JPS60200814A - 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法 - Google Patents

窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法

Info

Publication number
JPS60200814A
JPS60200814A JP59055174A JP5517484A JPS60200814A JP S60200814 A JPS60200814 A JP S60200814A JP 59055174 A JP59055174 A JP 59055174A JP 5517484 A JP5517484 A JP 5517484A JP S60200814 A JPS60200814 A JP S60200814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
silicon
silicon nitride
silicon carbide
fine powder
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.)
Pending
Application number
JP59055174A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Suzuki
喬 鈴木
Takamasa Kawakami
川上 殷正
Goji Koyama
剛司 小山
Masami Orisaku
織作 正美
Hiromasa Isaki
寛正 伊崎
Rieko Nakano
里愛子 中野
Akira Mori
晃 森
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.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority to JP59055174A priority Critical patent/JPS60200814A/ja
Publication of JPS60200814A publication Critical patent/JPS60200814A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/068Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/62Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

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との複合微粉末の製造方法
に関する発明である。更に詳しくは一般式がRn5iC
I %−g (但し式中Rはアルキル基、アリル基1等
の炭化水素基を示し、n−1〜4である)で表される有
機珪素化合物をアンモニアを含有する非酸化性ガスとと
もに気相で反応させることを特徴とする窒化珪素と炭化
珪素との複合微粉末のM遣方法に関する発明である。
窒化珪素や炭化珪素等の非酸化物系セラミックスはアル
ミナを中心とする酸化物系セラミックスに比べて高温強
度や耐熱衝撃性等の高温特性に優れているので、その製
造方法及びその応用に関する研究が最近盛んに行われて
おり、高温で作動させるガスタービン、ジーゼルエンジ
ン、熱交換器等の耐熱構造材料等の高温材料にその用途
が拓番ノつつある。
高温材料としての炭化珪素は高温での耐酸化性や強度特
性及び熱伝導度に優れている。また窒化珪素は耐熱衝撃
性、熱膨張係数、破壊靭性等に優れている。その為に両
者の長所を取り入れた新規材料としての複合セラミック
スの開発が最近進められている。
この様な窒化珪素や炭化珪素は主として焼結により加工
成形されるが、高密度の焼結体を得る為の重要な因子と
しては、出発原料の組成、純度。
結晶形1粒子径9粒子形状等があげられる。
非酸化系のシリコン系セラミックスは一般にi+を焼結
性であり、従って焼結性が優れた原料粉末としてはサブ
ミクロン級の粒子径を有し、均一なごとが特Gこ必要で
ある。
従来、窒化珪素単品の主な語法としては下記の方法が知
られ一〇いる。
(1)金属珪素粉末を窒素またはアンモニアガス中で市
温に加熱して窒化する方法。
(2)珪素粉末とカーボンとの混合物を窒素中でllh
温に加熱して還元と窒化とを同時に行う方法。
(3)常61.kまたLJ低温て四塩化珪素とアンモニ
アを反応させ、生成したシリコンアミドあるいはシリコ
ンイミ[・を分離した後窒素またはアンモニア雰囲気中
で高温に加熱するアミドあるいはイミドの4ハ分解法。
(4)四塩化珪素とアンモニアとを高温で気相反応さ−
Uる方法。
しかし、これらの方法はそれぞれ次の様な解決すべき問
題点を有している。
(1,1については、現在工業的に用いられている方法
ではあるか、この方法では微細な粉末が得難<。
この方法でiqた生成物は、これを長時間わ)砕する必
要がある。このため原料Sl中に含まれているre。
Ca、 AI、等の不純物が窒化後も残ったり、粉砕過
程で不純物か混入する。
(2)の方法は、原料として充分精製したシリカ粉末及
