JP6713794B2 - アルカリ土類金属窒化物粒子の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体原料として優れるアルカリ土類金属窒化物粒子の製造法に関する。

窒化カルシウム、窒化ストロンチウム等のアルカリ土類金属窒化物は、輝度や演色性に優れる窒化物蛍光体原料として使用されている。これらのアルカリ土類金属窒化物の製造法としては、アルカリ土類金属を窒素気流中で加熱する方法、アルカリ土類金属をアンモニアと加熱する方法、アルカリ土類金属をアミド化した後、これを熱分解する方法、アルカリ土類金属を水素化した後、これを窒化する方法、アルカリ土類金属をイミド化した後、これを窒化する方法等が知られている（特許文献１〜６）。

特開２０１１−１７８６４８号公報 特開２０１１−１７８６５２号公報 特開２０１２−５６８３４号公報 特開２０１２−６６９９１号公報 特開２０１２−６６９９２号公報 特開２０１４−１７２８１３号公報

最近、ＬＥＤ用蛍光体を用いた半導体発光装置の、輝度や発光効率が低下するという問題が生じることが判明してきた。その原因は、半導体チップを構成する種々の材料やチップの製造法にあると考えられ、蛍光体原料の高純度化が求められている。アルカリ土類金属窒化物においても高純度化が求められている。

ＬＥＤに用いられる蛍光体には、特に優れた発光効率及び高度輝度が求められており、輝度低下の原因が微量の鉄等の混入であることが指摘されるに至った。しかしながら、鉄等の微量成分は製造過程での混入だけではなく、出発原料となる金属に含まれるものが原因であるため、除去が困難であった。
従って、本発明の課題は、アルカリ土類金属窒化物中の微量の鉄等を効率的に除去する方法を提供することにある。

そこで本発明者は、アルカリ土類金属窒化物から効率良く鉄等の微量元素を除去すべく種々検討した結果、アルカリ土類金属から窒化物を製造し、当該窒化物を粉砕して一定の粒子径とした後、磁性体を用いて処理すれば、効率良く鉄、Ｎｉなどの鉄族元素が除去できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔５〕を提供するものである。

〔１〕（１）アルカリ土類金属窒化物を粉砕して粒子径２５０μｍ以下の粒子を得る工程、及び（２）得られた粒子に磁性体を接触させて磁性体に付着した粒子を除去する工程を含むことを特徴とする、鉄族元素含有量の低減されたアルカリ土類金属窒化物粒子の製造法。
〔２〕工程（２）で用いる磁性体が、０．５テスラ以上の磁力を有する磁性体である〔１〕記載の製造法。
〔３〕工程（１）で得られる粒子の粒子径が、１２５μｍ以下である〔１〕又は〔２〕記載の製造法。
〔４〕工程（１）で得られる粒子の粒子径が、７５μｍ以下である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の製造法。
〔５〕原料のアルカリ土類金属窒化物が、アルカリ土類金属を窒素気流中で加熱する方法、アルカリ土類金属をアンモニアと加熱する方法、及びアルカリ土類金属アミドを熱分解する方法から選ばれる方法により製造されたものである〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の製造法。

本発明によれば、原料のアルカリ土類金属の段階では除去できなかった鉄族元素が効率良く除去でき、鉄族元素含有量の低減されたアルカリ土類金属窒化物が効率良く製造できる。また、アルカリ土類金属窒化物粒子の段階で鉄族元素の含有量を低減できるので、原料のアルカリ土類金属の段階で鉄等を除去する必要もなくなった。得られた鉄族元素の含有量の低減されたアルカリ土類金属窒化物は、特にＬＥＤ用蛍光体原料として有用である。

本発明の鉄族元素含有量の低減されたアルカリ土類金属窒化物の製造法は、次の工程（１）及び工程（２）を有することを特徴とする。

工程（１）：アルカリ土類金属窒化物を粉砕して粒子径２５０μｍ以下の粒子得る工程。
工程（２）：得られた粒子に磁性体を接触させて磁性体に付着した粒子を除去する工程。

工程（１）に用いられるアルカリ土類金属窒化物は、いかなる方法で得られたものでもよいが、例えば、アルカリ土類金属と窒素気流中で加熱する方法、アルカリ土類金属をアンモニアと加熱する方法、アルカリ土類金属アミドを熱分解する方法、アルカリ土類金属にアンモニアを反応させて液相化し、得られたアルカリ土類金属アミドを熱分解する方法アルカリ土類金属を水素化した後、これを窒化する方法、アルカリ土類金属をイミド化した後、これを窒化する方法等によって製造することができる（特許文献１〜６等）。これらの方法のうち、アルカリ土類金属を窒素気流中で加熱する方法、アルカリ土類金属をアンモニアと加熱する方法、アルカリ土類金属アミドを熱分解する方法により得られたアルカリ土類金属窒化物を用いるのが、粉砕し粒度を調整しやすい点で好ましい。

