JPH06115919A - 炭化珪素粉末の製造方法 - Google Patents
炭化珪素粉末の製造方法Info
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- JPH06115919A JPH06115919A JP4259646A JP25964692A JPH06115919A JP H06115919 A JPH06115919 A JP H06115919A JP 4259646 A JP4259646 A JP 4259646A JP 25964692 A JP25964692 A JP 25964692A JP H06115919 A JPH06115919 A JP H06115919A
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- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 水蒸気を含む熱ガス中に、分解性金属
化合物及び炭素化合物を導入して、金属酸化物と単体炭
素を含む混合エ−ロゾル分散質を製造するにあたり、該
熱ガス中へ分解性金属化合物及び炭素化合物の導入に水
冷ノズルを用いる。 【効果】 水冷ノズルを用いることにより分解性
金属化合物及び炭素化合物の過熱が防止され、かつノズ
ルが高温に曝されないので分解物のノズルへの付着防止
となり、さらに比表面積が時間と共に上昇することなく
品質の安定が達成される。
化合物及び炭素化合物を導入して、金属酸化物と単体炭
素を含む混合エ−ロゾル分散質を製造するにあたり、該
熱ガス中へ分解性金属化合物及び炭素化合物の導入に水
冷ノズルを用いる。 【効果】 水冷ノズルを用いることにより分解性
金属化合物及び炭素化合物の過熱が防止され、かつノズ
ルが高温に曝されないので分解物のノズルへの付着防止
となり、さらに比表面積が時間と共に上昇することなく
品質の安定が達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はすぐれた高温強度と耐蝕
性を持つセラミック材料として注目を集めている炭化珪
素焼結体の原料として好適な、微細でかつ高純度な炭化
珪素粉末の製造方法に関する。
性を持つセラミック材料として注目を集めている炭化珪
素焼結体の原料として好適な、微細でかつ高純度な炭化
珪素粉末の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】焼結体用原料として有用な炭化珪素粉末
の製造方法としては、従来 珪素酸化物の炭素による還元炭化 金属珪素の直接炭化 分解性珪素化合物と炭化水素との気相反応等が知られ
ている。 これらの製造方法のうち珪素酸化物の炭素による還元炭
化法が一般的であり工業的にも行われている。
の製造方法としては、従来 珪素酸化物の炭素による還元炭化 金属珪素の直接炭化 分解性珪素化合物と炭化水素との気相反応等が知られ
ている。 これらの製造方法のうち珪素酸化物の炭素による還元炭
化法が一般的であり工業的にも行われている。
【０００３】得られた炭化珪素粉末は通常成形され、焼
結体にされる。焼結体を製造する際に原料粉体の粒子が
微細であり、かつ粒径分布がシャ−プで高純度である
程、焼結体の密度が高くなり易く（以下、この性質を易
焼結性という）かつ焼結体強度が高くなる。
結体にされる。焼結体を製造する際に原料粉体の粒子が
微細であり、かつ粒径分布がシャ−プで高純度である
程、焼結体の密度が高くなり易く（以下、この性質を易
焼結性という）かつ焼結体強度が高くなる。
【０００４】このような好ましい炭化珪素粉末を製造す
るためにはその原料である珪素酸化物と炭素との混合物
の混合状態を制御することが必要である。従来、珪素酸
化物と炭素との混合方法としては、微細な珪素酸化物と
炭素粉末とをニ−ダ−やミキサ−等を用いて機械的に混
合することが一般的に行われている。
るためにはその原料である珪素酸化物と炭素との混合物
の混合状態を制御することが必要である。従来、珪素酸
化物と炭素との混合方法としては、微細な珪素酸化物と
炭素粉末とをニ−ダ−やミキサ−等を用いて機械的に混
合することが一般的に行われている。
【０００５】しかしながら該方法では、これらの粉末ど
うしを機械的に混合するため、粉塵の発生が激しく、作
業環境を悪化させることや、ニ−ダ−やミキサ−等の機
械的摩耗に基づく不純物が混入し易いという問題点があ
る。更には珪素酸化物と炭素とは密度差があり、機械的
混合では”微細”は達成されても”均一”な混合を得る
ことはかなり難しいという本質的な問題もある。
うしを機械的に混合するため、粉塵の発生が激しく、作
業環境を悪化させることや、ニ−ダ−やミキサ−等の機
械的摩耗に基づく不純物が混入し易いという問題点があ
る。更には珪素酸化物と炭素とは密度差があり、機械的
混合では”微細”は達成されても”均一”な混合を得る
ことはかなり難しいという本質的な問題もある。
