JPH0616404A - 高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法 - Google Patents
高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法Info
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- JPH0616404A JPH0616404A JP4169092A JP16909292A JPH0616404A JP H0616404 A JPH0616404 A JP H0616404A JP 4169092 A JP4169092 A JP 4169092A JP 16909292 A JP16909292 A JP 16909292A JP H0616404 A JPH0616404 A JP H0616404A
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- carbon powder
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 不純物元素の極めて少ない高純度炭素粉末、
高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形
焼結体の製造方法を提供する。 【構成】 不純物元素を実質的に含有しないフェノール
樹脂のような有機化合物に高純度触媒を加えて加熱固化
し、これを窒素下で焼成すれば炭素粉末が得られ、この
粉末に高純度エチルシリケートのような化合物を加えた
混合物を、アルゴン下で焼成すれば炭化ケイ素のような
炭化物粉末が得られ、又この混合物を窒素下で焼成すれ
ば、窒化ケイ素のような窒化物粉末が得られ、更にこれ
らの粉末を成形物とし、これを焼結すれば成形焼結体が
得られる。
高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形
焼結体の製造方法を提供する。 【構成】 不純物元素を実質的に含有しないフェノール
樹脂のような有機化合物に高純度触媒を加えて加熱固化
し、これを窒素下で焼成すれば炭素粉末が得られ、この
粉末に高純度エチルシリケートのような化合物を加えた
混合物を、アルゴン下で焼成すれば炭化ケイ素のような
炭化物粉末が得られ、又この混合物を窒素下で焼成すれ
ば、窒化ケイ素のような窒化物粉末が得られ、更にこれ
らの粉末を成形物とし、これを焼結すれば成形焼結体が
得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高純度を要求される各種
の用途に有用な高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高
純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法に関
する。
の用途に有用な高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高
純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】気相炭素化法（カーボンブラック、炭化
水素ガス熱分解カーボン）以外の方法で作られる炭素粉
末の原料としては、主にコールタールをメゾフェース化
したもの、コークス、ピッチ、木質原料、セルロース等
が用いられる。これらの原料は石炭、原油等の天然物が
多いため、各種金属成分等の不純物が多く含まれてい
る。これらの不純物を除いて高純度化する方法として
は、成形炭化した製品の形で、これを２０００℃以上の
高温で熱処理して不純物を蒸発させる方法、炭化前又は
炭化後の粉末を酸（塩酸、フッ酸、硝酸、硫酸等）で洗
浄し、不純物を除く方法が考えられている。しかし、こ
れらの方法は表面近傍の不純物の除去には効果がある
が、内部に含まれる不純物の除去には効果が少ない。
水素ガス熱分解カーボン）以外の方法で作られる炭素粉
末の原料としては、主にコールタールをメゾフェース化
したもの、コークス、ピッチ、木質原料、セルロース等
が用いられる。これらの原料は石炭、原油等の天然物が
多いため、各種金属成分等の不純物が多く含まれてい
る。これらの不純物を除いて高純度化する方法として
は、成形炭化した製品の形で、これを２０００℃以上の
高温で熱処理して不純物を蒸発させる方法、炭化前又は
炭化後の粉末を酸（塩酸、フッ酸、硝酸、硫酸等）で洗
浄し、不純物を除く方法が考えられている。しかし、こ
れらの方法は表面近傍の不純物の除去には効果がある
が、内部に含まれる不純物の除去には効果が少ない。
【０００３】これらの炭素粉末を用いて炭化物粉末、窒
化物粉末及びそれらの成形焼結体を製造する場合、かな
り多量の不純物が生成物中に残存することになる。
化物粉末及びそれらの成形焼結体を製造する場合、かな
り多量の不純物が生成物中に残存することになる。
【０００４】他の炭素粉末の製造方法としては、特殊な
炭素材料（例えば炭素繊維等）の原料として用いられる
残炭率の高いフェノール樹脂、アクリル樹脂（ポリアク
リロニトリル等）、レーヨン等を炭化して得る方法が知
られている。しかし、この方法では用いられる触媒、重
合開始剤、乳化剤及び溶剤等に不純物が含まれ、さらに
各工程での不純物混入がコントロールされていないこと
等の原因でこれら原料の炭化後の炭素粉末には少なくと
も数ｐｐｍ以上の不純物が含まれている。
炭素材料（例えば炭素繊維等）の原料として用いられる
残炭率の高いフェノール樹脂、アクリル樹脂（ポリアク
リロニトリル等）、レーヨン等を炭化して得る方法が知
られている。しかし、この方法では用いられる触媒、重
合開始剤、乳化剤及び溶剤等に不純物が含まれ、さらに
各工程での不純物混入がコントロールされていないこと
等の原因でこれら原料の炭化後の炭素粉末には少なくと
も数ｐｐｍ以上の不純物が含まれている。
【０００５】また、本発明者らは従来の技術に基づい
て、各種炭素（グラファイトを含む）粉末を各種酸（例
えば高純度フッ酸、硝酸等）又は混酸で洗浄し、２００
０℃以上の温度で熱処理する方法を数回繰り返して高純
度化する試みを行ったが、得られた炭素粉末の各不純物
元素の含有量を５ｐｐｍ以下にすることは困難であっ
た。そのうえ、この方法は工業的にコストが高くなり、
不適当であることが判明した。さらに、別の試みとし
て、通常の炭素の原料であるコールタールやピッチを用
い、不純物が少ないと思われるメゾフェース球晶をつく
り、溶剤抽出した球晶をくり返し酸抽出することにより
高純度化してから炭化する方法を検討したが、各不純物
元素の含有量が１ｐｐｍ以下のものを得ることは困難で
あった。
て、各種炭素（グラファイトを含む）粉末を各種酸（例
えば高純度フッ酸、硝酸等）又は混酸で洗浄し、２００
０℃以上の温度で熱処理する方法を数回繰り返して高純
度化する試みを行ったが、得られた炭素粉末の各不純物
元素の含有量を５ｐｐｍ以下にすることは困難であっ
た。そのうえ、この方法は工業的にコストが高くなり、
不適当であることが判明した。さらに、別の試みとし
て、通常の炭素の原料であるコールタールやピッチを用
い、不純物が少ないと思われるメゾフェース球晶をつく
り、溶剤抽出した球晶をくり返し酸抽出することにより
高純度化してから炭化する方法を検討したが、各不純物
元素の含有量が１ｐｐｍ以下のものを得ることは困難で
あった。
【０００６】このように、従来の技術又はこれに基づく
技術を用いて得られる炭素粉末は高純度のものとはなり
得ないのが現状である。従って、この炭素粉末を原料と
して用いる炭化物粉末、窒化物粉末及びこれらの成形焼
結体も高純度品を得ることは難しい。
技術を用いて得られる炭素粉末は高純度のものとはなり
得ないのが現状である。従って、この炭素粉末を原料と
して用いる炭化物粉末、窒化物粉末及びこれらの成形焼
結体も高純度品を得ることは難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、不純物元素
