JPS6270207A - 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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- JPS6270207A JPS6270207A JP20989785A JP20989785A JPS6270207A JP S6270207 A JPS6270207 A JP S6270207A JP 20989785 A JP20989785 A JP 20989785A JP 20989785 A JP20989785 A JP 20989785A JP S6270207 A JPS6270207 A JP S6270207A
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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】
（産業上の利用分野）
この明細書で開示する技術は、セラミックスの分野に属
するものであり、窒化けい素 （Ｓ！ｓＮ＋）粉末の製造方法；とくにα−３ｉ ３Ｎ
＜の含有率が高く、かつ微細で粒径の揃った高純度粉末
の製造についての提案である。なお、８１３Ｎ４にはα
型およσβ型と呼ばれるものがあるが、なかでもα型の
３ｉ ３Ｎ＋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として大いに期
待されている。
するものであり、窒化けい素 （Ｓ！ｓＮ＋）粉末の製造方法；とくにα−３ｉ ３Ｎ
＜の含有率が高く、かつ微細で粒径の揃った高純度粉末
の製造についての提案である。なお、８１３Ｎ４にはα
型およσβ型と呼ばれるものがあるが、なかでもα型の
３ｉ ３Ｎ＋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として大いに期
待されている。
３ｉ ３Ｎ４セラミツクスを構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度や粒
径等に強く依存し、不純物の少ない粒径の揃った微細な
高品質のα型３ｉ ３Ｎ＋粉末を製造することが重要で
ある。
合、そのセラミックスの焼結特性が原料粉末の純度や粒
径等に強く依存し、不純物の少ない粒径の揃った微細な
高品質のα型３ｉ ３Ｎ＋粉末を製造することが重要で
ある。
（従来の技術）
窒化けい素粉末の製造方法（合成法）としては、下記（
１）〜（４）に説明するような方法が知られている。
１）〜（４）に説明するような方法が知られている。
（１）金属けい素粉末を窒素中で長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 ＋ ２Ｎ
２→Ｓｉ ３Ｎ４）（２）四塩化けい素やシランとアン
モニアとを次式にもとづいて反応させる気相反応法、＜
３８ｉ Ｃ１ｌ＜ ＋４ＮＨ３→３ｉ ３Ｎ＋＋１
２８ Ｃ，λ） （３）ＳｉＯ２を反応（資）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＋２Ｎｚ−８ｉ ３ Ｎ４＋６
ＣＯ） （４）イミド分解法と言われている方法で、下記式に示
すような反応、すなわち有機溶媒に溶かした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）２）を生成させ、それを熱処理して８
１３Ｎ４を得る方法。
うな反応を導いて窒化させる方法、（３Ｓｉ ＋ ２Ｎ
２→Ｓｉ ３Ｎ４）（２）四塩化けい素やシランとアン
モニアとを次式にもとづいて反応させる気相反応法、＜
３８ｉ Ｃ１ｌ＜ ＋４ＮＨ３→３ｉ ３Ｎ＋＋１
２８ Ｃ，λ） （３）ＳｉＯ２を反応（資）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＋２Ｎｚ−８ｉ ３ Ｎ４＋６
ＣＯ） （４）イミド分解法と言われている方法で、下記式に示
すような反応、すなわち有機溶媒に溶かした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）２）を生成させ、それを熱処理して８
１３Ｎ４を得る方法。
（Ｓｉ ０１＜ ＋６ＮＨ３→Ｓｉ （ＮＨ）２ ＋
４ＮＨ４０λ） ＜３８ｉ （ＮＨ）２→Ｓｉ ３Ｎ４ ＋２ＮＨ３上
述した３ｉ ３Ｎ４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、Ｓｉ と
しては比較的粗粒のものを選ぶことが必要で１、窒化後
に粉砕しなければならないので、このとき不純物の混入
が避けられないという問題点があった。
４ＮＨ４０λ） ＜３８ｉ （ＮＨ）２→Ｓｉ ３Ｎ４ ＋２ＮＨ３上
述した３ｉ ３Ｎ４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、Ｓｉ と
しては比較的粗粒のものを選ぶことが必要で１、窒化後
に粉砕しなければならないので、このとき不純物の混入
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、半導体素子の表面被覆などに
は適するが、無機耐熱材料用の原料粉末の製造としては
量産的な製造法とはいえず工業的製造には不向きである
。
は適するが、無機耐熱材料用の原料粉末の製造としては
量産的な製造法とはいえず工業的製造には不向きである
。
上記（３）の方法は、原料として充分に精製された二酸
