JPS6259049B2 - - Google Patents
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- JPS6259049B2 JPS6259049B2 JP9621681A JP9621681A JPS6259049B2 JP S6259049 B2 JPS6259049 B2 JP S6259049B2 JP 9621681 A JP9621681 A JP 9621681A JP 9621681 A JP9621681 A JP 9621681A JP S6259049 B2 JPS6259049 B2 JP S6259049B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
- C01B21/0685—Preparation by carboreductive nitridation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
本発明はα−Si3N4微粉末の製造法に関し、
SiO2とＣの混合粉末からα−Si3N4の微粉末を高
収率で得る方法に関するものである。 公知のようにα−Si3N4粉末を出発原料とする
Si3N4焼結体は、その結晶粒形が針状であるた
め、β−Si3N4粉末を出発原料とする焼結体に比
して機械的強度に優れている（窯業協会編集委員
会講座 委員会編（セラミツクスの機械的性質」
第178項〜第179頁）。 Si3N4微粉末の合成法にはおよそ下記の４種の
方が知られている。 (1) ケイ素直接窒化法 3Si＋2N2→Si3N4 (2) 熱分解法 3Si（NH）2→Si3N4＋2NH3 (3) 気相反応法 3SiCl4＋4NH3→Si3N4＋12HCl (4) シリカ還元法 3SiO2＋6C＋2N2→SiN4＋
6CO このうち(1)の方法は粉砕時に不純物が混入し反
応時間が長く、得られる粉末は粗くβ−Si3N4が
混入し易い、(2)の方法は反応や不均一で、低温が
必要であるためコスト高となる。(3)の方法は純度
が高いがコスト高であり、Cl2やHClの汚染の問
題もある。(4)の方法は発熱反応であるので反応操
作は簡単であるが、SiCやSi2ON2が混入し易い、
等それぞれ問題があり、高純度で高α率のSi3N4
微粉末を高収率に得ることは困難であつた。更に
微細な粉末を得るには低温におけるより精密な温
度制御が必要であり、雰囲気は安定し難く、高収
率を安定して得ることが難しかつた。 本発明はこれを改良するためになされたもので
特許請求の範囲の通りを要旨とするものである。
こゝで原料に用いるSiO2やＣ粉末は純度95％以
上で１μｍ以下の粒径をもつことが必要である。
また、混合割合は4/10≦Ｃ／SiO2≦80/10の範囲
内がよくＣ／SiO2が4/10未満の時はSi2ON2が多
量に生成し、Ｃ／SiO2が80/10を超えるとSiCが
生成し、相対的にα−Si3N4の収率が低下する。
雰囲気はN2にCOを含ませることが下記の理由に
より必要となる。即ちSiO2の窒化反応は下記の
如くである。 SiO2＋Ｃ→SiO＋CO …(1) SiO2＋CO→SiO＋CO2 …(2) Ｃ＋CO2→2CO …(3) SiO＋Ｃ＋2/3N2→1/3Si3N4＋CO …(4) ここで(1)の反応は公知のように1300℃付近より
開始するが、この温度では極めて遅いのでCOガ
スの存在が重要で、本発明ではあらかじめCOガ
スを導入し、SiOの生成を促進させる。COガス
の割合は0.01体積％未満ではSiO生成の促進効果
が少なく、20体積％を超えると生成したSiOが
COと反応してSiCやSiON2が生成し収率を低下す
る。また、COとN2の混合ガスは全反応時間導入
することが好ましいが発明者らが鋭意検討したと
ころによれば、COとN2の混合ガスが円滑に窒化
反応を促進する作用の完壁を期すためには、
SiO2とＣが反応を開始する温度よりはやや低め
ではあるが、1200℃以上の温度で0.2時間以上導
入することが必要で、これ以下では未反応の
SiO2が残留するおそれがある。 実施例 平均粒径0.9μｍのSiO2粉末とＣ粉末を第１表
に示す組成割合で混合し、この混合粉末10ｇをる
つぼに充填後、これを電気炉（反応部内径70mm
φ）内で第１表に示す反応条件で加熱処理した。
加熱の際の昇温速度は20℃／min、導入ガスの流
量は４／minとした。生成した粉末を酸化雰囲
気下600〜800℃、24〜48時間熱処理しSi3N4粉末
を得た。これの特性も第１表に示す。なお、第１
表中、導入時間とは、雰囲気温度が1200℃を超え
た時より起算した時間を表す。
SiO2とＣの混合粉末からα−Si3N4の微粉末を高
収率で得る方法に関するものである。 公知のようにα−Si3N4粉末を出発原料とする
Si3N4焼結体は、その結晶粒形が針状であるた
め、β−Si3N4粉末を出発原料とする焼結体に比
して機械的強度に優れている（窯業協会編集委員
会講座 委員会編（セラミツクスの機械的性質」
第178項〜第179頁）。 Si3N4微粉末の合成法にはおよそ下記の４種の
方が知られている。 (1) ケイ素直接窒化法 3Si＋2N2→Si3N4 (2) 熱分解法 3Si（NH）2→Si3N4＋2NH3 (3) 気相反応法 3SiCl4＋4NH3→Si3N4＋12HCl (4) シリカ還元法 3SiO2＋6C＋2N2→SiN4＋
6CO このうち(1)の方法は粉砕時に不純物が混入し反
応時間が長く、得られる粉末は粗くβ−Si3N4が
混入し易い、(2)の方法は反応や不均一で、低温が
必要であるためコスト高となる。(3)の方法は純度
が高いがコスト高であり、Cl2やHClの汚染の問
題もある。(4)の方法は発熱反応であるので反応操
作は簡単であるが、SiCやSi2ON2が混入し易い、
等それぞれ問題があり、高純度で高α率のSi3N4
