JPH0733411A - 高α型窒化ケイ素粉末の製造方法 - Google Patents
高α型窒化ケイ素粉末の製造方法Info
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- JPH0733411A JPH0733411A JP5199243A JP19924393A JPH0733411A JP H0733411 A JPH0733411 A JP H0733411A JP 5199243 A JP5199243 A JP 5199243A JP 19924393 A JP19924393 A JP 19924393A JP H0733411 A JPH0733411 A JP H0733411A
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- silicon nitride
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
- C01B21/0682—Preparation by direct nitridation of silicon
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属ケイ素粉末を窒化ガス雰囲気下で窒化さ
せて窒化ケイ素粉末を製造する方法において、窒化を
１，０００〜１，５００℃の範囲のいずれかの温度で行
うと共に、窒化の途中で少なくとも１回窒化生成物を不
活性な非酸化性ガス雰囲気中、もしくは減圧下で上記窒
化温度より高くかつ１，６００℃以下の温度で高温処理
することを特徴とする高α型窒化ケイ素粉末の製造方
法。 【効果】 本発明の製造方法によれば、比較的低温で窒
化を行っても短時間で反応を完結することができるの
で、α型の高い窒化ケイ素粉末を生産性良く製造するこ
とができる。
せて窒化ケイ素粉末を製造する方法において、窒化を
１，０００〜１，５００℃の範囲のいずれかの温度で行
うと共に、窒化の途中で少なくとも１回窒化生成物を不
活性な非酸化性ガス雰囲気中、もしくは減圧下で上記窒
化温度より高くかつ１，６００℃以下の温度で高温処理
することを特徴とする高α型窒化ケイ素粉末の製造方
法。 【効果】 本発明の製造方法によれば、比較的低温で窒
化を行っても短時間で反応を完結することができるの
で、α型の高い窒化ケイ素粉末を生産性良く製造するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、α型の含有比率が高い
窒化ケイ素粉末を効率よく製造する方法に関する。
窒化ケイ素粉末を効率よく製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
窒化ケイ素粉末の製造方法としては、金属ケイ素粉末を
窒素ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガス雰囲気
下で１，０００〜１，５００℃の温度において直接窒化
反応させる方法が一般的である。しかし、この方法で
は、一旦窒化が始まると、下記に示すような反応により
大きな反応熱が発生するため、温度が上昇し、高温安定
型のβ型窒化ケイ素粉末の含有量が増加し、結果として
α化率が９０％以上の高α型窒化ケイ素粉末の製造が困
難であった。
窒化ケイ素粉末の製造方法としては、金属ケイ素粉末を
窒素ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガス雰囲気
下で１，０００〜１，５００℃の温度において直接窒化
反応させる方法が一般的である。しかし、この方法で
は、一旦窒化が始まると、下記に示すような反応により
大きな反応熱が発生するため、温度が上昇し、高温安定
型のβ型窒化ケイ素粉末の含有量が増加し、結果として
α化率が９０％以上の高α型窒化ケイ素粉末の製造が困
難であった。
【０００３】３Ｓｉ＋２Ｎ2＝Ｓｉ3Ｎ4 ΔＨR＝−１７６ｋｃａｌ／ｍｏｌ
【０００４】このため、α化率が高い窒化ケイ素粉末を
製造する方法として、例えば次のような方法が採用され
ている。 触媒を添加する（特開昭５４−１５４９９号公報）。 昇温速度を緩やかにする（特開昭５４−２４３００号
公報）。 原料Ｓｉの粒度を細かくする（特開昭５８−４１０４
８号公報）。
製造する方法として、例えば次のような方法が採用され
ている。 触媒を添加する（特開昭５４−１５４９９号公報）。 昇温速度を緩やかにする（特開昭５４−２４３００号
公報）。 原料Ｓｉの粒度を細かくする（特開昭５８−４１０４
８号公報）。
【０００５】しかしながら、の方法では、添加した触
媒が窒化生成物中へ不純物として残存し、の方法で
