JP7242972B2 - 窒化ケイ素粉末、及び窒化ケイ素焼結体の製造方法 - Google Patents
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Description
<窒化ケイ素粉末の調製>
ケイ素粉末を用いて成形体(嵩密度:1.4g/cm3)を作製した。得られた成形体を電気炉内に静置し、1400℃で60時間焼成し、窒化ケイ素を含む焼成体を作製した。焼成時の雰囲気として、窒素と水素との混合ガス(N2とH2とを標準状態における体積比で80:20となるように混合した混合ガス)を供給した。得られた焼成体を粗粉砕した後、ボールミルで乾式粉砕した。ボールミルによる粉砕では、容器に対するボールの充填率を60体積%とし、粉砕時間を8時間とした。更に振動ミルにて乾式粉砕した、容器に対するボールの充填率を70体積%とし、粉砕時間を15時間とした。
一次空気圧力:0.4MPa
一次空気量:2m3/min
二次空気取り込み口のクリアランス:30mm
レーザー回折・散乱法によって窒化ケイ素粉末の粒子径分布を測定した。測定は、JIS Z 8825:2013「粒子径解析-レーザー回折・散乱法」に記載の方法に準拠して行った。粒子径分布の測定は、500mLの容器に60mgの窒化ケイ素粉末を計り取った。これに、分散剤として、ヘキサメタリン酸ナトリウムの20%水溶液(2mL)と水(200g)を配合した。この容器を、シャープ株式会社製の超音波分散機に、分散液の収容部分が全て浸漬されるようにセットし、1分間の超音波分散を行った。超音波分散後の試料を用いて上述の粒子径分布測定を行った。測定した粒子径分布は、図2に示すとおりであった。
BET比表面積は、JIS Z 8803:2013に準拠し、窒素ガスを使用してBET一点法により測定した。結果は表2に示すとおりであった。
表面酸素量は、酸素・窒素分析装置(株式会社堀場製作所製、装置名:EMGA-920)を用いて測定した。具体的には、窒化ケイ素粉末を、ヘリウム雰囲気中、昇温速度8℃/秒で20℃から2000℃まで加熱し、窒素が検出される前までの酸素量を定量することで測定した。結果は表2に示すとおりであった。
空の秤量瓶を秤量した後、窒化ケイ素粉末のサンプルを5g投入し、合計の重量を秤量した。これを120℃に設定した乾燥機内で3時間乾燥した。乾燥後、秤量瓶ごとデシケーターに入れて冷却した。その後、秤量を行い、サンプルの重量減少量をサンプルの初期重量で割った。この値を120℃で測定される水分率とした。結果は表2に示すとおりであった。
カール・フィッシャー水分計を準備した。空の試料ボードを燃焼管にセットして500℃まで昇温を行ない、ブランク測定を行った。その後、窒化ケイ素粉末のサンプルを装置の試料ボードに0.9~1.0g計り取り、燃焼管にセットした。500℃まで昇温を行なって水分量を分析し、初期重量で割った。この値を500℃で測定される水分率とした。結果は表2に示すとおりであった。
水と窒化ケイ素粉末とを1:1の質量比で配合し、手動で容器下部に粉末が沈殿しない状態になるまで撹拌してスラリーを調整した。調製したスラリーの25℃における粘度をB型粘度計(東機産業株式会社製、商品名:TVB-10)を用いて測定した。測定は30rpmと60rpmで行った。結果は、表2に示すとおりであった。
分級条件を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、窒化ケイ素粉末を調製した。分級前の窒化ケイ素粉末の全質量を基準とする、分級後の窒化ケイ素粉末の質量比率は、45質量%であった。得られた窒化ケイ素粉末について、実施例1と同様の各測定を行った。結果は表1及び表2に示すとおりであった。
一次空気圧力:0.4MPa
一次空気量:2m3/min
二次空気取り込み口のクリアランス:35mm
分級条件を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、窒化ケイ素粉末を調製した。分級前の窒化ケイ素粉末の全質量を基準とする、分級後の窒化ケイ素粉末の質量比率は、48質量%であった。得られた窒化ケイ素粉末について、実施例1と同様に各測定を行った。結果は表1及び表2に示すとおりであった。
一次空気圧力:0.4MPa
一次空気量:2m3/min
二次空気取り込み口のクリアランス:40mm
