JPH10291811A - 窒化アルミニウム質粉末の製造方法 - Google Patents

窒化アルミニウム質粉末の製造方法

Info

Publication number
JPH10291811A
JPH10291811A JP9099948A JP9994897A JPH10291811A JP H10291811 A JPH10291811 A JP H10291811A JP 9099948 A JP9099948 A JP 9099948A JP 9994897 A JP9994897 A JP 9994897A JP H10291811 A JPH10291811 A JP H10291811A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
aluminum
reaction
aluminum nitride
atmosphere
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9099948A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3918161B2 (ja
Inventor
Taro Tatsumi
太郎 辰巳
Toshitaka Sakurai
利隆 桜井
Yuji Nagai
裕二 永井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Aluminum KK
Original Assignee
Toyo Aluminum KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Aluminum KK filed Critical Toyo Aluminum KK
Priority to JP09994897A priority Critical patent/JP3918161B2/ja
Publication of JPH10291811A publication Critical patent/JPH10291811A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3918161B2 publication Critical patent/JP3918161B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】AlN粉末を比較的効率良く製造する方法を提
供することを主な目的とする。 【解決手段】Al系粉末であって当該粉末中にMg成分
を50ppm〜1%含有する粉末を、窒素を含む非酸化
性雰囲気中で加熱処理することを特徴とする窒化アルミ
ニウム質粉末の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化アルミニウム
質粉末の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、窒化アルミニウム(以下「AlN」
という)の工業的生産方法は、直接窒化法と還元法に大
別される。還元法は、アルミナ粉末とカーボン粉末の混
合粉末を窒素ガス雰囲気中で加熱して還元窒化する方法
である。ところが、還元法では、高価なアルミナを原料
として使用する点、還元が吸熱反応で進行する点、脱炭
工程を必要とする点等から製造コストが直接窒化法より
も高い。
【0003】一方、直接窒化法は、金属アルミニウム粉
末を窒素雰囲気中で加熱して窒化合成後に粉砕する方法
である。直接窒化法によれば、還元法よりも比較的低コ
ストでAlNを製造することが可能である。
【0004】しかしながら、直接窒化法においても、半
導体分野のアルミナの代替材料として使用するには、ア
ルミナに比べてコストが数倍にも高くなる。これは、こ
の製造工程に起因するものである。すなわち、直接窒化
法では、金属アルミニウム粉末に所定量の融着防止用A
lN粉末を添加した後、800〜1200℃程度の高温
で比較的長い時間保持して窒化処理を行っているため、
単位時間当たりの生産性及び生産に要するエネルギーコ
スト面で問題がある。また、融着防止用のAlNの使用
量は金属アルミニウム粉末の通常2〜6倍(混合比率A
l/AlN=1/2〜1/6)を必要とするため、この
比率が最終製品であるAlN粉末の収率(生産性)にも
著しい影響を及ぼす。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、A
lN粉末を比較的効率良く製造する方法を提供すること
を主な目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、窒化アルミニウ
ムに特定の化合物を一定量含有させることによって上記
目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0007】すなわち、本発明は、Al系粉末であって
当該粉末中にMg成分を50ppm〜1%含有する粉末
を、窒素を含む非酸化性雰囲気中で加熱処理することを
