JPS62105905A - 窒化けい素粉末の製造方法 - Google Patents
窒化けい素粉末の製造方法Info
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- JPS62105905A JPS62105905A JP24272885A JP24272885A JPS62105905A JP S62105905 A JPS62105905 A JP S62105905A JP 24272885 A JP24272885 A JP 24272885A JP 24272885 A JP24272885 A JP 24272885A JP S62105905 A JPS62105905 A JP S62105905A
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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】
〈産業−トの利用分野）
本発明は、窒化（−ｊい素粉末の製造方法；とくに（χ
型室化けい素（以下「α−８１３Ｎ４」と表示する）の
含有率が高くかつ微細で、粒径の揃った高純度な窒化け
い素粉末の製造についての提案である。なお、窒化けい
素にはα型およびβ型と呼ばれるものがあるが、ｔｋか
でもα−３ｉ：ｉＮ＋を原料とした焼結体は高温強度が
高く耐熱性にも優れていることから、この粉末は高温下
において用いられる構造用セラミックの原料粉末どしＣ
大いに期待されている。
型室化けい素（以下「α−８１３Ｎ４」と表示する）の
含有率が高くかつ微細で、粒径の揃った高純度な窒化け
い素粉末の製造についての提案である。なお、窒化けい
素にはα型およびβ型と呼ばれるものがあるが、ｔｋか
でもα−３ｉ：ｉＮ＋を原料とした焼結体は高温強度が
高く耐熱性にも優れていることから、この粉末は高温下
において用いられる構造用セラミックの原料粉末どしＣ
大いに期待されている。
いわゆる３ｉｑＮ４セラミツクスを＠造用材料として用
いる場合、そのセラミックスの焼結特性が原料粉末の純
１（や粒径等に強く依存し、不純物の少ない粒径の揃っ
た微■１な高品質のα−３ｉ ３Ｎｏ粉末を製造するこ
とが重要だからである。
いる場合、そのセラミックスの焼結特性が原料粉末の純
１（や粒径等に強く依存し、不純物の少ない粒径の揃っ
た微■１な高品質のα−３ｉ ３Ｎｏ粉末を製造するこ
とが重要だからである。
（従来の技術）
窒化けい素扮末の製造方法（合成法）どしでは、下記（
１）＝・（４）に説明するような７Ｊン人が知られてい
る。
１）＝・（４）に説明するような７Ｊン人が知られてい
る。
〈１）金属けい素粉末を窒素中でパ艮時間加熱し次式の
よ・うな反応を導いて窒化させる方法、（３Ｓｉ ＋
２Ｎ２→Ｓ！ ３Ｎｎ）（２）四塩化Ｇ′Ｊい県やシラ
ンどアンモニアとを次式にもとづいて反応させる気相反
応法、＜ ３Ｓｉ Ｃ１，＜ ＋４ＮＨｓ−→Ｓｉ
３Ｎ４＋ １２ＨＣＪ！、） （３）Ｓｉ０２を反応ω論比程度のカーボン（Ｃ）で還
元して得たＳｉＯを次式のような反応を導いて窒化する
方法、 （３Ｓｉ ０２ ＋６Ｇ＋２Ｎ２→Ｓｉ ３Ｎ４→−６
ＣＯ） （４）イミド分解法と言われている方法で、下記式に承
吏ような反応、すなわち右機溶媒に溶かした５ｉＣＪ２
＋溶液と液化アンモニアとを反応させ、シリコンジイミ
ド （Ｓｉ （ＮＨ）ｚ ）を生成させ、それを熱処理し
てＳｉ ３Ｎ＜を得る方法。
よ・うな反応を導いて窒化させる方法、（３Ｓｉ ＋
２Ｎ２→Ｓ！ ３Ｎｎ）（２）四塩化Ｇ′Ｊい県やシラ
ンどアンモニアとを次式にもとづいて反応させる気相反
応法、＜ ３Ｓｉ Ｃ１，＜ ＋４ＮＨｓ−→Ｓｉ
３Ｎ４＋ １２ＨＣＪ！、） （３）Ｓｉ０２を反応ω論比程度のカーボン（Ｃ）で還
元して得たＳｉＯを次式のような反応を導いて窒化する
方法、 （３Ｓｉ ０２ ＋６Ｇ＋２Ｎ２→Ｓｉ ３Ｎ４→−６
