JPS6197127A - 半金属前駆物質粉末の製造方法 - 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】 技術分野 本発明は前駆物質粉末を使用してセラミックを製造する
技術に、関するものであり、更に詳細には、窒化ケイ素
及び窒化ケイ素ベース組成物の製造に有効な半金属（メ
タロイド）前駆物質粉末を製造する方法に関するもので
ある。

本発明のバック及び先行技術の所説 半金属前駆物質粉末はセラミックの製造に有効である。

このような粉末の１つはケイ素粉末であって、妥尚な加
熱条件下でガス窒化を施して望化ケイ累を生成すること
ができる。前駆物質粉末は、これまでは融解ケイ素のよ
うな前駆物質のインビットを鋳造し、次に破砕し、摩砕
して粉末状態にするのが普通であった。インビットを鋳
造する融解液体は残留不利物を官有している。これらの
不りの物理特性を弱化する。インビット鋳造のケイ素で
は粗大不純物局在化物を避けることは不可能で、ケイ素
中のケイ化鉄及びアルミニウムのような第二相が局在化
物中の鋳造半金属の粒界で生成しく第二相粒子）、これ
は粒度が肉眼で十分見ることの出来る犬ささてちる（５
０μから２００μまで及びこれ以上）。マトリックス金
属の破壊は次の破砕及び製粉で容易であるが、金属間化
合物は可搬性がわずかあるために残ることが出来、実際
に残る。空気分級では、原則として、不純物の最大局在
化物の多くを除去することはできるが、半金属重量平均
粒度（２μから８μまで）と同程度、及びこれよりも大
きい不純物局在化物は残ることがめる。インイツト鋳造
技法の差違（鋳型のゆるやかな回転対静止のような）、
及び製粉技法の差違（乾燥ボールミル製粉対ジェットミ
ル製粉のような）では、凝固の際に生成する不純物局在
化物は除去が困雑になりがちであるという意味では、生
じる効果はほんのわずかである。

本発明では、急速冷却は、経済的に粒度な減じ、あるい
は不純物局在化物を除去する重要な方法の補助であるこ
とを見い出した。前駆物質構成要素として有効になり得
る液体金属の極度の急速冷却は、最近２０年間に種々の
目的で研究された。ガラス負金属粉末アトマイゼーショ
ンの資約は米国特許第４，２１１，５８７号明細書に列
挙しである。

同様に、鉄／ケイ素／ホウ素合金の高速鋳造を行って（
米国特許第４．５８６．８９６号明細書）特性を磁気コ
ア損失の低い形態に改良した変圧器コア物質を提供した
。これらの各技法では高速冷却（必ずしも急速冷却では
ない）を使用しているが、半金属はほんの少量だけ、し
かもＸ−線回折で検査した場合に、結晶−一りの全くな
いがラス質金属を生成するだけを配合していた。それ故
、このような特許の教示では、本明細書に関係のある問
題、すなわち結晶性セラミックに欠陥を発生させる虞の
ある粒界第二相、すなわち不純物の局在化物を全く含有
しないセラミック用の結晶性前駆物質粉末を製する問題
に遭遇しない。

主要量を使用する半金属に急速凝固を使用する試みは、
米国特許第４，３４７，１９９号明細書（及び関連のあ
る米国特許第４，４１９．０６０号明細ｉＩ）に示して
あり、高伝熱ガス又は流体を使用して、回転円盤で微粉
砕した液滴を冷却している。このような技法は単に、後
にシリコーン重合体の製造に使用することのできる粗大
な球形の粉末粒子な提供する目的で開発された。このよ
うな技法では不純物局在化の問題に遭遇、あるいは正し
く認識することなく、従って、このような局部的な濃縮
物を避けるのに十分な高速の冷却を使用する必要がなか
った。

遅い冷却速度は、不純物の投縄を促進し、且つ極度に遅
い冷却速度は、ケイ素の精製及びゾーン精製技法の基本
原理であり、且つインゴット鋳造合金中の樹枝状偏析及
び組成物コアリングの原因である。これらの各結果は、
前駆物質の非局在化、換言すれば、不純物、すなわち第
二相添加物をもつと均一な分布にしようとする場合には
避けなければならない。ケイ素の精製品の製造に偏析を
使用することは、デーロス（Ｂｏｕｌｏｓ）が米国特許
第４，３７９．７７７号明細書に発表した。ケイ素をプ
ラズマ中で加熱して急冷する。融解した粒子を凝固させ
れば、不純物の一部は生成する粒子の表面に移動する。