通常、前記方法で得られたアルカリ土類金属窒化物は、５ｍｍ以上の粒子径が主成分を占めているため、粉砕して粒子径を２５０μｍ以下の粒子とする。粉砕手段は、特に限定されないが、遊星ボールミルによる粉砕、ボールミルによる粉砕、ブレードミルによる粉砕等が挙げられる。２５０μｍ超の粒子に対して工程（２）の操作を行っても、鉄族元素はほとんど除去できない。
工程（１）における好ましい粒子径は、１２５μｍ以下であり、７５μｍ以下とするのがさらに好ましい。これらの粒子径とすることにより鉄族元素の除去率がさらに向上する。

工程（２）は、工程（１）で得られた粒子に磁性体を接触させて磁性体に付着した粒子を除去する工程である。

用いられる磁性体としては、フェライト磁石、ネオジム磁石、Ｓｍ−Ｃｏ磁石等が挙げられる。磁性体の磁力は、０．５テスラ以上が好ましく、０．５テスラ〜１．５テスラがより好ましく、１テスラ〜１．５テスラがさらに好ましい。
磁性体の形状は、特に限定されないが棒、丸型、リング型、角型、角型穴付、セグメント型、角面Ｒ付、ボール型、リング溝付き、Ｕ型、ブリッジ型、格子型等が挙げられる。

磁性体とアルカリ土類金属窒化物粒子との接触は、アルカリ土類金属窒化物粒子全体が磁性体に接触できればよく、例えば、アルカリ土類金属窒化物粒子を入れた非磁性体容器中に磁性体を投入して両者を接触させればよい。その後、磁性体に付着したアルカリ土類金属窒化物粒子を除去する。この操作は、磁性体にアルカリ土類金属窒化物粒子の付着がなくなるまで行うのが好ましい。

工程（２）を行うことにより、アルカリ土類金属窒化物粒子中の鉄族元素の含有量が低減する。ここで、鉄族元素には、Ｆｅ、Ｎｉ及びこれらの金属酸化物や窒化物が含まれる。得られるアルカリ土類金属窒化物中の鉄族元素の含有量は１００ｐｐｍ以下が好ましく、５０ｐｐｍ以下がより好ましく、２０ｐｐｍ以下がさらに好ましい。このように鉄族元素含有量が低減されたアルカリ土類金属窒化物は、輝度や演色性が改善されており、ＬＥＤ用蛍光体として特に有用である。

次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制限されない。

実施例１
（１）アルカリ土類金属アミドを窒素気流中で加熱することにより得られた窒化ストロンチウム及び窒化カルシウムを用いた（特開２０１１−１７８６４８号公報）。

（２）アルカリ土類金属窒化物の粉砕
（ａ）窒化ストロンチウム
７５μｍ以下のものは、粒径５ｍｍほどの窒化物を遊星ボールミルにて粉砕を行い、篩目７５μｍの篩にて分級を行った。
それ以上の粒度のものは、粒径５ｍｍほどの窒化物を乳鉢にて手粉砕をおこない、篩目１ｍｍ、５００μｍ、２５０μｍ、１２５μｍで篩いそれぞれの間の粒度のものを用意した。
（ｂ）窒化カルシウム
１ｍｍ以下、２５０μｍ以下は、粒径５ｍｍほどの窒化物を手粉砕し、それぞれ１ｍｍ、２５０μｍの篩で分級した。
７５μｍ以下は、粒径５ｍｍほどの窒化物を遊星ボールミルで粉砕を行い、篩目７５μｍの篩にて分級を行った。

（３）磁性体処理
粉体を入れることの出来る磁石につかない（アルミニウム、ポリなど）容器中に粒度Ａの窒化物を入れ磁選を行う。磁選は粉体を磁石（１テスラの棒磁石）に接触させ、磁石に付着した粉体を取り除く。このとき、磁石に粉体が付着しなくなったときを磁選終了とした。

得られた結果を表１及び表２に示す。

表１及び表２より、本発明の工程（１）及び工程（２）を行うことにより、効率的にアルカリ土類金属窒化物中の鉄族元素が除去できることがわかる。

Claims (2)

1. （１）窒化ストロンチウム又は窒化カルシウムを粉砕して粒子径７５μｍ以下の粒子を得る工程、及び（２）得られた粒子に１テスラ以上の磁力を有する磁性体を接触させて磁性体に付着した粒子を除去する工程を含むことを特徴とする、鉄族元素含有量の低減された窒化ストロンチウム粒子又は窒化カルシウム粒子の製造法。
2. 原料の窒化ストロンチウム又は窒化カルシウムが、ストロンチウム又はカルシウムを窒素気流中で加熱する方法、ストロンチウム又はカルシウムをアンモニアと加熱する方法、及びストロンチウムアミド又はカルシウムアミドを熱分解する方法から選ばれる方法により製造されたものである請求項１記載の製造法。