JPS60260405A - 六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法 - Google Patents
六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法Info
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- JPS60260405A JPS60260405A JP59117375A JP11737584A JPS60260405A JP S60260405 A JPS60260405 A JP S60260405A JP 59117375 A JP59117375 A JP 59117375A JP 11737584 A JP11737584 A JP 11737584A JP S60260405 A JPS60260405 A JP S60260405A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、耐熱性、潤滑性、電気絶縁性、熱伝導性な
どに優れた特−性を有する高温材料としてとして知られ
る六方晶窒化硼素の粉末およびその製造方法に関C1特
に高密度および等方性焼結組成を有する焼結体として使
用するに適した大方晶窒化硼素粉末およびその製造方法
に関するものである7゜ 周知のように六方晶窒化硼素(以下h−B Nと記す)
は耐熱性、mwI性、電気絶縁性、熱伝導性等に優れて
おり、華のためこれらの諸特性を生かすべく、粉末とし
ては固体潤滑材、離型材などに使用され、またh−BN
の粉末を焼結した焼結体としては溶解用ルツボ、電気絶
縁材料、各種電子I4すなと多方面で使用されている。
どに優れた特−性を有する高温材料としてとして知られ
る六方晶窒化硼素の粉末およびその製造方法に関C1特
に高密度および等方性焼結組成を有する焼結体として使
用するに適した大方晶窒化硼素粉末およびその製造方法
に関するものである7゜ 周知のように六方晶窒化硼素(以下h−B Nと記す)
は耐熱性、mwI性、電気絶縁性、熱伝導性等に優れて
おり、華のためこれらの諸特性を生かすべく、粉末とし
ては固体潤滑材、離型材などに使用され、またh−BN
の粉末を焼結した焼結体としては溶解用ルツボ、電気絶
縁材料、各種電子I4すなと多方面で使用されている。
ところでh−BN粉末を工業的に製造する方法としては
、例えば特公昭45−30457号に開示されているよ
うに、硼酸、硼砂などの硼素を含む化合物と窒素を含む
無機あるいは有機化合物との混合物を、アンモニア気流
中で800℃以下で加熱して還元窒化させる方法が知ら
れている。このようにして得られたh−BN粉末は純度
が90%程度のいわゆる粗製の状態であり、また粉末X
線回折法によりめた結晶子の大きさくLc)が1゜0Å
以下の乱層結晶構造を有する低結晶性のものである。し
たがってこのような粗製h−BN粉末はそのままでは良
好な特性が得られないから、通常はその粗製粉末を高純
度化するための処理を行なう必要がある。
、例えば特公昭45−30457号に開示されているよ
うに、硼酸、硼砂などの硼素を含む化合物と窒素を含む
無機あるいは有機化合物との混合物を、アンモニア気流
中で800℃以下で加熱して還元窒化させる方法が知ら
れている。このようにして得られたh−BN粉末は純度
が90%程度のいわゆる粗製の状態であり、また粉末X
線回折法によりめた結晶子の大きさくLc)が1゜0Å
以下の乱層結晶構造を有する低結晶性のものである。し
たがってこのような粗製h−BN粉末はそのままでは良
好な特性が得られないから、通常はその粗製粉末を高純
度化するための処理を行なう必要がある。
上述のように粗製h−BN粉末がら111度98%以上
の高純度粗製h−B N粉末を得るための従来の方法と
して1ゴ、その粗製h−BN粉末を窒素、アルゴンガス
等の不活性ガス気流中において1700〜2100℃で
加熱処理することによって、粗製り−BN中に含有され
ていると考えられる酸素、水素、炭素等の不純物成分を
揮発除去させる方法が一般に採用されている。この際、
h−BN粉末の結晶化も上記加熱処理によって同時に進
行し、結晶成長、すなわち結晶子の大きさくLc )の
増大をInき、I!lW4性の増大をもたらす。
の高純度粗製h−B N粉末を得るための従来の方法と
して1ゴ、その粗製h−BN粉末を窒素、アルゴンガス
等の不活性ガス気流中において1700〜2100℃で
加熱処理することによって、粗製り−BN中に含有され
ていると考えられる酸素、水素、炭素等の不純物成分を
揮発除去させる方法が一般に採用されている。この際、
h−BN粉末の結晶化も上記加熱処理によって同時に進
行し、結晶成長、すなわち結晶子の大きさくLc )の
増大をInき、I!lW4性の増大をもたらす。
第1図に、上述のようにして加熱処理した場合のh−B
N粉末の純度と結晶子の大きさく1−c)との関係を示
す。第1図から明らかなように、h−3N粉末の純度と
結晶子の大きさくLc)との門には相関関係が認められ
、高純度化を図ることは必然的に結晶成長につながるこ
とになる。このことは、従来法ではh−BNの高純度化
ど結晶化が同時に並行して進むことを意味している。
N粉末の純度と結晶子の大きさく1−c)との関係を示
す。第1図から明らかなように、h−3N粉末の純度と
結晶子の大きさくLc)との門には相関関係が認められ
、高純度化を図ることは必然的に結晶成長につながるこ
とになる。このことは、従来法ではh−BNの高純度化
ど結晶化が同時に並行して進むことを意味している。
ところで従来法により得られた高純度でしかもしCが5
00Å以上の高結晶性のh−BN粉末を用いて焼結体を
製造する場合、そのような高結晶性のh−B N粉末が