の極めて少ない高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高
純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法を提
供することが目的である。
の極めて少ない高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高
純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法を提
供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の高純度炭
素粉末の製造方法は、下記に示す不純物；周期律表１〜
１３族（Ｉａ〜 VIIａ族、VIII族、Ｉｂ〜 IIIｂ族）元
素、１４族（IVｂ族）の原子番号１４以上の元素、１５
族（Ｖｂ族）の原子番号３３以上の元素、希土類元素及
びその化合物を実質的に含有しない重合性又は架橋性の
有機化合物、又は該有機化合物と該不純物を実質的に含
有しない触媒若しくは架橋剤とからなる組成物、を加熱
固化し、得られた固形物を非酸化性雰囲気中で、加熱焼
成し、該各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ以下の炭素粉
末を得ることを特徴としている。
素粉末の製造方法は、下記に示す不純物；周期律表１〜
１３族（Ｉａ〜 VIIａ族、VIII族、Ｉｂ〜 IIIｂ族）元
素、１４族（IVｂ族）の原子番号１４以上の元素、１５
族（Ｖｂ族）の原子番号３３以上の元素、希土類元素及
びその化合物を実質的に含有しない重合性又は架橋性の
有機化合物、又は該有機化合物と該不純物を実質的に含
有しない触媒若しくは架橋剤とからなる組成物、を加熱
固化し、得られた固形物を非酸化性雰囲気中で、加熱焼
成し、該各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ以下の炭素粉
末を得ることを特徴としている。
【０００９】請求項２記載の高純度炭化物粉末の製造方
法は、請求項１記載の製造方法により得られた高純度炭
素粉末と下記に示すＡ成分；周期律表３族（ IIIａ
族）、４族（IVａ族）、５族（Ｖａ族）、６族（VIａ
族）、１３族（ IIIｂ族）の各元素、１４族（IVｂ族）
の原子番号１４以上の元素、希土類元素及びその酸化
物、水酸化物、塩類、有機化合物の少なくとも１種であ
り、かつこれと同一の元素を除く前記不純物元素を実質
的に含有しないもの、を混合し、窒素原子を含まない非
酸化性雰囲気中で加熱焼成して、前記各不純物元素の含
有量が１０ｐｐｍ以下の該Ａ成分の炭化物粉末を得るこ
とを特徴としている。
法は、請求項１記載の製造方法により得られた高純度炭
素粉末と下記に示すＡ成分；周期律表３族（ IIIａ
族）、４族（IVａ族）、５族（Ｖａ族）、６族（VIａ
族）、１３族（ IIIｂ族）の各元素、１４族（IVｂ族）
の原子番号１４以上の元素、希土類元素及びその酸化
物、水酸化物、塩類、有機化合物の少なくとも１種であ
り、かつこれと同一の元素を除く前記不純物元素を実質
的に含有しないもの、を混合し、窒素原子を含まない非
酸化性雰囲気中で加熱焼成して、前記各不純物元素の含
有量が１０ｐｐｍ以下の該Ａ成分の炭化物粉末を得るこ
とを特徴としている。
【００１０】請求項３記載の高純度窒化物粉末の製造方
法は、請求項１記載の製造方法により得られた高純度炭
素粉末と請求項２記載におけるＡ成分元素の酸化物、水
酸化物、塩類及び有機化合物の少なくとも１種以上とを
混合し、窒素原子を含む非酸化性雰囲気中で加熱焼成し
て、前記各不純物元素の含有量が１０ｐｐｍ以下の該Ａ
成分化合物の窒化物粉末を得ることを特徴としている。
法は、請求項１記載の製造方法により得られた高純度炭
素粉末と請求項２記載におけるＡ成分元素の酸化物、水
酸化物、塩類及び有機化合物の少なくとも１種以上とを
混合し、窒素原子を含む非酸化性雰囲気中で加熱焼成し
て、前記各不純物元素の含有量が１０ｐｐｍ以下の該Ａ
成分化合物の窒化物粉末を得ることを特徴としている。
【００１１】請求項４記載の成形焼結体の製造方法は、
請求項１記載の製造方法により得られた高純度炭素粉
末、請求項２記載の製造方法により得られた高純度炭化
物粉末及び／又は請求項３記載の製造方法により得られ
た高純度窒化物粉末を焼結することを特徴としている。
請求項１記載の製造方法により得られた高純度炭素粉
末、請求項２記載の製造方法により得られた高純度炭化
物粉末及び／又は請求項３記載の製造方法により得られ
た高純度窒化物粉末を焼結することを特徴としている。
【００１２】すなわち、本発明者らは炭素粉末、これを
原料とする炭化物粉末、窒化物粉末及びこれらの成形焼
結体の製造方法において、上記の課題を解決するため不
純物に着目して、鋭意検討を重ねた結果、不純物元素を
実質的に含有しない全工程に使用の物質及び全製造工程
管理を行うことによって、各不純物元素の含有量が１ｐ
ｐｍ以下の炭素粉末、１０ｐｐｍ以下の炭化物粉末と窒
化物粉末及びこれらの成形焼結体を得ることができて、
ここに目的を達成し、本発明を完成するに至った。
原料とする炭化物粉末、窒化物粉末及びこれらの成形焼
結体の製造方法において、上記の課題を解決するため不
純物に着目して、鋭意検討を重ねた結果、不純物元素を
実質的に含有しない全工程に使用の物質及び全製造工程
管理を行うことによって、各不純物元素の含有量が１ｐ
ｐｍ以下の炭素粉末、１０ｐｐｍ以下の炭化物粉末と窒
化物粉末及びこれらの成形焼結体を得ることができて、
ここに目的を達成し、本発明を完成するに至った。
【００１３】例えば、高純度炭素粉末の製造方法につい
て述べれば、原料としては不純物元素が実質的に含まれ
ないもの又は蒸留や昇華で不純物の除去が可能なものを
用い、後者は十分精製した後、加熱等の方法で精製した
触媒により、重合性又は架橋性の有機化合物を合成し、
これをさらに不純物元素を実質的に含有しない触媒又は
架橋剤を用いて固化させるか、又は酸素を含む雰囲気中
で加熱して、不融化させた後、炭化すれば炭素粉末が得
られる。この炭素粉末の各不純物元素の含有量は１ｐｐ
ｍ以下であり、ここに高純度炭素粉末が得られることが
明らかになった。
て述べれば、原料としては不純物元素が実質的に含まれ
ないもの又は蒸留や昇華で不純物の除去が可能なものを
用い、後者は十分精製した後、加熱等の方法で精製した
触媒により、重合性又は架橋性の有機化合物を合成し、
これをさらに不純物元素を実質的に含有しない触媒又は
架橋剤を用いて固化させるか、又は酸素を含む雰囲気中
で加熱して、不融化させた後、炭化すれば炭素粉末が得
られる。この炭素粉末の各不純物元素の含有量は１ｐｐ
ｍ以下であり、ここに高純度炭素粉末が得られることが
明らかになった。
【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。本発明で
の炭素粉末の製造方法において、用いられる有機化合
物、触媒及び架橋剤は前記不純物を実施的に含まない
が、含まれていてもその各不純物含有量は０．５ｐｐｍ
以下で、好ましくは、０．１ｐｐｍ以下が好適である。
しかし、焼成温度（１６００〜２２００℃）で蒸発する
元素又は元素の化合物についてはこの限りではない。
の炭素粉末の製造方法において、用いられる有機化合
物、触媒及び架橋剤は前記不純物を実施的に含まない
が、含まれていてもその各不純物含有量は０．５ｐｐｍ
以下で、好ましくは、０．１ｐｐｍ以下が好適である。
しかし、焼成温度（１６００〜２２００℃）で蒸発する
元素又は元素の化合物についてはこの限りではない。
【００１５】本発明の高純度炭素粉末の製造方法におい
て、前記不純物として特に重要な元素としては、Ｌｉ、
Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｌａ、Ｃｅ等が挙げられ、また、その化合物と
してはその酸化物、水酸化物、塩類、有機化合物等が列
