JPS6065768A - 窒化アルミニウム組成物およびその製造方法 - 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】 本発明は新規な窒化アルミニウム組成物及びその製造方
法に関する。

窒化アルミニウムの焼結体は高い熱伝導性。

耐食性、高強度などの特性を有してｉるため各種高温材
料として注目されてｂる物質である。しかし該焼結体の
原料となる窒化アルミニウム粉末は従来純度や粒子径な
どの点で十分満足されるものが開発されておらず、焼結
性にも難点があるため、程々の添加剤を加えたり高温高
圧で焼結しなければならない等の欠点を有していた。ま
たこのようにして焼結した焼結体も純度が低く、窒化ア
ルミニウム本来の性質を十分反映したものとはならなか
った。従来、窒化アルミニウム粉末の合成法としては次
の２つの代表的方法が知られている。即ち金属アルミニ
ラ１粉末を窒素又はアンモニアガスで窒化する方法と、
アルミナとカーボンの粉末混合物を窒素又はアンモニア
ガス中で焼成する方法である。前者の方法では窒化車を
上げるため原料である金属子ルミニウムを粉砕する段階
、および生成したＡｔＮを焼結用原料として最適な数μ
ｍ以下の粒度に粉砕する段階の両工程で、混入する不純
物を避けることが困難なため、或−は未反応の、金属ア
ルミニウムが必然的に残存するため、通常数重量％の陽
イオン不純物を含有するものが得られていた。また該粉
末は粉砕の際に表面の酸化をうけるため酸素を２重量％
以上含有するのが一般的であった。また後者の方法によ
れば比較的細かくて粒度の揃った窒化アルミニウムを合
成できるが、窒化反応を完全に行なうことは難しく、未
反応のアルミナが通常数重量％残存するものが得られて
いた。

またこの方法に依りでも数μｍ以下の細かい粉末を得る
ためには多くの場合粉砕を必要とし、この際の陽イオン
不純物および酸素の混入を避けることができなかった。

その他の窒化アルミニウム粉末の合成法として金属アル
ミニウムを原料とするプラズマジェット法ヤ了−り放電
法によるものがあるが、いずれの方法も均質な微粉末は
得難く遊離アルミニウム不純物も避は難い方法である。

従りて従来はこれらの陽イオン不純物或いは酸素含有量
の多い窒化アルミニウム粉末しか得られず、これらの窒
化アルミニウムを用いて製造される窒化アルεニウム焼
結体は前記したよう忙十分な特性を発揮するに至ってい
なかった。また前記したようにしばしば焼結性を向上さ
せるために、含酸素の多い窒化アルミニウムを用い九〇
添加剤を加えたり、高温高圧の焼結条件を要したりして
いた。そのために必ずしも工業的に満足のｂ（方法とは
言えなかった。

本発明者等は、工業的な窒化アルミニウム粉体の製造方
法について鋭意研究して来た。

その結果、従来不可能とされていた超微粉体で且つ含有
酸素量が比較的少い高純度粉末を開発し、また該粉末の
焼結性を調べた結果、含有酸素量が比較的少ないにも拘
らず従来の窒化アルミニウム粉末では得られない優れた
焼結性を有し、焼結条件によっては透光性を有する焼結
体にもなることを見出し、既に提案した。

本発明は更に窒化子ルミニウム焼結体）焼結性或いは透
光性を改良するために特定の添加剤を配合した窒化アル
ミニウム組成物及びその製造方法を提供するものである
。

即ち、本発明は、 （１）　窒化アルミニウムを９０重量％以上含有し、 （１１）アルカリ土類金属、ランタン族金属及びイツト
リウムよりなる群から選ばれた少〈とも１種の金属又は
該金属の化合物を酸化物に換算して０．０２〜５．０重
量にを含有し、０１１）酸素原子を４．５重量％以下含
有し、且っＯｖ）　不可避的忙混入する陽イオン不純物
が酸化物に換算して０．５重量％以下含有する平均粒子
径が２μｍ以下の窒化アルミニウム組成物であるｔ また本発明は（−１）純度９９．０重量％以上で、平均
粒子径が２μｍ以下のアルミナ、（ロ）灰分０．２重量
％以下で、平均粒子径が１μｍ以下のカーボン及び（）
アルカリ土類金属、イツトリウム及びランタン族金属よ
りなる群から選ばれた少くとも１穏の金属又は金属化合
物とよりなる各成分が（イ）のアルミナと（ロ）のカー
ボンとを重量比で１　：　０．３６〜１：１の範囲で且
つ該（−Ｊの金属又は金属化合物は得られる窒化アルミ
ニウム組成物中忙酸化物に換算して０．０２〜５．０重
量％の範囲で含まれるよう忙、液体分散媒体中で混合し
、該混合組成物を必要により乾燥した後、窒素又はアン
モニア雰囲気下に１４００〜１７００℃の温度で焼成す
ることを特徴とする窒化アルミニウム組成物の製造方法
をも提供する。