化けい素粉末、および炭素粉末を用いる必要があるばか
りでなく、生成物はα型３ ｉ ３ Ｎ４β型５１３Ｎ
４、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉ ２ ＯＮ２
）およびＳｉＣの混合系になりやすいためにα型３ｉ
３Ｎ４の収率が低いという欠点があった。
化けい素粉末、および炭素粉末を用いる必要があるばか
りでなく、生成物はα型３ ｉ ３ Ｎ４β型５１３Ｎ
４、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉ ２ ＯＮ２
）およびＳｉＣの混合系になりやすいためにα型３ｉ
３Ｎ４の収率が低いという欠点があった。
上記（４）のイミド分解法は、高純度の３ｉ ３Ｎ４粉
末が得ることはできるが、高価なＳｉＣλ鴫を使用する
ために、本質的に経済的な方法とは言えない。
末が得ることはできるが、高価なＳｉＣλ鴫を使用する
ために、本質的に経済的な方法とは言えない。
上述した周知の方法のもつ問題点を克服する改善技術と
しては、特開昭５３−１０２３００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５３−１０２３００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、渠１比に
して、ＳｉＯ粉末１．Ｃ粉末０．２〜２．０及び３ｉ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。
して、ＳｉＯ粉末１．Ｃ粉末０．２〜２．０及び３ｉ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）
しかしながら上記貨来技術の場合、解決を必要とする次
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、Ｃ岱を過剰に用
いかつ３ｉ ３Ｎ＋粉末を所定量共存させる方法である
が、得られる３ｉ ３Ｎ＋粉末のその粒径は１μｌ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。
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、Ｃ岱を過剰に用
いかつ３ｉ ３Ｎ＋粉末を所定量共存させる方法である
が、得られる３ｉ ３Ｎ＋粉末のその粒径は１μｌ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３ｉ０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３ｉ ３Ｎ４にＳｉ
２ＯＮ２などの不純物が混入するので、高品質の３ｉ
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３ｉ０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３ｉ ３Ｎ４にＳｉ
２ＯＮ２などの不純物が混入するので、高品質の３ｉ
３Ｎ＜が高収率では得られないという問題点を残して
いた。
特開昭５９−５０００６号公報においては、Ｓｉ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 ３Ｎ４粉末中に添加したＳｌが直
接窒化で得られたと思われる粗大な３ｉ ３Ｎ＋が混在
する問題点を抱えていた。
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 ３Ｎ４粉末中に添加したＳｌが直
接窒化で得られたと思われる粗大な３ｉ ３Ｎ＋が混在
する問題点を抱えていた。
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。
（問題点を解決するための手段）
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（Ｓｌ）粉末を加えた混合粉末もしく
はその成形体をちととして、これをＮ２＋不活性ガス等
の窒化性ガスを充填した雰囲気中でＮ２分圧を３気圧以
上に保持し熱処理した場合、ＳｉＣや５１２ＯＮ２が共
存しない高品質で微細なα−３ｉ ３Ｎ＜粉末を高濃度
に含む窒化けい素粉末が高収率で得られることを知見し
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（Ｓｌ）粉末を加えた混合粉末もしく
はその成形体をちととして、これをＮ２＋不活性ガス等
の窒化性ガスを充填した雰囲気中でＮ２分圧を３気圧以
上に保持し熱処理した場合、ＳｉＣや５１２ＯＮ２が共
存しない高品質で微細なα−３ｉ ３Ｎ＜粉末を高濃度
に含む窒化けい素粉末が高収率で得られることを知見し
た。
すなわち本発明は、上記混合物もしくはその成形体を、
Ｎ２分圧を３気圧以上、１４００〜１８００℃の温度に
保持した窒化性雰囲気のもとで加熱することを特徴とす
る窒化けい素粉末の製造方法を、上記問題点の課題解決
手段として採用するものである。
Ｎ２分圧を３気圧以上、１４００〜１８００℃の温度に
保持した窒化性雰囲気のもとで加熱することを特徴とす
る窒化けい素粉末の製造方法を、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Ｍ−着簿膜形成用の原
料であるＳｉＯ粉末などがある。また粒径１μｍ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Ｍ−着簿膜形成用の原