【０００６】これらの問題を解決するために、本発明者
らは特願昭５７−１９２５２６号で、分解性珪素化合物
と分解性炭素化合物を水蒸気を含む熱ガス中に導入して
これらを分解し、気相中で目的の珪素酸化物と単体炭素
の混合物（以下含炭素組成物と記す）を得、該混合物を
嵩密度が０．１５ｇ／ｃｃ以上となるよう圧密化した後
加熱して、炭化珪素粉末を製造する方法を提案した。該
方法によれば、微細な珪素酸化物と炭素が均一に混合さ
れた混合物を得ることができる。該混合物を用いること
により、微細、かつ粒径分布のシャ−プな炭化珪素粉末
を製造できる。
らは特願昭５７−１９２５２６号で、分解性珪素化合物
と分解性炭素化合物を水蒸気を含む熱ガス中に導入して
これらを分解し、気相中で目的の珪素酸化物と単体炭素
の混合物（以下含炭素組成物と記す）を得、該混合物を
嵩密度が０．１５ｇ／ｃｃ以上となるよう圧密化した後
加熱して、炭化珪素粉末を製造する方法を提案した。該
方法によれば、微細な珪素酸化物と炭素が均一に混合さ
れた混合物を得ることができる。該混合物を用いること
により、微細、かつ粒径分布のシャ−プな炭化珪素粉末
を製造できる。
【０００７】しかしながら、特願昭５７−１９２５２６
号において使用される分解性珪素化合物は、次のような
難点があることがわかった。即ち、分解性珪素化合物の
多くは高価であり、大量、かつ安価に入手可能な分解性
珪素化合物は、例えばＳｉＣｌ4あるいはその一部が炭
化水素基で置換されたもの等のように、一般的に塩素を
含んでいることである。従って、目的の炭化珪素粉末を
得る場合、副生成物として塩酸或は反応の形態によって
は塩素を生成する問題がある。このため、得られる炭化
珪素粉末中に塩酸が微量ながら混入し、この塩酸が後工
程の機器を激しく腐食させる問題点がある。しかも腐食
した機器より発生した腐食物が原因で、最終的に易焼結
性炭化珪素粉末を製造する際には、致命的な不純物混入
及び炭化珪素粒子の粗大化を引き起こすという問題点も
ある。これらの問題点を解決するためには炭化珪素粉末
中に混入している塩酸を中和する必要がある。
号において使用される分解性珪素化合物は、次のような
難点があることがわかった。即ち、分解性珪素化合物の
多くは高価であり、大量、かつ安価に入手可能な分解性
珪素化合物は、例えばＳｉＣｌ4あるいはその一部が炭
化水素基で置換されたもの等のように、一般的に塩素を
含んでいることである。従って、目的の炭化珪素粉末を
得る場合、副生成物として塩酸或は反応の形態によって
は塩素を生成する問題がある。このため、得られる炭化
珪素粉末中に塩酸が微量ながら混入し、この塩酸が後工
程の機器を激しく腐食させる問題点がある。しかも腐食
した機器より発生した腐食物が原因で、最終的に易焼結
性炭化珪素粉末を製造する際には、致命的な不純物混入
及び炭化珪素粒子の粗大化を引き起こすという問題点も
ある。これらの問題点を解決するためには炭化珪素粉末
中に混入している塩酸を中和する必要がある。
【０００８】塩酸の中和剤として水酸化ナトリウムに代
表される金属アルカリやアンモニアが一般的である。し
かしながら、これらには次のような欠点がある。金属ア
ルカリは中和の結果生成する金属ハロゲン化物が含炭素
組成物中の珪素酸化物と反応し、ガラスを形成して珪素
酸化物の融点を下げ、炭化珪素ウイスカ−を生成し易く
してしまう。また、アンモニアは中和後の後工程（特に
圧密化工程）で発生する熱により容易に分解飛散してし
まい、機器の腐食を防ぐことができない。
表される金属アルカリやアンモニアが一般的である。し
かしながら、これらには次のような欠点がある。金属ア
ルカリは中和の結果生成する金属ハロゲン化物が含炭素
組成物中の珪素酸化物と反応し、ガラスを形成して珪素
酸化物の融点を下げ、炭化珪素ウイスカ−を生成し易く
してしまう。また、アンモニアは中和後の後工程（特に
圧密化工程）で発生する熱により容易に分解飛散してし
まい、機器の腐食を防ぐことができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、含炭
素組成物中に微量に混入する塩酸を中和することによ
り、後工程機器の腐食をおさえ、不純物混入及び炭化珪
素粒子の粗大化を防止し、高純度で微細、かつ粒度分布
がシャ−プな易焼結性炭化珪素粉末を製造する方法を提
供することにある。
素組成物中に微量に混入する塩酸を中和することによ
り、後工程機器の腐食をおさえ、不純物混入及び炭化珪
素粒子の粗大化を防止し、高純度で微細、かつ粒度分布
がシャ−プな易焼結性炭化珪素粉末を製造する方法を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために鋭意検討した結果、含炭素組成物に混入
した微量の塩酸を水溶性塩基性アミンで中和することに
より、後工程機器の腐食が防止され、その結果高純度で
微細、かつ粒度分布がシャ−プな易焼結性炭化珪素粉末