更にまた本発明は、（イ）純度９９．０重量％以上で、
平均粒子径が２μｍ以下のアルミナと１口）灰分０．２
重量％以下で、平均粒子径が１μｍ以下のカーボンとを
重量比で１　：　０．３６〜１：１の範囲で、液体分散
媒体中で混合し、該混合組成物を必要により乾燥した後
、窒素又はアンモニア雰囲気下に１４００〜１７００℃
の温度で焼成して窒化アルミニウムを得て、該窒化アル
ミニウムに（Ｉ）アルカリ土類金属。

イツトリウム及びランタン族金属よりなる群から選ばれ
た少くとも１穏の金属又は金属化合物を酸化物に換算し
て窒化アルミニウム組成物中に０．０２〜５．０重量％
の範囲で含まれるように添加することを特徴とする窒化
アルミニ９４組成物の製造方法をも提供する。

本発明で提供する窒化アルミニウム組成物は、平均粒子
径が２μｍ以下の粉末である。

紋窒化アルミニウム組成物の平均粒子径が上記より大き
込粉末になると窒化アルミニウム組成物の焼結性が低下
するので好ましくなり０また、焼結体の透光性を十分な
ものとするためには、粗粒が少ない方が好まし込。例え
ば３μｍ以下の粒子が７０容量％以上とすることが好ま
しい。

また窒化アルミニウム組成物中の酸素含有量及び不可避
的に混入する陽イオン不純物の量は窒化アルミニウム組
成物の焼結性と透光性に大きな影響を与える。即ち、窒
化アルミニウム組成物中の酸素含有量は４．５重量％以
下、好ましくは３．０重量％以下である必要がある。特
忙透光性のよい窒化アルミニウム焼結体を得る場合は該
酸素含有量を３．０重量％以下に制御するのがより０ また不可避的に混入する陽イオン不純物は程々のものが
考えられる。例えば未反応の原料、即ち窒化アルミニウ
ム中に残存するチル工程中の溶媒、混合器、配管等で混
入する不純物成分等である。従って、本発明で云う上記
不可避的忙混入する陽イオン不純物は、得られる窒化ア
ルミニウム組成物中の窒化アルミニウム及び積極的に添
加する添加剤に起因する化合物以外の化合物の陽イオン
と考えることも出来る。前記窒化アルミニウム組成物中
の酸素含有量を基準に本発明で得られる窒化アルミニウ
ム組成物中の窒化アルミニウム含有量を示せば一般に９
０重量％以上で、該窒化アルミニウムを用いて製造する
焼結体に特に透光性を要求する場合は９３重量％以上と
すれば好ましい。

また、前記不可避的に混入する陽イオン不純物の代表的
なものを例示すると、鉄、クロム、ニッケル、コバルト
、銅、チｌン、珪素等の原料、製造装置に基因して混入
するものと未反応のアルミナ、カーボンとして含まれる
ものがある。これらの不可避的に混入して＃＃ス隔イナ
ン木腫物のへ凱　キ万震のアルぐす、カーボン或いは窒
化アルミニウムの表面が酸化されて酸化アルミニウムに
変化したもの等は極端に本発明の窒化アルミニウムの性
状を悪化させるものではなく、例えばアルミナ、カーボ
ン、シリカ等の陽イオン不純物が０．３〜０．５　ｗｅ
ｉｇｈｔ　Ｘ程度の混入でも、焼結性にはそれ程悪い影
響を与えない。ただ、焼結体に透光性を要求する場合は
上記アルミナ。

カーボン、シリカ等の陽イオン不純物の含有量を０，５
重量％以下に制御する必要がある。

１＋、＃ＪＣ＃　、り”　ａニッケ／Ｉ／　、　＝ｒ　
７（Ａ／　）。

銅及びチタンの各成分は窒化アルミニウムの焼結体の透
光性に悪影響を与えるので、これらの成分の混入を出来
るだけ減少させるのがよい。従って本発明に於ける前記
不可避的に混入する陽イオン不純物の量は０．５重量％
以下、好ましくけ０．３重量％以下に制御するのがよい
。また、窒化アルミニウムの焼結体圧十分な透光性を与
えるためには上記不可避的に混入する陽イオン不純物の
うち、鉄、クロム、ニッケル、コバルト、銅及びチタン
の含有量合計が０．１重量％を越えないように制御する
のが好ましい。