びカーボン粉末を用いる必要があるばかりでなく、得ら
れる生成物はα型Si3N4 、β型Si3N4 。
酸窒化珪素等の混合物であり3粒径及び粒径のバラツキ
を小さくする事が困難−Cある。
(3)の方法には液相法と気相法とかあるが、いずれの
方法もシリコンアミドやシリコンイミドを熱分1’l¥
して得られる粉末の粒径や結晶型は、微少粒子にしたり
、整った等軸的な粒状粒子とするには限界がある。
これらの中では(4)の気相法が高品質の物が得られる
と言われている。
また、従来炭化珪素弔味の主な製法としては下記の方法
が知られている。
(1)珪石(Si02>とコークス(C)を混合してア
チソン炉で加熱する方法。
(2)金属珪素粉末と炭素粉末との固相反応法。
(3)シリカ粉末と炭素粉末との固相反応法。
しかし、いずれの方法も原料中に不揮発性の金属不純物
などが含有されているために、これが製品中に濃縮して
蓄積されたり、あるいは粒径のバラツキを小さくするこ
とが困難である等の欠点があった。
以上のような製法で得られた窒化珪素や炭化珪素の各単
品の粉末は1通當知られたポットプレス。
常圧焼結9反応焼結などの各種の方法で成形。
焼結されるが、前記のような窒化珪素と炭化珪素の両者
の長所を取り入れた複合焼結体の製法も種々検δ・1さ
れており1例えば5次のような語法が知られている。
(])窒化珪素と炭化珪素粉末を機械的に混合してポッ
トプレスなどで成形、焼結する方法。
(2)反応焼結的な手法を用いて、あらかじめ炭化珪素
と珪素の混合物を成形後、窒化反応を行わせて窒化珪素
質を生成さゼたり、窒化珪素と炭素の混合物を成形後、
珪素を浸透させて炭化珪素質を生成させる方法。
(3)有機珪素ポリマーを原料とし、これに珪素粉末を
加えて、直接あるいは熱処理した後成形し、窒化反応を
行わせて、炭化珪素質と窒化珪素質を生成させる方法。
しかしながら、これらの試めは通常の原料粉末を用いた
のでは9粒径、形状などの粒子特性のほかに混合程度を
十分に制御し、各成分を均一に混合することに限界があ
ること、また機械的わ)砕。
混合により不純物が混入しやすいので、好ましい焼結体
が得られない欠点がある。また2反応焼結的な手法でも
多孔質化や、工程、操作が複雑になったり、あるいは組
成の均一性にも限界かあることから好ましい焼結体が得
られない等の欠点がある。
本発明者等は、高温特性に(gれた窒化珪素と炭化珪素
の複合系焼結体を得るべく窒化珪素と炭化珪素の微粉末
の合成法について種々の方法を鋭意研究を行った。
その結果、特定の有機珪素化合物を気相で反応せしめる
際の反応条件を制御して、窒化珪素と炭化珪素との複合
微粉末を1ηることとを見出して本発明を完成するに至
った。
即し1本発明はハロゲンを含む有機珪素化合物あるいは
炭化水素のみを含む有機珪素化合物を気相で反応させる
ことを特徴とする窒化珪素と炭化珪素の複合微粉末の製
法に関するものである。
、本発明方法によれば、1ミクロン以下の微粒子オーダ
ーで窒化珪素と炭化珪素を均一に含む複合(放粉末が容
易にえられる。
次に本発明について詳述する。
本発明において、原料として用いる有機珪素化合として
は2例えば、 (CHi)ダSi、(Clイ5)js;
−CI、CN3 S−j ci3 等であり、一般式 
Rn5iC1,4式中Rはアルキル括、アリル基1等の
炭化水素題置換貼を示し、n−1〜4である)で表示さ
れる化合物である。これらの原料は必要に応じて2種以
」二を混合して用いてもよく、また炭化水素類を共存さ
せても良い。
これらの原料の反応帯への供給は、原料が常温で液体や
固体状の場合、均一な反応を速やかに実施し、所望の複
合粉体を得るために1例えば適当な間接加熱等の手段に
より一旦ガス化させた後に行う事が重要である。
また、実施例が示す様に原料をN11J、を含む112
N、、 Ar、 Ile、等の非酸化性ガスに同伴させ
るこ、 とにより、原料分圧の調節や供給速度を制御し
て行うこともできるのみならず、同伴させるNll、 
II2.Nえ、Ar、 lle、等の非酸化性ガスの選
択やその混合比により生成粉体の組成(SiC、Si3
N≠比)を任意にコントロールすることが可能である。
例えば+ S+3N≠の割合を多くしたい場合にばN1
1〕やII、 lを増加させるのが有効であるか、珪素
化合物の種類や濃度5反応温度9反応時間などによって
その必要量が異なってくる。
反応帯にお&Jる原料ガスの分圧及び反応時間は、生成
物の粒径や形状及びSTY等により決定されるが1例え
ば分圧は0.00L〜数atn+好ましくは0゜01〜
0.5atmである。
反応時間は一般的には120〜0.05sec好ましく
は60〜Q、1secである。
これらの値より反応分圧が小さかったり1反応■h間が
播くなる場合は1反応装置が不必要に大型化して工業的
には不利となり、逆にこれらの値より反応分圧が大きか
ったり2反応時間が短(なる場合は実質的に反応か進行
しない場合があるので好ましくない。
また1反応温度は一般的には600〜1600℃の範囲
であり、好ましくは800〜1500°Cである。温度
が6oo ’cより低い場合には反応か十分に進行せず
珪素の窒化物及び炭化物の生成率が低く、逆に1600
°Cを超える場合には多大のエネルギーを要し。
経済的−でない。
本反応の具体的な実施手段としては3例えば原ド1であ