微粉末を高収率に得ることは困難であつた。更に
微細な粉末を得るには低温におけるより精密な温
度制御が必要であり、雰囲気は安定し難く、高収
率を安定して得ることが難しかつた。 本発明はこれを改良するためになされたもので
特許請求の範囲の通りを要旨とするものである。
こゝで原料に用いるSiO2やＣ粉末は純度95％以
上で１μｍ以下の粒径をもつことが必要である。
また、混合割合は4/10≦Ｃ／SiO2≦80/10の範囲
内がよくＣ／SiO2が4/10未満の時はSi2ON2が多
量に生成し、Ｃ／SiO2が80/10を超えるとSiCが
生成し、相対的にα−Si3N4の収率が低下する。
雰囲気はN2にCOを含ませることが下記の理由に
より必要となる。即ちSiO2の窒化反応は下記の
如くである。 SiO2＋Ｃ→SiO＋CO …(1) SiO2＋CO→SiO＋CO2 …(2) Ｃ＋CO2→2CO …(3) SiO＋Ｃ＋2/3N2→1/3Si3N4＋CO …(4) ここで(1)の反応は公知のように1300℃付近より
開始するが、この温度では極めて遅いのでCOガ
スの存在が重要で、本発明ではあらかじめCOガ
スを導入し、SiOの生成を促進させる。COガス
の割合は0.01体積％未満ではSiO生成の促進効果
が少なく、20体積％を超えると生成したSiOが
COと反応してSiCやSiON2が生成し収率を低下す
る。また、COとN2の混合ガスは全反応時間導入
することが好ましいが発明者らが鋭意検討したと
ころによれば、COとN2の混合ガスが円滑に窒化
反応を促進する作用の完壁を期すためには、
SiO2とＣが反応を開始する温度よりはやや低め
ではあるが、1200℃以上の温度で0.2時間以上導
入することが必要で、これ以下では未反応の
SiO2が残留するおそれがある。 実施例 平均粒径0.9μｍのSiO2粉末とＣ粉末を第１表
に示す組成割合で混合し、この混合粉末10ｇをる
つぼに充填後、これを電気炉（反応部内径70mm
φ）内で第１表に示す反応条件で加熱処理した。
加熱の際の昇温速度は20℃／min、導入ガスの流
量は４／minとした。生成した粉末を酸化雰囲
気下600〜800℃、24〜48時間熱処理しSi3N4粉末
を得た。これの特性も第１表に示す。なお、第１
表中、導入時間とは、雰囲気温度が1200℃を超え
た時より起算した時間を表す。
【表】
以上の如く本発明品はα−Si3N4の微粉末を高
い窒化率で得られ、SiCやSi2ON2の生成も極めて
少なく簡単な工程でコスト安くα−Si3N4を得ら
れるものである。
い窒化率で得られ、SiCやSi2ON2の生成も極めて
少なく簡単な工程でコスト安くα−Si3N4を得ら
れるものである。
Claims (1)
- １ SiO2とＣとを重量基準で4/10≦Ｃ／SiO2≦8
０／１０となるように含む混合粉末をN2を主とする
雰囲気中1200℃以上1550℃以下の温度雰囲内で加
熱してSiO2を窒化する方法において、前記雰囲
気中に温度が1200℃を超えた時より起算して少な
くとも0.2時間、CO0.01〜20体積％及びN280〜
99.99体積％よりなる混合ガスを導入し続けるこ
とを特徴とするα−Si3N4微粉末の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9621681A JPS57209811A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Preparation of alpha-si3n4 impalpable powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9621681A JPS57209811A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Preparation of alpha-si3n4 impalpable powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57209811A JPS57209811A (en) | 1982-12-23 |
| JPS6259049B2 true JPS6259049B2 (ja) | 1987-12-09 |
Family
ID=14159039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9621681A Granted JPS57209811A (en) | 1981-06-22 | 1981-06-22 | Preparation of alpha-si3n4 impalpable powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57209811A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122705A (ja) * | 1983-12-01 | 1985-07-01 | Chichibu Cement Co Ltd | α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
| JPS60246209A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-12-05 | Hajime Saito | α−Ｓｉ↓３Ｎ↓４微粉末の製造方法 |
-
1981
- 1981-06-22 JP JP9621681A patent/JPS57209811A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57209811A (en) | 1982-12-23 |
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