JPH09156909A - 窒化ケイ素粉末の連続製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素粉末の連続製造方法Info
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- JPH09156909A JPH09156909A JP7345247A JP34524795A JPH09156909A JP H09156909 A JPH09156909 A JP H09156909A JP 7345247 A JP7345247 A JP 7345247A JP 34524795 A JP34524795 A JP 34524795A JP H09156909 A JPH09156909 A JP H09156909A
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- silicon nitride
- powder
- gas
- fluidized bed
- nitriding
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 金属ケイ素粉末を窒化ケイ素粉末と窒素
ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガスとから形成
された流動層中に連続的に供給し、窒化生成物を連続的
に排出する窒化ケイ素粉末の連続製造方法において、原
料である金属ケイ素粉末を窒化反応に供する前に１００
０〜１４００℃の高温及び１０-3〜１００Ｔｏｒｒの減
圧下で前処理することを特徴とする高α型窒化ケイ素粉
末の連続製造方法。 【効果】 本発明によれば、原料金属ケイ素粉末を高温
及び減圧下で前処理することで高反応性の原料を製造す
ることができ、この原料を用いることで連続流動層反応
を行っても、ショートパスによる反応率低下が殆んどな
く、高反応率の窒化ケイ素粉末を短時間でしかも排出管
閉塞といった装置のトラブルもなく効率的かつ安定的に
製造することができる。
ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガスとから形成
された流動層中に連続的に供給し、窒化生成物を連続的
に排出する窒化ケイ素粉末の連続製造方法において、原
料である金属ケイ素粉末を窒化反応に供する前に１００
０〜１４００℃の高温及び１０-3〜１００Ｔｏｒｒの減
圧下で前処理することを特徴とする高α型窒化ケイ素粉
末の連続製造方法。 【効果】 本発明によれば、原料金属ケイ素粉末を高温
及び減圧下で前処理することで高反応性の原料を製造す
ることができ、この原料を用いることで連続流動層反応
を行っても、ショートパスによる反応率低下が殆んどな
く、高反応率の窒化ケイ素粉末を短時間でしかも排出管
閉塞といった装置のトラブルもなく効率的かつ安定的に
製造することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、α化率が９０％以
上の高α型窒化ケイ素粉末を、反応率９５％以上で短時
間で効率的に製造する方法に関する。
上の高α型窒化ケイ素粉末を、反応率９５％以上で短時
間で効率的に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、
流動層を用いた直接窒化法による窒化ケイ素粉末の連続
製造方法として、本出願人が先に提案した金属ケイ素粉
末を含む窒化原料を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアン
モニアガスを含む非酸化性ガスで形成された第１流動層
中に連続的に供給し、第１次窒化反応を行った後、これ
を更に窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニアガスを
含む非酸化性ガスとから形成された第２流動層に供給
し、未反応の窒化原料を窒化する第２次窒化反応を行う
２段反応法がある（特公平６−６４８２号公報）。
流動層を用いた直接窒化法による窒化ケイ素粉末の連続
製造方法として、本出願人が先に提案した金属ケイ素粉