ＣＯ） （４）イミド分解法と言われている方法で、下記式に承
吏ような反応、すなわち右機溶媒に溶かした５ｉＣＪ２
＋溶液と液化アンモニアとを反応させ、シリコンジイミ
ド （Ｓｉ （ＮＨ）ｚ ）を生成させ、それを熱処理し
てＳｉ ３Ｎ＜を得る方法。
（Ｓｉ ＣＪ２＊ ＋６ＮＨ３→Ｓｉ （ＮＨ）２
＋４Ｎ８４ Ｃ１ｌ。
＋４Ｎ８４ Ｃ１ｌ。
３Ｓｉ （ＮＨ）２→Ｓｉ ３ Ｎ４ ＋２ＮＨ３）
上述した３ｉ：ｉＮ４粉末合成法のうち、上記（１）の
方法は、Ｓｉの窒化が発熱反応で、その発熱制御のため
プロセス上かなりの工夫を必要とする。例えば、Ｓｌと
しては比較的粗粒のものを選ぶことが必要で、窒化後に
粉砕しなければならないので、このどき不純物の混入が
避けられないという問題点があった。
上述した３ｉ：ｉＮ４粉末合成法のうち、上記（１）の
方法は、Ｓｉの窒化が発熱反応で、その発熱制御のため
プロセス上かなりの工夫を必要とする。例えば、Ｓｌと
しては比較的粗粒のものを選ぶことが必要で、窒化後に
粉砕しなければならないので、このどき不純物の混入が
避けられないという問題点があった。
上記（２）の方法の場合、半尋体素子の表面被覆などに
はＡ４るか、無機耐熱材料ｆｆｌ （Ｄ原料粉末の製造
とじＣはＭ節約な製ｊゐ払とはいえり″工業的製造には
不向さｒ：ある。
はＡ４るか、無機耐熱材料ｆｆｌ （Ｄ原料粉末の製造
とじＣはＭ節約な製ｊゐ払とはいえり″工業的製造には
不向さｒ：ある。
上記（３）の方）ムは、原料としく゛充分に精製された
二酸化けい桑粉末、および炭素粉末を用いる必要がある
ばかりｅなく、生成物はα−Ｓｉ ３Ｎ４β−８ｉ３Ｎ
４、シリコンＡヤシナーイトライド（Ｓｉ ２ ＯＮ２
）およびＳｉ（：＆）混合系になりやすいためにα−
３ｉｉＮ＋の収率が低いという欠点があ一〕た。
二酸化けい桑粉末、および炭素粉末を用いる必要がある
ばかりｅなく、生成物はα−Ｓｉ ３Ｎ４β−８ｉ３Ｎ
４、シリコンＡヤシナーイトライド（Ｓｉ ２ ＯＮ２
）およびＳｉ（：＆）混合系になりやすいためにα−
３ｉｉＮ＋の収率が低いという欠点があ一〕た。
上記（４）のイミド分解法は、高純度の３ｉ ３Ｎ＋粉
末８−得ることはできるが、高価なＳＩＣβ４を使用す
゛るために、本質的に経済的な方法とは占えない。
末８−得ることはできるが、高価なＳＩＣβ４を使用す
゛るために、本質的に経済的な方法とは占えない。
上述した周知の方法のもつｎ照点を克服する改善技術と
しては、特開昭５３１０２３００号公報や特開昭５９−
１３６１１号公報として開示されている技術が知られて
いる。
しては、特開昭５３１０２３００号公報や特開昭５９−
１３６１１号公報として開示されている技術が知られて
いる。
また、特開昭５９−５０００６号公報においては、ｆｆ
１ｆｆｉ比にして、ＳｉＯ粉末１．Ｃ粉末０．２〜２．
０及びＳ１粉末０．０１〜１．００割合の粉末を窒素を
含む雰囲気にて加熱し、還元窒化する技術が開示されて
いる。
１ｆｆｉ比にして、ＳｉＯ粉末１．Ｃ粉末０．２〜２．
０及びＳ１粉末０．０１〜１．００割合の粉末を窒素を
含む雰囲気にて加熱し、還元窒化する技術が開示されて
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら上記従来技術の場合、解決を必要とツる次
のような問題点を抱えている。すなわち、特開昭５３−
１０２３００号公報開示の技術の場合、Ｃｆ。
のような問題点を抱えている。すなわち、特開昭５３−
１０２３００号公報開示の技術の場合、Ｃｆ。
を過剰に用いかつＳｉ ３Ｎ＜粉末を所定ｍ共存させる
方法であるが、得られるＳｉ ３Ｎ＜粉末のその粒径は
１μｍから １．７μｍであり、セラミックスの焼結特
性を改善するのに有効な、微細な窒化けい素粉末を得る
ことは困難である。
方法であるが、得られるＳｉ ３Ｎ＜粉末のその粒径は
１μｍから １．７μｍであり、セラミックスの焼結特