挙できる。
て、前記不純物として特に重要な元素としては、Ｌｉ、
Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｌａ、Ｃｅ等が挙げられ、また、その化合物と
してはその酸化物、水酸化物、塩類、有機化合物等が列
挙できる。
【００１６】本発明の炭素粉末の製造方法において、前
記不純物を実質的に含有しない重合性又は架橋性の有機
化合物とは、加熱及び／又は触媒により重合、架橋又は
不融化して高分子量化し得る、場合によりさらに硬化し
得る少なくとも１種のモノマー、オリゴマー又はポリマ
ーである。このような有機化合物の好適な具体例として
は、昇華により精製された有機多環化合物及びその誘導
体、不純物を実質的に含まない原料等で作られた樹脂、
例えばフェノール樹脂、ニトリル樹脂、フラン樹脂、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリ
フェニレンスルフィド、キシレン樹脂及びポリアニリ
ン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン等の導電性高
分子等が挙げられる。中でも残炭率が高く、比較的安価
なレゾール型又はノボラック型フェノール樹脂、ポリア
クリロニトリル等のニトリル樹脂が好適である。
記不純物を実質的に含有しない重合性又は架橋性の有機
化合物とは、加熱及び／又は触媒により重合、架橋又は
不融化して高分子量化し得る、場合によりさらに硬化し
得る少なくとも１種のモノマー、オリゴマー又はポリマ
ーである。このような有機化合物の好適な具体例として
は、昇華により精製された有機多環化合物及びその誘導
体、不純物を実質的に含まない原料等で作られた樹脂、
例えばフェノール樹脂、ニトリル樹脂、フラン樹脂、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンオキシド、ポリ
フェニレンスルフィド、キシレン樹脂及びポリアニリ
ン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン等の導電性高
分子等が挙げられる。中でも残炭率が高く、比較的安価
なレゾール型又はノボラック型フェノール樹脂、ポリア
クリロニトリル等のニトリル樹脂が好適である。
【００１７】前記レゾール型フェノール樹脂は、フェノ
ール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、ビスフ
ェノールＡ等の１価又は２価のフェノール類とホルムア
ルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のア
ルデヒド類とを、前記不純物元素を含まない触媒例えば
アンモニア又は有機アミンの存在下で反応させて製造す
ることができる。この有機アミン触媒は第一級、第二級
及び第三級アミンのいずれでもよい。代表的なアミンと
しては、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ジエチル
アミン、トリエチルアミン、ジメチルモノエタノールア
ミン、モノメチルジエタノールアミン、Ｎ−メチルアニ
リン、ピリジン、モルホリン等が例示される。このレゾ
ール型フェノール樹脂を合成する具体的な方法として
は、従来公知の方法がそのまま採用できる。これを具体
的に例示すれば、フェノール類１モルに対し、アルデヒ
ド類１〜３モルと有機アミン又はアンモニア０．０２〜
０．２モルを加え、６０〜１００℃に加熱すればよい。
ール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、ビスフ
ェノールＡ等の１価又は２価のフェノール類とホルムア
ルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のア
ルデヒド類とを、前記不純物元素を含まない触媒例えば
アンモニア又は有機アミンの存在下で反応させて製造す
ることができる。この有機アミン触媒は第一級、第二級
及び第三級アミンのいずれでもよい。代表的なアミンと
しては、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ジエチル
アミン、トリエチルアミン、ジメチルモノエタノールア
ミン、モノメチルジエタノールアミン、Ｎ−メチルアニ
リン、ピリジン、モルホリン等が例示される。このレゾ
ール型フェノール樹脂を合成する具体的な方法として
は、従来公知の方法がそのまま採用できる。これを具体
的に例示すれば、フェノール類１モルに対し、アルデヒ
ド類１〜３モルと有機アミン又はアンモニア０．０２〜
０．２モルを加え、６０〜１００℃に加熱すればよい。
【００１８】一方、前記ノボラック型フェノール樹脂
は、上記と同様の１価又は２価のフェノール類とアルデ
ヒド類を混合し、前記不純物元素を含まないｐ−トルエ
ンスルフォン酸、塩酸、硫酸又はシュウ酸等の酸類を触
媒として反応させ製造することができる。このノボラッ
ク型フェノール樹脂の具体的な合成法としては、従来公
知の方法がそのまま採用できる。これを具体的に例示す
れば、フェノール１モルに対し、アルデヒド類０．５〜
０．９モルと前記不純物元素を含まない無機酸又は有機
酸０．０２〜０．２モルを加え、６０〜１００℃に加熱
すれば、所望のノボラック型フェノール樹脂が得られ
る。
は、上記と同様の１価又は２価のフェノール類とアルデ
ヒド類を混合し、前記不純物元素を含まないｐ−トルエ
ンスルフォン酸、塩酸、硫酸又はシュウ酸等の酸類を触
媒として反応させ製造することができる。このノボラッ
ク型フェノール樹脂の具体的な合成法としては、従来公
知の方法がそのまま採用できる。これを具体的に例示す
れば、フェノール１モルに対し、アルデヒド類０．５〜
０．９モルと前記不純物元素を含まない無機酸又は有機
酸０．０２〜０．２モルを加え、６０〜１００℃に加熱
すれば、所望のノボラック型フェノール樹脂が得られ
る。
【００１９】また必要に応じて、これらのフェノール樹
脂に前記不純物元素を含まない酸類触媒を加えて三次元
架橋して、炭素粉末の原料となる高純度固形物を得るこ
ともできる。
脂に前記不純物元素を含まない酸類触媒を加えて三次元
架橋して、炭素粉末の原料となる高純度固形物を得るこ
ともできる。
【００２０】前記ポリアクリロニトリル等のニトリル樹
脂は、よく蒸留精製したアクリロニトリルモノマーを乳
化重合して得られる。この際の溶媒としては蒸留水又は
イオン交換水を、乳化剤としては金属元素を含まない界
面活性剤を用いて混合乳化し、これに金属元素を含まな
いラジカル重合開始剤を加えて重合すればニトリル樹脂
が得られる。該ニトリル樹脂を溶液重合で得る場合は、
アクリロニトリルモノマーとよく蒸留精製した溶媒を用
いて、金属元素を含まないラジカル重合開始剤を加えて
重合させる。このニトリル樹脂は、アクリロニトリルと
スチレン、ブタジエン又はメタクリル酸メチル等をコモ
ノマーとして共重合しても得られるが、この場合コモノ
マーの量は全モノマーの３０モル％以下、好ましくは１
０モル％以下が用いられる。前記溶液重合の溶剤として
はジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンカー
ボネート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。
脂は、よく蒸留精製したアクリロニトリルモノマーを乳
化重合して得られる。この際の溶媒としては蒸留水又は
イオン交換水を、乳化剤としては金属元素を含まない界
面活性剤を用いて混合乳化し、これに金属元素を含まな
いラジカル重合開始剤を加えて重合すればニトリル樹脂
が得られる。該ニトリル樹脂を溶液重合で得る場合は、
アクリロニトリルモノマーとよく蒸留精製した溶媒を用
いて、金属元素を含まないラジカル重合開始剤を加えて
重合させる。このニトリル樹脂は、アクリロニトリルと
スチレン、ブタジエン又はメタクリル酸メチル等をコモ
