JPS60246209A - α−Ｓｉ↓３Ｎ↓４微粉末の製造方法 - Google Patents
α−Ｓｉ↓３Ｎ↓４微粉末の製造方法Info
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- JPS60246209A JPS60246209A JP9709884A JP9709884A JPS60246209A JP S60246209 A JPS60246209 A JP S60246209A JP 9709884 A JP9709884 A JP 9709884A JP 9709884 A JP9709884 A JP 9709884A JP S60246209 A JPS60246209 A JP S60246209A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary 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
- C01B21/068—Binary 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
- C01B21/0682—Preparation by direct nitridation of silicon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (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。
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、α−ｓｉ、Ｎ、微粉末の製造方法に係り、特
にシリカ（ＳｉＯ□）粉末とカーボン（Ｃ）粉末とを還
元窒化せしめることにより、比表面積の大きな、そして
実質的に粗大粒を含まない、α率の大きなα−３ｉ、Ｎ
ｌｋ粉末を高収率で得る方法に関するものである。
にシリカ（ＳｉＯ□）粉末とカーボン（Ｃ）粉末とを還
元窒化せしめることにより、比表面積の大きな、そして
実質的に粗大粒を含まない、α率の大きなα−３ｉ、Ｎ
ｌｋ粉末を高収率で得る方法に関するものである。
近年、窒化けい素糸焼結体は、高温、高応ツノ材料とし
て注目を浴びてきているが、その熱的、機械的特性を向
上せしめる上において、用いられる窒化けい素には、α
−３ｉ ３ Ｎａ粉末が多く含まれていることが望まし
い。
て注目を浴びてきているが、その熱的、機械的特性を向
上せしめる上において、用いられる窒化けい素には、α
−３ｉ ３ Ｎａ粉末が多く含まれていることが望まし
い。
ところで、このような窒化けい素糸焼結体に用いられる
窒化けい素（Ｓ Ｉ ｓ Ｎ４）粉末の製造法としては
、一般に、（イ）けい素直接窒化法、（ロ）熱分解法、
（ハ）気相反応法、（ニ）シリカ還元法があり、なかで
も、最後のシリカ還元法（ニ）は、シリカ（ＳｉＯ□）
粉末とカーボン（Ｃ）粉末とを、窒素気流下において加
熱、反応せしめることにより、目的とする窒化けい素（
Ｓｉ３Ｎ、）を生成せしめるものであるところから、原
料の取扱いが簡単であり、且つ原料も入手容品であると
共に、その反応が吸熱反応であるために、反応操作が簡
単となる特徴を有している。
窒化けい素（Ｓ Ｉ ｓ Ｎ４）粉末の製造法としては
、一般に、（イ）けい素直接窒化法、（ロ）熱分解法、
（ハ）気相反応法、（ニ）シリカ還元法があり、なかで
も、最後のシリカ還元法（ニ）は、シリカ（ＳｉＯ□）
粉末とカーボン（Ｃ）粉末とを、窒素気流下において加
熱、反応せしめることにより、目的とする窒化けい素（
Ｓｉ３Ｎ、）を生成せしめるものであるところから、原
料の取扱いが簡単であり、且つ原料も入手容品であると
共に、その反応が吸熱反応であるために、反応操作が簡
単となる特徴を有している。
しかしながら、このようなシリカ還元法に従う窒化けい
素（Ｓｉ、Ｎ、）の製造手法にあっては、炭化けい素（
Ｓ ｉ Ｃ） 、シリコンオキシナイトライド（Ｓ ＋
ｚ Ｎｚ Ｏ）が副生じ易く、α率が低くなる（噴量
があり、またＳｉｎ、がＳｉＯガスとして逃げることに
より、収率が低くなる問題を内在している。さらに、高
密度焼結体用の窒化けい素粉末を得るには、反応生成物
を空気中において５００〜７００℃で処理して、未反応
のカーボンを除去せしめる脱炭処理の後、分級操作によ
