JPH0454607B2 - - Google Patents
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- JPH0454607B2 JPH0454607B2 JP59276297A JP27629784A JPH0454607B2 JP H0454607 B2 JPH0454607 B2 JP H0454607B2 JP 59276297 A JP59276297 A JP 59276297A JP 27629784 A JP27629784 A JP 27629784A JP H0454607 B2 JPH0454607 B2 JP H0454607B2
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
- C01B21/0682—Preparation by direct nitridation of silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/591—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by reaction sintering
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は金属けい素を窒化して高α率で窒化け
い素を製造する方法に関するものである。 ［従来の技術］ 窒化けい素焼結体を得るにはα型が相転移しβ
型になる際に長柱形状結晶を生成するため高密
度、高強度化されるので、α型窒化けい素が望ま
れる。しかしα型窒化けい素は低温域で安定であ
るが、金属けい素の窒化反応により製造する際反
応が発熱反応であるためα型窒化けい素を得るに
は反応系の温度制御に問題があり、従来この問題
を解決するために種々の方法がとられてきた。 例えば、窒素雰囲気下で長時間低温域でゆつく
り反応させなければならなかつたり、窒素ガス以
外の不活性ガス（H2，Arなど）を混入したり、
他の物質を原料に混ぜ合わせたりしてきた。ま
た、原料ベツド温度が暴走的に上昇した時には真
空ポンプなどで炉内窒化性ガス分圧を下げたり、
熱源を止めるなどして制御してきた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上述のどの方法も操作が煩雑であり、
原料ベツドの層厚などに厳しい制限があつたり、
反応ガスの試料表面の流速に制限があつたりし
た。また、このような方法でα型含有率の高い製
品を定常的に得ることは難しかつた。本発明方法
はこれらを改善すると共に、安定して簡単に高α
率窒化けい素を安価に製造する方法を提供するも
のである。 ［問題点を解決するための手段］ 上述の問題は本発明により、金属けい素を高温
窒化性雰囲気下で窒素と反応させて窒化けい素を
製造するに際し、1200℃〜1400℃の温度下で0.5
気圧以下の炉内窒化性ガス分圧において窒化反応
を開始させ、金属けい素の少なくとも1/2が反応
するまで炉内窒化性ガス分圧を0.5気圧以下に保
つことを特徴とする高α型窒化けい素の製法によ
り解決される。 ［作用］ α型窒化けい素を得るには、原料金属けい素の
融点（1414℃）以下で反応させなければならな
い。しかし、金属けい素の直接窒化は発熱反応で
あり、発熱量は180kcal／モルと非常に大きいの
で、大量生産の場合、発熱による試料温度の上昇
が一番の問題となる。これを解決するためには放
散熱量を大きくすれば良いが、これには原料金属
けい素ベツト内の温度分布が大きくなり、また、
エネルギーの損失が大きいなどの面で限界があ
る。つまり大量生産を考えた場合、金属けい素の
反応速度を制御することが必要条件となる。本発
明ではこの反応速度を制御するために温度制御に
加えて窒化性ガス分圧の制御を行うことにより反
応速度を微妙に制御しようとするものである。こ
こに窒化性ガス分圧とは窒素、アンモニア等の金
属けい素の窒化反応に関与できるガスの分圧をい
う。 即ち、本発明は金属けい素のベツドまたは成型
体を0.5気圧以下の減圧不活性雰囲気に置き、窒
化が始まる1200℃より高い温度で金属けい素の融
点（1414℃）未満の温度まで昇温後窒素ガスを反
応容器内の窒化性ガス分圧を所定圧に保つよう
に、あるいはほぼ一定の流量で投入するだけの単
純な操作により高α率窒化けい素を製造できる。
このような工程により投入ガス量と反応による消
費ガス量のアンバランスから、もし反応速度が下
つた場合には炉内窒化性ガス分圧が上昇し反応速
度が上がり、逆に反応速度が上がつた場合には炉
内窒化性ガス分圧が減少し反応速度が下るのでほ