の得られることを見出し本発明を完成した。
達成するために鋭意検討した結果、含炭素組成物に混入
した微量の塩酸を水溶性塩基性アミンで中和することに
より、後工程機器の腐食が防止され、その結果高純度で
微細、かつ粒度分布がシャ−プな易焼結性炭化珪素粉末
の得られることを見出し本発明を完成した。
【００１１】即ち、水蒸気を含む熱ガス中に、分解性ハ
ロゲン化珪素化合物及び分解性炭素化合物を導入・分解
して、珪素酸化物と単体炭素のそれぞれのエーロゾルを
含む混合エ−ロゾル分散質を得、該混合エ−ロゾル分散
質を加熱して炭化珪素粉末を生成する方法において、生
成した混合エ−ロゾル分散質に水溶性塩基性アミンを用
いること及び水蒸気を含む熱ガス中に、分解性ハロゲン
化珪素化合物及び分解性炭素化合物を導入・分解して、
珪素酸化物と単体炭素のそれぞれのエーロゾルを含む混
合エ−ロゾル分散質をスラリーとして捕集するにあた
り、水溶性塩基性アミンの水溶液を用いることを特徴と
する炭化珪素粉末の製造方法に関する。
ロゲン化珪素化合物及び分解性炭素化合物を導入・分解
して、珪素酸化物と単体炭素のそれぞれのエーロゾルを
含む混合エ−ロゾル分散質を得、該混合エ−ロゾル分散
質を加熱して炭化珪素粉末を生成する方法において、生
成した混合エ−ロゾル分散質に水溶性塩基性アミンを用
いること及び水蒸気を含む熱ガス中に、分解性ハロゲン
化珪素化合物及び分解性炭素化合物を導入・分解して、
珪素酸化物と単体炭素のそれぞれのエーロゾルを含む混
合エ−ロゾル分散質をスラリーとして捕集するにあた
り、水溶性塩基性アミンの水溶液を用いることを特徴と
する炭化珪素粉末の製造方法に関する。
【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
「炭化珪素粉末」とは、本発明者らの先願にかかる特願
昭５７−１５８７８６号に詳細に開示されているよう
に、水蒸気含有熱ガス中に、分解性珪素化合物及び分解
性炭素化合物を導入して、珪素酸化物と単体炭素の混合
エ−ロゾルを生成させて、この分散質を捕集して得たこ
とにより特徴づけられる珪素酸化物および単体炭素の各
々の微粒子がミクロのオ−ダ−で均一に混合しているも
のをいう。
「炭化珪素粉末」とは、本発明者らの先願にかかる特願
昭５７−１５８７８６号に詳細に開示されているよう
に、水蒸気含有熱ガス中に、分解性珪素化合物及び分解
性炭素化合物を導入して、珪素酸化物と単体炭素の混合
エ−ロゾルを生成させて、この分散質を捕集して得たこ
とにより特徴づけられる珪素酸化物および単体炭素の各
々の微粒子がミクロのオ−ダ−で均一に混合しているも
のをいう。
【００１３】本発明でいう混合エ−ロゾルとは、気体中
に単体炭素と珪素質特に珪素酸化物の固形物が混ってい
るものを意味する。混合エ−ロゾルを得るにおいて、ま
ず、単体炭素のエ−ロゾルは分解性の炭素化合物を熱ガ
ス中に導入して容易に得ることができる。他方珪素酸化
物のエ−ロゾルは、例えばＳｉＣｌ4の如き分解性ハロ
ゲン化珪素化合物を水蒸気を含む熱ガス中に導入する
と、加水分解あるいは酸化により得ることができる。こ
れより容易に理解できるように、水蒸気を含む熱ガス中
に分解性ハロゲン化珪素化合物及び分解性炭素化合物を
同時に導入すれば、直ちに珪素酸化物と単体炭素を含む
混合エ−ロゾルを生成する。
に単体炭素と珪素質特に珪素酸化物の固形物が混ってい
るものを意味する。混合エ−ロゾルを得るにおいて、ま
ず、単体炭素のエ−ロゾルは分解性の炭素化合物を熱ガ
ス中に導入して容易に得ることができる。他方珪素酸化
物のエ−ロゾルは、例えばＳｉＣｌ4の如き分解性ハロ
ゲン化珪素化合物を水蒸気を含む熱ガス中に導入する
と、加水分解あるいは酸化により得ることができる。こ
れより容易に理解できるように、水蒸気を含む熱ガス中
に分解性ハロゲン化珪素化合物及び分解性炭素化合物を
同時に導入すれば、直ちに珪素酸化物と単体炭素を含む
混合エ−ロゾルを生成する。
【００１４】本発明で使用しうる分解性のハロゲン化珪
素化合物としては、一般式ＳｉｎＸ２ｎ＋２（ｎは１か
ら４の整数）で表されるもので、Ｘは水素もしくはハロ
ゲン原子またはアルキル基もしくはアルコキシル基であ
り、かかる具体的な化合物の例をあげれば、ＳｉＣ
ｌ4、ＨＳｉＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、（Ｃ
Ｈ3）3ＳｉＣｌ、（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2、ＣＨ3ＳｉＣｌ
3、Ｓｉ（０Ｃ2Ｈ5）2Ｃｌ2などである。これらは単独
でまた混合物として使用される。
素化合物としては、一般式ＳｉｎＸ２ｎ＋２（ｎは１か
ら４の整数）で表されるもので、Ｘは水素もしくはハロ
ゲン原子またはアルキル基もしくはアルコキシル基であ
り、かかる具体的な化合物の例をあげれば、ＳｉＣ
ｌ4、ＨＳｉＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、（Ｃ