末を含む窒化原料を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアン
モニアガスを含む非酸化性ガスで形成された第１流動層
中に連続的に供給し、第１次窒化反応を行った後、これ
を更に窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニアガスを
含む非酸化性ガスとから形成された第２流動層に供給
し、未反応の窒化原料を窒化する第２次窒化反応を行う
２段反応法がある（特公平６−６４８２号公報）。
【０００３】しかし、この場合、流動層内が完全混合系
であるため、供給窒化原料のショートパスは免れず、滞
留時間が不十分で未反応Ｓｉを多量に含む窒化ケイ素粉
末が排出され、結果として反応率が９５％以上の高反応
率で窒化ケイ素粉末は得られ難い場合があった。このた
め、該連続製造方法にて窒化ケイ素粉末を高反応率で得
るには、滞留時間を延長する、更に多段化する、
触媒を添加する、反応温度を高めるといった方策を行
うことが推奨された。
であるため、供給窒化原料のショートパスは免れず、滞
留時間が不十分で未反応Ｓｉを多量に含む窒化ケイ素粉
末が排出され、結果として反応率が９５％以上の高反応
率で窒化ケイ素粉末は得られ難い場合があった。このた
め、該連続製造方法にて窒化ケイ素粉末を高反応率で得
るには、滞留時間を延長する、更に多段化する、
触媒を添加する、反応温度を高めるといった方策を行
うことが推奨された。
【０００４】しかしながら、これらの方策は、滞留時
間の延長、多段化の場合には装置での滞留時間が長く
なり、生産性が低下するといった問題、触媒を添加す
る場合には窒化生成物に不純物が混在するといった問
題、及び反応温度を高める場合には高温安定型のβ型
窒化ケイ素粉末の比率が高くなり、焼結強度が低下する
といった問題点があった。また、操業上においても窒化
生成物を排出する排出管内壁に一酸化ケイ素析出物が付
着し、長時間運転を行った際には、排出管が狭小化し、
排出ができなくなるといった問題点があった。
間の延長、多段化の場合には装置での滞留時間が長く
なり、生産性が低下するといった問題、触媒を添加す
る場合には窒化生成物に不純物が混在するといった問
題、及び反応温度を高める場合には高温安定型のβ型
窒化ケイ素粉末の比率が高くなり、焼結強度が低下する
といった問題点があった。また、操業上においても窒化
生成物を排出する排出管内壁に一酸化ケイ素析出物が付
着し、長時間運転を行った際には、排出管が狭小化し、
排出ができなくなるといった問題点があった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
高α型の窒化ケイ素粉末を高反応率で短時間に効率良く
しかも工業的に有利に製造する方法を提供することを目
的とする。
高α型の窒化ケイ素粉末を高反応率で短時間に効率良く
しかも工業的に有利に製造する方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、金属ケイ素粉末を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又は
アンモニアガスを含む非酸化性ガスとから形成された流
動層中に連続的に供給し、窒化生成物を連続的に排出す
る窒化ケイ素粉末の連続製造方法において、原料である
金属ケイ素粉末を窒化反応に供する前に高温及び減圧下
で前処理することで、α化率が９０％以上の窒化ケイ素
粉末を反応率９５％以上で短時間で効率的に製造し得る
ことを見い出した。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、金属ケイ素粉末を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又は
アンモニアガスを含む非酸化性ガスとから形成された流
動層中に連続的に供給し、窒化生成物を連続的に排出す
る窒化ケイ素粉末の連続製造方法において、原料である
金属ケイ素粉末を窒化反応に供する前に高温及び減圧下
で前処理することで、α化率が９０％以上の窒化ケイ素
粉末を反応率９５％以上で短時間で効率的に製造し得る
ことを見い出した。
【０００７】更に詳述すると、本発明者らは、上記２段