は、生産性の低下を招き、の方法では、原料の金属ケ
イ素の粉砕工程にコストがかかり、いずれも問題があっ
た。
媒が窒化生成物中へ不純物として残存し、の方法で
は、生産性の低下を招き、の方法では、原料の金属ケ
イ素の粉砕工程にコストがかかり、いずれも問題があっ
た。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、直接窒化法において触媒を用いなくとも高α型窒化
ケイ素粉末を生産性良く製造できる方法を提供すること
を目的とする。
で、直接窒化法において触媒を用いなくとも高α型窒化
ケイ素粉末を生産性良く製造できる方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、金属ケ
イ素粉末を窒化ガス雰囲気下で窒化させて窒化ケイ素粉
末を製造する方法において、窒化を１，０００〜１，５
００℃の範囲のいずれかの温度で行うと共に、窒化の途
中で少なくとも１回窒化生成物を不活性な非酸化性ガス
雰囲気中もしくは減圧下で上記窒化温度より高くかつ
１，６００℃以下の温度で高温処理することが有効であ
ることを知見した。
上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、金属ケ
イ素粉末を窒化ガス雰囲気下で窒化させて窒化ケイ素粉
末を製造する方法において、窒化を１，０００〜１，５
００℃の範囲のいずれかの温度で行うと共に、窒化の途
中で少なくとも１回窒化生成物を不活性な非酸化性ガス
雰囲気中もしくは減圧下で上記窒化温度より高くかつ
１，６００℃以下の温度で高温処理することが有効であ
ることを知見した。
【０００８】即ち、本発明者らは、金属ケイ素粉末を効
率よく窒化させて、高α型窒化ケイ素粉末を製造するた
めの第１歩として、窒化メカニズムの解明を研究した。
率よく窒化させて、高α型窒化ケイ素粉末を製造するた
めの第１歩として、窒化メカニズムの解明を研究した。
【０００９】これについて詳細に説明すると、一般的
に、単純な気固反応メカニズムとしては、生成物内への
反応ガスの拡散が律速であるとしたモデルが数多く提案
されている（未反応核モデル）。
に、単純な気固反応メカニズムとしては、生成物内への
反応ガスの拡散が律速であるとしたモデルが数多く提案
されている（未反応核モデル）。
【００１０】しかし、金属ケイ素粉末と窒素ガスを反応
させて窒化ケイ素粉末を得る方法においては、窒化ケイ
素膜中への窒素の拡散が金属ケイ素中への窒素の拡散に
比べ、１０4倍小さく（Ｋ．Ｋｉｊｉｍａ ａｎｄ
Ｓ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ：Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，
６５，７，２６６８（１９７６））、このため一旦金属
ケイ素表面に窒化ケイ素膜が生成してしまうと、この窒
化ケイ素膜が窒素の拡散の障壁となり、反応がほとんど
進行しないことは良く知られており、上記未反応核モデ
ルでは十分にその現象を説明することが困難であった。
させて窒化ケイ素粉末を得る方法においては、窒化ケイ
素膜中への窒素の拡散が金属ケイ素中への窒素の拡散に
比べ、１０4倍小さく（Ｋ．Ｋｉｊｉｍａ ａｎｄ
Ｓ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ：Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，
６５，７，２６６８（１９７６））、このため一旦金属
ケイ素表面に窒化ケイ素膜が生成してしまうと、この窒
化ケイ素膜が窒素の拡散の障壁となり、反応がほとんど
進行しないことは良く知られており、上記未反応核モデ
ルでは十分にその現象を説明することが困難であった。
【００１１】従って、金属ケイ素表面に窒化ケイ素膜が
生じても反応が進行する現象を説明するため、金属ケイ
素と窒素との窒化メカニズムの解析に関して多くの説が
出されており、それらの説の代表的なものとしては、次
のようなものを挙げることができる。
生じても反応が進行する現象を説明するため、金属ケイ
素と窒素との窒化メカニズムの解析に関して多くの説が
出されており、それらの説の代表的なものとしては、次
のようなものを挙げることができる。
【００１２】Ｓｉ表面に形成された窒化ケイ素核に向
けてＳｉが移動し、窒素と反応する。（Ａ．Ａｔｏｋｉ
ｎｓｏｎ，Ｐ．Ｊ．Ｌｅａｔｔ，Ａ．Ｊ．Ｍｏｕｌｓｏ
ｎ，Ｅ．Ｗ．Ｒｏｂｅｒｔｓ，Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．，