り粗粒を除去する必要があり、またこの分級処理により
異物汚染の可能性が内在して、その品質に少なからぬ影
響をもたらしているのである。
素（Ｓｉ、Ｎ、）の製造手法にあっては、炭化けい素（
Ｓ ｉ Ｃ） 、シリコンオキシナイトライド（Ｓ ＋
ｚ Ｎｚ Ｏ）が副生じ易く、α率が低くなる（噴量
があり、またＳｉｎ、がＳｉＯガスとして逃げることに
より、収率が低くなる問題を内在している。さらに、高
密度焼結体用の窒化けい素粉末を得るには、反応生成物
を空気中において５００〜７００℃で処理して、未反応
のカーボンを除去せしめる脱炭処理の後、分級操作によ
り粗粒を除去する必要があり、またこの分級処理により
異物汚染の可能性が内在して、その品質に少なからぬ影
響をもたらしているのである。
このため、これまでに、このようなシリカ還元法に従う
窒化けい素粉末の製造手法に関しては、数々の技術の提
案が為されており、例えば、特公昭５４−２３９１７号
公報には、種結晶としてＳｉ、Ｎ４粉末、ＳｉＣ粉末、
若しくはＳｉ、Ｎ。
窒化けい素粉末の製造手法に関しては、数々の技術の提
案が為されており、例えば、特公昭５４−２３９１７号
公報には、種結晶としてＳｉ、Ｎ４粉末、ＳｉＣ粉末、
若しくはＳｉ、Ｎ。
０粉末を用い、そのような種結晶の存在下において、Ｓ
ｉｎ、とＣとを還元窒化せしめる手法が明らかにされ、
また特開昭５７−２０９８１１号公報には、そのような
ＳｉＯ□とＣとの混合物を加熱して、還元窒化せしめる
に際して、−酸化炭素（ＣＯ）を含む窒素（Ｎ２）ガス
雰囲気下に晒す構成を含む手法が明らかにされている。
ｉｎ、とＣとを還元窒化せしめる手法が明らかにされ、
また特開昭５７−２０９８１１号公報には、そのような
ＳｉＯ□とＣとの混合物を加熱して、還元窒化せしめる
に際して、−酸化炭素（ＣＯ）を含む窒素（Ｎ２）ガス
雰囲気下に晒す構成を含む手法が明らかにされている。
しかしながら、前者の種結晶方式に従えば、生成するＳ
ｉ３Ｎ４粒の粒度分布範囲も比較的狭く、粒の大きさも
そろったものが得られるとは言うものの、それでもなお
少量の粗粒（３μｍ以口が存在しており、このためかか
るｉｎ粒を分級二「程で除いてやる必要がある他、比表
面積が小さく、そのために焼結性が充分でないという問
題も内在している。また、後者のＣＯ含有Ｎ２ガス導入
方八にはあっては、生成するＳｉ３ Ｎａ粒子の粒がそ
ろわず、粒度分布範囲が広くなる問題を内在しており、
それ故この方法とても、分級操作は避は籠かったのであ
る。而して、生成Ｓｉ３Ｎ４粒子中における１１１粒の
存在は、焼結体の欠陥の要因となり、高強度、高密度焼
結体が安定して得られないところから、そのような粗粒
を除去する分級［程は必ず必要とされるものであるが、
そのような分級」ユ程の採用は、前述したように、工程
中の異物汚染による品質の低下の問題を内在し、また粗
粒部へ製品となるべき部分も一部流れ、更には１ｍ粒部
も流出し昌いため、歩留り低下は避けられず、これがコ
スト高にもつながっているのである。
ｉ３Ｎ４粒の粒度分布範囲も比較的狭く、粒の大きさも
そろったものが得られるとは言うものの、それでもなお
少量の粗粒（３μｍ以口が存在しており、このためかか
るｉｎ粒を分級二「程で除いてやる必要がある他、比表
面積が小さく、そのために焼結性が充分でないという問
題も内在している。また、後者のＣＯ含有Ｎ２ガス導入
方八にはあっては、生成するＳｉ３ Ｎａ粒子の粒がそ
ろわず、粒度分布範囲が広くなる問題を内在しており、
それ故この方法とても、分級操作は避は籠かったのであ
る。而して、生成Ｓｉ３Ｎ４粒子中における１１１粒の
存在は、焼結体の欠陥の要因となり、高強度、高密度焼
結体が安定して得られないところから、そのような粗粒
を除去する分級［程は必ず必要とされるものであるが、
そのような分級」ユ程の採用は、前述したように、工程
中の異物汚染による品質の低下の問題を内在し、また粗
粒部へ製品となるべき部分も一部流れ、更には１ｍ粒部
も流出し昌いため、歩留り低下は避けられず、これがコ
スト高にもつながっているのである。
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするとごろは、高純度で
、比表面積が大きい、また粒度分布範囲が狭く、粗粒除
去のための分級操作が必要でなく、更にはα率が高く、
焼結性、反応性の良好なα−８ｉ３Ｎａ微粉末を高収率
で製造し得る方法を提供することにある。