性を改善するのに有効な、微細な窒化けい素粉末を得る
ことは困難である。
また、上記特開昭５９− １３６１１号公報に開示の方
法は、いわゆるアモルファス状ＳｉＯを還元窒化雰囲気
中で熱処理して３ｉ ３Ｎ＜超微粉を製造する技術であ
るが、単に還元窒化雰囲気中で熱処理しても、実際には
還元窒化が不完全であり、生成する８１３Ｎ４に５ｉｚ
ＯＮ２などの不純物が混入づ゛るので、高品質のＳｉ
３Ｎ＜が高収率では得られないという問題点を残してい
た。
法は、いわゆるアモルファス状ＳｉＯを還元窒化雰囲気
中で熱処理して３ｉ ３Ｎ＜超微粉を製造する技術であ
るが、単に還元窒化雰囲気中で熱処理しても、実際には
還元窒化が不完全であり、生成する８１３Ｎ４に５ｉｚ
ＯＮ２などの不純物が混入づ゛るので、高品質のＳｉ
３Ｎ＜が高収率では得られないという問題点を残してい
た。
特１７１昭５９−５０００６号公報にＪ３いＣは、３ｉ
粉末として平均粒径１０μｍ以下のものを用いるため、
どうしても、生成する３ｉ ３Ｎ＋粉末中に添加したＳ
ｌが直接窒化で得られたと思われる粗大なＳｉ １Ｎ＋
が混在づ゛る問題点を抱えでいた。
粉末として平均粒径１０μｍ以下のものを用いるため、
どうしても、生成する３ｉ ３Ｎ＋粉末中に添加したＳ
ｌが直接窒化で得られたと思われる粗大なＳｉ １Ｎ＋
が混在づ゛る問題点を抱えでいた。
要するに本発明の目的は上記従来技術の抱える問題点の
克服にある。
克服にある。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明者等は上述した課題に対して鋭意研究した結果、
微細な一酸化けい素（Ｓｉ Ｏ）粉末、炭素（Ｃ）含有
物質およびけい素＜Ｓｉ ）粉末、ざらに窒化けい＃（
Ｓｉ ３Ｎ４）粉末を加えた混合粉末もしくは−その成
形体をもとどして、これをＮ２＋不活性ガス等の窒化性
ガスを充填した″４囲気中で熱処理した場合、ＳｉＣヤ
）Ｓｉ ２ＯＮ２が共存しない高晶質ぐ微細なα〜３ｉ
３Ｎ＜粉末を高温度に含む窒化けい素粉末か高収率で
＋Ｎ ＋つれることを知見した。
微細な一酸化けい素（Ｓｉ Ｏ）粉末、炭素（Ｃ）含有
物質およびけい素＜Ｓｉ ）粉末、ざらに窒化けい＃（
Ｓｉ ３Ｎ４）粉末を加えた混合粉末もしくは−その成
形体をもとどして、これをＮ２＋不活性ガス等の窒化性
ガスを充填した″４囲気中で熱処理した場合、ＳｉＣヤ
）Ｓｉ ２ＯＮ２が共存しない高晶質ぐ微細なα〜３ｉ
３Ｎ＜粉末を高温度に含む窒化けい素粉末か高収率で
＋Ｎ ＋つれることを知見した。
すなわら本）を明は、１記混合物ｂｂ＜はぞの成形体を
、１４００〜１８００℃の温度に保持した窒化性雰囲気
のもとて加熱することを特徴どする窒化けい素扮末の製
造方法を、上記問題点の課題解決手段として採用するも
のである。
、１４００〜１８００℃の温度に保持した窒化性雰囲気
のもとて加熱することを特徴どする窒化けい素扮末の製
造方法を、上記問題点の課題解決手段として採用するも
のである。
（作用）
本発明で使用するＳｉＯ粉末としては、例えば、エレク
トロニクス分野で利用されているＭＭ簿股形成用の原料
であるＳｉＯ粉来などがある。また粒径１μＩ１１以下
のアモルファス状のＳｉＯ超微粉なども使用可能であり
、微細なＳｉ ３Ｎ＋粉末を得るために原料のＳｉＯ粉
末も細かい方が望ましい。
トロニクス分野で利用されているＭＭ簿股形成用の原料
であるＳｉＯ粉来などがある。また粒径１μＩ１１以下
のアモルファス状のＳｉＯ超微粉なども使用可能であり
、微細なＳｉ ３Ｎ＋粉末を得るために原料のＳｉＯ粉
末も細かい方が望ましい。
こうしたＳｉＯ粉末は、Ｓｉ ０２−１ｃ系、Ｓｉ ０
２−５：系などの反応系で高温度反応生成物として得ら
れるが、いわゆる高温で発生したＳｉＯ蒸気（ＳｉＯ（
９））が不均化反応（２Ｓｉ Ｏ−＋Ｓｉ ＋Ｓｉ ０
２ ）を起こさずに、急冷・凝固した場合、Ｘ線回折法
では非晶質と認められ、また気相を介して得られるので