連続流動層の欠点であるショートパスの影響による反応
性の低下を減少させ、かつ生産性を低下することなく反
応率が９５％以上で、α化率が９０％以上の高α型窒化
ケイ素粉末を製造することを目的に検討を行った結果、
反応速度（特に窒化初期）を高めることが効果的である
との結論を得た。そこで、本発明者らは反応メカニズム
を考察し、窒化速度を速めることを目的に種々の実験・
検討を行った。その結果、窒化温度に到達しても、一定
時間は反応しないこと（立ち上がり時間の遅れ）、及
び、反応開始後は金属ケイ素表面に生成した窒化ケイ素
膜の剥離を伴って反応が進行しているとの知見を確認す
ることができ（Ｙ．Ｉｎｏｍａｔａ，Ｙ．Ｕｅｍｕｒ
ａ，Ｙｏｇｙｏ−Ｋｙｏｋａｉ−ｓｈｉ，８３，２４４
（１９７５））、立ち上がり時間の遅れをなくし、金属
ケイ素表面に生成した窒化ケイ素膜の剥離を促進する手
段・処方を確立することで反応速度を著しく向上させる
ことができるとの見解が得られた。ここで、この立ち上
がり時間の遅れについては、金属ケイ素表面に生成した
自然酸化膜の除去時間に相当し、また、窒化ケイ素膜の
剥離は、金属ケイ素と窒化ケイ素との熱膨張率の差及び
金属ケイ素表面から発生する金属ケイ素等の蒸気圧に促
されて進行していると考えらる。即ち、立ち上がり時間
の遅れをなくすには、金属ケイ素表面の酸化膜を予め除
去することが効果的であり、また、窒化ケイ素膜の剥離
促進についてもＳｉ−Ｎの結合エネルギー（３２０ｋＪ
／ｍｏｌ）に比べ、Ｓｉ−Ｏの結合エネルギー（８１２
ｋＪ／ｍｏｌ）の方が倍以上大きいため、酸素が介在し
ない方が円滑に窒化ケイ素膜が剥離され、短時間で窒化
率の高い窒化ケイ素粉末が製造できると考えた。また、
操業上においても、原料中の酸素が下記式の反応 Ｓｉ＋ＳｉＯ2→２ＳｉＯ ＳｉＯ2＋Ｈ2→ＳｉＯ＋Ｈ2Ｏ ＳｉＯ2→ＳｉＯ＋１／２Ｏ2 により一酸化ケイ素ガスになり、この一酸化ケイ素ガス
が排出管内壁に析出・付着することが排出管を狭小化
し、このため長期間連続運転が困難になること、即ち、
反応上も操業上も原料金属ケイ素表面及び高温時に曝さ
れた際に金属ケイ素中に取り込まれた酸素は悪影響を及
ぼしており、本発明の目的を達成するためには、この金
属ケイ素中の酸素を効率的に除去する方法を確立するこ
とが必須であった。そこで、本発明者らは金属ケイ素中
の酸素を効率的に除去する方法について更に検討を進め
た結果、原料金属ケイ素粉末を高温及び減圧下で前処理
することで原料金属ケイ素中の酸素量が低減し、この前
処理した原料を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニ
アガスを含む非酸化性ガスとから形成された流動層中に
連続的に供することで短時間で反応率の高い窒化ケイ素
粉末が得られること、加えて、操業上においても原料金
属ケイ素中の酸素量が低減することで、上記式による一
酸化ケイ素ガスの発生が抑えられ、排出管内壁への一酸
化ケイ素の析出・付着が激減し、運転安定性が大幅に向
上することが可能になり、本発明を完成するに至った。
連続流動層の欠点であるショートパスの影響による反応
性の低下を減少させ、かつ生産性を低下することなく反
応率が９５％以上で、α化率が９０％以上の高α型窒化
ケイ素粉末を製造することを目的に検討を行った結果、
反応速度（特に窒化初期）を高めることが効果的である
との結論を得た。そこで、本発明者らは反応メカニズム
を考察し、窒化速度を速めることを目的に種々の実験・
検討を行った。その結果、窒化温度に到達しても、一定
時間は反応しないこと（立ち上がり時間の遅れ）、及
び、反応開始後は金属ケイ素表面に生成した窒化ケイ素
膜の剥離を伴って反応が進行しているとの知見を確認す
ることができ（Ｙ．Ｉｎｏｍａｔａ，Ｙ．Ｕｅｍｕｒ
ａ，Ｙｏｇｙｏ−Ｋｙｏｋａｉ−ｓｈｉ，８３，２４４
（１９７５））、立ち上がり時間の遅れをなくし、金属
ケイ素表面に生成した窒化ケイ素膜の剥離を促進する手
段・処方を確立することで反応速度を著しく向上させる
ことができるとの見解が得られた。ここで、この立ち上
がり時間の遅れについては、金属ケイ素表面に生成した
自然酸化膜の除去時間に相当し、また、窒化ケイ素膜の
