JPH06263412A - β’―サイアロン粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、強度及び耐蝕性、耐摩耗性に優れ
たサイアロンセラミックスの製造に必要な粒径が細か
く、ガラス相の少ない、高純度なβ’―サイアロン粉末
の製造方法を提供する。 【構成】 アルミニウムアルコキシドとアルカノールア
ミン化合物を反応させてから、シランカップリング剤を
添加し混合したものを、水と酸性触媒を用いて加水分解
し、得られたゾルを熟成することでゲル化させ、それを
乾燥後、窒素雰囲気中１４００℃より高い温度で焼成す
ることにより粒径が細かく、ガラス相の少ない、高純度
なβ’―サイアロン単相の粉末が製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強度及び耐蝕性、耐摩
耗性に優れたサイアロンセラミックスの製造に必要な粒
径が細かく、ガラス相の少ない、高純度なβ’―サイア
ロン粉末の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】サイアロンセラミックスの製造方法とし
ては、一般的に、Ｓｉ₃Ｎ₄―Ａｌ₂Ｏ₃―ＡｌＮ系の混合
粉末を焼結することが行われている。

【０００３】しかし、この方法は、ミクロンオーダーの
粉末混合であるために、Ｓｉ₃Ｎ₄の中にＡｌ及びＯを固
溶させるのに高温あるいは時間を要するために、サイア
ロン粒子が粗大化すること、粉未どおしの混合不足が生
じるとムライト等の目的でない他の相が出現したり、ガ
ラス相が多く残存するなど、均質なサイアロン焼結体と
ならないという欠点がある。

【０００４】また、サイアロン粉末を製造する方法とし
ては還元窒化反応による製造方法があり、例えば、

【０００５】（１）天然シリカ―アルミナ鉱物、すなわ
ち粘土鉱物にカーボン粉末を混合したものを窒素気流中
で還元窒化焼成する方法（特開昭６２―２５６７５６
等）

【０００６】（２）火山ガラスとカーボンの混合物を窒
素気流中で還元窒化反応させる方法（特開昭５３―１０
４６１６）

【０００７】（３）非晶質の窒化ケイ素粉末に、アルミ
ナ粉末及びアルミニウム金属粉末を添加した混合粉末を
窒素雰囲気中で焼成する方法（特開昭６２―２１２２６
８）

【０００８】（４）窒化ケイ素粉末にアルミニウムアル
コキシド溶液を加え、蒸発乾固あるいは加水分解後ろ過
して得た粉末を焼成する方法（特公昭６１―４７８９）

【０００９】（５）シリコンアルコキシドとアルミニウ
ムアルコキシドの混合液を加水分解して得たものにカー
ボンを加え、窒素雰囲気中で還元窒化反応させる方法
（特開昭６０―１４５９０２）等がある。

【００１０】しかしながら、（１）、（２）の方法で
は、出発原料として天然の粘土鉱物を用いるため、鉄等
の不純物の混入が不可避であり、高純度のサイアロンは
得にくい。

【００１１】（３）の方法では、反応性の高い非晶質の
窒化ケイ素を用いているが、やはり、粉末どうしの混合
であり、均一混合することが難しいことにより、ガラス
相が多く出現したり、Ｘ―サイアロン等の他のサイアロ
ン相が出現する。

【００１２】（４）の方法でも、やはり粉末のを用いて
おり、Ａｌ―Ｏ―Ｓｉのような原子レベルでの混合状態
となってはいない。

【００１３】（５）の方法では、溶媒をうまく選択する
ことによって均一溶液となるが、加水分解速度の違いに
より均一混合粉体が得にくく、かつカーボンを均一混合
させることは難しい。

【００１４】一方、高品質のセラミックスを得るための
方法として、金属アルコキシドの加水分解による合成方
法が研究されている。

【００１５】金属アルコキシドを用いるいわゆるゾルゲ
ル法は、一般に行われている粉末を混合し仮焼を行う方
法に比較して、高純度のものが得られる、低温製造プロ
セスが可能である、細かな粉体を製造し易い等多くの利
点を有することから高機能性セラミックスの開発への適
用が期待されている。