ノマーとして共重合しても得られるが、この場合コモノ
マーの量は全モノマーの３０モル％以下、好ましくは１
０モル％以下が用いられる。前記溶液重合の溶剤として
はジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、エチレンカー
ボネート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。
【００２１】ニトリル樹脂の合成に用いられるラジカル
重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過酸化水
素、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｍ−ジイソプロピ
ルベンゼンジヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシ
ド類、ｔ−ブチルペルオキシド、クミルペルオキシド等
の過酸化アルキル類、過安息香酸−ｔ−ブチル等の過酸
化エステル類及び過酸化アシル類等の金属元素を含まな
い過酸化物や、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ−ニト
ロソアセトアニリド等のアゾ化合物又はテトラアルキル
チウラムジスルフィド等の硫黄化合物も用いられる。ま
た、ラジカル重合開始剤なしで、若干の増感剤を加え、
光を照射して光重合することもできる。このようにして
得られたニトリル樹脂は空気中又は酸素の存在下、１５
０〜４００℃、好ましくは２００〜３５０℃にて、不融
化して炭素粉末の原料となる高純度固形物を得ることが
できる。
重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過酸化水
素、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｍ−ジイソプロピ
ルベンゼンジヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシ
ド類、ｔ−ブチルペルオキシド、クミルペルオキシド等
の過酸化アルキル類、過安息香酸−ｔ−ブチル等の過酸
化エステル類及び過酸化アシル類等の金属元素を含まな
い過酸化物や、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ−ニト
ロソアセトアニリド等のアゾ化合物又はテトラアルキル
チウラムジスルフィド等の硫黄化合物も用いられる。ま
た、ラジカル重合開始剤なしで、若干の増感剤を加え、
光を照射して光重合することもできる。このようにして
得られたニトリル樹脂は空気中又は酸素の存在下、１５
０〜４００℃、好ましくは２００〜３５０℃にて、不融
化して炭素粉末の原料となる高純度固形物を得ることが
できる。
【００２２】これらのフェノール樹脂、ニトリル樹脂等
の高純度固形物は、これを窒素、アルゴン等の非酸化性
雰囲気中で、５００〜１２００℃で１〜４時間焼成し炭
化すれば、高純度炭素粉末が得られる。またニトリル樹
脂から得られた炭素粉末は、さらに１５００℃以上の高
温で熱処理することによって黒鉛化することもできる。
さらに、高純度固形物を粉砕して、冷間等方プレスやホ
ットプレスで成形した後、炭化、黒鉛化を行い、粉末で
はなく成形素材をつくることもできる。
の高純度固形物は、これを窒素、アルゴン等の非酸化性
雰囲気中で、５００〜１２００℃で１〜４時間焼成し炭
化すれば、高純度炭素粉末が得られる。またニトリル樹
脂から得られた炭素粉末は、さらに１５００℃以上の高
温で熱処理することによって黒鉛化することもできる。
さらに、高純度固形物を粉砕して、冷間等方プレスやホ
ットプレスで成形した後、炭化、黒鉛化を行い、粉末で
はなく成形素材をつくることもできる。
【００２３】本発明の高純度固形物をつくる工程、炭化
工程等の全工程で不純物の混入を防止するための方策が
必要なことは、炭素粉末中の前記不純物を１ｐｐｍ以下
にするためにはいうまでもない。
工程等の全工程で不純物の混入を防止するための方策が
必要なことは、炭素粉末中の前記不純物を１ｐｐｍ以下
にするためにはいうまでもない。
【００２４】本発明の高純度炭化物粉末の製造方法にお
いて、高純度炭素粉末と共に使用される前記Ａ成分の元
素又は単体はいずれも用いることができるが、特にＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、
Ｂ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｙの少なくとも１種が好
適である。また、前記Ａ成分の化合物はこれら好適な元
素の酸化物、水酸化物、塩類及びアルコキサイド、カル
ボキサイド等の有機化合物の少なくとも１種が好ましく
用いられる。また得られた炭化物粉末は、例えばＴｉ
Ｃ、Ａｌ4 Ｃ3 、ＳｉＣ、ＷＣ、Ｂ4 Ｃ等の単元素の炭
化物粉末でも、例えばＡｌ4 Ｓｉ2 Ｃ5 等の複合炭化物
でもよい。また、その炭化物粉末中の前記各不純物含有
量は１０ｐｐｍ以下であればよいが、好ましくは３ｐｐ
ｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。
いて、高純度炭素粉末と共に使用される前記Ａ成分の元
素又は単体はいずれも用いることができるが、特にＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、
Ｂ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｙの少なくとも１種が好
適である。また、前記Ａ成分の化合物はこれら好適な元
素の酸化物、水酸化物、塩類及びアルコキサイド、カル
ボキサイド等の有機化合物の少なくとも１種が好ましく
用いられる。また得られた炭化物粉末は、例えばＴｉ
Ｃ、Ａｌ4 Ｃ3 、ＳｉＣ、ＷＣ、Ｂ4 Ｃ等の単元素の炭
化物粉末でも、例えばＡｌ4 Ｓｉ2 Ｃ5 等の複合炭化物
でもよい。また、その炭化物粉末中の前記各不純物含有
量は１０ｐｐｍ以下であればよいが、好ましくは３ｐｐ
ｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。
【００２５】次にこの高純度炭素粉末と前記Ａ成分から
得られるＡ成分の高純度炭化物粉末の製造方法を述べ
る。
得られるＡ成分の高純度炭化物粉末の製造方法を述べ
る。
【００２６】該Ａ成分の化合物の中でも好適な酸化物を
用いた場合の炭化物粉末の製造方法を次に例示する。元
素Ｍの原子価をｎとすれば、１０００℃以上の高温で反
応を行うため、反応式は次のようになる。
用いた場合の炭化物粉末の製造方法を次に例示する。元
素Ｍの原子価をｎとすれば、１０００℃以上の高温で反
応を行うため、反応式は次のようになる。
【００２７】 2M2On ＋3nC （炭素）→ M4Cn +2nCO ：（ａ） 例えば、ＭがＡｌ（３価）とＴｉ（４価）の場合 2Al2O3＋9C→Al4C3 ＋6CO 2Ti2O4(=4TiO2)＋12C →4TiC＋8CO となる。ただし、Ｍがいくつかの原子価を取り得る元素
の場合は炭素物が安定な原子価を選ぶ。ここで原子価ｎ
は必ずしも整数とは限らず、例えばＣｒ3 Ｃ2 の場合、
ｎは８／３価、Ｃｒ7 Ｃ3 の場合は１２／７価となる。
またＢ4 Ｃの場合、Ｂは１価となる。従って、ここでい
う原子価は一般的はものではなく、安定炭化物の分子式
から決められる値である。
の場合は炭素物が安定な原子価を選ぶ。ここで原子価ｎ
は必ずしも整数とは限らず、例えばＣｒ3 Ｃ2 の場合、
ｎは８／３価、Ｃｒ7 Ｃ3 の場合は１２／７価となる。
またＢ4 Ｃの場合、Ｂは１価となる。従って、ここでい
う原子価は一般的はものではなく、安定炭化物の分子式
から決められる値である。
【００２８】Ａ成分が水酸化物、塩類及びアルコキサイ
ド、カルボキサイド等の有機化合物の場合は加熱により
酸化物を生成するため基本的には（ａ）式に従う。ただ
し、水酸化物の場合は水（Ｈ2 Ｏ）、硫酸塩の場合はＳ