熱的、化学的に安定でHIijL結竹であるここL・う
、4片な炭結1度7 B CL/ ’ −II’ 19
0℃という高温で成形圧力50〜300 kg、/ c
dの範囲でホットプレスする手法を採用しCいる。しか
しながらホットプレスによってもh−BN粉末の粒子相
互間の焼結は充分になされないため、高密度の焼結体は
得難く、そこで通常はh−BN粉末に対して酸化硼素で
代表される焼結助剤を添加して焼結を促進させることが
行なわれているが、このような焼結助剤を多回に用いた
場合、焼結性自体は改善されるものの、その一方では焼
結助剤が焼結体中の不純物として作用し・て高温特性の
劣化を招き、+1−BN本来の特性が失われる問題があ
る。
00Å以上の高結晶性のh−BN粉末を用いて焼結体を
製造する場合、そのような高結晶性のh−B N粉末が
熱的、化学的に安定でHIijL結竹であるここL・う
、4片な炭結1度7 B CL/ ’ −II’ 19
0℃という高温で成形圧力50〜300 kg、/ c
dの範囲でホットプレスする手法を採用しCいる。しか
しながらホットプレスによってもh−BN粉末の粒子相
互間の焼結は充分になされないため、高密度の焼結体は
得難く、そこで通常はh−BN粉末に対して酸化硼素で
代表される焼結助剤を添加して焼結を促進させることが
行なわれているが、このような焼結助剤を多回に用いた
場合、焼結性自体は改善されるものの、その一方では焼
結助剤が焼結体中の不純物として作用し・て高温特性の
劣化を招き、+1−BN本来の特性が失われる問題があ
る。
さらに上述のような高純度、高結晶性のh−BN粉末を
用いて焼結体を製造した場合、次のような問題がある。
用いて焼結体を製造した場合、次のような問題がある。
すなわち、焼結体中の組織において板状となったBN結
晶に配向性が生じ、加圧方向に対し直角なりN層状構造
が規則的に配列して異方性が生じ、焼結体の熱伝導性、
耐食性、熱膨張および強度などの諸性状が結晶時の加圧
方向とそれに対し直角な方向とで著しく異なってしまい
、その結果焼結母材f)s +らの製品切出しおよび使
用上の制約を受ける問題がある。
晶に配向性が生じ、加圧方向に対し直角なりN層状構造
が規則的に配列して異方性が生じ、焼結体の熱伝導性、
耐食性、熱膨張および強度などの諸性状が結晶時の加圧
方向とそれに対し直角な方向とで著しく異なってしまい
、その結果焼結母材f)s +らの製品切出しおよび使
用上の制約を受ける問題がある。
一方、低純度、低結晶性(LQが80〜500人)のh
−BN粉末を用いて焼結体を製造する場合には、もとも
と粉末中に含有分布される不純物どして酸化S素が焼結
助剤の役割を果すとと6に、低結晶性のために粉末自体
が活性であることから、高密度gAv5体を得ることが
比較的容易(但し純度が極端に低ければ不純物として含
まれるII累や水素等が焼結体中に大量に残存してしま
う結束、実際には高密度が得られなくなる)であり、ま
た焼結時に結晶成長が生じるために8N結晶が焼結体中
で配向せず、そのため異方性を持たない等方性の焼結体
を得ることかできる利点がある。しかしながらこの場合
にも、もともと粉末中に含まれる各種不@物の存在に起
因して高温特性の劣化を避は得す、したがって(Ii純
度、低結晶性の1tBN粉末を用いて焼結体を製造する
方法ら好ましいしのではない。
−BN粉末を用いて焼結体を製造する場合には、もとも
と粉末中に含有分布される不純物どして酸化S素が焼結
助剤の役割を果すとと6に、低結晶性のために粉末自体
が活性であることから、高密度gAv5体を得ることが
比較的容易(但し純度が極端に低ければ不純物として含
まれるII累や水素等が焼結体中に大量に残存してしま
う結束、実際には高密度が得られなくなる)であり、ま
た焼結時に結晶成長が生じるために8N結晶が焼結体中
で配向せず、そのため異方性を持たない等方性の焼結体
を得ることかできる利点がある。しかしながらこの場合
にも、もともと粉末中に含まれる各種不@物の存在に起
因して高温特性の劣化を避は得す、したがって(Ii純
度、低結晶性の1tBN粉末を用いて焼結体を製造する
方法ら好ましいしのではない。
以上のように従来の方法により得られるh−BN粉末は
、高純度でしかも高結晶性の粉末か、または低純度で低
結晶性の粉末のいずれかであり、これらのいずれの粉末
を用いて焼結体を製造しても、高温特性の優れた高純度
、高密度の等方性焼結1体を得ることが困難であった。
、高純度でしかも高結晶性の粉末か、または低純度で低
結晶性の粉末のいずれかであり、これらのいずれの粉末
を用いて焼結体を製造しても、高温特性の優れた高純度
、高密度の等方性焼結1体を得ることが困難であった。
すなわち前者の高純度粉末を用いた場合は結晶子の大き
さくしC)が大きくなるため焼結体!度が低値を示すと
ともに異方性を示し、また後者の低純度粉末を用いた場
合は不純物としての酸素、水素等の揮発除去が完全に行
なわれないために焼結体自体も低純度となって優れた特
性が得られないのである。
さくしC)が大きくなるため焼結体!度が低値を示すと
ともに異方性を示し、また後者の低純度粉末を用いた場
合は不純物としての酸素、水素等の揮発除去が完全に行
なわれないために焼結体自体も低純度となって優れた特
性が得られないのである。
この発明は以上の事1iに鑑みてなされたち、ので、焼
結体とする場合において、高温特性に優れかつ等方性を
有する、高純度かつ高密度を得ることができるII−B
N粉末、およびその製造方法を提供することを基本的な
目的とするものである。
結体とする場合において、高温特性に優れかつ等方性を
有する、高純度かつ高密度を得ることができるII−B
N粉末、およびその製造方法を提供することを基本的な
目的とするものである。
すなわち本発明者等の詳細な実験によれば、従来の方法
により得られるh−BN粉末は、第1図から明らかなよ