ぼ一定の反応速度を保ち続けることができる。こ
の時反応による発熱量を原料からの放散熱量以下
となるように投入窒素ガス量を規制しておけば所
定の温度パターンに従い原料金属けい素が温度暴
走を起こすことなく反応せしめることができる。
また、同様に炉内の窒化性ガス分圧をコントロー
ルすることができ、窒化初期に0.5気圧以下の窒
化性ガス分圧下で窒化反応を行い、その後で窒化
性ガス分圧を大気圧以上にまで高めることにより
一層短時間に高α化率の窒化けい素を得ることが
できる。これは恐らく未反応の金属けい素の量が
減少するために窒化性ガス分圧を高めても初期の
低窒化性ガス圧の時と同様な反応速度に保たれる
ためであろうと思われる。 原料金属けい素は粒度が150メツシユ以下の粉
末が適当であり、それを越えると反応が遅くなり
すぎ、焼成時間が長くなりすぎるなどの理由のた
め製造には不適当である。窒化性ガスとしては
N2単独か、N2とNH3，Ar，He，H2の少なくと
も１種以上との混合ガスのどちらかを用いること
ができる。原料金属けい素ベツトまたは成型体は
密度1.1g／cm3以下が適当であり、それを越えると
中心部の反応速度が落ち、焼成時間が長くなつて
しまう。また、原料金属けい素ベツトの表面積は
0.5cm2／ｇ以上が適当であり、それ以下だと反応
熱の原料金属けい素ベツトからの放散熱量が低下
し、原料金属けい素ベツトの畜熱が起こるためα
率の低下や原料の溶融などが起こり不適当であ
る。窒化炉としては1400℃以下の温度で真空もし
くは減圧に耐え得る炉であれば何を用いてもよ
く、望ましくは＋１気圧加圧できるものが望まし
い。このような炉としては例えば雰囲気制御が可
能なバツチキルン、シヤトルキルン、ゾーン別ト
ンネルキルンが挙げられる。望ましい炉内温度は
最高1400℃の温度で炉内温度分布をできるだけ均
一に分布させることのできるものが望ましい。ま
た、昇温は２℃／分以下に昇温または移動が可能
なタイプのものが望ましい。窒化炉には圧力ゲー
ジまたは圧力センサーと窒化性ガスを炉内に投入
するための流量コントローラーが必要である。 一定量投入方式では、炉内原料からの反応熱の
総量が原料金属けい素ベツドからの放散熱量を越
えないように反応速度を規定することが前提条件
となる。すなわち、 金属けい素投入量（モル）： Ｍ 反応容器容積（）： Ｖ 反応容器からの放熱量（kcal／分）： Ｑ 反応時間（分）（反応開始から98％以上窒化に
要する時間）： ｔ 放熱量のうち原料金属けい素ベツドらの放散熱
量の割合： ｋ とする時、ベツド中の発生熱量はそれからの放散
熱量より大きことから 180×（2M＋22.4／３＋Ｖ）／２×22.4×ｔ≦kQ 180×（2M＋22.4／３＋Ｖ）／２×22.4×ｋ×Ｑ≦ｔ となる。ここで反応容器の断熱条件、ベツドの配
置を種々変えてテストしたところ、ｋが0.2より
大きい場合には充分な昇温ができない。また、ｋ
が0.02より小さい場合には現実的な反応時間が採
れなくなつてしまう。従つて反応時間ｔは次の範
囲にする必要がある： 300M＋20V／Ｑ≦ｔ≦3000M＋200V／Ｑ これに従う投入窒素ガスの流量×（／分）は （2M／３）×22.4＋Ｖ／ｔ＝14.9M＋Ｖ／ｔ と設定すればよい。 ［実施例］ 以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を説明
する。以下、実施例を特記しない限り単に「例」
と述べる。 以下の実施例および比較例においては第１図に
示す炉を使用し、窒素ガスをほぼ一定量流すか、
あるいは一定圧として窒化反応を行つた。第１図
において１は窒素ガス導入口、２は逆流防止弁、
３は原料金属けい素である。炉内容積100、放
散熱量200kcal／分の第１図に示す炉を使用し、
44μ＞の金属けい素粉末２Kgを15cm×25cm、厚さ
１cmに200gの割合で置き、温度パターンは第２
図に示すように反応を行つた。 結果は第１表に示すとおりで、α化率と未反応
けい素量はＸ線回折により測定した。
い素を製造する方法に関するものである。 ［従来の技術］ 窒化けい素焼結体を得るにはα型が相転移しβ
型になる際に長柱形状結晶を生成するため高密
度、高強度化されるので、α型窒化けい素が望ま
れる。しかしα型窒化けい素は低温域で安定であ
るが、金属けい素の窒化反応により製造する際反
応が発熱反応であるためα型窒化けい素を得るに
は反応系の温度制御に問題があり、従来この問題
を解決するために種々の方法がとられてきた。 例えば、窒素雰囲気下で長時間低温域でゆつく
り反応させなければならなかつたり、窒素ガス以
外の不活性ガス（H2，Arなど）を混入したり、