Ｈ3）3ＳｉＣｌ、（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2、ＣＨ3ＳｉＣｌ
3、Ｓｉ（０Ｃ2Ｈ5）2Ｃｌ2などである。これらは単独
でまた混合物として使用される。
【００１５】本発明の実施に用いられる分解性炭素化合
物は熱ガス中に導入された場合、容易に分解して単体炭
素（スス）を生成しうるもので、そのままで気相もしく
は液相状態か、昇温により容易に液相状態になるものが
好適に使用可能である。例えば、ＬＰＧ、ナフサ、ガソ
リン、燃料油、灯油、軽油、重油、潤滑油、流動パラフ
ィンなどの石油製品類；メタン、エタン、プロパン、ブ
タン、ペンタンなどの炭化水素；メタノ−ル、エタノ−
ル、プロパノ−ル、エチレン、アセチレン、ｎ−パラフ
ィン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキ
セン、ジクロロペンタジエン、エチルベンゼン、スチレ
ン、キュメン、ブソイドクメン、メシチレン、アルキル
ベンゼン、α−メチルスチレン、ジシクロドデカトリエ
ン、ジイソブチレン、塩化ビニル、クロルベンゼン、Ｃ
9溜分混合物、エチレンボトムなどの石油化学製品類；
タ−ル、ピッチ、クレオソ−ト油、ナフタリン、アント
ラセン、カルバゾ−ル、タ−ル酸、フェノ−ル、クレゾ
−ル、キシレゾ−ル、ピリジン、ピコリン、キノリンな
どのタ−ル製品類；大豆油、ヤシ油、アマニ油、綿実
油、ナタネ油、キリ油、ヒマシ油、鯨油、牛脂、スクワ
ラン、オレイン酸、ステアリン酸などの油脂類などが好
ましいものとしてあげられるが、もちろんこれらに限ら
れるものではない。
物は熱ガス中に導入された場合、容易に分解して単体炭
素（スス）を生成しうるもので、そのままで気相もしく
は液相状態か、昇温により容易に液相状態になるものが
好適に使用可能である。例えば、ＬＰＧ、ナフサ、ガソ
リン、燃料油、灯油、軽油、重油、潤滑油、流動パラフ
ィンなどの石油製品類；メタン、エタン、プロパン、ブ
タン、ペンタンなどの炭化水素；メタノ−ル、エタノ−
ル、プロパノ−ル、エチレン、アセチレン、ｎ−パラフ
ィン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキ
セン、ジクロロペンタジエン、エチルベンゼン、スチレ
ン、キュメン、ブソイドクメン、メシチレン、アルキル
ベンゼン、α−メチルスチレン、ジシクロドデカトリエ
ン、ジイソブチレン、塩化ビニル、クロルベンゼン、Ｃ
9溜分混合物、エチレンボトムなどの石油化学製品類；
タ−ル、ピッチ、クレオソ−ト油、ナフタリン、アント
ラセン、カルバゾ−ル、タ−ル酸、フェノ−ル、クレゾ
−ル、キシレゾ−ル、ピリジン、ピコリン、キノリンな
どのタ−ル製品類；大豆油、ヤシ油、アマニ油、綿実
油、ナタネ油、キリ油、ヒマシ油、鯨油、牛脂、スクワ
ラン、オレイン酸、ステアリン酸などの油脂類などが好
ましいものとしてあげられるが、もちろんこれらに限ら
れるものではない。
【００１６】本発明ではかかる分解性炭素化合物は炭素
の供給が目的であるから、その種類は広範囲に選択可能
である。しかしながら、取扱の簡便さ、炭素収率の面か
らトルエン、キシレン、ベンゼン、灯油、軽油、重油、
Ｃ9溜分混合物、エチレンボトムなどが好ましい。
の供給が目的であるから、その種類は広範囲に選択可能
である。しかしながら、取扱の簡便さ、炭素収率の面か
らトルエン、キシレン、ベンゼン、灯油、軽油、重油、
Ｃ9溜分混合物、エチレンボトムなどが好ましい。
【００１７】本発明の炭化珪素粉末を得るための具体的
な装置としては、炉を用いるのが好適である この炉には加熱装置及び分解性ハロゲン化珪素化合物及
び分解性炭素化合物の混合物を導入するノズルと、熱ガ
ス導入ダクト、混合エ−ロゾル排出ダクトとが具備され
ているものである。また加熱装置としては燃焼バ−ナ
−、通電発熱体などがあるが、燃焼バ−ナ−が簡便であ
り、また熱効率の面でも好ましい。
な装置としては、炉を用いるのが好適である この炉には加熱装置及び分解性ハロゲン化珪素化合物及
び分解性炭素化合物の混合物を導入するノズルと、熱ガ
ス導入ダクト、混合エ−ロゾル排出ダクトとが具備され
ているものである。また加熱装置としては燃焼バ−ナ
−、通電発熱体などがあるが、燃焼バ−ナ−が簡便であ
り、また熱効率の面でも好ましい。
【００１８】図１はこれに用いられる炉の１例を示すも
のである。本発明では、炉内に少なくとも６００℃以
上、好ましくは７００℃以上、より好ましくは８００℃
以上の空間領域がなければならない。この温度以上であ
れば炭素化合物からは単体炭素が、更に水蒸気を含む雰
囲気下で分解性ハロゲン化珪素化合物からは珪素酸化物
が各々極めて微細な粒子として得られ、気体と固形物と
の混合体である混合エ−ロゾル状態を発生する。
のである。本発明では、炉内に少なくとも６００℃以
上、好ましくは７００℃以上、より好ましくは８００℃
