JPH0656411A - 微細結晶の窒化ケイ素の製法 - Google Patents

微細結晶の窒化ケイ素の製法

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JPH0656411A
JPH0656411A JP4106702A JP10670292A JPH0656411A JP H0656411 A JPH0656411 A JP H0656411A JP 4106702 A JP4106702 A JP 4106702A JP 10670292 A JP10670292 A JP 10670292A JP H0656411 A JPH0656411 A JP H0656411A
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amorphous silicon
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grinding
amorphous
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Werner Krause
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細結晶の大きさが小さな窒化ケイ素の製法 【構成】 非晶質の窒化ケイ素及び/又は非晶質の窒化
ケイ素イミドの磨砕及び加熱による、0.4乃至1.0
μmの平均粒度(d50)を有する微細結晶の窒化ケイ素
を製造する方法において、非晶質の窒化ケイ素及び/又
は非晶質の窒化ケイ素イミドの磨砕を微結晶の大きさが
0.040乃至0.060μmの結晶質の窒化ケイ素と
共に実施しそしてこの磨砕した窒化ケイ素- 混合物を窒
素ふん囲気において1100℃乃至1600℃の温度に
加熱することを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質の窒化ケイ素及
び/又は非晶質の窒化ケイ素イミドから0.4乃至1μ
mの平均粒度(d50)を有する微細結晶の窒化ケイ素を
製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】密度の高い焼結窒化ケイ素(SSN)
は、高温においても高い強度及び耐腐食性で優れており
そして3.29/cm3 を有する機械的工業原料に比較
して比較的わずかな密度を有する工業原料である。それ
ゆえ密度の高い焼結窒化ケイ素は、電動機- 及びタービ
ン製作用の興味のある製作工業原料である。
【0003】所望の工業原料を有する、密度の高い焼結
窒化ケイ素(SSN)は、特に<1μmの粒度を有する
やや円形の粒子からなる、化学的に非常に純粋な窒化ケ
イ素から製造される。
【0004】微細な窒化ケイ素は、次の様に種々な方法
により製造することができる: a)ケイ素粉末の直接窒化 3Si+2N2 ---> Si3 4 b)炭素熱還元 3SiO2 +6C+2N2 ---> Si3 4 +6CO c)ケイ素ジイミド- 沈澱及び分解 SiCl4 +6NH3 ---> Si(NH)2 +4NH4 Cl 3Si(NH)2 ---> Si3 4 +2NH3 d)気相反応 3SiCl4 +4NH3 ---> Si3 4 +4HCl 市販の窒化ケイ素粉末は、1乃至15m2 /gの比表面
積及び0.4乃至1μmの平均粒度を有する。平均粒度
は、Micromeritits Instrumen
t社(Norcross,Georgia,USA)の
SediGraph(登録商標)5000ETにより測
定された。
【0005】結晶化過程において接種結晶の添加により
結晶化経過を制御をすることが公知てある。非晶質の窒
化ケイ素の結晶化の場合も少量の結晶化窒化ケイ素の混
合が提案されていた。これによりネコのひげの生成が、
阻止されそしてα/β- 相比率が、α- Si3 4 のた
めに移動されるとされている(欧州特許出願第0227
082号公報参照)。炭素熱法により窒化ケイ素を製造
する場合、形態学的に及び反応率に影響を与えるための
結晶質の窒化ケイ素の添加が、記載されていた(H.I
noue et al.,J.Amer.Cer.So
c.65,C-205(1982)参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的及び課題
は、微細結晶の窒化ケイ素を非晶質の窒化ケイ素及び/
又は窒化ケイ素イミドから製造することができる方法を
提供するのである。微細結晶の窒化ケイ素は<1μmの
粒度を有すべきである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題は、驚くべきこ