うに純度が97%以上となれば結晶子の大きさくLc)
が500人を越える大きさとなるが、このように結晶子
の大きさくLc)が500人を越えればその結晶子の大
きざの影響によって焼結体の密度が低下するととも゛に
、焼結体に異方性があられれることが判明した。すなわ
ち第2図は、従来法で得られたh−a N粉末を、温度
1900℃、成形圧力300kl/cd、処理時111
i1)rでホットプレスして得られた焼結体の密度と原
料BN粉末の結晶子の大きさくLc)との関係を調べた
結果を示すものであるが、LCが300人程度以下の小
さい領域では焼結体密度はLCの増大(したがってtl
−BN粉末の純度の上材)ととbに高くなるが、LC=
400人附近で焼結体密度は最大となり、lcが500
人を越えればh−BN粉末の純度は高くなるにもかかわ
らず焼結体密度が逆に低下してしまう。また特に図示は
しないがLCが500人を越えれば焼結体に異方性が生
じてしまうことが確認された。そしてこのにうな事実か
ら、高密度でしかも等方性の焼結体を得るためには結晶
子の大きさくしC)が500Å以下であることが必要で
あることが判明した。そしてまた多量の不純物の存在に
よる密度低下を防ぐとともに不純物による焼結体特性の
劣化を防止するた・めには粉末純度を97%程度以上と
する必要があることから、高純度・高密度で高温特性の
優、れた等方性の焼結体を得るためには、純度が97%
以上でしかも結晶子の大きさくLC)を500Å以下と
する必要があることが判った。
により得られるh−BN粉末は、第1図から明らかなよ
うに純度が97%以上となれば結晶子の大きさくLc)
が500人を越える大きさとなるが、このように結晶子
の大きさくLc)が500人を越えればその結晶子の大
きざの影響によって焼結体の密度が低下するととも゛に
、焼結体に異方性があられれることが判明した。すなわ
ち第2図は、従来法で得られたh−a N粉末を、温度
1900℃、成形圧力300kl/cd、処理時111
i1)rでホットプレスして得られた焼結体の密度と原
料BN粉末の結晶子の大きさくLc)との関係を調べた
結果を示すものであるが、LCが300人程度以下の小
さい領域では焼結体密度はLCの増大(したがってtl
−BN粉末の純度の上材)ととbに高くなるが、LC=
400人附近で焼結体密度は最大となり、lcが500
人を越えればh−BN粉末の純度は高くなるにもかかわ
らず焼結体密度が逆に低下してしまう。また特に図示は
しないがLCが500人を越えれば焼結体に異方性が生
じてしまうことが確認された。そしてこのにうな事実か
ら、高密度でしかも等方性の焼結体を得るためには結晶
子の大きさくしC)が500Å以下であることが必要で
あることが判明した。そしてまた多量の不純物の存在に
よる密度低下を防ぐとともに不純物による焼結体特性の
劣化を防止するた・めには粉末純度を97%程度以上と
する必要があることから、高純度・高密度で高温特性の
優、れた等方性の焼結体を得るためには、純度が97%
以上でしかも結晶子の大きさくLC)を500Å以下と
する必要があることが判った。
そしてこのように純度97%以上の高純度でしかも結晶
子の大きさくLC)が500Å以下の低結晶性のh−B
N粉末は従来の方法では製造不可能であったが、本発
明者等が実際に工業的規模で9のような高純度・低結晶
性のh−BN粉末を製造する方法を見出すべく鋭意実験
・検討を重ねた結果、粗製h−BN粉末にホロの炭素質
粉末を添加混合して加熱処理を施すことによって実際に
高K1度でしかも低結晶性のh−BN粉末が得られるこ
とを見出し、またその場合、粗製h−BN粉末に添加混
合する炭素質粉末の配合量を調整することによって結晶
成長を自由に制御できることを見出し、こめ発明をなす
に至ったのである。
子の大きさくLC)が500Å以下の低結晶性のh−B
N粉末は従来の方法では製造不可能であったが、本発
明者等が実際に工業的規模で9のような高純度・低結晶
性のh−BN粉末を製造する方法を見出すべく鋭意実験
・検討を重ねた結果、粗製h−BN粉末にホロの炭素質
粉末を添加混合して加熱処理を施すことによって実際に
高K1度でしかも低結晶性のh−BN粉末が得られるこ
とを見出し、またその場合、粗製h−BN粉末に添加混
合する炭素質粉末の配合量を調整することによって結晶
成長を自由に制御できることを見出し、こめ発明をなす
に至ったのである。
したがって本願の第1発明は、前述のように高純度・高
密度の等方性の焼結体を製造し得る1l−BN粉末を提
供するものであって、その要旨は、純度が97重量%以
上でしかも結晶子の大きさくLC)が80〜500人の
範囲内にあることを特徴とするものである。
密度の等方性の焼結体を製造し得る1l−BN粉末を提
供するものであって、その要旨は、純度が97重量%以
上でしかも結晶子の大きさくLC)が80〜500人の
範囲内にあることを特徴とするものである。
また本願の第2発明は、第1発明のb−BN粉末を実際
に製造する方性を提供するものであって、その要旨は、
粗製h−BN粉末に炭素質粉末を添加混合して、その混
合粉末を不活性ガス気流中で加熱処理することによって
純度97重量%以上、結晶子の大ぎざ80〜500人の
範囲内のb−BN粉末を得ることを特徴とするものであ
る。そしてこの第2発明の製造方法においては、粗製h
−BN粉末に添加混合する炭素質粉末の配合量を変化さ
せることによって、最終的に得るべき^純度h−BN粉
末の結晶子の大きさを制御することが可能となるのであ
る。
に製造する方性を提供するものであって、その要旨は、
粗製h−BN粉末に炭素質粉末を添加混合して、その混
合粉末を不活性ガス気流中で加熱処理することによって
純度97重量%以上、結晶子の大ぎざ80〜500人の
範囲内のb−BN粉末を得ることを特徴とするものであ