以上の空間領域がなければならない。この温度以上であ
れば炭素化合物からは単体炭素が、更に水蒸気を含む雰
囲気下で分解性ハロゲン化珪素化合物からは珪素酸化物
が各々極めて微細な粒子として得られ、気体と固形物と
の混合体である混合エ−ロゾル状態を発生する。
【００１９】なお、２０００℃以上の温度は通常熱ロス
を招くだけであるのでこのような高温は好ましくない。
また、珪素酸化物に加えて、単体珪素さらには珪素ハロ
ゲン化物が挟在していても、本発明での最終目的である
炭化物焼結体を得るのに格別の妨げにはならない。
を招くだけであるのでこのような高温は好ましくない。
また、珪素酸化物に加えて、単体珪素さらには珪素ハロ
ゲン化物が挟在していても、本発明での最終目的である
炭化物焼結体を得るのに格別の妨げにはならない。
【００２０】本発明で使用する水蒸気を含む熱ガスを得
る方法としては、通電加熱方式、高周波加熱方式、放電
方式によって得た熱ガス中に水蒸気を注入することによ
って得ることもできるが、水素、メタン、エタン、プロ
パンなど、あるいは原料とする炭化水素のように燃焼し
て水蒸気を生成する可燃物を空気で燃焼させる方法が、
一工程で水蒸気を含む熱ガスを得ることができるので装
置上簡便であり、熱交率の面からも経済的である。
る方法としては、通電加熱方式、高周波加熱方式、放電
方式によって得た熱ガス中に水蒸気を注入することによ
って得ることもできるが、水素、メタン、エタン、プロ
パンなど、あるいは原料とする炭化水素のように燃焼し
て水蒸気を生成する可燃物を空気で燃焼させる方法が、
一工程で水蒸気を含む熱ガスを得ることができるので装
置上簡便であり、熱交率の面からも経済的である。
【００２１】本発明の炭化珪素粉末中の珪素酸化物及び
単体炭素の割合の調節は、ノズルから熱ガス中に導入す
る原料である分解性ハロゲン化珪素化合物、分解性炭素
化合物の混合物の組成を調節するだけで容易に成しうる
のである。
単体炭素の割合の調節は、ノズルから熱ガス中に導入す
る原料である分解性ハロゲン化珪素化合物、分解性炭素
化合物の混合物の組成を調節するだけで容易に成しうる
のである。
【００２２】生成した珪素酸化物と単体炭素を含む混合
エ−ロゾル分散質は、炉の外に誘導した後、含まれる固
形物をバグフィルタ−、サイクロン、電気集塵機等の公
知の捕集装置を使用する固−気分離操作により捕集する
が、捕集装置での熱負荷を軽減するためには予冷するこ
とが望ましい。予冷の方法としては、反応後の帯域を冷
却するとか、または水を注入する等の手段を採用でき
る。
エ−ロゾル分散質は、炉の外に誘導した後、含まれる固
形物をバグフィルタ−、サイクロン、電気集塵機等の公
知の捕集装置を使用する固−気分離操作により捕集する
が、捕集装置での熱負荷を軽減するためには予冷するこ
とが望ましい。予冷の方法としては、反応後の帯域を冷
却するとか、または水を注入する等の手段を採用でき
る。
【００２３】また、大量の水を噴霧することにより、混
合エ−ロゾル分散質を液体と接触させ珪素酸化物と単体
炭素を含む混合エ−ロゾル分散質のスラリ−として捕集
する方法も採用可能である。
合エ−ロゾル分散質を液体と接触させ珪素酸化物と単体
炭素を含む混合エ−ロゾル分散質のスラリ−として捕集
する方法も採用可能である。
【００２４】以上の如くして捕集された本発明の含炭素
組成物及び混合エーロゾル分散質のスラリーは、微量な
塩酸が混入しているため、これを中和した後工程機器の
腐食を防ぐ目的で、水溶性塩基性アミン化合物を用い
る。具体的な水溶性塩基性アミン化合物を上げれば、Ｃ
Ｈ3ＮＨ2、（ＣＨ3）2 ＮＨ、（ＣＨ3）3Ｎ、Ｃ2Ｈ5Ｎ
Ｈ2、（Ｃ2Ｈ5）2ＮＨ、（Ｃ3Ｈ5）3 Ｎ、ＮＨ2Ｃ 2Ｈ4
ＯＨ、ＮＨ（Ｃ2Ｈ4０Ｈ）2、Ｎ（Ｃ2Ｈ4０Ｈ）3、Ｃ 3
Ｈ7ＮＨ2、（Ｃ3Ｈ7）2ＮＨ、Ｎ（Ｃ3Ｈ7）3、Ｃ4Ｈ9Ｎ
Ｈ2、（Ｃ4Ｈ9）2ＮＨ、（Ｃ4Ｈ9）3Ｎ、Ｃ6Ｈ5ＮＨ2等
がある。
組成物及び混合エーロゾル分散質のスラリーは、微量な
塩酸が混入しているため、これを中和した後工程機器の
腐食を防ぐ目的で、水溶性塩基性アミン化合物を用い
る。具体的な水溶性塩基性アミン化合物を上げれば、Ｃ
Ｈ3ＮＨ2、（ＣＨ3）2 ＮＨ、（ＣＨ3）3Ｎ、Ｃ2Ｈ5Ｎ
Ｈ2、（Ｃ2Ｈ5）2ＮＨ、（Ｃ3Ｈ5）3 Ｎ、ＮＨ2Ｃ 2Ｈ4
ＯＨ、ＮＨ（Ｃ2Ｈ4０Ｈ）2、Ｎ（Ｃ2Ｈ4０Ｈ）3、Ｃ 3
Ｈ7ＮＨ2、（Ｃ3Ｈ7）2ＮＨ、Ｎ（Ｃ3Ｈ7）3、Ｃ4Ｈ9Ｎ
Ｈ2、（Ｃ4Ｈ9）2ＮＨ、（Ｃ4Ｈ9）3Ｎ、Ｃ6Ｈ5ＮＨ2等
がある。
【００２５】水溶性塩基性アミンは、含炭素組成物を固
−気分離操作により捕集する場合は、ヘンシェルミキサ
−等で撹拌混合しながら直接添加する方法が、大量の水
を用いて捕集する場合は含炭素組成物を捕集する噴霧水
中に添加する方法が好適である。水溶性塩基性アミンで
中和された含炭素組成物は、圧密化の後、高周波加熱
炉、通電抵抗炉、直火式管状加熱炉などを用い、好まし
