００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 の加圧下、１
５５０〜１８００℃の温度で焼結して発熱素子を作製し
た。得られた発熱素子の端部を研削加工して、端子部を
露出させ、端子部にメタライズ層を被着させてリード線
を取り付け、セラミックヒーターを作製した。同一条件
で作製したセラミックヒーター１０本につき、まず初期
抵抗値のバラツキを測定した。次に、発熱部先端の温度
が電圧印加１０秒後に１３００℃に達する直流電圧（３
５〜６５Ｖ）を１０秒間印加し、その後２０秒間圧縮空
気を噴き付けて強制冷却し、再び通電して１３００℃ま
で昇温するという耐久試験を行った。２０００サイクル
後の抵抗値を測定し、初期抵抗値と比較して抵抗変化を
調べた。測定結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【発明の効果】本発明の窒化珪素粉末は、分布の狭い粗
大粒子から構成されており、砥粒やセラミックス−金属
複合体の製造原料として好適に使用できる。
大粒子から構成されており、砥粒やセラミックス−金属
複合体の製造原料として好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施例１で得られた窒化珪
素粉末の粒子構造を表す図面に代える走査型電子顕微鏡
写真である。
素粉末の粒子構造を表す図面に代える走査型電子顕微鏡
写真である。
【図２】 図２は、本発明の実施例１で得られた窒化珪
素粉末の粒度分布曲線を表す図面である。
素粉末の粒度分布曲線を表す図面である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 21/068 C04B 35/626 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (4)
- 【請求項１】 平均粒子径が５μｍ以上であり、２μｍ
以下の微粒の重量分率が１０％以下、３０μｍ以上の粗
粒の重量分率が１０％以下であって、粒度分布曲線にお
ける１０％径と９０％径の比率が５以下であることを特
徴とする窒化珪素粉末。 - 【請求項２】 比表面積が０．５ｍ2／ｇ以下、α相の
重量分率が８５％以上であることを特徴とする請求項１
記載の窒化珪素粉末。 - 【請求項３】 アスペクト比（軸長と直径との比率）が
０．７〜１．５である六角柱状の自形を有する粒子を重
量分率で５０％以上含有することを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の窒化珪素粉末。 - 【請求項４】 ０．１５ｇ／ｃｍ3 以下の粉体嵩密度を
有する含窒素シラン化合物及び／又は非晶質窒化珪素粉
末を、窒素分圧が０．３気圧以上である窒素含有不活性
ガス雰囲気下に結晶化度が１％となる温度と１０％とな
る温度の間を昇温速度４０℃／時以下に制御し、１４５
０℃以上１８００℃未満にまで加熱して焼成することを
特徴とする窒化珪素粉末の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21019395A JP3282456B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 窒化珪素粉末及びその製造方法 |
| DE1996130114 DE19630114B4 (de) | 1995-07-27 | 1996-07-25 | Siliciumnitridpulver und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21019395A JP3282456B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 窒化珪素粉末及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0940406A JPH0940406A (ja) | 1997-02-10 |
| JP3282456B2 true JP3282456B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=16585332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21019395A Expired - Lifetime JP3282456B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 窒化珪素粉末及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3282456B2 (ja) |
| DE (1) | DE19630114B4 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101821356A (zh) * | 2007-10-10 | 2010-09-01 | 宇部兴产株式会社 | β-硅铝氧氮陶瓷荧光体粉末及其制造方法 |
| WO2012090541A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 宇部興産株式会社 | 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型及びその製造方法並びに多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型材用窒化珪素粉末及びそれを含有したスラリー |
| WO2012090542A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 宇部興産株式会社 | 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型及びその製造方法並びに多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型材用窒化珪素粉末及びそれを含有したスラリー |
| WO2012090543A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 宇部興産株式会社 | 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型、並びにその離型材用窒化珪素粉末、その離型層用窒化珪素粉末含有スラリー及びその鋳造用離型材 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009263610A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-11-12 | Mitsubishi Chemicals Corp | 蛍光体及びその製造方法、結晶性窒化珪素及びその製造方法、蛍光体含有組成物、並びに、該蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置 |
| EP2415708B1 (en) * | 2009-03-30 | 2017-12-20 | Ube Industries, Ltd. | Nitrogen-containing silane compound powder and method for producing same |
| WO2012017949A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | 宇部興産株式会社 | 珪窒化物蛍光体用窒化珪素粉末並びにそれを用いたＣａＡｌＳｉＮ３系蛍光体、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８系蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３系蛍光体及びＬａ３Ｓｉ６Ｎ１１系蛍光体、及びその製造方法 |
| MY163206A (en) * | 2010-08-19 | 2017-08-15 | Ube Industries | SILICON NITRIDE POWDER FOR SILICONITRIDE PHOSPHOR, SR3AL3SI13O2N21 PHOSPHOR AND ß-SIALON PHOSPHOR BOTH OBTAINED USING SAME, AND PROCESSES FOR PRODUCING THESE |
| WO2013054901A1 (ja) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | 宇部興産株式会社 | 酸窒化物蛍光体粉末、酸窒化物蛍光体粉末製造用窒化ケイ素粉末及び酸窒化物蛍光体粉末の製造方法 |
| 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 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6265978A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP21019395A patent/JP3282456B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-07-25 DE DE1996130114 patent/DE19630114B4/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101821356A (zh) * | 2007-10-10 | 2010-09-01 | 宇部兴产株式会社 | β-硅铝氧氮陶瓷荧光体粉末及其制造方法 |
| WO2012090541A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 宇部興産株式会社 | 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型及びその製造方法並びに多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型材用窒化珪素粉末及びそれを含有したスラリー |
| WO2012090542A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 宇部興産株式会社 | 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型及びその製造方法並びに多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型材用窒化珪素粉末及びそれを含有したスラリー |
| WO2012090543A1 (ja) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 宇部興産株式会社 | 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型、並びにその離型材用窒化珪素粉末、その離型層用窒化珪素粉末含有スラリー及びその鋳造用離型材 |
| US8973888B2 (en) | 2010-12-28 | 2015-03-10 | Ube Industries, Ltd. | Polycrystalline silicon ingot casting mold and method for producing same, and silicon nitride powder for mold release material for polycrystalline silicon ingot casting mold and slurry containing same |
| US9022343B2 (en) | 2010-12-28 | 2015-05-05 | Ube Industries, Ltd. | Polycrystalline silicon ingot casting mold and method for producing same, and silicon nitride powder for mold release material for polycrystalline silicon ingot casting mold and slurry containing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19630114A1 (de) | 1997-01-30 |
| JPH0940406A (ja) | 1997-02-10 |
| DE19630114B4 (de) | 2006-07-13 |
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