本発明で使用する前記添加剤はアルカリ土類金属、イツ
トリウム及びランタン族金属よりなる群から選ばれた少
くとも１稀の金属又は金属化合物よＩ〕なる添加剤であ
る。該アルカリ土類金属は特に限定されずベリリウム。

マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウ
ムが使用出来る。上記金属成分のうちベリリウム及びマ
グネシウムは上記の他のアルカリ土類金属成分に比べる
と焼結体に透光性を付与する目的の性能が劣る場合があ
る。従って透光性付与目的の場合は工業的にはカルシウ
ム、ストロンチウム及ヒバリウムを使用するのが好適で
ある。また上記ランタン族金属は特に限定されず使用出
来る。例えばランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃａ）、プ
ラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメジウム
（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ’）、ユーロピウム（Ｅｕ
）、ガドリニウム（Ｇ（１）、テルビウム（Ｔｂ）、ジ
スプロシウム（Ｄ７）、ホルミウム（Ｈａ）、ｘルビラ
ム（Ｆｉｒ）、ツリウム（Ｔｍ）。

イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ　）が好適
に使用出来る。特に工業的にはランタン。

セリウム、ネオジム等が好適に使用される。

前記添加剤の使用量は窒化アルミニウム組成物中の酸素
含有量、陽イオン不純物の含有量、窒化アルミニウムの
粒子径等圧よって異なり一概に限定出来ないが、一般に
は酸化物に換算して０．０２〜５．０重量％、好ましく
は０．０５〜３．０重量％の範囲から選べば十分である
。

窒化アルミニウム組成物中の前記陽イオン不純物を前記
含有量以下に制御する方法は特に限定されず如何なる方
法であってもよいが、一般ＪＣは高純度の原料を用い、
製造工程中で窒化アルミニウム又は窒化アルミニウム組
成物の粉砕工程を除き、得られる窒化アルミニばよい。

特に好適に採用される窒化アルミニウム組成物の製造方
法として次の２つの方法を例示することができる。

まず、第１番目の製造方法は、 （イ）純度９９．０重量％以上で、平均粒子径が２μｍ
以下のアルミナ、Ｃ）灰分０．２重量％以下で、平均粒
子径が１μｍ以下のカーボン及び（−９アルカリ土類金
属、イツトリウム及びランタン族金属よりなる群から選
ばれた少くとも１種の金属又は金属化合物とよりなる各
成分が（イ）のアルミナと（ロ）のカーボンとを重量比
で１　：　０．３６〜１：１の範囲で且つ該（−）の金
属又は金属化合物は得られる窒化アルミニウム組成物中
に酸化物に換算して０．０２〜５．０重量％の範囲で含
まれるように、液体分散媒体中で混合し、該混合組成物
を必要忙より乾燥した後、窒素又はアンモニア雰囲気下
に１４００〜１７００℃の温度で焼成することを特徴と
する窒化アルミニウム組成物の彰造方法である、 次に、第２番目の製造方法は、 （イ）純度９９．０重量％以上で、平均粒子径が２μｍ
以下のアルミナと０口）灰分０．２重量％以下で、平均
粒子径が１μｍ以下のカーボンとを重量比で１　：　０
．３６〜１：１の範囲で、液体分散媒体中で混合し、該
混合組成物を必要により乾燥した後、窄素又はアンモニ
ア雰囲気下に１４００〜１７０００の温度で焼成して窒
化アルミニウムを得て、該窒化アルミニウムにｅ）アル
カリ土類金属、イツトリウム及びランタン族金属よりな
る群から選ばれた少くとも１ａ！の金属又は金属化合物
を酸化物に換算して窒化アルミニウム組成物中ＫＯ００
２〜５．０重量％の範囲で含まれるように添加すること
を特徴とする窒化アルミニウム組成物の製造方法である
。

上記方法は原料を焼成して得られる窒化アルミニウム又
は窒化アルミニウム組成物を粉砕する工程を必要としな
い。そのために粉砕工程で混入する不純物成分を無視出
来るし、窒化アルミニウム又は窒化アルミニウム組成物
の表面が粉砕中に酸化され、酸素含有量が増加すること
を防ぐことが出来る。このように窒化アルミニウム又は
窒化アルミニウム組成物の粉砕工程を省くメリットは大
きい。上記粉砕工程を省きしかも良好な性状の窒化アル
ミニウム組成物を得るには前記製造工程に於ける原料間
の混合を特定の材質の装置を用ｂ、溶媒中で行う所謂湿
式混合することが重要である。該湿式混合は原料相互の
混合を均一に実施出来るだけでなく、意外にも原料粒子
が凝集して粗大化する傾向を防ぐことが出来、結果的に
細粒子で且つ粒子がそろった窒化アルミニウムとなる。