れたものであって、その目的とするとごろは、高純度で
、比表面積が大きい、また粒度分布範囲が狭く、粗粒除
去のための分級操作が必要でなく、更にはα率が高く、
焼結性、反応性の良好なα−８ｉ３Ｎａ微粉末を高収率
で製造し得る方法を提供することにある。
そして、このために、本発明にあっては、（ａ）シリカ
（Ｓ ｉ Ｏ！ ）粉末、（ｂ）カーボン（Ｃ）粉末、
並びに（Ｃ）窒化ケイ素（Ｓ ｉ、Ｎ４＞、炭化ケイ素
（Ｓ ｉ Ｃ）及びシリコンオキシナイトライド（Ｓ
ｉ ｚ Ｎｘ Ｏ）のうちの少なくとも何れか１種の粉
末を、重量割合でａ：ｂ：ｃ＝ｌ：０．４〜ｓ：ｏ、ｏ
ｏｔ〜１となるように、均一に混合せしめてなる粉末混
合物を加熱し、還元窒化するに際して、１２００℃〜１
５５０℃の温度で、少なくとも０．２時間以上、−酸化
炭素（ＣＯ）を０．０１〜２０容量％含む窒素（Ｎ２）
ガス雰囲気に接触せしめるようにしたのである。
（Ｓ ｉ Ｏ！ ）粉末、（ｂ）カーボン（Ｃ）粉末、
並びに（Ｃ）窒化ケイ素（Ｓ ｉ、Ｎ４＞、炭化ケイ素
（Ｓ ｉ Ｃ）及びシリコンオキシナイトライド（Ｓ
ｉ ｚ Ｎｘ Ｏ）のうちの少なくとも何れか１種の粉
末を、重量割合でａ：ｂ：ｃ＝ｌ：０．４〜ｓ：ｏ、ｏ
ｏｔ〜１となるように、均一に混合せしめてなる粉末混
合物を加熱し、還元窒化するに際して、１２００℃〜１
５５０℃の温度で、少なくとも０．２時間以上、−酸化
炭素（ＣＯ）を０．０１〜２０容量％含む窒素（Ｎ２）
ガス雰囲気に接触せしめるようにしたのである。
このように、本発明にあっては、原料としての５ｉＯ７
とＣの粉末混合物中に、種結晶として、Ｓｉ３Ｎ４粉末
、ＳｉＣ粉末、及び５ｉ２Ｎ、０粉末のうちの少なくと
も何れか１種を配合せしめた状態において、加熱、反応
さ−ｌると共に、ＣＯ含有Ｎ２ガスに接触せしめるよう
にするものであり、そしてこれによって、」−述した如
き比表面積の大きな、従って焼結性、反応性の良好な、
しかも粒度分布範囲が狭く、分級操作が不要な、α率が
高いＳｉ３Ｎ、粉末を高収率で得ることができることと
なったのである。
とＣの粉末混合物中に、種結晶として、Ｓｉ３Ｎ４粉末
、ＳｉＣ粉末、及び５ｉ２Ｎ、０粉末のうちの少なくと
も何れか１種を配合せしめた状態において、加熱、反応
さ−ｌると共に、ＣＯ含有Ｎ２ガスに接触せしめるよう
にするものであり、そしてこれによって、」−述した如
き比表面積の大きな、従って焼結性、反応性の良好な、
しかも粒度分布範囲が狭く、分級操作が不要な、α率が
高いＳｉ３Ｎ、粉末を高収率で得ることができることと
なったのである。
ところで、かかる本発明で用いられるＳｉＯ□粉末及び
ＳｉＣ粉末は、共に、純度が９５％以上のものであるこ
とが望ましく、また約１μｍ以下の粒子であることが望
ましい。けだし、それら粉末の純度が低い場合には、生
成５ｊ３Ｎ４中の不純物が多くなり、品質が低下するか
らであり、また粒径が大きくなると、未反応残留Ｓｉｎ
、量が増して、収率が低下するがらである。また、種結
晶として、原料混合物中に配合せしめられる５ｉ３Ｎａ
、Ｓｉｔ Ｎｚ ＯｌまたはＳｉＣとしては、それら
が粗粒である場合に生成物に粗大粒が残り、分級が必要
となるところから、一般に２μｍ以下の粒度のものが用
いられ、更に好適には０．５μｍ以下の粒度のものが用
いられることとなる。
ＳｉＣ粉末は、共に、純度が９５％以上のものであるこ
とが望ましく、また約１μｍ以下の粒子であることが望
ましい。けだし、それら粉末の純度が低い場合には、生
成５ｊ３Ｎ４中の不純物が多くなり、品質が低下するか
らであり、また粒径が大きくなると、未反応残留Ｓｉｎ
、量が増して、収率が低下するがらである。また、種結
晶として、原料混合物中に配合せしめられる５ｉ３Ｎａ
、Ｓｉｔ Ｎｚ ＯｌまたはＳｉＣとしては、それら
が粗粒である場合に生成物に粗大粒が残り、分級が必要
となるところから、一般に２μｍ以下の粒度のものが用
いられ、更に好適には０．５μｍ以下の粒度のものが用
いられることとなる。
そして、このような原料粉末混合物を構成する（ａ）Ｓ
ｌｏｔ粉末、（ｂ）Ｃ粉末、並びに（Ｃ）種結晶として
のＳｌｓ Ｎａ 、Ｓｉｘ Ｎｚ Ｏ及びＳｉＣのうち
の少な（とも１種以上の粉末は、重量割合で、ａ：ｂ：
ｃ＝１：０．４〜８：０．００１〜１．０となるように
、均一に混合せしめられることとなる。
ｌｏｔ粉末、（ｂ）Ｃ粉末、並びに（Ｃ）種結晶として
のＳｌｓ Ｎａ 、Ｓｉｘ Ｎｚ Ｏ及びＳｉＣのうち