とに、非晶質の窒化ケイ素及び/又は非晶質の窒化ケイ
素イミドの磨砕及び加熱による、0.4乃至1.0μm
の平均粒度(d50)を有する微細結晶の窒化ケイ素を製
造する方法において、非晶質の窒化ケイ素及び/又は非
晶質の窒化ケイ素イミドの磨砕を、微結晶の大きさが
0.040乃至0.060μmの結晶質の窒化ケイ素と
共に実施しそしてこの磨砕した窒化ケイ素- 混合物を窒
素ふん囲気において1100℃乃至1600℃の温度に
加熱することにより解決することができた。
【0008】微結晶の大きさが0.040乃至0.06
0μmの窒化ケイ素は、非晶質の窒化ケイ素から結晶質
の窒化ケイ素を製造するための接種材料として殊に適す
る。何となればこの接種材料のうち4重量%までしか使
用する必要がない。
【0009】 非晶質及び結晶質の窒化ケイ素の共同磨砕の代わりに、
乾燥状態における又は懸濁液中での混合による均質化も
行うことができる。しかしこの場合得られる最終生成物
は一層粗粒である。
【0010】さらに、本発明による方法は、選択的にな
お、 a)非晶質の窒化ケイ素を、ドイツ特許出願P第138
84.8号公報の方法により窒化ケイ素及び/又は窒化
ケイ素イミドを湿潤ガス又は水含有溶剤との反応生成物
を窒素ふん囲気中で1100乃至1600℃に加熱して
得られる、結晶質の窒化ケイ素と共に実施し、 b)非晶質の窒化ケイ素及び/又は非晶質の窒化ケイ素
イミド並びに混合した結晶質の窒化ケイ素を共に水不
含、有機溶剤中で磨砕しそして水不含有機溶剤を磨砕後
除去し、 c)非晶質の窒化ケイ素及び/又は非晶質の窒化ケイ素
イミド100重量部に結晶質の窒化ケイ素0.1乃至4
重量部を磨砕前混合し、 d)1100℃からの最高10℃/分の加熱速度での窒
化ケイ素- 混合物の加熱を実施し、 e)窒化ケイ素- 混合物を、1100℃以上のα- 窒化
ケイ素の結晶化温度以上で30乃至1000分の時間に
わたって熱処理し、 f)磨砕の際の水不含、有機溶剤としてパラフィン又は
トリクロルトルフルオルエタンを使用することにより構
成していることができる。
【0011】非晶質の窒化ケイ素及び/又は非晶質の窒
化ケイ素イミドは、例えばドイツ特許出願P第4037
449.1号公報の方法により製造することができる。
この非晶質の窒化ケイ素から、ドイツ特許出願P第41
113884.8号公報の方法により、例えば微結晶の
大きさが0.040乃至0.060μmの結晶質の窒化
ケイ素を製造することができる。 微結晶の大きさの測定:窒化ケイ素の微結晶の大きさ
は、X線回折写真から確かめられる。小さな微結晶の大
きさに基づいて結晶質の窒化ケイ素の場合著しい反射拡
張が生ずる。微結晶の大きさの測定は、次の式による反
射(201)における半値幅の測定により行われる
(H.Krischner「Einfuehrung
in dieRoentgenstrukturana
lyse」、第3版、Vieweg-出版社(198
7)参照): 比表面積(BET)の測定は、「Z.Anal.Che
m.」第238巻(1968)、第187乃至193頁
中に示される如き方法により行われた。
【0012】窒化ケイ素の磨砕は、任意の適当な磨砕装
置、例えばアトリッター、ポールミル、ジェットミル又
は環分裂ボートミルにおいて行うことができる。微結晶
の大きさが0.040乃至0.060μmの結晶質の窒
化ケイ素との非晶質の窒化ケイ素及び/又は窒化ケイ素
イミドの磨砕は、最終生成物の粒度にとって重要であ
る。
【0013】本発明により製造された窒化ケイ素を用い
て、高い破壊応力を有する焼結窒化ケイ素(SSN)が
得られる。
【0014】
【実施例】本発明を次の例により詳細に説明する。 合成 1: ドイツ特許出願P第4037449.1号公報の方法に
よる非晶質の窒化ケイ素及び/又は窒化ケイ素イミドの
製造 直立せる反応容器──これは下部において円すい体とし
てデザインされておりそしてそこでは円すいせん端から
ボールバンドで閉じられた管が出ている──中で、円す
いせん端に付けた第一導管において四塩化ケイ素- 窒素
- ガス混合物──これは、約25℃に保たれた四塩化ケ
イ素への窒素200リットル/時の導通により得られる
──を導入する。反応容器の上部においては、別の導管
を介して乾燥アンモニアガス450リットル/時を流入
する。反応容器の底部における四塩化ケイ素- アンモニ
ア- 反応生成物0.8Kg/時が沈澱する。部分的に開
けられた、円すいせん端のボールミルバンドにおいて、
四塩化ケイ素アンモニア- 反応生成物を焼灼炉において
アンモニア- ふん囲気中で1000℃に加熱した後、塩