非常に微細で本発明に好適である。そして、その表面は
活性に冨み、場合によっては空気中の酸素と反応して表
面が８１０２になっている場合が多い１．また時には表
面のみ窒素と反応して窒化していたりするものもある。
２−５：系などの反応系で高温度反応生成物として得ら
れるが、いわゆる高温で発生したＳｉＯ蒸気（ＳｉＯ（
９））が不均化反応（２Ｓｉ Ｏ−＋Ｓｉ ＋Ｓｉ ０
２ ）を起こさずに、急冷・凝固した場合、Ｘ線回折法
では非晶質と認められ、また気相を介して得られるので
非常に微細で本発明に好適である。そして、その表面は
活性に冨み、場合によっては空気中の酸素と反応して表
面が８１０２になっている場合が多い１．また時には表
面のみ窒素と反応して窒化していたりするものもある。
本発明においてＳＩＯ粉末を用いる理由は次のような点
にある。シリカ還元法では、 Ｓｉ ０２ ＋Ｃ−＊Ｓｉ Ｏ＋ＣＯ・・・（１）の反
応により発生する５ｉＯ（ｙ＞を、中間体として次式の
ようにＣ共存下のＮ２雰囲気で反応させてＳｉ ３Ｎ４
を得る方法である。
にある。シリカ還元法では、 Ｓｉ ０２ ＋Ｃ−＊Ｓｉ Ｏ＋ＣＯ・・・（１）の反
応により発生する５ｉＯ（ｙ＞を、中間体として次式の
ようにＣ共存下のＮ２雰囲気で反応させてＳｉ ３Ｎ４
を得る方法である。
３Ｓｉ Ｏ（９）＋２Ｎ２ ＋３ｃ４ｓｉ ３Ｎ４＋３
ＧＯ・・・（２） この反応において、Ｓｉ ０２はＳｉＯ粉末に比べて反
応活性に乏しく、加熱途中に軟化し、（１）式で得られ
たＳｉＯ（ｇ）の流通を妨げるばかりか、雰囲気ガス（
特にＮ２ガス）の流通をも妨げ、原料内のＳｉ０分圧、
Ｎ２分圧を減少させてβ−８ｉ Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ７
なども不可避的に生成しやすく、α−８ｉ３Ｎ４の収率
を低下させる。
ＧＯ・・・（２） この反応において、Ｓｉ ０２はＳｉＯ粉末に比べて反
応活性に乏しく、加熱途中に軟化し、（１）式で得られ
たＳｉＯ（ｇ）の流通を妨げるばかりか、雰囲気ガス（
特にＮ２ガス）の流通をも妨げ、原料内のＳｉ０分圧、
Ｎ２分圧を減少させてβ−８ｉ Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ７
なども不可避的に生成しやすく、α−８ｉ３Ｎ４の収率
を低下させる。
しかし、ＳｉＯ粉末中に（２）式の反応４論比程度、好
ましくは反応量論比より若干多めにＣ粉末を配合すれば
、さらに該反応容器内の０２分圧を充分減少させて加熱
すれば、次式： ％式％（３） の反応の進行に伴うＳｉＯ２の生成を抑制し得る。
ましくは反応量論比より若干多めにＣ粉末を配合すれば
、さらに該反応容器内の０２分圧を充分減少させて加熱
すれば、次式： ％式％（３） の反応の進行に伴うＳｉＯ２の生成を抑制し得る。
ざらにｓｈｏ粉末は蒸発しＳｉ Ｏ（９） ：Ｓｉ Ｏ
蒸気となり（４）式を経由し極めて容易に（２）式の反
応が進行するからである。
蒸気となり（４）式を経由し極めて容易に（２）式の反
応が進行するからである。
５ｉＯ（Ｓ）→Ｓｉ Ｏ（ｇ）・・・・・・（４）次に
、本発明において使用するＣ含有物質としては、とくに
限定しないが、ＳｉＯ粉末との均一な混合状態が達成さ
れ、かつ炭素以外の不純物が少ないほうが望ましい。例
えば、配分の少ない石油コークスや石油ピッチ、石炭ビ
ッヂ、カーボンブラック、各種有機樹脂などが好適であ
る。
、本発明において使用するＣ含有物質としては、とくに
限定しないが、ＳｉＯ粉末との均一な混合状態が達成さ
れ、かつ炭素以外の不純物が少ないほうが望ましい。例
えば、配分の少ない石油コークスや石油ピッチ、石炭ビ
ッヂ、カーボンブラック、各種有機樹脂などが好適であ
る。
また、本発明では、１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ
以下の８１粉末を原料内に混合して用いる。要するにこ