の少な（とも１種以上の粉末は、重量割合で、ａ：ｂ：
ｃ＝１：０．４〜８：０．００１〜１．０となるように
、均一に混合せしめられることとなる。
なお、Ｃ粉末の使用量がＳｉｎ、粉末の１重量部に対し
て８重量部を越えるようになると、ＳｉＣの生成が惹起
されて、α−３ｉ、Ｎ、の収率が低下する問題を惹起し
、また０、４重量部未満の場合ニハ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏの生
成が惹起されて、本発明の目的を充分に達成し得ないの
である。さらに、Ｓｉ、Ｎ、粉末等の種結晶の全使用量
が、同様に、ＳｉＣ粉末の１重量部に対してｏ、 ｏ
ｏ ｉ重量部に満たない場合には、本発明の効果を充分
に享受することができず、また１重量部を越えて、多量
に使用した場合においては、その添加量に見合う効果の
増大を期待し得す、むしろ生産コストの増大につながる
ところから、その上限は１重量部に止めるべきである。
て８重量部を越えるようになると、ＳｉＣの生成が惹起
されて、α−３ｉ、Ｎ、の収率が低下する問題を惹起し
、また０、４重量部未満の場合ニハ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏの生
成が惹起されて、本発明の目的を充分に達成し得ないの
である。さらに、Ｓｉ、Ｎ、粉末等の種結晶の全使用量
が、同様に、ＳｉＣ粉末の１重量部に対してｏ、 ｏ
ｏ ｉ重量部に満たない場合には、本発明の効果を充分
に享受することができず、また１重量部を越えて、多量
に使用した場合においては、その添加量に見合う効果の
増大を期待し得す、むしろ生産コストの増大につながる
ところから、その上限は１重量部に止めるべきである。
また、これら（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）の成分は、適宜
の手段にて混合せしめられて、均一な粉末混合物として
、次の本発明に従う還元窒化操作に供されることとなる
が、−ａにそれら３成分の混合は、不純物ができるだけ
混入しないようにした混合方式、例えばゴムライニング
をしたボールミル、或いは５ｉｓＮ４質のボールミルと
、Ｓｉ。
の手段にて混合せしめられて、均一な粉末混合物として
、次の本発明に従う還元窒化操作に供されることとなる
が、−ａにそれら３成分の混合は、不純物ができるだけ
混入しないようにした混合方式、例えばゴムライニング
をしたボールミル、或いは５ｉｓＮ４質のボールミルと
、Ｓｉ。
Ｎ４質、ＳｉＣ質、若しくはＳｉ０ｇ質の玉石とを用い
て、３０分以上乾式で混合する方式が好適に採用される
こととなる。尤も、このような乾式混合方式に代えて、
湿式混合方式も採用することは可能であるが、前者の乾
式混合方式の方が、生成する５ｉｉＮ４粒子の形態にお
いて、より優れたものであるところから、かかる乾式配
合方式が本発明にあっては推奨される。
て、３０分以上乾式で混合する方式が好適に採用される
こととなる。尤も、このような乾式混合方式に代えて、
湿式混合方式も採用することは可能であるが、前者の乾
式混合方式の方が、生成する５ｉｉＮ４粒子の形態にお
いて、より優れたものであるところから、かかる乾式配
合方式が本発明にあっては推奨される。
次いで、このように均一に混合された粉末混合物は、下
式に従って、目的とするＳｉ３Ｎ４を生成すべく加熱処
理されることとなる。
式に従って、目的とするＳｉ３Ｎ４を生成すべく加熱処
理されることとなる。
５ＩＯｔ＋Ｃ−一→Ｓ ｉ Ｏ＋ＣＯ・・・ （１）Ｓ
ｉｏｚ ＋ＣＯＳ ＩＯ＋ＣＯ２・・ （２）Ｃ＋Ｃ
Ｏ！ □シ２ＣＯ・・・ （３）Ｓ ｉ Ｏ＋ Ｃ＋
２ ／ ３ Ｎ ｚ ＝→１／ ３ Ｓ ｉｉ Ｎ４
＋ Ｃ０ ・・・ （４） かかる式に基づ＜ Ｓ ｉ Ｏｌの還元と窒化による５
ｔ３Ｎ、の生成は、Ｎｚ（窒素）雰囲気下、特にＮ□気
流中において原料混合物を加熱することにより行なわれ
るが、かかる加熱は、少なくとも１２００℃以上の温度
で、少なくとも０．２時間以−ト行なう必要がある。そ
して、その際、ＣＯ含有ガスは反応初期の核発生時に大
きな影響力をもち、このために、粉砕混合物原料が１２
００ ’ｃに加熱され始めたら、少なくとも０．２時間
以−ト、好ましくは１２００℃から所定反応温度に到達
後、１時間以上、ＣＯ含有Ｎ２ガス中において、Ｓｉ３
Ｎ。
ｉｏｚ ＋ＣＯＳ ＩＯ＋ＣＯ２・・ （２）Ｃ＋Ｃ