他の物質を原料に混ぜ合わせたりしてきた。ま
た、原料ベツド温度が暴走的に上昇した時には真
空ポンプなどで炉内窒化性ガス分圧を下げたり、
熱源を止めるなどして制御してきた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上述のどの方法も操作が煩雑であり、
原料ベツドの層厚などに厳しい制限があつたり、
反応ガスの試料表面の流速に制限があつたりし
た。また、このような方法でα型含有率の高い製
品を定常的に得ることは難しかつた。本発明方法
はこれらを改善すると共に、安定して簡単に高α
率窒化けい素を安価に製造する方法を提供するも
のである。 ［問題点を解決するための手段］ 上述の問題は本発明により、金属けい素を高温
窒化性雰囲気下で窒素と反応させて窒化けい素を
製造するに際し、1200℃〜1400℃の温度下で0.5
気圧以下の炉内窒化性ガス分圧において窒化反応
を開始させ、金属けい素の少なくとも1/2が反応
するまで炉内窒化性ガス分圧を0.5気圧以下に保
つことを特徴とする高α型窒化けい素の製法によ
り解決される。 ［作用］ α型窒化けい素を得るには、原料金属けい素の
融点（1414℃）以下で反応させなければならな
い。しかし、金属けい素の直接窒化は発熱反応で
あり、発熱量は180kcal／モルと非常に大きいの
で、大量生産の場合、発熱による試料温度の上昇
が一番の問題となる。これを解決するためには放
散熱量を大きくすれば良いが、これには原料金属
けい素ベツト内の温度分布が大きくなり、また、
エネルギーの損失が大きいなどの面で限界があ
る。つまり大量生産を考えた場合、金属けい素の
反応速度を制御することが必要条件となる。本発
明ではこの反応速度を制御するために温度制御に
加えて窒化性ガス分圧の制御を行うことにより反
応速度を微妙に制御しようとするものである。こ
こに窒化性ガス分圧とは窒素、アンモニア等の金
属けい素の窒化反応に関与できるガスの分圧をい
う。 即ち、本発明は金属けい素のベツドまたは成型
体を0.5気圧以下の減圧不活性雰囲気に置き、窒
化が始まる1200℃より高い温度で金属けい素の融
点（1414℃）未満の温度まで昇温後窒素ガスを反
応容器内の窒化性ガス分圧を所定圧に保つよう
に、あるいはほぼ一定の流量で投入するだけの単
純な操作により高α率窒化けい素を製造できる。
このような工程により投入ガス量と反応による消
費ガス量のアンバランスから、もし反応速度が下
つた場合には炉内窒化性ガス分圧が上昇し反応速
度が上がり、逆に反応速度が上がつた場合には炉
内窒化性ガス分圧が減少し反応速度が下るのでほ
ぼ一定の反応速度を保ち続けることができる。こ
の時反応による発熱量を原料からの放散熱量以下
となるように投入窒素ガス量を規制しておけば所
定の温度パターンに従い原料金属けい素が温度暴
走を起こすことなく反応せしめることができる。
また、同様に炉内の窒化性ガス分圧をコントロー
ルすることができ、窒化初期に0.5気圧以下の窒
化性ガス分圧下で窒化反応を行い、その後で窒化
性ガス分圧を大気圧以上にまで高めることにより
一層短時間に高α化率の窒化けい素を得ることが
できる。これは恐らく未反応の金属けい素の量が
減少するために窒化性ガス分圧を高めても初期の
低窒化性ガス圧の時と同様な反応速度に保たれる
ためであろうと思われる。 原料金属けい素は粒度が150メツシユ以下の粉
末が適当であり、それを越えると反応が遅くなり
すぎ、焼成時間が長くなりすぎるなどの理由のた
め製造には不適当である。窒化性ガスとしては
N2単独か、N2とNH3，Ar，He，H2の少なくと
も１種以上との混合ガスのどちらかを用いること
ができる。原料金属けい素ベツトまたは成型体は
密度1.1g／cm3以下が適当であり、それを越えると
中心部の反応速度が落ち、焼成時間が長くなつて
しまう。また、原料金属けい素ベツトの表面積は
0.5cm2／ｇ以上が適当であり、それ以下だと反応
熱の原料金属けい素ベツトからの放散熱量が低下
し、原料金属けい素ベツトの畜熱が起こるためα
率の低下や原料の溶融などが起こり不適当であ
る。窒化炉としては1400℃以下の温度で真空もし
くは減圧に耐え得る炉であれば何を用いてもよ
く、望ましくは＋１気圧加圧できるものが望まし
い。このような炉としては例えば雰囲気制御が可
能なバツチキルン、シヤトルキルン、ゾーン別ト
ンネルキルンが挙げられる。望ましい炉内温度は
最高1400℃の温度で炉内温度分布をできるだけ均
一に分布させることのできるものが望ましい。ま
た、昇温は２℃／分以下に昇温または移動が可能
なタイプのものが望ましい。窒化炉には圧力ゲー
ジまたは圧力センサーと窒化性ガスを炉内に投入