の８１を原料粉末に添加するのは次の理由による。原料
粉末として用いるＳｉＯの表面は通常一部酸化されてお
りＳｉ Ｏ２となっている。３ｉはそれ自体容易に窒化
し、８１０表面の３ｉＱ２とＣの反応からＳｉＯを生成
し引き続いて３ｉ ３Ｎ４を生成さけるという反応プロ
セスの中で、５１３Ｎ４の半亥を提供する（二とになり
、５ｉＯ（Ｓ）表面上のＳｉ ０２の消費を促進する。
以下の８１粉末を原料内に混合して用いる。要するにこ
の８１を原料粉末に添加するのは次の理由による。原料
粉末として用いるＳｉＯの表面は通常一部酸化されてお
りＳｉ Ｏ２となっている。３ｉはそれ自体容易に窒化
し、８１０表面の３ｉＱ２とＣの反応からＳｉＯを生成
し引き続いて３ｉ ３Ｎ４を生成さけるという反応プロ
セスの中で、５１３Ｎ４の半亥を提供する（二とになり
、５ｉＯ（Ｓ）表面上のＳｉ ０２の消費を促進する。
さらに８１はＳｉＯ２と反応してＳｉＯを生成し、Ｓｉ
Ｏ（ｇ）の生成を促進して５１０２の消費を促進するこ
とも考えられる。このようにして“８１゛′により５ｉ
Ｏ（Ｓ）表面上の８１０２の消費が促進され、Ｓｉ Ｏ
（Ｓ）微粉効果が一層発揮されることとなり、５ｉＯ（
Ｓ）から３ｉ ３Ｎ４への反応（２）が促進される。
Ｏ（ｇ）の生成を促進して５１０２の消費を促進するこ
とも考えられる。このようにして“８１゛′により５ｉ
Ｏ（Ｓ）表面上の８１０２の消費が促進され、Ｓｉ Ｏ
（Ｓ）微粉効果が一層発揮されることとなり、５ｉＯ（
Ｓ）から３ｉ ３Ｎ４への反応（２）が促進される。
なお、本発明者らの研究では、Ｓ１粉末を除くＳｉＯ粉
末粉末法３Ｃ含有物質のみの混合粉末を窒化性ガス雰囲
気中で反応温度を適切に選択して熱処理した場合でも、
高品質で微細なα−３ｉａＮ粉末が高収率で得られるこ
とが判った。
末粉末法３Ｃ含有物質のみの混合粉末を窒化性ガス雰囲
気中で反応温度を適切に選択して熱処理した場合でも、
高品質で微細なα−３ｉａＮ粉末が高収率で得られるこ
とが判った。
しかしイ？がら、わずかながらＳｉ Ｃ。
５ｉｚＯＮ２．α−８ｉ：＋Ｎ４ウィスカーの共存がみ
とめられた。しかし、前述したように３ｉ粉末を含む混
合粉末を混合した方が、前記共存物質が少なく、より好
適であることが判った。
とめられた。しかし、前述したように３ｉ粉末を含む混
合粉末を混合した方が、前記共存物質が少なく、より好
適であることが判った。
そしてさらに、５ｉｉＮ４粉末を加えた場合には、３ｉ
ｓＮ＋生成率が一層向上することを見出した。すなわち
、ＳｉＯ粉末−〇含有物質−８ｉ粉末−８ｉａＮ＜粉末
の混合物の方が、より好ましい製品が得られることが判
った。
ｓＮ＋生成率が一層向上することを見出した。すなわち
、ＳｉＯ粉末−〇含有物質−８ｉ粉末−８ｉａＮ＜粉末
の混合物の方が、より好ましい製品が得られることが判
った。
次に本発明においては、先に出発原料としで用いるＳｉ
Ｏ粉末と炭素含有物質中の炭素との混合比を、モル比（
Ｃ／Ｓｉ Ｏ） テ０．７〜２．０（７）範囲とするこ
とにより、α型窒化けい系粉末の収率を上げることがで
きることを示した。これは次の理由による。すなわら、
ｓｉ ｏ１モルあたりＣが０．７未満では、ＳｉＯ２の
生成が始まると共に多層の５ｉｚＯＮ２が生成してα型
窒化けい系粉末の生成量が少なくなる。一方、２．０を
超えると、ＳｉＣの生成が認められると共にβ型窒化け
い素の生成が認められ、α型窒化けい素の収率が低下す
る。
Ｏ粉末と炭素含有物質中の炭素との混合比を、モル比（
Ｃ／Ｓｉ Ｏ） テ０．７〜２．０（７）範囲とするこ
とにより、α型窒化けい系粉末の収率を上げることがで
きることを示した。これは次の理由による。すなわら、
ｓｉ ｏ１モルあたりＣが０．７未満では、ＳｉＯ２の
生成が始まると共に多層の５ｉｚＯＮ２が生成してα型
窒化けい系粉末の生成量が少なくなる。一方、２．０を
超えると、ＳｉＣの生成が認められると共にβ型窒化け