剥離は、金属ケイ素と窒化ケイ素との熱膨張率の差及び
金属ケイ素表面から発生する金属ケイ素等の蒸気圧に促
されて進行していると考えらる。即ち、立ち上がり時間
の遅れをなくすには、金属ケイ素表面の酸化膜を予め除
去することが効果的であり、また、窒化ケイ素膜の剥離
促進についてもＳｉ−Ｎの結合エネルギー（３２０ｋＪ
／ｍｏｌ）に比べ、Ｓｉ−Ｏの結合エネルギー（８１２
ｋＪ／ｍｏｌ）の方が倍以上大きいため、酸素が介在し
ない方が円滑に窒化ケイ素膜が剥離され、短時間で窒化
率の高い窒化ケイ素粉末が製造できると考えた。また、
操業上においても、原料中の酸素が下記式の反応 Ｓｉ＋ＳｉＯ2→２ＳｉＯ ＳｉＯ2＋Ｈ2→ＳｉＯ＋Ｈ2Ｏ ＳｉＯ2→ＳｉＯ＋１／２Ｏ2 により一酸化ケイ素ガスになり、この一酸化ケイ素ガス
が排出管内壁に析出・付着することが排出管を狭小化
し、このため長期間連続運転が困難になること、即ち、
反応上も操業上も原料金属ケイ素表面及び高温時に曝さ
れた際に金属ケイ素中に取り込まれた酸素は悪影響を及
ぼしており、本発明の目的を達成するためには、この金
属ケイ素中の酸素を効率的に除去する方法を確立するこ
とが必須であった。そこで、本発明者らは金属ケイ素中
の酸素を効率的に除去する方法について更に検討を進め
た結果、原料金属ケイ素粉末を高温及び減圧下で前処理
することで原料金属ケイ素中の酸素量が低減し、この前
処理した原料を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニ
アガスを含む非酸化性ガスとから形成された流動層中に
連続的に供することで短時間で反応率の高い窒化ケイ素
粉末が得られること、加えて、操業上においても原料金
属ケイ素中の酸素量が低減することで、上記式による一
酸化ケイ素ガスの発生が抑えられ、排出管内壁への一酸
化ケイ素の析出・付着が激減し、運転安定性が大幅に向
上することが可能になり、本発明を完成するに至った。
【０００８】従って、本発明は、金属ケイ素粉末を窒化
ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニアガスを含む非酸化
性ガスとから形成された流動層中に連続的に供給し、窒
化生成物を連続的に排出する窒化ケイ素粉末の連続製造
方法において、原料である金属ケイ素粉末を窒化反応に
供する前に高温及び減圧下で前処理することを特徴とす
る高α型窒化ケイ素粉末の連続製造方法を提供する。
ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニアガスを含む非酸化
性ガスとから形成された流動層中に連続的に供給し、窒
化生成物を連続的に排出する窒化ケイ素粉末の連続製造
方法において、原料である金属ケイ素粉末を窒化反応に
供する前に高温及び減圧下で前処理することを特徴とす
る高α型窒化ケイ素粉末の連続製造方法を提供する。
【０００９】以下、本発明につき更に詳述する。本発明
において、原料として用いる金属ケイ素粉末は特に限定
されないが、短時間で窒化を終了させるために１５０＃
アンダー、好ましくは３２５＃アンダーの金属ケイ素粉
末もしくはこれらの粉末を１００μｍ〜１０ｍｍ、好ま
しくは３００μｍ〜１ｍｍに造粒・成形したものが用い
られる。なお、この造粒・成形は金属ケイ素粉末をポリ
ビニルアルコール等の結合剤を添加、造粒し、この造粒
物を１０００〜１４００℃程度の温度でケイ素粉末同志
がくっつくが溶融しないように短時間焼結したものを使
用することができる。なお、金属ケイ素粉末は、反応を
促進するため、Ｋ，Ｎａ，Ｃｕ，Ｌｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｆｅ
等の化合物を添加することもできる。
において、原料として用いる金属ケイ素粉末は特に限定
されないが、短時間で窒化を終了させるために１５０＃
アンダー、好ましくは３２５＃アンダーの金属ケイ素粉
末もしくはこれらの粉末を１００μｍ〜１０ｍｍ、好ま
しくは３００μｍ〜１ｍｍに造粒・成形したものが用い
られる。なお、この造粒・成形は金属ケイ素粉末をポリ
ビニルアルコール等の結合剤を添加、造粒し、この造粒
物を１０００〜１４００℃程度の温度でケイ素粉末同志
がくっつくが溶融しないように短時間焼結したものを使