するための流量コントローラーが必要である。 一定量投入方式では、炉内原料からの反応熱の
総量が原料金属けい素ベツドからの放散熱量を越
えないように反応速度を規定することが前提条件
となる。すなわち、 金属けい素投入量（モル）： Ｍ 反応容器容積（）： Ｖ 反応容器からの放熱量（kcal／分）： Ｑ 反応時間（分）（反応開始から98％以上窒化に
要する時間）： ｔ 放熱量のうち原料金属けい素ベツドらの放散熱
量の割合： ｋ とする時、ベツド中の発生熱量はそれからの放散
熱量より大きことから 180×（2M＋22.4／３＋Ｖ）／２×22.4×ｔ≦kQ 180×（2M＋22.4／３＋Ｖ）／２×22.4×ｋ×Ｑ≦ｔ となる。ここで反応容器の断熱条件、ベツドの配
置を種々変えてテストしたところ、ｋが0.2より
大きい場合には充分な昇温ができない。また、ｋ
が0.02より小さい場合には現実的な反応時間が採
れなくなつてしまう。従つて反応時間ｔは次の範
囲にする必要がある： 300M＋20V／Ｑ≦ｔ≦3000M＋200V／Ｑ これに従う投入窒素ガスの流量×（／分）は （2M／３）×22.4＋Ｖ／ｔ＝14.9M＋Ｖ／ｔ と設定すればよい。 ［実施例］ 以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を説明
する。以下、実施例を特記しない限り単に「例」
と述べる。 以下の実施例および比較例においては第１図に
示す炉を使用し、窒素ガスをほぼ一定量流すか、
あるいは一定圧として窒化反応を行つた。第１図
において１は窒素ガス導入口、２は逆流防止弁、
３は原料金属けい素である。炉内容積100、放
散熱量200kcal／分の第１図に示す炉を使用し、
44μ＞の金属けい素粉末２Kgを15cm×25cm、厚さ
１cmに200gの割合で置き、温度パターンは第２
図に示すように反応を行つた。 結果は第１表に示すとおりで、α化率と未反応
けい素量はＸ線回折により測定した。
【表】
【表】
〓註：温度パターンは第２図、圧力パターンは
第３図による。〓
例１〜３ （例１は比較例） 例１〜３では炉内窒素分圧をそれぞれ0.75気
圧、0.50気圧、0.25気圧の定圧にコントロールし
た場合の例である。例１においては反応はほとん
ど終了するが、初期反応の反応速度を抑えきれず
高α化率窒化けい素は得られなかつた。例１の温
度パターンは例２，３と同じであるが、恐らく実
際のミクロの反応部位では反応速度が大きく、発
熱と放散とのバランスがとれずに表示の温度パタ
ーンの温度より高くなつているためであろうとお
もわれる。従つて、初期の反応速度の抑制が重要
である。減圧にすることにより反応速度を遅らす
ことができるが、例３の場合では反応速度が遅す
ぎ、この温度パターン内および５時間内では反応
を終了することができなかつた。例２の場合も同
様である。しかし、例２、例３共に反応速度が遅
いため反応熱を抑えることができるので、N2ガ
スのみの焼成においても高α化率窒化けい素の製
造が可能である。しかし焼成時間が長くなる欠点
がある。 例４〜７ （例５は比較例） 例４は例２と例３を組合せたもので、炉内窒素
分圧を第１表及び第３図のように制御した。この
ように温度と窒素分圧を制御することにより反応
速度を二重に制御できるため、窒素ガスのみでも
確実に安定して高α率窒化けい素の製造が可能と
なる。例４では反応温度を例２〜３と同様に制御
し、窒素分圧は第３図のように制御した。窒素
分圧が0.5気圧に達した時のけい素の反応率は約
70％である。以後徐々に窒素圧を高めて約４時間
反応後には窒素圧は大気圧とし、５時間で窒素は
ほぼ完全に反応し、α化率も95％で、反応率はほ
ぼ100％と顕著に向上した。 例６と例７とは窒素ガスを1200℃より６／分
および４／分の窒素流速で投入し、窒素圧は第
３図のおよびのような線図に従つて変化し
た。いずれも線図と同様に反応初期に窒素圧は
0.5気圧以下になつていた。これは窒化反応自体、
反応速度が速くなろうとすると炉内窒素分圧を下
げ、逆に反応速度が遅くなろうとすると炉内窒素
分圧を上げて反応速度を上げることで、炉内に投
入する窒素ガス流量に相当する反応速度に自動制
御されるためである。これらの例では反応率はい
ずれもほぼ100％で、α化率も89％（例６）、96％
（例７）と優れている。窒素圧が0.5気圧に達した
時のけい素の反応率はそれぞれ約60％（例６）お
よび74％（例７）である。 一方、例５（比較例）では８／分の流速で窒
素を投入したため炉内窒素分圧は第３図ののよ
うに変化し、反応率が約45％の時点での反応容器
内窒素分圧が0.5気圧となり急速な反応のため反
