JPS5841706A - 窒化硼素を含むセラミツク物質の製造方法 - Google Patents

窒化硼素を含むセラミツク物質の製造方法

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JPS5841706A
JPS5841706A JP56140778A JP14077881A JPS5841706A JP S5841706 A JPS5841706 A JP S5841706A JP 56140778 A JP56140778 A JP 56140778A JP 14077881 A JP14077881 A JP 14077881A JP S5841706 A JPS5841706 A JP S5841706A
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boron nitride
powder
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colemanite
white powder
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Kenichiro Miyahara
健一郎 宮原
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Toshiba Monofrax Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明紘窒化硼素(BN)を含むセラ建、り物質の製造
方法に関する。
周知の如く、窒化硼素状耐火性・耐蝕性等の優れ九セI
)<、り物質である。かかる窒化硼素の製造方法として
は、従来、硼酸又状硼酸塩とアンモニアガスとの反応に
よる方法、或い紘三塩化硼素とアンモニアガスとの反応
による方法が知られている。しかしながら、これら方法
にあって杜、■得られた窒化硼素の含有窒素量紘低く(
化学純度の低い)、無定形、乱層構造のものとな〕易く
純度や結晶化度を高める丸めに1800〜2000℃で
再熱処理を施す必要がある0副生物中に耐火性の低い物
質が生成され、そのままでは窒化硼素を含む耐火性セラ
ミック物質として紘使用できない等の欠点がTo −p
 、た。
このようなことから、本発lj1線鋭意研究を重ねた結
果、自5然に寓するジレマイト鉱を高温度下でアン峰晶
アと反応させることによりて、結晶化度が高い窒化硼素
を多量、會シセ2ミック物質を容JIKII造し得ゐ方
法を見い出した。
以下、本、発明を詳JIIKI!明すゐ。
まず、コレマイト鉱(1,0,: 40〜461G。
CaO: 2 S 〜27 %、1110.3〜51G
、MgO:ilGll以下@lO1: 0.S−以下、
Ha、O+ [10: 0. all以下、L−OB 
: 1−以下、夏g、L@ms ”、 22〜26−1
付着水;1〜2−からなる)を所定温度で脱水l&層し
て多孔質O軽石状物を作る。つづいて1この軽石状物を
適癲な大暑さに粉砕して1000℃以上0**下で7ン
峰エアと反応させる。こうした反応によシ窒化硼素、硼
酸三カルシクム(3CaO−1,0,)、α’−im*
ニカルシクム(α’  2CaO−810z )が生成
され窒化硼素を含むセラミ、り物質が得られる。この場
合、温度を1000℃未清にすると、窒化硼素の他に硼
酸二カルシウム(2CaO’B20. )、硼酸−カル
シウム(CaO・B、O,)が生成して窒化硼素の含有
量が低下して好ましくない、また、反応中のアンモニウ
ムはかならずしもアンモニア単独にしなくてもよく、不
活性ガスでの希釈アンモニアを用いてもよい、− なお、上記アンモニウムとの反応に先立ってコレマイト
鉱にシリカ粉を添加してもよい、このようにシリカ粉を
添加すれば、コレマイト航中のカルVりム分はシリカと
反応してケイ酸カルシウムを生成しシリカの添加が無け
れば生成されるべきホウ酸三カルシウムの生成を阻止す
るので窒化される硼素成分が増大してセラミック物質中
の窒化硼素量を増大できる。
すなわちシリカの量が(もともとコレマナイト拡巾に含
まれるシリ゛カとの合計で)コレマナイト拡巾のカルシ
ア(CaO)との比(810t/CaOとのモル比〕で
0.5よp小さい間は窒化硼素、〜ホウ酸三カルシウム
、α′−ケイ酸二カルシウムの混合物が生成されるが、
O,Sになると窒化硼素、α′−ケイ酸二カルシウムだ
けが生成され、更にこの比が増加すると窒化硼素、α′
−ケイ酸二カルシウム、α−ケイ酸−カルシウム(α−
CaO−810g )の混合物が生成され、1.0にな
ると窒化硼素とα−クイ駿−カルシウムだけのX線回折
図形、が得られる。1.0より大きくなると窒化硼素α
−ケイ酸−カルシウム、シリカとの混合物となる。
この様にして得−られたセラミ、り物質を微粉砕して酸
洗滌後、濾過水洗を繰シかえすと硼酸三カルシクム、α
′−ケイ酸二カルシクム、α−ケイ酸−カルシウム、そ
の他の微量不純物は溶出されM直の高い窒化硼素が得ら
れる。しかしながら酸洗滌で紘遊離シリカは溶出除去で
きないので窒化硼素だけを得る場合はBtOz/CaO
のモル比を10以下にすゐ必要がある。
しかして、本発91によれば以下に示す種々の効果を発
揮できる。
0)原料(コレマイト鉱)中の硼素量をt1埋完全に窒
化することができる。
(ロ) 高温再処理を行なわずに結晶化度の高い窒化硼
素を含むセラミック物質を得ることができる。この亀の
はそのまま耐火性セラミ、り材料として使用できる。
(ハ)・簡単な酸溶出処理によシ純粋な窒化硼素を得る
ことができる。
に) 自然に産するーコレマイト鉱を原料とするため、
窒化硼素を−含むセラミ、り物質の製造コストを大巾に
低減できる。
次に、本発明の詳細な説明する。
実施例1 まず、11G、 41.6−1CaO26,761G、
8IO34、00* s MgO0,89−1F@!O
80,041% Na2O。
o、 o s s、K、00.0031G、AA、0.