る。そしてこの第2発明の製造方法においては、粗製h
−BN粉末に添加混合する炭素質粉末の配合量を変化さ
せることによって、最終的に得るべき^純度h−BN粉
末の結晶子の大きさを制御することが可能となるのであ
る。
以下にこの発明についてさらに具体的に説明する。
第1発明のh−B N ′#′A末は、前述のようにl
!Ii度が97重偏見以上でしかも結晶子の大きさく
L C,)が80〜500人の範囲内のものである。こ
こでh−BN粉末純度が97重量%未満では前述のよう
に焼結体の純度も低下してh−BN焼結体本来の優れた
高温特性が得られなくなる。モしてh−BN粉末純度9
7重量%以上では充分な高温特性が得られ、しかも多口
の不純物による焼結密度低下の問題も生じない。一方結
晶子の大きざ(Lc)が500人を越えれば前述のよう
にその結晶子の大きさの影響によって焼結体密度が低下
し、またしCが80人未満では焼結時における結晶の成
長が不充分となって焼結体としてBN本来の特性が充分
に得られなくなるおそれがある。結晶子の大きさくLc
)が80〜500人の範囲では、粉末が活性で高い焼
結体密度を得ることができるとともに、焼結中に結晶成
長が生じて等方性の焼結体が得られ、また粉末製造時に
添加される炭素質粉末の添加口もさほど大急に必要とさ
れず、そのため炭素質粉末がほとんど粉末中に残存しな
い。
!Ii度が97重偏見以上でしかも結晶子の大きさく
L C,)が80〜500人の範囲内のものである。こ
こでh−BN粉末純度が97重量%未満では前述のよう
に焼結体の純度も低下してh−BN焼結体本来の優れた
高温特性が得られなくなる。モしてh−BN粉末純度9
7重量%以上では充分な高温特性が得られ、しかも多口
の不純物による焼結密度低下の問題も生じない。一方結
晶子の大きざ(Lc)が500人を越えれば前述のよう
にその結晶子の大きさの影響によって焼結体密度が低下
し、またしCが80人未満では焼結時における結晶の成
長が不充分となって焼結体としてBN本来の特性が充分
に得られなくなるおそれがある。結晶子の大きさくLc
)が80〜500人の範囲では、粉末が活性で高い焼
結体密度を得ることができるとともに、焼結中に結晶成
長が生じて等方性の焼結体が得られ、また粉末製造時に
添加される炭素質粉末の添加口もさほど大急に必要とさ
れず、そのため炭素質粉末がほとんど粉末中に残存しな
い。
上述のような高純度・低結晶性のh−BN粉末を製造す
る方法、すなわち本願の第2発明の製造方法は、基本的
には純化のための加熱処理を行なう前の低純度の粗製h
−B N粉末に小1の炭素質粉末を添加混合してから加
熱処理を施せば、結晶成長を抑制しつつ高純度化するこ
とができるとの新規な知見に基づいてなされたものであ
る。
る方法、すなわち本願の第2発明の製造方法は、基本的
には純化のための加熱処理を行なう前の低純度の粗製h
−B N粉末に小1の炭素質粉末を添加混合してから加
熱処理を施せば、結晶成長を抑制しつつ高純度化するこ
とができるとの新規な知見に基づいてなされたものであ
る。
すなわち第3図は、粗製h−BN粉末に炭素質粉末を添
加して富素ガス気流中で1800℃×J′3分間保持の
条件で加熱処理した場合の加熱処理後のh−BN粉末の
結晶子の大きさくIO)とb−Bl”J粉末に対する炭
素質粉末添加量との関係を示したbのであり、第3図か
ら、炭素質粉末をi、ol−%添加した場合には加熱処
理後のh−BN粉末の結晶子の大きさくLC)が炭素質
粉末を添加しない場合の約1/2となり、さらに炭素9
1J粉末添加社が2.0重量%となればLCが粗製b−
BNとばば同程度となって、はとんど結晶成長していな
いことがわかる。なお加熱処理後のh−BN粉末の純度
はいずれも99.5%以上で充分に高WA度化されてJ
3す、しかも残留炭素分は0.02%程度に過ぎず、こ
の程度の炭素残留量はその後の焼結体の性状にほどんど
影響を与えない。したがって粗製h−BN粉末に炭素質
粉末を添加混合してから純化のための加熱処理を行なう
ことによって、特に悪影響を招くことなく、結晶成長を
抑制しつつ高純度のh−BN粉末を得ることが可能であ
る。
加して富素ガス気流中で1800℃×J′3分間保持の
条件で加熱処理した場合の加熱処理後のh−BN粉末の
結晶子の大きさくIO)とb−Bl”J粉末に対する炭
素質粉末添加量との関係を示したbのであり、第3図か
ら、炭素質粉末をi、ol−%添加した場合には加熱処
理後のh−BN粉末の結晶子の大きさくLC)が炭素質
粉末を添加しない場合の約1/2となり、さらに炭素9
1J粉末添加社が2.0重量%となればLCが粗製b−
BNとばば同程度となって、はとんど結晶成長していな
いことがわかる。なお加熱処理後のh−BN粉末の純度
はいずれも99.5%以上で充分に高WA度化されてJ
3す、しかも残留炭素分は0.02%程度に過ぎず、こ
の程度の炭素残留量はその後の焼結体の性状にほどんど
影響を与えない。したがって粗製h−BN粉末に炭素質
粉末を添加混合してから純化のための加熱処理を行なう
ことによって、特に悪影響を招くことなく、結晶成長を
抑制しつつ高純度のh−BN粉末を得ることが可能であ
る。
ここで、粗1jh−BNtfJ末自体の製造方法および
その出発原料は特に限定されず、例えば前述のようにI
ll酸、硼砂などのtl素を含む化合物と窒素を含む無
機または有機化合物との混合物を、アンモニアガス気流
中で800’CJ、(下で還元窒化させる方法などを適
用することができる。
その出発原料は特に限定されず、例えば前述のようにI
ll酸、硼砂などのtl素を含む化合物と窒素を含む無
機または有機化合物との混合物を、アンモニアガス気流
中で800’CJ、(下で還元窒化させる方法などを適
用することができる。
またこの発明の方法で使用する粗11’l−[3N粉末
の純度は70〜90重量%程度が好適である。すなわち