９，９８１，（１９７４）） 気相反応説（ＳｉＯ蒸気と窒素が反応してα型窒化ケ
イ素、Ｓｉ蒸気と窒素が反応してβ型窒化ケイ素が生成
される）。（Ｄ．Ｃａｍｐｏｓ−Ｌｏｒｉｚ，Ｆ．Ｌ．
Ｒｉｌｅｙ，Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｌｅｔ．，１１，１
９５（１９７６）） Ｓｉ表面に形成された窒化ケイ素膜が反応の進行に伴
い、亀裂・剥離し、表面に曝された金属ケイ素が窒素と
反応する。（Ｙ．Ｉｎｏｍａｔａ，Ｙ．Ｕｅｍｕｒａ，
Ｙｏｇｙｏ−Ｋｙｏｋａｉ−Ｓｈｉ，８３，２４４（１
９７５））
けてＳｉが移動し、窒素と反応する。（Ａ．Ａｔｏｋｉ
ｎｓｏｎ，Ｐ．Ｊ．Ｌｅａｔｔ，Ａ．Ｊ．Ｍｏｕｌｓｏ
ｎ，Ｅ．Ｗ．Ｒｏｂｅｒｔｓ，Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．，
９，９８１，（１９７４）） 気相反応説（ＳｉＯ蒸気と窒素が反応してα型窒化ケ
イ素、Ｓｉ蒸気と窒素が反応してβ型窒化ケイ素が生成
される）。（Ｄ．Ｃａｍｐｏｓ−Ｌｏｒｉｚ，Ｆ．Ｌ．
Ｒｉｌｅｙ，Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｌｅｔ．，１１，１
９５（１９７６）） Ｓｉ表面に形成された窒化ケイ素膜が反応の進行に伴
い、亀裂・剥離し、表面に曝された金属ケイ素が窒素と
反応する。（Ｙ．Ｉｎｏｍａｔａ，Ｙ．Ｕｅｍｕｒａ，
Ｙｏｇｙｏ−Ｋｙｏｋａｉ−Ｓｈｉ，８３，２４４（１
９７５））
【００１３】本発明者らは、角状の高純度単結晶金属ケ
イ素を用いて確認実験を試みた。その結果、一旦１，２
００〜１，３００℃の比較的低温域で窒化した窒化生成
物を更に１，４００℃の高温域で窒化させることで金属
ケイ素表面の窒化ケイ素膜が剥離し、剥がれ落ちる現象
があることを見い出し、上記の説が有力であるとの結
論に達した。なお、窒化ケイ素膜が剥離する応力の要因
としては、金属ケイ素と窒化ケイ素との熱膨張差及び金
属ケイ素から発生する金属ケイ素や一酸化ケイ素等のガ
スの蒸気圧が考えられる。
イ素を用いて確認実験を試みた。その結果、一旦１，２
００〜１，３００℃の比較的低温域で窒化した窒化生成
物を更に１，４００℃の高温域で窒化させることで金属
ケイ素表面の窒化ケイ素膜が剥離し、剥がれ落ちる現象
があることを見い出し、上記の説が有力であるとの結
論に達した。なお、窒化ケイ素膜が剥離する応力の要因
としては、金属ケイ素と窒化ケイ素との熱膨張差及び金
属ケイ素から発生する金属ケイ素や一酸化ケイ素等のガ
スの蒸気圧が考えられる。
【００１４】一般的な窒化ケイ素粉末の製造方法は、窒
化ガス雰囲気中で昇温を行い、１，１００〜１，５００
℃付近の温度域で窒化を行うが、上記知見をあわせ考え
ると、昇温過程では、窒化と窒化ケイ素膜の剥離が同時
に進行しているものと考えられる。従って、窒化率，窒
化速度を上げようとした場合、高温反応は避けられず、
高α化率の窒化ケイ素を効率的に製造することは困難で
あった。
化ガス雰囲気中で昇温を行い、１，１００〜１，５００
℃付近の温度域で窒化を行うが、上記知見をあわせ考え
ると、昇温過程では、窒化と窒化ケイ素膜の剥離が同時
に進行しているものと考えられる。従って、窒化率，窒
化速度を上げようとした場合、高温反応は避けられず、
高α化率の窒化ケイ素を効率的に製造することは困難で
あった。
【００１５】そこで、本発明者らは、金属ケイ素表面に
生成した窒化ケイ素膜を効率的に剥離させ、フレッシュ
な金属ケイ素を表面に曝す方法について種々検討した結
果、窒化工程と窒化ケイ素剥離工程とを別々に行うこと
に着眼し、一旦、１，０００〜１，５００℃の範囲の温
度で窒化した窒化生成物を、この窒化温度より高く、か
つ１，６００℃以下の温度域で、窒化用ガスを含まず、
従って窒化を生じさせない不活性な非酸化性ガス雰囲気
中もしくは減圧下で加熱処理することによって窒化ケイ
素膜剥離を行った後、再度上記窒化反応を行うことによ
り、比較的低温で窒化を行っても反応率が高く、かつ低
温で窒化を行っているのでα型の比率が高く、結果とし
て、効率良く高α型窒化ケイ素粉末を製造することがで
きることを見い出し、本発明をなすに至ったものであ
る。
生成した窒化ケイ素膜を効率的に剥離させ、フレッシュ
な金属ケイ素を表面に曝す方法について種々検討した結
果、窒化工程と窒化ケイ素剥離工程とを別々に行うこと
に着眼し、一旦、１，０００〜１，５００℃の範囲の温
度で窒化した窒化生成物を、この窒化温度より高く、か
つ１，６００℃以下の温度域で、窒化用ガスを含まず、
従って窒化を生じさせない不活性な非酸化性ガス雰囲気
中もしくは減圧下で加熱処理することによって窒化ケイ