Ｏ！ □シ２ＣＯ・・・ （３）Ｓ ｉ Ｏ＋ Ｃ＋
２ ／ ３ Ｎ ｚ ＝→１／ ３ Ｓ ｉｉ Ｎ４
＋ Ｃ０ ・・・ （４） かかる式に基づ＜ Ｓ ｉ Ｏｌの還元と窒化による５
ｔ３Ｎ、の生成は、Ｎｚ（窒素）雰囲気下、特にＮ□気
流中において原料混合物を加熱することにより行なわれ
るが、かかる加熱は、少なくとも１２００℃以上の温度
で、少なくとも０．２時間以−ト行なう必要がある。そ
して、その際、ＣＯ含有ガスは反応初期の核発生時に大
きな影響力をもち、このために、粉砕混合物原料が１２
００ ’ｃに加熱され始めたら、少なくとも０．２時間
以−ト、好ましくは１２００℃から所定反応温度に到達
後、１時間以上、ＣＯ含有Ｎ２ガス中において、Ｓｉ３
Ｎ。
の合成を図ることが望ましい。なお、このＣＯ含有Ｎ２
ガスにおける加熱処理は、１５５０℃までの温度に止め
る必要があり、そのような温度を超えて加熱せしめると
、ＳＩＣが生じて、これが混入し、収率の低下や品質の
低下等の問題を惹起することとなる。
ガスにおける加熱処理は、１５５０℃までの温度に止め
る必要があり、そのような温度を超えて加熱せしめると
、ＳＩＣが生じて、これが混入し、収率の低下や品質の
低下等の問題を惹起することとなる。
そして、上式において、（１）の反応は固体固体反応で
非常に遅く、このため反応系にＣＯが存在することによ
り、特に反応初期においては、かかるＣＯは、上記（２
）式によりＳｉＯガスの発生を促進せしめ、且つ粒の粗
大成長を押さえる作用を有するところから、粒度分布範
囲の狭い、粗大粒のない、Ｓｉ３Ｎ４粉末を得ることが
でき、それ故に後処理として、分級工程が必要でなくな
って、これがまた、本発明における収率向」二、コスト
低下に大きく寄与し、また品質汚染されない０ Ｓｉ、Ｎ、粉末を与えているのである。
非常に遅く、このため反応系にＣＯが存在することによ
り、特に反応初期においては、かかるＣＯは、上記（２
）式によりＳｉＯガスの発生を促進せしめ、且つ粒の粗
大成長を押さえる作用を有するところから、粒度分布範
囲の狭い、粗大粒のない、Ｓｉ３Ｎ４粉末を得ることが
でき、それ故に後処理として、分級工程が必要でなくな
って、これがまた、本発明における収率向」二、コスト
低下に大きく寄与し、また品質汚染されない０ Ｓｉ、Ｎ、粉末を与えているのである。
なお、かかるＣＯ含有Ｎ２ガス中のＣＯ濃度が０、Ｏ１
１容量よりも少なくなると、ＳＩＯの生成促進効果はな
く、また２０容量％を趙えるようになると、ＳｉＣ，Ｓ
ｉｔ Ｎ量 Ｏを生成して収率が低下するところから、
Ｃｏｆｌｌ度としては０．０１〜２０容置％の範囲内と
する必要があり、そしてそのような濃度のＣＯの存在と
、前記の原料粉末混合物中に存在する種結晶（Ｓ １３
Ｎａ 、Ｓ ｉｚ ＮｔＯｌＳｉＣ）の作用とが相俟
って、生成するＳｉ。
１容量よりも少なくなると、ＳＩＯの生成促進効果はな
く、また２０容量％を趙えるようになると、ＳｉＣ，Ｓ
ｉｔ Ｎ量 Ｏを生成して収率が低下するところから、
Ｃｏｆｌｌ度としては０．０１〜２０容置％の範囲内と
する必要があり、そしてそのような濃度のＣＯの存在と
、前記の原料粉末混合物中に存在する種結晶（Ｓ １３
Ｎａ 、Ｓ ｉｚ ＮｔＯｌＳｉＣ）の作用とが相俟
って、生成するＳｉ。
Ｎ４粉末の比表面積や焼結密度を更に効果的に改善せし
めて、Ｓｉ、Ｎ、粉末の焼結特性を向上せしめることと
なるのである。
めて、Ｓｉ、Ｎ、粉末の焼結特性を向上せしめることと
なるのである。
また、かかるＳｉ、Ｎａの生成反応後において、反応生
成物中に過剰のＣ（カーボン）が残っている場合には、
大気中で５００〜８００℃の温度に加熱せしめることに
より、かかる反応生成物から、そのような残存カーボン
を酸化、除去してやる必要がある。
成物中に過剰のＣ（カーボン）が残っている場合には、
大気中で５００〜８００℃の温度に加熱せしめることに
より、かかる反応生成物から、そのような残存カーボン
を酸化、除去してやる必要がある。
そして、このようにして得られたＳｉ、Ｎ、粉末は、前
記したように、高純度で、比表面積が大きなものであり
、また粒度分布範囲が狭く、１１つ粗大粒がないところ
から、その除去のための分級操作が不必要なものであり
、更にα率が高い、そして焼結性、反応性の良好なもの
であって、従来からのＳｉ、Ｎ、の用途に、より好適に
適用され得ることとなったのである。
記したように、高純度で、比表面積が大きなものであり