応率は100％であるが、α率は最終的には70％に
低下している。 このように反応初期少なくとも50％の反応率が
達成されるまで窒素圧を0.5気圧以下になるよう
に炉内窒素分圧を制御して反応速度を調節し過度
の反応熱の発生を抑制すれば、高α化率窒化けい
素が得られる。窒素圧が0.5気圧での反応率の目
安は最低50％、好ましくは60％である。 例 ８〜10 例８および例９は例７と比較して昇温速度を第
２図の及び（例７の昇温速度は第２図の）
に代えた実施例で使用窒素流量は例７と同様に４
／分である。けい素の反応率はほぼ100％で、
α型窒化けい素の含量も97％、94％と良好であ
る。 例10では窒素流量を５／分と多くし反応時間
の短縮を図り４時間で反応を終了させた。反応初
期の窒素圧は０気圧で３時間後に0.5気圧に達し
た。温度はほぼ第２図のであつた。 例 11 原料金属けい素200gを25cm×15cm、厚さ0.5cm
の成型体にして例７と同様に操作した。この場合
も高α型窒化けい素を得ることができた。 ［発明の効果］ 本発明の効果は簡単な設備、操作で、H2，
Ar，He等の高価なガスを使用しなくとも窒素ガ
スのみで高α化率窒化けい素を製造でき、且つ理
論量に近い窒素ガス量ですむため製造コスト、安
全性の面でも非常に有利である。また大量生産に
おいても設備、操作ともに簡単で安価に安定して
高α化率窒化けい素を製造し得る。
第３図による。〓
例１〜３ （例１は比較例） 例１〜３では炉内窒素分圧をそれぞれ0.75気
圧、0.50気圧、0.25気圧の定圧にコントロールし
た場合の例である。例１においては反応はほとん
ど終了するが、初期反応の反応速度を抑えきれず
高α化率窒化けい素は得られなかつた。例１の温
度パターンは例２，３と同じであるが、恐らく実
際のミクロの反応部位では反応速度が大きく、発
熱と放散とのバランスがとれずに表示の温度パタ
ーンの温度より高くなつているためであろうとお
もわれる。従つて、初期の反応速度の抑制が重要
である。減圧にすることにより反応速度を遅らす
ことができるが、例３の場合では反応速度が遅す
ぎ、この温度パターン内および５時間内では反応
を終了することができなかつた。例２の場合も同
様である。しかし、例２、例３共に反応速度が遅
いため反応熱を抑えることができるので、N2ガ
スのみの焼成においても高α化率窒化けい素の製
造が可能である。しかし焼成時間が長くなる欠点
がある。 例４〜７ （例５は比較例） 例４は例２と例３を組合せたもので、炉内窒素
分圧を第１表及び第３図のように制御した。この
ように温度と窒素分圧を制御することにより反応
速度を二重に制御できるため、窒素ガスのみでも
確実に安定して高α率窒化けい素の製造が可能と
なる。例４では反応温度を例２〜３と同様に制御
し、窒素分圧は第３図のように制御した。窒素
分圧が0.5気圧に達した時のけい素の反応率は約
70％である。以後徐々に窒素圧を高めて約４時間
反応後には窒素圧は大気圧とし、５時間で窒素は
ほぼ完全に反応し、α化率も95％で、反応率はほ
ぼ100％と顕著に向上した。 例６と例７とは窒素ガスを1200℃より６／分
および４／分の窒素流速で投入し、窒素圧は第
３図のおよびのような線図に従つて変化し
た。いずれも線図と同様に反応初期に窒素圧は
0.5気圧以下になつていた。これは窒化反応自体、
反応速度が速くなろうとすると炉内窒素分圧を下
げ、逆に反応速度が遅くなろうとすると炉内窒素
分圧を上げて反応速度を上げることで、炉内に投
入する窒素ガス流量に相当する反応速度に自動制
御されるためである。これらの例では反応率はい
ずれもほぼ100％で、α化率も89％（例６）、96％
（例７）と優れている。窒素圧が0.5気圧に達した
時のけい素の反応率はそれぞれ約60％（例６）お
よび74％（例７）である。 一方、例５（比較例）では８／分の流速で窒
素を投入したため炉内窒素分圧は第３図ののよ
うに変化し、反応率が約45％の時点での反応容器
内窒素分圧が0.5気圧となり急速な反応のため反
応率は100％であるが、α率は最終的には70％に
低下している。 このように反応初期少なくとも50％の反応率が
達成されるまで窒素圧を0.5気圧以下になるよう
に炉内窒素分圧を制御して反応速度を調節し過度
の反応熱の発生を抑制すれば、高α化率窒化けい
素が得られる。窒素圧が0.5気圧での反応率の目
安は最低50％、好ましくは60％である。 例 ８〜10 例８および例９は例７と比較して昇温速度を第
２図の及び（例７の昇温速度は第２図の）
に代えた実施例で使用窒素流量は例７と同様に４
／分である。けい素の反応率はほぼ100％で、
α型窒化けい素の含量も97％、94％と良好であ
