JP5787737B2 - Method for producing aluminum nitride powder - Google Patents
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Description
本発明は、還元窒化法によって窒化アルミニウム粉末を得るための新規な製造方法に関する。詳しくは、極めて短時間で窒化アルミニウム粉末を得ることが可能で、さらに得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ不純物量が少ないため、高い熱伝導率を有する焼結体を得ることのできる窒化アルミニウム粉末の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a novel production method for obtaining aluminum nitride powder by a reduction nitriding method. Specifically, it is possible to obtain an aluminum nitride powder in a very short time, and since the amount of Si impurities in the obtained aluminum nitride powder is small, the production of an aluminum nitride powder from which a sintered body having high thermal conductivity can be obtained. It is about the method.
窒化アルミニウムは電気絶縁性に優れ、かつ高熱伝導性を有することから、その焼結体は、高い熱伝導性を有する放熱部材として期待される。上記窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率は、原料である窒化アルミニウム粉末の純度に大きく影響されるため、窒化アルミニウム粉末には不純物量が少ないことが求められている。 Since aluminum nitride is excellent in electrical insulation and has high thermal conductivity, the sintered body is expected as a heat radiating member having high thermal conductivity. Since the thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body is greatly influenced by the purity of the aluminum nitride powder as a raw material, the aluminum nitride powder is required to have a small amount of impurities.
一般に、窒化アルミニウム粉末の製法として、アルミナ粉末よりなるアルミナ原料とカーボン粉末の混合物を窒素中で加熱する還元窒化法、金属アルミニウムと窒素を高温で反応させる直接窒化法が知られている。直接窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末は、粉砕・分級することにより製造されるため、金属不純物を含有しやすい。一方、還元窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末は、一般的に直接窒化法により得られる窒化アルミニウム粉末と比較して金属不純物量が少ないが、高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム焼結体を得るために、粉末の金属不純物量、特に焼結体熱伝導率を大きく低下させるＳｉ不純物量を低減させることが強く求められている。 In general, as a method for producing an aluminum nitride powder, a reduction nitriding method in which a mixture of an alumina raw material made of alumina powder and a carbon powder is heated in nitrogen, and a direct nitriding method in which metal aluminum and nitrogen are reacted at a high temperature are known. Since the aluminum nitride powder obtained by the direct nitriding method is manufactured by pulverization and classification, it easily contains metal impurities. On the other hand, the aluminum nitride powder obtained by the reduction nitriding method generally has a smaller amount of metal impurities than the aluminum nitride powder obtained by the direct nitriding method, but in order to obtain an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity. In addition, there is a strong demand to reduce the amount of metal impurities in the powder, particularly the amount of Si impurities that greatly reduces the thermal conductivity of the sintered body.
ところで、還元窒化法においては、反応速度向上を図るために、アルミナと、炭素粉末と、アルカリ土類金属化合物や希土類元素化合物などの窒化助剤との混合粉末を出発原料として、窒素を含む非酸化性雰囲気中にて焼成して窒化アルミニウム粉末を作製する方法がよく知られている。（特許文献１参照）。上記方法は、アルミナと窒化助剤が高温でアルミネート化合物を形成し、このアルミネート化合物が液相となることによる原子の拡散速度向上効果により、還元窒化速度を向上させることを特徴とするものである。しかし、この方法では、生成するアルミネート化合物の液相中にＳｉ元素がトラップされてしまい、得られる窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量が増加する。よって、この方法で作製された窒化アルミニウム粉末より作製した焼結体は熱伝導率が低くなるという問題を有していた。 By the way, in the reduction nitriding method, in order to improve the reaction rate, a mixed powder of alumina, carbon powder, and a nitriding aid such as an alkaline earth metal compound or a rare earth element compound is used as a starting material. A method for producing an aluminum nitride powder by firing in an oxidizing atmosphere is well known. (See Patent Document 1). The above method is characterized in that the alumina and nitriding aid form an aluminate compound at a high temperature, and the reduction nitriding rate is improved by the effect of improving the diffusion rate of atoms due to the aluminate compound becoming a liquid phase. It is. However, in this method, Si element is trapped in the liquid phase of the produced aluminate compound, and the amount of Si impurities in the resulting aluminum nitride powder increases. Therefore, the sintered body produced from the aluminum nitride powder produced by this method has a problem of low thermal conductivity.
従って、本発明の目的は、還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化における反応速度が極めて速く、しかも、得られる窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量が少ない窒化アルミニウム粉末の製造方法に関するものである。 Accordingly, an object of the present invention relates to a method for producing an aluminum nitride powder by a reduction nitriding method, in which the reaction rate in the reduction nitridation is extremely high and the amount of Si impurities in the obtained aluminum nitride powder is small. Is.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、アルミナ粉末及びカーボン粉末と共に、特定の温度でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物及び硫黄化合物を併用して還元窒化することによって、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, with alumina powder and carbon powder, in combination with certain alkaline earth metal compound Mono及 beauty sulfur compounds which may be co-melted with the alumina at a temperature The inventors have found that the object can be achieved by reductive nitriding and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、（ａ）アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末、（ｂ）カーボン粉末、（ｃ）硫黄化合物、並びに、（ｄ）後記の還元窒化温度下でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物を含み、前記アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、前記硫黄化合物を硫黄（Ｓ）換算で０．１質量部〜３質量部、前記アルカリ土類金属化合物を酸化物換算で０．１質量部〜１０質量部含有する組成物を、１５５０℃〜１７５０℃の温度で還元窒化することを特徴とする窒化アルミニウム粉末の製造方法を提供するものである。
That is, the present invention includes (a) alumina powder or alumina hydrate powder, (b) carbon powder, (c) sulfur compound, and (d) alkaline earth that can be co-melted with alumina at the reductive nitriding temperature described below. A metal compound , and 100 parts by mass (in terms of alumina) of the alumina powder or alumina hydrate powder, 0.1 parts by mass to 3 parts by mass in terms of sulfur (S), and the alkaline earth provides a method for producing an aluminum nitride powder, characterized in that the metalloid compound oxide 0.1 parts by mass to 10 parts by mass compositions containing at the exchange, reduction nitriding at a temperature of 1550 ° C. 1750 ° C. It is.
