JPH0243683B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0243683B2 JPH0243683B2 JP57166027A JP16602782A JPH0243683B2 JP H0243683 B2 JPH0243683 B2 JP H0243683B2 JP 57166027 A JP57166027 A JP 57166027A JP 16602782 A JP16602782 A JP 16602782A JP H0243683 B2 JPH0243683 B2 JP H0243683B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- nitrogen
- particles
- ultrafine
- arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直径1μｍ以下の金属窒化物超微粒子
または金属窒化物と金属との混合した超微粒子を
容易に製造する方法に関する。
または金属窒化物と金属との混合した超微粒子を
容易に製造する方法に関する。
金属窒化物はその優れた特性を利用して超硬質
材料、超電導材料、触媒材料などに広く使用され
ている。これらの材料として使用する場合、金属
窒化物を超微粒子となし、これを焼結するとその
機能性を一段と向上させることができる。
材料、超電導材料、触媒材料などに広く使用され
ている。これらの材料として使用する場合、金属
窒化物を超微粒子となし、これを焼結するとその
機能性を一段と向上させることができる。
従来、金属窒化物の超微粒子を製造する方法と
しては、主として金属塩化物あるいは金属水素化
物をアンモニアあるいは窒素ガスと反応させる方
法（以下、気相反応法と言う）が行われている。
これらの気相反応法は、金属水素化物あるいは金
属塩化物の金属窒化物への変換効率が低いこと、
および副生物として塩化水素やアンモニア等の腐
食性有毒ガスが生成し、操業が困難であるばかり
でなく、金属窒化物超微粒子が汚染されること、
また更にその製造装置も腐食され耐久性も悪く、
公害の原因となるなど多くの欠点を有する。
しては、主として金属塩化物あるいは金属水素化
物をアンモニアあるいは窒素ガスと反応させる方
法（以下、気相反応法と言う）が行われている。
これらの気相反応法は、金属水素化物あるいは金
属塩化物の金属窒化物への変換効率が低いこと、
および副生物として塩化水素やアンモニア等の腐
食性有毒ガスが生成し、操業が困難であるばかり
でなく、金属窒化物超微粒子が汚染されること、
また更にその製造装置も腐食され耐久性も悪く、
公害の原因となるなど多くの欠点を有する。
本発明はこれらの欠点をなくすべくなされたも
ので、その目的は、簡易な設備により、高能率
で、有害副生ガスを生成させることなく、純度の
高い金属窒化物超微粒子または金属窒化物と金属
の混合した超微粒子を容易に製造する方法を提供
するにある。
ので、その目的は、簡易な設備により、高能率
で、有害副生ガスを生成させることなく、純度の
高い金属窒化物超微粒子または金属窒化物と金属
の混合した超微粒子を容易に製造する方法を提供
するにある。
本発明者らは、前記目的を達成すべく研究の結
果、窒素ガス、窒素ガスと不活性ガス（He、Ar
等）との混合ガス、窒素ガスと水素ガスとの混合
ガス、または窒素ガスと不活性ガスと水素ガスと
の混合ガス中で、発生させたアークまたはプラズ
マジエツトを、これに対向して配置された窒化物
を形成する金属（窒化反応により発熱する金属例
えばTi、Al、Si等が好ましい）に衝突させ溶融
蒸発させると、金属の窒化反応を促進し得られる
とともに、生成する金属窒化物を超微粒子として
得られることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成した。
果、窒素ガス、窒素ガスと不活性ガス（He、Ar
等）との混合ガス、窒素ガスと水素ガスとの混合
ガス、または窒素ガスと不活性ガスと水素ガスと
の混合ガス中で、発生させたアークまたはプラズ
マジエツトを、これに対向して配置された窒化物
を形成する金属（窒化反応により発熱する金属例
えばTi、Al、Si等が好ましい）に衝突させ溶融
蒸発させると、金属の窒化反応を促進し得られる
とともに、生成する金属窒化物を超微粒子として
得られることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成した。
この金属窒化物超微粒子の生成機構の詳細は明
らかでないが、大略次のように考えられる。すな
わち、アークまたはプラズマジエツトの高温にお
いては、窒素ガスの大部分は解離し、原子あるい
はイオンの状態になる。このように解離した例窒
素原子あるいはイオンは、通常の金属の溶融温度
（約3000℃以下）における窒素（分子状窒素）に
比べて著しく反応性の高い活性化状態にある。従
つてこの活性化した窒素を含むアークまたはプラ
ズマジエツトにより金属を溶融すると、活性化し
た窒素と溶融した金属間に極めて活発な反応が起
こる。とくに金属が窒素と親和力の大きい金属で
あると、窒化物生成反応が発熱反応であるため、
この反応は一種の燃焼反応を伴つて反応が進行す
る。その結果、溶融金属の窒化と同時に金属の超
微粒化が行われるものと考えられる。
らかでないが、大略次のように考えられる。すな