70重a%未満の純度では、純化のための熱処理に高温
を要し、たりあるいは著しい長時間を要したりするよう
になり、その結果熱処理コストの上昇あるいは処理能率
の低下をIB <。一方(u裂h−B N粉末の純度が
90重8%を越える場合、粗製b−BN粉末の段階、す
なわち炭素質粉末を添加混合して加熱処理する以前の段
階で既に結晶子の大きさが大きくなり過ぎており、その
ため炭素質粉末の混合による結晶子粗大化防止の効采が
損われてしまう。
の純度は70〜90重量%程度が好適である。すなわち
70重a%未満の純度では、純化のための熱処理に高温
を要し、たりあるいは著しい長時間を要したりするよう
になり、その結果熱処理コストの上昇あるいは処理能率
の低下をIB <。一方(u裂h−B N粉末の純度が
90重8%を越える場合、粗製b−BN粉末の段階、す
なわち炭素質粉末を添加混合して加熱処理する以前の段
階で既に結晶子の大きさが大きくなり過ぎており、その
ため炭素質粉末の混合による結晶子粗大化防止の効采が
損われてしまう。
一方、粗製h−BN粉末に添加混合−づる炭素質粉末と
しては、非晶質の炭素粉末から黒鉛化の進lυだ粉末に
至るいずれのものも使用可能であるが、h−BNの結晶
化を抑制するためには非晶質の炭素質粉末を使用するこ
とがより効宋的である。また炭素質粉末の添加量は、粗
製1+−BN扮未鴻に対し0.5〜2,0重口%の範囲
内が適当である。 ’+J’ /Jわち、炭素質粉末が
粗製h−B N粉末にλIL、O,!+重M%以下では
h−BNの結晶化を抑制する効梁が充分ではなくなって
lcが500Å以下のh−1’llN粉末を得ろことが
困難となり、一方2.0重量%を越えれば、加熱処理条
件によってはV)末生に炭素分として残留して純度を低
下させるおそれがあシ〕、いずれの場合もこの5七明の
目的を充分に達成できなくなる。
しては、非晶質の炭素粉末から黒鉛化の進lυだ粉末に
至るいずれのものも使用可能であるが、h−BNの結晶
化を抑制するためには非晶質の炭素質粉末を使用するこ
とがより効宋的である。また炭素質粉末の添加量は、粗
製1+−BN扮未鴻に対し0.5〜2,0重口%の範囲
内が適当である。 ’+J’ /Jわち、炭素質粉末が
粗製h−B N粉末にλIL、O,!+重M%以下では
h−BNの結晶化を抑制する効梁が充分ではなくなって
lcが500Å以下のh−1’llN粉末を得ろことが
困難となり、一方2.0重量%を越えれば、加熱処理条
件によってはV)末生に炭素分として残留して純度を低
下させるおそれがあシ〕、いずれの場合もこの5七明の
目的を充分に達成できなくなる。
上述のようにして粗製h−BN粉末に炭素質粉末を添加
混合して加熱処理する際の処理条21は、通常h−BN
粉末の純化のための熱処理に適用されている条件と同様
であれば良く、前述のように不活性ガス気流中において
望ましくは1700〜2100℃の範囲内において30
分〜2時間加熱すれば良い。但しこの加熱処理において
は、従来法の場合と異なり、粗111−BN粉末に炭素
質粉末が混合されているため、高純度化は進行するもの
の結晶成長は抑制され、その結果高純度、低結晶性の1
1〜BN粉末、具体的には97重址%以上の純度でしか
も結晶子の太き8 (Lc )が80〜500人の範囲
内のh−B N粉末を得ることができるJこのようにし
て得られたh−BN粉末を用いて焼結体を製造する場合
、そのh−BN粉末の結晶子の大きさが未だ小さいため
粉末自体が活性であり、そのため焼結性が良好であるか
ら、ホットプレス法によって容易に高密度の焼結体を得
ることができ、かつまた焼結中に結晶化が進行するため
焼結体に異方性が生しることなく、等方性の焼結体を得
ることができる。そしてまた粉末自体の純度が高いため
、焼結体としての純度も高く、高温特性等のII−BN
本来の特性の優れた焼結体を得ることができるのである
。
混合して加熱処理する際の処理条21は、通常h−BN
粉末の純化のための熱処理に適用されている条件と同様
であれば良く、前述のように不活性ガス気流中において
望ましくは1700〜2100℃の範囲内において30
分〜2時間加熱すれば良い。但しこの加熱処理において
は、従来法の場合と異なり、粗111−BN粉末に炭素
質粉末が混合されているため、高純度化は進行するもの
の結晶成長は抑制され、その結果高純度、低結晶性の1
1〜BN粉末、具体的には97重址%以上の純度でしか
も結晶子の太き8 (Lc )が80〜500人の範囲
内のh−B N粉末を得ることができるJこのようにし
て得られたh−BN粉末を用いて焼結体を製造する場合
、そのh−BN粉末の結晶子の大きさが未だ小さいため
粉末自体が活性であり、そのため焼結性が良好であるか
ら、ホットプレス法によって容易に高密度の焼結体を得
ることができ、かつまた焼結中に結晶化が進行するため
焼結体に異方性が生しることなく、等方性の焼結体を得
ることができる。そしてまた粉末自体の純度が高いため
、焼結体としての純度も高く、高温特性等のII−BN
本来の特性の優れた焼結体を得ることができるのである
。
またこの発明方法においては、第3図から明らかなよう
に粗製h−B N粉末に添加する炭素′jI!粉末の添
加量を調整することによって結晶子の大きさくLC)を
制御することができ、したがって最終的な用途、目的に
応じてII意の結晶子の大きさくLC)を有するh−B
N粉末を得ることが可能となる。
に粗製h−B N粉末に添加する炭素′jI!粉末の添
加量を調整することによって結晶子の大きさくLC)を
制御することができ、したがって最終的な用途、目的に
応じてII意の結晶子の大きさくLC)を有するh−B
N粉末を得ることが可能となる。
以下この発明の実施例を従来法による比較例と°ともに
記す。
記す。
実施例 1
出発原料として1参と尿素を用い゛(合成した粗I!!
