JPH09169522A - チタンの炭化物、窒化物および炭窒化物ホィスカーの製造方法 - Google Patents
チタンの炭化物、窒化物および炭窒化物ホィスカーの製造方法Info
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- JPH09169522A JPH09169522A JP8209354A JP20935496A JPH09169522A JP H09169522 A JPH09169522 A JP H09169522A JP 8209354 A JP8209354 A JP 8209354A JP 20935496 A JP20935496 A JP 20935496A JP H09169522 A JPH09169522 A JP H09169522A
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、大量かつ低コストで、特に金属、
金属間化合物、プラスチックおよび金属質で結合した硬
質材料を含む広い範囲の補強材料として使用されるサブ
ミクロン直径を有するチタンの炭化物、窒化物および炭
窒化物ホィスカーの製造方法に関するものである。 【解決手段】 チタンの酸化物、水酸化物或いはアルカ
リ組成物が炭素粉末と混合される。この発明の基本的考
え方は、５００℃以上で揮発する揮発部を含む炭素源
で、しかも炭化物或いは窒化物の化学量論的必要条件を
満足する量の使用、およびチタンに対して揮発剤として
ハロゲン化合物の塩を使用し、更にＮｉ或いはＣｏのよ
うに、Ｔｉ＋Ｃおよび／またはＮが固溶することが可能
な触媒を使用する。反応物としての粉末が、それらを均
質に混合され、最後に所望のホィスカーを製造するため
に窒化、炭化、或いは炭窒化加熱処理する。
金属間化合物、プラスチックおよび金属質で結合した硬
質材料を含む広い範囲の補強材料として使用されるサブ
ミクロン直径を有するチタンの炭化物、窒化物および炭
窒化物ホィスカーの製造方法に関するものである。 【解決手段】 チタンの酸化物、水酸化物或いはアルカ
リ組成物が炭素粉末と混合される。この発明の基本的考
え方は、５００℃以上で揮発する揮発部を含む炭素源
で、しかも炭化物或いは窒化物の化学量論的必要条件を
満足する量の使用、およびチタンに対して揮発剤として
ハロゲン化合物の塩を使用し、更にＮｉ或いはＣｏのよ
うに、Ｔｉ＋Ｃおよび／またはＮが固溶することが可能
な触媒を使用する。反応物としての粉末が、それらを均
質に混合され、最後に所望のホィスカーを製造するため
に窒化、炭化、或いは炭窒化加熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大量かつ低コスト
で、セラミック切削工具のみでなく、金属、金属間化合
物、プラスチックおよび金属質を結合した硬質材料にお
いて（優れた補強特性を有する）強化材料として適する
一般的にサブミクロンザイズであるチタンの炭化物、窒
化物および炭窒化物ホィスカーの製造方法に関するもの
である。
で、セラミック切削工具のみでなく、金属、金属間化合
物、プラスチックおよび金属質を結合した硬質材料にお
いて（優れた補強特性を有する）強化材料として適する
一般的にサブミクロンザイズであるチタンの炭化物、窒
化物および炭窒化物ホィスカーの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】この１０年間、高性能材料の開発におい
て大きな進歩がなされた。この進歩に対する重要な理由
の一つは、高い引っ張り強度と高弾性係数、同様に耐熱
性を有する無機（セラミック）ホィスカーの生産であっ
た。これらのホィスカーの先進セラミック、金属および
ポリマー中への混合は、卓越した特性を有する複合材料
が製造される。
て大きな進歩がなされた。この進歩に対する重要な理由
の一つは、高い引っ張り強度と高弾性係数、同様に耐熱
性を有する無機（セラミック）ホィスカーの生産であっ
た。これらのホィスカーの先進セラミック、金属および
ポリマー中への混合は、卓越した特性を有する複合材料
が製造される。
【０００３】セラミックファイバーは、幾つかの方法に
より製造され、そして最も頻繁に単結晶の形か所謂「ホ
ィスカー」の形で製造することができる。種々のタイプ
のセラミックホィスカー（酸化物、窒化物、炭化物およ
び硼化物）が存在する。例えば、ＳｉＣ−ホィスカー
は、切削工具材料における成功した強化材として良く知
られている。殆どの開発作業は、それ故にシリコンカー
バイドホィスカー（すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 −マトリック
ス／ＳｉＣ−ホィスカー複合材料）に向けられていた。
しかしながら、或る努力が、特にＴｉ、Ｔａ、およびＮ
ｂのような遷移金属の他の金属炭化物−、窒化物−、お
よび硼化物−ホィスカーの開発が同様になされていた。
殆どのホィスカーが直径１〜２マイクロメーターと同等
か、或いはそれを超えるものが得られた。しかしなが
ら、サブミクロン直径を有する遷移金属セラミックホィ
スカーは容易に入手できず、そのために、これらホィス
カー材の殆どは、種々のタイプの先進セラミック材料と
しては興味が薄れていた。
より製造され、そして最も頻繁に単結晶の形か所謂「ホ
ィスカー」の形で製造することができる。種々のタイプ
のセラミックホィスカー（酸化物、窒化物、炭化物およ
び硼化物）が存在する。例えば、ＳｉＣ−ホィスカー
は、切削工具材料における成功した強化材として良く知
られている。殆どの開発作業は、それ故にシリコンカー
バイドホィスカー（すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 −マトリック
ス／ＳｉＣ−ホィスカー複合材料）に向けられていた。
しかしながら、或る努力が、特にＴｉ、Ｔａ、およびＮ
ｂのような遷移金属の他の金属炭化物−、窒化物−、お
よび硼化物−ホィスカーの開発が同様になされていた。
殆どのホィスカーが直径１〜２マイクロメーターと同等
か、或いはそれを超えるものが得られた。しかしなが
ら、サブミクロン直径を有する遷移金属セラミックホィ
スカーは容易に入手できず、そのために、これらホィス
カー材の殆どは、種々のタイプの先進セラミック材料と
しては興味が薄れていた。
【０００４】商業的に入手可能なセラミックホィスカー
は、殆どの場合において非常に高価であり、しかも殆ど
の遷移金属ホィスカーの場合においては商業的な生産者
は存在しない。米国特許第３，７５４，０７６号は、も
み殻（ｒｉｃｅ ｈｕｌｌｓ）の炭素還元熱処理（ｃａ
ｒｂｏｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）によって
