JPH0573686B2 - - Google Patents
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- JPH0573686B2 JPH0573686B2 JP144687A JP144687A JPH0573686B2 JP H0573686 B2 JPH0573686 B2 JP H0573686B2 JP 144687 A JP144687 A JP 144687A JP 144687 A JP144687 A JP 144687A JP H0573686 B2 JPH0573686 B2 JP H0573686B2
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- nitriding
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- silicon
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、α型窒化けい素の製造方法、とくに
は高強度窒化けい素焼結体の製造に有用なα型窒
化けい素の製造方法に関するものである。 (従来技術とその問題点) 従来、金属けい素の直接窒化によるα型窒化け
い素の製造方法としては、西独シユタルク社
(G.Schwier,工業レアメタル、73,98[1980])
の製法が有名であるが、窒化を円滑に行なわせ、
かつ量産に適したものとするためには、まず原料
の金属けい素を粉砕し、その粒径を数十から数μ
mの範囲にまで下げる必要がある。粒径がこの範
囲よりも粗い場合は完全に窒化しにくく、一方こ
れより細かいと酸素が増え窒化しにくくなる。こ
の範囲の微粉を得るにもかなり粉砕が必要であ
り、装置の摩耗によりFe分の混入が増加する。
また、金属けい素には通常不純物としてAl,Ca
が含まれているが、これらの不純物、とくにCa
は窒化けい素(Si3N4)焼結体の強度を低下させ
るために好ましくないといわれている。特開昭59
−95605号などにも示されているように、窒化後
の酸処理などによる精製でFeは取れやすいが、
Al,Caは取れにくく、そのために高純度の窒化
けい素粉末を得るには最初から高純度の金属けい
素を原料として選んで行なうか、さもなければ純
度の低い原料を用いて、まず酸処理、ろ過、水
洗、乾燥、(および解砕)などの工程を経てAl,
Caを除いた後、窒化するしかなかつた。しかし、
後者の方法では、1)酸処理には酸のほか、不純
物を効率よく除去するための加熱源が必要にな
る;2)ろ過、水洗のために大量の水と中和剤を
必要とし、これらのための排水設備も考慮しなけ
ればならない;3)乾燥に際しての加熱源、乾燥
物を窒化しやすい粒度にするための機種および乾
燥条件の選定、さらに乾燥状態によつては解砕、
ふるい分けが必要になるなどの多くの制約、それ
に伴う付帯設備を必要とする;4)の全体的に作
業量が多く、各工程における原料ロスも無視でき
ない;など多くの問題があつた。 (問題点を解決するための手段) 本発明者は上記問題点の解決のため直接窒化法
(3S1+2N2→Si3N4)における窒化の諸条件を
種々検討の結果、低純度の金属けい素を用いてた
場合でも従来用いられている複雑な精製工程を踏
まずに高純度のα型窒化けい素を得る方法を見出
したもので、本発明は金属けい素粉末に1〜15重
量%の塩化アンモニウムを加えて混合し窒化させ
ることにより、工程の簡略化、付帯設備、エネル
ギー、作業量などの減少を達成したものである。 これを説明すると、本発明において原料として
使用される金属けい素は、通常の電気炉でけい石
とコークスとの高温還元反応によつて得られた金
属けい素魂を2〜100μmに粉砕したものでよく、
これに塩化アンモニウムを1〜15重量%の割合で
添加し、リボンブレダーなどの混合機で5分〜3
時間乾式混合し、これに耐熱容器に充填し、N2,
NH3、またはこれらの混合ガスと接触させて、
1000〜1500℃、好ましくは1300〜1500℃で、20〜
180分かけて窒化反応させる。なお、この際高温
下で塩化アンモニウムが338℃で昇華し添加の効
果が少なくなるため、排ガスは500〜1400℃で行
ない、また反応ガスには反応を制御するために
H2,Ar,Heなどの不活性ガスを加えてもよい。 この反応により窒化の前段階でAl,Caなどの
不純物が排ガスとともに除去され、容易に高純度
のα型窒化けい素が得られる。 (実施例) つぎに、本発明の具体的態様を実施例および参
考例に基づいて説明する。 実施例 1 平均粒径3.9μm、BET比表面積4.7m2/gの金
属けい素粉末に10重量%の塩化アンモニウムを混
合したものをボートに充填してシリコニツト炉内
に入れ、下記の条件下でN2ガスを導入して1400
℃の温度で窒化した。原料として用いた金属けい
素と、得られた窒化けい素中の不純物の量、およ
び窒化けい素中のα相含有率(X線回折による)
を測定したところ、第1表に示す結果が得られ
た。 (窒化条件) 実験No.1:ボートの進行方向とN2ガスの導入方
