JPS61242904A - α型窒化ケイ素粉末の製造方法 - Google Patents
α型窒化ケイ素粉末の製造方法Info
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- JPS61242904A JPS61242904A JP8257485A JP8257485A JPS61242904A JP S61242904 A JPS61242904 A JP S61242904A JP 8257485 A JP8257485 A JP 8257485A JP 8257485 A JP8257485 A JP 8257485A JP S61242904 A JPS61242904 A JP S61242904A
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- silicon nitride
- powder
- nitride powder
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は窒化ケイ素粉末の製造方法に関し、更に詳しく
は、α相高含有粉末表面にアモルファス窒化ケイ素を設
ける事で、焼結性に優れたα型窒化ケイ素粉末が得られ
るα型窒化ケイ素粉末の製造方法。
は、α相高含有粉末表面にアモルファス窒化ケイ素を設
ける事で、焼結性に優れたα型窒化ケイ素粉末が得られ
るα型窒化ケイ素粉末の製造方法。
窒化ケイ素セラミックスは、結合強度が高く耐熱性が優
れているので１高温環境で使用する強度材料若しくは耐
磨耗材料としてその用途が期待されている。かかる用途
に使用する場合に、材料の強度は、材料自体の緻密性に
より決定され、材料内部に存在する欠陥空孔の大きさ、
数が材料強度を左右する。従って、かかる材料には、大
きな欠陥空孔を有さず、緻密且つ物質な組織を形成する
ものが強く要求されており、特に、原料粉末に対しては
、より高品質化することが要望されている。
れているので１高温環境で使用する強度材料若しくは耐
磨耗材料としてその用途が期待されている。かかる用途
に使用する場合に、材料の強度は、材料自体の緻密性に
より決定され、材料内部に存在する欠陥空孔の大きさ、
数が材料強度を左右する。従って、かかる材料には、大
きな欠陥空孔を有さず、緻密且つ物質な組織を形成する
ものが強く要求されており、特に、原料粉末に対しては
、より高品質化することが要望されている。
従来から、窒化ケイ素粉末の合成方法としては、次のよ
うな方法が知られている。即ち、（１）直接反応法 （金属ケイ素粉末を直接窒化させる方法）３８ ｉ ＋
２Ｎ２−４８ ｉＢ Ｎ４（２）気相反応法 （例えば、四塩化ケイ素やシランとアンモニアを気相で
反応させる方法） ３８ｔｃＪ、＋４ＮＨ，→８ ｉ、 Ｎ、 ＋１２Ｈｃ
ｌ（３）シリカ還元法 （シリカ（Ｓｉｎ、）を反応量論比程度の炭素で還元し
て得た８ｉ０を窒化する方法で、シリカ源としては広く
有機基を有するものも含む） ３８ｔｏ、＋６Ｃ＋２Ｎ、→Ｓ ｉ、 Ｎ４＋６ＣＯで
あり、これらの中で一部は実用に供されている。
うな方法が知られている。即ち、（１）直接反応法 （金属ケイ素粉末を直接窒化させる方法）３８ ｉ ＋
２Ｎ２−４８ ｉＢ Ｎ４（２）気相反応法 （例えば、四塩化ケイ素やシランとアンモニアを気相で
反応させる方法） ３８ｔｃＪ、＋４ＮＨ，→８ ｉ、 Ｎ、 ＋１２Ｈｃ
ｌ（３）シリカ還元法 （シリカ（Ｓｉｎ、）を反応量論比程度の炭素で還元し
て得た８ｉ０を窒化する方法で、シリカ源としては広く
有機基を有するものも含む） ３８ｔｏ、＋６Ｃ＋２Ｎ、→Ｓ ｉ、 Ｎ４＋６ＣＯで
あり、これらの中で一部は実用に供されている。
上記方法の中で、（１）の直接反応法においては、発熱
反応であるために、発熱制御のための装置上の工夫を要
し、得られる窒化ケイ素粉末は粒径が粗大であって微細
なものが得難いという問題点を有している。