本発明の製造方法によれば、還元窒化に供する原料組成に硫黄化合物を存在させることにより、焼結体用途に最適な、Ｓｉ不純物量の少ない窒化アルミニウム粉末を極めて効率よく得ることができる。本発明で得られる窒化アルミニウム粉末は、Ｓｉ不純物量が少ないため、窒化アルミニウム粉末より製造される窒化アルミニウム焼結体は高い熱伝導率を有する。 According to the production method of the present invention, the presence of a sulfur compound in the raw material composition to be subjected to reductive nitriding makes it possible to obtain an aluminum nitride powder with a small amount of Si impurities, which is optimal for sintered body applications, very efficiently. Since the aluminum nitride powder obtained by the present invention has a small amount of Si impurities, an aluminum nitride sintered body produced from the aluminum nitride powder has a high thermal conductivity.
本発明の製造方法により、極めて速い速度で窒化可能で、前記のような特性を有する窒化アルミニウム粉末が得られる作用機構として、本発明者らは、以下のように推定している。 The inventors of the present invention presume as follows as an action mechanism by which an aluminum nitride powder that can be nitrided at an extremely high speed and has the above-described characteristics can be obtained by the production method of the present invention.
本発明の方法においては、アルミナ等とカーボン粉末、アルカリ土類金属化合物と共に硫黄化合物を使用する。高温でアルミナとアルカリ土類金属化合物は反応し、液相を形成する。この液相の存在が窒化速度を著しく向上させると同時にＳｉ元素をトラップし、前記硫黄化合物はこのトラップされたＳｉ元素と反応し、Ｓｉ−Ｓ化合物を形成する。そして、蒸気圧の高いＳｉ−Ｓ化合物は容易に飛散し、得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ不純物量を少なくすることが可能となる。
In the method of the present invention, alumina and carbon powder, used together sulfur compounds and alkaline earth metal compounds. Alumina and alkaline earth metal compound is reacted at elevated temperature, to form a liquid phase. The presence of a liquid phase is trapped at the same time Si element when significantly improve the nitriding speed, the sulfur compound reacts with the trapped Si element, to form a Si-S compound. Then, the Si—S compound having a high vapor pressure is easily scattered, and the amount of Si impurities in the obtained aluminum nitride powder can be reduced.
尚、還元窒化法による窒化アルミニウム粉末の製造方法において、短時間で焼成を完結させる目的で、アルミナと、イオウ含有量が０．５重量％以下であるカーボンとの混合粉末を、窒素を含む雰囲気中にて約１３００℃〜約１７００℃で焼成して窒化アルミニウム粉末を製造する方法が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、かかる先行文献においては、硫黄化合物のＳｉ不純物量の低減効果に関して意識が無く、また、窒化助剤との併用において、窒化速度向上効果は非常に小さく、焼成の短時間化は期待することができない。
In addition, in the method for producing aluminum nitride powder by the reduction nitriding method, a mixed powder of alumina and carbon having a sulfur content of 0.5 wt% or less is used in an atmosphere containing nitrogen for the purpose of completing firing in a short time. A method of producing aluminum nitride powder by firing at about 1300 ° C. to about 1700 ° C. is disclosed (see Patent Document 2). However, in such prior literatures, there is no awareness of the effect of reducing the amount of Si impurities in the sulfur compound, and in combination with the nitriding aid, the effect of improving the nitriding rate is very small, and a shorter firing time is expected. I can't.
本発明の製造方法は、アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末、カーボン粉末に、硫黄化合物、および、特定の温度でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物を含有する混合粉末を、特定の温度下に、且つ、アルミナまたはアルミナ水和物に対する硫黄化合物、および、特定の温度でアルミナと共融解し得るアルカリ土類金属化合物の存在量を調整して還元窒化することを特徴とする。本発明について、以下に詳細に説明する。
Production method of the present invention, alumina powder or alumina hydrate powder, a carbon powder, sulfur compounds, and a mixed powder containing an alkaline earth metal compounds which may be co-melted with the alumina at a specific temperature, a certain under temperature and, sulfur compound to alumina or alumina hydrate, and, which comprises reducing nitriding by adjusting the presence of alkaline earth metal compounds which may be co-melted with the alumina at a specific temperature. The present invention will be described in detail below.
〔アルミナ粉末またはアルミナ水和物粉末〕
本発明の窒化アルミニウム粉末の出発原料として用いるアルミナ粉末は、アルミナ又はその水和物が特に制限無く使用される。アルミナ粉末は、α、γ、θ、δ、η、κ、χ等の結晶構造を持つアルミナやベーマイトやダイアスポア、ギブサイト、バイヤライト、トーダイトなど加熱により脱水転移して最終的に全部又は一部がα−アルミナに転移するアルミナ水和物が全て利用可能である。
[Alumina powder or alumina hydrate powder]
As the alumina powder used as a starting material for the aluminum nitride powder of the present invention, alumina or a hydrate thereof is used without particular limitation. Alumina powder is dehydrated and transitioned by heating such as alumina, boehmite, diaspore, gibbsite, bayerite, and todite with crystal structures such as α, γ, θ, δ, η, κ, χ, etc. Any alumina hydrate that transforms to α-alumina is available.
これらは単独或いは種類の異なるものが混合された状態で用いても良いが、特に反応活性が高く、制御が容易なα−アルミナ、γ−アルミナ、ベーマイトが好適に用いられる。 These may be used alone or in a mixed state, but α-alumina, γ-alumina, and boehmite, which have high reaction activity and are easy to control, are preferably used.
本発明において、上記アルミナ粉末の粒子径は特に制限されないが、αアルミナの場合は特に、２μｍ以下の粒子径を有するものが好ましい。 In the present invention, the particle size of the alumina powder is not particularly limited, but in the case of α-alumina, those having a particle size of 2 μm or less are preferable.
〔カーボン粉末〕
本発明で用いるカーボン粉末は、カーボンブラック、黒鉛粉末が使用できる。上記カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャンネル法などのカーボンブラックおよび、アセチレンブラックが使用できる。
[Carbon powder]
Carbon black and graphite powder can be used as the carbon powder used in the present invention. As said carbon black, carbon black, such as a furnace method and a channel method, and acetylene black can be used.