シリコンカーバイドホィスカーを製造する方法を開示し
ている。このもみ殻は、シリカと過剰の炭素の両方を含
んでいる。それ故に、このもみ殻を原材料として使用す
る場合、前記もみ殻とシリカは均質に混合される。この
原材料を加熱することによって、前記セルロースが二酸
化炭素、一酸化炭素、水素、メタンおよび水蒸気のよう
なガス状生成物を放出する。この生成物は、ＳｉＣホィ
スカーの他に除去する必要がある大量の過剰炭素粒子を
含有する。
は、殆どの場合において非常に高価であり、しかも殆ど
の遷移金属ホィスカーの場合においては商業的な生産者
は存在しない。米国特許第３，７５４，０７６号は、も
み殻（ｒｉｃｅ ｈｕｌｌｓ）の炭素還元熱処理（ｃａ
ｒｂｏｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）によって
シリコンカーバイドホィスカーを製造する方法を開示し
ている。このもみ殻は、シリカと過剰の炭素の両方を含
んでいる。それ故に、このもみ殻を原材料として使用す
る場合、前記もみ殻とシリカは均質に混合される。この
原材料を加熱することによって、前記セルロースが二酸
化炭素、一酸化炭素、水素、メタンおよび水蒸気のよう
なガス状生成物を放出する。この生成物は、ＳｉＣホィ
スカーの他に除去する必要がある大量の過剰炭素粒子を
含有する。
【０００５】米国特許第４，２４８，８４４号において
は、ＳｉＣホィスカーは、米国特許第３，７５４，０７
６号と類似する方法で製造される。しかしながら、前記
もみ殻の一部は、炭素を除去するために空気中で灰にさ
れ、そして炭化したもみ殻の破片と再混合される。米国
特許第４，２８３，３７５号においては、微細な粒子サ
イズにされた炭素と混ぜ合っている非晶質ＳｉＯ2 を得
るためにもみ殻は空気中で灰にされる。このプロセス
は、良好な産出高を伴ってβ−ＳｉＣホィスカーを得る
ためにクレームされている。
は、ＳｉＣホィスカーは、米国特許第３，７５４，０７
６号と類似する方法で製造される。しかしながら、前記
もみ殻の一部は、炭素を除去するために空気中で灰にさ
れ、そして炭化したもみ殻の破片と再混合される。米国
特許第４，２８３，３７５号においては、微細な粒子サ
イズにされた炭素と混ぜ合っている非晶質ＳｉＯ2 を得
るためにもみ殻は空気中で灰にされる。このプロセス
は、良好な産出高を伴ってβ−ＳｉＣホィスカーを得る
ためにクレームされている。
【０００６】米国特許第４，２８４，６１２号は、部分
的に酸化した有機ファイバーから作られた細かく刻まれ
たカーボンファイバーを使用することによってＳｉＣを
準備する方法を開示している。このファイバーは、長さ
をおおよそ１０〜１００μｍにする必要がある。しかし
ながら、この特許は、より良いホィスカー産出高を与え
るためのグラファイトファイバーの方法について何ら説
明していない。
的に酸化した有機ファイバーから作られた細かく刻まれ
たカーボンファイバーを使用することによってＳｉＣを
準備する方法を開示している。このファイバーは、長さ
をおおよそ１０〜１００μｍにする必要がある。しかし
ながら、この特許は、より良いホィスカー産出高を与え
るためのグラファイトファイバーの方法について何ら説
明していない。
【０００７】米国特許第５，２２１，５２６号は、製造
されるＳｉＣホィスカーの形状およびサイズを制御する
ために、シリカおよび微粒子の炭素源とが、ボロン組成
物と種付け組成物とを一緒にして使用している。ＳｉＣ
ホィスカーを製造する炭素還元熱処理プロセスは、もし
その反応条件が適切に制御されると、低コストで大量に
製造し得る一般的なポテンシャルを有している。
されるＳｉＣホィスカーの形状およびサイズを制御する
ために、シリカおよび微粒子の炭素源とが、ボロン組成
物と種付け組成物とを一緒にして使用している。ＳｉＣ
ホィスカーを製造する炭素還元熱処理プロセスは、もし
その反応条件が適切に制御されると、低コストで大量に
製造し得る一般的なポテンシャルを有している。
【０００８】米国特許第４，８８８，０８４号は、Ｔｉ
Ｏ2 、炭化した有機ファイバーおよびＮｉ或いはＣｏの
ような触媒の混合物の炭素還元熱処理反応によって窒化
チタンのホィスカーを準備する方法を開示している。こ
のプロセスにおいて、ハロゲン、好ましくは塩素含有ガ
スがこの混合物を通過させる。炭素繊維は、３つの機
能：ｉ）ホィスカー成長に必要な高い空隙量の提供、i
i）チタン酸化物のための還元剤として作用、iii)ホィ
スカー成長のために核生成サイト、を果たす。
Ｏ2 、炭化した有機ファイバーおよびＮｉ或いはＣｏの
ような触媒の混合物の炭素還元熱処理反応によって窒化
チタンのホィスカーを準備する方法を開示している。こ
のプロセスにおいて、ハロゲン、好ましくは塩素含有ガ
スがこの混合物を通過させる。炭素繊維は、３つの機
能：ｉ）ホィスカー成長に必要な高い空隙量の提供、i
i）チタン酸化物のための還元剤として作用、iii)ホィ
スカー成長のために核生成サイト、を果たす。
【０００９】米国特許第５，２５６，２４３号において
は、ＴｉＯ2 或いはそれらのアルカリ金属化合物、アル
カリ金属塩化物および炭素還元熱処理による炭素の混合
物からＴｉＣホィスカーを作るプロセスが開示されてい
る。米国特許第４，８８３，５５９号は、シアン化塩、
アルカリ金属酸化物および遷移金属酸化物の溶融物から
遷移金属ホィスカーを作るプロセスを開示している。
は、ＴｉＯ2 或いはそれらのアルカリ金属化合物、アル
カリ金属塩化物および炭素還元熱処理による炭素の混合
物からＴｉＣホィスカーを作るプロセスが開示されてい
る。米国特許第４，８８３，５５９号は、シアン化塩、
アルカリ金属酸化物および遷移金属酸化物の溶融物から
遷移金属ホィスカーを作るプロセスを開示している。
【００１０】米国特許第５，０９４，７１１号は、化学
蒸着法（ＣＶＤ）による単結晶炭化チタンホィスカーを
製造するプロセスを開示している。米国特許第５，１６
０，５７４号は、ＣＶＤ法によって小径の炭化チタンホ
ィスカーを製造するプロセスを開示している。遷移金属
炭化物、窒化物或いは炭窒化物ホィスカーの場合におい
ては、炭素還元熱処理プロセスは、炭化珪素ホィスカー
合成と同じように成功されていない。このＣＶＤ法は、
ガス相が良く制御された組成では機能するが、コストが
高く、しかもサブミクロンの直径を有するホィスカーの
大量生産の可能性は低い。
蒸着法（ＣＶＤ）による単結晶炭化チタンホィスカーを
製造するプロセスを開示している。米国特許第５，１６
０，５７４号は、ＣＶＤ法によって小径の炭化チタンホ
ィスカーを製造するプロセスを開示している。遷移金属