素膜剥離を行った後、再度上記窒化反応を行うことによ
り、比較的低温で窒化を行っても反応率が高く、かつ低
温で窒化を行っているのでα型の比率が高く、結果とし
て、効率良く高α型窒化ケイ素粉末を製造することがで
きることを見い出し、本発明をなすに至ったものであ
る。
【００１６】従って、本発明は、金属ケイ素粉末を窒化
ガス雰囲気下で窒化させて窒化ケイ素粉末を製造する方
法において、窒化を１，０００〜１，５００℃の範囲の
いずれかの温度で行うと共に、窒化の途中で少なくとも
１回窒化生成物を不活性な非酸化性ガス雰囲気中もしく
は減圧下で上記窒化温度より高くかつ１，６００℃以下
の温度で高温処理することを特徴とする高α型窒化ケイ
素粉末の製造方法を提供する。
ガス雰囲気下で窒化させて窒化ケイ素粉末を製造する方
法において、窒化を１，０００〜１，５００℃の範囲の
いずれかの温度で行うと共に、窒化の途中で少なくとも
１回窒化生成物を不活性な非酸化性ガス雰囲気中もしく
は減圧下で上記窒化温度より高くかつ１，６００℃以下
の温度で高温処理することを特徴とする高α型窒化ケイ
素粉末の製造方法を提供する。
【００１７】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の高α型窒化ケイ素粉末の製造方法は、上述したよ
うに、金属ケイ素粉末を窒化ガス雰囲気下で窒化させて
窒化ケイ素粉末を製造する方法において、窒化工程と窒
化ケイ素膜剥離工程とを分離したもので、窒化工程の途
中で少なくとも１回の窒化ケイ素膜剥離工程（高温処理
工程）を行うようにしたものである。
発明の高α型窒化ケイ素粉末の製造方法は、上述したよ
うに、金属ケイ素粉末を窒化ガス雰囲気下で窒化させて
窒化ケイ素粉末を製造する方法において、窒化工程と窒
化ケイ素膜剥離工程とを分離したもので、窒化工程の途
中で少なくとも１回の窒化ケイ素膜剥離工程（高温処理
工程）を行うようにしたものである。
【００１８】ここで、窒化工程は、金属ケイ素粉末を窒
素ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガス雰囲気下
又は減圧下で窒化させるものである。この場合、原料と
して用いる金属ケイ素粉末としては、特に制限はない
が、粒子径が大きくなると窒化ケイ素膜剥離工程回数を
多くする必要が生じる場合があるので、１５０＃パス、
特に３２５＃パスの金属ケイ素を用いることが好まし
い。また、反応を促進するため、Ｃａ，Ｆｅ，Ｃｕ等や
それらの化合物を触媒として添加することも差し支えな
い。
素ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガス雰囲気下
又は減圧下で窒化させるものである。この場合、原料と
して用いる金属ケイ素粉末としては、特に制限はない
が、粒子径が大きくなると窒化ケイ素膜剥離工程回数を
多くする必要が生じる場合があるので、１５０＃パス、
特に３２５＃パスの金属ケイ素を用いることが好まし
い。また、反応を促進するため、Ｃａ，Ｆｅ，Ｃｕ等や
それらの化合物を触媒として添加することも差し支えな
い。
【００１９】また、窒化の温度は、１，０００〜１，５
００℃、好ましくは１，２００〜１，３００℃の温度を
維持する必要がある。その他の条件は、通常の直接窒化
反応と同様に行うことができる。
００℃、好ましくは１，２００〜１，３００℃の温度を
維持する必要がある。その他の条件は、通常の直接窒化
反応と同様に行うことができる。
【００２０】次に、本発明においては、窒化の途中で一
旦窒化ガスの導入を止めて、不活性な非酸化性ガス雰囲
気中、もしくは減圧下で窒化生成物の高温処理を行い、
金属ケイ素表面に生成した窒化ケイ素膜の剥離を行う。
この場合、反応率が６０〜８０％程度で行うことが好ま
しい。
旦窒化ガスの導入を止めて、不活性な非酸化性ガス雰囲
気中、もしくは減圧下で窒化生成物の高温処理を行い、
金属ケイ素表面に生成した窒化ケイ素膜の剥離を行う。
この場合、反応率が６０〜８０％程度で行うことが好ま
しい。
【００２１】高温処理工程の雰囲気は、窒素、アンモニ
アといった窒化用ガスを含まず、反応に関与しないアル
ゴン、ヘリウム、水素等の金属ケイ素に対して不活性な
ガスの１種を単独で又は２種以上を混合したガス雰囲気
中、もしくは、減圧下で行うことが好ましい。また、処
理温度は上記窒化を行った温度より高く、好ましくはこ
の窒化温度より５０℃以上高く、かつ１，６００℃以
下、好ましくは１，５００℃以下とする必要がある。処
理温度が上記窒化温度以下であると、窒化ケイ素膜の剥
離が認められず、一方処理温度が１，６００℃より高い
と生成したα型窒化ケイ素が昇華分解し、β型窒化ケイ