特徴とする窒化アルミニウム質粉末の製造方法に係るも
のである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態と
ともに説明する。
【0009】本発明におけるAl系粉末は、当該粉末中
にMg成分を通常50ppm〜1%(重量)、好ましく
は100〜3000ppm含有する。50ppm未満の
場合には、マグネシウムの添加効果が不十分になるおそ
れがある。また、1%を超える場合には、得られる焼結
体の熱伝導率が低下するおそれがある。
【0010】Mg成分を添加する態様としては、Mg成
分が上記所定量含有できる限り特に制限されず、アルミ
ニウム−マグネシウム合金粉末及び純マグネシウム粉末
の少なくとも1種を含有させることにより実施できる。
従って、Al系合金における組み合わせ例としては、
純アルミニウム粉末及びアルミニウム−マグネシウム合
金粉末、純アルミニウム粉末、アルミニウム−マグネ
シウム合金粉末及び純マグネシウム粉末、純アルミニ
ウム粉末及び純マグネシウム粉末、アルミニウム−マ
グネシウム合金粉末単独、アルミニウム−マグネシウ
ム合金粉末及び純マグネシウム粉末等が挙げられる。こ
の中でも、上記の組み合わせが好ましい。
【0011】これらの各粉末は、公知のものもそのまま
使用でき、市販品であっても良い。また、その製造方法
も限定されない。例えば、アルミニウム−マグネシウム
合金粉末は、通常はアトマイズ法によって製造される
が、その他メルト・スピニング法、回転円盤法、湿式破
砕法等によって製造したものであっても良い。なお、ア
トマイズ法における噴霧媒は、空気が主として用いられ
るが、粉末中の含有酸素量を低減させる場合は窒素、ア
ルゴン等の不活性ガス(非酸化性ガス)を用いることが
できる。
【0012】これら粉末の平均粒径は、最終製品の用途
等に応じて適宜変更できるが、通常150μm以下、好
ましくは70μm以下とすれば良い。また、これら粉末
の形状も特に制限されず、例えば真球状、回転楕円状、
涙滴状、扁平状、針状、不定形状等のいずれであっても
良い。
【0013】本発明において、Al系粉末中の含有酸素
量は、用いるAl系粉末の種類等に応じて適宜変更すれ
ば良く、通常0.1〜1.0重量%程度、好ましくは
0.1〜0.5重量%とすれば良い。0.1重量%未満
の場合には、窒化反応の前に粉末が溶融し、Al系粉末
どうしの融着が起こる結果、窒素ガスと接触する表面積
が著しく低下することがある。そのため、得られた窒化
アルミニウム質粉末中に未反応のAl成分が多量に残留
するおそれがある。一方、1.0重量%を上回る場合に
は、最終製品中の酸素量が多量となる結果、その焼結体
における熱伝導率を低下させるおそれがある。
【0014】本発明では、窒化処理における粉末どうし
の融着をより確実に防止するために、必要に応じて窒化
アルミニウム粉末を添加しても良い。添加量は、一般に
多いほど融着を防止する効果が高くなるが、1バッチ当
たりで生産できる窒化アルミニウム質粉末の実質的な歩
留まりが低下するので、通常はAl系粉末100重量部
に対して100重量部以下、好ましくは50重量部以下
とする。但し、添加量は、厳密に言えば主としてAl系
粉末の蓄熱量により決定されるので、特に少量の生産に
対しては窒化アルミニウム粉末の添加を必要としない場
合がある。これに対し、大量生産する場合には、窒化反
応が発熱反応であるために蓄熱量も大きくなる結果、融
着する可能性も高くなるので、上記所定量を加えれば良
い。このように、生産量によっても適宜変更することが
可能である。用いる窒化アルミニウム粉末の平均粒径
は、通常3〜30μm程度、好ましくは3〜10μmと
すれば良い。
【0015】次に、Al系粉末を窒素を含む非酸化性雰
囲気下で加熱処理する。窒素を含む雰囲気として窒素ガ
ス雰囲気以外に、アンモニア等の窒素化合物の雰囲気で
あっても良い。圧力も特に制限されず、常圧〜5kg/
cm2程度の範囲で行うこともできる。
【0016】加熱温度は、窒化反応が起こる限り特に制
限されない。特に、本発明では、700℃未満、殊に6
90℃以下の温度でも実施することができる。なお、温
度があまり低すぎると反応に要する時間が長くなるの
で、それを避ける観点から言えば通常550℃以上、好
ましくは650℃以上で加熱することが好ましい。昇温
速度も、Al系粉末の組成、加熱温度等により適宜設定
すれば良いが、通常60℃/分以下、好ましくは40℃
/分以下とする。60℃/分よりも速い場合には、マグ
ネシウムの拡散が不十分な状態でアルミニウムの部分的
溶解が開始するので反応後の窒化率が低くなるおそれが
ある。
【0017】加熱処理した後、必要に応じて粉砕すれば
良い。粉砕方法は、ボールミル等の公知の方法で行えば
良く、特に酸化を防ぐ目的で非酸化性雰囲気下で行うこ
とが望ましい。粉砕の程度は、最終製品の用途等によっ
ても異なるが、粉砕後の平均粒径が通常0.5〜30μ
m程度、好ましくは1〜10μmとすれば良い。
【0018】
【作用】本発明者の知見によれば、Mg成分は、Alマ
トリックス内に比較的拡散しやすく、粉末表面の近傍の