炭化物、窒化物或いは炭窒化物ホィスカーの場合におい
ては、炭素還元熱処理プロセスは、炭化珪素ホィスカー
合成と同じように成功されていない。このＣＶＤ法は、
ガス相が良く制御された組成では機能するが、コストが
高く、しかもサブミクロンの直径を有するホィスカーの
大量生産の可能性は低い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、大量に、か
つ低コストで、進歩的な材料における強化材料として使
用される、ｉ）直線的で、ii）平滑な表面を持ち、iii)
ミクロン単位、好ましくはサブミクロンの直径を持つチ
タンの炭化物、窒化物或いは炭窒化物の高強度ホィスカ
ーを製造する方法を提供することにある。
つ低コストで、進歩的な材料における強化材料として使
用される、ｉ）直線的で、ii）平滑な表面を持ち、iii)
ミクロン単位、好ましくはサブミクロンの直径を持つチ
タンの炭化物、窒化物或いは炭窒化物の高強度ホィスカ
ーを製造する方法を提供することにある。
【００１２】これらおよび他の目的は、大量に、かつ高
い生産性でチタンの炭化物、窒化物或いは炭窒化物のホ
ィスカーを製造する方法によって提供される。 （ｉ）５００℃以上の温度で揮発する揮発部分を含む炭
素粉末；（ii）所望するホィスカーの化学量論的必要条
件を満足する量でのチタン化合物（酸化物、水酸化物お
よび／またはアルカリ酸化物）；（iii)Ｔｉ：ハロゲン
化物のモル比が１：（０．１〜３）におけるハロゲン化
物源（例えば、ＮａＦ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，
ＣａＣｌ2 ，ＭｇＣｌ2 ）；（iv）およびＴｉ：触媒の
モル比が１：（０．００５〜１）における金属触媒、の
均質な混合物を含み、反応温度でＴｉ、Ｃ、Ｎに分解す
ることが可能で、好ましくはＮｉ或いはＣｏ，或いはそ
れらの合金、或いは反応温度で金属および揮発性の組成
物に変質するＮｉないしはＣｏの化合物、好ましくはＮ
ｉＣｌ2 である。ＨＣｌおよびＣｌ2 は、ハロゲン化物
源として使用することが出来る。
い生産性でチタンの炭化物、窒化物或いは炭窒化物のホ
ィスカーを製造する方法によって提供される。 （ｉ）５００℃以上の温度で揮発する揮発部分を含む炭
素粉末；（ii）所望するホィスカーの化学量論的必要条
件を満足する量でのチタン化合物（酸化物、水酸化物お
よび／またはアルカリ酸化物）；（iii)Ｔｉ：ハロゲン
化物のモル比が１：（０．１〜３）におけるハロゲン化
物源（例えば、ＮａＦ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，
ＣａＣｌ2 ，ＭｇＣｌ2 ）；（iv）およびＴｉ：触媒の
モル比が１：（０．００５〜１）における金属触媒、の
均質な混合物を含み、反応温度でＴｉ、Ｃ、Ｎに分解す
ることが可能で、好ましくはＮｉ或いはＣｏ，或いはそ
れらの合金、或いは反応温度で金属および揮発性の組成
物に変質するＮｉないしはＣｏの化合物、好ましくはＮ
ｉＣｌ2 である。ＨＣｌおよびＣｌ2 は、ハロゲン化物
源として使用することが出来る。
【００１３】非酸化性雰囲気（Ａｒ，Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ｈｅ
のような）において１０００〜１８００℃で０．５〜１
８時間、圧力１０ミリバール〜５０バールで前記混合物
を加熱する。反応温度および還元時間は、チタン酸化物
源の粒子サイズによって影響される。本発明におけるホ
ィスカーの成長は、ＶＬＳのような結晶成長プロセス
（ＶＬＳ＝Ｖａｐｏｕｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）
である。このプロセスは、蒸着の種としてのＴｉが固体
としての望ましいホィスカーに成長する際の液体触媒へ
の輸送を含んでいる。ハロゲン化物源は、ガス相、すな
わち塩化物或いはオキソ塩化物におけるＴｉの輸送のた
めの蒸発剤として添加される。幾つかの可能性のある反
応の一つは、Ｃｌ2 （ｇ）が塩素源として使用された際
に、 ＴｉＯ2 （ｓ）＋（２−ｙ）Ｃ（ｓ）＋（Ｘ／２）Ｃｌ
2 （ｇ）→ＴｉＯy Ｃｌx （ｇ）＋（２−ｙ）ＣＯ
（ｇ） が連続して起こる。
のような）において１０００〜１８００℃で０．５〜１
８時間、圧力１０ミリバール〜５０バールで前記混合物
を加熱する。反応温度および還元時間は、チタン酸化物
源の粒子サイズによって影響される。本発明におけるホ
ィスカーの成長は、ＶＬＳのような結晶成長プロセス
（ＶＬＳ＝Ｖａｐｏｕｒ−Ｌｉｑｕｉｄ−Ｓｏｌｉｄ）
である。このプロセスは、蒸着の種としてのＴｉが固体
としての望ましいホィスカーに成長する際の液体触媒へ
の輸送を含んでいる。ハロゲン化物源は、ガス相、すな
わち塩化物或いはオキソ塩化物におけるＴｉの輸送のた
めの蒸発剤として添加される。幾つかの可能性のある反
応の一つは、Ｃｌ2 （ｇ）が塩素源として使用された際
に、 ＴｉＯ2 （ｓ）＋（２−ｙ）Ｃ（ｓ）＋（Ｘ／２）Ｃｌ
2 （ｇ）→ＴｉＯy Ｃｌx （ｇ）＋（２−ｙ）ＣＯ
（ｇ） が連続して起こる。
【００１４】揮発性のＴｉの種は、それが更にＣおよび
／またはＮとＴｉＣ1-X ＮX ，０≦Ｘ≦１の組成のホィ
スカーを形成するために反応する場合の液体金属触媒に
Ｔｉのガス相輸送を提供する。得られたＸ値は、使用さ
れる初期混合物の組成、反応温度および雰囲気に依存す
る。固溶体シリーズ０≦Ｘ≦１内にあるホィスカーの合
成物のための全ての反応は以下に記載される。
／またはＮとＴｉＣ1-X ＮX ，０≦Ｘ≦１の組成のホィ
スカーを形成するために反応する場合の液体金属触媒に
Ｔｉのガス相輸送を提供する。得られたＸ値は、使用さ
れる初期混合物の組成、反応温度および雰囲気に依存す
る。固溶体シリーズ０≦Ｘ≦１内にあるホィスカーの合
成物のための全ての反応は以下に記載される。
【００１５】ＴｉＯ2 （ｓ）＋（３−Ｘ）Ｃ（ｓ）＋
（Ｘ／２）Ｎ2 （ｇ）→ＴｉＣ1-X ＮX （ｓ）＋２ＣＯ
（ｇ） 前記ＶＳＬ成長プロセスは、順次および／または結合し
てホィスカーの最大生産性を得るために最適化されなけ
ればならない幾つかの反応を含んでいる。図１は、本発
明による揮発性組成物を有する炭素源（○）と揮発性組
成物なしの炭素粉末（□）のためのアルゴン雰囲気中で
の重量損失対温度カーブを示す。
（Ｘ／２）Ｎ2 （ｇ）→ＴｉＣ1-X ＮX （ｓ）＋２ＣＯ
（ｇ） 前記ＶＳＬ成長プロセスは、順次および／または結合し
てホィスカーの最大生産性を得るために最適化されなけ
ればならない幾つかの反応を含んでいる。図１は、本発
明による揮発性組成物を有する炭素源（○）と揮発性組
成物なしの炭素粉末（□）のためのアルゴン雰囲気中で
