JPS6096577A - 焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法 - Google Patents

焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法

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JPS6096577A
JPS6096577A JP58201118A JP20111883A JPS6096577A JP S6096577 A JPS6096577 A JP S6096577A JP 58201118 A JP58201118 A JP 58201118A JP 20111883 A JP20111883 A JP 20111883A JP S6096577 A JPS6096577 A JP S6096577A
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JP
Japan
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silicon nitride
powder
sintering aid
nitride powder
atmosphere
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Application number
JP58201118A
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English (en)
Inventor
長田 真司
月舘 隆明
笠井 清
荒川 敏彦
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Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 木ブを明1.1、力2 t/、 4Qに優れIC窒化1
1ホわ)末の製造法に関りるものである。
窒化JIM rs+、 N、)又は、窒化珪素の焼結体
は周知の通り、従来の窯業製品に比べ(1)機械的弾痕
及び硬度がlj常に人きく、^温強頂も大きい。
2)熱可塑に強く耐*爪も大きい。3)化学的に安定で
耐食性が大ぎい。4)電気絶縁性が大きい。などの性質
を具備している。このIこめ、その用途は広く、金属製
錬、窯業、機械工業用などの高級耐火物、耐火材料、耐
摩耗月利、電気絶縁月利などに使用されている。
また、近年、特に極め“C広範囲の湯度域に渡っ(高強
度、耐熱性機械的m撃性が要求されるガスタービンのよ
うな高温材料の原着として注目され−(いる。
窒化珪素は、もともと難焼結性であるがために、従来か
らその焼結性を改善り゛る工夫が種々なされているもの
の、いまだ満足しうる一bのは1m発されていない。そ
して、従来の技術にJ3い(は、焼結性を改良り“れば
、^温弾痕が低下するという矛盾が生じ、これら両特性
をl1jl 116に満足りる焼結体を得ることが困難
とされている。例えば、これまで開発されている種々の
製法により得られた窒化珪素粉末を常圧焼結等による通
常の条イ′1で焼結した場合は、焼結による収縮はほと
んど起こらず、このため得られた焼結体の密度は小さく
強度も低く列置、使用]二1的に耐えつる−6のではな
い。一般に窒化珪素をはじめとして炭化珪素等のが焼結
性材料を焼結助剤等を使用−することなく、内接i!′
i密1良に焼結りるに【、1、ダイ曳7モンド合成の如
く、超^ル1;でホラ1−ルスすることにJ:っ(、そ
の[1的物をIIることいiJ能Cあるが、このh法は
、超り月]下C″tjわなIJればならflこのためぞ
の焼結」ストが^く経済的かつ工業的な面で到底採用し
うるちのぐない。このため、これまで窒化珪素粉末に焼
結助剤どしく、lIg[l、八L Us 、 Yl l
)l 、 ZI”0.等の酸化物を10・〜2(lip
ri1%添加することが一般的に(iわれCいる1、シ
かし、これらの焼結助剤を添加して冑た窒化11累の焼
結体は、窒化珪素の結晶粒界に低融点物質を形成しUJ
3す、このIJめ力χ結が促進8れ、8密lα4「焼結
体を1テノることはできるが、一方この低バヤ点物質の
形成が逆にB温強度特性の低下の原因となり、両特性を
同11,1に満足りる焼結体を得ることCよ困難である
水元明石等は、先に含窒素シラン化合物ど焼結助剤どの
aシ合物を非酸化性雰囲気で加熱することを特徴とする
焼結性に優れた窒化珪素粉末の製造法を特許出願した(
特願昭57−213995>。この方V、で得た粉末を
焼結りると焼結助剤の添加mを低減しても焼結体は^密
度化し、i!!!i渇強度特性の優れIこものが得られ
た。しかし、常温強疫特11は、従来の窒化珪素粉末ど
比較しく大きな差異はなかった。そのため、上記粉末を
更に改良リベく鋭M研究の結果、^密度ぐかつ常温およ
びPlff1強麿特竹を11時に満足する窒化珪素の焼
結体を経済的かつ簡便な通常実施しでいる焼結手段C−
冑ることをIJ能とした窒化珪素粉末を製造りるh法を
開発し、本発明を完成したものである。即ら、本発明は
、焼結助剤成分を溶解したハUグン化11素と、アンモ
ニアとの反応生成物を非酸化性雰囲気で加熱りることを
特徴とJる焼結性に優れた窒化珪素粉末の製造法を提供
するものである。
ここでいう焼結助剤成分とは、窒化珪素粉末を合成した