分級条件を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、窒化ケイ素粉末を調製した。分級前の窒化ケイ素粉末の全質量を基準とする、分級後の窒化ケイ素粉末の質量比率は、62質量%であった。得られた窒化ケイ素粉末について、実施例1と同様に各測定を行った。結果は表1及び表2に示すとおりであった。
一次空気圧力:0.4MPa
一次空気量:2m3/min
二次空気取り込み口のクリアランス:55mm
分級条件を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、窒化ケイ素粉末を調製した。分級前の窒化ケイ素粉末の全質量を基準とする、分級後の窒化ケイ素粉末の質量比率は、64質量%であった。得られた窒化ケイ素粉末について、実施例1と同様に各測定を行った。結果は表1及び表2に示すとおりであった。測定した粒子径分布は、図3に示すとおりであった。
一次空気圧力:0.2MPa
一次空気量:1m3/min
二次空気取り込み口のクリアランス:55mm
分級条件を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、窒化ケイ素粉末を調製した。分級前の窒化ケイ素粉末の全質量を基準とする、分級後の窒化ケイ素粉末の質量比率は、65質量%であった。得られた窒化ケイ素粉末について、実施例1と同様に各測定を行った。結果は表1及び表2に示すとおりであった。
一次空気圧力:0.2MPa
一次空気量:1m3/min
二次空気取り込み口のクリアランス:60mm
Claims (9)
- 窒化ケイ素の一次粒子を含み、
レーザー回折・散乱法を用いた粒子径分布測定装置で測定される体積基準の粒子径分布が、第1ピークと、第1ピークよりも大きい粒子径領域に第2ピークとを有し、
前記第1ピークと前記第2ピークとの間の頻度の最低高さ及び前記第1ピークの高さを、それぞれH0及びH1としたときに、H1が4.0~8.0体積%、且つH1/H0が1.6以上であり、
前記粒子径分布において、前記最低高さH0における粒子径d0と前記第1ピークにおける粒子径d1との差が0.6μm以下であり、
表面酸素量が0.5質量%以上である、窒化ケイ素粉末。 - 前記第2ピークの粒子径d2と前記第1ピークの粒子径d1との差が2.0μm以下である、請求項1に記載の窒化ケイ素粉末。
- 窒化ケイ素の一次粒子を含み、
レーザー回折・散乱法を用いた粒子径分布測定装置で測定される体積基準の粒子径分布が、第1ピークと、第1ピークよりも大きい粒子径領域に第2ピークとを有し、
前記第1ピークと前記第2ピークとの間の頻度の最低高さ及び前記第1ピークの高さを、それぞれH0及びH1としたときに、H1が4.0~8.0体積%、且つH1/H0が1.6以上であり、
前記第2ピークの粒子径d2と前記第1ピークの粒子径d1との差が2.0μm以下であり、
表面酸素量が0.5質量%以上である、窒化ケイ素粉末。 - 窒化ケイ素の一次粒子を含み、
レーザー回折・散乱法を用いた粒子径分布測定装置で測定される体積基準の粒子径分布が、第1ピークと、第1ピークよりも大きい粒子径領域に第2ピークとを有し、
前記第1ピークと前記第2ピークとの間の頻度の最低高さ及び前記第1ピークの高さを、それぞれH0及びH1としたときに、H1が4.0~8.0体積%、且つH1/H0が1.6以上であり、
前記第1ピークの粒子径d1は0.2~1.0μmであり、前記第2ピークの粒子径d2は1.5μmを超え且つ4.0μm未満であり、
表面酸素量が0.5質量%以上である、窒化ケイ素粉末。 - 120℃で測定される水分率が0.4質量%以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の窒化ケイ素粉末。
- 平均粒子径は0.8~1.8μmである、請求項1~5のいずれか一項に記載の窒化ケイ素粉末。
- 前記表面酸素量は3.0質量%以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の窒化ケイ素粉末。
- 1:1の質量比で水と混合して得られるスラリーの25℃における粘度(30rpm)が10Pa・s以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の窒化ケイ素粉末。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の窒化ケイ素粉末を含む焼結原料を用いて窒化ケイ素焼結体を得る工程を有する、窒化ケイ素焼結体の製造方法。
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