の重量損失対温度カーブを示す。
【００１６】図２、および図３は、ここでクレームされ
た本発明による合成されたＴｉＣおよびＴｉＮホィスカ
ーのＳＥＭ顕微鏡写真で１７００倍および８００倍をそ
れぞれ示す。
た本発明による合成されたＴｉＣおよびＴｉＮホィスカ
ーのＳＥＭ顕微鏡写真で１７００倍および８００倍をそ
れぞれ示す。
【００１７】
【発明を解決する手段および発明の実施の形態】ここで
クレームされた本発明によれば、チタン酸化物、水酸化
物或いはそれらのアルカリ酸化物および揮発部を含む炭
素粉末および触媒を使用するアルカリおよび／またはア
ルカリ土類金属ハロゲン化物の出発混合物からチタンの
炭化物、窒化物、炭窒化物のサブミクロン直径のホィス
カーを合成することも可能である。この得られたホィス
カーは、種々のタイプの材料、すなわちプラスチック、
金属、金属間化合物、金属質を結合した硬質材料および
セラミックにおいて強化材として優れた品質および有用
性を持つ。
クレームされた本発明によれば、チタン酸化物、水酸化
物或いはそれらのアルカリ酸化物および揮発部を含む炭
素粉末および触媒を使用するアルカリおよび／またはア
ルカリ土類金属ハロゲン化物の出発混合物からチタンの
炭化物、窒化物、炭窒化物のサブミクロン直径のホィス
カーを合成することも可能である。この得られたホィス
カーは、種々のタイプの材料、すなわちプラスチック、
金属、金属間化合物、金属質を結合した硬質材料および
セラミックにおいて強化材として優れた品質および有用
性を持つ。
【００１８】ここでクレームされた本発明によれば、炭
素粉末を使用することによって、一次粒サイズ（すなわ
ち、前記粉末の大半）が≒１５ｎｍで、５００℃以上の
温度で部分的に揮発する揮発部が１０ｗｔ％と３０ｗｔ
％の間の量を含み、前記出発混合物の気孔率は全反応を
通じて高いレベルに維持される。これは前記出発混合物
の体積中でホィスカーの成長を促進し、しかも前記出発
混合物かた生じるガスの種の正確な混合を有するホィス
カーを提供する。前記気孔率は、窒化物或いは炭窒化物
のホィスカーを合成する場合において窒素ガスで反応混
合を攪拌することを容易にする。そのような揮発部を有
する炭素粉末は、商業的にはＤｅｇｕｓｓａ ＡＧから
入手可能である。炭素源は、前記揮発部を持つ粉末表面
でカルボキシルおよびキノンのような酸素含有機能基を
を有し、５００℃以上の温度で揮発する酸化したカーボ
ンブラックである（図１参照）。それは、また幾らかの
炭化水素を含んでいる。そのような炭素粉末は、容易に
大量に生産可能で、市場で、例えばＤｅｇｕｓｓａ Ｃ
ｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００ないしＦＷ２、Ｄｅ
ｇｕｓｓａ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ６、５ない
し４として商業的に入手可能である。反応混合物の気孔
率は、以前の特許に記述された分断カーボンファイバー
を使用する際に比較して大部分は揮発組成物のタイプお
よび量を変化させることによって容易に制御できる。
素粉末を使用することによって、一次粒サイズ（すなわ
ち、前記粉末の大半）が≒１５ｎｍで、５００℃以上の
温度で部分的に揮発する揮発部が１０ｗｔ％と３０ｗｔ
％の間の量を含み、前記出発混合物の気孔率は全反応を
通じて高いレベルに維持される。これは前記出発混合物
の体積中でホィスカーの成長を促進し、しかも前記出発
混合物かた生じるガスの種の正確な混合を有するホィス
カーを提供する。前記気孔率は、窒化物或いは炭窒化物
のホィスカーを合成する場合において窒素ガスで反応混
合を攪拌することを容易にする。そのような揮発部を有
する炭素粉末は、商業的にはＤｅｇｕｓｓａ ＡＧから
入手可能である。炭素源は、前記揮発部を持つ粉末表面
でカルボキシルおよびキノンのような酸素含有機能基を
を有し、５００℃以上の温度で揮発する酸化したカーボ
ンブラックである（図１参照）。それは、また幾らかの
炭化水素を含んでいる。そのような炭素粉末は、容易に
大量に生産可能で、市場で、例えばＤｅｇｕｓｓａ Ｃ
ｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００ないしＦＷ２、Ｄｅ
ｇｕｓｓａ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ６、５ない
し４として商業的に入手可能である。反応混合物の気孔
率は、以前の特許に記述された分断カーボンファイバー
を使用する際に比較して大部分は揮発組成物のタイプお
よび量を変化させることによって容易に制御できる。
【００１９】前記反応混合物は、チタンの酸化物或いは
それらのアルカリ化合物で粒子サイズ１μｍと５０μｍ
の間にあり、好ましくは毛羽立った外観を有し、しかも
前述したカーボンファイバーは、製造される望ましい化
合物（すなわち、炭化物或いは窒化物）の化学量論的必
要条件を満足する量である。ＮａＦ，ＬｉＣｌ，ＮａＣ
ｌ，ＫＣｌ，ＭｇＣｌ2 或いはＣａＣｌ2 のような塩を
含むハロゲン化物は、単独で或いは結合して，Ｔｉ：ハ
ロゲン化物のモル比が１：（０．１〜２）、好ましくは
１：（０．２５〜０．５）において、チタンに対し揮発
剤として添加される。塩素を含むガスが、単独或いはハ
ロゲン化物塩と結合して揮発剤として合成雰囲気に添加
される。Ｔｉ＋Ｃおよび／またはＮを溶解することが可
能なホィスカー成長のための金属触媒は、例えば、反応
温度で金属と揮発組成物に分解する従来の粒子サイズの
Ｎｉおよび／またはＣｏ粉末、或いはＮｉないしＣｏ化
合物、好ましくはＮｉＣｌ2 は、Ｔｉ：触媒モル比が
１：（０．０１〜０．５）、好ましくは１：（０．０２
〜０．１）において添加される。
それらのアルカリ化合物で粒子サイズ１μｍと５０μｍ
の間にあり、好ましくは毛羽立った外観を有し、しかも
前述したカーボンファイバーは、製造される望ましい化
合物（すなわち、炭化物或いは窒化物）の化学量論的必
要条件を満足する量である。ＮａＦ，ＬｉＣｌ，ＮａＣ
ｌ，ＫＣｌ，ＭｇＣｌ2 或いはＣａＣｌ2 のような塩を
含むハロゲン化物は、単独で或いは結合して，Ｔｉ：ハ
ロゲン化物のモル比が１：（０．１〜２）、好ましくは
１：（０．２５〜０．５）において、チタンに対し揮発
剤として添加される。塩素を含むガスが、単独或いはハ
ロゲン化物塩と結合して揮発剤として合成雰囲気に添加
される。Ｔｉ＋Ｃおよび／またはＮを溶解することが可
能なホィスカー成長のための金属触媒は、例えば、反応
温度で金属と揮発組成物に分解する従来の粒子サイズの
Ｎｉおよび／またはＣｏ粉末、或いはＮｉないしＣｏ化
合物、好ましくはＮｉＣｌ2 は、Ｔｉ：触媒モル比が