際にY、 0. 、八j!、 os、 14aO等の酸
化物、7M! N、 l v等の非酸化物等のいわゆる
通常の焼結助剤に変化し得る成分で、これらを含むTi
CJa 、アルコラード等の溶液、あるいはMαa、Y
(1!a等の固体の化合物ぐあり、前者11でのまま、
後者は四塩化炭素等のm媒に溶解しくハl−1グン化ノ
1素に均一に溶解りる。この場合含窒素シラン化合物を
生成した後、窒素ガス雰囲気おJ:び真空等の不活1!
l雰囲気で溶剤を除去りることが必要ぐある。
本発明にJ3い”C焼結助剤^J!、0.、Y、へ等の
酸化物を用いる場合にはノ7ンモニアの反応生成物であ
る含窒素シラン化合物に適量の水蒸気を添加することに
より含窒素シラン化合物の表面を取り囲んでいるm t
i’1助剤を加水分11i’rtlることが好ましい。
また焼結助剤に1iN等の窒化物を用いる場合はそのま
まeもよい。含窒素シラン化合物の生成は0℃〜100
0℃近辺の温a範囲ぐ非酸化性雰囲気で行う。
比較的低い温麿0℃〜10℃では5i(III)2とN
Il、C1!の混合$5)末が、又1000℃近辺′c
Gi非晶質粉末が得られる。本発明ぐの焼結助剤成分の
含有Wは、焼結体を得る際に、焼結助剤が17重量%〜
0.5重量%となるようにりれば良い。
本発明にお番」る焼結助剤を含イjする含窒素シラン化
合物の加熱は、1200℃〜1700℃の温石で非酸化
性雰囲気で加熱する。そしてこの加熱出瓜は、加熱時の
雰囲気にJ:り適宜決定される。Illら、窒素を主成
分とする雰囲気中での加熱温石は、1400℃〜170
0℃、真空下ま/jは水系、アルゴンの1秤以上を主成
分とする雰囲気では、1200℃〜1350℃の瀉疫に
て加熱する。その埋山は窒素を主成分とする雰囲気で加
熱側J(1400℃未満で実施した場合番よ、含窒素シ
ラン化合物の熱分解が不完全で非晶質の窒化珪素が生成
し、また1100℃を超えると窒化11素の粒成長が起
こり好ましくないためである。
また真空下又は、水素、アルゴン雰囲気で加熱温lft
1200℃未満で実施しt=S合にJ3いCも同様に非
晶質窒化珪素が生成し、また1350℃を超えると金属
珪素への分解が起こり好ましくない。
この焼結助剤成分を溶解したハロゲン化珪素とアンモニ
アとの反応生成物を加熱して管だ窒化珪素粉末を焼結し
た場合、後述のように焼結助剤の添加mが少ない場合に
おいても^密度焼結体が1qられる理由は定かではない
が、1)ハロゲン化珪素と焼Ui助剤とがJtに液1本
であるため、特願昭!+7−213995号公報’Cl
7i1示しIこ含窒素シラン化合物と焼結助剤との固イ
ホ混合方法と比較して均質かつ再現性ある粉末が生成出
来る。2)焼結助剤と反応した窒化珪素粉末でi15る
がため焼結11、)の金属11素への分FA!J3よび
水分などにJ、る酸化が抑制される!こめと111測さ
れる。1)については、粉末xPilti折試験や化学
分析にd3い(確認される。
このように焼も一助剤を溶解したハロゲン化珪素とアン
し二)′どの反応生成物を特定の条イ′1下においC加
熱りることにJ、すr!J造した窒化珪素粉末を焼結に
供し’(1!fた焼結体は、第1表に承り焼結性、焼結
体の常f!j iljよびi!′!温強爪特1r#共に
優れた焼結体である。
本発明Gm A3いC1特徴的なことは、本発明により
製造した窒1ヒ珪素わ)末を原料とし−(窒化珪素焼結
体を171.:場合、驚くべき中実どして焼結助剤の添
加用が少なく(ム優れ/j畠11W瓜焼結体を17るこ
とがiiJ能となっIこことである。本発明にJ:す1
:1られた窒化珪素(よ1!1にへ強瓜、信頼性を要求
される■ンジン部品用のIにtFIとしT最適である。
実施例1〜2および比較例1〜2 水冷で10℃に保った溶解槽に、四塩化■]素100す
と、窒化珪素粉末を生成しlこ際第1表に示り一組成比
どなる様に焼結助剤成分どしC1実施例′1′cはri
ci!aを9.4g実施例2で番よ四塩化炭素に溶解し
たMCeaをo、 oag、 yce aを1.59(
]況合し、よく撹拌り、 tc後、アンモニアガスヲ2
00/l+r(7)3!Jilt’ 41に?聞流し、
5i(III)2.N11.C1!混合粉末を1!? 
A: o実施例2では、四塩化炭素を真空乾燥により除
去し1.:のち、焼結助剤を酸化物とするため、0.1
511の水蒸気を添加した。次に前記の粉末をそi英C
形成された140m/lφの管状炉に充填しアン−[ニ
ア雰囲気下で200℃/11rで昇渇し、1000℃の
温度下で2詩間保持して白色を〒する非晶質粉末を得た
。化学分析から、この生成粉末の組成はSl、N、11
に極め−(近いものであった。
上記粉末を25Ill/11φ金型プレスにJ:リ 1
00に5I・dの成形圧で加圧成形し、窒素雰囲気下1
!+50T、L加熱し、(1、5Il、?間保持しく 
2種の115)末を得た。これをボリエJレン製ボール
ミルにより解砕し金型プレスにJ、す!+X 50X 
4(111111)の形状にプレス成形した1殺、実施
例1は1150℃、4001(9/ aiの圧力ぐホラ
1−プレスしIこ。
実施例2は、I G !+ +1 ”(、へ−1750
℃の窒素雰囲気中で411間焼成し、焼結体を得た。こ
の焼結体の表面を臂400のターr17しンドId(イ
jにより1σ1削しlこ摸、密I托、曲げ強電の測定を
l’j’ −J /Eo結果を第1表にボしlこ、。
比較例どしく焼結助剤成分を含、1./、にい四塩化l
J素を用い実施例ど同様にしCt?l= S i (旧
1) 2 、NIL C1fl’+i合粉末に第1表に
