JPS5891058A - 窒化珪素と炭化珪素の混合物の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は窒化珪素と炭化珪素の混合物の製造方法、特に
高温強度と耐熱衝撃性の高い焼結体が得られる原料とし
ての前記混合物の製造方法に係るものである。

窒化珪素は耐熱性、耐食性に優れ、その焼結体は各棟の
タービンブレードや高温に曝されろノズル等ｐｃその用
途が拓けつつある。

しかしながら、これら窒化珪素や炭化珪素はどちらも高
温特性に優れているとされては、いるものの、窒化珪素
は高温時における機械的強度に、炭化珪素は高温時にお
ける耐熱衝撃性に夫夫いく分の難点を有している。

この為、従来から夫々についてその前記難点を補うべく
例えば焼結条件を種々制量したり、焼結助剤等の添加剤
を考慮することが行なわれてきた。

しかし、この様な従来法は何れも十分、・１４足し得る
程には改善がなされる迄に至っていない。

本発明者はかかる点に鑑み、焼＆！ｌ涼科たる窒化佳素
と炭化珪素とを混合し７て焼結体とすれば両者が互に難
点を補い、好ましい焼結体が得られろでルンろうと考え
、両者の混合割合を種々変え、又両者が均一に混合する
様夫々の粉粒度も桟々変え、更には焼結条件等も種々考
應し、検討を重ねた。

しかしなから、これらの試みは何れも意に反し、改善さ
れるよりもむしろ性能的には夫々の単独焼結体よりも劣
る結果が得られた。

その原因は、必ずしも明確ではないが、両者を均一に混
合することに限界があり、どうし゛（も不均一部分が生
じ、焼結体にした際、これがかえって何らかのマイナス
作用なするものと思われる。

本発明者はこれらの知見に基づき、更に検討を進めた結
果、予め得られた夫々の原料を後で混合すること）［＜
、合成方法を８慮し、て両者の混合物を得ることにより
、両者の欠点な相補った焼結体が得られることを見出し
た。

かくして本発明は、ハロゲンを含む無機珪素化合物とア
ンモニアと、前記両者の反応によって生成される窒化珪
素を炭化珪素に転化せしめるに必要′ｆ、【理論量、Ｌ
り少ｙ（い搦の炭素層物質とを非酸化性雰囲気中におい
て反応せしめることを特徴とする窒化珪素と炭化珪素の
混合物の製造方法を提供するにある。

本発明において、原料とし゛（用いられろハロゲンを含
む無機珪素化合物としては、例えば、Ｓ　１ｃ１４　＋
　Ｓ　ＩＨｃｌＢ　＋　Ｓ　ＩＨ２ｃ１２　＋　Ｓ　Ｉ
Ｈ３Ｃ１、Ｓ　ｌＢｒ４　。

Ｓｊ、ＨＢｒ３．５ｉＨ２Ｂｒ２．５ｉＨ３Ｂｒ、　５
ｉＴ４　、　Ｓｊ、ＨＩ、、。

５ｉＨ２Ｉ、、　５ｉＨ３Ｉ　、　３ｉＣ１２Ｂｒ２　
、５ｉＣ１２Ｉ２等であり、これらは常温でガス状のも
のもあるが、液状や固体状のものもあり、これらは均一
な反応を速やかに実施する為に、例えば適当１．Ｃ間接
加熱等の手段により−Ｈガス化せしめて反応に供するの
が適当である。

反応に用いられるアンモニアの量は、原料として用いら
れるハロゲンを含む無機珪素化合物に対し、モル比で０
１〜６を採用するのが適当である。

用いるアンモニアの量が前記範囲に満たない場合には、
ハロゲンを含む無機珪素化合物の反□応率が低く、工業
的でなく、逆に前記範囲を超える場合には、ハロゲン化
アンモニウノ・の固体が析出（−１反応操作−ト困＆ｆ
を伴なうので何れも好ましくない。

そして、これら範囲のうち前記モル比０．５〜５を採用
する場合には、反応な効果的且つ工業的有利に行なえる
ので特に好ましい。

次に、本発明に用いられる炭素質物質としては、例えば
無定形炭素、グラファイト等の炭素そのものの他、含ハ
ロゲン飽和若しくは含ノ・ロゲン不飽和炭化水素又は含
・・ロゲン芳香族炭化水素のうち、何れもハロゲン原子
に対し水素の数が等しいか犬であるもの等を適宜一種若
しくは二種以上混合（７て用いることが出来る。

そしてこれら炭素質物質のうち、カーボンブラック、ジ
クロルエチレン、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロル
エタン、トリクロルエタン。

塩化ビニルを採用する場合には、炭化珪素への転化率が
高くなるので好ましい。

これら炭素質物質の使用量は、・・ロゲンを含む無機珪
素化合物とアンモニアの反応によって生成される窒化珪
素を、炭化珪素に転化せしめるに必要な理論量より少な
い量用いられる。その具体的な使用量は、傅ようとする
窒化珪素と炭化珪素の混合割合によって異なるが、本発
明の目的を達成する為には、一般に炭素ＶＣ換Ｎして珪
素に対し、モル比で０１〜０９程度を用いるのが適当で
ある。

かくしてこれら原料は非酸化性雰囲気中で反応せしめら
れろ。反応温度は４００〜１７００℃程度を採用するの
が適当である。

反応温度が前記範囲に満たない場合Ｖこは、アンモニア
が有効に利用されず、含・・ロゲン珪素化合物の反応率
が低下し、逆に前記範囲を超える場合には最終生成物の
粒成長が顕著となるので何れも好ましくない。