い素の生成が認められ、α型窒化けい素の収率が低下す
る。
本発明において、原料の配合（Ｃ，／Ｓｉ Ｏ）が大き
い場合、焼成後（、二炭素が残留１する（−とがある３
、こうした場合、さら（Ｊ耐化竹雰囲気て゛焼成し、残
留した炭素を酸化４−ることにより除去リ−るＪ′とが
できる。３酸化性雰囲気中での焼成温度は生成した窒化
けい系粉末が酸化しないように櫨ることが好ま；］く、
６６００℃下が好適である。
い場合、焼成後（、二炭素が残留１する（−とがある３
、こうした場合、さら（Ｊ耐化竹雰囲気て゛焼成し、残
留した炭素を酸化４−ることにより除去リ−るＪ′とが
できる。３酸化性雰囲気中での焼成温度は生成した窒化
けい系粉末が酸化しないように櫨ることが好ま；］く、
６６００℃下が好適である。
次に本発明において原料粉末中に含有させるＳｉ粉末の
優を、ＳｉＯ粉末とＣ粉末の混合物の総重量１００重量
部に対しＣ１０，１−・２０重開部の範囲内とする理由
を述べる。３ｉ粉末の含有１４が０．１重墳部未満では
、ＳｉＱ表面のＳｉ Ｏ２の反応促進効果が見られず、
Ｓｉ３Ｎ４粉末の収率が低下する。またＳ１粉末の含有
φが２０重置部を超えると、生成する３ｉ、ｉＮ４粉末
の平均粒径が大きくなり、また経済的にも工業的に６成
立Ｉ２．にくくなるからである。
優を、ＳｉＯ粉末とＣ粉末の混合物の総重量１００重量
部に対しＣ１０，１−・２０重開部の範囲内とする理由
を述べる。３ｉ粉末の含有１４が０．１重墳部未満では
、ＳｉＱ表面のＳｉ Ｏ２の反応促進効果が見られず、
Ｓｉ３Ｎ４粉末の収率が低下する。またＳ１粉末の含有
φが２０重置部を超えると、生成する３ｉ、ｉＮ４粉末
の平均粒径が大きくなり、また経済的にも工業的に６成
立Ｉ２．にくくなるからである。
なお使用するＳ１粉末の平均粒径は１μ［ｉ以下が適当
で、好ましくは０．５μ鴎以下がよい。これは直接窒化
するＳｉが完全１．１：５ｉｑＮ＋になりにくいばかり
か、直接窒化されて生成する３ｉ ３Ｎ＋の粒径が大き
くなり、生成するＳｉ：ｉＮ＋粉末中に粗大な３！ ３
Ｎ４粉末粒が混在し平均粒径を大きくするからである。
で、好ましくは０．５μ鴎以下がよい。これは直接窒化
するＳｉが完全１．１：５ｉｑＮ＋になりにくいばかり
か、直接窒化されて生成する３ｉ ３Ｎ＋の粒径が大き
くなり、生成するＳｉ：ｉＮ＋粉末中に粗大な３！ ３
Ｎ４粉末粒が混在し平均粒径を大きくするからである。
次に、本発明において原料粉末中に含有させるα−３ｉ
３Ｎ＋粉末の、配合割合は、ＳｉＯ粉末どＣ粉末の混
合物１００重量部に対して０．１〜１００重量部の範囲
が好ましい、０．１重ｉ部未満のとき、少量のβ−８ｉ
Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ２が生成するため、結果としてα
−３ｉ：＋Ｎ＋粉末の生成量が減少する。逆に１＜１０
重量部よりも多いと、必要以上配合することになり、経
済的でなくなる。
３Ｎ＋粉末の、配合割合は、ＳｉＯ粉末どＣ粉末の混
合物１００重量部に対して０．１〜１００重量部の範囲
が好ましい、０．１重ｉ部未満のとき、少量のβ−８ｉ
Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ２が生成するため、結果としてα
−３ｉ：＋Ｎ＋粉末の生成量が減少する。逆に１＜１０
重量部よりも多いと、必要以上配合することになり、経
済的でなくなる。
本発明においては、上記ＳｉＯ粉末Ｃ，Ｓｉ粉末、３ｉ
３Ｎ＋粉末の混合物を使用するが、使用の形態として
は混合物粉末のまま、あるいはその混合粉末を金型成形
機などで成形体にしたものでもよい。
３Ｎ＋粉末の混合物を使用するが、使用の形態として
は混合物粉末のまま、あるいはその混合粉末を金型成形
機などで成形体にしたものでもよい。
次に、窒化性ガス雰囲気としては、Ｎ２やＮ２−Ｎ２
、 Ｎ２−Ａｒ 、あるいはＮ Ｈ３などのように加熱