小しIこ焼ti’i助剤を沢合し、実施例とl1jl蜂
に232結体を+r! 、 ’fの焼結体のalす定1
角を第1表に示し/、、: 、、な、13曲げ弾痕は支
+:+1間30mmの3点曲げ試験にJ:る11(]の
でれCれ10個の試別の平均である。
実施例:3.11 実施例゛1.2と同様にして1!? /:焼も1−助剤
成分を含有する5i(III)2とNIl、Ci!の況
含f5)末を一70℃の液体アン−[ニウムで洗浄し、
lit’l生し/j NIl、αを除去し5i(Nll
)2を単11!I L、た。上記の粉末を11.雰囲気
、1300℃で1時間保持して2秤の粉末を得た。これ
を実施例1.2と同様に焼結し密度、曲げ弾痕の測定を
行っI、:。その結果を第2表にzlj シIy 6実
施例5.6 アンモニアガスを200/I+rと実施例′l、2ど同
様に焼結助剤成分を溶解しl、:四塩化11免を33g
/111・の速度で窒素ガスを搬送としで唱霧しく一1
0+10℃に保ツ!、:′Li英管(50m/mφxl
ooOm/m )に79人し、両省を連続的に反応さt
!生成しIこ微粉体を窒素ガスにより500℃に保った
容器へ捕果した。上記わ)末を真空下1300℃e1時
間保持し12種の粉末を1!また。これを実施例1.2
と同様に焼結し、重石、曲げ弾痕の測定をl’i−)/
こ。イの結果を第3表に示し lこ 。
特VI出願人 東汀!’!/達土業株式会ン1手続補止
内(11式) 0(イ和59年 211 311 特許庁長官若杉和夫殿 1 事f1の表示 昭和58年 特rr ll’fi 第201118号2
、発明の名称 焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法 3、補正をする者 事イ′Iとの関係 特W[出願人 住所 山ロ県新南陽市人字富IJ]4560番地4、 
?IIi正命令の1]イ1 1ピノ和59年 1月11日 5、補正の対象 明lII@ 6、補止の内容 明III書のタイプ印Pi(内容に変更なし)1、添付
N類の目録 タイプ印出した明all内 1通

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焼結助剤成分を溶解し/jハUグン化11素と、
    アンモニアとの反応生成物を非酸化性雰囲気下で加熱り
    る窒化11ホ粉末の合成法。
JP58201118A 1983-10-28 1983-10-28 焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法 Pending JPS6096577A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58201118A JPS6096577A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法

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JP58201118A JPS6096577A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法

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Publication Number Publication Date
JPS6096577A true JPS6096577A (ja) 1985-05-30

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ID=16435698

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58201118A Pending JPS6096577A (ja) 1983-10-28 1983-10-28 焼結性に優れた窒化珪素粉末の合成法

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JP (1) JPS6096577A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4845059A (en) * 1986-03-20 1989-07-04 Ube Industries, Ltd. Process for producing α-Sialon powder
US4859639A (en) * 1987-06-22 1989-08-22 Basf Aktiengesellschaft Process of making amorphous silicon nitride powder

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4845059A (en) * 1986-03-20 1989-07-04 Ube Industries, Ltd. Process for producing α-Sialon powder
US4859639A (en) * 1987-06-22 1989-08-22 Basf Aktiengesellschaft Process of making amorphous silicon nitride powder

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