酸素と容易に結合する。この時、酸素と結合していたア
ルミニウム原子は活性な状態となり、雰囲気中の窒素原
子と結合し、窒化反応が促進される。いったん窒化反応
が進行すると、この反応が発熱反応であることから熱的
に活性化され、連続的に窒化反応が進行することとな
る。
【0019】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、特に一定量
のMg成分を含むAl系粉末を原料としているので、比
較的低い反応雰囲気温度で、しかもより短い反応時間で
所望の窒化アルミニウム質粉末を得ることができる。ま
た、Al系粉末が溶融する前に窒化反応が開始するの
で、従来技術よりも融着防止用窒化アルミニウム粉末の
添加量を低減化することができる。
【0020】本発明により反応雰囲気温度の低温化及び
窒化反応時間の短縮化、さらには融着防止用窒化アルミ
ニウムの添加量の低減化を図ることができ、その結果と
して優れた生産効率、収率等を達成でき、より安価な窒
化アルミニウム質粉末の提供が可能となる。
【0021】本発明の製造方法により得られた窒化アル
ミニウム質粉末は、高い熱伝導率を達成でき、例えばI
C基板等の半導体部品材料として有用である。
【0022】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。なお、本実施例
における各物性の測定方法は次の通りである。
【0023】(1)原料粉末中の含有酸素量 不活性ガス融解−赤外吸収法(「EMGA−2800」
堀場製作所(株)製)により測定した。
【0024】(2)窒化アルミニウム中のMg含有量 ICP発光分光分析法により測定した。
【0025】(3)窒化率 反応前後の重量変化により算出した。なお、実施例の反
応後の主相がAlNであることはX線回折分析法により
測定した。
【0026】(4)焼結体の熱伝導率の測定 焼結助剤としてY23を5重量%添加し、φ10m×2
〜3mmにプレス成形を行い、450℃で1時間大気脱
脂を行い、次いで1850℃で3時間の窒素雰囲気下で
常圧焼結することにより焼結体を作製した。得られた焼
結体について、レーザー・フラッシュ法(熱定数測定装
置「LFTCM−FA8510B」理学電気(株)製)
により熱伝導率を測定した。
【0027】実施例1〜4 Al−5重量%Mg合金を空気アトマイズ法で作製し、
篩いにより63μm以下に分級した。得られた合金粉末
と純アルミニウム粉末(−63μm、純度99.9%)
を表1に示すMg濃度となるように混合した。混合粉末
500gを黒鉛るつぼ(容積1リットル)中に入れ、窒
素ガス雰囲気中(常圧)で昇温速度30℃/分で900
℃まで加熱し、その温度で1時間保持して窒化処理を行
った。これらの試料について、窒化率及び熱伝導率を測
定した。その結果を表1に示す。
【0028】比較例1 Mgを含まない純アルミニウム粉末(−63μm、純度
99.9%)のみを用いた以外は、実施例1と同様にし
て窒化処理を行った。得られた試料について、窒化率及
び熱伝導率を測定した。その結果を表1に示す。
【0029】比較例2 Mg濃度が1.2%となるように混合粉末を調製したほ
かは、実施例1と同様にして試料を作製した。この試料
について、窒化率及び熱伝導率を測定した。その結果を
表1に示す。
【0030】実施例5 加熱温度を800℃とした以外は、実施例2と同様にし
て試料を作製した。この試料について、窒化率及び熱伝
導率を測定した。その結果を表1に示す。
【0031】比較例3 Mg濃度を0%とした以外は、実施例5と同様にして試
料を作製した。この試料について、窒化率及び熱伝導率
を測定した。その結果を表1に示す。 実施例6 Al−5重量%Mg合金を空気アトマイズ法で作製し、
篩いにより63μm以下に分級した。得られた合金粉末
と純アルミニウム粉末(−63μm、純度99.9%)
をMg濃度250ppmとなるように混合し、さらに融
着防止用AlN粉末(平均粒径5μm)を上記混合粉末
中10重量%となるように混合した。
【0032】加熱温度650℃とした以外は、実施例2
と同様にして窒化処理を行い、試料を作製した。この試
料について、窒化率及び熱伝導率を測定した。その結果
を表1に示す。
【0033】比較例4 Mgを含まない純アルミニウム粉末(−63μm、純度
99.9%)のみを用いた以外は、実施例6と同様にし
て試料を作製した。この試料について、窒化率及び熱伝
導率を測定した。その結果を表1に示す。
【0034】実施例7 原料粉末として純アルミニウム粉末(−63μm、純度
99.9%)及び純マグネシウム粉末(−150μm)
を用いた以外は、実施例2と同様にして試料を作製し
た。この試料について、窒化率及び熱伝導率を測定し
た。その結果を表1に示す。
【0035】実施例8 Al−250ppmMg合金粉末をのみ用いた以外は、
実施例2と同様にして試料を作製した。この試料につい
て、窒化率及び熱伝導率を測定した。その結果を表1に
示す。
【0036】比較例5 純アルミニウム粉末としてアルゴンガスアトマイズで調
製した粉末を用いることにより含有酸素量を0.07重