反応であるために、発熱制御のための装置上の工夫を要
し、得られる窒化ケイ素粉末は粒径が粗大であって微細
なものが得難いという問題点を有している。
一方、（２）の気相反応法においては、得られる窒化ケ
イ素の純度が高く、例えば、半導体素子表面の被覆等に
は適するが、四塩化ケイ素等のハロゲン族元素を含有す
る化合物を使用する場合には、生成するハロゲン化水素
等の除去処理をしなければならず工程が煩雑になる。
イ素の純度が高く、例えば、半導体素子表面の被覆等に
は適するが、四塩化ケイ素等のハロゲン族元素を含有す
る化合物を使用する場合には、生成するハロゲン化水素
等の除去処理をしなければならず工程が煩雑になる。
又、生成する窒化ケイ素粉末の粒径や粒形が不揃いであ
り、且つその制御が困難である等の問題点を有している
。
り、且つその制御が困難である等の問題点を有している
。
更に、（３）のシリカ還元法は、反応操作が簡便である
という利点を有している反面、反応の途中過程が複雑と
いう問題点を有していた。
という利点を有している反面、反応の途中過程が複雑と
いう問題点を有していた。
本発明者らは、上記した（３）のシリカ還元法の改良を
重ねる中で、シリカ（Ｓｉｎ、）−炭素０−窒化ケイ素
（８１ｓＮ＋）系で示されるようにシリカ及び炭素から
成る系に、Ｓｉ、Ｎ、を第三成分として加えて成る窒化
ケイ素粉末の製造方法により、より均質で、粒径や粒形
の揃った窒化ケイ素粉末が得られることを見出した（特
公昭５４−２３９１露参肋。
重ねる中で、シリカ（Ｓｉｎ、）−炭素０−窒化ケイ素
（８１ｓＮ＋）系で示されるようにシリカ及び炭素から
成る系に、Ｓｉ、Ｎ、を第三成分として加えて成る窒化
ケイ素粉末の製造方法により、より均質で、粒径や粒形
の揃った窒化ケイ素粉末が得られることを見出した（特
公昭５４−２３９１露参肋。
しかしながら、窒化ケイ素は共有結合性の強い化合物で
あるため、このまま成形体を作成し焼結を行っても焼結
しに＜＜、また、粒界にガラス担等が析出し、高温強度
が劣化するため、通常８ｉ、Ｎ。
あるため、このまま成形体を作成し焼結を行っても焼結
しに＜＜、また、粒界にガラス担等が析出し、高温強度
が劣化するため、通常８ｉ、Ｎ。
に５Ｙｔ０３等に代表される焼結助剤を添加し、焼結を
促進させると共に、粒界を結晶化させる事で高温高強度
を有する焼結体が得られる。しかし、この場合において
も、高温強度は粒界担の熱特性に左右されてしまうため
、粒界をいかに緻密化し、結晶化させるかが大きな問題
となっており、本発明は、この粒界結晶化の大きな散着
につながると共に、表面にアモルファス相を有するため
表面活性となり低温焼結性に優れている。
促進させると共に、粒界を結晶化させる事で高温高強度
を有する焼結体が得られる。しかし、この場合において
も、高温強度は粒界担の熱特性に左右されてしまうため
、粒界をいかに緻密化し、結晶化させるかが大きな問題
となっており、本発明は、この粒界結晶化の大きな散着
につながると共に、表面にアモルファス相を有するため
表面活性となり低温焼結性に優れている。
本発明は高α相を有する窒化ケイ素粉末の表面に、薄膜
状もしくは島状のアモルファス窒化ケイ素被覆層を形成
させる事により、低温易焼結が可能になる窒化ケイ素粉
末の製造方法を提供することを目的とする。
状もしくは島状のアモルファス窒化ケイ素被覆層を形成
させる事により、低温易焼結が可能になる窒化ケイ素粉
末の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、シリカ還元法を用いて合成した窒化ケイ
素粉末に、ＣＶＤ （ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲＤ
ＥＰＯ８ｉＴｉＯＮ） 法によって得られるアモルファ
ス窒化ケイ素を薄膜状もしくは島状に設ける事により・
この表面アモルファス化窒化ケイ素粉末に液相を介して