しかも前記したように粉砕工程などで混入する不純物成
分を完全に防ぐことが出来、また窒化アルミニウム表面
の酸化防止カー出来るので、従来法に比べれば焼結性に
すぐれ、その焼結体も透光性となるすぐれた性状の窒化
アルミニウム組成物となる。前記湿式混合で使用する溶
媒は特に限定されず、湿式混合溶媒として公知のものが
使用出来る。一般に工業的には水、アルコール等が好適
に採用される。

また、上記湿式混合の条件及び装置は特に限定されず、
窒化アルミニウム組成物に不可避的に混入する不純物成
分を抑制出来るものであれば使用出来る。一般に該湿式
混合条件は常温、常圧下で実施すればよく、温度及び圧
力に影響をうけることはない。また混合装置は材質が不
可避的に混入する不純物成分とならないものを選ぶ限り
、公知の装置１手段が採用しうる。例えば、球状物又は
棒状物を内蔵したミルを使用するのが一般的である。

但し、上記混合装置、例えばミル内壁１球状物又は棒状
物等の材質は得られる窒化アルミニウム組成物中に不可
避的に混入する不純物成分を増加させないために、窒化
アルミニウム自身を使用するか、９９．９重量％以上の
高純度アルミナを使用するのが好ましい。またる。即ち
、原料と接する面を全てプラスチックス製とするかプラ
スチックスでコーティングして使用する方法である。該
プラスチックスとしては特に限定されず例えばポリエチ
レン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ
ウレタン等が使用出来るが、一般にプラスチックス中に
は安定剤として種々の金属成分を含む場合があるので、
予めチェックして不可避的に混入する不純物成分となら
ないようにするのがよい。

また、本発明で得られる窒化アルミニウム組成物はその
製造工程で粉砕工程を省き、且つ焼結性のよい平均粒子
径が２μｍ以下の細粒とするために、或いは高純度の窒
化アルミニウム組成物とするために、使用するアルミナ
とカーボンは特定の性状のものを使用するのが好ましい
。即ち、原料のアルミナは不可避的に混入する不純物成
分を抑制するため純度が９９．０重量％以上、好ましく
は９９．９重量％以上のものを用いる必要がある。また
得られる窒化アルミニウム組成物の粒子径を制御するた
め該アルミナの平均粒子径は２μｍ以下のものを用いる
必要がある。窒化アルミニウム組成物の他の原料成分で
あるカーボンは窒化アルミニウム組成物中の不可避的に
混入する不純物成分を抑制するため灰分の含有量は０．
２重量％以下、好ましくは０．１重量％以下の純度のカ
ーボンを用いる必要がある。

また該カーボンの平均粒子径は得られる窒化アルミニウ
ム組成物の粒子径に影響を与えるので、平均粒子径が１
μｍ以下のカーボンを用いる必要がある。該カーボンは
カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック尋が使用さ
れうるが一般にはカーボンブラックが好ましい。

前記アルミナとカーボンの原料使用割合は、アルミナ、
カーボンの純度、粒子径等の性状によって異なるので、
予め予備テストを行す決定するとよりが、通常はアルミ
ナとカーボンとを重量比で１：０．３＜Ｓ〜１：１の範
囲で湿式混合すればよ−。＃湿式混合された原料は必要
により乾燥を経て、窒素雰囲気下に１４００〜１７００
℃の温度で焼成する。該焼成する温度が上記温度より低
い場合は工業的に十分な還元窒素化反応が進行しないの
で好ましくない。また該焼成温度が前記温度よＣ）高く
なると得られる窒化アルミニウム組成物の一部が焼結を
起し、粒子間の凝集が起るため目的の粒子径の窒化アル
ミニウム組成物が得られ難くなるので好ましくない。

本発明で使用する添加剤を窒化アルミニウム又は窒化ア
ルミニウム組成物に混合する方法は特に限定されず、窒
化アルミニウムを製造する原料と共に混合し焼成するこ
とにより該添加剤を含む窒化アルミニウム組成物を得る
か、アルミナとカーボンとを前記方法で焼成し窒化アル
ミニウムを得て、その後添加剤を加えるかのいずれかの
方法が採用される。

前者即ち、アルミナ及びカーボンと共に原料中釦添加剤
を混合する方法は該原料を焼成する温度が高温であるた
め、添加剤が昇華したり飛散し、その効果が発揮出来な
いと考えられがちであるが、意外にも本発明に於すては
効果的な混合方法である。該アルミナ及びカーボンと添
加剤とを原料時に混合して窒化アルミニウム組成物を得
る場合に、該添加剤がどのように結合し或いは混合され
ているのか現在なお明白ではないが、本発明者等は酸化
物又は窒化物の形で窒化アルミニウム組成物中に存在す
るものと推定している。