向とを向流とし、排ガス温度を300℃以下と
して行なつたもの。 実験No.2:ボートの進行方向とN2ガスの導入方
向とを向流とし、1250℃付近で排ガスを行な
つたもの。 実験No.3:ボートの進行方向とN2ガスの導入方
向とを並流で行なつたもの。 実験No.4:実験No.2の条件で窒化したものを微粉
砕した後、フツ硝酸処理したもの。
は高強度窒化けい素焼結体の製造に有用なα型窒
化けい素の製造方法に関するものである。 (従来技術とその問題点) 従来、金属けい素の直接窒化によるα型窒化け
い素の製造方法としては、西独シユタルク社
(G.Schwier,工業レアメタル、73,98[1980])
の製法が有名であるが、窒化を円滑に行なわせ、
かつ量産に適したものとするためには、まず原料
の金属けい素を粉砕し、その粒径を数十から数μ
mの範囲にまで下げる必要がある。粒径がこの範
囲よりも粗い場合は完全に窒化しにくく、一方こ
れより細かいと酸素が増え窒化しにくくなる。こ
の範囲の微粉を得るにもかなり粉砕が必要であ
り、装置の摩耗によりFe分の混入が増加する。
また、金属けい素には通常不純物としてAl,Ca
が含まれているが、これらの不純物、とくにCa
は窒化けい素(Si3N4)焼結体の強度を低下させ
るために好ましくないといわれている。特開昭59
−95605号などにも示されているように、窒化後
の酸処理などによる精製でFeは取れやすいが、
Al,Caは取れにくく、そのために高純度の窒化
けい素粉末を得るには最初から高純度の金属けい
素を原料として選んで行なうか、さもなければ純
度の低い原料を用いて、まず酸処理、ろ過、水
洗、乾燥、(および解砕)などの工程を経てAl,
Caを除いた後、窒化するしかなかつた。しかし、
後者の方法では、1)酸処理には酸のほか、不純
物を効率よく除去するための加熱源が必要にな
る;2)ろ過、水洗のために大量の水と中和剤を
必要とし、これらのための排水設備も考慮しなけ
ればならない;3)乾燥に際しての加熱源、乾燥
物を窒化しやすい粒度にするための機種および乾
燥条件の選定、さらに乾燥状態によつては解砕、
ふるい分けが必要になるなどの多くの制約、それ
に伴う付帯設備を必要とする;4)の全体的に作
業量が多く、各工程における原料ロスも無視でき
ない;など多くの問題があつた。 (問題点を解決するための手段) 本発明者は上記問題点の解決のため直接窒化法
(3S1+2N2→Si3N4)における窒化の諸条件を
種々検討の結果、低純度の金属けい素を用いてた
場合でも従来用いられている複雑な精製工程を踏
まずに高純度のα型窒化けい素を得る方法を見出
したもので、本発明は金属けい素粉末に1〜15重
量%の塩化アンモニウムを加えて混合し窒化させ
ることにより、工程の簡略化、付帯設備、エネル
ギー、作業量などの減少を達成したものである。 これを説明すると、本発明において原料として
使用される金属けい素は、通常の電気炉でけい石
とコークスとの高温還元反応によつて得られた金
属けい素魂を2〜100μmに粉砕したものでよく、
これに塩化アンモニウムを1〜15重量%の割合で
添加し、リボンブレダーなどの混合機で5分〜3
時間乾式混合し、これに耐熱容器に充填し、N2,
NH3、またはこれらの混合ガスと接触させて、
1000〜1500℃、好ましくは1300〜1500℃で、20〜
180分かけて窒化反応させる。なお、この際高温
下で塩化アンモニウムが338℃で昇華し添加の効
果が少なくなるため、排ガスは500〜1400℃で行
ない、また反応ガスには反応を制御するために
H2,Ar,Heなどの不活性ガスを加えてもよい。 この反応により窒化の前段階でAl,Caなどの
不純物が排ガスとともに除去され、容易に高純度
のα型窒化けい素が得られる。 (実施例) つぎに、本発明の具体的態様を実施例および参
考例に基づいて説明する。 実施例 1 平均粒径3.9μm、BET比表面積4.7m2/gの金
属けい素粉末に10重量%の塩化アンモニウムを混
合したものをボートに充填してシリコニツト炉内
に入れ、下記の条件下でN2ガスを導入して1400
℃の温度で窒化した。原料として用いた金属けい
素と、得られた窒化けい素中の不純物の量、およ
び窒化けい素中のα相含有率(X線回折による)
を測定したところ、第1表に示す結果が得られ
た。 (窒化条件) 実験No.1:ボートの進行方向とN2ガスの導入方
向とを向流とし、排ガス温度を300℃以下と
して行なつたもの。 実験No.2:ボートの進行方向とN2ガスの導入方
向とを向流とし、1250℃付近で排ガスを行な
つたもの。 実験No.3:ボートの進行方向とN2ガスの導入方
向とを並流で行なつたもの。 実験No.4:実験No.2の条件で窒化したものを微粉
砕した後、フツ硝酸処理したもの。
【表】
参考例
下記の方法で調製した各資料について窒化けい
素粉末中の不純物を測定したところ、第2表に示
す結果が得られた。 実験No.5:前例で用いたのと同じ金属けい素粉末
を、塩化アンモニウムを加えずにそのまま窒
化したもの。 実験No.6:No.5で得られたものを微粉砕し、酸処