用することができる。なお、金属ケイ素粉末は、反応を
促進するため、Ｋ，Ｎａ，Ｃｕ，Ｌｉ，Ｖ，Ｃａ，Ｆｅ
等の化合物を添加することもできる。
【００１０】本発明においては、金属ケイ素粉末を窒化
反応に供する前に高温、減圧下で前処理したものを使用
する。この場合、上記造粒・成形したものを窒化原料と
する際は、高温、減圧下で処理した金属ケイ素粉末を１
００μｍ〜１０ｍｍに解砕したものを用いてもよく、ま
た未処理の金属ケイ素粉末を造粒・成形した後、高温、
減圧処理してもよいが、特に金属ケイ素粉末を造粒・成
形し、焼結する際にこれを高温、減圧下で行って処理す
るようにすることが好ましい。
反応に供する前に高温、減圧下で前処理したものを使用
する。この場合、上記造粒・成形したものを窒化原料と
する際は、高温、減圧下で処理した金属ケイ素粉末を１
００μｍ〜１０ｍｍに解砕したものを用いてもよく、ま
た未処理の金属ケイ素粉末を造粒・成形した後、高温、
減圧処理してもよいが、特に金属ケイ素粉末を造粒・成
形し、焼結する際にこれを高温、減圧下で行って処理す
るようにすることが好ましい。
【００１１】上記高温、減圧処理において、処理装置に
ついては特に限定されないが、リークの極力少ないバッ
チ炉が好適に用いられ、真空ポンプ等で１０-3〜１００
Ｔｏｒｒ、特に１０-2〜５０Ｔｏｒｒの真空度で処理さ
れることが好ましい。真空度が１００Ｔｏｒｒより高い
と処理の効果は認められず、また、真空度が１０-3Ｔｏ
ｒｒより低いと特に効果の向上が見られないばかりでな
く、金属ケイ素が蒸発・減量し、収率が低下してしまう
おそれがある。処理温度は１０００〜１４００℃、特に
１２００〜１３５０℃で行うことが好ましい。処理温度
が１０００℃より低いと実質的効果が見られず、逆に処
理温度が１４００℃より高いと金属ケイ素が溶融し、反
応性を阻害するおそれがある。
ついては特に限定されないが、リークの極力少ないバッ
チ炉が好適に用いられ、真空ポンプ等で１０-3〜１００
Ｔｏｒｒ、特に１０-2〜５０Ｔｏｒｒの真空度で処理さ
れることが好ましい。真空度が１００Ｔｏｒｒより高い
と処理の効果は認められず、また、真空度が１０-3Ｔｏ
ｒｒより低いと特に効果の向上が見られないばかりでな
く、金属ケイ素が蒸発・減量し、収率が低下してしまう
おそれがある。処理温度は１０００〜１４００℃、特に
１２００〜１３５０℃で行うことが好ましい。処理温度
が１０００℃より低いと実質的効果が見られず、逆に処
理温度が１４００℃より高いと金属ケイ素が溶融し、反
応性を阻害するおそれがある。
【００１２】本発明は、上記の高温、減圧処理された金
属ケイ素粉末を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニ
アガスを含む非酸化性ガスとから形成された流動層中に
連続的に供給し、流動層中で窒化反応を行い、得られた
窒化生成物を連続的に排出するものであるが、この流動
層反応条件としては公知の条件を採用し得る。具体的に
は、流動層の温度は１０００〜１５００℃、好ましくは
１２００〜１４００℃とすることがよく、流動層の温度
が１０００℃未満であると金属ケイ素粉末粒子の表面に
窒化物が形成され難く、一方１５００℃を超えると金属
ケイ素が溶融し、反応性が阻害される場合がある。ま
た、この流動層を形成する非酸化性反応ガスは、窒素ガ
ス又はアンモニアガスの含有量は１０〜１００容量％、
特に６０〜９０容量％とすることができ、必要において
この非酸化性反応ガスは水素ガスやヘリウム、アルゴン
等の不活性ガスを含むことができる。
属ケイ素粉末を窒化ケイ素粉末と窒素ガス又はアンモニ
アガスを含む非酸化性ガスとから形成された流動層中に
連続的に供給し、流動層中で窒化反応を行い、得られた
窒化生成物を連続的に排出するものであるが、この流動
層反応条件としては公知の条件を採用し得る。具体的に
は、流動層の温度は１０００〜１５００℃、好ましくは
１２００〜１４００℃とすることがよく、流動層の温度
が１０００℃未満であると金属ケイ素粉末粒子の表面に
窒化物が形成され難く、一方１５００℃を超えると金属
ケイ素が溶融し、反応性が阻害される場合がある。ま
た、この流動層を形成する非酸化性反応ガスは、窒素ガ
