JPH0416502A - 窒化ほう素の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は窒化ほう素の製造方法、特には粒径の制御され
た窒化ほう素が得られることから、製造後の粉砕が不要
であり、したがって粉砕工程での不純物混入などのおそ
れのない高純度の窒化ほう素の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 窒化ほう素は耐熱性、耐熱衝撃性、化学的安定性、高熱
伝導性、電気絶縁性、潤滑特性がすぐれていることから
、高温構造材、電気絶縁材、トランジスター、マイクロ
波用の放熱板あるいは耐摩耗材などとして広く使用され
ている。そして、この製造方法については各種の方法が
知られており、これについては下記の反応式 ％式％ による方法が実用化されている。

しかし、この（１）、（３）の方法には高価な原料が必
要とされるし、大量生産に不向きであることから工業的
に採用し難いという不利があり、この（２）　、　（４
）の方法には原料が安価で大量生産できるということか
ら現在工業的に実施されているものの、これには工程が
多く、特に高い気密性が要求されるアンモニアガス雰囲
気の窒化炉処理を２段階以上で行なわなければならない
ので連続化が困難であり、事実これはバッチ式で行なわ
れているために設備費と製造費がかさみ、コスト高にな
るという欠点がある。

（発明が解決しようとする課題） そのため、本出願人はさきにほう素化合物と炭素および
／または炭素化合物との混合物を、窒素または窒素含有
非酸化性ガス雰囲気下で１．５０（１〜２．３００℃の
温度に加熱し、式 ％式％ で還元し、窒化反応させて窒化ほう素を製造する方法を
提案しく特開昭６０−１５５５０７号公報参照）、これ
によれば連続的に有利に高品質の六方晶系の窒化ほう素
を大量に、かつ安価に製造することができることを確認
したが、この場合でも従来法と同じように得られる窒化
ほう素粉束はその粒径が特定されないために、目的とす
る粒子径のものを得るためには製造後、機械的粉砕で粒
径を揃える必要があり、そのためにコスト高となるほか
、この機械的粉砕工程で不純物が混入し、純度が低下す
るという不利のあることが判り、この対策が問題とされ
ている。

（課題を解決するための手段） 本発明はこのような不利を解決した窒化ほう素の製造方
法に関するものであり、これはほう素化合物と炭素およ
び／または炭素化合物との混合物を、窒素または窒素含
有非酸化性ガス雰囲気下で１．５００〜２，３００℃の
温度に加熱して還元、窒化反応させて窒化ほう素を製造
する方法において、炭素および／または炭素化合物の見
かけの粒子径を制御することによって製造される窒化ほ
う素の一次粒子径を制御することを特徴とするものであ
る。

すなわち、本発明者らは特定の粒径をもつ窒化ほう素の
製造方法について種々検討したところ、この窒化ほう素
を製造するために使用される炭素および／または炭素化
合物の見かけの粒子径をある範囲に特定すると目的とす
る窒化ほう素の粒径がこの炭素および／または炭素化合
物の粒子径に応した特定のものになるということを見出
し、この両者の粒子径の関係についての研究を進めて本
発明を完成させた。

以下にこれをさらに詳述する。

（作用） 本発明はほう素化合物と炭素および／または炭素化合物
との混合物を窒素または窒素含有非酸化性ガス雰囲気下
で高温反応させて窒化ほう素を製造する方法の改良に関
するものである。

本発明による窒化ほう素製造はほう素化合物と炭素およ
び／または炭素化合物との反応により行なわれる。

このほう素化合物としては、ほう酸、無水ほう酸、ジボ
ラン、エチルボレート、メチルボレートなどの有機ほう
素化合物などが例示されるが、反応性、価格の点からは
ほう酸が好ましいものとされる。なお、このほう素化合
物の粒子径は特に規定されるものではないが、これは後
記する炭素および／または炭素化合物の粒子径以下のも
のとすることが好ましい。

また、ここに使用される炭素および／または炭素化合物
としてはアセチレン・ブラック、ファーネス・ブラック
、チャンネル・ブラック、グラファイト、木炭、木粉、
タール、ピッチ、あるいはフェノール樹脂、ポリエチレ
ン、ポリスチレンなどの高分子材料から作られた炭素材
などが例示されるが、反応性、コスト面、見かけ粒子径
の調節のしやすさからはアセアチレ・ブラック、ファー
ネス・ブラックなどのカーボンとすることが好ましい、
なお、このものの粒子径はこれが目的とする窒化ほう素
の粒径を制御するものであることから目的とする窒化ほ
う素の粒子径に応した粒径のものとすればよい。

本発明による窒化ほう素の製造は上記のようなほう素化
合物と炭素および／または炭素化合物とを通常の混合機
、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー、押出機
などで混合し、これに必要に応し鉄、コバルト、ニッケ
ル、カルシウム、マグネシウム、マンガン、モリブデン
などの金属またはこれらの酸化物、炭酸化物からなる、
窒化反応をより効率的に行なわせるための窒化触媒を添
加したのち、必要に応じ２００〜３００℃に加熱して予
備的に脱水処理などの前処理を行ない、ついでこれを竪
型炉、流動床炉、トンネル炉などの加熱炉に入れ、窒素
ガスまたは窒素含有非酸化性ガス雰囲気中で、好ましく
はこれらのガスとの向流接触下に２〜１２０時間程度、
１．５００〜２，３００℃に加熱し、還元、窒化反応さ
せて窒化ほう素としたのち、これを必要に応じ塩酸、ほ
う酸可溶溶媒を用いて未反応物を溶解除去すると共に、
未反応炭素分を空気中で４００〜８００℃で２〜８時間
酸化脱炭処理を行なえば目的とする窒化ほう素を得るこ
とができるのであるが、この際にここに使用する炭素お
よび／または炭素化合物の見かけの粒子径を制御すれば
目的とする窒化ほう素を特定の一次粒子径のものとする
ことができるので、このものは粒度を調整するために機
械的粉砕を行なう必要がなく、したがって高純度のもの
として得ることができる。

