JPS5992906A - 窒化ケイ素の製造方法 - 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】 本発明は窒化ケイ素粉末の製造方法に関するもノテアル
。窒化ケイ素焼結体は（１１−米のセラミック材料に比
べ熱衝撃性、高温時の拐料特性、化学的安定性などに優
れ、尚温ガスタービン部拐などとしての使用が試みられ
ている。

一般に窒化ケイ素焼結体は窒化ケイ素粉末（ｉ？畠温で
焼結するものであるが、原料粉末としてはα型の結晶の
粉末が焼結性力潰れており、さらに微粉が望寸しいこと
は１５１でもない。しがし重化ケイ素粉末を筒部で製造
するさ、β型結晶のものができ易く、また粒子も粗大に
なることから、如何に低温で窒化ケイ素粉末を製造する
がが重要な課題となっている。

従来α型電化ケイ素の製法としては （１）金屑シリコン粉末を直接窒化する方法。

（２）酸化ケイ素粉末と炭素との混合物を窒素ガス中で
加熱し窒化還元する方法。

（６）塩素化ケイ素とアンモニアガスからシリコンイミ
ドを合成、これを熱分ハイするカ法が仰られている。

このうち（２）の方法は酸素、炭素が残り易＜、（３１
の方法はシリコンイミドが空気中の酸素を取り込み易く
、取り扱いが難しい。従って（１）の方法か最も容易で
あり、工業的に製造されている粉末もこの製法のものが
多い。本発明も（１）に１が（するものである。

シリコンを直接窒化する方法では、如（Ｅｌにα型の結
晶の粉末含有量を増やすかが問題であり、多数の特許出
願が公開されている。このうちｌ〕’５加物を加えるこ
とにより、α型の結晶を増すことが多く検討され、添加
物として例えば特ＩＭｌｌ［：　５０−１２８６９８で
はに、Ｎａ、Ｌｉの化合物、特開昭５１−７１８８００
では酸化マグネシウム、１ｑ開昭５４−１５４９９では
金属鉄および鉄化合物２％開昭５４−５８７００では酸
化パラジウム、特開昭５４−５７４９９では窒化アルミ
ニウム、特開昭５４−１２０２９８ではカルシウム化合
物、特開昭５１４−２２［＋００ではアルカリ金鵬、ア
ルカリ土類金属の）・ロゲン化物などが提案もれている
。

本発明者寺は前記の公開された的許出頗にｉ山１戊の技
術の追試を行ない、さらに神々の物質を階加剤として検
討をイエなってきた＋ｌ、ｉｉｉ朱、金属銅井たは銅化
合物り１えは酸化鋼、堪イい□Ｉｉ１．弗化銅−争を加
えると、窒化ケイ素生成のｔｔｎ’１７７を下は反応四
間を大幅に短縮することができ、同時にα積電化り一イ
木の含量が増すことを見出した。

即ち２本発明によれば金属シリコン粉末に、金属銅、弗
化鉋］、塩化銅、敞化銅の一棟または二独歩、上を銅換
算でシリコンに対しＵ５〜１０飴怖加した仮留化を行な
うことを！時機とする窒化ケイ素粉末の製造法ガ提供さ
れる。

」二記金属銅、並びに銅化合物−ｔ　１．２ｇ加しない
時は１６００°Ｃにおいでも２〜６係程１扛しか室（シ
シないのに対し、該物質を加えると１３００’Ｃ２＋駒
間においてｉｏｏ％、１２５０’Ｏにおいても９０％以
上の窒化が見られ、さらにα型結晶の含量’；　Ｆ２；
、も９５チ以上のものが得られ１寸た反応ｄ１１１駄を
匹く。

反応時間を短かくできる為９粒子の焼結が起こらず、生
成した粉末は微細なものとなる。

そして本発明において用いる銅化合物の酸化銅。

弗化銅、Ｊ扁化銅、金属鋼は下記の実施例比較例に見ら
れるように、前記公開特許公報に記載の添加物よりも反
応効率およびαＳ　ｉ　３Ｎ４の生成率において効果が
あることが見出され、これらの粉末とシリコン粉末とを
充分に混合した後窒化に供せられる。添加Ｉいとしては
、銅含量に挾５１−シて０．５　％〜１０％、好甘しく
は５せ５％である。