ス又はアンモニアガスの含有量は１０〜１００容量％、
特に６０〜９０容量％とすることができ、必要において
この非酸化性反応ガスは水素ガスやヘリウム、アルゴン
等の不活性ガスを含むことができる。
【００１３】本発明において、窒化反応を行う流動層は
１段反応が好ましいが、場合によっては２段もしくは多
段反応を行うことができる。
１段反応が好ましいが、場合によっては２段もしくは多
段反応を行うことができる。
【００１４】本発明の実施に用いる装置としては、図１
に示す如きものを使用することができる。即ち、図中１
は反応器で、この反応器１内の下部にはガス分散板２が
配設されており、このガス分散板２上方に流動層３が形
成され、またこの流動層３形成域を取り囲むように反応
器１の外側に加熱装置４が配設されたものである。更
に、上記反応器１の下端部にはガス供給口５が形成さ
れ、このガス供給口５にガス供給管６の一端が連結され
ていると共に、このガス供給管６の他端にガスブレンダ
ー７が連結されて、例えばガスブレンダー７に供給され
た窒素ガスと水素ガスとがこのガスブレンダー７で混合
された後、この混合ガスがガス供給管６内を通ってガス
供給口５より反応器１内の下部の反応ガス供給室８に導
入され、次いでガス分散板２の通気孔より流動層３形成
域に導入されることにより、予め該域に投入された窒化
ケイ素粉末と共に流動層３が形成されるものである。そ
して、この流動層３の下部には原料供給管９の下端が反
応器１の上壁を気密に貫通して挿入され、この原料供給
管９の上端はホッパー１０に接続されたスクリューフィ
ーダー１１に連結されていると共に、窒化ケイ素排出管
１２の上端が反応器１の底壁を気密に貫通し、上記流動
層３の上端部位置まで挿入され、この排出管１２の下端
は窒化ケイ素回収器１３に連結されて、ホッパー１０内
を予め高温、減圧処理された金属ケイ素原料がスクリュ
ーフィーダー１１から原料供給管９を通って流動層３の
下部に供給され、流動層３内で窒化反応せしめられた
後、得られた窒化ケイ素粉末が流動層３上端から窒化ケ
イ素排出管１２を通って回収器１３に回収されるもので
ある。
に示す如きものを使用することができる。即ち、図中１
は反応器で、この反応器１内の下部にはガス分散板２が
配設されており、このガス分散板２上方に流動層３が形
成され、またこの流動層３形成域を取り囲むように反応
器１の外側に加熱装置４が配設されたものである。更
に、上記反応器１の下端部にはガス供給口５が形成さ
れ、このガス供給口５にガス供給管６の一端が連結され
ていると共に、このガス供給管６の他端にガスブレンダ
ー７が連結されて、例えばガスブレンダー７に供給され
た窒素ガスと水素ガスとがこのガスブレンダー７で混合
された後、この混合ガスがガス供給管６内を通ってガス
供給口５より反応器１内の下部の反応ガス供給室８に導
入され、次いでガス分散板２の通気孔より流動層３形成
域に導入されることにより、予め該域に投入された窒化
ケイ素粉末と共に流動層３が形成されるものである。そ
して、この流動層３の下部には原料供給管９の下端が反
応器１の上壁を気密に貫通して挿入され、この原料供給
管９の上端はホッパー１０に接続されたスクリューフィ
ーダー１１に連結されていると共に、窒化ケイ素排出管
１２の上端が反応器１の底壁を気密に貫通し、上記流動
層３の上端部位置まで挿入され、この排出管１２の下端
は窒化ケイ素回収器１３に連結されて、ホッパー１０内
を予め高温、減圧処理された金属ケイ素原料がスクリュ
ーフィーダー１１から原料供給管９を通って流動層３の
下部に供給され、流動層３内で窒化反応せしめられた
後、得られた窒化ケイ素粉末が流動層３上端から窒化ケ
イ素排出管１２を通って回収器１３に回収されるもので
ある。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を示すが、
本発明は下記実施例に限定されるものではない。
本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００１６】〔実施例、比較例〕図１に示すような連続
流動層反応器を用いて窒化ケイ素粉末を連続的に製造し
た。原料は、平均粒径４．５μｍの金属ケイ素粉末にポ
リビニルアルコールを固形分換算で１重量％添加して混