【００１６】例えば、特開平３―１１３０１９にゾルゲ
ル法による酸窒化物セラミックファイバーの製造方法が
開示されている。

【００１７】この方法では、形状がファイバーである
が、アンモニア気流中で焼成しても、ゲルファイバー中
にカーボンが残らないために還元窒化反応が進まないこ
とから窒素含有率は低く、Ｘ線回析の結果からもムライ
ト相等が認められサイアロン単相とはなっていない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、上述した
従来法の欠点である低純度、不均一混合によるサイアロ
ン粒子の粗大化、β’―サイアロン以外の相（ガラス相
も含む）の出現、還元窒化反応におけるカーボンを均一
に添加する困難さ、などの欠点を解消し、ゾルゲル法を
用いてβ’―サイアロン粉末を得る方法を提供しようと
するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、アルミニウ
ムアルコキシドとアルカノールアミン化合物を０＜アル
カノールアミン中の水酸基／アルミニウムアルコキシド
＜３のモル比に混合して反応させてから、シランカップ
リング剤を、０＜Ａｌ／Ｓｉ＜２．３４のモル比で混合
したものを、アルミニウムアルコキシドに対し０．５〜
２０モル倍である水と、酸性触媒を用いて加水分解し、
得られたゾルを熟成することでゲル化させ、それを乾燥
後、窒素雰囲気中１４００℃より高い温度で焼成するこ
とを特徴とするβ’―サイアロン粉末の製造方法を見い
だしこの発明を完成させた。

【００２０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２１】まず、本発明で用いるアルミニウムアルコ
キシド、アルカノールアミン、シランカップリング剤に
ついて述べる。

【００２２】アルミニウムアルコキシドとしては、Ａｌ
（ＯＲ）₃（Ｒ：アルキル基）で表すことのできるもの
であり、Ｒとしてはメチル基、エチル基、ｎ―プロピル
基、ｉｓｏ―プロピル基、ｎ―ブチル基、ｓｅｃ―ブチ
ル基、ｔｅｒｔ―ブチル基等が例示される。

【００２３】反応の均一性、操作性を考慮すると、常温
で液体であるアルミニウムアルコキシドを用いることが
望ましいが、常温で個体であるアルコキシドでも、その
アルコキシドが可溶な有機溶媒に溶解して用いることが
できる。

【００２４】操作性及び価格の面から、アルミニウムｓ
ｅｃ―ブトキシドが最も好ましい。

【００２５】アルカノールアミンは、アルミニウムアル
コキシドの安定化剤として用いる。安定化剤とは、アル
ミニウムアルコキシドのアルキル基の部分と置換し、あ
るいはアルミニウム原子に付加し、アルコキシドの加水
分解速度を遅らせることのできる化合物である。

【００２６】窒素がゲル中に導入され、焼成時の還元窒
化を容易にするためアルカノールアミンを使用しなけれ
ばならない。

【００２７】具体的には、モノエタノールアミン、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン等があり、特に
規定するものではない。

【００２８】シランカップリング剤とは、一般にＳｉ
（ＯＲ’）_nＸ_4-n（ｎ＝１、２、３）の式で表される化
合物で、Ｘは、アルキル基、アミノ基、ビニル基、エポ
キシ基等で、ＯＲ’は加水分解可能な基であるメトキシ
基、エトキシ基等である化合物のことである。

【００２９】具体的には、メチルトリメトキシシラン、
メチルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、γ
―アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ―（２―ア
ミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメ
チルジエトキシシラン、γ―（２―アミノエチル）アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキ
シシラン等が例示される。