わち、アークまたはプラズマジエツトの高温にお
いては、窒素ガスの大部分は解離し、原子あるい
はイオンの状態になる。このように解離した例窒
素原子あるいはイオンは、通常の金属の溶融温度
（約3000℃以下）における窒素（分子状窒素）に
比べて著しく反応性の高い活性化状態にある。従
つてこの活性化した窒素を含むアークまたはプラ
ズマジエツトにより金属を溶融すると、活性化し
た窒素と溶融した金属間に極めて活発な反応が起
こる。とくに金属が窒素と親和力の大きい金属で
あると、窒化物生成反応が発熱反応であるため、
この反応は一種の燃焼反応を伴つて反応が進行す
る。その結果、溶融金属の窒化と同時に金属の超
微粒化が行われるものと考えられる。
本発明における金属窒化物とする金属として
は、その金属の溶融物が窒素と親和力の大きい金
属であることが好ましく、例えば、Al、Hi、Si、
Hf、Zr、Ta、Nb、Ｖ、Ｂ、Ｙ、Ｕ、Th、Be、
Cr、Ba、Ca、Ce、Li、Mg、Mn、Mo、Pb、Sr
の金属または合金が挙げられる。
は、その金属の溶融物が窒素と親和力の大きい金
属であることが好ましく、例えば、Al、Hi、Si、
Hf、Zr、Ta、Nb、Ｖ、Ｂ、Ｙ、Ｕ、Th、Be、
Cr、Ba、Ca、Ce、Li、Mg、Mn、Mo、Pb、Sr
の金属または合金が挙げられる。
本発明における金属窒化物超微粒子の発生速度
は、雰囲気の窒素濃度の高い程大きいので窒素ガ
スのみがこの点では好ましい。しかし、超微粒子
の粒径の制御やアークまたはプラズマジエツトの
安定維持のためにAr、He等の不活性ガスで希釈
してもよい。
は、雰囲気の窒素濃度の高い程大きいので窒素ガ
スのみがこの点では好ましい。しかし、超微粒子
の粒径の制御やアークまたはプラズマジエツトの
安定維持のためにAr、He等の不活性ガスで希釈
してもよい。
また、酸素と親和力の大きい金属、例えば、
Al、Ti、Ca、Li、Mg、Ba等の金属やその合金
の場合は、活性化窒素と溶融金属間の反応を促進
し、また得られる金属窒化物超微粒子の汚染を抑
制するために、窒素、あるいは窒素と不活性ガス
との混合ガス中へ水素を添加することが好まし
い。なお、水素の添加量は水素による金属微粒子
の発生が起らない範囲、例えば通常５〜10容量
％、最大値は30容量％以下とすることが望まし
い。
Al、Ti、Ca、Li、Mg、Ba等の金属やその合金
の場合は、活性化窒素と溶融金属間の反応を促進
し、また得られる金属窒化物超微粒子の汚染を抑
制するために、窒素、あるいは窒素と不活性ガス
との混合ガス中へ水素を添加することが好まし
い。なお、水素の添加量は水素による金属微粒子
の発生が起らない範囲、例えば通常５〜10容量
％、最大値は30容量％以下とすることが望まし
い。
本発明における雰囲気ガス圧は、アークまたは
プラズマジエツトの安定に発生し得る圧力であれ
ばよく、通常その圧力の下限は約50Torr程度で
ある。
プラズマジエツトの安定に発生し得る圧力であれ
ばよく、通常その圧力の下限は約50Torr程度で
ある。
本発明を実施する装置としては、通常のアーク
溶融炉をプラズマ溶解炉を使用することができ
る。しかし、生成した金属窒化物超微粒子の粒径
制御や捕集効率向上のためには、本発明者らの発
明に係わる特願昭56−202568号（特開昭58−
104103号）の装置を使用することが好ましい。
溶融炉をプラズマ溶解炉を使用することができ
る。しかし、生成した金属窒化物超微粒子の粒径
制御や捕集効率向上のためには、本発明者らの発
明に係わる特願昭56−202568号（特開昭58−
104103号）の装置を使用することが好ましい。
その１例として、堅型円筒状の密閉容器を使用
した装置について説明する。第１図はその装置の
縦断側面図、第２図はＡ−A′部における横断面
図である。
した装置について説明する。第１図はその装置の
縦断側面図、第２図はＡ−A′部における横断面
図である。
１は密閉容器で、該密閉容器１の器壁に、これ
に切線方向に開口したガス導入口８を設け、密閉
容器１の下部に冷却器７が設けられている。２は
アーク放電用電極で、該電極２と金属溶解台５上
に置かれた金属４との間にアーク３を発生させ
る。金属は溶融され、また金属は窒素と反応して
超微粒子の金属窒化物を生成する。生成した金属
窒化物の超微粒子は、８からの噴出窒素ガスの下
方への旋回気流によつて冷却器７内に運ばれ、速
かに冷却されて捕集器９に導かれて捕集されるよ
うに構成されている。すなわち、生成した金属窒
化物の超微粒子を速かに冷却捕集するような装置
であることが好ましい。なお、電極２上部に設け
られたガス導入口８′より電極周囲へ雰囲気ガス
を噴出することにより、電極の保護と発生した窒
化物超微粒子の旋回気流への移送がより効果的と
なるものである。
に切線方向に開口したガス導入口８を設け、密閉
容器１の下部に冷却器７が設けられている。２は
アーク放電用電極で、該電極２と金属溶解台５上
に置かれた金属４との間にアーク３を発生させ
る。金属は溶融され、また金属は窒素と反応して
超微粒子の金属窒化物を生成する。生成した金属
窒化物の超微粒子は、８からの噴出窒素ガスの下
方への旋回気流によつて冷却器７内に運ばれ、速
かに冷却されて捕集器９に導かれて捕集されるよ
うに構成されている。すなわち、生成した金属窒
化物の超微粒子を速かに冷却捕集するような装置
であることが好ましい。なお、電極２上部に設け
られたガス導入口８′より電極周囲へ雰囲気ガス