練した後、押し出し造粒機で平均粒径０．５ｍｍに造粒
したものを表１に示す条件で仮焼したものを用い、これ
をホッパー１０に仕込んだ。一方、予め内径２５０ｍｍ
の反応器１に窒化ケイ素粉末を２５ｋｇ仕込み、窒素ガ
ス１５０Ｎｌ／ｍｉｎ、水素ガス４０Ｎｌ／ｍｉｎをガ
スブレンダー７で混合後、ガス供給口５より反応ガス供
給室８に供給し、ガス分散板２を介して流動層形成域に
導入して流動層３を形成すると共に、加熱装置４を加熱
して流動層３を１３５０℃に保持した。この流動層３中
に上記原料を４ｋｇ／Ｈｒの割合でその先端が流動層３
内に設置してある原料供給管９を通して供給した。一方
で、流動層３中で窒化反応した窒化ケイ素粉末は窒化ケ
イ素排出管１２を通してオーバーフロー方式で排出し、
回収器１３内に回収した。
流動層反応器を用いて窒化ケイ素粉末を連続的に製造し
た。原料は、平均粒径４．５μｍの金属ケイ素粉末にポ
リビニルアルコールを固形分換算で１重量％添加して混
練した後、押し出し造粒機で平均粒径０．５ｍｍに造粒
したものを表１に示す条件で仮焼したものを用い、これ
をホッパー１０に仕込んだ。一方、予め内径２５０ｍｍ
の反応器１に窒化ケイ素粉末を２５ｋｇ仕込み、窒素ガ
ス１５０Ｎｌ／ｍｉｎ、水素ガス４０Ｎｌ／ｍｉｎをガ
スブレンダー７で混合後、ガス供給口５より反応ガス供
給室８に供給し、ガス分散板２を介して流動層形成域に
導入して流動層３を形成すると共に、加熱装置４を加熱
して流動層３を１３５０℃に保持した。この流動層３中
に上記原料を４ｋｇ／Ｈｒの割合でその先端が流動層３
内に設置してある原料供給管９を通して供給した。一方
で、流動層３中で窒化反応した窒化ケイ素粉末は窒化ケ
イ素排出管１２を通してオーバーフロー方式で排出し、
回収器１３内に回収した。
【００１７】このような連続流動層反応器を用いて、そ
れぞれ２００時間の連続運転を行った。得られた窒化ケ
イ素粉末についてはＸ線回折・分析装置を用い、反応
率、α化率を測定した。また、排出管内壁のＳｉＯ析出
物については、その析出量を重量測定した。それぞれの
結果を表１に示す。
れぞれ２００時間の連続運転を行った。得られた窒化ケ
イ素粉末についてはＸ線回折・分析装置を用い、反応
率、α化率を測定した。また、排出管内壁のＳｉＯ析出
物については、その析出量を重量測定した。それぞれの
結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原料金属ケイ素粉末を高温及び減圧下で前処理すること
で高反応性の原料を製造することができ、この原料を用
いることで連続流動層反応を行っても、ショートパスに
よる反応率低下が殆んどなく、高反応率の窒化ケイ素粉
末を短時間でしかも排出管閉塞といった装置のトラブル
もなく効率的かつ安定的に製造することができる。
原料金属ケイ素粉末を高温及び減圧下で前処理すること
で高反応性の原料を製造することができ、この原料を用
いることで連続流動層反応を行っても、ショートパスに
よる反応率低下が殆んどなく、高反応率の窒化ケイ素粉
末を短時間でしかも排出管閉塞といった装置のトラブル
もなく効率的かつ安定的に製造することができる。
【図１】本発明装置の該略図である。
１ 反応器 ２ ガス分散板 ３ 流動層 ４ 加熱装置 ５ ガス供給口 ６ ガス供給管 ７ ガスブレンダー ８ 反応ガス供給室 ９ 原料供給管 １０ ホッパー １１ スクリューフィーダー １２ 窒化ケイ素排出管 １３ 回収器
Claims (4)
- 【請求項１】 金属ケイ素粉末を窒化ケイ素粉末と窒素
ガス又はアンモニアガスを含む非酸化性ガスとから形成
された流動層中に連続的に供給し、窒化生成物を連続的
に排出する窒化ケイ素粉末の連続製造方法において、原
料である金属ケイ素粉末を窒化反応に供する前に高温及
び減圧下で前処理することを特徴とする高α型窒化ケイ
素粉末の連続製造方法。 - 【請求項２】 原料である金属ケイ素粉末を平均粒径１
００μｍ〜１０ｍｍに造粒することを特徴とする請求項
１記載の方法。 - 【請求項３】 前処理の温度が１０００〜１４００℃で
ある請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 前処理の圧力が１０-3〜１００Ｔｏｒｒ