【００３０】本発明においては、シランカップリング剤
の加水分解に寄与しない基であるＸの部分に炭素を含む
基が必要である。

【００３１】すなわちＸの部分が加水分解、熟成、乾燥
後のゲルの中に残ることにより、カーボンが均一混合し
た状態となることで、焼成時の還元窒化が進行する。

【００３２】また、ゲルへの窒素導入の観点からＸの部
分にさらにアミノ基を含有するシランカップリング剤が
最も好ましい。

【００３３】次に、本発明の製造方法について述べる。

【００３４】最初に、アルミニウムアルコキシドとアル
カノールアミンを反応させる。両者を常温ないし加温下
で混合することにより反応させることができるが、反応
の均一性の面から溶液状態での混合が望ましく、先に述
べたように、ここで用いる有機溶媒としてはアルミニウ
ムアルコキシドを溶解するもので、具体的にはメタノー
ル、エタノール、ｎ―プロパノール、ｉｓｏ―プロパノ
ール、ｎ―ブタノール等に代表されるアルコール類、ト
ルエン、ベンゼン、キシレン等に代表される芳香族化合
物、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド等を用
いることができる。

【００３５】この反応には、アルカノールアミン中の水
酸基の水素原子とアルミニウムアルコキシドが関与す
る。

【００３６】アルカノールアミン水酸基のモル数はモノ
アルカノールアミンでは１モル、ジアルカノールアミン
では２モル、トリアルカノールアミンでは３モルであ
る。

【００３７】アルカノールアミンの使用量としては、後
の加水分解反応が進み均一な透明ゲルが作製されるため
には、アルミニウムアルコキシドのモル数に対して、ア
ルカノールアミン中の水酸基のモル数が３倍より少なく
しなければならない。

【００３８】３倍以上であるとアルミニウムアルコキシ
ドが完全に安定になり、加水分解反応が進行せず、ゲル
とならなくなるからである。

【００３９】また、この操作でアルミニウムアルコキシ
ドを安定化させなければ、後の加水分解工程においてア
ルミニウムアルコキシドとシランカップリング剤の加水
分解速度の差による不均一な加水分解が起きて、Ａｌ―
Ｏ―Ｓｉの原子レベルでの結合が形成されず、均一なゲ
ルとはならない。

【００４０】次に、アルカノールアミンでアルミニウム
アルコキシドを安定化させた溶液に上記シランカップリ
ング剤を常温ないし加温下で混合する。

【００４１】それにより透明な均一溶液が作製される。
また、そのときのシランカップリング剤とアルミニウム
アルコキシドの割合は、焼成後β’―サイアロンとする
ために０＜Ａｌ／Ｓｉ＜２．３４の範囲でなくてはなら
ない。

【００４２】その後、この透明な均一溶液を加水分解す
る。その方法としては、エタノールのような水を溶解す
る有機溶媒と水との混合物の添加、あるいは、水を均一
溶液に直接滴下して添加する等が挙げられ、特に規定さ
れるものではない。

【００４３】均一反応性、製造工程の時間短縮、操作性
の面から水を溶解する有機溶媒と水との混合物の添加に
よる加水分解が最も好ましい。

【００４４】加水分解の際の添加する水のモル数は、ア
ルミニウムアルコキシドに対して０．５倍以上２０倍以
下にしなければならない。

【００４５】０．５倍よりも少ない場合、加水分解反応
が十分に起こらず、熟成後透明なゲルとはならない。

【００４６】２０倍より多い場合は、不均一な加水分
解、白沈が生じる等の現象が起きてしまい、熟成後透明
なゲルとはならない。

【００４７】すなわち熟成後透明ゲルにならないという
ことは、不均一なゲルであるということであり、最終的
に焼成後好ましいβ’―サイアロン相単相とならないこ
ととなる。

【００４８】また、加水分解工程の際に酸性触媒を添加
する。それにより、熟成中における水酸基とアルコキシ
ル基との反応によるＡｌ―Ｏ―Ｓｉの原子レベルの結合
が促進し、均一な透明ゲルを作製することができる。

【００４９】すなわち、酸性触媒を用いないと、水酸基
とアルコキシル基との反応が促進せずアルミニウム水酸
化物やシリコン水酸化物が生成し、ゲルが白色となりＡ
ｌ―Ｏ―Ｓｉの原子レベルの結合が起こらない。