Ｏ3 、硝酸塩の場合はＮＯ2、アルコキサイド、カルボ
キサイド等の有機化合物の場合は分解物がそれぞれ発生
する。
ド、カルボキサイド等の有機化合物の場合は加熱により
酸化物を生成するため基本的には（ａ）式に従う。ただ
し、水酸化物の場合は水（Ｈ2 Ｏ）、硫酸塩の場合はＳ
Ｏ3 、硝酸塩の場合はＮＯ2、アルコキサイド、カルボ
キサイド等の有機化合物の場合は分解物がそれぞれ発生
する。
【００２９】Ａ成分が元素Ｍそのもの（単体）の場合
は、Ｍの原子価をｎとすれば反応式は次のようになる。
は、Ｍの原子価をｎとすれば反応式は次のようになる。
【００３０】 4M＋nC→ M4Cn ：（ｂ） 例えば、ＭがＳｉ（４価）の場合 4Si ＋4C→ Si4C4(=4SiC） となる。（ａ）及び（ｂ）式を基本にして、元素Ｍに対
する炭素粉末の理論配合比を求め、状況によりその理論
配合比の前後で変量を行うことによって、最適炭素配合
量を決める。例えば、ＳｉＯ2 からＳｉＣを合成する場
合は若干Ｃの量を少なく、Ａｌ2 Ｏ3 からＡｌＮをつく
る場合はＣを多く配合する。
する炭素粉末の理論配合比を求め、状況によりその理論
配合比の前後で変量を行うことによって、最適炭素配合
量を決める。例えば、ＳｉＯ2 からＳｉＣを合成する場
合は若干Ｃの量を少なく、Ａｌ2 Ｏ3 からＡｌＮをつく
る場合はＣを多く配合する。
【００３１】本発明では高純度炭素粉末と、前記不純物
元素を実質的に含有しない前記Ａ成分を不純物が混入し
ない方法（例えばテフロン（登録商標）コーティングし
たブレンダー）でよく混合し、焼成して炭化物粉末を得
るが、その焼成温度はこのＡ成分の種類によって異なる
ため特に制限はないが、通常１０００℃以上が用いら
れ、酸化物等の場合は１２００℃以上が好ましい。ま
た、（ｂ）式に従う反応の場合は爆発的な反応が起きる
ことがあるため、１０００℃以下で徐々に反応させるこ
とが必要なケースもある。
元素を実質的に含有しない前記Ａ成分を不純物が混入し
ない方法（例えばテフロン（登録商標）コーティングし
たブレンダー）でよく混合し、焼成して炭化物粉末を得
るが、その焼成温度はこのＡ成分の種類によって異なる
ため特に制限はないが、通常１０００℃以上が用いら
れ、酸化物等の場合は１２００℃以上が好ましい。ま
た、（ｂ）式に従う反応の場合は爆発的な反応が起きる
ことがあるため、１０００℃以下で徐々に反応させるこ
とが必要なケースもある。
【００３２】この焼成は窒素原子を含まない非酸化性雰
囲気中で行われることが必要で、この雰囲気に用いられ
るものはアルゴン等の希ガスが好適である。例えば、窒
素ガスを用いると部分的に窒化反応が起こる可能性があ
るため、適当ではない。
囲気中で行われることが必要で、この雰囲気に用いられ
るものはアルゴン等の希ガスが好適である。例えば、窒
素ガスを用いると部分的に窒化反応が起こる可能性があ
るため、適当ではない。
【００３３】前記不純物元素を実質的に含有しないＡ成
分を製造する方法としては、一旦蒸留、昇華できる化合
物にして高純度化し、加水分解等によって酸化物（水酸
化物）にもどす方法、例えばＴｉＯ2 の場合、一旦Ｔｉ
Ｃｌ4 にして蒸留精製後、加水分解し、加熱して高純度
ＴｉＯ2 を得る方法が採用される。また、一旦アルコキ
サイドにして精製を行い、加水分解し、加熱して高純度
酸化物にすることもできる。Ａ成分中の塩類等の場合、
再結晶処理によって高純度化することも可能である。高
純度化の方法は元素Ｍの種類に応じた種々の方法を用い
ればよいので、上記方法に特に制限されるものではな
い。
分を製造する方法としては、一旦蒸留、昇華できる化合
物にして高純度化し、加水分解等によって酸化物（水酸
化物）にもどす方法、例えばＴｉＯ2 の場合、一旦Ｔｉ
Ｃｌ4 にして蒸留精製後、加水分解し、加熱して高純度
ＴｉＯ2 を得る方法が採用される。また、一旦アルコキ
サイドにして精製を行い、加水分解し、加熱して高純度
酸化物にすることもできる。Ａ成分中の塩類等の場合、
再結晶処理によって高純度化することも可能である。高
純度化の方法は元素Ｍの種類に応じた種々の方法を用い
ればよいので、上記方法に特に制限されるものではな
い。
【００３４】本発明の高純度窒化物粉末の製造方法にお
いて、高純度炭素粉末と共に使用される前記Ａ成分元素
の化合物は、前記炭化物粉末の製造方法に用いられた化
合物とほぼ同様のものが好適である。ここにこれを列挙
すれば、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓ
ｃ、Ｔｂの酸化物、水酸化物、塩類及びアルコキサイ
ド、カルボキサイド等の有機化合物の少なくとも１種が
好ましく用いられる。また、得られた窒化物粉末は、炭
化物粉末と同じく、単元素の窒化物粉末でも複合窒化物
でもよい。
いて、高純度炭素粉末と共に使用される前記Ａ成分元素
の化合物は、前記炭化物粉末の製造方法に用いられた化
合物とほぼ同様のものが好適である。ここにこれを列挙
すれば、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓ
ｃ、Ｔｂの酸化物、水酸化物、塩類及びアルコキサイ
ド、カルボキサイド等の有機化合物の少なくとも１種が
好ましく用いられる。また、得られた窒化物粉末は、炭
化物粉末と同じく、単元素の窒化物粉末でも複合窒化物
でもよい。
【００３５】また、得られた窒化物粉末中の前記各不純
物含有量は１０ｐｐｍ以下であればよいが、好ましくは
３ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。
物含有量は１０ｐｐｍ以下であればよいが、好ましくは
３ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。
【００３６】次に、この高純度炭素粉末と前記Ａ成分元
素の化合物から得られるＡ成分化合物の高純度窒化物粉
末の製造方法を述べる。
素の化合物から得られるＡ成分化合物の高純度窒化物粉
末の製造方法を述べる。
【００３７】該Ａ成分化合物の中でも好適な酸化物を用
いた場合の、窒化物粉末の製造方法を次に例示する。元
素Ｍの原子価をｎとすれば、炭化物の場合と同様の高温
で反応させる反応式は次にようになる。
いた場合の、窒化物粉末の製造方法を次に例示する。元
素Ｍの原子価をｎとすれば、炭化物の場合と同様の高温
で反応させる反応式は次にようになる。
【００３８】 3M2On ＋3nC ＋nN2 →2M3Nn ＋3nCO 例えばＭがＡｌ（３価）とＳｉ（４価）の場合 3Al2O3＋9C＋3N2 → 2Al3N3(=6AlN)＋9CO 3Si2O4(=6SiO2)＋12C ＋4N2 →2Si3N4＋12CO となる。ただし、Ｍがいくつかの原子価を取り得る場
合、炭化物と同様に窒化物が安定な原子価を選ぶ。ここ
でもｎは整数とは限らず、安定窒化物の分子式から求め
られた値である。例えばＣｒ2 Ｎの場合、ｎは３／２価
である。
合、炭化物と同様に窒化物が安定な原子価を選ぶ。ここ
でもｎは整数とは限らず、安定窒化物の分子式から求め
られた値である。例えばＣｒ2 Ｎの場合、ｎは３／２価
である。
【００３９】窒化物粉末の製造方法におけるＡ成分は上
記の通り化合物であって、元素Ｍそのもの（単体）の場
合は本方式は適用できない。本発明の窒化物粉末の製造
方法における、原料の混合方法、焼成方法等は炭化物の
場合に準拠して行われるが、異なる点として、焼成時の
雰囲気が窒素原子を含む非酸化性雰囲気であり、窒素ガ
スが好ましく用いられ、また、焼成温度は通常炭化物に
比べ若干低い温度が用いられる点が挙げられる。しか
し、焼成温度は特に制限されるものではない。
記の通り化合物であって、元素Ｍそのもの（単体）の場
合は本方式は適用できない。本発明の窒化物粉末の製造
方法における、原料の混合方法、焼成方法等は炭化物の
場合に準拠して行われるが、異なる点として、焼成時の
雰囲気が窒素原子を含む非酸化性雰囲気であり、窒素ガ
スが好ましく用いられ、また、焼成温度は通常炭化物に
比べ若干低い温度が用いられる点が挙げられる。しか