くはアルゴン、ヘリウム、窒素、水素などの非酸化性ガ
ス雰囲気下で、１０００〜２５００℃好ましくは１２０
０〜２０００℃程度に強熱することによって、焼結体原
料として好適な高純度、かつ微細な炭化物粉末とするこ
とができる。
−気分離操作により捕集する場合は、ヘンシェルミキサ
−等で撹拌混合しながら直接添加する方法が、大量の水
を用いて捕集する場合は含炭素組成物を捕集する噴霧水
中に添加する方法が好適である。水溶性塩基性アミンで
中和された含炭素組成物は、圧密化の後、高周波加熱
炉、通電抵抗炉、直火式管状加熱炉などを用い、好まし
くはアルゴン、ヘリウム、窒素、水素などの非酸化性ガ
ス雰囲気下で、１０００〜２５００℃好ましくは１２０
０〜２０００℃程度に強熱することによって、焼結体原
料として好適な高純度、かつ微細な炭化物粉末とするこ
とができる。
【００２６】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
する。 実施例１ 図１は、本発明の含炭素組成物の製造装置を断面図で示
したものである。Ａは燃焼室、Ｂは反応ゾ−ンであり、
炉材に囲まれたこれらの空間はＡ−Ｂ方向に軸対称な円
筒状で、Ａ部の内径は５５０ｍｍ、Ｂ部の内径は３００
ｍｍである。この装置を用いて、ダクト１より空気を１
５０Ｎｍ3／ｈ連続的に送入し、燃焼バ−ナ−２より水
素を１２Ｎｍ3／ｈ供給燃焼させた。原料として、分解
性珪素化合物はＨＳｉＣｌ3を、分解性炭素化合物はト
ルエンを用い、この両者を重量比で１：１の割合に混合
したものを４０ｋｇ／ｈの流量で水冷ノズル３より製造
装置内に注入した。得られた混合エ−ロゾルはダクト５
より系外に導かれ、エ−ロゾル中の分散質をバッグフィ
ルタ−で捕集して含炭素組成物を２０．２ｋｇ／ｈの生
成量で得た。含炭素組成物中のケイ素質は二酸化珪素で
あることが化学分析により確認され、ＥＳＲスペクトル
解析の結果Ｓｉと他元素との結合形態にはＳｉ−Ｏ結合
のみが観察された。その結果を表１に示した。
する。 実施例１ 図１は、本発明の含炭素組成物の製造装置を断面図で示
したものである。Ａは燃焼室、Ｂは反応ゾ−ンであり、
炉材に囲まれたこれらの空間はＡ−Ｂ方向に軸対称な円
筒状で、Ａ部の内径は５５０ｍｍ、Ｂ部の内径は３００
ｍｍである。この装置を用いて、ダクト１より空気を１
５０Ｎｍ3／ｈ連続的に送入し、燃焼バ−ナ−２より水
素を１２Ｎｍ3／ｈ供給燃焼させた。原料として、分解
性珪素化合物はＨＳｉＣｌ3を、分解性炭素化合物はト
ルエンを用い、この両者を重量比で１：１の割合に混合
したものを４０ｋｇ／ｈの流量で水冷ノズル３より製造
装置内に注入した。得られた混合エ−ロゾルはダクト５
より系外に導かれ、エ−ロゾル中の分散質をバッグフィ
ルタ−で捕集して含炭素組成物を２０．２ｋｇ／ｈの生
成量で得た。含炭素組成物中のケイ素質は二酸化珪素で
あることが化学分析により確認され、ＥＳＲスペクトル
解析の結果Ｓｉと他元素との結合形態にはＳｉ−Ｏ結合
のみが観察された。その結果を表１に示した。
【００２７】この間注入した全ＨＳｉＣｌ3中のケイ素
量に対する捕集した全含炭素組成物中のケイ素量の割合
〔以下、金属捕収率と称す（捕集金属量／注入金属量）
×１００〕は９９．７％であった。得られた含炭素組成
物４０ｇにモノエタノ−ルアミン０．２ｇを添加混合し
た後、円筒容器内に入れ一軸圧縮し、嵩密度０．８５ｇ
／ｃｃの圧粉体とした。圧密化後の含炭素組成物中の鉄
濃度を測定したところ４３ｐｐｍであった。これを黒鉛
ルツボに入れ、高周波加熱炉を用いてアルゴン雰囲気中
１７００℃で１時間加熱し、一旦冷却後空気中で７００
℃に加熱して残存した炭素を燃焼除去して炭化珪素粉末
１２．１ｇを得た。この炭化珪素粉末をＸ線回折スペク
トルで解析の結果、結晶形状はβ型であり、炭化珪素粉
末の窒素吸着比表面積及び光透過式遠心沈降法による平
均粒子径は各々１３．５ｍ2／ｇ、０．３７μｍであっ
た。また炭化珪素中の鉄濃度は１２０ｐｐｍであった。
量に対する捕集した全含炭素組成物中のケイ素量の割合
〔以下、金属捕収率と称す（捕集金属量／注入金属量）
×１００〕は９９．７％であった。得られた含炭素組成
物４０ｇにモノエタノ−ルアミン０．２ｇを添加混合し
た後、円筒容器内に入れ一軸圧縮し、嵩密度０．８５ｇ
／ｃｃの圧粉体とした。圧密化後の含炭素組成物中の鉄
濃度を測定したところ４３ｐｐｍであった。これを黒鉛
ルツボに入れ、高周波加熱炉を用いてアルゴン雰囲気中
１７００℃で１時間加熱し、一旦冷却後空気中で７００
℃に加熱して残存した炭素を燃焼除去して炭化珪素粉末
１２．１ｇを得た。この炭化珪素粉末をＸ線回折スペク
トルで解析の結果、結晶形状はβ型であり、炭化珪素粉
末の窒素吸着比表面積及び光透過式遠心沈降法による平
均粒子径は各々１３．５ｍ2／ｇ、０．３７μｍであっ
た。また炭化珪素中の鉄濃度は１２０ｐｐｍであった。
【００２８】
【表１】
【００２９】実施例２ 実施例１と全く同一の製造条件とし、混合エ−ロゾルを