表面に偏析した不純物の固液抽出を反復組み合わせるこ
とによって、高純度のケイ素を得る。偏析は、すべてユ
ニオンカーバイド社（σｎ１ｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ　Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）出願の米国特許の第４．１９３
，９７４号明細書、第４．−１９３，９７５号明細書及
び第４，１９５．０６７号明細書で、アルミニウム金属
の添加による関連のある方法でも使用している。融解物
質の指向性凝固を毎時６０℃の速度で行って、凝固融成
物の不純物濃度の高い独立した領域及び不純物濃度の低
い別の領域を得る。

本発明の概要 本発明は不純物相が著しく微細な粒状をしているセラミ
ック物質を製造するのに有効な半金属前駆物質粉末の製
造方法である。本発明の前駆物質粉末は、化学的な均一
性が改良されておって、物理的信頼性の一段と大きいセ
ラミックを一段と低いコストで製造するのに重要である
。

半金属前駆物質粉末を製造する本明細書の方法は、 （（１０）　　選定した半金属を融解して液体にし、且
つ（ｋｌ）　　不純物又は他の添加物成分局在化物を実
質的に均一に凝固粒子全体に分布させる速度で抜き取っ
た部分を急速に凝固させて、局在化物間の間隔を実質的
に１μから２５μまでの範囲に保たせ、且つ該局在化物
の粒度な、平均で、１μあるいはこれ以下にする方法で
、液体の部分を抜き取る、 工程を包含する。好ましい実施態様では、このような各
局在化物の粒度は１μか又はこれ以下である。上記の冷
却速度は、１０５℃／秒に等しいか、もつと大きいのが
好ましく、且つ抜き取りは、液体を微粉砕して粒子にし
、これを急速に凝固させることによって行うのが好まし
い。半金属はｒルマニウム又はケイ素が有利である。

本発明では更に、第二相オキシ窒化物を形成する添加物
金属を含有する半金属前駆物質粉末を製造する方法を包
含し、この方法は （ａ）　　第二相形成添加物金属を、選定した半金属の
融解した本体に溶解して溶液にし、 （ｂ））　　該浴液な微粉砕して液滴として急速に凝固
させて、粒度分布が２μから５０μまでになっている粒
子にし、且つ該凝固は、不純物及び添加物金属局在化物
を実質的に均一に粒子全体に分布させて、局在稜間の間
隔を実質的に１μから２５μまでの範囲を≠たｔミ±＝
保たせるのに有効な速度で行い、且つ （ｃ）　　該粒子中の添加物金属を酸化する、工程を包
含する。

第二相形成添加物金属はイツトリウム、又はイツトリウ
ム配合アルミニウムを包含するのが好ましい。酸化工程
は、イツトリウム（２重量％から１５重量％まで）及び
アルミニウム配合イツトリウム（Ａｌ：　０から１．３
重量％まで）のような添加物金属がＹ２Ｏ３及びＡ７２
０３を形成するように、制御された雰囲気焼きなましに
よる内部酸化で行うのが最も良い。局在化物は粒度を１
μ又はこれ以下に制限するのが有利である。

急速凝固は、融解した半金属及び添加物の流れを微粉砕
する回転円盤を使用して行うことができ、次に微粉砕し
た液滴に、ヘリウムのような高熱交換流体を作用させる
のが好ましい。得られる粉末は粒度分布が５μから９０
μまでであり、形状は不規側球状体が特徴である。