し、焼成温度は特に制限されるものではない。
【００４０】本発明の成形焼結体の製造方法において、
該焼結体は本発明の高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末
及び／又は高純度窒化物粉末を用い、通常の方法でバイ
ンダーを加え、その成形物を焼結して製造されるが、バ
インダー等の成分を始めとして、全工程において不純物
の混入を防ぐ方策が必要である。しかし、最終製品の使
用目的に応じて、有害でない元素を含有する焼結助剤を
添加することは可能である。
該焼結体は本発明の高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末
及び／又は高純度窒化物粉末を用い、通常の方法でバイ
ンダーを加え、その成形物を焼結して製造されるが、バ
インダー等の成分を始めとして、全工程において不純物
の混入を防ぐ方策が必要である。しかし、最終製品の使
用目的に応じて、有害でない元素を含有する焼結助剤を
添加することは可能である。
【００４１】高純度炭素粉末の応用分野としては、ＬＳ
Ｉ製造に用いられるカーボンサセプター、シリコン炭結
晶引上げ装置に用いられる炭素ルツボ、ＬＳＩ製造工程
で用いられる各種ヒーター材等が挙げられる。高純度炭
化物粉末の用途としては、半導体製造用冶具に用いられ
るβ型炭化ケイ素や炭化ケイ素を始めとする各種炭化物
の単結晶装置に用いられる多結晶炭化物原料等が挙げら
れる。また、高純度窒化物粉末の用途としては、高熱伝
導を要求される窒化アルミ基板の原料、半導体の単結晶
引上げ用窒化ホウ素ルツボの原料等が挙げられる。
Ｉ製造に用いられるカーボンサセプター、シリコン炭結
晶引上げ装置に用いられる炭素ルツボ、ＬＳＩ製造工程
で用いられる各種ヒーター材等が挙げられる。高純度炭
化物粉末の用途としては、半導体製造用冶具に用いられ
るβ型炭化ケイ素や炭化ケイ素を始めとする各種炭化物
の単結晶装置に用いられる多結晶炭化物原料等が挙げら
れる。また、高純度窒化物粉末の用途としては、高熱伝
導を要求される窒化アルミ基板の原料、半導体の単結晶
引上げ用窒化ホウ素ルツボの原料等が挙げられる。
【００４２】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明するが、本発明の主旨を越えない限り本実施例に
限定されるものではない。
に説明するが、本発明の主旨を越えない限り本実施例に
限定されるものではない。
【００４３】〔実施例１〕原料として不揮発分６８％の
レゾール型フェノール樹脂Ａを用いた。本フェノール樹
脂Ａは高純度フェノールとホルムアルデヒドをトリエチ
ルアミンを触媒として常法により合成した。フェノール
樹脂１００重量部に対して３重量部の高純度ｐ−トルエ
ンスルフォン酸（３０重量％水溶液使用）を加え、十分
に攪拌混合した後、ホットプレート上にて９０〜１００
℃で３０〜５０分間硬化させた。得られた樹脂状固形物
を電気炉に入れ、窒素雰囲気下で昇温速度２０℃／分で
９００℃まで加熱した。得られた黒色固形物を解砕後、
同じく窒素雰囲気下にて１５００℃で１時間熱処理し
た。得られた炭素粉末の酸素含有量は０．１％以下であ
った。本粉末のＸ線回折の結果はアモルファス炭素に近
いものであった。また本粉末についてＩＣＰ−質量分析
及びフレームス原子吸光法により不純物元素の含有量を
測定した結果を表１に示す。なお、不純物Ｓｉ含有量は
超高純度ＮａＯＨを用いて、アルカリ溶融法により分析
した。
レゾール型フェノール樹脂Ａを用いた。本フェノール樹
脂Ａは高純度フェノールとホルムアルデヒドをトリエチ
ルアミンを触媒として常法により合成した。フェノール
樹脂１００重量部に対して３重量部の高純度ｐ−トルエ
ンスルフォン酸（３０重量％水溶液使用）を加え、十分
に攪拌混合した後、ホットプレート上にて９０〜１００
℃で３０〜５０分間硬化させた。得られた樹脂状固形物
を電気炉に入れ、窒素雰囲気下で昇温速度２０℃／分で
９００℃まで加熱した。得られた黒色固形物を解砕後、
同じく窒素雰囲気下にて１５００℃で１時間熱処理し
た。得られた炭素粉末の酸素含有量は０．１％以下であ
った。本粉末のＸ線回折の結果はアモルファス炭素に近
いものであった。また本粉末についてＩＣＰ−質量分析
及びフレームス原子吸光法により不純物元素の含有量を
測定した結果を表１に示す。なお、不純物Ｓｉ含有量は
超高純度ＮａＯＨを用いて、アルカリ溶融法により分析
した。
【００４４】〔実施例２〕高純度フェノール１モルに対
して、高純度ホルムアルデヒド０．８モルを混合し、こ
れに対して４重量％の高純度ｐ−トルエンスルフォン酸
を加え、５時間還流反応させた。得られたノボラックフ
ェノール樹脂をメタノールに溶解し、ノボラック樹脂に
対し１０重量％の高純度ヘキサミンを、９０℃で激しく
攪拌しながら添加した。得られた粉末を電気炉に入れ、
窒素雰囲気中で２０℃／分の昇温速度で１５００℃まで
昇温し、１時間その温度に保持した後、冷却し炭素粉末
を得た。この粉末について実施例１と同様に、不純物元
素の含有量を測定した結果を表１に示す。
して、高純度ホルムアルデヒド０．８モルを混合し、こ
れに対して４重量％の高純度ｐ−トルエンスルフォン酸
を加え、５時間還流反応させた。得られたノボラックフ
ェノール樹脂をメタノールに溶解し、ノボラック樹脂に
対し１０重量％の高純度ヘキサミンを、９０℃で激しく
攪拌しながら添加した。得られた粉末を電気炉に入れ、
窒素雰囲気中で２０℃／分の昇温速度で１５００℃まで
昇温し、１時間その温度に保持した後、冷却し炭素粉末
を得た。この粉末について実施例１と同様に、不純物元
素の含有量を測定した結果を表１に示す。
【００４５】〔実施例３〕よく蒸留精製したアクリロニ
トリルモノマーとスチレンモノマーを３．５モル対０．
２モルの割合で混合し、よく蒸留精製されたＤＭＳＯ溶
媒中に溶解（３．７モル／ｌ）し、触媒としてエタノー
ルで再結晶をくり返した高純度アゾビスイソブチロニト
リルを０．０３モル添加し、窒素気流中にて５０℃で３
０時間重合させた。次いで溶媒のＤＭＳＯを除去後、電
気炉を用い空気中で１０℃／分の昇温速度で３５０℃ま
で昇温し、２時間不融化した。この不融化物を実施例２
と同様な方法で２０００℃まで昇温炭化して炭素粉末を
得た。本粉末のＸ線回折結果はグラファイトに近い鋭い
ピークを示した。この粉末について、実施例１と同様
に、不純物元素の含有量を測定した結果を表１に示す。
トリルモノマーとスチレンモノマーを３．５モル対０．
２モルの割合で混合し、よく蒸留精製されたＤＭＳＯ溶
媒中に溶解（３．７モル／ｌ）し、触媒としてエタノー
ルで再結晶をくり返した高純度アゾビスイソブチロニト
リルを０．０３モル添加し、窒素気流中にて５０℃で３
０時間重合させた。次いで溶媒のＤＭＳＯを除去後、電
気炉を用い空気中で１０℃／分の昇温速度で３５０℃ま
で昇温し、２時間不融化した。この不融化物を実施例２
と同様な方法で２０００℃まで昇温炭化して炭素粉末を
得た。本粉末のＸ線回折結果はグラファイトに近い鋭い
ピークを示した。この粉末について、実施例１と同様
に、不純物元素の含有量を測定した結果を表１に示す。
【００４６】〔比較例１〕市販の成形用フェノール樹脂
（充填剤は含まず、硬化剤は配合されているタイプのも
の）のノボラック−タイプ（Ｎ）のものとレゾール−タ
イプ（Ｒ）の２種を１８０℃で熱硬化させた後、実施例
１と同様な方法で炭化し、得られた炭素粉末について実
施例１と同様に、不純物元素の含有量を測定した結果を
表１に示す。
（充填剤は含まず、硬化剤は配合されているタイプのも
の）のノボラック−タイプ（Ｎ）のものとレゾール−タ
イプ（Ｒ）の２種を１８０℃で熱硬化させた後、実施例
１と同様な方法で炭化し、得られた炭素粉末について実
施例１と同様に、不純物元素の含有量を測定した結果を
表１に示す。
【００４７】〔比較例２〕市販の乳化重合でつくられた
ポリアクリロニトリル樹脂を、実施例３と同様な方法で
不融化し、さらに炭化した。得られた炭素粉末について
実施例１と同様に、不純物元素の含有量を測定した結果