h−BN粉末(h−B N純度90%)に対して非晶質
黒鉛粉末を重量比でそれぞれ0.15.1.OJ5よび
1.5%添加し、いずれも磁製ボールミルを用いて乾式
混合した。その混合物をBN焼結体ルツボにそれぞれ充
填し、窒素気流中で黒鉛を発熱体とする高周波加熱炉に
より1800℃×30分間保持の条件で加熱処理した。
h−BN粉末(h−B N純度90%)に対して非晶質
黒鉛粉末を重量比でそれぞれ0.15.1.OJ5よび
1.5%添加し、いずれも磁製ボールミルを用いて乾式
混合した。その混合物をBN焼結体ルツボにそれぞれ充
填し、窒素気流中で黒鉛を発熱体とする高周波加熱炉に
より1800℃×30分間保持の条件で加熱処理した。
加熱処理後のh−BN粉末について粉末X線回折法によ
り結晶子の大きさを測定した結果を純度とともに第1表
に示す。また比較のために従来法によって得られたh−
BN粉末の値も第1表に併記した。
り結晶子の大きさを測定した結果を純度とともに第1表
に示す。また比較のために従来法によって得られたh−
BN粉末の値も第1表に併記した。
さらにこれらh−BN粉末について温度1900”CX
1時間保持、成形圧力200k(1/carの条件でホ
ットプレスし、得られた焼結体の密度を調べた。
1時間保持、成形圧力200k(1/carの条件でホ
ットプレスし、得られた焼結体の密度を調べた。
その結果をそれぞれ第1表に示す。
′第1表から明らかなようにこの発明の方法により調整
し、た粉末はいずれも純度97重量%以上、結晶子の大
きさLCが80〜500人の範囲内にあり、これらの粉
末を用いた焼結体の密度はいずれも従来法により調整し
た粉末を用いた焼結体のそれに比べて高いことが分かる
。しかもこの発明の方法による粉末を用いた焼結体には
BN結晶の配向性はほとんど認められず、いずれもLJ
=1200人程度に結晶成長しており、h−B N本来
の特性を充分に発揮できるものであることが確認された
。
し、た粉末はいずれも純度97重量%以上、結晶子の大
きさLCが80〜500人の範囲内にあり、これらの粉
末を用いた焼結体の密度はいずれも従来法により調整し
た粉末を用いた焼結体のそれに比べて高いことが分かる
。しかもこの発明の方法による粉末を用いた焼結体には
BN結晶の配向性はほとんど認められず、いずれもLJ
=1200人程度に結晶成長しており、h−B N本来
の特性を充分に発揮できるものであることが確認された
。
実施例 2 ゛
111kaとメラミン1kiJを混合してアンモニア気
流中にて900℃×2時間保持の条件で加熱処理して合
成した粗製h−BN粉末(ff1度72%、LJ48人
)300gに対し、T、3.Ou (1)非晶質黒山粉
末を添加し、乾式混合した。その混合物を黒鉛ルツボに
充填し、窒素気流中で高周波Il!炉を用いて1800
’CX1時間保持の条件で加熱処理した。得られ1=
b−B N粉末は210りであり、純度”99.5%、
Lc 288人であ・)だ。さらにこの粉末を1900
℃×1時r1保持、成形圧力200kQ/ dの条件で
ホットプレスして得られた焼結体の衝度は2.12であ
った。
流中にて900℃×2時間保持の条件で加熱処理して合
成した粗製h−BN粉末(ff1度72%、LJ48人
)300gに対し、T、3.Ou (1)非晶質黒山粉
末を添加し、乾式混合した。その混合物を黒鉛ルツボに
充填し、窒素気流中で高周波Il!炉を用いて1800
’CX1時間保持の条件で加熱処理した。得られ1=
b−B N粉末は210りであり、純度”99.5%、
Lc 288人であ・)だ。さらにこの粉末を1900
℃×1時r1保持、成形圧力200kQ/ dの条件で
ホットプレスして得られた焼結体の衝度は2.12であ
った。
この実施例2からも、この発明のh法により1qられた
h−B N粉末を用いれば、高密度焼結体が容易に得ら
れることが明らかである。
h−B N粉末を用いれば、高密度焼結体が容易に得ら
れることが明らかである。
以上のように第1発明のh−BN粉末は純度が97臘量
%以上でしかも結晶子の大きさくLc)が80〜500
人の範囲内のものであり、このようなh−B N粉末を
用いて焼結体をII造すれば、高温特性等の特性ら優れ
た高純度、高密度でしがも等方性の焼結体を容易に得る
ことができる。
%以上でしかも結晶子の大きさくLc)が80〜500
人の範囲内のものであり、このようなh−B N粉末を
用いて焼結体をII造すれば、高温特性等の特性ら優れ
た高純度、高密度でしがも等方性の焼結体を容易に得る
ことができる。
また第2発明のh−BN粉末製造方法によれば、上述の
ような高純度、低結晶性のh−BN粉末を実際的に製造
することが可能となり、しかも純度97看曾%以上の^
純度h−B N粉末の結晶子の大きさを80〜500人
の範囲内で任意に調整することも可能となった。
ような高純度、低結晶性のh−BN粉末を実際的に製造
することが可能となり、しかも純度97看曾%以上の^
純度h−B N粉末の結晶子の大きさを80〜500人
の範囲内で任意に調整することも可能となった。
第1表
第1図は従来法により得られたh−BN粉末の純度と結
晶子の大きさとの関係を示す相関図、第2図は従来法に
より得られたh−BN粉末を焼結体製造に供した場合の
h−BN粉末の結晶子の大きさと焼結体密度との関係を
示(相関図、第3図1.1この発明の製造方法における
炭素質粉末の添加量と得られたh−BN粉末の結晶子の
大きさとの関係告示す相関図である。 出願人 川崎製鉄株式会社 川崎炉材株式会社 代理人 弁理士 豊田酸欠 (ばか1名) 宸奉¥醗未の添tzn+ (wt%) 第2図 只也糸tl=供するh−E5N粉末の 。 和古晶多の人さご <LC)(八) 二f 続 補 正 内 (自発) 昭和59年7角5日 特許庁長官 若杉和夫殿 昭和59↑1−特に′[顕画117375号2、発明の
名称 六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法3、補正を16
者 小イ′1どの関係 1)h1出願人 IJ 所 兵庫県神戸市中央区北本町通1丁目1番28
号名称 (12!i)川6.;1製鉄株式会社(ほか1
名) 4、代理人 住 所 東京都港1メ一口13丁目/1番18号!〕、
補11の対τ! 明卯1iqの特許請求の範囲 特許請求の範囲 (1) 純度が97重量%以上でしかも結晶子の大きさ
が80〜500人の範囲内にあることを特徴とする六方
晶窒化硼素粉末。 (2) 粗製六方晶窒化硼素粉末に炭素質粉末を添加混
合し、゛その混合粉末を不活性ガス気流中で一加熱処翌