素に相転移してしまう。処理時間は特に制限されず、高
温処理温度によって異なるが、例えば、１，３００℃処
理の場合３０〜１２０分、１，４００℃処理の場合５〜
６０分の時間が良い。
アといった窒化用ガスを含まず、反応に関与しないアル
ゴン、ヘリウム、水素等の金属ケイ素に対して不活性な
ガスの１種を単独で又は２種以上を混合したガス雰囲気
中、もしくは、減圧下で行うことが好ましい。また、処
理温度は上記窒化を行った温度より高く、好ましくはこ
の窒化温度より５０℃以上高く、かつ１，６００℃以
下、好ましくは１，５００℃以下とする必要がある。処
理温度が上記窒化温度以下であると、窒化ケイ素膜の剥
離が認められず、一方処理温度が１，６００℃より高い
と生成したα型窒化ケイ素が昇華分解し、β型窒化ケイ
素に相転移してしまう。処理時間は特に制限されず、高
温処理温度によって異なるが、例えば、１，３００℃処
理の場合３０〜１２０分、１，４００℃処理の場合５〜
６０分の時間が良い。
【００２２】このような高温処理工程を行う装置として
は、特に限定されず、例えばバッチ炉、トンネル炉等の
窒化と同じ炉を用いることができるが、粒子を動かし、
窒化ケイ素膜の剥離を効率的に行うため、自由流動層、
循環流動層等の流動層方式、回転炉、竪型炉等の粒子移
動型方式が好適である。
は、特に限定されず、例えばバッチ炉、トンネル炉等の
窒化と同じ炉を用いることができるが、粒子を動かし、
窒化ケイ素膜の剥離を効率的に行うため、自由流動層、
循環流動層等の流動層方式、回転炉、竪型炉等の粒子移
動型方式が好適である。
【００２３】なお、最初の窒化工程、上記高温処理工
程、及びこの高温処理後に行う窒化工程を行う炉は、そ
れぞれ異なる炉を用いても良く、あるいは同一の炉を用
いても良い。
程、及びこの高温処理後に行う窒化工程を行う炉は、そ
れぞれ異なる炉を用いても良く、あるいは同一の炉を用
いても良い。
【００２４】また、バッチ炉、トンネル炉等の固定層反
応方式にて窒化したものを、流動層方式、粒子移動型方
式にて高温処理する場合には、高温処理の前に一旦窒化
した生成物を３０ｍｍ以下に解砕することが好ましい。
応方式にて窒化したものを、流動層方式、粒子移動型方
式にて高温処理する場合には、高温処理の前に一旦窒化
した生成物を３０ｍｍ以下に解砕することが好ましい。
【００２５】このような高温処理を行った生成物は、次
いで再度の窒化工程により窒化を行うことによって高α
型窒化ケイ素を得ることができ、この場合の反応の条件
は上記窒化工程と同様とすることができるが、上述した
範囲で最初の窒化工程と異なる条件を採用しても良い。
いで再度の窒化工程により窒化を行うことによって高α
型窒化ケイ素を得ることができ、この場合の反応の条件
は上記窒化工程と同様とすることができるが、上述した
範囲で最初の窒化工程と異なる条件を採用しても良い。
【００２６】なお、上述した高温処理工程は、１回に限
らず、もちろん２回以上行っても良く、必要に応じ窒化
処理と高温処理を複数回交互に繰り返すことができる。
なお、高温処理工程の回数は特に限定はされないが、α
化率を高く保持するためには、極力固体内部に反応熱が
蓄積されないように表面付近で反応させることが好まし
いことから、多い程好ましいが、反面生産性を考慮する
と少ない方が良く、これらの理由から１〜５回が最適で
ある。
らず、もちろん２回以上行っても良く、必要に応じ窒化
処理と高温処理を複数回交互に繰り返すことができる。
なお、高温処理工程の回数は特に限定はされないが、α
化率を高く保持するためには、極力固体内部に反応熱が
蓄積されないように表面付近で反応させることが好まし
いことから、多い程好ましいが、反面生産性を考慮する
と少ない方が良く、これらの理由から１〜５回が最適で
ある。
【００２７】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、比較的低温
で窒化を行っても短時間で反応を完結することができる
ので、α型の高い窒化ケイ素を生産性良く製造すること
ができる。
で窒化を行っても短時間で反応を完結することができる
ので、α型の高い窒化ケイ素を生産性良く製造すること
ができる。
【００２８】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。
【００２９】［実施例１〜１１、比較例１〜５］表１，
２に示した平均粒径の金属ケイ素粉末を窒化ケイ素製ト
レイに２００ｇ仕込み、箱型の高温雰囲気炉を用い、２
０％の水素ガスを含む窒素ガスを窒化ガスとして、表
１，２に示す条件で第１窒化を行った。次いで、窒化ガ
スの導入を停止し、代わりに表１，２に示すガスを導入