、また粒度分布範囲が狭く、１１つ粗大粒がないところ
から、その除去のための分級操作が不必要なものであり
、更にα率が高い、そして焼結性、反応性の良好なもの
であって、従来からのＳｉ、Ｎ、の用途に、より好適に
適用され得ることとなったのである。
以下に、実施例を挙げ、本発明を更に具体的に明らかに
するが、本発明が、そのような実施例の記載によって何
等制限的に解釈されるものではないこと、言うまでもな
いところである。なお、実施例中の比及び百分率は、特
に断りのない限り、重量基準にて示すものである。
するが、本発明が、そのような実施例の記載によって何
等制限的に解釈されるものではないこと、言うまでもな
いところである。なお、実施例中の比及び百分率は、特
に断りのない限り、重量基準にて示すものである。
実施例
Ｆ表に示される各種の原ｒ１組成の混合粉末を、それぞ
れ下表に示される各反応条件下において加熱、反応せし
めることによって、５ｉｘＮａ粉末の合成テストを行な
った。なお、原料としてのＳｉｎ、は平均粒径が１２ｍ
μのものを用い、またＣ粉末としては平均粒径が４０ｍ
μの無定形力１ 一ボン（Ｃ）を用い、更に種結晶としては平均粒径が０
．４μｍのＳｉ、Ｎ量を用いて、乾式混合せしめること
により、均一な混合粉末とした。
れ下表に示される各反応条件下において加熱、反応せし
めることによって、５ｉｘＮａ粉末の合成テストを行な
った。なお、原料としてのＳｉｎ、は平均粒径が１２ｍ
μのものを用い、またＣ粉末としては平均粒径が４０ｍ
μの無定形力１ 一ボン（Ｃ）を用い、更に種結晶としては平均粒径が０
．４μｍのＳｉ、Ｎ量を用いて、乾式混合せしめること
により、均一な混合粉末とした。
そして、得られた各種の原料組成の混合粉末は、それぞ
れ管状電気炉（抵抗加熱式）中において反応せしめられ
た。また、ＣＯ含有Ｎ２ガスは、１２００℃から各所定
時間使用し、その前後は高純度Ｎ！ガスのみを使用した
。また、反応後の生成粉末は、大気中において７００℃
の温度で数時間加熱され、脱炭処理せしめられた。
れ管状電気炉（抵抗加熱式）中において反応せしめられ
た。また、ＣＯ含有Ｎ２ガスは、１２００℃から各所定
時間使用し、その前後は高純度Ｎ！ガスのみを使用した
。また、反応後の生成粉末は、大気中において７００℃
の温度で数時間加熱され、脱炭処理せしめられた。
かくして得られた脱炭後の粉末の物性をそれぞれ測定し
て、下表に併せ示した。なお、下表の生成粉体特性の欄
における平均粒径は、光透過式粒度測定器及び走査型電
子顕微鏡を用いて評価したものであり、また粗大粒の存
在は走査型電子顕微鏡により、Ｎ量は化学分析により、
更にα−８１３Ｎ４含有量、ＳＩＣ含有量、Ｓｉ、Ｎ、
Ｏ含有量はそれぞれＸ線回折のピーク高さにより評価し
、更にまた比表面積はＢＦ、Ｔ法にて評価した。
て、下表に併せ示した。なお、下表の生成粉体特性の欄
における平均粒径は、光透過式粒度測定器及び走査型電
子顕微鏡を用いて評価したものであり、また粗大粒の存
在は走査型電子顕微鏡により、Ｎ量は化学分析により、
更にα−８１３Ｎ４含有量、ＳＩＣ含有量、Ｓｉ、Ｎ、
Ｏ含有量はそれぞれＸ線回折のピーク高さにより評価し
、更にまた比表面積はＢＦ、Ｔ法にて評価した。
また、焼結密度は、反応生成物（Ｓ１３Ｎｍ）３
２
粉末にＭｇＯを５％加えて、よく混合したものを、加圧
成形することにより、直径１０重鳳の円板をっ（す、こ
れを１７５０°Ｃ１１時間、Ｎ２雰囲気下で常圧焼結せ
しめ、得られた焼結体の密度を測定して、評価されたも
のである。
成形することにより、直径１０重鳳の円板をっ（す、こ
れを１７５０°Ｃ１１時間、Ｎ２雰囲気下で常圧焼結せ
しめ、得られた焼結体の密度を測定して、評価されたも
のである。
４
かかる表の結果から明らかなように、本発明に従う陽１
〜４の試験において得られた５ｉ３Ｎａ粉末は、何れも
α率の高いものであり、しかも高純度で、比表面積が大
きく、また粒度分布範囲が狭く、粗大粒子のないもので
ある。また、焼結密度が高い程、焼結性が良いというこ
とができるが、本発明に従ってＣＯ含有Ｎ２ガスを使用
したテストにおいて得られた５１３Ｎ４粉末は、何れも
未使用の場合に比べて、比表面積や焼結密度が大きく、
焼結性に優れていることが認められるのである。
〜４の試験において得られた５ｉ３Ｎａ粉末は、何れも
α率の高いものであり、しかも高純度で、比表面積が大
きく、また粒度分布範囲が狭く、粗大粒子のないもので