銅化合物の添加に１が５％位甘せｅよ添加量の増加に従
い反応がより０１１進されるが、前６己も加；４４す、
上ではそれに見合う反応促進効果は見られない。

これ以下であると、窒化に＾温、長時間を必四とし２以
上であると窒化後該添加物の除去に時間を躾する為に好
ましくない。該添加物は窒化後岐で洗浄することに容易
に除去でキ得られた窒化ケイ素粉末は純度の商いものと
なる。

混合粉末を窒化する際は、屋累ガス、またはアンモニア
ガスか１史用でき、必要に応じて水素ガス。

不活性気体（Ａｒ　、　Ｈｅ　１等で希釈することも可
能である。

実施例 平均粒径０５μ、純度９９９％以上の金属シリコン粉末
に、弗化銅、塩化銅、酸化銅を−Ｆ記の表に示す際純量
で加え、均一になるように光分混合しだ波、混合粉６０
ｙ−をアルミナルツボに入れＶ素せたはアンモニア雰囲
気中（Ｉ　Ａ　／　ｍｉｎ　ｌで表に示したような加熱
を行なった。イ；ｔられた窒化ケイ素粉末についてＸ線
回仇により６（＋１定をｂｌい。

α結晶の含有量、残存シリコンの釦を求めた。

寸だ比較のため前記の公開時ｒ［公報に記載れでいる添
加物を加えて同様の実験をイー■なった。

ｇ囲気添加物添加量反応時間反応温度α−８ｌ　５Ｎ４
　Ｓ　＋Ｎ２　　ＣｕＦ２　０．ｂ％　　４ｈｒ　　１
３５０’０　９４％　２％Ｎ２　　ＣｕＦ　　　５％　
　２ｈｒ　　１ろ０００　９６％　　　−Ｎ２　　Ｃｕ
Ｆ２　１０％　２　ｈｒ　　１３００Ｃ９５％　　　−
Ｎ２　　ＣｕＣＡユ　　５％　　　　２ｈｒ　　　　１
５００’０　　　９５％　　　−Ｎ２　　ＣｕＣＡｚ　
ｉｏ％　２ｈｒ　　１３０Ｄ’Ｃ９４％　　−Ｎ２　　
Ｃｕ２Ｏ５％　　２ｈｒ　　１３００’０　９５％　１
％Ｎ２　　Ｃｕ　　　　５％　　２ｈｒ　　１３５０’
０　９６％　２係ＮＨ３ＣｕＦ２　　５％　２ｈｒ　　
１３００’Ｑ　　９５％　　−添加物　添加量　反応時
間　反応温度　α−８ｉ　５Ｎ　４　Ｓ　１Ｆｅ２０５
　　５％　　２ｉｒ　　　１３００’０　　８７％　　
６％Ｆｅ　　　　　　５％　　　２ｈｒ　　　１３００
”０　　　８０％　１１裂ＫＯＨ０，１％　　　２ｈｒ
　　　１３５０’０　　　７７％　１５％ＣａＯ１％　
　　２ｈｒ　　　１３００−０　　　７９％　　１１％
Ｃａ　Ｆ　２　　　５％　　２ｈｒ　　　１．１ＳＯＯ
’０　　８ろ％　１０％Ｃｕ　Ｆ　２　　０ろ％　　　
２　ｈｒ　　　１３００”０８６％　　６カＣｕＣＡ２
　　［１，３％　　２ｈｒ　　　１３００’０　　８４
％　　７％Ｃｕ　　　　　Ｏ，３％　　　２ｂｒ　　　
１３００Ｃ８４％　　７％ＣＬＩＦ２　　１５％　　２
ｈｒ　　　１３００’Ｃ９６％　−ＣｕＣＡ２　１５％
　　２ｈｒ　　　１３００−（ｊ　　　９５％　　−Ｃ
ｕ　　　　　１５％　　　２ｈｒ　　　１３００’０　
　９４％　　−以上述べたように本発明方法は既知の方
法よりも優れておυ鴛化ケイ素の工業的生産性を向上す
るものであることは明らヵ）である。

特許出願人　三菱金属株式会社 代理人　弁理士　　松　井　政　広

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　金頃シリコン粉末に、金属銅、弗化銅、塙化銅、
   岐化銅の一種または二抽以上を銅換算でシリコンに対し
   ０．５〜１０％添加した後窒化を行なうことを％徴どす
   る賦化ケイ素粉末の製造法。