これらのカーボン粉末の比表面積は、任意であるが０．０１ｍ２／ｇから５００ｍ２／ｇのものを用いるのが好ましい。 Although the specific surface area of these carbon powders is arbitrary, it is preferable to use one having a specific surface area of 0.01 m 2 / g to 500 m 2 / g.
上記カーボン粉末の配合量は特に制限されないが、アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、３６質量部〜１００質量部であることが好ましい。カーボン粉末の混合比が前記範囲より低い場合、窒化反応が完結しなかったり、反応速度が遅くなったりすることがある。また、カーボン粉末の使用量を前記範囲より多くすると、経済的でない。 Although the compounding quantity of the said carbon powder is not restrict | limited in particular, It is preferable that it is 36 mass parts-100 mass parts with respect to 100 mass parts (alumina conversion) of an alumina powder or an alumina hydrate powder. When the mixing ratio of the carbon powder is lower than the above range, the nitriding reaction may not be completed or the reaction rate may be slow. Further, if the amount of carbon powder used is larger than the above range, it is not economical.
また、本発明の効果を損なわない範囲で、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フランフェノール樹脂等の合成樹脂縮合物やピッチ、タール等の炭化水素化合物や、セルロース、ショ糖、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレン等の有機化合物などのカーボン源、水素、一酸化炭素、アンモニアなどの還元性ガスを併用することもできる。 In addition, within the range not impairing the effects of the present invention, synthetic resin condensates such as phenol resin, melamine resin, epoxy resin, furan phenol resin, hydrocarbon compounds such as pitch and tar, cellulose, sucrose, polyvinylidene chloride, A carbon source such as an organic compound such as polyphenylene and a reducing gas such as hydrogen, carbon monoxide, and ammonia can be used in combination.
〔硫黄化合物〕
本発明において、硫黄化合物は、還元窒化反応において、原料中に含まれるＳｉ不純物と反応し、得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ不純物量を低減する機能を有するものである。
[Sulfur compounds]
In the present invention, the sulfur compound has a function of reacting with Si impurities contained in the raw material in the reduction nitriding reaction to reduce the amount of Si impurities in the resulting aluminum nitride powder.
上記硫黄化合物としては、還元窒化反応に悪影響を与えないものであれば、公知の硫黄化合物が特に制限無く使用される。例えば、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、Ｈ2Ｓ、ＳＯ2、ＣＳ2、Ｐ2Ｓ5、ＳＯＣｌ2等である。上記硫黄化合物は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。また、上記硫黄化合物としては、還元窒化中に前記例示した硫黄化合物を生成するものを含む。 As the above sulfur compound, a known sulfur compound is used without particular limitation as long as it does not adversely affect the reductive nitriding reaction. For example, calcium sulfate, sodium sulfate, H 2 S, SO 2 , CS 2 , P 2 S 5 , SOCl 2 and the like. Although the said sulfur compound may use a single compound, it can also be used in combination of multiple types of compound. Moreover, as said sulfur compound, what produces | generates the said illustrated sulfur compound during reductive nitriding is included.
本発明において、硫黄化合物は、還元窒化反応において存在していれば、その由来は特に制限されない。最も代表的な態様は、前記アルミナ粉末、カーボン粉末、窒化助剤と共に、硫黄化合物を混合して存在させる方法であるが、使用量の一部又は全部を、原料となるアルミナ粉末、カーボン粉末、窒化助剤に含有した状態で還元窒化反応に供してもよい。具体的には、所定量の硫黄化合物を含有するアルミナ粉末を使用してもよいし、所定量の硫黄化合物を含有するカーボン粉末、或いは、窒化助剤を使用することにより、硫黄化合物を反応系に存在せしめてもよい。なお、その場合の硫黄は、元素型硫黄、無機化合物又は有機硫黄化合物のような１種類以上の形態で存在することができる
前記硫黄化合物を混合して使用する場合、その粒子径は特に制限されないが、特に、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。
In the present invention, the sulfur compound is not particularly limited in its origin as long as it exists in the reductive nitriding reaction. The most typical embodiment is a method in which a sulfur compound is mixed and present together with the alumina powder, carbon powder, and nitriding aid. A part or all of the amount used is a raw material alumina powder, carbon powder, You may use for a reductive nitriding reaction in the state contained in the nitriding adjuvant. Specifically, an alumina powder containing a predetermined amount of a sulfur compound may be used, or a carbon powder containing a predetermined amount of a sulfur compound or a nitriding aid is used to convert a sulfur compound into a reaction system. May exist. In this case, sulfur may exist in one or more forms such as elemental sulfur, inorganic compound, or organic sulfur compound. When the sulfur compound is used as a mixture, the particle size is not particularly limited. However, 0.01 μm to 100 μm is particularly preferable, and 0.1 μm to 30 μm is more preferable.
本発明において、硫黄化合物は、アルミナ粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、硫黄（Ｓ）換算で、０．１〜３質量部、好ましくは、０．１〜２質量部、さらに好ましくは０．１〜１質量部の割合で存在させる。即ち、硫黄化合物の割合が、０．１質量部未満の場合、Ｓｉ不純物の飛散量が少なくなり、Ｓｉ不純物量の多い窒化アルミニウム粉末は得ることができない。また、硫黄化合物の含有量が３質量部より多い場合は反応中に揮散する硫黄による装置の汚染が問題となることがある。 In this invention, a sulfur compound is 0.1-3 mass parts in conversion of sulfur (S) with respect to 100 mass parts (alumina conversion) of alumina powder, Preferably, 0.1-2 mass parts, More preferably It is made to exist in the ratio of 0.1-1 mass part. That is, when the ratio of the sulfur compound is less than 0.1 parts by mass, the amount of Si impurities scattered becomes small, and an aluminum nitride powder with a large amount of Si impurities cannot be obtained. Moreover, when there is more content of a sulfur compound than 3 mass parts, the contamination of the apparatus by the sulfur volatilized during reaction may become a problem.
本発明において、前記組成物に、ナトリウム化合物を添加することもできる。かかるナトリウム化合物は、得られる窒化アルミニウム粉末の粒界内炭素の含有量を低減する効果を有し、これにより、窒化アルミニウム粉末に残存する粒界内炭素による窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率の低下を防止することができる。 In the present invention, a sodium compound may be added to the composition. Such a sodium compound has the effect of reducing the content of carbon in the grain boundaries of the obtained aluminum nitride powder, and thereby the thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body due to the carbon in the grain boundaries remaining in the aluminum nitride powder. A decrease can be prevented.