る。 例10では窒素流量を５／分と多くし反応時間
の短縮を図り４時間で反応を終了させた。反応初
期の窒素圧は０気圧で３時間後に0.5気圧に達し
た。温度はほぼ第２図のであつた。 例 11 原料金属けい素200gを25cm×15cm、厚さ0.5cm
の成型体にして例７と同様に操作した。この場合
も高α型窒化けい素を得ることができた。 ［発明の効果］ 本発明の効果は簡単な設備、操作で、H2，
Ar，He等の高価なガスを使用しなくとも窒素ガ
スのみで高α化率窒化けい素を製造でき、且つ理
論量に近い窒素ガス量ですむため製造コスト、安
全性の面でも非常に有利である。また大量生産に
おいても設備、操作ともに簡単で安価に安定して
高α化率窒化けい素を製造し得る。
第１図は本発明の炉の概略説明図、第２図は反
応温度の推移を示す図、第３図は炉内窒素分圧と
反応時間との関係を示す図である。 図中、１……窒素ガス導入口、２……逆流防止
弁、３……金属けい素。
応温度の推移を示す図、第３図は炉内窒素分圧と
反応時間との関係を示す図である。 図中、１……窒素ガス導入口、２……逆流防止
弁、３……金属けい素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属けい素を高温窒化性雰囲気下で窒素と反
応させて窒化けい素を製造するに際し、1200℃〜
1400℃の温度下で0.5気圧以下の炉内窒化性ガス
分圧において窒化反応を開始させ、金属けい素の
少なくとも1/2が反応するまで炉内窒化性ガス分
圧を0.5気圧以下に保つことを特徴とする高α型
窒化けい素の製法。 ２ 反応容器内に1200℃〜1400℃の温度下で窒化
性ガスをほぼ一定量投入しつづける、特許請求の
範囲第１項記載の製法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27629784A JPS61158804A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 窒化けい素の製法 |
| DE8585309420T DE3585435D1 (de) | 1984-12-28 | 1985-12-23 | Verfahren zur herstellung von siliciumnitrid mit einem hohen gehalt an alpha-phase. |
| EP85309420A EP0186497B1 (en) | 1984-12-28 | 1985-12-23 | Process for producing silicon nitride of high alpha content |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27629784A JPS61158804A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 窒化けい素の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61158804A JPS61158804A (ja) | 1986-07-18 |
| JPH0454607B2 true JPH0454607B2 (ja) | 1992-08-31 |
Family
ID=17567481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27629784A Granted JPS61158804A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 窒化けい素の製法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0186497B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61158804A (ja) |
| DE (1) | DE3585435D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2003811C (en) * | 1988-12-08 | 1997-01-14 | Jochen Hintermayer | Production of silicon nitride and the product thereby obtained |
| US4970057A (en) * | 1989-04-28 | 1990-11-13 | Norton Company | Silicon nitride vacuum furnace process |