水と接触させスラリ−として捕集するに際し、１．５％
モノエタノ−ルアミン水溶液を２０００ｋｇ／ｈ噴霧す
ることにより、含炭素組成物を２０．３ｋｇ／ｈを得
た。含炭素組成物の式量比Ｃ／Ｓｉ、比表面積及び含炭
素組成物中に含まれる鉄濃度は、各々６．７、４１．１
ｍ2／ｇ、５５ｐｐｍであった。また金属捕集率は９
９．５％であった。得られた含炭素組成物４５ｇを圧密
化し、嵩密度０．８４ｇ／ｃｃの圧粉体を得た。この圧
粉体中の鉄濃度は５７ｐｐｍであった。この圧粉体を実
施例１と同様にして炭化珪素粉末１２．１ｇを得た。得
られた炭化珪素粉末の比表面積及び平均粒子径は各々１
２．８ｍ2／ｇ、０．３９μｍであった。また、鉄濃度
は１６０ｐｐｍであった。
水と接触させスラリ−として捕集するに際し、１．５％
モノエタノ−ルアミン水溶液を２０００ｋｇ／ｈ噴霧す
ることにより、含炭素組成物を２０．３ｋｇ／ｈを得
た。含炭素組成物の式量比Ｃ／Ｓｉ、比表面積及び含炭
素組成物中に含まれる鉄濃度は、各々６．７、４１．１
ｍ2／ｇ、５５ｐｐｍであった。また金属捕集率は９
９．５％であった。得られた含炭素組成物４５ｇを圧密
化し、嵩密度０．８４ｇ／ｃｃの圧粉体を得た。この圧
粉体中の鉄濃度は５７ｐｐｍであった。この圧粉体を実
施例１と同様にして炭化珪素粉末１２．１ｇを得た。得
られた炭化珪素粉末の比表面積及び平均粒子径は各々１
２．８ｍ2／ｇ、０．３９μｍであった。また、鉄濃度
は１６０ｐｐｍであった。
【００３０】実施例３〜５ 実施例１と同様に図１に示す製造装置を使用し、表２に
示す条件、原料を用いて表２に示す含炭素組成物を得
た。これらの含炭素組成物各４０ｇに各々アミンを添
加、混合した後、圧粉体とした。これを実施例１と同様
にして炭化珪素粉末を得た。結晶形状はすべてβ型であ
った。それらの結果は表３に示す通りであった。
示す条件、原料を用いて表２に示す含炭素組成物を得
た。これらの含炭素組成物各４０ｇに各々アミンを添
加、混合した後、圧粉体とした。これを実施例１と同様
にして炭化珪素粉末を得た。結晶形状はすべてβ型であ
った。それらの結果は表３に示す通りであった。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】比較例１ 実施例１で得た含炭素組成物５０ｇに、塩酸中和剤とし
てモノエタノ−ルアミンのかわりに４８％水酸化ナトリ
ウム溶液０．４６ｇを添加混合した。圧粉体の嵩密度、
圧密化後の含炭素組成物中の鉄濃度は各々０．８６ｇ／
ｃｃ、４９ｐｐｍであった。これを実施例１と全く同様
の操作により炭化珪素粉末１３．８ｇを得た。得られた
粉末の比表面積は３．１ｍ2／ｇと非常に低く、平均粒
子径は２．６１μｍと大きく、電子顕微鏡観察の結果ウ
イスカ−の生成が認められた。炭化珪素粉末中の鉄濃度
は１５０ｐｐｍであった。
てモノエタノ−ルアミンのかわりに４８％水酸化ナトリ
ウム溶液０．４６ｇを添加混合した。圧粉体の嵩密度、
圧密化後の含炭素組成物中の鉄濃度は各々０．８６ｇ／
ｃｃ、４９ｐｐｍであった。これを実施例１と全く同様
の操作により炭化珪素粉末１３．８ｇを得た。得られた
粉末の比表面積は３．１ｍ2／ｇと非常に低く、平均粒
子径は２．６１μｍと大きく、電子顕微鏡観察の結果ウ
イスカ−の生成が認められた。炭化珪素粉末中の鉄濃度
は１５０ｐｐｍであった。
【００３４】比較例２ 実施例１で得た含炭素組成物４５ｇに、塩酸中和剤とし
てモノエタノ−ルアミンのかわりに２９％アンモニア水
溶液０．３ｇを添加混合した以外は実施例１と全く同様
にして炭化珪素粉末１２．４ｇを得た。圧粉体の嵩密度
及び圧密化後の炭化珪素粉末中の鉄濃度は各々０．８３
ｇ／ｃｃ、３１７０ｐｐｍ、得られた粉末の比表面積は
５．２ｍ2／ｇ、平均粒子径は０．８１μｍであった。
また炭化珪素中の鉄濃度は８４０ｐｐｍと非常に高かっ
た。この結果より、含炭素組成物中の塩酸の中和にアン
モニアを使用した場合、圧密化工程での鉄の混入が激し
いことが明らかである。これは中和剤であるアンモニア
が圧密化時の機器の発熱により分散飛散し、機器の腐食
が発生するためと推定している。以上の如く実施例、比
較例より含炭素組成物中に混入した塩酸の中和剤に水溶
性塩基性アミンを用いた場合に限り、焼結体用原料とし
て好適な高純度、かつ微細な炭化珪素粉末が得られるこ
とが理解され、焼結体原料用炭化珪素粉末を工業的に製
造する方法として本願がいかにすぐれているかがわか
る。
てモノエタノ−ルアミンのかわりに２９％アンモニア水
溶液０．３ｇを添加混合した以外は実施例１と全く同様
にして炭化珪素粉末１２．４ｇを得た。圧粉体の嵩密度
及び圧密化後の炭化珪素粉末中の鉄濃度は各々０．８３
ｇ／ｃｃ、３１７０ｐｐｍ、得られた粉末の比表面積は
５．２ｍ2／ｇ、平均粒子径は０．８１μｍであった。
また炭化珪素中の鉄濃度は８４０ｐｐｍと非常に高かっ
た。この結果より、含炭素組成物中の塩酸の中和にアン
モニアを使用した場合、圧密化工程での鉄の混入が激し