１：（０．０１〜０．５）、好ましくは１：（０．０２
〜０．１）において添加される。
【００２０】反応物粉末は、幾つかの従来法、例えばそ
れらを均質に混合するための高速混練器を使用し、湿式
或いは乾式で混合される。前記反応混合物の嵩密度は低
いために、粉末の表面は反応ガスを受け入れ易くなって
おり、しかも反応生成物を除去することができる。特殊
な混合物のための望ましい嵩密度は、熟練者によって容
易に得ることができる。
れらを均質に混合するための高速混練器を使用し、湿式
或いは乾式で混合される。前記反応混合物の嵩密度は低
いために、粉末の表面は反応ガスを受け入れ易くなって
おり、しかも反応生成物を除去することができる。特殊
な混合物のための望ましい嵩密度は、熟練者によって容
易に得ることができる。
【００２１】反応物混合物は、１０００〜１８００℃、
好ましくは１２００〜１６００℃で、非酸化性雰囲気中
で、低いガス流（≒４０ｍｌ／ｍｉｎ）で炉内で加熱さ
れる。反応温度は、１０００〜１８００℃の範囲で、反
応時間は０．５〜１８時間であり、しかも反応域での圧
力は１０ｍミリバールから５０バール、好ましくは０．
５〜５バールである。この反応は、例えばアルミナ、ジ
ルコニア或いはグラファイト或いはそれらの組み合わせ
のような幾つかの不活性の材料、好ましくはグラファイ
トで作られた反応室内で行われる。反応室と周囲の雰囲
気の間のガス交換が全てで許容されるものであれば異な
ったデザインでも使用され得る。
好ましくは１２００〜１６００℃で、非酸化性雰囲気中
で、低いガス流（≒４０ｍｌ／ｍｉｎ）で炉内で加熱さ
れる。反応温度は、１０００〜１８００℃の範囲で、反
応時間は０．５〜１８時間であり、しかも反応域での圧
力は１０ｍミリバールから５０バール、好ましくは０．
５〜５バールである。この反応は、例えばアルミナ、ジ
ルコニア或いはグラファイト或いはそれらの組み合わせ
のような幾つかの不活性の材料、好ましくはグラファイ
トで作られた反応室内で行われる。反応室と周囲の雰囲
気の間のガス交換が全てで許容されるものであれば異な
ったデザインでも使用され得る。
【００２２】使用される炭素：チタンのモル比は、選択
されたチタン源および所望の製品（窒化物、炭化物或い
は炭窒化物）に依存する。同様に、チタン源のタイプお
よび製造されるホィスカーのタイプにも依存し、温度お
よびガス相条件のような異なった合成パラメーターが選
択されなければならない。Ｎ2 ガスが、ここでクレーム
された本発明によるホィスカーを含む窒素の製造のため
に窒素源として活用される。単一のチタン源或いは異な
るチタン源との組み合わせが、炭素粉末と混合される。
例えば、ＴｉＯ2 からＴｉＮの形成のための全化学反応
は以下のように記述することができる。
されたチタン源および所望の製品（窒化物、炭化物或い
は炭窒化物）に依存する。同様に、チタン源のタイプお
よび製造されるホィスカーのタイプにも依存し、温度お
よびガス相条件のような異なった合成パラメーターが選
択されなければならない。Ｎ2 ガスが、ここでクレーム
された本発明によるホィスカーを含む窒素の製造のため
に窒素源として活用される。単一のチタン源或いは異な
るチタン源との組み合わせが、炭素粉末と混合される。
例えば、ＴｉＯ2 からＴｉＮの形成のための全化学反応
は以下のように記述することができる。
【００２３】ＴｉＯ2 （ｓ）＋２Ｃ（ｓ）＋１／２Ｎ2
（ｇ）→ＴｉＮ（ｓ）＋２ＣＯ（ｇ） この反応を正しく進行させるための本質は、前記ＣＯ
（ｇ）−部分的圧力が十分に低く、しかも窒素ガスが反
応混合物の内部に準備されていることである。これは、
窒素ガスが、ここでクレームされた本発明による炭素粉
末を使用して可能な限り高いレベルに気孔率を維持する
よう混合物を攪拌しなければならないことを意味する。
（ｇ）→ＴｉＮ（ｓ）＋２ＣＯ（ｇ） この反応を正しく進行させるための本質は、前記ＣＯ
（ｇ）−部分的圧力が十分に低く、しかも窒素ガスが反
応混合物の内部に準備されていることである。これは、
窒素ガスが、ここでクレームされた本発明による炭素粉
末を使用して可能な限り高いレベルに気孔率を維持する
よう混合物を攪拌しなければならないことを意味する。
【００２４】この方法においては、低いレベルの残留す
る酸素を有する窒素の高品質ホィスカーが得られた。例
えば、ＴｉＯ2 からＴｉＣの形成のための全化学反応は
以下のように記述することができる。 ＴｉＯ2 （ｓ）＋３Ｃ（ｓ）→ＴｉＣ（ｓ）＋２ＣＯ
（ｇ） 前記温度は、好ましくは１２００℃と１６００℃の間で
アルゴン雰囲気中で３時間保持された。アルゴンガス
は、チタンの窒化物が反応温度でチタンの炭化物に比較
して熱力学的に安定であるという理由から窒素ガスに替
わって好まれる。
る酸素を有する窒素の高品質ホィスカーが得られた。例
えば、ＴｉＯ2 からＴｉＣの形成のための全化学反応は
以下のように記述することができる。 ＴｉＯ2 （ｓ）＋３Ｃ（ｓ）→ＴｉＣ（ｓ）＋２ＣＯ
（ｇ） 前記温度は、好ましくは１２００℃と１６００℃の間で
アルゴン雰囲気中で３時間保持された。アルゴンガス
は、チタンの窒化物が反応温度でチタンの炭化物に比較
して熱力学的に安定であるという理由から窒素ガスに替
わって好まれる。
【００２５】炭素の中間量、炭化物合成物と同一範囲の
窒素雰囲気および温度を選択することによって、炭窒化
物ホィスカーが得られた。ここでクレームされた本発明
による合成物の結果は、７０〜９０ｖｏｌ％の量にある
一般的に直径がサブミクロンのホィスカーも混合物であ
る。この高い生産性は、ホィスカーと粒子を余分な分離
を不要とする。しかしながら、もしより高い生産性が望
まれたとしても、引き続く精製工程を適用することがで
きる。
窒素雰囲気および温度を選択することによって、炭窒化
物ホィスカーが得られた。ここでクレームされた本発明
による合成物の結果は、７０〜９０ｖｏｌ％の量にある
一般的に直径がサブミクロンのホィスカーも混合物であ
る。この高い生産性は、ホィスカーと粒子を余分な分離
を不要とする。しかしながら、もしより高い生産性が望
まれたとしても、引き続く精製工程を適用することがで
きる。
【００２６】出発公式および合成パラメーターに関する
両者については上述した準備条件が、使用される設備、
反応室のデザイン、原材料の選択等に関係する。実験に
よって最適な条件を決定するために他の設備および他の
原材料を使用することは熟練者の範囲内である。
両者については上述した準備条件が、使用される設備、
反応室のデザイン、原材料の選択等に関係する。実験に
よって最適な条件を決定するために他の設備および他の
原材料を使用することは熟練者の範囲内である。
【００２７】