により分解してＮ２を発生するようなガス雰囲気が挙げ
られるが、どの雰囲気ガスでｂ本発明の目的は達成され
る。
、 Ｎ２−Ａｒ 、あるいはＮ Ｈ３などのように加熱
により分解してＮ２を発生するようなガス雰囲気が挙げ
られるが、どの雰囲気ガスでｂ本発明の目的は達成され
る。
次に、加熱焼成の温度は、１４００−１８００℃の範囲
が選ばれる。この温度範囲限定の理由は、１４００℃未
満ではＳｉ ３Ｎ４の生成が難しく、ならびにＳｉ ２
ＯＮ２やＳｉ ０２が生成しやすい。また１８００℃を
超えるとβ−３ｉ ３Ｎ＋の生成量が増加し、結局所望
のα−８ｉ ３Ｎ４１）末の収率が減少づるばかりか、
庚素含有呈の多い場合にはＳｉＣの生成が見られるから
Ｃある。
が選ばれる。この温度範囲限定の理由は、１４００℃未
満ではＳｉ ３Ｎ４の生成が難しく、ならびにＳｉ ２
ＯＮ２やＳｉ ０２が生成しやすい。また１８００℃を
超えるとβ−３ｉ ３Ｎ＋の生成量が増加し、結局所望
のα−８ｉ ３Ｎ４１）末の収率が減少づるばかりか、
庚素含有呈の多い場合にはＳｉＣの生成が見られるから
Ｃある。
本発明において、混合粉末を焼成・１＝る際には窒化性
ガス雰囲気中のＮ２分［Ｆを１気圧以−し、好ましくは
３気圧以上に保つ。その理由【よ、１気圧未満ではＳｉ
Ｃの生成８が多くなり、低温のとき特にその傾向が著し
い。その結果として３ｉ ３Ｎ＋の生成Ｍが減少するた
めである。圧力の効果については次の様に考えられる。
ガス雰囲気中のＮ２分［Ｆを１気圧以−し、好ましくは
３気圧以上に保つ。その理由【よ、１気圧未満ではＳｉ
Ｃの生成８が多くなり、低温のとき特にその傾向が著し
い。その結果として３ｉ ３Ｎ＋の生成Ｍが減少するた
めである。圧力の効果については次の様に考えられる。
すなわら、Ｎ２雰囲気−トでＳＩＣとＳｉ ３Ｎ４の平
衡を考えると、 ３Ｓｉ Ｃ→−２Ｎ２→Ｓ！ ３ Ｎ４ ＋、’３Ｃ・
・・（４）の反応が考えられる。この反応式からＳ：
Ｃ。
衡を考えると、 ３Ｓｉ Ｃ→−２Ｎ２→Ｓ！ ３ Ｎ４ ＋、’３Ｃ・
・・（４）の反応が考えられる。この反応式からＳ：
Ｃ。
３ｉ：＋Ｎ４の安定領域を温度とＮ２分圧で整理ηると
第１図に示づ゛ような結果となる。第１図力日られかる
ように、Ｎ２分圧が高いほど、３ｉａＮ４が安定である
ことがわかる。特に該反応温度領域Ｃは３気圧以上保持
することが、３ｉ ３Ｎ＋生成に一層有利であることは
明白である。
第１図に示づ゛ような結果となる。第１図力日られかる
ように、Ｎ２分圧が高いほど、３ｉａＮ４が安定である
ことがわかる。特に該反応温度領域Ｃは３気圧以上保持
することが、３ｉ ３Ｎ＋生成に一層有利であることは
明白である。
（実施例）
原料として、平均粒径０，２μｍのＳｉＯ粉末とカーボ
ンブラックおよびＳ１粉末、さらにα化率９０％の３ｉ
３Ｎ４粉末を、第１表に示す配合割合で均一に混合し
たものを用いた。これらの混合粉末をカーボンるつぼに
軽く充填し、ＮＺ雰囲気中に“Ｃ第１表に示す条件で２
時間熱処理を行った。
ンブラックおよびＳ１粉末、さらにα化率９０％の３ｉ
３Ｎ４粉末を、第１表に示す配合割合で均一に混合し
たものを用いた。これらの混合粉末をカーボンるつぼに
軽く充填し、ＮＺ雰囲気中に“Ｃ第１表に示す条件で２
時間熱処理を行った。
こうした熱処理で得た生成物を粉末Ｘ線回折によって生
成結晶相を同定し、窒化けい素の生成？Ｊ合を測定し、
同時に金成物中のα−３ｉｓＮ４の生成割合も測定した
。ざらに、走査電子顕微鏡観察により窒化けい素粉床の
粒径を測定した。その結果を第１表に示す。
成結晶相を同定し、窒化けい素の生成？Ｊ合を測定し、
同時に金成物中のα−３ｉｓＮ４の生成割合も測定した
。ざらに、走査電子顕微鏡観察により窒化けい素粉床の
粒径を測定した。その結果を第１表に示す。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、α化率の高い高純