本発明で用いる添加剤はその効果を十分に発揮させる意
味から一般に窒化アルミニウムと添加剤とからなる窒化
アルミニウム組成物中尤酸化物に換算して０．０２〜５
重量％の範囲で、好ましくは０．０５〜６．０重量％の
範囲で含まれるように混合すればよい。即ち、本発明で
用いるアルミナのアルミニウム成分ハそのはとんどが窒
化アルミニウムとなるし、添加剤の混合割合は窒化アル
ミニウム組成物中に含寸れる添加斉１の１１１１合と糾
λス、ハ魯りらないため、これらのアルミナ及び添加剤
は添加混合量から得られる窒化アルミニウム組成を算出
すればよい。

前記方法で得られた窒化アルミニウム組成物は焼結性が
すぐれているので、ホットプレス焼結は勿論、常圧焼結
も可能である。ホットプレス焼結、常圧焼結に使用する
装置は公知のものが特に限定されず用いうる。また、焼
結条件は窒化アルミニウム組成物の性状。

焼結形式等によって異なるが、一般には非酸化性雰囲気
下、例えば窒素雰囲気下、真空下に下記のような条件を
選べば十分である。例えば常圧焼結に際しては添加剤を
混合していない場合、理論密度の９０％以上の焼結体を
得るためには、大気圧下で１８５０℃以上の温度を選ぶ
必要がある。しかし、添加剤を混合した本発明の窒化ア
ルミニウム組成物を常圧焼結する場合は、該添加剤が焼
結時の助剤の効果も発揮しうるので、上記より低温で焼
結が可能である。例えば約３重量％の添加剤を混合した
ものは１７００℃以上で理論密度の９０％以上の焼結体
を得ることが出来る。

またホットプレス焼結に際しては、加圧モールドの強度
が限界圧力と々り通常は３５０Ｆ４／−以下の圧力が選
ばれる。工業的１ｃは一般忙５０〜３００　Ｋｔ／ｃＩ
ｌｔの圧力が最も好適に採用される。またホットプレス
温度については１６００℃以上の温度で理論密度の９０
％以上の焼結体を得ることが出来る。

上記で得られる焼結体は窒化アルミニウム組成物の酸素
含有量が３．０重量％以下及び不可避的に混入する陽イ
オン不純物が０．５重量％以下％に鉄、クロム、ニッケ
ル、コバルト。

銅及びチタンの含有量合計が０．１重量％以下のものを
用する時は、その焼結体がすぐれた透光性を有するもの
となる。そして、上記窒化アルミニウム組成物の酸素含
有量が３重量％或いは不可避的に混入する陽イオン不純
物が特別のものを除き、０．５重量％程度まではその焼
結体、に透光性を付与しうる。

本発明の窒化アルミニウム組成物は、前記焼結体とする
用途にとどまらず、サイアロンの原料としてもすぐれた
ものとなる。そして前記焼結体に透光性を付与する窒化
アルミニウム組成物をサイアロン製造原料として用いる
ときは、透光性を有するサイアロンを製造することが出
来る。また本発明の窒化子ルミニウム組成物は、微細な
粉体であるため各種セラミックスの助剤としても使用出
来る。

なお、以下の実施例および比較例で用いた各種の分析法
又は分析装置は以下のものである。

陽イオン分析：　プラズマ発光分光装置（第二精工社製
ＩＣＰ−ＡＥＳ） 炭素分析　：　金属中炭素分析装置（ｊｌｉｉｔ場製作
所製ＥＭＩＡ−３２００） 酸素分析　：　金属中炭素分析装置（揚場製作所製ＥＭ
ＧＡ−１５００） 窒素分析　；　融解分離中和滴定法 Ｘ線回折装置二日本電子ＪＲＸ−１２ＶＢ走査型電子顕
微鏡：日本電子、ＴＳＭ−Ｔ２００比表面積測定装置：
ＢＥＴ法（柴田化学機器５Ａ−１０００迅速表面積測定 装置） 平均粒子径および粒度分布測定器： 揚場製作所製　ＣＡＰＡ−５００ 熱伝導車測定装置：理学電機　レーザー法熱定数測定装
置　Ｐ８−７ 光透過車測定装置二日立製作所製 自記分光光度計　３３０型 赤外分光光度計２６０−３０型 また、焼結体の光透過車は次の式で算出した。

■ ＝　（１−Ｒ）２ｅ−”　−−−・・・−、（１）工０ ここで工０は入射光の強さ、工は透過光の強さ、Ｒは反
射基、ｔは焼結体の厚み、μは吸収係数である。Ｒは焼
結体の屈折率によって決まるもので屈折率をｎとすれば
空気中の測定ではＲは次式で表わされる。