いことが明らかである。これは中和剤であるアンモニア
が圧密化時の機器の発熱により分散飛散し、機器の腐食
が発生するためと推定している。以上の如く実施例、比
較例より含炭素組成物中に混入した塩酸の中和剤に水溶
性塩基性アミンを用いた場合に限り、焼結体用原料とし
て好適な高純度、かつ微細な炭化珪素粉末が得られるこ
とが理解され、焼結体原料用炭化珪素粉末を工業的に製
造する方法として本願がいかにすぐれているかがわか
る。
【００３５】
【発明の効果】以上の如く、本発明の含炭素組成物は、
珪素酸化物及び単体炭素が分子のオ−ダ−で混合されて
いるため、従来の機械的な混合法によるものに比べ本質
的に極めて均一、かつ微細となっている。さらに、この
中に微量に混入した塩酸を水溶性塩基性アミンで中和す
る場合に限り後工程機器の腐食が防止され、その結果と
して最終生成物である炭化珪素への腐食成分の混入及び
炭化珪素粒子の粗大化が防止され、焼結体用原料として
好適な高純度、かつ微細な炭化珪素粉末が得られるので
ある。
珪素酸化物及び単体炭素が分子のオ−ダ−で混合されて
いるため、従来の機械的な混合法によるものに比べ本質
的に極めて均一、かつ微細となっている。さらに、この
中に微量に混入した塩酸を水溶性塩基性アミンで中和す
る場合に限り後工程機器の腐食が防止され、その結果と
して最終生成物である炭化珪素への腐食成分の混入及び
炭化珪素粒子の粗大化が防止され、焼結体用原料として
好適な高純度、かつ微細な炭化珪素粉末が得られるので
ある。
【００３６】
【図１】水冷ノズルを具備した含炭素組成物の製造装置
の断面図
の断面図
１ ダクト ２ 燃焼バーナー ３ 水冷ノズル ４ 炉材 ５ ダクト
Claims (2)
- 【請求項１】 水蒸気を含む熱ガス中に、分解性ハロ
ゲン化珪素化合物及び分解性炭素化合物を導入・分解し
て、珪素酸化物と単体炭素のそれぞれのエーロゾルを含
む混合エ−ロゾル分散質を得、該混合エ−ロゾル分散質
を加熱して炭化珪素粉末を生成する方法において、生成
した混合エ−ロゾル分散質に水溶性塩基性アミンを用い
ることを特徴とする炭化珪素粉末の製造方法。 - 【請求項２】 水蒸気を含む熱ガス中に、分解性ハロ
ゲン化珪素化合物及び分解性炭素化合物を導入・分解し
て、珪素酸化物と単体炭素のそれぞれのエーロゾルを含
む混合エ−ロゾル分散質をスラリーとして捕集するにあ
たり、水溶性塩基性アミンの水溶液を用いることを特徴
とする炭化珪素粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4259646A JPH06115919A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4259646A JPH06115919A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06115919A true JPH06115919A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17336946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4259646A Pending JPH06115919A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06115919A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10207303B2 (en) | 2014-01-20 | 2019-02-19 | Jfe Steel Corporation | Cold rolling apparatus |
| US11612923B2 (en) | 2017-02-28 | 2023-03-28 | Jfe Steel Corporation | Cold rolling mill and cold rolling method |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP4259646A patent/JPH06115919A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10207303B2 (en) | 2014-01-20 | 2019-02-19 | Jfe Steel Corporation | Cold rolling apparatus |
| US11612923B2 (en) | 2017-02-28 | 2023-03-28 | Jfe Steel Corporation | Cold rolling mill and cold rolling method |
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