度で微細な窒化けい素粉末が安価に効率良く製造できる
。
度で微細な窒化けい素粉末が安価に効率良く製造できる
。
第１図は、温度と窒素分圧についての８１３ＮとＳｉＣ
との平衡関係を示す線図である。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 温膚”ｒ／’Ｃ
との平衡関係を示す線図である。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 温膚”ｒ／’Ｃ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＳｉＯ粉末を調整雰囲気中で熱処理することにより
窒化けい素を生成させるに当り、該ＳｉＯ粉末に対しＣ
含有物質、Ｓｉおよび Ｓｉ＿３Ｎ＿４粉末を混合し、その混合物を窒化性雰囲
気のもとで１４００〜１８００℃の範囲に加熱すること
を特徴とする窒化けい素粉末の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24272885A JPS62105905A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 窒化けい素粉末の製造方法 |
| DE8686304810T DE3675590D1 (de) | 1985-06-24 | 1986-06-23 | Verfahren zum herstellen von siliziumnitridpulvern. |
| EP86304810A EP0206795B1 (en) | 1985-06-24 | 1986-06-23 | Method of producing silicon nitride powders |
| CA000512152A CA1293106C (en) | 1985-06-24 | 1986-06-23 | Method of producing silicon nitride powders |
| CN86104331A CN1007724B (zh) | 1985-06-24 | 1986-06-23 | 制造α-氮气化硅粉末的方法 |
| AU58951/86A AU568982B2 (en) | 1985-06-24 | 1986-06-23 | Silicon nitride powder |
| KR1019860005039A KR870000238A (ko) | 1985-06-24 | 1986-06-24 | 질화 규소 분말의 생산 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24272885A JPS62105905A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 窒化けい素粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62105905A true JPS62105905A (ja) | 1987-05-16 |
Family
ID=17093360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24272885A Pending JPS62105905A (ja) | 1985-06-24 | 1985-10-31 | 窒化けい素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62105905A (ja) |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP24272885A patent/JPS62105905A/ja active Pending
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