（１−ｎ）２ Ｒ＝□　・・・・・・・・　（２） （１＋ｎ）２ （１）式中のμが焼結体の透光性を表わす指標となるも
ので、後述の実施例におりて示したμの値け（１）式に
従って計算した。

実施例　１ 純度９９．９９％（不純物分析値を表１に示す）で平均
粒子径が０．５２μｍで６μｍ以下の粒子の割合が９５
　ｖｏｔ９ｇのアルξす２０９と、灰分０．０８　ｗｌ
Ｘで平均粒子径が０．４５μｍのカーボンブラック１０
Ｆとを、ナイロン製ポットとナイロンコーティングした
ポールを用い、エタノールを分散媒体として均−忙ボー
ルミル混合した。得られた混合物を乾燥後、高純度黒鉛
製平皿に入れ、電気炉内に窒素ガスを５　ｔ／ｍｉｎで
連続的に供給しながら１６００℃の温度で６時間加熱し
た。得られた反応混合物を空気中で７５ＤＣの温度で４
時間加熱し、未反応のカーボンを酸化除去＋４　佃り躯
表内Ａ＾帳＋１謙ν価ロン八ン（Ｘｒａｙ　ｄｉｆｆｒ
ａｃｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　）の結果単相（ｓｉ
ｎｇｌｅ　ｐｈａｓｅ　）のＡＬＮでありＡｔ２０ｇの
回折ピークは無かった。また該粉末の平均粒子径は１．
３１μｍであり、３μｍ以下が９０容量％を占めた。走
査型電子顕微鏡による観察ではこの粉末は平均０．７μ
ｍ程度の均一な粒子であった。また比表面積の測定値は
４．〇−／２であった。この粉末の分析値を表２に示す
。

表　Ｉ　Ａ２２０ｇ粉末分析値 Ａｔ２０．含有量　９９．９９％ 表　２　ＡｔＮ粉末分析値 ＪＡＮ含有量　９７．８％ 実施例　２ 実施例１と同様な方法で得た窒化アルミニウム粉末１０
ｆにＣａＯとして肌２ｗｔＸとなるようＣａ（ＮＯ５）
２　・４Ｈ２０をエタノールを液体媒体として加え、ポ
リエチレン與（７）乳鉢中でポリエチレン製の乳棒を用
い混合した。この混合物を乾燥後、１．Ｏｆを直径２０
ＩＩＩＩＩのＢＮ（窒化ホウ素）でコーティングした黒
鉛ダイスに入れ高周波誘導加熱炉を用い、１気圧の窒素
ガス中１００Ｋｔ／ｅＩｌの圧力下で、２０００℃の温
度で２時間ホットプレスして直径２０冒の焼結体を得た
。この焼結体の密度は３．２８ｔ／ｃｄであり、Ｘ線回
折分析によれば単相のＡｔＮであった。この焼結体のＡ
ｔＮ含有量は９７．８ｗｔ％、酸素含有量は０．７　ｗ
ｔ％で熱伝導車は７９　Ｗ／ｍ−にであった。またこの
焼結体を厚さ０．５ｍＩＣ加工研摩したものの光透過率
は６μｍの波長の光に対して３３％（吸収係数１．９ｃ
ｍ　’　）であった。また上記３点曲げ強者を測常した
結果−１９００℃で平泊４５．１Ｋｆ／−であった。

実施例　３ 実施例１と同様な方法で得た窒化アルミニウム粉末（１
０ｔ）に表３１Ｃ示す穏々の添加物を実施例２と同様の
方法で添加したものをホットプレスして焼結体を得た。

この結果を表３ＶＣ示す。

実施例　４ 実施例１と同様な方法で得た窒化アルミニウム粉末（１
０ｆ）にｃａｏとして３．Ｑ　ｗｔＸとなるようＣａ（
ＮＯ５）２・４Ｈ２０をエタノールを溶媒として加え均
一に混合した。この混合物を乾燥後、直径２０！ｌＩＩ
＋の金型で一軸プレスし、次いでこの成形体を１０００
　Ｋｙｌｔｒ＆の圧力で静水圧プレスして密度１．５６
　ｆ／Ｊの成形体とした。この成形体を窒化ホウ素層る
つぼ（ｂａｒｏｎ　ｎ１ｔｒｉｄｅ　ｃｒｕｃｉｂｌｅ
　）に入れ、高周波銹導加熱炉により黒鉛発熱体を用い
、１気圧のＮ２ガス中１９００℃で３時間加熱した。焼
結前の成形体の密度は１．７３　ｆ／ｄであった。焼結
体は黄味を帯びた半透明体で密度は３−２３９７−であ
った。この焼結体のＡｔＮ含有量は９６．０　ｗｔＸ、
酸素含有量は１．５　ｗｔＸであった。またこの焼結体
の熱伝導車は６４ｗ／ｍ−にであζ）、０．５■の厚み
に加工研摩したものに対する６μｍの光の透過車は２８
％（μ＝　２３　ｃｍ−’　）であった。