し、同表に示す条件で高温処理を行った。更に、第２窒
化を表１，２に示す条件で行って、窒化ケイ素を得た。
なお、一部は引き続き第２回目の高温処理、第３回目の
窒化を表１，２に示す条件で行った。得られた窒化生成
物について、Ｘ線回折分析を行い、α化率、反応率を求
めた。これらの結果を表１，２に併記する。
２に示した平均粒径の金属ケイ素粉末を窒化ケイ素製ト
レイに２００ｇ仕込み、箱型の高温雰囲気炉を用い、２
０％の水素ガスを含む窒素ガスを窒化ガスとして、表
１，２に示す条件で第１窒化を行った。次いで、窒化ガ
スの導入を停止し、代わりに表１，２に示すガスを導入
し、同表に示す条件で高温処理を行った。更に、第２窒
化を表１，２に示す条件で行って、窒化ケイ素を得た。
なお、一部は引き続き第２回目の高温処理、第３回目の
窒化を表１，２に示す条件で行った。得られた窒化生成
物について、Ｘ線回折分析を行い、α化率、反応率を求
めた。これらの結果を表１，２に併記する。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１，２の結果より、本発明の範囲で高温
処理を行った窒化ケイ素の製造方法（実施例１〜１１）
は、反応率が高く、かつα化率が９０％以上であること
が認められる。
処理を行った窒化ケイ素の製造方法（実施例１〜１１）
は、反応率が高く、かつα化率が９０％以上であること
が認められる。
【００３３】これに対し、窒化を同一時間で比較的低い
同一温度（実施例１〜７に対し）で行った場合でも、高
温処理を行わない場合（比較例１、２）は、α化率は高
いものの、反応率が低く、また、窒化温度を高くした場
合（比較例３）は、反応率は高いものの、α化率が低
い。更に、高温処理を窒化温度と同じとした場合（比較
例４）は、高温処理の効果が認められず、高温処理の温
度を１６５０℃とした場合（比較例４）は、α化率が極
めて低いものであった。
同一温度（実施例１〜７に対し）で行った場合でも、高
温処理を行わない場合（比較例１、２）は、α化率は高
いものの、反応率が低く、また、窒化温度を高くした場
合（比較例３）は、反応率は高いものの、α化率が低
い。更に、高温処理を窒化温度と同じとした場合（比較
例４）は、高温処理の効果が認められず、高温処理の温
度を１６５０℃とした場合（比較例４）は、α化率が極
めて低いものであった。
【００３４】［実施例１２］１２５０℃に保持されたロ
ータリーキルン型反応器内に、Ｎ2／Ｈ2（２０％）混合
ガスを導入すると共に、平均粒子径２〜３μｍの金属ケ
イ素粉末を平均粒子径０．５ｍｍに造粒したものを窒化
原料として２００ｇ／Ｈｒの割合で連続的に供給、排出
することにより、反応率６９％、α化率９６％の窒化生
成物を得た。
ータリーキルン型反応器内に、Ｎ2／Ｈ2（２０％）混合
ガスを導入すると共に、平均粒子径２〜３μｍの金属ケ
イ素粉末を平均粒子径０．５ｍｍに造粒したものを窒化
原料として２００ｇ／Ｈｒの割合で連続的に供給、排出
することにより、反応率６９％、α化率９６％の窒化生
成物を得た。
【００３５】次いで、この窒化生成物を内径８０ｍｍ、
均熱部の長さ５００ｍｍの竪型反応炉内に仕込み、アル
ゴンガス雰囲気下で流動化させながら１４００℃にて高
温処理を行った。
均熱部の長さ５００ｍｍの竪型反応炉内に仕込み、アル
ゴンガス雰囲気下で流動化させながら１４００℃にて高
温処理を行った。
【００３６】その後、炉内温度を１２５０℃まで降温さ
せ、１２５０℃で保持された状態でＮ2／Ｈ2混合ガスに
切り替え、３時間窒化を行い、反応を完結した。得られ
た最終窒化生成物は、反応率１００％、α化率９６％の
高α化率の窒化ケイ素粉末であった。
せ、１２５０℃で保持された状態でＮ2／Ｈ2混合ガスに
切り替え、３時間窒化を行い、反応を完結した。得られ
た最終窒化生成物は、反応率１００％、α化率９６％の
高α化率の窒化ケイ素粉末であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福平 正憲 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内
Claims (2)
- 【請求項１】 金属ケイ素粉末を窒化ガス雰囲気下で窒
化させて窒化ケイ素粉末を製造する方法において、窒化
を１，０００〜１，５００℃の範囲のいずれかの温度で
行うと共に、窒化の途中で少なくとも１回窒化生成物を
不活性な非酸化性ガス雰囲気中もしくは減圧下で上記窒
化温度より高くかつ１，６００℃以下の温度で高温処理
することを特徴とする高α型窒化ケイ素粉末の製造方
法。 - 【請求項２】 窒化を１，２００〜１，３００℃の範囲
で行うと共に、高温処理を窒化温度より５０℃以上高い