である請求項１，２又は３記載の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7345247A JPH09156909A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 窒化ケイ素粉末の連続製造方法 |
| US08/759,378 US5817285A (en) | 1995-12-07 | 1996-12-04 | Continuous preparation of silicon nitride powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7345247A JPH09156909A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 窒化ケイ素粉末の連続製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09156909A true JPH09156909A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18375306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7345247A Pending JPH09156909A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 窒化ケイ素粉末の連続製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5817285A (ja) |
| JP (1) | JPH09156909A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001098205A1 (de) * | 2000-06-17 | 2001-12-27 | Kunkel, Klaus | Verfahren zur gewinnung von siliciumnitrid |
| CN100411976C (zh) * | 2006-05-12 | 2008-08-20 | 贾世恒 | 氮化硅陶瓷粉末的生产方法 |
| US8047288B2 (en) | 2007-07-18 | 2011-11-01 | Oxane Materials, Inc. | Proppants with carbide and/or nitride phases |
| KR100861287B1 (ko) * | 2008-01-25 | 2008-10-01 | 한국생산기술연구원 | 실리콘 분말을 이용하여 실리콘 성형체를 제조하는 방법 및 장치 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06102524B2 (ja) * | 1990-01-31 | 1994-12-14 | 信越化学工業株式会社 | 窒化ケイ素粉末の製造方法 |
| US5160719A (en) * | 1990-07-24 | 1992-11-03 | Eaton Corporation | Process for nitriding silicon containing materials |
| JPH0733411A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 高α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-07 JP JP7345247A patent/JPH09156909A/ja active Pending
-
1996
- 1996-12-04 US US08/759,378 patent/US5817285A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5817285A (en) | 1998-10-06 |
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