＜実施例１＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：３、ＴｉＯ
2 ：ＮａＣｌ＝１：０．５、およびＴｉＯ2 ：Ｎｉ＝
１：０．０５を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ ＦＷ
２００）、ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末（Ｃ
ｅｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素源
は、それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有し
ていた。
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：３、ＴｉＯ
2 ：ＮａＣｌ＝１：０．５、およびＴｉＯ2 ：Ｎｉ＝
１：０．０５を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ ＦＷ
２００）、ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末（Ｃ
ｅｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素源
は、それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有し
ていた。
【００２８】前記粉末は、エタノール中で混合され、２
４時間ローリングベンチ（ｒｏｌｌｉｎｇ ｂｅｎｃ
ｈ）上で混合され、次いで乾燥され、更に以下のプロセ
スパラメーターに従って炭素還元熱処理を受けた。 Ｔ＝１５００℃ ｔ＝３時間 保護雰囲気：アルゴン（ｇ） Ｐ（Ａｒ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．３１５１
（３）Åを有するＴｉＣからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で８０％であった。前記ホ
ィスカーは真っ直ぐで、しかもサブミクロンサイズであ
った（図２参照）。 ＜実施例２＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：３、ＴｉＯ
2 ：ＣａＣｌ2 ＝１：０．２５、およびＴｉＯ2 ：Ｎｉ
＝１：０．０５を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｆ
Ｗ２００）、ＣａＣｌ2 （Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末
（Ｃｅｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素
源は、それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有
していた。
４時間ローリングベンチ（ｒｏｌｌｉｎｇ ｂｅｎｃ
ｈ）上で混合され、次いで乾燥され、更に以下のプロセ
スパラメーターに従って炭素還元熱処理を受けた。 Ｔ＝１５００℃ ｔ＝３時間 保護雰囲気：アルゴン（ｇ） Ｐ（Ａｒ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．３１５１
（３）Åを有するＴｉＣからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で８０％であった。前記ホ
ィスカーは真っ直ぐで、しかもサブミクロンサイズであ
った（図２参照）。 ＜実施例２＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：３、ＴｉＯ
2 ：ＣａＣｌ2 ＝１：０．２５、およびＴｉＯ2 ：Ｎｉ
＝１：０．０５を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｆ
Ｗ２００）、ＣａＣｌ2 （Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末
（Ｃｅｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素
源は、それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有
していた。
【００２９】前記粉末は、２−プロパノール中で混合さ
れ、２４時間ローリングベンチ上で混合され、次いで乾
燥され、更に以下のプロセスパラメーターに従って炭素
還元熱処理を受けた。 Ｔ＝１４８０℃ ｔ＝３時間 保護雰囲気：アルゴン（ｇ） Ｐ（Ａｒ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．３１７２
（３）Åを有するＴｉＣからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で７０％であった。前記ホ
ィスカーは真っ直ぐで、しかもサブミクロンサイズであ
った。このホィスカーは、実施例１に関連して準備され
たと同一の外観を有していた。 ＜実施例３＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：２、ＴｉＯ
2 ：ＮａＣｌ＝１：０．５、およびＴｉＯ2 ：Ｎｉ＝
１：０．１を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ ＦＷ２
００）、ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末（Ｃｅ
ｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素源は、
それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有してい
た。
れ、２４時間ローリングベンチ上で混合され、次いで乾
燥され、更に以下のプロセスパラメーターに従って炭素
還元熱処理を受けた。 Ｔ＝１４８０℃ ｔ＝３時間 保護雰囲気：アルゴン（ｇ） Ｐ（Ａｒ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．３１７２
（３）Åを有するＴｉＣからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で７０％であった。前記ホ
ィスカーは真っ直ぐで、しかもサブミクロンサイズであ
った。このホィスカーは、実施例１に関連して準備され