図面の要約 第１図は、本発明に従って、融解半金属（ヤ金品位のケ
イ素）の急速凝固を行って得られる微細構造の模式説明
図でおる。

本発明を実施する最良の方法 冷却速度と不純物局在化物との間の関係本発明では、部
分凝固した°半金属前部物質の液滴中の固相と液相との
間の境界を、不純物又は金属添加物が拡散して液体中に
消え去ることができないうちに、累早く本質的に移動す
ることによつ詳細には、本発明では、次にケイ素のよう
な粉末の化学結合で窒化ケイ素を製造するために、改良
された半金属前駆物質粉末を明確に製造することのでき
る方法を提供する。本明細書では半金属を、ゲルマニウ
ム、ケイ素、リン、ホウ素及びアンチモンの群を示すの
に使用し、これらは全部１２００℃から１８００’Ｏま
での温度帯域で容易に液化させることかできる。本明、
ｉａ書では、ケイ素及びゲルマニウムが特に重要である
。

窒化ケイ素を製造するケイ素の反応結合では、一定のオ
キシ象化物の存在が賦化生成物の次の処理に重要である
ことを、他の新事実によって、見い出した。窒化操作の
結果として、このようなオキシ窒化物を製造しようとす
る場合には、オキシ窒化物を製造するだめの成分を不純
物と同様に処理し、且つ濃度の局在化を防止して、前駆
物質粉末全体で、はるかに微細な粒度及び均一な化学組
成を得るようにしなければならない。オキシ窒化物で窒
化ケイ素を製造するためには、イツ）　＋７ウム及びア
ルミニウムのような、ケイ素粉末に添加する金属を実質
的にサブミクロン規模で分散させなければならない。こ
の分散は、ケイ素の凝固中に固液の境界が非常に速く移
動するために、不純物又は添加物金属が固相中で、粒度
が実質的にわずかサブミクロンの局在化物に同伴される
のを確実にすることによって、成し遂げることができる
。

凝固の速度が緩慢過ぎれば、不純物又は添加物金属を液
相中で濃縮させ、従って大きな局在化物が大量存在する
ことになる。本明細書では局在化物を不純物又は添加物
金属の単一のアグロメＶ−ジョン又は析出物を意味する
のに使用し、この析出物はケイ素の粒界粒子の境界で生
じる。緩慢な凝固速度はケイ素のゾーン精製を用いるｆ
ＩＩＩｌ！！の基礎であり、且つインゴット鋳造超合金
中の樹枝状偏析及びコアリングの根源であることを思い
起こすべきである。本発明の実施例では、不純物又は合
金形成元素が凝固の進行につれて、固体中に同伴される
（実質的にわずかミクロン粒度の局在化物で）というゾ
ーン精製の反対が起つたことを示す。

本明細書で使用する粒度では、部分的に凝固した液滴か
又は完全に凝固した粒子のどちらかの粒子の最大横断寸
法を意味する。粒度分布は、アトマイゼーション又は微
粉砕した粒子の粒度の範囲である。完全に凝固したと藪
の粒子の粒度分布は、アトマイゼーション又は微粉砕し
たときのものとあまり変わりがない。

本発明によって、融解状態の前駆物質金属は、ケイ素に
関しては、１０６℃／秒に等しいか、これよりも速い速
度、好ましくは２Ｘ１０”Ｃ！／秒から１０Ｘ１０’℃
／秒までの速度で急速凝固をさせなければならないこと
を見い出した。この極度に速い凝固速度を、融解金属を
粉砕して微細な液滴又は粒子にするのと同時に得るため
には、円盤アトマイゼーション、融解抜き取り、及び超
音波アトマイゼーションを包含する、種々の機械的な技
法を使用することができる。これらのすべての場合に、
融解した半金属液体を粉砕して液滴又は粒子にする。円
盤アトマイゼーションの場合では、このような液滴な半
金属液体の薄いシートか滴の直径は、半金属液体の表面
張力、粘度及び密度と相関関係がある。このような半金
属液体のパラメータは変化するが、ケイ素に関しては、
表面張力は８２５ダイン／ａｎから８６０ダイン／ｃＩ
！Ｌまでの範囲であり、粘度は約Ｑ、４　ｃＰであり、
且つ密度は約３．２１／ｃＷＬ３である。融解したケイ
素牛金属の粘度が水の粘度よりも低いのは注目に値する
。。

円盤アトマイゼーション 本明細書の好ましい実施態様のために、円盤アトマイゼ
ーションを重用して、微小液滴を、ヘリウムのような、
熱伝導度及び熱容量の大きいガスの中を高い相対速度で
通過させることによって、非常に高い冷却速度にする。