る有機珪素化合物を予めガス化−uしめて必要な場合に
は7ンモニ7及び非酸化性ガスである計、]シ、Nユ等
と十分に均一に混合したのち、外g(<加j;JH式反
応管に導入する。
反応管は空塔あるいは充填塔式の流通型が用いられるか
、ガスの流れが脈動あるいは乱流状にならず、熱的にも
均一・性が保たれる様な構造とすることが、生成複合?
!i粉末の均一性に重要である。
珪素の窒化物と炭化物を含む生成ガスば冷ji(+され
て捕集装置へ導入されるが2本発明に用いられる捕集装
置は特に制約はなく1通常用いられている充填層形式や
濾過方式の築塵機、電気集塵機。
ザイクロン等を適宜用いることができる。 ′以下に本
発明を実施例によって更に詳しく説明するが2本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。
実施例1゜ 電気炉中に設置された内径25”’ + 長さ700關
の高純度アルミナ質反応管と反応管出口部に取りつb)
た反応生成物捕集器とからなる装置を用い1200°C
の温度に保持した。
ガス化した( CII 3)% S iとNll及びA
r(体積比’15.9 :66.4: 17.7)とを
良く混合したのぢ1反応管人1]部から吹き込み反応さ
せた。
捕集器に捕集された微粉末は、いずれも粒子の径が0.
1〜0.2ミクロンで等軸状の均一な微粒子であった。
次にこの生成物を不活性雰囲気で高純度アルミナ管に充
填して、アルゴン雰囲気下、 1500℃に加熱されて
いる電気炉中で2時間熱処理を行った。
得られた微わ〕末はウィスカーを含む0.1〜0.3ミ
クロンの板状結晶であり、X線回折ではα−3i3N4
とβ−5iCのピークかえられた。X線回折よりめたS
i3N4及びSiCの含有率はそれぞれ46匈t%、5
4wL%であった。
実施例2〜5゜ 実施例1と同一の実験方法により1表1に示した条件で
反応させた。得られた微粉末を高純度アルミナ管に充填
し、アルゴン雰囲気下、 1500°Cに加熱した電気
炉中で2時間熱処理を行った。
得られた微粉末はウィスカーを含む0.1〜0.4ミク
ロンの板状結晶であり1X線回折では、α−3i3N4
.β−3iCのピークの他にβ−3i3N4や金属珪素
のピークが検出された。
Si3N4およびSiCの含有率を表1に示した。
表 1 第1頁の続き @発明者伊崎 寛正 @発明者 中野 里愛子 @発明者 森 晃 新潟4− 研究序 新潟d 研究乃 新潟11 研究所内 手続補正書(自発) 昭和59年7月30日 1、事件の表示 昭和59年特許願第55174号 2、発明の名称 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法3、補正
する者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸の陶工丁目5番2号明細書 5、補正の内容 第3頁第6行の「珪素粉末」を「シリカ粉末」と補正す
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一般式がI’1nSiCIや−・−(但し式中Rはアル
    キル基、アリル基2等の炭化水素基を示し、n=1〜4
    である)で表される有機珪素化合物をアンモニアを含有
    する非酸化性ガスと共に気相で反応させることを特徴と
    する窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法
JP59055174A 1984-03-22 1984-03-22 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法 Pending JPS60200814A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59055174A JPS60200814A (ja) 1984-03-22 1984-03-22 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59055174A JPS60200814A (ja) 1984-03-22 1984-03-22 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60200814A true JPS60200814A (ja) 1985-10-11

Family

ID=12991358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59055174A Pending JPS60200814A (ja) 1984-03-22 1984-03-22 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60200814A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4981666A (en) * 1985-11-27 1991-01-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for the preparation of silicon carbide whiskers