温度で行う請求項１記載の高α型窒化ケイ素粉末の製造
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5199243A JPH0733411A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 高α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
| US08/273,829 US5456896A (en) | 1993-07-16 | 1994-07-12 | Preparation of high alpha-type silicon nitride powder |
| DE69400945T DE69400945T2 (de) | 1993-07-16 | 1994-07-14 | Herstellung von Siliziumnitrid-Pulver mit hohem Alpha-Gehalt |
| EP94305172A EP0634359B1 (en) | 1993-07-16 | 1994-07-14 | Preparation of high alpha-type silicon nitride powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5199243A JPH0733411A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 高α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733411A true JPH0733411A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16404553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5199243A Pending JPH0733411A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 高α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5456896A (ja) |
| EP (1) | EP0634359B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0733411A (ja) |
| DE (1) | DE69400945T2 (ja) |
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| JPH09156909A (ja) * | 1995-12-07 | 1997-06-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 窒化ケイ素粉末の連続製造方法 |
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| US5160719A (en) * | 1990-07-24 | 1992-11-03 | Eaton Corporation | Process for nitriding silicon containing materials |
| JP2797678B2 (ja) * | 1990-09-03 | 1998-09-17 | 信越化学工業株式会社 | α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP5199243A patent/JPH0733411A/ja active Pending
-
1994
- 1994-07-12 US US08/273,829 patent/US5456896A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-14 EP EP94305172A patent/EP0634359B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-07-14 DE DE69400945T patent/DE69400945T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69400945D1 (de) | 1997-01-02 |
| US5456896A (en) | 1995-10-10 |
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