0.091G、IgL・5s24.2911、付着水1
.371!を會むコレマイト鉱を用意し、これを4ツト
電ルにて粉砕した。つづいて、この粉砕コレマイト鉱1
76Iをアル建ナルツかに入れ、760℃で30分間加
熱脱水して多孔質軽石状物1316Nを作った。F−の
軽石状物を10−程度の粒状物に粉砕し、そのうちの8
8.39JTをカーボン板に載せ、内径95霞の□ムラ
イト管に装填した0次いで、管内雰囲気をアン毫ニアガ
スで置換し、同管内にアン彎ニアガスを0.534ti
の流量で供給しながら、30017m1mの昇温速度で
1160℃壕で昇温し、1時間保持した後、直ちにアン
モ墨アガスO供−を停止し、−換〉にアルプンガスを供
給しながら自然放冷して反応生成物73.80 jを得
た。       ′ 得られた生成物を粉*X1llE折法にて分析を行な9
たとヒろ、IN、 80aO’1llO1及びα’ −
20aO・11e、0.存在が確認された。
壇え、得られ九反応生成物を振動櫂ルで微粉砕し3NO
HCj!400・・中に入れて充分酸涛出を行なりI#
−後、濾過、水洗を6回線)返し、更に80Cで1日夜
乾燥したところ、白色粉本が得られた。この白色粉本の
XIIaB折結果li BNだけを示した。この白色粉
末の重量a26.49N−t’LJ)、mNo11輪生
成量(28,61jl)(D約92.6 %にあ九シ、
良好な生成収率を示した。この粉末の化学分析結果は”
:43.2重量−1N:64.9重を−であや、発光分
析によるカルシウム、シリコン、!グネシウム等の不純
吻状数百・ppm以下を示し、高純度のBNであること
が確認された。また、 Warr@mの式:0.9Xり
’!Iaes#(但し、λはCuKα線の波長α、sn
z、t)B紘牛値巾の補正値B −fiミツ−B、2−
とζで〜は窒化硼素(ooz)の半値巾、B、aシリコ
ン(111)の半値巾、0は窒化硼素の回折角を示す〕
よ〕紬晶子のC軸方向の厚みL6を#1定した結果、8
801であり#なシO#晶性が進んでおシ、良好な潤滑
性を示し九。
実施例2 実施例1と同じコレ!ナイト鉱を同様に加熱脱水して作
9た10■程度や軽石状物83.71を実施例1と同一
条件でアンモニアに共に1160℃で1時間加熱し丸後
アンモニアの供給を直ちに停止し、換わシに窒素ガスを
0.03441の流量で供給しながら温度を1200C
に上げ3時間保持し、その後脅素ガスを流しながら自然
放冷して反応生成物69.51を得た。
生成物の粉末xma折を行なり九ところBN 。
3CaO−it、o、、及びC!’−20m04101
 K)存在が確認された0次いで実施例1と同様に酸溶
出、濾過、水洗、乾燥して白色粉末25.71が得られ
た。
これ紘INO鳳輪生成量(27,1の094.81K”
当九〕良好1に壺威収率を示した。この粉末のx11回
折図形dINだけを示し、化学分析の結果B:43.3
重量−1)f:ss、e重量−で発光分析によるとカル
シウム、Vリーン、啼グネシウム等の不純物は数百pp
m以下であ〕純度の高いIN”12hh* Lc (O
O2)041al 111.OJLt示シta晶化度が
非常に高く、良好な潤滑性を示した。
実施例3 実施例1と岡總虞Oコレマイト鉱200#に@to、 
s s s−を會むツラ、)リーナ/)’18.8jl
を加え、容量110−リエチレン製/、)Jル中で4時
間乾式混合し九、この混合粉末を760℃で30分間加
熱乾燥して多孔性軽石状物16フ、8Iを作った。この
軽石状物を粒状物に粉砕した後、このうちの99.4 
Nを実施例1と同様の処理を行なって反応生成物84.