素の含有率が<0.16重量%でありそして炭素の含有
率が<0.06重量%でありそして360m2 /gの比
表面積(BET)を有する、5乃至10μmの粒度を有
する非晶質の窒化ケイ素が得られる。
【0015】この生成物をS1と称する。 合成 2: HOE91/H006の方法による微結晶の大きさが
0.052μmの結晶質の窒化ケイ素の製造 生成物S1 100gを6.5時間湿潤空気にさらし
た。この場合1.6gの重量増大が生ずる。引き続いて
粉末をるつぼ炉において窒素ふん囲気下10℃/分の加
熱速度で1480℃に加熱しそして1時間この温度にお
いて熱処理した。冷却後取り出した、完全に結晶質の窒
化ケイ素は、34m2 /gの比表面積(BET)を有
し、X線写真による相分析によりα- Si3 4 92%
及びβ- Si 3 4 8%を示した。反射拡張から0.0
52μmの微結晶の大きさが確かめられる。該生成物を
S2と称する。 例 1 生成物S1(非晶質の窒化ケイ素)130gを乾燥ヘキ
サン1.3リットル中に懸濁しそして生成物2(結晶質
の窒化ケイ素)5gと共にアトリッターにおいてSi3
4-磨砕体を用いて3時間磨砕する。ヘキサンの留出
後、磨砕した窒化ケイ素- 混合物をグラファイト- るつ
ぼにおいて充填し、るつぼ炉において窒素ふん囲気下2
℃/分の加熱速度で1450℃に加熱しそして3時間こ
の温度において熱処理する。冷却後取り出した、完全に
結晶質の窒化ケイ素は、次の分析値を有する: 酸素1.2重量%、 炭素0.04重量%、 相比率: α- Si3 4 98%及びβ- Si3 4 2%、 平均粒度(d50):0.82μm。 比較例2:例1の場合の様に実施するが、ただし生成物
S1(非晶質の窒化ケイ素)を微結晶の大きさが0.0
75μmの市販の結晶質な窒化ケイ素5gと共に磨砕す
る。冷却後1.30μmの粒度(d50)が確かめられ
る。 例 3:例1の場合の様に実施するが、ただし生成物S
1(非晶質の窒化ケイ素)100gを生成物S2(結晶
質の窒化ケイ素)1.0gと共に磨砕する。冷却後0.
98μmの平均粒度(d50)が確かめられる。 例 4 例1の場合の様に実施するが、ただし磨砕時間を6時間
に延ばす。冷却後0.68μmの平均粒度(d50)が確
かめられる。 比較例 5 例1の場合の様に実施するが、ただし生成物S1(非晶
質の窒化ケイ素)のみを3時間磨砕する。冷却後2.5
μmの平均粒度(d50)が確かめられる。
【0016】
【発明の効果】本発明による方法の場合、非晶質の窒化
ケイ素及び/又は非晶質の窒化ケイ素イミドから、0.
4乃至1μmの平均粒度(d50)を有する微細結晶の窒
化ケイ素を確実に製造することができる長所を有する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非晶質の窒化ケイ素及び/又は非晶質の
    窒化ケイ素イミドの磨砕及び加熱による、0.4乃至
    1.0μmの平均粒度(d50)を有する微細結晶の窒化
    ケイ素を製造する方法において、非晶質の窒化ケイ素及
    び/又は非晶質の窒化ケイ素イミドの磨砕を、微結晶の
    大きさが0.040乃至0.060μmの結晶質の窒化
    ケイ素と共に実施しそしてこの磨砕した窒化ケイ素- 混
    合物を窒素ふん囲気において1100℃乃至1600℃
    の温度に加熱することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 非晶質の窒化ケイ素の磨砕を、ドイツ特
    許出願P第4113884.3号公報の方法により窒化
    ケイ素及び/又は窒化ケイ素イミド及び湿潤ガス又は水
    含有溶剤からなる反応生成物の窒素- ふん囲気中での約
    1000乃至1600℃への加熱により得られる、結晶
    質の窒化ケイ素と共に実施するか、又は非晶質の窒化ケ
    イ素及び/又は非晶質の窒化ケイ素イミド並びに混合し
    た結晶質の窒化ケイ素を共に水不含有機溶剤中で磨砕し
    そして水不含有機溶剤を磨砕後除去することを特徴とす
    る請求項1記載の方法。
JP4106702A 1991-04-27 1992-04-24 微細結晶の窒化ケイ素の製法 Withdrawn JPH0656411A (ja)

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DE59204972D1 (de) 1996-02-22
EP0511490B1 (de) 1996-01-10
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