することによって、純度が97重196L!%上でしか
も結晶子の大きざが80〜500人の範囲内の六方晶窒
化硼素粉末を得ることを特徴とす(3) 前記粗1方晶
窒化硼素粉末として純度 。 る六方晶窒化!素粉末の製造方、法。 が70〜90重量%のものを用いる特許請求の範囲・第
2項記載の六方晶窒化硼素粉末の製造方法。 (4) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末に添加混合する炭
素質粉末の粗製六方晶窒化硼素に対する添加量を0.5
〜2.0堕量%とする特許請求の範囲第2項記載の六方
晶窒化硼素粉末の製造方法。 (5) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末に添加混合−する
炭素質粉末の添加量を変化させることによって最終的に
得るべき六方晶窒化硼素粉末の結晶子の大きさを制御す
る特許請求の範囲第2項記載の六方晶窒化硼素粉末の製
造方法。
晶子の大きさとの関係を示す相関図、第2図は従来法に
より得られたh−BN粉末を焼結体製造に供した場合の
h−BN粉末の結晶子の大きさと焼結体密度との関係を
示(相関図、第3図1.1この発明の製造方法における
炭素質粉末の添加量と得られたh−BN粉末の結晶子の
大きさとの関係告示す相関図である。 出願人 川崎製鉄株式会社 川崎炉材株式会社 代理人 弁理士 豊田酸欠 (ばか1名) 宸奉¥醗未の添tzn+ (wt%) 第2図 只也糸tl=供するh−E5N粉末の 。 和古晶多の人さご <LC)(八) 二f 続 補 正 内 (自発) 昭和59年7角5日 特許庁長官 若杉和夫殿 昭和59↑1−特に′[顕画117375号2、発明の
名称 六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法3、補正を16
者 小イ′1どの関係 1)h1出願人 IJ 所 兵庫県神戸市中央区北本町通1丁目1番28
号名称 (12!i)川6.;1製鉄株式会社(ほか1
名) 4、代理人 住 所 東京都港1メ一口13丁目/1番18号!〕、
補11の対τ! 明卯1iqの特許請求の範囲 特許請求の範囲 (1) 純度が97重量%以上でしかも結晶子の大きさ
が80〜500人の範囲内にあることを特徴とする六方
晶窒化硼素粉末。 (2) 粗製六方晶窒化硼素粉末に炭素質粉末を添加混
合し、゛その混合粉末を不活性ガス気流中で一加熱処翌
することによって、純度が97重196L!%上でしか
も結晶子の大きざが80〜500人の範囲内の六方晶窒
化硼素粉末を得ることを特徴とす(3) 前記粗1方晶
窒化硼素粉末として純度 。 る六方晶窒化!素粉末の製造方、法。 が70〜90重量%のものを用いる特許請求の範囲・第
2項記載の六方晶窒化硼素粉末の製造方法。 (4) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末に添加混合する炭
素質粉末の粗製六方晶窒化硼素に対する添加量を0.5
〜2.0堕量%とする特許請求の範囲第2項記載の六方
晶窒化硼素粉末の製造方法。 (5) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末に添加混合−する
炭素質粉末の添加量を変化させることによって最終的に
得るべき六方晶窒化硼素粉末の結晶子の大きさを制御す
る特許請求の範囲第2項記載の六方晶窒化硼素粉末の製
造方法。
Claims (5)
- (1) 純度が97重量%以上でしかも結晶子の大きさ
が80〜400人の範囲内にあることを特徴とする六方
晶窒化硼素粉末。 - (2) 粗製六方晶窒化硼素粉末に炭素質粉末を添加混
合し、その混合粉末を不活性ガス気流中で加熱処理する
ことによって、一度が97重量%以上でしかも結晶子の
大きさが80〜500人の範囲内の六方晶窒化硼素粉末
を得ることを特徴とする大方晶窒化硼素粉末の製造方法
。 - (3) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末として純度が70
〜90重量%のものを用いる特許請求の範囲第2項記載
の六方晶窒化硼素粉末の製造方法。 - (4) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末に添加混合する炭
素質粉末の粗製六方晶窒化硼素に対する添加量を0.5
〜2.0重量%とする特許請求の範囲第2項記載の大方
晶窒化硼素粉末の製造方法。 - (5) 前記粗製六方晶窒化硼素粉末に添加混合する炭
素質粉末の添加量を蛮化させることによって最終的に得
るべき六方晶窒化硼素粉末の結晶子゛の大基さを611
1111する特許請求の範囲第2項記載の六方晶窒化硼
素粉末の製造方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59117375A JPS60260405A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法 |
CA000483069A CA1260671A (en) | 1984-06-07 | 1985-06-03 | High-purity powder of hexagonal boron nitride and a method for the preparation thereof |
DE8585106966T DE3577688D1 (de) | 1984-06-07 | 1985-06-05 | Pulver hoher reinheit aus hexagonalem bornitrid und verfahren zu seiner herstellung. |
AU43307/85A AU576867B2 (en) | 1984-06-07 | 1985-06-05 | High purity hexagonal boron nitride powder |
EP85106966A EP0170817B1 (en) | 1984-06-07 | 1985-06-05 | A high-purity powder of hexagonal boron nitride and a method for the preparation thereof |
KR1019850004000A KR890002543B1 (ko) | 1984-06-07 | 1985-06-07 | 고순도육방정질화붕소분말및제조방법 |