量%とした以外は、実施例2と同様にして試料を作製し
た。この試料について、窒化率及び熱伝導率を測定し
た。その結果を表1に示す。
【0037】比較例6 純アルミニウム粉末として風力分級して得られた微粉末
を用いることにより含有酸素量を1.1重量%とした以
外は、実施例2と同様にして試料を作製した。この試料
について、窒化率及び熱伝導率を測定した。その結果を
表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】表1の結果より、本発明の製造方法により
得られた窒化アルミニウム質粉末は、高い窒化率が達成
でき、また熱伝導率も良好であることがわかる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Al系粉末であって当該粉末中にMg成分
    を50ppm〜1%含有する粉末を、窒素を含む非酸化
    性雰囲気中で加熱処理することを特徴とする窒化アルミ
    ニウム質粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】Al系粉末中における含有酸素量が、0.
    1〜1.0重量%である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】Al系粉末が、アルミニウム−マグネシウ
    ム合金粉末及び純マグネシウム粉末の少なくとも1種を
    含有する請求項1記載の製造方法。
  4. 【請求項4】Al系粉末に、さらに窒化アルミニウム粉
    末を含有する請求項1乃至3のいずれかに記載の製造方
    法。
JP09994897A 1997-04-17 1997-04-17 窒化アルミニウム質粉末の製造方法 Expired - Fee Related JP3918161B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09994897A JP3918161B2 (ja) 1997-04-17 1997-04-17 窒化アルミニウム質粉末の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09994897A JP3918161B2 (ja) 1997-04-17 1997-04-17 窒化アルミニウム質粉末の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10291811A true JPH10291811A (ja) 1998-11-04
JP3918161B2 JP3918161B2 (ja) 2007-05-23

Family

ID=14260938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09994897A Expired - Fee Related JP3918161B2 (ja) 1997-04-17 1997-04-17 窒化アルミニウム質粉末の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3918161B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008001661A1 (fr) * 2006-06-30 2008-01-03 Tama-Tlo Ltd. Procédé de fabrication de matériaux contenant du nitrure d'aluminium
JP2008230873A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Osaka Univ 蛍光体原料用金属材料、及び蛍光体の製造方法、蛍光体、並びに蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP2009525254A (ja) * 2006-01-31 2009-07-09 オスラム シルヴェニア インコーポレイテッド 希土類活性化アルミニウム窒化物粉末およびその製造方法
JP2012231113A (ja) * 2011-04-13 2012-11-22 Denso Corp 窒素とアルミニウムと他金属とを含む多元化合物の複合材料、その製造方法、絶縁フィルム、絶縁接着剤及び熱交換器
JP2019506355A (ja) * 2015-12-24 2019-03-07 リサーチ コーポレーション ファウンデーション オブ ヨンナム ユニバーシティ 窒化アルミニウム及び窒化アルミニウム基複合相物質の合成方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525254A (ja) * 2006-01-31 2009-07-09 オスラム シルヴェニア インコーポレイテッド 希土類活性化アルミニウム窒化物粉末およびその製造方法