| JPH06102524B2 (ja) * | 1990-01-31 | 1994-12-14 | 信越化学工業株式会社 | 窒化ケイ素粉末の製造方法 |
| JPH0733411A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 高α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
| CN117800742B (zh) * | 2024-02-29 | 2024-05-31 | 泰晟新材料科技有限公司 | α相氮化硅粉体的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48102100A (ja) * | 1972-03-03 | 1973-12-21 | ||
| JPS4994600A (ja) * | 1972-10-06 | 1974-09-07 | ||
| JPS5650170A (en) * | 1979-10-02 | 1981-05-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Manufacture of silicon nitride formed body |
| JPS5970830A (ja) * | 1982-10-15 | 1984-04-21 | Hitachi Ltd | タ−ボ過給機 |
| JPS59207810A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-11-26 | アソシアシオン・プ−ル・ラ・ルシエルシユ・エ・ル・デヴエロツプマン・デ・メト−ド・エ・プロセシユス・アンデユストリエル“アルミンヌ“ | ケイ素化合物又は金属化合物の部材又は粉体を製造する方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3937792A (en) * | 1969-07-28 | 1976-02-10 | Joseph Lucas (Industries) Limited | Manufacture of silicon nitride powder |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP27629784A patent/JPS61158804A/ja active Granted
-
1985
- 1985-12-23 DE DE8585309420T patent/DE3585435D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-23 EP EP85309420A patent/EP0186497B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48102100A (ja) * | 1972-03-03 | 1973-12-21 | ||
| JPS4994600A (ja) * | 1972-10-06 | 1974-09-07 | ||
| JPS5650170A (en) * | 1979-10-02 | 1981-05-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Manufacture of silicon nitride formed body |
| JPS5970830A (ja) * | 1982-10-15 | 1984-04-21 | Hitachi Ltd | タ−ボ過給機 |
| JPS59207810A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-11-26 | アソシアシオン・プ−ル・ラ・ルシエルシユ・エ・ル・デヴエロツプマン・デ・メト−ド・エ・プロセシユス・アンデユストリエル“アルミンヌ“ | ケイ素化合物又は金属化合物の部材又は粉体を製造する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0186497A2 (en) | 1986-07-02 |
| EP0186497B1 (en) | 1992-02-26 |
| JPS61158804A (ja) | 1986-07-18 |
| EP0186497A3 (en) | 1987-09-09 |
| DE3585435D1 (de) | 1992-04-02 |
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