US06/879,980 US4784978A (en) | 1984-06-07 | 1986-06-30 | Hexagonal boron nitride powder having excellent sinterability and a method for the preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59117375A JPS60260405A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60260405A true JPS60260405A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14710090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59117375A Pending JPS60260405A (ja) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | 六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60260405A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6345178A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-26 | 株式会社 香蘭社 | 窒化ボロン焼結原料粉末 |
JPH08217424A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 六方晶窒化ほう素粉末及びその製造方法 |
WO2013081061A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | 三菱化学株式会社 | 窒化ホウ素凝集粒子、該粒子を含有する組成物、及び該組成物からなる層を有する三次元集積回路 |
WO2016092951A1 (ja) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 昭和電工株式会社 | 六方晶窒化ホウ素粉末、その製造方法、樹脂組成物及び樹脂シート |
JPWO2016092952A1 (ja) * | 2014-12-08 | 2017-04-27 | 昭和電工株式会社 | 六方晶窒化ホウ素粉末、その製造方法、樹脂組成物及び樹脂シート |
TWI644855B (zh) * | 2015-09-03 | 2018-12-21 | 日商昭和電工股份有限公司 | 六方晶體氮化硼粉末、其製造方法、樹脂組成物及樹脂薄片 |
-
1984
- 1984-06-07 JP JP59117375A patent/JPS60260405A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6345178A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-26 | 株式会社 香蘭社 | 窒化ボロン焼結原料粉末 |
JPH08217424A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 六方晶窒化ほう素粉末及びその製造方法 |
WO2013081061A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | 三菱化学株式会社 | 窒化ホウ素凝集粒子、該粒子を含有する組成物、及び該組成物からなる層を有する三次元集積回路 |
JP2013241321A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-12-05 | Mitsubishi Chemicals Corp | 窒化ホウ素凝集粒子、窒化ホウ素凝集粒子を含有する組成物、及び該組成物からなる層を有する三次元集積回路 |
JP2015006985A (ja) * | 2011-11-29 | 2015-01-15 | 三菱化学株式会社 | 窒化ホウ素凝集粒子、窒化ホウ素凝集粒子を含有する組成物、及び該組成物からなる層を有する三次元集積回路 |
US9822294B2 (en) | 2011-11-29 | 2017-11-21 | Mitsubishi Chemical Corporation | Agglomerated boron nitride particles, composition containing said particles, and three-dimensional integrated circuit having layer comprising said composition |
US10400151B2 (en) | 2011-11-29 | 2019-09-03 | Mitsubishi Chemical Corporation | Agglomerated boron nitride particles, composition containing said particles, and three- dimensional integrated circuit having layer comprising said composition |
WO2016092951A1 (ja) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 昭和電工株式会社 | 六方晶窒化ホウ素粉末、その製造方法、樹脂組成物及び樹脂シート |
JPWO2016092952A1 (ja) * | 2014-12-08 | 2017-04-27 | 昭和電工株式会社 | 六方晶窒化ホウ素粉末、その製造方法、樹脂組成物及び樹脂シート |
TWI644855B (zh) * | 2015-09-03 | 2018-12-21 | 日商昭和電工股份有限公司 | 六方晶體氮化硼粉末、其製造方法、樹脂組成物及樹脂薄片 |
US10781352B2 (en) | 2015-09-03 | 2020-09-22 | Showa Denko K.K. | Powder of hexagonal boron nitride, process for producing same, resin composition, and resin sheet |
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