極微量の焼結助剤を添加するだけで上記目標が達成され
る事を見いだした。
素粉末に、ＣＶＤ （ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲＤ
ＥＰＯ８ｉＴｉＯＮ） 法によって得られるアモルファ
ス窒化ケイ素を薄膜状もしくは島状に設ける事により・
この表面アモルファス化窒化ケイ素粉末に液相を介して
極微量の焼結助剤を添加するだけで上記目標が達成され
る事を見いだした。
すなわち、本発明方法は、シリカ粉末又はシリカを含有
する物質を８ｉ０．に換算して１重量部、炭素粉末又は
焼成時に炭素を生ずる物質を炭素として０．４−４重量
、及び、窒化ケイ素反応促進用の子粉末０．００５〜１
重量部とから成る混合粉末を、窒素を含む非酸化性雰囲
気中で１３５０°Ｃべ５５００Ｃに焼成して窒化ケイ素
粉末を合成した後、この合成粉末をＣＶＤ法により生成
したアモルファス窒化ケイ素ガス雰囲気中に飛散させ合
成粉末表面に薄膜状もしくは島状アモルファス窒化ケイ
素を形成する事により、この合成粉末は低温易焼結性に
優れた特性を有する。以下において、本発明を更に詳し
く説明する。まず１本発明において使用されるシリカを
含有する物質としては、例えばシリカ粉末あるいはメチ
ルトリクロルシランの加水分解物であるメチルケイ酸（
ＣＨ３８０３／２）等が挙げられる。かかるシリカ又は
シリカを含有する物質の粒径は１μｍ以下、好ましくは
０．２μｍ以下である事が好適である。又、炭素粉末と
しては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、ラ
ンプブラックカーボン等が挙げられ、焼成により炭素を
生ずる物質としては、セルロース、デンプン、ポリフェ
ニレン、フェノールホルムアルデヒド縮金物、ジベンゾ
アントラセンなどの各種樹脂系物質が挙げられる。本発
明方法において、窒化ケイ素反応促進用の種子粉末とし
ては、窒化ケイ （８ｉｍＮ＋）の粉末が用いられる。
する物質を８ｉ０．に換算して１重量部、炭素粉末又は
焼成時に炭素を生ずる物質を炭素として０．４−４重量
、及び、窒化ケイ素反応促進用の子粉末０．００５〜１
重量部とから成る混合粉末を、窒素を含む非酸化性雰囲
気中で１３５０°Ｃべ５５００Ｃに焼成して窒化ケイ素
粉末を合成した後、この合成粉末をＣＶＤ法により生成
したアモルファス窒化ケイ素ガス雰囲気中に飛散させ合
成粉末表面に薄膜状もしくは島状アモルファス窒化ケイ
素を形成する事により、この合成粉末は低温易焼結性に
優れた特性を有する。以下において、本発明を更に詳し
く説明する。まず１本発明において使用されるシリカを
含有する物質としては、例えばシリカ粉末あるいはメチ
ルトリクロルシランの加水分解物であるメチルケイ酸（
ＣＨ３８０３／２）等が挙げられる。かかるシリカ又は
シリカを含有する物質の粒径は１μｍ以下、好ましくは
０．２μｍ以下である事が好適である。又、炭素粉末と
しては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、ラ
ンプブラックカーボン等が挙げられ、焼成により炭素を
生ずる物質としては、セルロース、デンプン、ポリフェ
ニレン、フェノールホルムアルデヒド縮金物、ジベンゾ
アントラセンなどの各種樹脂系物質が挙げられる。本発
明方法において、窒化ケイ素反応促進用の種子粉末とし
ては、窒化ケイ （８ｉｍＮ＋）の粉末が用いられる。
以上の様な原料を用いて合成した窒化ケイ素粉末は、均
一粒径で高α相を有する。しかし、前述した通り、窒化
ケイ素は共有結合性結晶で難焼結性であるため、通常、
イツトリア（ＹｚＯｓ）アルミナ（Ａ ’ｔ Ｏｎ ）
等に代表される焼結助剤を添加して焼結させるが１これ
らの助剤による粒界析出物が焼結体の高温強度に大きく
影響を与えている。すなわち、理想的には、助剤無添加
焼結体が望ましいが、上記理由により、非常な固難を伴
なう。これらの点から、より理想的な焼結体を容易に得