円盤アトマイゼーションによって、このような急速凝固
を行つ装置は、本明細書で、併せて参考資料とする米国
特許第４，０７８，８７３号明細書に記載しである。半
金属（ケイ素）を、真空タンクに入れておる真空炉で誘
導融解し、イツトリウム及びアルミニウムのような合金
にする成分の予定量を炉の中の半金属に加える。半金属
液体をタンディツシュ（ｔｕｎｄｉｓｈ）に注ぎ入れ、
タンディツシュの底の計測オリフィスを経て急速回転し
ている銅円盤に向って流す。

水冷タービンで円盤を駆動して回転させる。半金属物質
の水平噴霧を、上部から下向きの方向に、且つ半金属液
体の水平ｔＩＸｇに対して直角に噴出する高速度ヘリウ
ムで冷却する。添加金属と合金にしたケイ素の凝固した
粗大粒子を、アトマイゼーション操作を囲む室の底に集
め、若干の微小粒子はヘリウムガスで導管からサイクロ
ン分離器に運んで、実収する。

代表的ニハ、先端速度が９６７ｒＬ／秒で、２４．００
０回転／分で回転し、且つヘリウムガスが噴霧された半
金属に対して、温度約８０℃で約ｏ、９１ゆ７秒の質量
流速及び約マツハ（ｎａｃｈ）　０．７の速度で噴出し
、且つケイ素をタンディツシュから約０．０６５Ｍ／秒
の流速で取り出す、直径６インチ（７，６１）の円盤に
対して、推定冷却速度約１．６Ｘ１０”’Ｏ／秒を得る
ことができる。この冷却速度で、不純物局在化物は非常
にこまかに分散されて、実収粒子は４０μよりも小さい
粒子（平均粒度）が５０チある粒度と推定される。

タンディシュからの金属の回転している円盤上の回転速
度及び流速は半金属液体の液滴の粒度に若干の作用を及
ぼす。例えば、回転速度が１２．０００回転／分から６
４，０００回転／分まで変化すれば、液体ケイ素半金属
の液滴の推定平均粒度は９２μから減少して２６μまで
変化する。タンディツシュから放散される流速が１０Ｍ
／秒から４０ば７秒まで変化する場合には、ケイ素の平
均粒度は計算上で４４μから６１μまで変化する。この
ように、凝固粒子の５０％又はそれ以上について、粒子
の平均直径を推定し、且つ制御することができる。

冷却速度 放出した所望の粒度について、伝熱係数の計算を行、う
ことができ、そして、これで冷却、すなわち凝固速度の
決定がしやすくなる。伝熱係数は、ガスと液滴との間の
温度差に、液滴の表面積及び伝熱速度を乗じた積と一次
の関係にある。主な伝熱は伝導によるもので、輻射によ
るものではない。

冷却速度の決定には、レイノルズ（Ｋｅｙｎｏｌａｓ）
数、プラントル（Ｐｒａｎｄｔｌ）数、及びヌツセルト
（Ｎｕｓｓｅｌｔ）　ｇを包含する、６つの無次元量を
使用する。ヌツセルト数はレイノルズ数とプラントル数
のべきの指数を経験的に適合させて決定する。

伝熱速度を液滴当たりの熱容量で除して冷却速度を得る
。冷却速度の情報は、これで固液相境界速度の移動する
速度がわかるので重要であり、これを不純物の拡散速度
と比較することができる。

固液相境界速度はガスへの伝熱を凝固の潜熱と均衡させ
て推定することができる。平均速度は粒子の半径の０．
７９倍に等しい球体の境界に近似させる。ケイ素につい
ての固液相境界速度のような速度は約１゜１８信／秒で
あり、通常は１ｃＩｒＬ／秒と１．５α／秒との間のＱ
囲にある。不純物拡散性は粒子の完全凝固についての時
間と同様な時間について計算することができる。ゲルマ
ニウム及びケイ素の不純物拡散についての実験値は、他
の著者が１４６０℃で約６．６　Ｘ　１０５ｃｒｒｔ”
　７秒であると報告した。