この炭素および／または炭素化合物の見かけの粒子径を
制御することで第１図に示したような平均粒子径を有す
る窒化ほう素を得ることができる。

（実施例） つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。

実施例１ 粒子径が目開き７１０μｍ以下である、純度が９９．８
％のほう酸９６０ｇ　、純度が目開き１．７ａｍ〜７１
０μｍのカーボン造粒粉末２３０ｇ、ほう酸飛散防止剤
としての酸化カルシウム７６ｇをダブルコーン型混合機
を用いて１時間混合し、この混合体７０ｇを内容積１２
０ｃｃのアルミナ製カップに採取し、３００℃、２４時
間という条件て脱水処理をして還元、窒化反応用原料４
８ｇを得た。

ついでこの反応用原料を窒素ガス雰囲気下に１．７５０
℃で３．５時間加熱処理したところ、白色の窒化けい素
組成物２５ｇが得られたので、１３％の塩酸２００ｍ１
を添加し、室温下に６時間処理して未反応で残留してい
る無水ほう酸を溶解除去したのちろ過、水洗を行ない、
通風乾燥機で乾燥したところ、窒化ほう素粉束ｌａｇが
得られた。

つぎにこの窒化ほう素粉束の粒度分布を島津遠心沈降式
粒度分布測定装置・５Ａ−ＣＰ　２　（同社商品名）を
用い、５００ｒｐｍ、試料レベル３の条件で測定すると
共に、このものを化学分析したところ、後記する第１表
に示したとおりの結果が得られた。

実施例２ カーボン造粒粉末の粒度を目開き７１０μｍ〜ＳＯＯμ
ｍのものとしたほかは実施例１と同じ条件で反応させた
ところ、窒化ほう素粉束１５．５ｇが得られ、このもの
の平均粒子径、化学分析結果は後記する第１表に示した
とおりであった。

実施例３ カーボン造粒粉末の粒度を目開き５００μｍ〜２５０μ
ｍのものとしたぽかは実施例１と同じ条件で反応させた
ところ、窒化ほう素粉束１７ｇが得られ、このものの平
均粒子径、化学分析結果は後記する第１表に示したとお
りであった。

実施例４ カーボン造粒粉末の粒度を目開き５００μｍ〜１８０μ
ｍのものとしたほかは実施例１と同じ条件で反応させた
ところ、窒化ほう素粉束１７ｇが得られ、このものの平
均粒子径、化学分析結果は後記する第１表に示したとお
りであった。

実施例５ カーボン造粒粉末の粒度を目開き　１８０μＩ〜１５０
μＩのものとしたほかは実施例１と同じ条件で反応させ
たところ、窒化ほう素粉束１７．５ｇが得られ、このも
のの平均粒子径、化学分析結果は後記する第１表に示し
たとおりであった。

実施例６ カーボン造粒粉末の粒度を目開き　１８０μｍ〜４５μ
ｍのものとしたほかは実施例１と同じ条件で反応させた
ところ、窒化ほう素粉束１７．５ｇが得られ、このもの
の平均粒子径、化学分析結果は後記する第１表に示した
とおりてあった。

比較例 実施例１と同し方法で平均粒子径が２３．４μｍである
窒化ほう素粉束１５０ｇをバッチ式アトライタでＦｅ粉
砕ボールを用いて湿式で２時間粉砕したのち、この粉砕
スラリーを２５％塩酸水溶液とし、６０℃で８時間処理
してからろ過し、水洗し、通風乾燥機で乾燥したところ
、平均粒子径が１５μｍである窒化ほう素粉束１２９ｇ
が得られたが、このものの化学分析結果は第１表に示し
たとおりであり、実施例にくらべて可成り汚染されてい
た。

（発明の効果） 本発明は高純度で粒径の制御された窒化ほう素の製造方
法に関するものであり、これは前記したようにほう素化
合物と炭素および／または炭素化合物との混合物を窒素
または窒素含有非酸化性ガス雰囲気下１，５００〜２，
３００℃の温度に加熱して還元、窒化反応させて窒化ほ
う素を製造するに方法において、炭素および／または炭
素化合物の見かけの粒子径を制御することによって製造
される窒化ほう素の一次粒子径を制御することを特徴と
するものであり、・これによれば原料としての炭素およ
び／また炭素化合物の粒径を制御するだけで目的とする
窒化ほう素の粒径を制御することができるので、粉砕工
程を経ることなく目的とする粒径の窒化ほう素を容易に
得ることができるし、この場合には粉砕工程が不要とな
るので、この粉砕工程によって不純物が増加することが
なく、高純度の窒化ほう素を得ることかできるという有
利性が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原料としてのカーボン造粒粉末の粒径と得られ
る窒化ほう素の一次粒子の平均粒子径との関係グラフを
示したものである。 特許出願人　信越化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ほう素化合物と炭素および／または炭素化合物との
   混合物を、窒素または窒素含有非酸化性ガス雰囲気下で
   １，５００〜２，３００℃の温度に加熱して還元、窒化
   反応させて窒化ほう素の製造する方法において、炭素お
   よび／または炭素化合物の見かけの粒子径を制御するこ
   とによって製造される窒化ほう素の一次粒子径を制御す
   ることを特徴とする窒化ほう素の製造方法。 ２、ほう素化合物がほう酸である請求項１に記載した窒
   化ほう素の製造方法。 ３、炭素および／または炭素化合物がカーボン粉末およ
   び／またはその造粒体である請求項１に記載した窒化ほ
   う素の製造方法。