たと同一の外観を有していた。 ＜実施例３＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：２、ＴｉＯ
2 ：ＮａＣｌ＝１：０．５、およびＴｉＯ2 ：Ｎｉ＝
１：０．１を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ ＦＷ２
００）、ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末（Ｃｅ
ｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素源は、
それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有してい
た。
【００３０】前記粉末は、エタノール中で混合され、２
４時間ローリングベンチ上で混合され、次いで乾燥さ
れ、更に以下のプロセスパラメーターに従って炭素還元
窒化処理を受けた。 Ｔ＝１２５０℃ ｔ＝６時間 保護雰囲気：Ｎ2 （ｇ） Ｐ（Ｎ2 ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．２４７３
（１）Åを有するＴｉＮからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で８０％であった。前記ホ
ィスカーは真っ直ぐで、しかもサブミクロンサイズであ
った（図３参照）。 ＜実施例４＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：２、ＴｉＯ
2 ：ＮａＣｌ＝１：０．５、およびＴｉＯ2 ：ＮｉＣｌ
2 ＝１：０．２を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｆ
Ｗ２００）、ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末
（Ｃｅｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素
源は、それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有
していた。
４時間ローリングベンチ上で混合され、次いで乾燥さ
れ、更に以下のプロセスパラメーターに従って炭素還元
窒化処理を受けた。 Ｔ＝１２５０℃ ｔ＝６時間 保護雰囲気：Ｎ2 （ｇ） Ｐ（Ｎ2 ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．２４７３
（１）Åを有するＴｉＮからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で８０％であった。前記ホ
ィスカーは真っ直ぐで、しかもサブミクロンサイズであ
った（図３参照）。 ＜実施例４＞ＴｉＯ2 金紅石粉末（チタン酸化物の砂状
金紅石）が、モル分率 ＴｉＯ2 ：Ｃ＝１：２、ＴｉＯ
2 ：ＮａＣｌ＝１：０．５、およびＴｉＯ2 ：ＮｉＣｌ
2 ＝１：０．２を有する炭素粉末（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｆ
Ｗ２００）、ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ）およびＮｉ粉末
（Ｃｅｒａｃ ３２５ メッシュ）と混合された。炭素
源は、それを補償する２１ｗｔ％の揮発性組成物を含有
していた。
【００３１】前記粉末は、エタノール中で混合され、２
４時間ローリングベンチ上で混合され、次いで乾燥さ
れ、更に以下のプロセスパラメーターに従って炭素還元
窒化処理を受けた。 Ｔ＝１２５０℃ ｔ＝４時間 保護雰囲気：Ｎ2 （ｇ） Ｐ（Ｎ2 ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．２４８８
（４）Åを有するＴｉＮからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で７０％であった。
４時間ローリングベンチ上で混合され、次いで乾燥さ
れ、更に以下のプロセスパラメーターに従って炭素還元
窒化処理を受けた。 Ｔ＝１２５０℃ ｔ＝４時間 保護雰囲気：Ｎ2 （ｇ） Ｐ（Ｎ2 ）＝１バール 製造されたホィスカーは、格子定数ａ＝４．２４８８
（４）Åを有するＴｉＮからなっていた。このホィスカ
ーの生産性は、おおよそ体積で７０％であった。
【００３２】このホィスカーは、実施例３に関連して準
備されたと同一の外観を有していた。
備されたと同一の外観を有していた。
【図１】本発明による揮発性組成物を有する炭素源
（○）と揮発性組成物なしの炭素粉末（□）のためのア
ルゴン雰囲気中での重量損失対温度カーブを示す図。
（○）と揮発性組成物なしの炭素粉末（□）のためのア
ルゴン雰囲気中での重量損失対温度カーブを示す図。
【図２】本発明による合成されたＴｉＣおよびＴｉＮホ
ィスカーのＳＥＭ顕微鏡による組織図（倍率：１７００
倍）。
ィスカーのＳＥＭ顕微鏡による組織図（倍率：１７００
倍）。
【図３】本発明による合成されたＴｉＣおよびＴｉＮホ
ィスカーのＳＥＭ顕微鏡による組織図（倍率：８００
倍）。
ィスカーのＳＥＭ顕微鏡による組織図（倍率：８００
倍）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 29/62 Ｃ３０Ｂ 29/62 Ｑ Ｃ０４Ｂ 35/56 Ｓ (72)発明者 ニクラス アーレーン スウェーデン国，エス−146 45トゥリン イェ，トゥリンイェベルイエスベー．44 (72)発明者 マグナス エケルンド スウェーデン国，エス−153 91イェール ナ，ファルスタ セーテリ（番地なし)
Claims (7)
- 【請求項１】 （ｉ）チタン化合物、（ii）５００℃以
上の温度で揮発する揮発部を含み所定のホィスカーの化
学量論的必要条件を満足する量の炭素粉末、（iii)Ｔ
ｉ：Ｃｌのモル比が１：（０．０５〜３）となる量のＬ
ｉＦ、ＫＦ、ＮａＦ、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｃ
ａＣｌ2 、ＭｇＣｌ2 のハロゲン化物含有塩の少なくと
も１種、（iv）Ｔｉ：触媒のモル比が１：（０．０１〜
０．５）となる量の金属触媒であって、ＴｉとＣおよび
／またはＮ（例えば、Ｎｉおよび／またはＣｏ）を固溶
させ得る金属触媒、の（ｉ）〜（iv）を均質混合し、更
に、得られた混合物を１０００〜１８００℃で、０．５
〜１８時間、１０ミリバール〜５０バールの圧力で非酸
化性雰囲気中で加熱することを特徴とするチタンの炭化
物、窒化物または炭窒化物の大量のホィスカーの製造方