4Fを得九。
得られ九生成愉を粉末X線回折法にて分析したところ、
BNとα’−2Ca0・810zだけの回折ピークを示
し丸、生成物のうち6.21をカーボンルツボに堆〉、
窒素気流中で1800℃の温度下で加熱し九が、溶融し
た形態もなく、かつその回折結果も四とα’−20a0
・8魚02のピークを示し高い耐火性を付することが確
認された。
また、残シの生成物’lB、211を振動ミルで微粉砕
し、4NのHCL 3601!@に入れて充分酸溶出し
た後、吸引濾過、水洗を6回縁シ返し、更に80℃で1
日夜乾燥して白色粉末を得た。この白色粉末をX線回折
で分析したところ窒化硼素のみのピークを示した。tた
、白色粉末の重量は32.ONで’BNの連輪生成量(
32,254F)の99.2−にあたシ、良好な生成収
率を示した。
f九Lc(002)はtoolで結晶化がかなシ進んで
いることが確11−gれ九。
実施例4 実施例3で作うた多孔性軽石状物の残り68.4#を窪
素中での加熱を1250℃4時間に変えた他は実施例2
と同一条件で熱処理、反応を行ない°反応生成物57.
71を得た。得られた生成物は粉末X#E折法で分析し
たとζろBNとα′−2C*O−B log leけO
回折♂−りを示した・との生成物をllI施例施色3゛
様に粉砕、酸溶出濾過1水洗、乾燥をして白色粉末を得
た。この白色粉末はxma折で1NだけOビークを示し
た。また白色粉末の重量は28.81 ”1’ INの
連輪生成量(23,8g)の98.71Gに尚たシ良好
な生成収率を示し良、tたり、(002)拡10291
1で非常に″Ia%/h結晶化度を有している事が確認
された。
実施例器 まず、II、0,4!L511’ll、CaO25,4
2−1810゜3−6 fj * s MIIo G−
851% 、W@gos 0.4911G、NazO0
,06%、K2O0,211’6 、Atz030.8
8 % %IgLoss 22.8 %及び付着水1.
29−を含むコレマイト鉱を用意し、これを4.トミル
にて粉砕した。つづいて、この粉砕コレマイト鉱200
Iと実施例2で用いたノラッタリーサンド47.2Fと
を混合した後、760C,30分間加熱乾燥して多孔性
軽石状物200.8 #を作った。このうちの1001
を取シアンモニアとの反応温度を1240℃に変えた他
紘実施例1と同一条件で処理して反応生成物85.6 
#を得た。
得られた生成物を粉末X線回折で分析したところ、BN
とα−Ca0・810.だけのピークを示した。
この生成物を実施例3と同条件で粉砕、酸溶出、乾燥を
行なったところ白色粉末を得た。この白色粉末をX線回
折で分析し九ところ、INだけの回折ピークを示した。
白色粉末の重量は29.51でBNの連輪生成量(32
,4jl)の91.011に相当した。また、Lc(0
02)の測定値は3701で結晶化がかなシ進んでいる
ことが確認された。
実施例6 実施例5で作りた多孔性軽石状物の残ル100.8Nを
取)アンモニアとの反応を1240℃、1時間に変え九
他は実施例4と同一条件で反応、熱l&扇し反応生成物
8&IJIを得た。
得られた生成物はBNとα−Ca0・8102だけのX
線゛回折ピークを示した。この生成物を実施例3と同一
条件で粉砕、酸溶出、濾過、水洗、乾燥を行なり九とζ
ろ白色粉末を得た。この粉末状BNfQfのX・−回折
ピークを示した。白色粉末の重量状3α3Iで1140
11輪生成量(32,6JI)めets−icsmt、
た、またLc(002)O測定値はt 1 z、 11
で結晶化がかなシ進んでいる事が確認された。
実施例7 実施例器と同組成のコレマイト鉱1501と実施例3で
用い九7う、タリーチント1171を実施例3と同条件
で混合後、760℃、30分間加熱して多孔性軽石状物
231.9 Nを作った。これを10−程度の粒状に粉
砕した後、このうちの100jlをアンモニアとの反応
温度を1240℃に変えた以外は実施例1と同一条件で
反応させて反応生成物91.21を得た。
得られ九生成愉を粉末X@回折で分析したところ、BN
、α−Ca0・8102、α−クォーツ、α−クリスタ
ルパライトの回折ピークを示した。また、この生成物を
実施例2と同様、粉砕、酸溶出、水洗、乾燥を行なりて
白色粉末を得た。この粉末をX線回折で分析したとζろ
、BN、α−クォーツ、α−クリストバライトの存在が
確認され、α−Ca0・8102は全て溶出された。こ
の粉末重量は57.0 FでBN+810.の連輪生成
量(56,2JI:BN、 21.OJF% 8’10
.35.2 # )の98.6 % K相当し、良好な
生成収率を示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 自然に産するコレマイト鉱を1000℃以上の温度下で
    アンモニアと反応させることを特徴とする窒化硼素を含
    む竜2建ツク物質の製造方法。
JP56140778A 1981-09-07 1981-09-07 窒化硼素を含むセラミツク物質の製造方法 Granted JPS5841706A (ja)

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JPS6256307A (ja) * 1985-09-05 1987-03-12 Tokuyama Soda Co Ltd 窒化ほう素と他の非酸化物セラミックスとの混合粉末の製造方法
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