方法 本発明な実施する好ましい方法は下記の通りである、 １１）　　半金属を融解し、且つ均質化する、但し融解
状態の半金属に一定の第二相形成ふ加物金属を溶解して
溶液にしてもよい。

（２）計画した添加物成分の溶解をしても、あるいはし
なくても、液体半金属を単に微粉末化して、粒度分布が
２μ−から５０μまでの粒子にするのに有効なだけでな
く、局在化物間の間隔を実質的ＶＣ１μから２５μまで
の範囲（保ち、且つ各局在化物の粒度を１μ又はこれ以
下にして、本来の不純物及び（又は）添加物金属局在化
物を粒子全体に均一に分布させるのにも有効な速度で、
液体半金属を急速に凝固させる。

（３）添加物金属が凝固金属中に存在する場合には、粒
子を酸化させて、得られる粒子を、ケイ素及び第二相酸
化物の混合物として存在させる。

添加物金属はイツトリウム及びアルミニウムから成る群
から選定するのが好ましく、この各添加物金属は、窒化
して次の熱間圧搾及び焼結技法にとって非常に好ましい
独特の第二相酸化物のある窒化ケイ素にするのに有効な
ケイ素前駆物質粉末を製造するのに特に適している。添
加物金属は、イツトリウムについては２重量％から１５
重量％までの量、又アルミニウムについては１．６重量
％までの量を添加する。半金属はケイ素又はゲルマニウ
ムが好ましい。急速縦画は、ケイ素については、１０”
Ｏ／秒に等しいか又はこれよりも速い速度で行い、且つ
凝固粒子の酸化は、制御された雰囲気焼きなまし中の内
部酸化によって行う。

実施例１ 本実施例では、添加物金属を計画的に添加していないヤ
金品位のケイ素について、ケイ化物粒子の微細分散がで
きることを示す。これらの不純物は、精錬工程の残留物
のような、微ｉｉ：＝分（すなわち、代表的には１．５
１！量チよりも少ない）として存在している。インｔッ
ト鋳造ヤ金品位のケイ素をインターＶ−り社（工ｎｔｅ
ｒ１ａｋｅ　、工ｎｃ、）のグローブ　メタラジカル　
デージョン（ＧｌｏｂｅＭｅｔ（１０）ｌｕｒｇｉｃ（
１０）　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）が提供したが、化学組成は
Ｆｅ　０．３５　％、Ｏａ　Ｏ，［］　２１　％、ＡＩ
　０．１８％及びＭｎ０．０１４％であった。この物質
の形状はインプットから砕いた％インチの厚切れであり
が。ケイ素淳切れを５１０２るつぼに入れ、ケイ素の融
点以上に加熱した。回転している円盤を融成物の表面に
浸して、厚ぢが約２５μで幅が１謂かあった。

不純物相の分布を研究するために、このようにして製造
した粒子のリボンをイオンａｖＡエツチングして、・電
子顕微鏡用に調製した。シーメンス（ｓｉｅｍｅｎｓ）
　１０２透過電子頑微鏡の検査では、ケイ化物粒子温存
化物は平均の大きさが０．２Ｐよりも大きくないことを
示した。第１図は、このようにして観察した粒子局在化
物の写実的説明図である。薄黒い領域は原子番号の大き
い領域に相当する、電子線不透明度の大きい領域を示す
。これらの第二相粒子はケイ化鉄及びケイ化マンがンの
ような４移金属ケイ化物であることが確認され、実質的
に均一に分布していることを示している。

第二相粒子の粒度が微細である上に、粒子の大きさも、
インビット鋳造物質に比較して粒度が小さくなった。不
純物分布の均一性は予期した通りインゴット鋳造ケイ素
よりも確かに良かった。不純物粒子の粒度０．２μは、
製粉したケイ素粉末の代表的な重量平均粒度２μから８
μまでよりも実質的に細かいので、臨界的なケイ化物の
欠陥粒度に関する機械的性質を改善することがで亀る。