CN102275922A (zh) * 2011-06-08 2011-12-14 浙江大学 从农业废弃物制备SiC/氮化铁纳米复合材料及其方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4969717A (ja) * 1972-09-05 1974-07-05
JPS58161909A (ja) * 1982-03-15 1983-09-26 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコンイミドおよび/または窒化けい素の製造方法
JPS58213607A (ja) * 1982-06-07 1983-12-12 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコンイミドおよび/または窒化けい素の製造方法
JPS59174506A (ja) * 1983-03-23 1984-10-03 Mitsui Toatsu Chem Inc 新規な窒化珪素粉末の製造法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4969717A (ja) * 1972-09-05 1974-07-05
JPS58161909A (ja) * 1982-03-15 1983-09-26 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコンイミドおよび/または窒化けい素の製造方法
JPS58213607A (ja) * 1982-06-07 1983-12-12 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコンイミドおよび/または窒化けい素の製造方法
JPS59174506A (ja) * 1983-03-23 1984-10-03 Mitsui Toatsu Chem Inc 新規な窒化珪素粉末の製造法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4981666A (en) * 1985-11-27 1991-01-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for the preparation of silicon carbide whiskers
CN102275922A (zh) * 2011-06-08 2011-12-14 浙江大学 从农业废弃物制备SiC/氮化铁纳米复合材料及其方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0134925B2 (ja)
JPS6112844B2 (ja)
US4619905A (en) Process for the synthesis of silicon nitride
US4613490A (en) Process for preparing silicon nitride, silicon carbide or fine powdery mixture thereof
JPS5913442B2 (ja) 高純度の型窒化珪素の製造法
Cho et al. Synthesis of nitrogen ceramic povvders by carbothermal reduction and nitridation Part 1 Silicon nitride
JPS60200814A (ja) 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法
JPS62241812A (ja) 窒化珪素の製造法
JPS62162608A (ja) 窒化珪素微粉末の製造方法
US5238669A (en) Production of ultrastructural ceramics by supercritical processing of the ceramic precursor
JPS5930645B2 (ja) 高純度α型窒化珪素の製造法
JPS59207812A (ja) 窒化珪素の製造法
JPS60200813A (ja) 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法
JPH0454610B2 (ja)
JPS6111885B2 (ja)
JPS6163510A (ja) 複合微粉末の製造方法
JPS60200812A (ja) 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法
JPS61136904A (ja) 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法
JPS61247608A (ja) 窒化珪素と炭化珪素との混合微粉末の製造方法
JP3397503B2 (ja) 低圧相窒化ほう素粉末の製造方法
Ault Raw materials for refractories: SiC and Si3N4
JPS60122706A (ja) 窒化ケイ素粉末の製造方法
JPS61127606A (ja) 窒化珪素または炭化珪素の製造方法
JPS6259049B2 (ja)
JPS6348840B2 (ja)