を噴出することにより、電極の保護と発生した窒
化物超微粒子の旋回気流への移送がより効果的と
なるものである。
本発明の方法によると、直径1μｍ以下の金属
窒化物を副生有害ガスを発生することなく製造し
得られるので、公害を起こすこともなく、しかも
高純度な金属窒化物超微粒子が得られ、且つその
製造装置ならびに製造工程も簡単で操業も容易で
ある優れた効果を奏する。
窒化物を副生有害ガスを発生することなく製造し
得られるので、公害を起こすこともなく、しかも
高純度な金属窒化物超微粒子が得られ、且つその
製造装置ならびに製造工程も簡単で操業も容易で
ある優れた効果を奏する。
以下、実施例においては、雰囲気としては100
％の窒素を用い、圧力１気圧で、アークは電流
200A、電圧20〜30Vで直流アークを使用した。
しかし、アークに変えプラズマジエツトを使用し
てもほぼ同様な結果が得られる。
％の窒素を用い、圧力１気圧で、アークは電流
200A、電圧20〜30Vで直流アークを使用した。
しかし、アークに変えプラズマジエツトを使用し
てもほぼ同様な結果が得られる。
実施例 １
金属としてアルミニウムを使用して窒化アルミ
ニウムを製造した。得られた窒化アルミニウムお
よびアルミウムの微粒子の最大粒径は約0.5μｍ
で、平均粒径は0.2μｍであつた。その粒子形状は
第３図の透過電子顕微鏡写真（倍率60000×）に
示すように球状、針状等の混合物であつた。
ニウムを製造した。得られた窒化アルミニウムお
よびアルミウムの微粒子の最大粒径は約0.5μｍ
で、平均粒径は0.2μｍであつた。その粒子形状は
第３図の透過電子顕微鏡写真（倍率60000×）に
示すように球状、針状等の混合物であつた。
実施例 ２
金属としてチタンを使用して窒化チタンを製造
した。得られた窒化チタンの粒子は最大粒径は約
500Åで、平均粒径は300Åであつた。粒子の形状
は第４図の透過電子顕微鏡写真（倍率240000×）
に示すように立方体および三角錐の混合物であつ
た。
した。得られた窒化チタンの粒子は最大粒径は約
500Åで、平均粒径は300Åであつた。粒子の形状
は第４図の透過電子顕微鏡写真（倍率240000×）
に示すように立方体および三角錐の混合物であつ
た。
実施例 ３
金属としてけい素を使用し、窒化けい素微およ
びけい素粒子を製造した。その微粒子の最大粒径
は約0.8μｍで、平均粒径は0.5μｍであつた。その
粒形は第５図の走査型電子顕微鏡写真（倍率
10000×）に示すように、球状のものであつた。
びけい素粒子を製造した。その微粒子の最大粒径
は約0.8μｍで、平均粒径は0.5μｍであつた。その
粒形は第５図の走査型電子顕微鏡写真（倍率
10000×）に示すように、球状のものであつた。
なお、各実施例によつて得られた超微粒子の金
属窒化物または金属窒化物と金属の混合物はいず
れも高純度のものであつた。
属窒化物または金属窒化物と金属の混合物はいず
れも高純度のものであつた。
第１図および第２図は本発明の方法を実施する
装置の１例に示すもので、第１図はその縦断側面
図、第２図はそのＡ−A′部における横断面図で
ある。第３図は窒化アルミニウムとアルミニウム
超微粒子の透過電子顕微鏡写真。第４図は窒化チ
タン超微粒子の透過電子顕微鏡写真。第５図は窒
化けい素とけい素超微粒子の走査型電子顕微鏡写
真。 １：密閉容器、２：放電用電極、３：アーク、
４：金属、５：金属溶解台、７：冷却器、８：ガ
ス導入口、８′：ガス導入口、９：捕集器。
装置の１例に示すもので、第１図はその縦断側面
図、第２図はそのＡ−A′部における横断面図で
ある。第３図は窒化アルミニウムとアルミニウム
超微粒子の透過電子顕微鏡写真。第４図は窒化チ
タン超微粒子の透過電子顕微鏡写真。第５図は窒
化けい素とけい素超微粒子の走査型電子顕微鏡写
真。 １：密閉容器、２：放電用電極、３：アーク、
４：金属、５：金属溶解台、７：冷却器、８：ガ
ス導入口、８′：ガス導入口、９：捕集器。
Claims (1)
- １ 窒素または窒素と不活性ガスあるいは水素と
の混合ガスまたは窒素と不活性ガスと水素との混
合ガス中で、アークまたはプラズマジエツトを発
生させ、該アークまたはプラズマジエツトのフレ
ームを、これに対向して配置された窒化物を形成
する金属に衝突させることにより、該金属を溶融
蒸発させるとともに、該溶融蒸発した金属とアー
クまたはプラズマで活性化された窒素とを反応さ
せて超微粒子とすることを特徴とする金属窒化物
超微粒子の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16602782A JPS5957904A (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 金属窒化物超微粒子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16602782A JPS5957904A (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 金属窒化物超微粒子の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957904A JPS5957904A (ja) | 1984-04-03 |
| JPH0243683B2 true JPH0243683B2 (ja) | 1990-10-01 |