又、反応時間はｏ、　ｉ秒〜５時間を採用するのが適当
である。反応時間が前記範囲に満たない場合には実質的
に反応が進行せず、逆に前記範囲な超える場合には、最
終生成物の粒成長が顕著となるので何れも好ましくない
。

本発明において、用いられろこれら原料は、何れも同時
に一緒に混合されるのが普通であるが、所望により予め
珪素の窒素化合物を得ておき、これに炭素質物質を混合
せしめ、言わば反応を２段にすることも出来ろ。

又、本発明に用いられる非酸化性雰囲気としては、例え
ばアルゴン、ヘリウム、水素等のガス気流を採用するの
が適当である。酸化性雰囲気とｔｃると、焼結原料とし
て高温強度の低下原因となろシリカが混入するので注意
を要する。

次に本発明を実施例により説明する。

実施例１〜５ 内径３６謔、長さ９００■の石英製反応管を円筒とし、
内径５０＋ｎｍ、長さ１０００ｍｍのアルミナ管を外筒
とする外熱式流通型反応器と、反応管下部に取り付けた
反応生成物捕集器とからなる装置な用（・、所定温度に
保持し７た反応管上部からハロゲン化珪素（キャリアガ
ス：Ｎ２）。

アンモニアガス、含ハロゲン炭化水素（キャリアガス：
Ｎ２）をそれぞれ別々の導入管から吹込み反応させた。

捕集器に補集された粉末状生成物を窒素雰囲気下でグラ
ファイト製ルツボに移し、不活性ガス気流中、電気炉で
熱処理を行なった。

反応条件及び熱処理条件と得られた粉末の公表　　　　
　１ 実施例６〜１０ 実施例１と同一の反応装置を用いて、反応管上部から四
塩化珪素（キャリアカス：Ｎ２）とアンモニアガスとを
別々の導入管から吹込み反応させた。但（〜、反応温度
１０００℃、反応時間２５秒、５ｊＣ１４濃度９谷Ｗ％
、　ＮＨ３／５ｊＣ１４＝１５とした。捕集器に捕集さ
れた粉末状中間生成物とカーボンブラック（粒径約２５
ｒｎμ）とを窒素ガス雰囲気で混合した後、グラフアイ
）Ｍルツボに移し、水素気流中１５５０℃で２時間熱処
理した。処理条件及び得られた粉末の分析結果を表２に
示１−だ。

実施例１１〜１５ 実施例６と同様の反応を行なって、捕集器に捕集された
粉末状中間生成物を、窒素ガス雰囲気下でポリ塩化ビニ
ルの塩化メチレン溶液に分散した後、塩化メチレンを蒸
発させて得らねた固形物なグラファイト製ルツボにとり
水系雰囲気下４００℃で１時間熱処理（また後、１５５
０℃に昇温して２時間熱処理した。処理条件及び得られ
た粉末の分析結果を表２に示した。

表　　　２ Ｊ久続−ｈＨ＋１三山ｚ（ｊ）式） 昭和５フイ１゛１（目１７（目 特泊庁＋＝官　と＋　＋、ｇ　ｆ＋＋去殿１　　、　　
ｌｆＬ、Ｉｌｆの表；＝巨１？願昭！”１　ｒｉ　　ｌ
　８　（’＋　Ｈ、ｉ　、Ｅ？：２．４６ｕ中７］名［
／１、 窒化珪素、１・１．に１化珪素内混合物の製造方法”　
、ｌｄｉ　＋Ｅ　ｌ−４霧：・Ｋ ・Ｉ（Ｉ’ｌとＣ〕）関係　　特ｉ１’ｌ出願人住所　
　東ルＣ都Ｆ代１１１区Ｊ１、の内ユ１１１１吊２号氏
名　（ｒｌ（’ｌ・１）旭硝ｒ蛛弐会社１、イｌ：）９
ノ・、 第−岡１ηピル ｆニー　ｈｌｉ；Ｅに１：１）増Ｊｌｌｌｌる発明＋ｌ
）数　　　なし７．１ｌｌｉ＋自１）★１象　　　明細
書の全・ン８、補１１：の内容　　　別紙の通り（タイ
ツ゛□浄屏のたｄ）変更なｌ、）以１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ハロゲンを含む無機珪素化合物とアンモニアと、前
   記両者の反応によって生成される窒化珪素を炭化珪素に
   転化せしめるに心壁な理論量より少ない量の炭素＊物質
   とを、非酸化性況囲気中において反応せしめろことを゛
   特徴とする窒化珪素と炭化珪素の混合物の製造方伝。 ２、ハロゲンを含む無機珪素化合物は、５ｉＣ１４゜５
   ｉＨＣ１３，５ｉＨ２Ｃ１２，５ｉＨ３Ｃ１，ＳｉＢｒ
   ４．５ｉＨＢｒ３　。 ５ｉＨ２Ｂｒ２．５ｉＨ３Ｂｒ、　５ｉｒ４．５ｉＨ１
   ，、５ｉＨ２Ｉ２　。 ５ｉＨ３Ｉ　、　５ｉＣ１２Ｂｒ２　、５ｉＣ１２Ｉ２
   、特許請求の範囲（１）の方法。 ろ、　炭素質物質は、無定形炭素、グラファイト。 含ハロゲン飽和若１−＜は不飽和炭化水素又は含ハロゲ
   ン芳香族炭化水素であって、該炭化水素は何れもハロゲ
   ン原子に対し、水素の数が等しいか犬である請求の範囲
   （１）の方法。