ケイ化物局在化物間の間隔は実質的に１μから２５μま
での範囲内にあった。

実施例２ 本実施例では計画的に大きな割合の添加物が存在してい
た場合について、第二相の分布の均一性が改良されるこ
とを示す。クイ巣会金を基準にして１０．１重量％のイ
ツトリウムを融成物に添加したが、これは窒化ケイ素中
でＹ２Ｏ３８重量％に当量の窒化ケイ素（窒化損失後）
に相当する。融成物には電子品位のケイ素（純度が９９
．９９９　％よりも良い）を使用し、且つイツトリウム
１０．１％に相当する割合で、純度９９．９　％のイツ
トリウム金属（ウィスコンシン州（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ
）　、ミルクオ−キー［：Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ）のセラ
ック／ピュア（Ｏｅｒａｃ　／Ｐｕｒｅ〕から購入）と
共に８１０２るつぼで融解した。

混合するために、ある時間対流かき混ぜなしてから、急
速に回転している円盤を融成物の表面に浸して、凝固速
度が約５Ｘ１０’℃／秒で急速に凝固させた物質のリボ
ンを抜き取った。

リボンをＸ線分析して、選定領域の回折では、ケイ素の
外に、高温ケイ化イツトリウムが存在することを示した
。走査透過顕微鏡の検査ではケイ化イツトリウムの連続
した粒界相の存在を示した。

この添加物相の代表的な厚さは肌２μであった。

又、粒度は微細であり（インゴット鋳造物質に比較して
）、且つ実施例１の場合よりも粒度は著しく均一であっ
た。粒度は約２μであった。粒界中のケイ化物の薄膜は
不純物又は金属添加物の局在化物の均一な分布と一致す
る。

これで、大量に存在する第二相の微細な分布がわかる。

製粉後には、酸化物としての焼結添加物の分布は均一な
液相焼結収縮の助けになることが期待される。

実施例６ 本実施例では、実施例１の純粋でない物質と実施例２０
計画的な大量の添加物と乞組み合わせて行った実施例を
示す。厚切れにして％インチの形状にしたヤ金品位のイ
ンゴット鋳造ケイ素を、５１０２るつぼで、イツトリウ
ム１０．１重量％（ケイ素合金基準）に相当する量のイ
ツトリウム金属と共に融解した。かき混ぜた後に、回転
している円盤を融成物の表面に浸して、急速に凝固した
物質のりピンを抜き取った。

走査透過電子顕微鏡で検査して、ケイ化物の連続した粒
界相を見い出した（実施例２のときと同様）。実施例２
と同様に、連続した粒界相の厚さは、インプット鋳造し
て製粉したケイ素の代表的な重量平均粒度の２μから８
μまでよりも実質的に細かかった。

このように更に経済性の良いヤ金品位のケイ素で、添加
物相の均一性を改良することができる。

実施例４ 本実施例では、ケイ素を窒化して反応結合させた窒化ケ
イ素を製造するのに使用する温度でした熱処理に対して
、第二相粒子の微細な粒度が維持されることを示す。

添加物を計画的には加えていないヤ金品位のケイ素から
、実施例１に従って製造した、急速に凝固させたケイ素
のりピンを、アルミするつぼと接触している支持ケイ素
リボンに重ねた。密閉管状炉に送り込むアンモニアと窒
素との混合物で、窒素５０％及び水素５０％の連続的に
流れている雰囲気を準備した。温度を上げ、１０００°
Ｃにして１時間保持し、１０５０℃にして１時間保持し
、１１００°０にして１時間保持し、１１６０℃にして
６時間保持した。試料を窒素雰囲気の気流中で室温まで
冷却した。

得られた物質の走査透過電子顕微鏡による検査では、ケ
イ素中にケイ化物の微細な分散が残っていることを示し
た。不純物共融温度の５０°Ｃ以内で同感状態処理をし
た結果として、ケイ化物は平認められなかった。

本実施例の微細分散粒度が安定なことは、完全に窒化さ
せる長時間にわたって分散が安定であることを示してい
る。

実施例５ 本実施例では、実施例の１から６までで使用した融成物
抜き取り過程とは別の過程で急速凝固させる粉末製造法
の評価をする。詳細には、金属超合金の大量生産につい
て記載した急速凝固方法、すなわち、米国特許第４．０
７８．８７５号明細書による、不活性ガス急冷を用いる
円盤アトマイゼーションについて評価を行う。