実施例　５ 実施例１と同様の方法で得られた窒化アルミニウム粉末
（１０ｔ）に表４に示す程々の添加物を実施例４と同様
の方法で添加した。

該混合粉末を実施例４で用いたのと同じ装置および焼結
条件で常圧焼結した。その結果を表４に示す。

実施例　６ 実施例１で用いたものと同じアルミナ２０ｔとカーボン
８ｆをナイロン製ポットとボールを用い水を分散媒とし
て均一に混合した。

得られた混合物を乾燥後、高純度黒鉛製平皿に入れ、炉
内に窒素ガスを３ｔ／ｍｉｎで連続的に供給しながら１
５５０℃の温度で６時間加熱した。得られた反応混合物
を空気中で８００℃の温度で４時間加熱し未反応のカー
ボンを除去した。得られた粉末のＡｔＮ含有量は９５．
８　ｗｔＸで酸素含有量は２．ｊ　ｗｔＸであった。・
また、＃ＡｔＮ粉末の陽イオン不純物量は実施例１の表
２に示したものとはぼ同レベルであった。またこの粉末
の平均粒子径は１．２２μで、６μｍ以下が９２容量％
を占めた。

上記で得られたＡｔＮ粉末（１０ｆ）にＹ２Ｏ３として
Ｑ、５ｗｔ％となるようＹ（ＮＯｘ　）、　・６Ｈ２０
をエタノールを液体媒体として加え均一に混合した。こ
の混合物（１ｔ）を乾燥後、実施例２で用いた装置を用
い、真空中２００に４／−の圧力、１９００℃の条件下
で２時間ホットプレスした。得られた焼結体は密度３．
２７　ｆ／ｄの半透明体で、ＡｔＮ含有量が９６．５ｗ
ｔ％、酸素含量が１．５　ｗｔＸであった。該焼結体の
熱伝導車け５６　Ｗ／ｍ−Ｋ　、また焼結体を０．５謂
の厚み釦加工研摩したものの６／１ｍの光に対する透過
基は２０％（μｍ２９　ｔｙｎ−’　）であった。

実施例　７ 実施例６と同様な方法で得られたＡ４Ｎ粉末（１０ｔ）
にＣａＯとして４．０％となるようＣａ　（Ｎｏ　ｓ　
）　２・４Ｈ２０をエタノールを液体媒体として加え均
一に混合した。この混合粉末（１ｆ）を乾燥後、実施例
３で用いたと同じ装置および焼結条件で常圧焼結した。

得られた焼結体は黄味を帯びた半透明体で、密度が３，
２０ｔ／ｄ１．ｈｔＮ含有量が９４．２　ｗｔ９ｃ、酸
素含量が２．５　ｗｔＸであった。また、この焼結体の
熱伝導車は４２　Ｗ／ｍ−にであｌ）、０．５調の厚み
忙加工研摩したものの６μｍの光の透過基は１０％Ｃμ
＝４３ｉ’）であった。

実施例　８ 純度９９．３％で平均粒子径が０．５８μｍのアルミナ
２０ｆと灰分０．１５ｗｔ％で平均粒子径が０．４４μ
ｍのカーボンブラック１６ｆとをナイロン製ポットとボ
ールを用い、ヘキサンを分散媒として均一に混合した。

得られた混合物を乾燥後、高純度黒鉛製平皿に入れ炉内
にアンモニアガスを１　ｔ／ｍｉｎで連続的に供給しな
がら１６５０℃の温度で４時間加熱した。得られた反応
物を空気中で７５０℃の温度で６時間加熱し、未反応の
カーボンを酸化除去した。該粉末の平均粒子径は１．４
２μｍであり６μｍ以下が８４容量％を占めた。

該粉末の分析結果を表５に示す。

表　５　ＡｔＮ粉末分析値 ＡＬＮ　含有量　９６．９　ｗ　ｔ　９（上記で得られ
たＡｔＮ粉末（１０ｆ）にＢａＯとしてＱ、２ｗｔ％と
なるようＢａ（ＮＯ３）２をエタノールを液体媒体とし
て加え均一に混合した。

この混合粉末（１ｆ）を乾燥後実施例２で用いたのと同
じ装置および焼結条件でホットプレスした。得られた焼
結体は灰色がかった半透明体で密度は３．２７　ｔ／ａ
ｌ　、ＡｔＮ含有量が９７．９　ｗｔＸ、酸素含有量が
Ｑ、９　ｗｔＸであった。またこの焼結体の熱伝導車け
５５　Ｗ／ｍ　−にであり、０．５瓢の厚さに研摩した
ものの６μｍの光に対する透過率は８％Ｃμ＝４８ｚ’
）であった。