理したもの。 実験No.7:金属けい素粉末を、従来の酸処理、ろ
過、水洗、および乾燥の工程によりAl,Ca
を除いた後、窒化したもの。 実験No.8:No.7で得られたものを微粉砕し、酸処
理したもの。
素粉末中の不純物を測定したところ、第2表に示
す結果が得られた。 実験No.5:前例で用いたのと同じ金属けい素粉末
を、塩化アンモニウムを加えずにそのまま窒
化したもの。 実験No.6:No.5で得られたものを微粉砕し、酸処
理したもの。 実験No.7:金属けい素粉末を、従来の酸処理、ろ
過、水洗、および乾燥の工程によりAl,Ca
を除いた後、窒化したもの。 実験No.8:No.7で得られたものを微粉砕し、酸処
理したもの。
【表】
実施例 2
平均粒径3.5μm、BET比表面積5.4m2/gの金
属けい素粉末(実験No.9、参考例)、およびこれ
に5重量%の塩化アンモニウムを混合したもの
(実験No.10、本発明)をそれぞれボートに充填し、
トンネル炉内にいれ、N2ガスを導入して窒化温
度1350℃、排ガス温度約1000℃で窒化した。原料
として用いた金属けい素と、得られた窒化けい素
中の不純物の量、および窒化けい素中のα相含有
率(X線回折による)を測定したところ、第3表
に示す結果が得られた。
属けい素粉末(実験No.9、参考例)、およびこれ
に5重量%の塩化アンモニウムを混合したもの
(実験No.10、本発明)をそれぞれボートに充填し、
トンネル炉内にいれ、N2ガスを導入して窒化温
度1350℃、排ガス温度約1000℃で窒化した。原料
として用いた金属けい素と、得られた窒化けい素
中の不純物の量、および窒化けい素中のα相含有
率(X線回折による)を測定したところ、第3表
に示す結果が得られた。
【表】
(発明の効果)
本発明によれば、低純度の金属けい素を用いた
場合でも従来用いられているような複雑な精製工
程を踏まなくてもAl,Caなどの不純物が除去さ
れ、高純度のα型窒化けい素を得ることができる
ので、工程の簡略化、付帯設備、エネルギー、作
業量などを大幅に減少させることができる。
場合でも従来用いられているような複雑な精製工
程を踏まなくてもAl,Caなどの不純物が除去さ
れ、高純度のα型窒化けい素を得ることができる
ので、工程の簡略化、付帯設備、エネルギー、作
業量などを大幅に減少させることができる。
Claims (1)
- 1 金属けい素粉末を直接窒化して窒化けい素を
製造するに際し、これに1〜15重量%の塩化アン
モニウムを加えて混合し窒化させることを特徴と
するα型窒化けい素の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP144687A JPS63170202A (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | α型窒化けい素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP144687A JPS63170202A (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | α型窒化けい素の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63170202A JPS63170202A (ja) | 1988-07-14 |
JPH0573686B2 true JPH0573686B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=11501666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP144687A Granted JPS63170202A (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | α型窒化けい素の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63170202A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1696385A1 (ru) * | 1988-05-24 | 1991-12-07 | Институт структурной макрокинетики АН СССР | Способ получени нитрида кремни |
JP7240800B2 (ja) * | 2015-12-24 | 2023-03-16 | エルジー・ケム・リミテッド | α窒化ケイ素の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP144687A patent/JPS63170202A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63170202A (ja) | 1988-07-14 |
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