ヤ金品位のケイ素融成物２５０稽！−を製造して、これ
を１４８０°Ｃに加熱し、温度１４５０℃で取り出す。

ケイ素を、２４．０００回転／分で回転し、先端速度が
９６ｍ１秒の直径６インチの円盤で円盤アトマイゼーシ
ョンする。水平に噴霧させた液体ケイ素の液滴を、下向
きに、且つ液体噴霧に対して直角の方向に向けた、温度
約８０’Ｃ１質量流速肌９１　ｋｇ／秒、及び速度約０
．７マツハのヘリウムガス噴射に接触させる。半金属液
体及び円盤アトマイゼーション装置の特性に基づいて、
液体の冷却速度を２Ｘ１０６℃／秒から６Ｘ１０’−Ｃ
／秒までの範囲になるように定めた。

得られた前駆物質粉末の分析では、不純物局在化物は均
一に分布され、且つ距離が実質的に１μから２５μまで
の範囲内で微細に離れた間隔を保ち、粒度が１μよりも
大きい粒子が全くないことを示している。第二相がこの
ように微細な粒子になり均一に分布されているので、こ
の粉末を熱痔融させた物品の物理特性は高められるであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はヤ金品位のケイ素を融解し、本発明の方法に従
って急速凝固させた場合の結晶→螢←構造を示す顕微鋭
写真である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化ケイ素を包含する物体の製造に使用するのに
   有効な半金属前駆物質の製造において、（ａ）選定した
   半金属を融解して液体にし、且つ（ｂ）該液体の部分を
   、不純物又は他の添加物成分局在化物を、抜き取つた部
   分全体に実質的に均一に分布させて、該局在化物間の間
   隔を実質的に１μから２５μまでの範囲に保たせ、且つ
   該局在化物の粒度を平均で１μ又はこれ以下にする速度
   で、抜き取つた部分を急速に凝固させる方法で抜き取る
   、 工程を特徴とする製造方法。
2. （２）急速な凝固を１０＾５℃／秒に等しいか、又はも
   つと速い冷却速度で行う、第（１）項に記載の方法。
3. （３）半金属はゲルマニウム又はケイ素のどちらかであ
   る、第（１）項に記載の方法。
4. （４）液体の抜き取りは、液体を微粉砕して粒度分布が
   ２μから５０μまでの粒子にするアトマイゼーションに
   よる第（１）項に記載の方法。
5. （５）物理的な信頼性が一段と高く、且つ一段とコスト
   の低いセラミックの製造に有効な、化学的均一性の改良
   された半金属前駆物質粉末の製造において、 （ａ）第二相を形成する添加物金属を、選定した半金属
   の融解した本体に溶解して溶液を作り、（ｂ）溶液を微
   粉砕して、粒度分布が２μから５０μまでの粒子にし、
   且つ添加物金属及びそれの不純物局在化物を粒子全体に
   実質的に均一に分布させて、該局在化物間の間隔を実質
   的に１μから２５μまでの範囲に保たせるのに有効な速
   度で粒子を急速に凝固させ、且つ （ｃ）該粒子中の添加物金属を酸化する、 工程による製造方法。
6. （６）酸化を、制御された雰囲気焼きなましの下での内
   部酸化によつて行う第（５）項に記載の方法。
7. （７）添加物金属はイットリウム２重量％から１５重量
   まで、アルミニウム１．３重量％までを包含し、且つ半
   金属はケイ素から成る、第（６）項に記載の方法。
8. （８）酸化を行つて、イットリウム及びアルミニウムを
   酸化イットリウム及び酸化アルミニウムにし、この両者
   が次の窒化操作中にイットリウム・ケイ素オキシ窒化物
   を生成する量で存在する、第（７）項に記載の方法。
9. （９）局在化物を１μ又はこれ以下の粒度に制限する、
   第（５）項に記載の方法。
10. （１０）急速凝固は、回転円盤上で溶液の流れを衝突さ
    せて流れを微粉砕し、且つ微粉砕された粒子を高交換ガ
    スで処理することによつて行う、第（５）項に記載の方
    法。
11. （１１）高熱交換ガスはヘリウムである、第（１０）項
    に記載の方法。