実施例　９ 実施例１で用いたのと同じ純度９９．９９ｗｔ％のアル
ミナ１６０ｆと灰分０．０８　ｗｔＸのカーボンブラッ
ク６５ｔおよび平均粒子径６μｍの炭酸カルシウム１．
Ｏｆをポリウレタン樹脂でコーティングしたポットとボ
ールを用いて、エタノールを分散媒として均一にボール
ミル混合した。該混合物を乾燥後、実施例１と同じ条件
で反応、酸化しＡ４Ｎ粉末を得た。得られた粉末の平均
粒子径は１．４４μｍであり、３μｍ以下が８６容量％
を占めた。

この粉末の分析値を表６に示す。

表　６　Ａ４Ｎ粉末分析値 上記で得られたＡｔＮ粉末（１ｔ）を実施例２で用いた
のと同じ装置および条件でホットプレスした。得られた
焼結体はち密な半透明体で密度は３．２　ｉｓ　ｆ　／
ｄ　、　ＡｔＮ含有量は９８．１Ｘ、酸素含有量は０．
７％であった。また紋焼結体の熱伝導率は６０　Ｗ／ｍ
−Ｋ　、０．５■の厚みに研摩したものの６μｍの光に
対する透過率は２８Ｎ（μ＝　２３ｏｎ　”Ｉであった
。

実施例１０ 実施例１で用いたのと同じ純度９９．９９ｗｔ％のアル
ミナ１３０ｔと、灰分０．０８　ｗｔＸのカーボンブラ
ック６５ｆおよび平均粒子径１μｍのＹ２Ｏ５０，５２
ｔをポリウレタン樹脂でコーティングしたポットとボー
ルを用いてエタノールを分散媒体として均一にボールミ
ル混合した。この混合物を乾燥後、実施例１と同じ条件
で反応、酸化しＡＪａＮ粉末を得た。

得られた粉末の平均粒子径は１６５０μｍであり、３μ
ｍ以下が８６容量％を占めた。この粉末の分析値を表７
に示す。

表　７　ＡＡＮ粉末分析値 ＡｔＮ含有量　９６．９　ｗｔＸ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）（１）窒化アルミニウムを９０重量％以上含有し
   、 （１１）アルカリ土類金属、ランタン族金属及びイツト
   リウムよりなる群から選ばれる少くとも１種の金属又は
   核金属化合物を酸化物に換算して０．０２〜５．０重量
   ％を含有し、０１１）酸素原子を４．５重量に以下含有
   し、且つ、（ＩＶ）　不可避的に混入する陽イオン不純
   物が酸化物に換算して０．５重量％以下含有する平均粒
   子径が２μｍ以下の窒化アルミニウム組成物。 （２）（イ）純度９９．０重量に以上で、平均粒子径が
   ２μｍ以下のアルミナ、（ロ）灰分０．２重量％以下で
   、平均粒子径が１μｍ以下のカーボン及びし・）アルカ
   リ土類金属、イツトリウム及びランタン族金属よりなる
   群から選ばれた少くとも１種の金属又は金属化合物とよ
   りなる各成分が（イ）のアルミナと（ロ）のカーボンと
   を重量比で１　：　０．３６〜１：１の範囲で且つ該（
   ハ）の金属又は金属化合物は得られる窒化アルミニウム
   紹成物中に酸化物に換算して０．０２〜５．０重量％の
   範囲で含まれるように、液体分散媒体中で混合し、該混
   合組成物を必要により乾燥した後、窒素又はアンモニア
   雰囲気下に１４００〜１７００℃の温度で焼成すること
   を特徴と゛する窒化アルミニウム組成物の製造方法。 （３）　（４）純度９９．０重量％以上で、平均粒子径
   が２μｍ以下のアルミナと１口）灰分０．２重量％以下
   で、平均粒子径が１μｍ以下のカーボンとを重量比で１
   　：　０．３６〜１：１の範囲で、液体分散媒体中で混
   合し、該混合組成物を必要により乾燥した後、窒素又は
   アンモニア雰囲気下に１４００〜１７００℃の温度で焼
   成して窒化アルミニウムを得てン該窒化アルミニウムＫ
   （ハ）アルカリ土類金属、イツトリウム及びランタン族
   金属よりなる群から選ばれた少くとも１種の金属又は金
   属化合物を酸化物に換算して窒化アルミニウム組成物中
   忙０．０２〜５．０重量％の範囲で含まれるように添加
   することを特徴とする窒化アルミニウム組成物の製造方
   法。