ある。また、焼結密度が高い程、焼結性が良いというこ
とができるが、本発明に従ってＣＯ含有Ｎ２ガスを使用
したテストにおいて得られた５１３Ｎ４粉末は、何れも
未使用の場合に比べて、比表面積や焼結密度が大きく、
焼結性に優れていることが認められるのである。
一方、比較例としての階５の試験にあっては、ＣＯ含有
Ｎｔガスによる処理が行なわれておらず、このために粗
粒の存在が認められ、またこれと同様な結果が、ＣＯ含
有Ｎ２ガス処理が行なわれていても処理時間が短い場合
において、得られている。また、テスト階６にあっては
、種結晶としてのＳｉ、Ｎ、が原料組成中に存在してい
ないために粗粒が多くなる事実が示され、しかも比表面
積が小さく、焼結密度も小さな値となっているやな６ お、テスト階８は、反応温度が高過ぎる場合の比較例で
あって、あまりにも高い反応温度の採Ｊ１０よ、粒度分
布を広くし、粗粒を生ぜしめ、またＳｉＣや５ｉｚＮｚ
Ｏを生して、収率やα率を低下せしめる他、比表面積や
焼結密度においても劣ったものとなっている。
Ｎｔガスによる処理が行なわれておらず、このために粗
粒の存在が認められ、またこれと同様な結果が、ＣＯ含
有Ｎ２ガス処理が行なわれていても処理時間が短い場合
において、得られている。また、テスト階６にあっては
、種結晶としてのＳｉ、Ｎ、が原料組成中に存在してい
ないために粗粒が多くなる事実が示され、しかも比表面
積が小さく、焼結密度も小さな値となっているやな６ お、テスト階８は、反応温度が高過ぎる場合の比較例で
あって、あまりにも高い反応温度の採Ｊ１０よ、粒度分
布を広くし、粗粒を生ぜしめ、またＳｉＣや５ｉｚＮｚ
Ｏを生して、収率やα率を低下せしめる他、比表面積や
焼結密度においても劣ったものとなっている。
従って、これらの結果から、Ｎ２ガス中のＣ０は、原料
中にＳｉ３Ｎ、等の種結晶を混入さ・けることと相俟っ
て、比表面積、焼結密度を増加せしめて、生成Ｓｉ、Ｎ
、粉末の焼結性を優れたものとしていることは、明らか
である。原料粉末中に種結晶が無ければ粗粒が多くなり
、またＣＯ含有Ｎ２ガス処理が無ければ粗粒は少量なが
ら混在し、焼結性は良くならないのである。
中にＳｉ３Ｎ、等の種結晶を混入さ・けることと相俟っ
て、比表面積、焼結密度を増加せしめて、生成Ｓｉ、Ｎ
、粉末の焼結性を優れたものとしていることは、明らか
である。原料粉末中に種結晶が無ければ粗粒が多くなり
、またＣＯ含有Ｎ２ガス処理が無ければ粗粒は少量なが
ら混在し、焼結性は良くならないのである。
なお、上側のテスト１１ｋｉ１．３及び４において、種
結晶としてのＳｉ３Ｎ、に代えて、等しい量の平均粒径
が０．５μｍのＳｉＣ粉末、または平均粒径が０．８μ
ｍのＳｉ、Ｎ、Ｏ粉末を用いて、同様なテストを繰り返
したところ、Ｓｉ３Ｎ、を種として使用した場合と同様
な高純度、易焼結性粉末】７ を得ることができた。
結晶としてのＳｉ３Ｎ、に代えて、等しい量の平均粒径
が０．５μｍのＳｉＣ粉末、または平均粒径が０．８μ
ｍのＳｉ、Ｎ、Ｏ粉末を用いて、同様なテストを繰り返
したところ、Ｓｉ３Ｎ、を種として使用した場合と同様
な高純度、易焼結性粉末】７ を得ることができた。
このように、本発明に従えば、得られるＳｉ。
Ｎ４粉末は、前述の種結晶方式やＣＯ含有Ｎ２ガス方式
の単独の場合に比して、著しくその特性が改善されたも
のであって、例えばその比表面積が増大され、以てその
焼結性が向」二一ロしめられ、またＩＩＩ粒化が阻止さ
れた、均一微細な粒子、例えば０．５〜１．５μｍの粒
の揃った粉末を好適に得ることができるのであり、更に
α率が大となる他、分級操作を不用と為し得て、その製
造コストの低下に寄与せしめ得る他、収率の向上環も有
利に達成され得ることとなったのである。
の単独の場合に比して、著しくその特性が改善されたも
のであって、例えばその比表面積が増大され、以てその
焼結性が向」二一ロしめられ、またＩＩＩ粒化が阻止さ
れた、均一微細な粒子、例えば０．５〜１．５μｍの粒
の揃った粉末を好適に得ることができるのであり、更に
α率が大となる他、分級操作を不用と為し得て、その製
造コストの低下に寄与せしめ得る他、収率の向上環も有
利に達成され得ることとなったのである。
出願人 斎 藤 輩
同 共立窯業原料株式会社
８
６２−
Claims (1)
- （ａ）シリカ粉末、（ｂ）カーボン粉末、並びに（Ｃ）
窒化ケイ素、炭化ケイ素及びシリコンオキシナイトライ