【００５０】酸性触媒としては、塩酸、硝酸、フッ酸、
硫酸、酢酸等が挙げられ、焼成後に残査とならない、安
全性等の面を考慮すると塩酸、硝酸が好ましい。

【００５１】その添加量としては、アルミニウムアルコ
キシドに対してモル数で０．０１倍程度が望ましい。

【００５２】加水分解工程を経ることで、均一溶液は流
動性のあるゾルと一般的に呼ばれる。

【００５３】これを熟成することにより流動性のないＡ
ｌ―Ｏ―Ｓｉの原子レベルの結合を持つゲルとする。

【００５４】熟成は、室温あるいは加温下で、ゾルを空
気中の水分に触れないように密閉して、放置しておくこ
とにより行うことが望ましい。

【００５５】それによりゾルは数時間から数日で流動性
のない一体化したすなわち透明なバルクゲルとなる。

【００５６】この場合シネリシス（離しょう）と呼ばれ
る、ゲルが有機溶媒に浮いた状態となる。この状態にな
ったときに熟成の終了と判断する。

【００５７】その後、そのＡｌ―Ｏ―Ｓｉの結合を持つ
ゲルを密閉状態から解放して、０℃以上で数日間乾燥さ
せる。

【００５８】水の凍る温度０℃以上が必要であり、かつ
有機溶媒や加水分解によりアルコキシド等から生成され
るアルコールが沸騰しない温度範囲で乾燥される。６０
℃が最も望ましい温度である。

【００５９】その乾燥によりゲルは透明なまま約１ｃｍ
程度の小片に割れる。乾燥の終了の判断基準は特に定ま
ったものではないが、１日から１週間程度、アルコール
や有機溶媒のにおいがなくなったところを乾燥の終了と
判断する。

【００６０】乾燥後の小さなゲルを窒素雰囲気中１４０
０℃より高い温度で焼成する。窒素の炉の中に流す流量
は炉の大きさ等により特に規定されたものではないが、
窒化反応が起こるのに十分な量を流さなければならな
い。

【００６１】焼成温度は、１４００℃以下の温度である
とムライトあるいはＸ―サイアロン等の相が生成し、
β’―サイアロン相単相とはならない。

【００６２】１７００℃より高い温度で焼成すると粒成
長が起きて、粗大粒となってしまい、後に焼結体を作成
する場合、焼結性が悪くなる。最も好ましい焼成温度と
しては１６００℃付近の温度である。

【００６３】また該温度での保持時間は特に定められた
ものではないが、１２時間以上の保持を行うと粒成長が
起こるため、窒化が進行するのに十分な２時間〜５時間
保持が望ましい。

【００６４】そのように焼成をしたゲルは、多孔質であ
るために炉から出した後には自然に粉体状となる。

【００６５】

【作用】本発明によれば、粒径が細かく、かつガラス相
の少ない、高純度なβ’―サイアロン粉末が作製可能で
ある。

【００６６】本発明の方法は、ゾルゲル法を用いている
ために、すなわち高純度なアルコキシド、カップリング
剤を原料としているので最終的なβ’―サイアロンは高
純度であり、Ｓｉ、Ａｌ及びカーボンが原子あるいは分
子レベルで均一混合されたゲルを用いるために、通常の
Ｓｉ₃Ｎ₄―Ａｌ₂Ｏ₃―ＡｌＮ系の混合粉末によって得る
方法よりガラス相が少なくβ’―サイアロンを作製する
ことができる。

【００６７】このβ’―サイアロン相が出現する過程と
しては、シランカップリング剤の加水分解に寄与せず炭
素を含有する基、すなわちアルキル基、アミノ基、ビニ
ル基、エポキシ基等がゲル中に残存し、昇温することで
還元窒化反応が起こり、窒素が導入されてβ’―サイア
ロン相となると考えられる。

【００６８】このために従来の還元窒化の方法と異な
り、カーボンを添加する必要がないという特徴を持つ。

【００６９】

【実施例】以下実施例で詳細に説明をする。

【００７０】

【実施例１】アルミニウムｓｅｃ―ブトキシド０．２モ
ルに十分に水分を除いたエタノール０．４モルを添加
し、トリエタノールアミン０．０６７モルを添加し常温
で攪拌しながら反応させた。

【００７１】その後、γ―（２―アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン０．４モルを添加し均一溶
液とした。