上記ナトリウム化合物による粒界内炭素の低減は、生成する窒化アルミニウム粉末に粒界内炭素として残存する炭素に対して、窒化助剤により形成される液相で作用し、アルミナ或いは生成した窒化アルミニウムの粒界に存在する酸素による酸化分解を促進するものと推定される。 The reduction of intergranular carbon by the sodium compound acts on the carbon remaining in the produced aluminum nitride powder as intergranular carbon in the liquid phase formed by the nitriding aid, and the alumina or produced aluminum nitride It is presumed to promote oxidative decomposition by oxygen present at the grain boundaries.
上記ナトリウム化合物としては、還元窒化反応に悪影響を与えないものであれば、公知のナトリウム化合物が特に制限無く使用される。例えば、酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、酢酸ナトリウム等である。上記ナトリウム化合物は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。また、上記ナトリウム化合物としては、還元窒化中に前記例示したナトリウム化合物を生成するものを含む。 As the sodium compound, a known sodium compound is used without particular limitation as long as it does not adversely affect the reductive nitridation reaction. For example, sodium oxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate, sodium nitrate, sodium aluminate, sodium hydroxide, sodium stearate, sodium fluoride, sodium acetate and the like. Although the said sodium compound may use a single compound, it can also be used in combination of multiple types of compound. The sodium compounds include those that produce the exemplified sodium compounds during reductive nitriding.
上記ナトリウム化合物は、還元窒化反応において存在していれば、その由来は特に制限されない。最も代表的な態様は、前記アルミナ粉末、カーボン粉末、硫黄化合物、窒化助剤と共に、ナトリウム化合物を混合して存在させる方法であるが、使用量の一部又は全部を、原料となるアルミナ粉末、カーボン粉末、硫黄化合物、窒化助剤に含有した状態で還元窒化反応に供してもよい。具体的には、所定量のナトリウム化合物を含有するアルミナ粉末を使用してもよいし、所定量のナトリウム化合物を含有するカーボン粉末、或いは、硫黄化合物、窒化助剤を使用することにより、ナトリウム化合物を反応系に存在せしめてもよい。 The origin of the sodium compound is not particularly limited as long as it exists in the reductive nitriding reaction. The most typical embodiment is a method in which a sodium compound is mixed and present together with the alumina powder, carbon powder, sulfur compound and nitriding aid, but part or all of the amount used is an alumina powder as a raw material, You may use for a reduction | restoration nitridation reaction in the state contained in carbon powder, a sulfur compound, and the nitriding adjuvant. Specifically, alumina powder containing a predetermined amount of sodium compound may be used, carbon powder containing a predetermined amount of sodium compound, or by using a sulfur compound or a nitriding aid, May be present in the reaction system.
前記ナトリウム化合物を混合して使用する場合、その粒子径は特に制限されないが、特に、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。 When the sodium compound is mixed and used, the particle diameter is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm to 100 μm, and more preferably 0.1 μm to 30 μm.
本発明において、ナトリウム化合物は、アルミナ粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、酸化物（Ｎａ２Ｏ）換算で、０．１〜３質量部、好ましくは、０．１〜１質量部の割合で存在させることが好ましい。即ち、ナトリウム化合物の割合が、０．１質量部未満の場合、得られる窒化アルミニウム粉末の粒界内炭素の量の低減効果は得られず、また、ナトリウム化合物の含有量が３質量部より多い場合は、さらなる粒界内炭素の量の低減効果が得られないばかりでなく、反応中に揮散するナトリウムによる装置の汚染が問題となることがある。 In the present invention, sodium compounds, alumina powder 100 parts by weight with respect to (alumina basis), with oxide (Na 2 O) in terms of 0.1 to 3 parts by weight, preferably 0.1 to 1 parts by weight It is preferable to make it exist in a ratio. That is, when the proportion of the sodium compound is less than 0.1 parts by mass, the effect of reducing the amount of carbon in the grain boundaries of the obtained aluminum nitride powder cannot be obtained, and the content of the sodium compound is more than 3 parts by mass. In this case, not only the effect of further reducing the amount of carbon in the grain boundaries cannot be obtained, but also contamination of the apparatus with sodium volatilized during the reaction may be a problem.
〔アルカリ土類金属化合物又は希土類金属化合物〕
本発明で用いる窒化助剤は、還元窒化反応において、一部又は全部のアルミナ粉末と共融解し、還元窒化反応を促進するためのものである。
[Alkaline earth metal compound or rare earth metal compound]
The nitriding aid used in the present invention is for co-melting with part or all of the alumina powder in the reductive nitridation reaction to promote the reductive nitridation reaction.
上記窒化助剤としてのアルカリ土類金属化合物は、例えば、アルカリ土類金属の酸化物、炭酸化物、水酸化物、酢酸化物、炭化物、フッ化物が挙げられる。
Alkaline earth metal compound as the nitriding aid, for example, oxides of alkaline earth metals, halides carbonates, hydroxides, acetate products, carbides, and fluorides.
上記アルカリ土類金属の例としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マグネシウム等が挙げることができる。酸化物としては、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、また、フッ化物としては、フッ化カルシウムが代表的である。上記アルカリ土類金属化合物は、単独の化合物を使用してもよいが、複数種の化合物を組み合わせて用いることもできる。
Examples of the alkaline earth metals, calcium, strontium, barium, magnesium, and the like can ani gel. The oxide, calcium oxide, strontium oxide, was or, as the fluoride, calcium fluoride is typical. Although the said alkaline-earth metal compound may use a single compound, it can also be used in combination of multiple types of compound.
尚、上記アルカリ土類金属化合物又は希土類金属化合物としては、還元窒化中に前記例示したアルカリ土類金属化合物を生成するものを含む。
As the alkali earth metal compound or rare earth metal compounds, including those that produce the exemplified alkaline earth metal compound during reduction nitriding.