るため、本発明では合成した窒化ケイ素粉末表面に、Ｃ
ＶＤによるアモルファス窒化ケイ素を膜状もしくは島状
にコーテングし、結晶質窒化ケイ素粒子表面を活性化さ
せる事で、従来の助剤添加量を減少させても容易に焼結
し、かつ緻密化し、かつ高温強度が向上する事がわかっ
た。
一粒径で高α相を有する。しかし、前述した通り、窒化
ケイ素は共有結合性結晶で難焼結性であるため、通常、
イツトリア（ＹｚＯｓ）アルミナ（Ａ ’ｔ Ｏｎ ）
等に代表される焼結助剤を添加して焼結させるが１これ
らの助剤による粒界析出物が焼結体の高温強度に大きく
影響を与えている。すなわち、理想的には、助剤無添加
焼結体が望ましいが、上記理由により、非常な固難を伴
なう。これらの点から、より理想的な焼結体を容易に得
るため、本発明では合成した窒化ケイ素粉末表面に、Ｃ
ＶＤによるアモルファス窒化ケイ素を膜状もしくは島状
にコーテングし、結晶質窒化ケイ素粒子表面を活性化さ
せる事で、従来の助剤添加量を減少させても容易に焼結
し、かつ緻密化し、かつ高温強度が向上する事がわかっ
た。
また、微量の助剤を均一に分散させる目的でイツトリウ
ム、アルミニウム等の塩化物を用い、液相を介して窒化
ケイ素粒子表面におのおのの酸化物を付着させる事によ
り、微量の助剤量にもかかわらず焼結特性が向上する事
がわかった。
ム、アルミニウム等の塩化物を用い、液相を介して窒化
ケイ素粒子表面におのおのの酸化物を付着させる事によ
り、微量の助剤量にもかかわらず焼結特性が向上する事
がわかった。
以下実施例に従かい本発明をさらに説明する実施例。
平均粒径１３μｍのＳｉｎ、粉末１重量部、平均粒径２
９ｍμの粉末０．５重量部及び平均粒径１．０μｍの８
ｉ３Ｎ、粉末０．１重量部をポリエチレン製ポットに収
納し、石英ボールと共にボールミルにより混合粉を調整
した。この混合粉をカーボントレーに充填し、窒素ガス
中１４５０’Ｃ，５時間の焼成反応を行った。
９ｍμの粉末０．５重量部及び平均粒径１．０μｍの８
ｉ３Ｎ、粉末０．１重量部をポリエチレン製ポットに収
納し、石英ボールと共にボールミルにより混合粉を調整
した。この混合粉をカーボントレーに充填し、窒素ガス
中１４５０’Ｃ，５時間の焼成反応を行った。
その後、反応終了した粉末を石英ボートにうつしかえ、
空気中７００’Ｃで３時間脱炭処理をして合成粉を得た
。その後、この合成粉末をＣＶＤ （化学気相析出法）
によって得られた８ｉ３Ｎ、雰囲気ガス中に飛散させ、
結晶質８ｉ３Ｎ、粉末の表面に島状もしくは膜状の非晶
質８ｉ、Ｎ、を付着させた。
空気中７００’Ｃで３時間脱炭処理をして合成粉を得た
。その後、この合成粉末をＣＶＤ （化学気相析出法）
によって得られた８ｉ３Ｎ、雰囲気ガス中に飛散させ、
結晶質８ｉ３Ｎ、粉末の表面に島状もしくは膜状の非晶
質８ｉ、Ｎ、を付着させた。
さらに、塩化イツトリウム及び塩化アルミニウムをアル
コールもしくは水中に溶解し、この中に上記８ｉ３Ｎ４
粉末を分散させた後、アンモニア処理をほどこし、イツ
トリウム及びアルミニウムを水酸化物として沈殿さセ、
その後、溶媒を蒸発させた後、空気中で３７０°Ｃで熱
処理をほどこし、上記水酸化物を酸化物に変換し、最終
的に、８ｉ、Ｎ。
コールもしくは水中に溶解し、この中に上記８ｉ３Ｎ４
粉末を分散させた後、アンモニア処理をほどこし、イツ
トリウム及びアルミニウムを水酸化物として沈殿さセ、
その後、溶媒を蒸発させた後、空気中で３７０°Ｃで熱
処理をほどこし、上記水酸化物を酸化物に変換し、最終
的に、８ｉ、Ｎ。
１重量部に対してＹ’、 Ｏ，Ｏ，ｎ ２重量部、Ａｔ
、Ｏ。
、Ｏ。
０．０１ 重量部の均一混合物を得た。これを１７３
０ ｏＣで１時間ホットプレスをほどこした所、１４１
．７Ｋｇ７４ｍｆ（ＲＴ）の強度を持つ、緻密化焼結体
が得られム〔発明の効果〕 以上の結果からも明らかなように実施例の場合得られた
焼結体は、少助剤量、低温焼結にもかかわらず、高強度