【００７２】十分に水分を除いたエタノール０．４モ
ル、水１モル、塩酸（ＨＣｌとして）０．００２モルの
混合溶液を前記均一溶液に滴下し加水分解を行った。以
上の操作は空気中の水分に触れないようにしながら行っ
た。

【００７３】加水分解をして得られたゾルをポリプロピ
レン容器に移し、密閉したまま６０℃で２日間熟成を行
った。それにより無色透明なゲルとなった。

【００７４】容器を開放しさらに６０℃、３日間乾燥を
した。約１ｃｍ程度の小片のゲルとなった。

【００７５】そのゲルをフーリエ変換赤外分光光度計を
用いて調査したところ、Ｓｉ―Ｏ―Ａｌ結合による吸収
ピークが観察された。

【００７６】ゲルをアルミナるつぼに入れて、それぞれ
窒素中２リットル／ｍｉｎ、１５００、１６００、１７
００℃、それぞれ３時間保持で焼成を行った。

【００７７】作製された粉体について生成相をＸ線回折
（ＣｕＫα線）で、粒径を走査型電子顕微鏡観察で調査
した。これらの結果を第１表に示す。

【００７８】

【比較例１】 （焼成温度の違い）実施例１と同様な方法でゲルを作製
し、１２００、１３００、１４００℃、それぞれ３時間
保持で焼成を行った。

【００７９】作製された粉体について生成相をＸ線回折
で、粒径を走査型電子顕微鏡観察で調査した。これらの
結果を第１表に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】

【比較例２】 （アルカノールアミン未使用）アルミニウムｓｅｃ―ブ
トキシド０．２モルに十分に水分を除いたブタノール
０．４モルを添加し、γ―（２―アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン０．４モルを添加し均一溶
液とした。

【００８２】十分に水分を除いたブタノール０．４モ
ル、水１モル、塩酸（ＨＣｌとして）０．００２モルの
混合溶液を前記均一溶液に滴下し加水分解を行ったとこ
ろ、直ちに沈澱が生じた。以上の操作は空気中の水分に
触れないようにしながら行った。

【００８３】その後、沈澱物をよく洗い、６０℃で３日
間乾燥し、１６００℃３時間保特、窒素気流中で焼成を
行い、Ｘ線回折で結晶相を調査したところ、Ｘ―サイア
ロンと３０度付近にブロードなピークとしてガラス相が
観察された。

【００８４】

【比較例３】 （アルカノールアミン中の水酸基のモル数がアルミニウ
ムアルコキシドに対して３倍以上）アルミニウムｓｅｃ
―ブトキシド０．２モルに十分に水分を除いたブタノー
ル０．４モルを添加し、モノエタノールアミン２．２モ
ルを加え常温で攪拌しながら反応させた。

【００８５】その後、γ―（２―アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン０．４モルを添加し均一溶
液とした。

【００８６】十分に水分を除いたブタノール０．４モ
ル、水１モル、塩酸（ＨＣｌとして）０．００２モルの
混合溶液を前記均一溶液に滴下し加水分解を行った。以
上の操作は空気中の水分に触れないようにしながら行っ
た。

【００８７】密閉して、６０℃、１ヶ月熟成を行ったが
ゲル化せず、透明溶液のままであった。

【００８８】

【比較例４】 （水のモル数がアルミニウムアルコキシドに対して２０
倍以上）実施例１と同様にアルミニウムｓｅｃ―ブトキ
シド０．２モルに十分に水分を除いたエタノール０．４
モルを添加し、トリエタノールアミン０．０６７モルを
添加し常温で攪拌しながら反応させた。

【００８９】その後、γ―（２―アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン０．４モルを添加し均一溶
液とした。

【００９０】十分に水分を除いたエタノール０．４モ
ル、水６モル、塩酸（ＨＣｌとして）０．００２モルの
混合溶液を前記均一溶液に滴下し加水分解を行ったとこ
ろ直ちに沈澱ができゲルとはならなかった。

【００９１】

【比較例５】 （触媒未使用）実施例１と同様にアルミニウムｓｅｃ―
ブトキシド０．２モルに十分に水分を除いたエタノール
０．４モルを添加し、トリエタノールアミン０．０６７
モルを添加し常温で攪拌しながら反応させた。