Family
ID=15823576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16602782A Granted JPS5957904A (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 金属窒化物超微粒子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5957904A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62148310A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-07-02 | Yoshio Yamazaki | 窒化アルミニウム製造装置 |
| JP2694659B2 (ja) * | 1988-12-02 | 1997-12-24 | 真空冶金株式会社 | 金属窒化物超微粒子の製造法 |
| CN112125287A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-25 | 昆明理工大学 | 一种难熔金属纳米氮化物及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2861779D1 (en) * | 1977-07-07 | 1982-06-24 | Ciba Geigy Ag | Cyclic aromatic diesters of phosphonous acid and the organic materials stabilized by them |
-
1982
- 1982-09-25 JP JP16602782A patent/JPS5957904A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5957904A (ja) | 1984-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4642207A (en) | Process for producing ultrafine particles of ceramics | |
| EP0152957B1 (en) | Method for making ultra-fine ceramic particles | |
| US6759160B2 (en) | Silicon oxide powder and making method | |
| US5525320A (en) | Process for aluminum nitride powder production | |
| EP1018386B1 (en) | Method for producing nickel powder | |
| JPH0327601B2 (ja) | ||
| US4486400A (en) | Vanadium oxide synthesis | |
| KR20180136941A (ko) | 금속 분말의 제조 방법 | |
| JP2001048507A (ja) | カーボンナノチューブの製造方法およびカーボンナノチューブ膜の製造方法 | |
| JP2004124257A (ja) | 金属銅微粒子及びその製造方法 | |
| US4889665A (en) | Process for producing ultrafine particles of ceramics | |
| JPH0243683B2 (ja) | ||
| JP2000226607A (ja) | タンタル又はニオブ粉末とその製造方法 | |
| RU2699620C2 (ru) | Новый способ и продукт | |
| US3429661A (en) | Process for the preparation of finely divided,non-pyrophoric nitrides of zirconium,hafnium,niobium,and tantalum | |
| US3545922A (en) | Process for the preparation of finely divided,non-pyrophoric nitrides of zirconium,hafnium,niobium and tantalum | |
| JPS58171506A (ja) | 微細な金属ニツケル粉末の製造方法 | |
| JPH0460046B2 (ja) | ||
| JPS58150427A (ja) | 金属化合物の微粉末の製造方法 | |
| JPS61174107A (ja) | 窒化アルミニウム超微粒子の製造方法 | |
| JP3578486B2 (ja) | 単相γ′−Ｆｅ４ Ｎ超微粒子の製造方法とその装置 | |
| JPH028304A (ja) | タングステン粉末の製造法 | |
| JPS6132244B2 (ja) | ||
| WO2001007363A1 (en) | Production of silica particles | |
| Sato et al. | Synthesis of titanium nitride by a spark-discharge method in liquid ammonia |