を有する緻密化焼結体となり、優れた特性を有している
ことがわかる。
０ ｏＣで１時間ホットプレスをほどこした所、１４１
．７Ｋｇ７４ｍｆ（ＲＴ）の強度を持つ、緻密化焼結体
が得られム〔発明の効果〕 以上の結果からも明らかなように実施例の場合得られた
焼結体は、少助剤量、低温焼結にもかかわらず、高強度
を有する緻密化焼結体となり、優れた特性を有している
ことがわかる。
Claims (2)
- （１）合成したα型結晶質窒化ケイ素粉末をＣＶＤを用
いて発生させた超微粒子窒化ケイ素雰囲気中に飛散させ
、α型結晶質窒化ケイ素粒子表面にアモルファス窒化ケ
イ素を島状もしくは膜状の被覆層を形成した事を特徴と
するα型窒化ケイ素粉末の製造方法。 - （２）合成したα型結晶質窒化ケイ素粉末を、ＣＶＤを
用いて発生させた超微粒子窒化ケイ素雰囲気中に飛散さ
せ、α型結晶質窒化ケイ素粒子表面にアモルファス窒化
ケイ素を島状もしくは膜状の被覆層を形成した後前記被
覆層を形成した窒化ケイ素粉末を、イットリウム、アル
ミニウムの塩化物を水もしくはアルコール中に溶解した
中に分散させ、アンモニアのアルカリで水酸化物として
沈殿させた後、熱処理を施してイットリウム、アルミニ
ウムを酸化物とし、窒化ケイ素粉末との均一混合物を得
る事を特徴とするα型窒化ケイ素粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8257485A JPS61242904A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8257485A JPS61242904A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61242904A true JPS61242904A (ja) | 1986-10-29 |
Family
ID=13778251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8257485A Pending JPS61242904A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61242904A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298296A (en) * | 1991-07-02 | 1994-03-29 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for the elaboration of powders uniformly coated with ultrafine silicon-base particles using chemical vapor decomposition in the presence of core powders |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP8257485A patent/JPS61242904A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298296A (en) * | 1991-07-02 | 1994-03-29 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for the elaboration of powders uniformly coated with ultrafine silicon-base particles using chemical vapor decomposition in the presence of core powders |
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