WO2008001661A1 (fr) * 2006-06-30 2008-01-03 Tama-Tlo Ltd. Procédé de fabrication de matériaux contenant du nitrure d'aluminium
JP2008115068A (ja) * 2006-06-30 2008-05-22 Tama Tlo Kk 窒化アルミニウム含有物の製造方法
JP2008230873A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Osaka Univ 蛍光体原料用金属材料、及び蛍光体の製造方法、蛍光体、並びに蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP2012231113A (ja) * 2011-04-13 2012-11-22 Denso Corp 窒素とアルミニウムと他金属とを含む多元化合物の複合材料、その製造方法、絶縁フィルム、絶縁接着剤及び熱交換器
JP2019506355A (ja) * 2015-12-24 2019-03-07 リサーチ コーポレーション ファウンデーション オブ ヨンナム ユニバーシティ 窒化アルミニウム及び窒化アルミニウム基複合相物質の合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3918161B2 (ja) 2007-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10626017B2 (en) Method for synthesizing aluminum nitride and aluminum nitride-based composite material
US5271749A (en) Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride
WO2011152359A1 (ja) セラミックスを含有したチタン合金複合粉およびその製造方法、これを用いた緻密化されたチタン合金材およびその製造方法
JP2005514300A (ja) 低酸素立方晶窒化ホウ素及びその産物
TWI281506B (en) Pre-alloyed bond powders
Niu et al. Formation of magnesium silicide by mechanical alloying
Krizik et al. The oxidation behavior of gas-atomized Al and Al alloy powder green compacts during heating before hot extrusion and the suggested heating process
EA018035B1 (ru) Способ получения изделий из титановых сплавов
JP3918161B2 (ja) 窒化アルミニウム質粉末の製造方法
WO1996022401A1 (en) Copper-tungsten alloys and process for producing the same
CN111836915A (zh) 溅射靶用Fe-Pt-氧化物-BN系烧结体
JP2680988B2 (ja) 窒化アルミニウム粉末の製造方法
JP3324721B2 (ja) アルミニウムの窒化処理法
JP3698664B2 (ja) 高純度窒化ケイ素粉末の製造方法
RU2032496C1 (ru) Способ получения алюминидов переходных металлов
JPS60208402A (ja) 分散強化型銅合金粉末の製造方法
JP3266909B2 (ja) 窒化アルミニウムの製造方法
WO2021200830A1 (ja) 窒化ケイ素粉末、及び窒化ケイ素焼結体の製造方法
WO2021200814A1 (ja) 窒化ケイ素粉末、及び窒化ケイ素焼結体の製造方法
JPH06271901A (ja) 焼結性に優れたTi−Al系金属間化合物粉末およびその焼結体
WO2021200868A1 (ja) 窒化ケイ素粉末、及び窒化ケイ素焼結体の製造方法
JP2612016B2 (ja) 低酸素窒化アルミニウム粉末の製造方法
JP3062743B2 (ja) 水素含有チタン−アルミニウム系合金粉末、同合金粉末の製造方法、チタン−アルミニウム系合金焼結体及び同焼結体の製造方法
JPS623007A (ja) 窒化アルミニウム粉末の製造方法
JPH0967109A (ja) 窒化アルミニウムの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060725

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060809

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061006

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees