JPH0535683B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0535683B2
JPH0535683B2 JP61305394A JP30539486A JPH0535683B2 JP H0535683 B2 JPH0535683 B2 JP H0535683B2 JP 61305394 A JP61305394 A JP 61305394A JP 30539486 A JP30539486 A JP 30539486A JP H0535683 B2 JPH0535683 B2 JP H0535683B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
general formula
amorphous
gas
composite
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
Application number
JP61305394A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63159204A (ja
Inventor
Hiromasa Isaki
Takamasa Kawakami
Koichi Yakyo
Kazuhiro Ando
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority to JP30539486A priority Critical patent/JPS63159204A/ja
Publication of JPS63159204A publication Critical patent/JPS63159204A/ja
Publication of JPH0535683B2 publication Critical patent/JPH0535683B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、非晶質複合粉末およびその製造法に
関する。さらに詳しくは、本発明はシリコン系複
合セラミツクス、特にSi3N4−SiC複合焼結体を
製造するのに好適な原料複合粉末およびその製造
法に関する。 〔従来技術およびその問題点〕 近年、窒化ケイ素や、炭化ケイ素などの非酸化
物系セラミツクスは酸化物系セラミツクスに比べ
耐熱衝撃性等の物理特性に優れているため、その
焼結体は種々の分野で耐熱構造材料としての応用
が検討されている。 しかし、これらの焼結体が高温特性に優れてい
るというものの、窒化ケイ素および炭化ケイ素も
それぞれ欠点を持つている。窒化ケイ素は耐熱衝
撃性に優れているものの高温における機械的強度
および耐酸化性に劣り、炭化ケイ素は耐酸化性に
優れているが、耐熱衝撃性に劣る。このため、そ
れぞれの欠点を補い高性能な焼結体を得るために
焼結剤を工夫したり、焼結条件を工夫したりする
方法が行われている。(たとえば、特開昭61−
201663号)しかしながら、これらの方法では必ず
しも充分とは言い難い。 また、窒化ケイ素および炭化ケイ素それぞれ単
品での欠点を補うために、窒化ケイ素−炭化ケイ
素複合セラミツクスが提案されている。これらの
方法には、たとえば、窒化ケイ素と炭化ケイ素と
を機械的に混合して焼結する方法、炭化ケイ素と
ケイ素との混合物を成型後窒化処理を行う方法、
およびケイ素を窒化ケイ素に浸透させ窒化ケイ素
と炭化ケイ素との混合物とする方法等が知られて
いる。 しかしながら、これらの方法はいずれも両者の
成分を均一に混合、分散させることには限界があ
り、このため得られる焼結体は不均質な窒化ケイ
素と炭化ケイ素との混合物となり、結果的に当初
意図した複合体とはかけはなれた性質の焼結体と
なり充分に満足するものが得られるに至つていな
い。特開昭58−91058号公報に気相分解法による
窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末が提案されてい
るが、この方法ではハロゲンを含む無機ケイ素化
合物とアンモニアおよび炭素質物質を反応させる
方法であつて、生成中間体を1450〜1600℃に加熱
してもなお蒸散し得ないハロゲンを含有する粉末
しか得られず、高純度を要求されるセラミツクス
原料には不適であり、抜本的な改善が要望されて
いた。 本発明者らは、かかる状況に鑑み、先にケイ
素、炭素、窒素および水素からなる非晶質粉末で
あつて、SiCxNYHzの組成(ただし、x,y,z
は、0<x<4,0<y<3,0<z<4.0であ
る)を示しハロゲンおよび酸素を実質的に含有し
ない非晶質複合微粉末を得ることを見出した。
(特開昭60−221311号)この非晶質複合微粉末は、
好ましい条件で合成された場合、サブミクロン級
の粒径を有する微粉末で、特に好ましい場合には
0.2〜0.05μmの球状粉末であり、粒径の分布は極
めて狭い範囲のものが得られ、合成される温度条
件下では熱的にもほぼ安定で、組成変化も極めて
小さいものである。 しかしながら、この非晶質複合微粉末をそのま
ま焼結した場合には焼結温度が1600℃以上という
高温を必要とするため、焼結中にガスが発生し、
気孔を生成し易く、緻密化した高密度の焼結体を
得難い欠点があることが判つた。また、化学的に
は水(H2O)や酸素(O2)と反応し易く酸素を
取込み易いという欠点があることが判つた。 従つて、本発明はこうした欠点を改良し熱的に
も、また化学的にも安定な非晶質複合微粉末を提
供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記したごときの問題点を解決
し化学的にも安定な非晶質複合微粉末につき種々
の面から鋭意検討し、本発明を為した。 すなわち、本発明は一般式SiCxNyOz(ただし、
式中x,y,zは、0<x<1.5,0<y<2.0,
0<z<0.2である)で示され、かつ平均粒径が
1μm以下である非晶質球状複合粉末およびその製
造法に関する。 上記の非晶質球状複合粉末はシリコン系複合セ
ラミツクス特にSi3N4−SiC複合体の原料粉末と
して好適なものである。 この非晶質球状複合粉末はそのまま焼結助剤と
混合し、常圧焼結あるいはホツトプレス、ガス圧
焼結、HIPなどの加圧焼結法により、Si3N4
SiC複合焼結体を得ることができる。 上記した本発明の非晶質球状複合粉末は、以下
の方法により得られる。 すなわち、一般式SiCaNbHc(ただし、式中a,
b,cは0.1<a<2.0,0.1<b<1.5,0<c<
4.0である)で示される非晶質複合粉末を、非酸
化性ガス雰囲気下、1000〜1300℃未満の温度で熱
処理することによるか、あるいは、一般式SiCa
NbHc(ただし、式中a,b,cは0.1<a<2.0,
0.1<b<1.5,0<c<4.0である)で示される非
晶質複合粉末を、窒素、アルゴン、ヘリウムから
選ばれた非酸化性ガスを少なくとも0.05cm/sec.
の気流雰囲気下、1300〜1400℃の温度で熱処理す
ることにより得られる。 本発明において、上記の一般式SiCaNbHc(ただ
し、式中a,b,cは0.1<a<2.0,0.1<b<
1.5,0<c<4.0である)で示される非晶質複合
粉末は実質的にハロゲンを含有しない有機ケイ素
化合物を、たとえば気相反応させることにより得
ることができる。 本発明に使用される上記ハロゲンを含有しない
有機ケイ素化合物としては、次の様な化合物が例
示される。 (1) 一般式〔R1R2R3Si〕2NR4、または〔−R1R2Si
−NR3〕−o(ただし、式中R1〜R4はそれぞれ水
素、アルキル基、アリル基、フエニル基等を示
し、nは3または4である)で示されるシラザ
ン化合物であり具体的には、たとえば、〔HSi
(CH322NH、 〔CH33Si〕2NH、〔(CH33Si〕2NCH3、 〔(CH2=CH)Si(CH32NH、〔(CH32Si−
NH〕3、 〔(CH32Si−NCH33などが例示される。 また、化学式が であり、ケイ素原子上の置換基としてN−メチ
ルアミノ基を有する6員環状のトリス(N−メ
チルアミノ)トリ−N−メチル−シクロトリシ
ラザンがある。 (2) 一般式RnSi(NR1R2n(式中、R,R1,R2
は水素、アルキル基、アリル基、フエニル基を
表すただし、R,R1,R2が同時に水素である
場合を除く、nは0〜3、mは4−nである)
で表される有機ケイ素化合物であり、具体的に
は、たはえば、CH3Si(NHCH33、(CH32Si
(NHCH32、(CH32Si〔N(CH322等のアミ
ノケイ素化合物が例示される。 (3) 一般式RnSi(CN)n(ただし、式中Rは水素、
アルキル基、アリル基、フエニル基を示し、n
は0〜3、mは4−nである)で表される有機
ケイ素化合物などであり、具体的には、例えば
H3SiCN、(CH33SiCN、(CH32Si(CN)2
(CH2=CH)CH3Si(CN)2、(C6H53Si(CN)、
(C6H52Si(CN)2などのシアノケイ素化合物が
例示される。 さらに(4)一般式R2o+2(Si)o(式中、Rは水素原
子、アルキル基、アリル基またはフエニル基であ
る。ただし、Rが同時に水素である場合を除く、
nは1〜4の整数である。)で示される有機ケイ
素化合物、あるいは(5)一般式R3Si(−R′−R2Si)−n
R1(式中、R1,R2,R3は水素原子、アルキル基、
アリル基、またはフエニル基であり、R′はメチ
レン基、エチレン基またはフエニレン基であり、
mは1〜2の整数である。)で示されるSiH結合
を有する有機ケイ素化合物、または前記一般式に
おいて、SiH結合を有しない有機ケイ素化合物が
例示される。 具体的には、たとえば、(CH34Si、
(C2H52SiH2、C6H5SiH3 CH3−Si−C6H4−Si−CH3、 などが例示される。 これらの有機ケイ素化合物の気相反応による非
晶質粉末を製造するには、上記の有機化合物の一
種を不活性ガス雰囲気下で、600〜1600℃、好ま
しくは800〜1400℃、特に好ましくは900〜1200℃
の温度範囲で気相熱分解させることにより得られ
る。上記の熱分解温度において、その温度が600
℃よりも低い場合は熱分解が充分に進行せず好ま
しくなく、1600℃よりも高い場合には、金属ケイ
素または炭素の析出が著しく実用的でなく好まし
くない。この際、雰囲気ガスの種類は生成する複
合粉末の組成との関係で重要である。原料として
用いる有機ケイ素化合物中のSi,C,Nの原子比
が求める非晶質粉末の組成と同様な場合には雰囲
気ガスとして窒素、アルゴン、ヘリウム、などの
不活性ガスを選択するのが好ましく、また原料と
して用いる有機ケイ素化合物中のSi,C,Nの原
子比が求める非晶質粉末の組成と大きく相違する
場合には、その組成に応じて雰囲気ガス中に
NH3やH2ガスを存在させることが好ましい。 この様にして得られる非晶質の複合粉末は、一
般式SiCaNbHc(ただし、式中a,b,cは0.1<
a<2.0,0.1<b<1.5,0<c<4.0である)で
示される組成のものである。その粒子はサブミク
ロン級の粒子で、径が0.2〜0.05μmの球状であり、
粒径分布も極めて狭い範囲のものである。また、
熱分解反応等で得られた生成粉末は反応後反応器
からの回収などのハンドリング操作中は通常大気
中で行われので不可避的に酸素を含むものとなつ
ている。 本発明の非晶質球状複合粉末は、上記の熱分解
反応後、回収した非晶質複合微粉末を、さらに熱
処理容器中で特定の温度範囲で熱処理することに
より得られるが、この熱処理の条件は本発明の非
晶質粉末を製造するのに極めて重要である。 すなわち、上記の複合粉末は高温で加熱するこ
とにより、次の様な変化を起こす。 第1段階として、粉末中の揮発性成分が揮散
し、活性なSi−H、N−Hなどの結合が消失す
る。このときにCH4,H2,N2,HCNあるいは炭
化水素類が揮散し、10〜20重量%の重量減少を伴
う。この段階で粉末の形状は球状であり非晶質で
ある。 第2段階として、粉末の結晶化が始まりX線回
折で結晶に基づく回折線が認められる様になる。
この段階で粉末の形状は変化し、球状から角張つ
た等軸状の粒子形状となつたり、粒径が増大した
りして来る。従つて本発明の目的とする複合粉末
を得るためには上記の第1の段階に制御して熱処
理することが必要である。 そこで、本発明の複合粉末を得るには熱処理の
条件として、非酸化性ガスの雰囲気下もしくは真
空下で結晶の生成が認められない温度範囲、すな
わち、1000〜1300℃未満の比較的低い温度領域で
熱処理を実施する場合は雰囲気ガスとしてはAr,
He,N2,H2などの非酸化性ガスが用いられる。
実施時間は温度条件や試料量等により決められ
る。たとえば、200g程度の試料の場合は、1100
℃、8時間、1250℃では約6時間で熱処理を完了
することができる。1300℃を超える比較的高温で
処理すると結晶化が始まり粒子の粗大化や球状の
粒子形状を維持することが困難となる。たとえ
ば、H2を雰囲気ガスとして用いた場合は粒子の
結晶化が進行し易く、粒径の粗大化が起こり易い
ので好ましくない。 したがつて、比較的高い温度領域、すなわち
1300℃より高い温度で実施する場合の雰囲気ガス
としてはAr,N2,Heなどの非酸化性ガスを使用
するとともに、この熱処理により生成する上記し
た様にCH4,H2,N2,HCNあるいは炭化水素類
を、速やかに系外に排出することが必要である。
したがつて、Ar,N2,Heなどの非酸化性ガスを
雰囲気ガスとして用いる場合であつても、1300〜
1400℃の温度領域で熱処理を実施する場合は、す
くなくとも0.05cm/sec.、通常0.05〜100cm/sec.
の線速を持つ気流下で実施することが好ましい。
この雰囲気ガスの線速が100cm/sec.以上の様な
速い速度の場合は、ガスの消費量が大きく経済的
に好ましくなく、また処理する粉末が飛散する危
険性もあり、好ましくない。 この熱処理に際しては過剰の水分や酸素が混入
することは焼結性に望ましくなく、雰囲気ガス中
の水分や酸素は予め除去しておくことが好まし
い。 この様な制御された条件下で熱処理を実施する
ことにより、本発明の目的とする非晶質の複合粉
末を得ることができる。 次に添付図面について説明する。図面は本発明
で得られた複合粉末のSEM写真である。この
SEM写真は、CH3Si(NHCH33を気相反応させ
て得た非晶質複合粉末をN2ガス雰囲気中で、
1200℃、4hrs、熱処理した複合粉末であり、粒径
が0.1〜0.3μmの良く揃つた球状粉末であることが
認められる。 〔発明の効果〕 本発明の非晶質複合粉末は熱的に安定であるた
め、焼結に際しても多量のガスを発生させること
がなく緻密な高性能の焼結体を得ることができ
る。また、本発明の複合粉末は化学的にも不活性
であり、有機溶媒中や大気中で安定に取り扱うこ
とができるので、通常の結晶粉末と同様な操作に
より成型体や焼結体を与えることもできる。 次に本発明の実施例を示す。実施例は本発明の
一例を示すもので、本発明の要旨を超えない限り
本発明に限定されるものでない。 実施例 1 CH3Si(NHCH33を予熱器に導入し完全に気化
させた後、Ar,NH3とよく混合し、CH3Si
(NHCH33:Ar:NH3=7.5:67.5:25の原料ガ
スを調製した。この原料ガスを1000℃に保持した
内径50mm、長さ800mmのアルミナ製反応管に導入
し反応させた、反応生成物を得た。生成した非晶
質複合粉末の組成を表−1に示す。 次にこの非晶質複合粉末50gを、熱処理容器に
充填し1200℃、4hrs、N2中で熱処理した。熱処
理により13.8重量%の減少があつたこの熱処理に
よる生成粉末はX線回折ではピークが認められ
ず、非晶質の粉末でありSEM写真による観察で
は、粒子は径が0.1〜0.3μmの粒子径の揃つた球状
粉末であることが認められた。第1図にSEM写
真を示し表−1に得られた複合粉末の組成を示
す。 実施例 2〜8 実施例1と同様な装置を用い、種々の原料およ
び反応条件で気相反応を行い、生成微粉末を回収
し、次いで熱処理した。原料の種類、反応条件お
よび生成粉末の組成を表−1に示す。
【表】
【表】 実施例 9〜13 縦型に設置した内径90mm、長さ1300mmのアルミ
ナ製反応管を1000℃に保持し、約500g/hrの
〔(CH33Si〕2NHを送液ポンプにより予熱器へ導
入し、完全に気化させた。さらにこの予熱器へ表
−2に示す種々の組成のN2およびNH3を導入し、
充分に混合した後アルミナ製反応管へ導入し反応
させた。得られた生成粉末を約200gを熱処理容
器に充填し1350℃、4hrs、線速12cm/sec.のN2
流中で熱処理した。熱処理後の生成粉末はX線回
折ではピークが認められず、非晶質の粉末であ
り、SEM写真による観察では、粒径が0.1〜
0.5μmの粒子径の揃つた球状複合粉末であること
が認められた。 生成複合粉末の組成を表−2に示す。
【表】 実施例 14〜16、比較例 1〜2 実施例13に示した条件で気相反応を行い得られ
た粉末約200gを表−3に示す種々の条件で熱処
理した。熱処理後の生成粉末をX線回折により結
晶の有無を調べた。結果を表−3に示す。
【表】 〓実〓は〓実施例〓を、〓比〓は〓
比較例〓を示す。
実施例17、比較例3 気相反応の生成粉末(N含有量31.9wt%)とこ
れをN2中、1350℃、4hrs熱処理した粉末(N含
有量30.8wt%)とを各々50gを水(H2O)160g
と共にボールミルで混合し、表−4に示す時間毎
にサンプリングしN含有量を調べた。この結果か
ら、気相反応の生成粉末はN含有量に著しい変化
がみられるのに対して、熱処理した粉末のN含有
量には殆ど変化が認められなかつた。これは熱処
理した本発明の粉末が安定であることを示す。
【表】 実施例18、比較例4 気相反応生成粉末(C含有量6.8wt%)と、こ
れを窒素ガス雰囲気下、1350℃、4hrs熱処理した
粉末(C含有量5.7wt%)にそれぞれY2O33.5wt
%、Al2O31.5wt%を加え、15min.アルミナ乳鉢
で混合した後、1800℃、1hr.、280Kg/cm2の条件
でホツトプレス焼結を行つた。得られた焼結体の
密度をアルキメデス法で測定した結果を表−5に
示す。この結果から熱処理した粉末を原料にした
場合は密度の高い焼結体が得られた。
【表】 【図面の簡単な説明】
図面は本発明で得られた複合粉末の粒子の形状
および大きさならびに分散状態を示すSEM写真
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式SiCxNyOz(ただし、式中x,y,z
    は、0<x<1.5,0<y<2.0,0<z<0.2であ
    る)で示され、かつ平均粒径が1μm以下である非
    晶質球状複合粉末。 2 一般式SiNaNbHc(ただし、式中a,b,c
    は0<a<2.0,0.1<b<1.5,0<c<4.0であ
    る)で示される非晶質複合粉末を、非酸化性ガス
    雰囲気下、1000〜1300℃未満の温度で熱処理する
    ことを特徴とする一般式SiCxNyOz(ただし、式中
    x,y,zは、0<x<1.5,0<y<2.0,0<
    z<0.2である)で示され、かつ平均粒径が1μm
    以下である非晶質球状複合粉末の製造法。 3 一般式SiNaNbHc(ただし、式中a,b,c
    は0<a<2.0,0.1<b<1.5,0<c<4.0であ
    る)で示される非晶質複合粉末を、窒素、アルゴ
    ン、ヘリウムから選ばれた非酸化性ガスを線速少
    なくとも0.05cm/secの気流雰囲気下、1300〜
    1400℃未満の温度で熱処理することを特徴とする
    一般式SiCxNyOz(ただし、式中x,y,zは、0
    <x<1.5,0<y<2.0,0<z<0.2である)で
    示され、かつ平均粒径が1μm以下である非晶質球
    状複合粉末の製造法。
JP30539486A 1986-12-23 1986-12-23 非晶質球状複合粉末およびその製造法 Granted JPS63159204A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30539486A JPS63159204A (ja) 1986-12-23 1986-12-23 非晶質球状複合粉末およびその製造法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30539486A JPS63159204A (ja) 1986-12-23 1986-12-23 非晶質球状複合粉末およびその製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63159204A JPS63159204A (ja) 1988-07-02
JPH0535683B2 true JPH0535683B2 (ja) 1993-05-27

Family

ID=17944591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30539486A Granted JPS63159204A (ja) 1986-12-23 1986-12-23 非晶質球状複合粉末およびその製造法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63159204A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079744A1 (ja) * 2016-10-27 2018-05-03 東亞合成株式会社 酸窒化ケイ素系材料及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6148409A (ja) * 1984-08-16 1986-03-10 Shin Etsu Chem Co Ltd けい素、炭素、窒素からなる微粉末およびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6148409A (ja) * 1984-08-16 1986-03-10 Shin Etsu Chem Co Ltd けい素、炭素、窒素からなる微粉末およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63159204A (ja) 1988-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4800182A (en) Silicon nitride-silicon carbide composite material and process for production thereof
US4428916A (en) Method of making α-silicon nitride powder
US4117095A (en) Method of making α type silicon nitride powder
US4594330A (en) Fine amorphous powder and process for preparing fine powdery mixture of silicon nitride and silicon carbide
JPH0134925B2 (ja)
JPS5850929B2 (ja) 炭化ケイ素粉末の製造方法
US4613490A (en) Process for preparing silicon nitride, silicon carbide or fine powdery mixture thereof
JPS6112844B2 (ja)
JPS62162608A (ja) 窒化珪素微粉末の製造方法
JP2721678B2 (ja) β−炭化珪素成形体及びその製造法
JPH0535683B2 (ja)
JPS5930645B2 (ja) 高純度α型窒化珪素の製造法
Gomez-Aleixandre et al. Crystallization and sintering characteristics of chemically vapor deposited silicon nitride powders
JPS61242905A (ja) α型窒化ケイ素粉末の製造方法
JPH01275470A (ja) 窒化ケイ素−炭化ケイ素複合焼結体の製造法
JPS6111885B2 (ja)
JPH05326B2 (ja)
JPS60195099A (ja) ウイスカ−状窒化珪素の製造法
JPS63159256A (ja) 窒化ケイ素−炭化ケイ素複合焼結体およびその製造法
JPS63230509A (ja) 窒化ケイ素−炭化ケイ素混合微粉末の製造法
JPH0454610B2 (ja)
JPS61127616A (ja) 炭化珪素微粉末の製造方法
JPH02172808A (ja) βサイアロン微粉末の合成方法
JPS60200813A (ja) 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法
JPH04130006A (ja) 珪素炭窒化物の製造法