本発明において、窒化助剤としては、得られる窒化アルミニウム粉末のＳｉ含有量が少なく、さらに得られた窒化アルミニウム粉末から作製される焼結体の熱伝導率が高くなる傾向にあるアルカリ土類金属化合物が特に好ましい。 In the present invention, as the nitriding aid, an alkaline earth metal in which the obtained aluminum nitride powder has a low Si content and the thermal conductivity of a sintered body produced from the obtained aluminum nitride powder tends to be high. Compounds are particularly preferred.
本発明において、前記アルカリ土類金属化合物の粒子径は特に制限されないが、０．０１μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜３０μｍがさらに好ましい。また、前記アルカリ土類金属化合物の比表面積は特に制限されないが、特に、０．０１ｍ２／ｇ〜５００．０ｍ２／ｇが好ましく、０．１ｍ２／ｇ〜１００．０ｍ２／ｇがさらに好ましい。
In the present invention, the particle size of the alkaline earth metal compound is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm to 100 μm, and more preferably 0.1 μm to 30 μm. The specific surface area of the alkaline earth metal compound is not particularly limited, particularly preferably 0.01m 2 /g~500.0m 2 / g, is 0.1m 2 /g~100.0m 2 / g Further preferred.
上記窒化助剤は、上記の中から、後述する還元窒化反応で採用される温度において共融解物を生成し得るものを選択して使用すればよい。 What is necessary is just to select and use the said nitriding adjuvant from the above which can produce | generate a co-melt at the temperature employ | adopted by the reductive nitridation reaction mentioned later.
上記アルカリ土類金属化合物の配合量は、アルミナ粉末又はアルミナ水和物粉末１００質量部（アルミナ換算）に対して、酸化物換算で、０．１質量部〜１０質量部、好ましくは０．２質量部〜５質量部、さらに好ましくは、０．５質量部〜３質量部である。アルカリ土類金属化合物の混合比が前記範囲より低い場合、反応速度向上効果が小さい。また、アルカリ土類金属化合物の使用量を前記範囲より多くすると、生成する窒化アルミニウム粉末中に含有のＳｉ不純物量が増加してしまう。
The blending amount of the alkaline earth metal compound is 0.1 to 10 parts by mass in terms of oxide, preferably 0.1 to 100 parts by mass (in terms of alumina) of alumina powder or alumina hydrate powder. It is 2-5 mass parts, More preferably, it is 0.5-3 mass parts. When the mixing ratio of the alkaline earth metal compound is lower than the above range, the reaction rate improving effect is small. Moreover, when the usage-amount of an alkaline-earth metal compound is made larger than the said range, the amount of Si impurities contained in the aluminum nitride powder to generate will increase.
〔原料混合〕
本発明において、アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、窒化助剤を混合する方法としては、アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物が均一になるような方法であれば、湿式乾式問わず、いずれの方法でも良いが、通常混合手段はブレンダー、ミキサー、ボールミルによる混合が好適である。
[Ingredient mixing]
In the present invention, alumina, carbon powder, sulfur compounds, a method of mixing the co-nitriding agent, such as alumina, carbon powder, sulfur compounds, any method such as an alkaline earth metal compound is uniform, wet Regardless of the dry type, any method may be used, but usually the mixing means is preferably a blender, a mixer or a ball mill.
〔還元窒化〕
本発明の窒化アルミニウム粉末の製造方法において、還元窒化は、アルミナ等と硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物を窒素流通下、カーボン及び還元性ガスの存在下で、１５５０℃〜１７００℃の温度で、窒化が完了するために必要な時間、具体的には、０．０５〜１０時間、好ましくは０．１〜４時間、さらに好ましくは０．１〜１時間焼成することにより実施される。この場合、昇温速度は、いかなる速度でもよく、また、昇温途中にいかなる保持時間をとってもよいが、一般には、５〜２０℃／分が好ましい。
[Reduction nitriding]
In the method for manufacturing aluminum nitride powder of the present invention, reduction nitriding, alumina and sulfur compounds, the alkaline earth metal compound under nitrogen flow, the presence of carbon and a reducing gas, the temperature of 1 550 ° C. to 1700 ° C. The time required for completion of nitriding, specifically 0.05 to 10 hours, preferably 0.1 to 4 hours, more preferably 0.1 to 1 hour, is performed. In this case, the rate of temperature increase may be any rate, and any holding time may be taken during the temperature increase, but generally 5 to 20 ° C./min is preferable.
上記焼成温度が１３００℃未満では、還元窒化反応がほとんど起こらない。一方、上記焼成温度が１７５０℃を超えると、窒化アルミニウム粒子間にＳｉ不純物がトラップされやすい傾向にあり、硫黄化合物をもってしても飛散させることが困難となり、Ｓｉ不純物量の少ない窒化アルミニウム粉末は得られない。また、１８００℃を超える温度では、熱伝導率の低い酸窒化物が生成してしまう。 When the firing temperature is less than 1300 ° C., the reductive nitriding reaction hardly occurs. On the other hand, when the firing temperature exceeds 1750 ° C., Si impurities tend to be trapped between the aluminum nitride particles, and it becomes difficult to disperse even with a sulfur compound, and an aluminum nitride powder with a small amount of Si impurities is obtained. I can't. Further, at a temperature exceeding 1800 ° C., an oxynitride having a low thermal conductivity is generated.
上記還元窒化の時間が０．０５時間未満では、窒化反応が完結しないことがあり、一方、還元窒化の時間が１０時間を越えると、経済的でない。 If the reduction nitridation time is less than 0.05 hours, the nitriding reaction may not be completed. On the other hand, if the reduction nitridation time exceeds 10 hours, it is not economical.
前記還元窒化を行う方法としては、アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物又は希土類金属化合物との混合粉末中に、窒素が十分に拡散するような方法であればいずれの方法でも良く、例えば、上記混合粉末をカーボン製のセッター等に充填し窒素を流通させる方法、ロータリーキルンを用いる方法、流動層を用いる方法、竪型管状炉を用いる方法がある。これらのうち、カーボン製のセッター等に充填し窒素を流通させる方法が好適である。 As the method for performing the reductive nitriding, any method can be used as long as nitrogen is sufficiently diffused in the mixed powder with alumina or the like, carbon powder, sulfur compound, alkaline earth metal compound or rare earth metal compound. Well, for example, there are a method of filling the above mixed powder into a carbon setter or the like and circulating nitrogen, a method using a rotary kiln, a method using a fluidized bed, and a method using a vertical tube furnace. Of these, a method of filling a carbon setter or the like and circulating nitrogen is preferable.