【００９２】その後、γ―（２―アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン０．４モルを添加し均一溶
液とした。

【００９３】十分に水分を除いたエタノール０．４モ
ル、水１モルの混合溶液を前記均一溶液に滴下し加水分
解を行った。以上の操作は空気中の水分に触れないよう
にしながら行った。

【００９４】密閉して、６０℃、１ヶ月熟成を行ったが
ゲル化せず、透明溶液のままであった。

【００９５】

【比較例６】 （アルカリ性触媒使用）実施例１と同様にアルミニウム
ｓｅｃ―ブトキシド０．２モルに十分に水分を除いたエ
タノール０．４モルを添加し、トリエタノールアミン
０．０６７モルを添加し常温で攪拌しながら反応させ
た。

【００９６】その後、γ―（２―アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン０．４モルを添加し均一溶
液とした。

【００９７】十分に水分を除いたエタノール０．４モ
ル、水１モル（アンモニア水中の水を含む）、アンモニ
ア０．００２モルの混合溶液を前記均一溶液に滴下し加
水分解を行った。以上の操作は空気中の水分に触れない
ようにしながら行った。

【００９８】すぐには白沈が生成しなかったが、密閉し
て熟成を行うと白色のゲルとなった。容器を開放しさら
に６０℃、３日間乾燥をした。約１ｃｍ程度の小片の粉
末状のかたまりとなった。

【００９９】それをフーリエ変換赤外分光光度計を用い
て調査したところ、Ｓｉ―ＯＨ結合による吸収ピークが
観察された。窒素中２リットル／ｍｉｎ、１６００℃、
３時間保持で焼成を行った。

【０１００】それにより作製された粉体をＸ線回折によ
り調査した結果、Ｘ―サイアロンが大部分であり、少量
のβ’―サイアロンから成っていた。

【０１０１】

【実施例２】アルミニウムｓｅｃ―ブトキシド１モルに
ｎ―ブタノール２モルを添加し、モノエタノールアミン
１モルを添加し常温で攪拌しながら反応させた。そのと
き、かなりの発熱があった。

【０１０２】その後、メチルトリエトキシシラン４モル
を添加し均一溶液とした。ｎ―ブタノール２モル、水５
モル、硝酸０．０１モル（硝酸水溶液の硝酸として）を
混和した混合物をゆっくりと滴下して加水分解を行っ
た。以上の操作は空気中の水分に触れないようにしなが
ら行った。

【０１０３】その後、数時間常温で密閉して熟成するこ
とでこのゾルはゲル化した。

【０１０４】容器を開放して、６０℃４日間乾燥器中で
乾燥した。窒素中２リットル／ｍｉｎ、１５００℃、６
時間保持で焼成を行った。

【０１０５】それにより作製された粉体をＸ線回折によ
り調査した結果、β’―サイアロン単相であり、走査型
電子顕微鏡観察により粒径約０．４μｍの粉体であっ
た。

【０１０６】

【実施例３】アルミニウムｉｓｏ―プロポキシド０．１
モルをテトラヒドロフラン１モルに溶かし、モノエタノ
ールアミン０．０３３モルを添加し常温で攪拌しながら
反応させた。

【０１０７】その後、エチルトリエトキシシラン１モル
を添加し均一溶液とした。良く乾燥したエタノール１モ
ル、水０．４モル、塩酸０．００１モル（ＨＣｌとし
て）を均一溶液に強攪拌しながら添加した。以上の操作
は空気中の水分に触れないようにしながら行った。

【０１０８】密閉したまま６０℃の乾燥器に２４時間入
れ、熟成を行いゲル化させ、その後容器を開放し、８０
℃、３日間乾燥器中で乾燥をした。ゲルは割れて０．５
ｍｍ程度の小さなゲルの小片となった。