を表１に示す。
ポリアクリロニトリル樹脂を、実施例３と同様な方法で
不融化し、さらに炭化した。得られた炭素粉末について
実施例１と同様に、不純物元素の含有量を測定した結果
を表１に示す。
【００４８】〔実施例４〕実施例１の方法で得られた炭
素粉末２９ｇに、よく精製されたエタノールに溶解した
ＳｉＯ2 含有量４０％の高純度エチルシリケート１５０
ｇを均質に含浸させた。５０〜８０℃で７時間静置して
エタノールを蒸発させた後、１０重量％の高純度塩酸水
溶液を含浸させエチルシリケートを加水分解し、１００
℃で乾燥し、炭素とＳｉＯ2 の混合粉末を得た。本粉末
をアルゴンガス雰囲気中で３０℃／分の昇温速度で１９
００℃に加熱し、３時間保持し、ＳｉＣ粉末を得た。こ
のＳｉＣ粉末について実施例１と同様に、不純物元素の
含有量を測定した結果を表２に示す。
素粉末２９ｇに、よく精製されたエタノールに溶解した
ＳｉＯ2 含有量４０％の高純度エチルシリケート１５０
ｇを均質に含浸させた。５０〜８０℃で７時間静置して
エタノールを蒸発させた後、１０重量％の高純度塩酸水
溶液を含浸させエチルシリケートを加水分解し、１００
℃で乾燥し、炭素とＳｉＯ2 の混合粉末を得た。本粉末
をアルゴンガス雰囲気中で３０℃／分の昇温速度で１９
００℃に加熱し、３時間保持し、ＳｉＣ粉末を得た。こ
のＳｉＣ粉末について実施例１と同様に、不純物元素の
含有量を測定した結果を表２に示す。
【００４９】〔実施例５〕実施例１の方法で得られた炭
素粉末３６ｇに、よく精製されたエタノールに溶解した
ＴｉＯ2 含有量２８％の高純度チタンプロポキサイド２
８６ｇを均質に含浸させた。これを１３０℃減圧で乾燥
した以外は、実施例４と同様な処理をして炭素とＴｉＯ
2 の混合粉末を得た。本粉末をアルゴン雰囲気中で３０
℃／分の昇温速度で１５００℃に加熱し３時間保持し、
ＴｉＣ粉末を得た。このＴｉＣ粉末について実施例１と
同様に、不純物元素の含有量を測定した結果を表２に示
す。
素粉末３６ｇに、よく精製されたエタノールに溶解した
ＴｉＯ2 含有量２８％の高純度チタンプロポキサイド２
８６ｇを均質に含浸させた。これを１３０℃減圧で乾燥
した以外は、実施例４と同様な処理をして炭素とＴｉＯ
2 の混合粉末を得た。本粉末をアルゴン雰囲気中で３０
℃／分の昇温速度で１５００℃に加熱し３時間保持し、
ＴｉＣ粉末を得た。このＴｉＣ粉末について実施例１と
同様に、不純物元素の含有量を測定した結果を表２に示
す。
【００５０】〔実施例６〕実施例１の方法で得られた炭
素粉末２０ｇに、よく精製されたエタノールに溶解した
ＳｉＯ2 含有量４０％の高純度エチルシリケート１５０
ｇを均質に含浸させた。これを実施例４と同様な処理を
して、炭素とＳｉＯ2 の混合粉末を得た。本粉末を窒素
ガス雰囲気中で３０℃／分の昇温速度で１７００℃に加
熱し２時間保持し、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を得た。このＳｉ3
Ｎ4 粉末について実施例１と同様に、不純物元素の含有
量を測定した結果を表２に示す。
素粉末２０ｇに、よく精製されたエタノールに溶解した
ＳｉＯ2 含有量４０％の高純度エチルシリケート１５０
ｇを均質に含浸させた。これを実施例４と同様な処理を
して、炭素とＳｉＯ2 の混合粉末を得た。本粉末を窒素
ガス雰囲気中で３０℃／分の昇温速度で１７００℃に加
熱し２時間保持し、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を得た。このＳｉ3
Ｎ4 粉末について実施例１と同様に、不純物元素の含有
量を測定した結果を表２に示す。
【００５１】〔実施例７〕実施例１の方法で得られた炭
素粉末２１．５ｇに水酸化アルミニウム４４ｇをテフロ
ンコーティングした混合機でよく混合した。本粉末を窒
素雰囲気中で３０℃／分の昇温速度で１６００℃に加熱
し３時間保持し、ＡｌＮ粉末を得た。このＡｌＮ粉末に
ついて実施例１と同様に、不純物元素の含有量を測定し
た結果を表２に示す 。
素粉末２１．５ｇに水酸化アルミニウム４４ｇをテフロ
ンコーティングした混合機でよく混合した。本粉末を窒
素雰囲気中で３０℃／分の昇温速度で１６００℃に加熱
し３時間保持し、ＡｌＮ粉末を得た。このＡｌＮ粉末に
ついて実施例１と同様に、不純物元素の含有量を測定し
た結果を表２に示す 。
【００５２】〔比較例３〕比較例１で合成した炭素粉末
２９ｇと９９．９９％のエチルシリケート１５０ｇを用
いた以外、実施例４と同様な方法でＳｉＣ粉末を合成し
た。この粉末について実施例１と同様に、不純物元素の
含有量を測定した結果を表２に示す。
２９ｇと９９．９９％のエチルシリケート１５０ｇを用
いた以外、実施例４と同様な方法でＳｉＣ粉末を合成し
た。この粉末について実施例１と同様に、不純物元素の
含有量を測定した結果を表２に示す。
【００５３】〔比較例４〕カーボンブラック（Ｎ−３３
０）２０ｇに９９．９９％のエチルシリケート（ＳｉＯ
2 含有量：３０％）２００ｇを含浸させた以外、実施例
６と同様な方法でＳｉ3 Ｎ4 粉末を得た。この粉末につ
いて実施例１と同様に不純物元素の含有量を測定した結
果を表２に示す。
０）２０ｇに９９．９９％のエチルシリケート（ＳｉＯ
2 含有量：３０％）２００ｇを含浸させた以外、実施例
６と同様な方法でＳｉ3 Ｎ4 粉末を得た。この粉末につ
いて実施例１と同様に不純物元素の含有量を測定した結
果を表２に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】表１の結果からわかるように、本発明にお
ける炭素粉末の各不純物元素の含有量は１ｐｐｍ以下で
あり、高純度の炭素粉末が得られたことを示す。特に実
施例１と比較例１、実施例３と比較例２を各々対比させ
ればこの事実は明白となる。
ける炭素粉末の各不純物元素の含有量は１ｐｐｍ以下で
あり、高純度の炭素粉末が得られたことを示す。特に実
施例１と比較例１、実施例３と比較例２を各々対比させ
ればこの事実は明白となる。
【００５７】また、表２、実施例４、５及び比較例３か
ら明らかなように、本発明における炭化物粉末の各不純
物元素の含有量は１０ｐｐｍ以下であり、この炭化物粉
末が高純度品であることがわかる。
ら明らかなように、本発明における炭化物粉末の各不純
物元素の含有量は１０ｐｐｍ以下であり、この炭化物粉
末が高純度品であることがわかる。
【００５８】さらに表２、実施例６、７及び比較例４に
示されるように、本発明における窒化物粉末の各不純物
元素の含有量は１０ｐｐｍ以下であり、この窒化物粉末
が高純度品であることがわかる。
示されるように、本発明における窒化物粉末の各不純物
元素の含有量は１０ｐｐｍ以下であり、この窒化物粉末
が高純度品であることがわかる。
【００５９】
【発明の効果】本発明の炭素粉末、炭化物粉末、窒化物
粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法は、上記構成と
したので各不純物元素が１ｐｐｍ以下の高純度炭素粉
末、各不純物元素が１０ｐｐｍ以下の高純度炭化物粉末
ならびに高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体を容
易に得ることができるという優れた効果を有する。
粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法は、上記構成と
したので各不純物元素が１ｐｐｍ以下の高純度炭素粉
末、各不純物元素が１０ｐｐｍ以下の高純度炭化物粉末
ならびに高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体を容
易に得ることができるという優れた効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｇ 23/00 Ｚ Ｃ０４Ｂ 35/52 Ａ 35/56 Ｓ １０１ Ｐ 35/58 １０２ Ｑ １０４ Ｒ Ｃ２２Ｃ 29/10
Claims (4)