また、混合粉末を造粒し窒素を効率よく流通させることも出来る。上記方法における造粒体は、圧縮造粒、押し出し造粒、転動造粒、噴霧造粒など、公知の造粒方法は何等制限なく採用して作製できる。また、造粒体作製時に必要に応じて使用される界面活性剤、ならびに、バインダーは、本発明の効果を妨げない範囲で、公知のものが何等制限なく使用される。例えば、界面活性剤として、脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、第４級アンモニウム塩、アルキルベタイン、アルキルアミドベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ペンタエリストール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキソエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミドなどが挙げられ、バインダーとしては、ポリビニルアルコール、アルギン酸塩、砂糖、セルロースエーテル、デキストリン、でんぷん、糖蜜、ポリビニルピオリドンなどが挙げられる。 It is also possible to granulate the mixed powder and distribute nitrogen efficiently. The granulated body in the above method can be produced by employing any known granulation method without any limitation, such as compression granulation, extrusion granulation, rolling granulation, spray granulation and the like. In addition, known surfactants and binders used as necessary at the time of granulation production can be used without any limitation as long as the effects of the present invention are not hindered. For example, as a surfactant, fatty acid salt, sulfate ester salt, sulfonate salt, phosphate ester salt, quaternary ammonium salt, alkyl betaine, alkyl amide betaine, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenol ether, polyoxy Examples include ethylene alkylamino ether, polyethylene glycol fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxoethylene sorbitan fatty acid ester, fatty acid alkanolamide, and binders include polyvinyl alcohol, alginate, sugar, cellulose ether, Examples include dextrin, starch, molasses, and polyvinyl pioridone.
〔酸化処理〕
本発明において、反応後の窒化アルミニウム粉末は余剰のカーボン粉末を含んでいるため、脱炭素処理を行うのが好ましい。脱炭素処理は高温で、酸化性ガスを用いて余剰のカーボン粉末を燃焼する方法が一般的である。脱炭素処理を行う際の酸化性ガスとしては、空気、酸素、など炭素を除去できるガスならば何等制限無く採用できるが、経済性や得られる窒化アルミニウムの酸素濃度を考慮して、空気が好適である。また、処理温度は一般的に５００〜９００℃がよく、脱炭素の効率と窒化アルミニウム表面の過剰酸化を考慮して、６００〜７５０℃が好適である。
[Oxidation treatment]
In the present invention, since the aluminum nitride powder after the reaction contains surplus carbon powder, it is preferable to perform a decarbonization treatment. The decarbonization treatment is generally performed at a high temperature by burning excess carbon powder using an oxidizing gas. As the oxidizing gas for performing the decarbonization treatment, any gas that can remove carbon such as air, oxygen, etc. can be used without any limitation. However, in consideration of economy and the oxygen concentration of the obtained aluminum nitride, air is preferable. It is. The treatment temperature is generally 500 to 900 ° C., and 600 to 750 ° C. is preferable in consideration of the efficiency of decarbonization and excessive oxidation of the aluminum nitride surface.
酸化温度が高すぎると窒化アルミニウム粉末の表面が過剰に酸化され、目的とする粉末が得られ難い傾向があるので適当な酸化温度と時間を選択するのが好ましい。 If the oxidation temperature is too high, the surface of the aluminum nitride powder is excessively oxidized, and it is difficult to obtain the target powder. Therefore, it is preferable to select an appropriate oxidation temperature and time.
本発明の方法を採用することにより、極めて効率よく、Ｓｉ不純物量が少ないため高い熱伝導率を有する焼結体を得ることのできる、窒化アルミニウム粉末を得ることができる。 By adopting the method of the present invention, it is possible to obtain an aluminum nitride powder that can obtain a sintered body having a high thermal conductivity because the amount of Si impurities is very low.
〔後処理〕
本発明において、酸化後の窒化アルミニウム粉末は、必要に応じて粉砕、分級を実施することができる。
[Post-processing]
In the present invention, the oxidized aluminum nitride powder can be pulverized and classified as necessary.
さらに、本発明の窒化アルミニウム粉末は、次いで成形され、更に、焼成することによって窒化アルミニウム焼結体が得られる。そのための方法には公知の方法が特に制限なく採用されるが、具体例を挙げると、原料窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤粉末を１〜１０重量部の範囲で添加し、更には必要に応じて有機バインダー、可塑剤、分散剤などを添加し、遊星ボールなどで混合機によって、乾式または湿式により混合したものを、例えば、ドクターブレード法、プレス成形法、押出し成形法、射出成形法などによって成形することが好ましい。本発明において、前記有機バインダーによって成形された場合、その成形体は、焼成に先立ち、脱脂処理を行うのが一般的である。上記脱脂処理の条件は、公知の条件が特に制限なく採用されるが、例えば、酸化性雰囲気下或いは非酸化性雰囲気下で、温度３００〜１０００℃で１〜１０時間処理する方法が一般的である。焼成は、公知の焼成条件が特に制限なく採用されるが、例えば、上記脱脂体を、窒素などの非酸化性雰囲気下で温度１６００〜１９００℃、好ましくは１６５０〜１８５０℃、さらに好ましくは１６８０〜１８２０℃で１〜１００時間、好ましくは２〜５０時間、更に好ましくは２〜３０時間で焼成を行うことが好ましい。 Furthermore, the aluminum nitride powder of the present invention is then molded and then fired to obtain an aluminum nitride sintered body. For this purpose, a known method is employed without any particular limitation. To give specific examples, a sintering aid powder is added in the range of 1 to 10 parts by weight to the raw material aluminum nitride powder, and further required. Add organic binder, plasticizer, dispersant, etc., and mix with a planetary ball with a mixer, dry or wet, for example, doctor blade method, press molding method, extrusion molding method, injection molding method, etc. It is preferable to form by. In this invention, when shape | molded with the said organic binder, it is common that the molded object performs a degreasing process prior to baking. As the degreasing treatment, known conditions can be used without particular limitation. For example, a method of treating at a temperature of 300 to 1000 ° C. for 1 to 10 hours in an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere is common. is there. For the firing, known firing conditions are not particularly limited. For example, the degreased body is subjected to a temperature of 1600 to 1900 ° C., preferably 1650 to 1850 ° C., more preferably 1680 to 1600 in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. Firing is preferably performed at 1820 ° C. for 1 to 100 hours, preferably 2 to 50 hours, and more preferably 2 to 30 hours.