【０１０９】窒素気流中３リットル／ｍｉｎ、１６００
℃、３時間保持で焼成を行った。Ｘ線回折によりその相
を調査したところβ’―サイアロン単相であった。

【０１１０】

【実施例４】アルミニウムｓｅｃ―ブトキシド０．１モ
ルにｎ―ブタノール２モルを添加し、モノエタノールア
ミン０．１モルを添加し常温で攪拌しながら反応させ
た。そのとき、かなりの発熱があった。

【０１１１】γ―（２―アミノエチル）アミノプロピル
メチルジメトキシシラン０．２モルを添加し均一溶液と
した。

【０１１２】ｎ―ブダノール２モル、水０．５モル、硝
酸０．００１モル（硝酸水溶液の硝酸として）を混和し
た混合物をゆっくりと滴下して加水分解を行った。以上
の操作は空気中の水分に触れないようにしながら行っ
た。

【０１１３】その後、数時間常温で密閉して熟成するこ
とでこのゾルはゲル化した。容器を開放して、６０℃４
日間乾燥器中で乾燥した。

【０１１４】窒素気流中３リットル／ｍｉｎ、１６００
℃、３時間保持で焼成を行った。Ｘ線回折によりその相
を調査したところβ’―サイアロン単相であった。

【０１１５】

【比較例７】 （シリコンアルコキシドを使用）アルミニウムｓｅｃ―
ブトキシド０．２モルに十分に水分を除いたエタノール
０．４モルを添加しトリエタノールアミン０．０６７モ
ルを添加し常温で攪拌しながら反応させた。

【０１１６】その後、テトラエトキシシラン０．４モル
を添加し均一溶液とした。十分に水分を除いたエタノー
ル０．４モル、水１モル、塩酸（ＨＣｌとして）０．０
０２モルの混合溶液を前記均一溶液に滴下し加水分解を
行った。以上の操作は空気中の水分に触れないようにし
ながら行った。

【０１１７】加水分解をして得られたゾルをポリプロピ
レン容器に移し、密閉したまま６０℃で２日間熟成を行
った。それにより無色透明なゲルとなった。

【０１１８】容器を開放しさらに６０℃、３日間乾燥を
した。約１ｃｍ程度の小片のゲルとなった。

【０１１９】そのゲルをアルミナるつぼに入れて、それ
ぞれ窒素中２リットル／ｍｉｎ、１２００℃〜１７００
℃、３時間保持で焼成を行った。そのときの生成相を第
２表に示す。

【０１２０】すなわち、カーボン量がゲル中に少ないた
めにあまり還元窒化反応が進行しないと考えられる。

【０１２１】

【表２】

【０１２２】

【比較例８】 （粉体使用）市販のＳｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮをそれ
ぞれ焼成後の期待される組成がＳｉ_5.5Ａｌ_0.5Ｏ_0.5Ｎ
_7.5となるように配合し、アセトン中、ボールミルで２
４時間混練後、乾燥し、１７５０℃２４時間保持、窒素
気流中で焼成を行い、Ｘ線回折で結晶相を調査したとこ
ろβ’―サイアロン、Ｘ―サイアロン、β―Ｓｉ₃Ｎ₄と
ごく微量の末知相からなるものでガラス相も存在してい
た。

【０１２３】また走査型電子顕微鏡観察により粒径は約
１．９μｍ程度の粒からなり、焼成温度が高いためにそ
の粒が焼結しているような様子が観察された。

【０１２４】

【発明の効果】本発明によれば、強度及び耐蝕性、耐摩
耗性に優れたサイアロンセラミックスの製造に必要な、
従来法に比べてガラス相が少なく、粒径が細かい高純度
なサイアロン粉末が製造可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムアルコキシドとアルカノー
   ルアミン化合物を０＜アルカノールアミン中の水酸基／
   アルミニウムアルコキシド＜３のモル比に混合して反応
   させてから、シランカップリング剤を、０＜Ａｌ／Ｓｉ
   ＜２．３４のモル比で混合したものを、アルミニウムア
   ルコキシドに対し０．５〜２０モル倍である水と、酸性
   触媒を用いて加水分解し、得られたゾルを熟成すること
   でゲル化させ、それを乾燥後、窒素雰囲気中１４００℃
   より高い温度で焼成することを特徴とするβ’―サイア
   ロン粉末の製造方法。