法。 - 【請求項２】 前記雰囲気が、Ｎ2 またはＡｒであるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記チタン化合物としてのチタン源が、
酸化物、水酸化物および／またはアルカリチタン酸化物
の化合物であることを特徴とする請求項１または２に記
載の方法。 - 【請求項４】 前記炭素粉末が、１０〜５０ｎｍの一次
粒子径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項５】 前記炭素粉末の揮発性部分が、前記炭素
粉末の１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 前記混合物が、１０００〜１８００℃の
温度まで加熱されることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 前記雰囲気が、前記ハロゲン化物を含む
塩に加え、或いはそれに替えるかどちらかでＨＣｌおよ
び／またはＣｌ2 のような塩素を含むガスを含有するこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/504,779 US5795384A (en) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Manufacture of transition metal carbide nitride or carbonitride whiskers |
| SE9504625-6 | 1995-12-22 | ||
| SE9504625A SE9504625D0 (sv) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | Maunfacture of titanium carbide, nitride and carbonitride whiskers |
| SE504779 | 1996-04-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09169522A true JPH09169522A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=26662462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8209354A Pending JPH09169522A (ja) | 1995-07-20 | 1996-07-22 | チタンの炭化物、窒化物および炭窒化物ホィスカーの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0754782B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09169522A (ja) |
| AT (1) | ATE213512T1 (ja) |
| DE (1) | DE69619311T2 (ja) |
| IL (1) | IL118794A0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010132552A (ja) * | 2010-01-27 | 2010-06-17 | Lucelabo:Kk | 遷移金属窒化物の製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9900213D0 (sv) * | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Sandvik Ab | Manufacture of transition metal carbide and carbonitride whiskers with low residual amounts of oxygen and intermediate oxide phases |
| WO2014107481A1 (en) * | 2013-01-02 | 2014-07-10 | Third Millennium Materials, Llc | Metal-carbon compositions |
| CN108863372A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 湖北工业大学 | 一种使用熔融盐制备Ti2CTx的方法 |
| CN109576774A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-04-05 | 江西制造职业技术学院 | 一种新型制备tic晶须的生产工艺方法 |
| CN113151889B (zh) * | 2021-04-27 | 2022-06-03 | 嘉兴鸷锐新材料科技有限公司 | 一种定向生长的碳氮化钛晶体、制备方法及其应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6122000A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-30 | Kanebo Ltd | 炭化珪素ウイスカ−の製造法 |
| JPS62260797A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-13 | Kobe Steel Ltd | 高純度炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法 |
| US4756791A (en) * | 1986-08-25 | 1988-07-12 | Gte Laboratories Incorporated | Chemical vapor deposition process for producing metal carbide or nitride whiskers |
| US4888084A (en) * | 1988-10-24 | 1989-12-19 | American Matrix, Inc. | Method for the preparation of titanium nitride whiskers |
| JP3202987B2 (ja) * | 1990-11-26 | 2001-08-27 | 東海カーボン株式会社 | 炭化チタンウイスカーの製造方法 |
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Cited By (1)
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