以下、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例における各種物性は、下記の方法により測定した。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically, but the present invention is not limited to these examples. Various physical properties in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.
（１）平均粒子径
アルミナ等、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物あるいは希土類金属化合物の平均粒子径は、試料をホモジナイザーにてピロリン酸ソーダ水溶液中に分散させ、レーザー回折粒度分布装置（日機装株式会社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＨＲＡ）にて測定した。
(1) Average particle size The average particle size of alumina, sulfur compounds, alkaline earth metal compounds or rare earth metal compounds is determined by dispersing the sample in an aqueous solution of sodium pyrophosphate using a homogenizer. Measured with MICROTRAC HRA).
（２）比表面積
アルミナ等、カーボン粉末、硫黄化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物の比表面積は、島津製作所製流動式表面積自動測定装置フローソーブ２３００形を用いてＮ２吸着によるＢＥＴ法により求めた。
(2) Specific surface area of carbon powder, sulfur compound, alkaline earth metal compound or rare earth metal compound, such as specific surface area alumina, is determined by the BET method by N 2 adsorption using flow type surface area measuring device Flowsorb 2300 manufactured by Shimadzu Corporation. Asked.
（３）原料硫黄含有量
カーボン粉末の硫黄含有量は、試料を酸化分解後、酸を加え加熱分解し、島津製作所製ＩＣＰＳ−７５１０を用いてＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
(3) Raw material sulfur content The sulfur content of the carbon powder was measured by ICP emission spectroscopic analysis using an ICPS-7510 manufactured by Shimadzu Corporation after oxidizing and decomposing the sample and thermally decomposing it.
（４）窒化率
焼成（窒化）したサンプルの窒化率は、回折Ｘ線（ＸＲＤ）により測定した。あらかじめ標準試料（アルミナ、窒化アルミニウム）を使用して検量線を作成し、該検量線を用いて、サンプルの窒化率を算出した。
(4) Nitriding rate The nitriding rate of the fired (nitrided) sample was measured by diffracted X-ray (XRD). A calibration curve was prepared in advance using a standard sample (alumina, aluminum nitride), and the nitriding rate of the sample was calculated using the calibration curve.
（５）窒化アルミニウム粉末中のイットリア濃度
窒化アルミニウム粉末中のイットリア濃度は、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）により測定した。
(5) Yttria concentration in aluminum nitride powder The yttria concentration in aluminum nitride powder was measured by X-ray fluorescence (XRF).
（６）窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量
窒化アルミニウム粉末中のＳｉ不純物量は、試料に酸を加え加熱分解し、島津製作所製ＩＣＰＳ−７５１０を用いてＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
(6) Amount of Si impurity in aluminum nitride powder The amount of Si impurity in the aluminum nitride powder was measured by ICP emission spectroscopic analysis using ICPS-7510 manufactured by Shimadzu Corporation by adding an acid to the sample and thermally decomposing it.
（７）窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率
京都電子工業製ＬＦＡ−５０２を用いてレーザーフラッシュ法により熱伝導率を測定した。
(7) Thermal conductivity of aluminum nitride sintered body Thermal conductivity was measured by a laser flash method using LFA-502 manufactured by Kyoto Electronics Industry.
（８）窒化アルミニウム粉末中の炭素含有量
窒化アルミニウム粉末中の炭素含有量は、堀場製作所製金属中炭素分析装置「ＥＭＩＡ−１１０」を使用して、粉末を酸素気流中で燃焼させ、発生したＣＯ、ＣＯ２ガス量から定量した。
(8) Carbon content in aluminum nitride powder The carbon content in aluminum nitride powder was generated by burning the powder in an oxygen stream using a metal-in-carbon analyzer “EMIA-110” manufactured by HORIBA, Ltd. It quantified from the amount of CO and CO 2 gas.
実施例１
平均粒子径０．７μｍ、比表面積５．９ｍ２／ｇであり、Ｎａ２Ｏ含有量が０．０８%のαアルミナ１００質量部に、比表面積１３０ｍ２／ｇであり、硫黄含有量が０．０１％のカーボンブラック５０質量部、平均粒子径８０ｎｍ、比表面積１８．０ｍ２／ｇの炭酸カルシウム７．０質量部、平均粒子径０．５μｍ、比表面積７．２ｍ２／ｇの硫酸ナトリウム０．９５８５質量部を混合した後、グラファイトのセッターに充填した。ついで、窒素雰囲気下において、焼成温度１６５０℃、焼成時間０．５時間の条件で窒化後、空気雰囲気下において７００℃で１２時間、酸化処理を行って窒化アルミニウム粉末を得た。前述の方法にて、得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Example 1
An average particle diameter of 0.7 μm, a specific surface area of 5.9 m 2 / g, 100 parts by mass of α-alumina having a Na 2 O content of 0.08%, a specific surface area of 130 m 2 / g, and a sulfur content of 0 0.01% carbon black 50 parts by mass, average particle diameter 80 nm, specific surface area 18.0 m 2 / g calcium carbonate 7.0 parts by mass, average particle diameter 0.5 μm, specific surface area 7.2 m 2 / g sodium sulfate After 0.9585 parts by mass were mixed, the graphite setter was filled. Next, nitriding was performed under conditions of a firing temperature of 1650 ° C. and a firing time of 0.5 hours in a nitrogen atmosphere, and then an oxidation treatment was performed at 700 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain aluminum nitride powder. The nitriding rate and Si impurity amount of the obtained powder were measured by the above-described method. The results are shown in Table 1.