- 【請求項１】 下記に示す不純物；周期律表１〜１３族
（Ｉａ〜 VIIａ族、VIII族、Ｉｂ〜 IIIｂ族）元素、１
４族（IVｂ族）の原子番号１４以上の元素、１５族（Ｖ
ｂ族）の原子番号３３以上の元素、希土類元素及びその
化合物を実質的に含有しない重合性又は架橋性の有機化
合物、又は該有機化合物と該不純物を実質的に含有しな
い触媒若しくは架橋剤とからなる組成物、を加熱固化
し、得られた固形物を非酸化性雰囲気中で、加熱焼成
し、該各不純物元素の含有量が１ｐｐｍ以下の炭素粉末
を得ることを特徴とする高純度炭素粉末の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の製造方法により得られた
高純度炭素粉末と下記に示すＡ成分；周期律表３族（ I
IIａ族）、４族（IVａ族）、５族（Ｖａ族）、６族（VI
ａ族）、１３族（ IIIｂ族）の各元素、１４族（IVｂ
族）の原子番号１４以上の元素、希土類元素及びその酸
化物、水酸化物、塩類、有機化合物の少なくとも１種で
あり、かつこれと同一の元素を除く前記不純物元素を実
質的に含有しないものを混合し、窒素原子を含まない非
酸化性雰囲気中で加熱焼成して、前記各不純物元素の含
有量が１０ｐｐｍ以下の該Ａ成分の炭化物粉末を得るこ
とを特徴とする高純度炭化物粉末の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の製造方法により得られた
高純度炭素粉末と請求項２記載におけるＡ成分元素の酸
化物、水酸化物、塩類及び有機化合物の少なくとも１種
以上とを混合し、窒素原子を含む非酸化性雰囲気中で加
熱焼成して、前記各不純物元素の含有量が１０ｐｐｍ以
下の該Ａ成分化合物の窒化物粉末を得ることを特徴とす
る高純度窒化物粉末の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の製造方法により得られた
高純度炭素粉末、請求項２記載の製造方法により得られ
た高純度炭化物粉末及び／又は請求項３記載の製造方法
により得られた高純度窒化物粉末を焼結することを特徴
とする成形焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169092A JPH0616404A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4169092A JPH0616404A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0616404A true JPH0616404A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15880178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4169092A Pending JPH0616404A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 高純度炭素粉末、高純度炭化物粉末、高純度窒化物粉末及びこれらの成形焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616404A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4873505A (en) * | 1987-05-29 | 1989-10-10 | Kitagawa Industries Co., Ltd. | Electric noise absorber |
| JP2007261832A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Sumco Solar Corp | 窒化珪素離型材粉末、離型材の作製方法及び焼成方法 |
| JP2008081340A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Toda Kogyo Corp | 窒化ケイ素粉末の製造法 |
| WO2009123251A1 (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-08 | 住友化学株式会社 | カーボンの製造方法 |
| JP2017505274A (ja) * | 2013-12-11 | 2017-02-16 | ベイカー ヒューズ インコーポレイテッド | 炭素複合材、製造方法、及びその使用 |
| US10119011B2 (en) | 2014-11-17 | 2018-11-06 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Swellable compositions, articles formed therefrom, and methods of manufacture thereof |
| US10202310B2 (en) | 2014-09-17 | 2019-02-12 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Carbon composites |
| US10344559B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-07-09 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | High temperature high pressure seal for downhole chemical injection applications |
| US10480288B2 (en) | 2014-10-15 | 2019-11-19 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Articles containing carbon composites and methods of manufacture |
| US11097511B2 (en) | 2014-11-18 | 2021-08-24 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Methods of forming polymer coatings on metallic substrates |
| US11148950B2 (en) | 2014-11-13 | 2021-10-19 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Reinforced composites, methods of manufacture, and articles therefrom |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4169092A patent/JPH0616404A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4873505A (en) * | 1987-05-29 | 1989-10-10 | Kitagawa Industries Co., Ltd. | Electric noise absorber |
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| US10480288B2 (en) | 2014-10-15 | 2019-11-19 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Articles containing carbon composites and methods of manufacture |
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