ドのうちの少なくとも何れか１種の粉末を、重量割合で
ａ：ｂ：ｃ＝ｌ ：０．４〜８：ｏ、ｏｏｘ〜１となる
ように、均一に混合せしめてなる粉末混合物を加熱し、
還元窒化するに際して、１２００℃〜１５５０℃の温度
で、少なくとも０．２時間以上、−酸化炭素を０．０１
〜２０容量％含む窒素ガス雰囲気に接触せしめることを
特徴とするα−３＋３Ｎ４ｍ粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9709884A JPS60246209A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | α−Ｓｉ↓３Ｎ↓４微粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9709884A JPS60246209A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | α−Ｓｉ↓３Ｎ↓４微粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246209A true JPS60246209A (ja) | 1985-12-05 |
Family
ID=14183146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9709884A Pending JPS60246209A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | α−Ｓｉ↓３Ｎ↓４微粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246209A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53102300A (en) * | 1977-02-18 | 1978-09-06 | Toshiba Corp | Preparation of type silicon nitride powders |
| JPS57209811A (en) * | 1981-06-22 | 1982-12-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Preparation of alpha-si3n4 impalpable powder |
| JPS5891007A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Toshiba Corp | α型窒化けい素粉末の製造方法 |
| JPS59107976A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-22 | 東芝セラミツクス株式会社 | 易焼結性窒化ケイ素粉末の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-15 JP JP9709884A patent/JPS60246209A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53102300A (en) * | 1977-02-18 | 1978-09-06 | Toshiba Corp | Preparation of type silicon nitride powders |
| JPS57209811A (en) * | 1981-06-22 | 1982-12-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Preparation of alpha-si3n4 impalpable powder |
| JPS5891007A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Toshiba Corp | α型窒化けい素粉末の製造方法 |
| JPS59107976A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-22 | 東芝セラミツクス株式会社 | 易焼結性窒化ケイ素粉末の製造方法 |
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