得られた窒化アルミニウム粉末１００重量部に対して酸化イットリウムが５重量部となるように添加し、さらに、上記組成に分散剤と溶媒を添加し１４時間混合した。その後、バインダーとしてポリビニルブチラール及び可塑剤を添加して１８時間混合して窒化アルミニウムスラリーを得た。窒化アルミニウムスラリーを脱泡後粘度２万ｃｐｓに調整しドクターブレード法で厚み０．７５ｍｍの成形体を作製した。 得られた成形体を５００℃、４時間、空気雰囲気中で脱脂し、窒素雰囲気中、１７４０℃、５時間で焼成して窒化アルミニウム焼結体を得た。焼結体の熱伝導率を表１に併せて示す。 To 100 parts by weight of the obtained aluminum nitride powder, yttrium oxide was added so as to be 5 parts by weight, and a dispersant and a solvent were further added to the above composition and mixed for 14 hours. Thereafter, polyvinyl butyral and a plasticizer were added as binders and mixed for 18 hours to obtain an aluminum nitride slurry. After defoaming the aluminum nitride slurry, the viscosity was adjusted to 20,000 cps, and a molded body having a thickness of 0.75 mm was prepared by a doctor blade method. The obtained molded body was degreased in an air atmosphere at 500 ° C. for 4 hours, and fired in a nitrogen atmosphere at 1740 ° C. for 5 hours to obtain an aluminum nitride sintered body. Table 1 also shows the thermal conductivity of the sintered body.
実施例２
αアルミナを平均粒子径２５．０μｍ、比表面積７．０ｍ２／ｇであり、Ｎａ２Ｏ含有量が０．０２％のベーマイトとし、炭酸カルシウムを平均粒子径１．６μｍ、比表面積４．７ｍ２／ｇの酸化カルシウムとし、該酸化カルシウムをアルミナ１００質量部に対し４質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Example 2
Alpha alumina has an average particle diameter of 25.0 μm, a specific surface area of 7.0 m 2 / g, Na 2 O content of 0.02% boehmite, calcium carbonate has an average particle diameter of 1.6 μm, and a specific surface area of 4.7 m. and calcium oxide 2 / g, was the calcium oxide to produce aluminum nitride powder in the same manner as in example 1, in addition to those added 4 parts by mass with respect to 100 parts by weight of alumina. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
実施例３
硫酸ナトリウムを平均粒子径０．４μｍ、比表面積６．９ｍ２／ｇの硫酸カルシウムとし、該硫酸カルシウムをアルミナ１００質量部に対し１．２５質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Example 3
Example 1 was repeated except that sodium sulfate was calcium sulfate having an average particle diameter of 0.4 μm and a specific surface area of 6.9 m 2 / g, and 1.25 parts by mass of the calcium sulfate was added to 100 parts by mass of alumina. Aluminum nitride powder was produced. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
実施例４
カーボンブラックを比表面積１２６ｍ２／ｇであり、硫黄含有量が０．５０６％のカーボンブラックとし、硫酸ナトリウムを添加しなかった以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Example 4
An aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that carbon black was carbon black having a specific surface area of 126 m 2 / g and a sulfur content of 0.506%, and sodium sulfate was not added. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
比較例５
焼成温度を１５００℃とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Comparative Example 5
An aluminum nitride powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was 1500 ° C. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
比較例６
炭酸カルシウムを平均粒子径０．３μｍ、比表面積８．１ｍ２／ｇの酸化イットリウムとし、該酸化イットリウムをアルミナ１００質量部に対し４質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Comparative Example 6
Aluminum nitride was prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium carbonate was changed to yttrium oxide having an average particle diameter of 0.3 μm and a specific surface area of 8.1 m 2 / g, and 4 parts by mass of the yttrium oxide was added to 100 parts by mass of alumina. A powder was prepared. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
実施例５
炭酸カルシウムをアルミナ１００質量部に対し０．５質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Example 5
Calcium carbonate is added to 0.1 parts by mass of alumina. Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5 parts by mass was added. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
参考例
硫酸ナトリウムをアルミナ１００質量部に対し０．３１０６質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Reference Example Aluminum nitride powder was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.3106 parts by mass of sodium sulfate was added to 100 parts by mass of alumina. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
比較例１
炭酸カルシウムを添加しなかった以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Comparative Example 1
Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium carbonate was not added. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
比較例２
硫酸ナトリウムをアルミナ１００質量部に対し０．１１１質量部添加した以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Comparative Example 2
Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.111 parts by mass of sodium sulfate was added to 100 parts by mass of alumina. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
比較例３
硫酸ナトリウムを添加しなかった以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Comparative Example 3
An aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that sodium sulfate was not added. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。 Furthermore, the obtained aluminum nitride powder produced the sintered compact similarly to Example 1, and measured thermal conductivity. The results are shown in Table 1.
比較例４
炭酸カルシウムを添加せず、焼成温度を１５００℃とした以外には実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率、Ｓｉ不純物量測定を実施した。結果を表１に示す。
Comparative Example 4
Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium carbonate was not added and the firing temperature was 1500 ° C. The obtained powder was measured for nitriding rate and Si impurity amount. The results are shown in Table 1.
さらに得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製しようとしたが、緻密化せず、焼結体が作製できなかった。 Further, the obtained aluminum nitride powder tried to produce a sintered body in the same manner as in Example 1, but it was not densified and a sintered body could not be produced.
実施例６
実施例１の組成物において、さらにアルミナ１００質量部に対し、平均粒子径１．２μｍの水酸化ナトリウムを１質量部添加した以外には、実施例１と同様にして窒化アルミニウム粉末を作製した。得られた粉末の窒化率は１００％、Ｓｉ不純物量は６ｐｐｍであった。さらに、炭素含有量は、実施例１の方法により作製した窒化アルミニウム粉末が３６０ｐｐｍであったのに対し、この場合は２４０ｐｐｍであった。また、得られた窒化アルミニウム粉末は、実施例１と同様に焼結体を作製、熱伝導率を測定した結果、１８１Ｗ／ｍ・Ｋであった。
Example 6
In the composition of Example 1, aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part by mass of sodium hydroxide having an average particle diameter of 1.2 μm was further added to 100 parts by mass of alumina. The obtained powder had a nitridation rate of 100% and an Si impurity content of 6 ppm. Further, the carbon content of the aluminum nitride powder produced by the method of Example 1 was 360 ppm, whereas in this case, it was 240 ppm. The obtained aluminum nitride powder was 181 W / m · K as a result of producing a sintered body and measuring the thermal conductivity in the same manner as in Example 1.
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