料であるＳｉＯ粉末などがある。また粒径１μｍ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−Ｃ系、３ｉ ０２
−８ｉ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＄１０蒸気（ＳｉＯ（ｇ
））が不均化反応（２Ｓｉ Ｏ−＋Ｓｉ ＋Ｓｉ ０２
）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
性に富み、場合によっては空気中の酸素と反応して表面
が３ｉＱ２になっている場合が多い。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。
−８ｉ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＄１０蒸気（ＳｉＯ（ｇ
））が不均化反応（２Ｓｉ Ｏ−＋Ｓｉ ＋Ｓｉ ０２
）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
性に富み、場合によっては空気中の酸素と反応して表面
が３ｉＱ２になっている場合が多い。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、 ＳｉＯ２＋Ｃ−＋Ｓｉ○＋Ｃ○・・・（１）の反応によ
り発生する５ｉＯ（９）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３ｉ ３Ｎ＋を得
る方法である。
にある。シリカ還元法では、 ＳｉＯ２＋Ｃ−＋Ｓｉ○＋Ｃ○・・・（１）の反応によ
り発生する５ｉＯ（９）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３ｉ ３Ｎ＋を得
る方法である。
３Ｓｉ ＯＣｙ ）＋２Ｎ２ ＋３０−＋Ｓｉ ３ Ｎ
＜＋３ＣＯ・・・（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５ｉＯ（９）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３ｉｓＮ４の収率を低下させる。
＜＋３ＣＯ・・・（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５ｉＯ（９）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３ｉｓＮ４の収率を低下させる。
しかもβ−３ｉ Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ２なども不可避的
に生成しやすい。しかし、３ｉ０粉末中に（２）式の反
応ｉ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５１０２の生成を抑制し得る。
に生成しやすい。しかし、３ｉ０粉末中に（２）式の反
応ｉ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５１０２の生成を抑制し得る。
さらに８１０粉末は蒸発しＳｉ Ｏ（ｇ）：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。
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。
Ｓｉ Ｏ（Ｓ）→５ｉＣｉ）・・・・・・（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、石炭ピッ
チ、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、石炭ピッ
チ、カーボンブラック、各種有機樹脂などが好適である
。
さらに本発明では、上記ＳｉＯ粉末、Ｃ含有物質の他、
１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下のＳｉ粉末を原
料内に混合して用いる。要するにこのＳｌを原料粉末に
添加するのは次の理由による。
１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下のＳｉ粉末を原
料内に混合して用いる。要するにこのＳｌ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Ｓｉ０の表面は通常一部酸化され
ておりＳｉ ０２となっている。そこでＳｉ ０２の表
面に存在する微細な３ｉはそれ自体容易に窒化し、表面
のＳｉ ０２とＣの反応から８１０を生成し引き続いて
３ｉ：＋Ｎ４を生成させるという反応プロセスの中で、
３ｉ ３Ｎ＋の核を提供することになり、Ｓｉ Ｏ（Ｓ
）表面上のＳｉ ０２の消費を促進する。さらにＳｌは
Ｓｉ ０２と反応してＳｉＯを生成し、５ｉＯ（９）の
生成を促進してＳｉ ０２の消費を促進することも考え
られる。このようにして’３ｉ”によりＳｉ Ｏ（Ｓ）
表面上のＳｉ ０２の消費が促進され、５ｉＯ（Ｓ）微
粉効果が一層発揮されることとなり、５ｉＯ（Ｓ）から
３ｉ：＋Ｎ＋への反応（２）が促進される。
ておりＳｉ ０２となっている。そこでＳｉ ０２の表
面に存在する微細な３ｉはそれ自体容易に窒化し、表面
のＳｉ ０２とＣの反応から８１０を生成し引き続いて
３ｉ：＋Ｎ４を生成させるという反応プロセスの中で、
３ｉ ３Ｎ＋の核を提供することになり、Ｓｉ Ｏ（Ｓ
）表面上のＳｉ ０２の消費を促進する。さらにＳｌは
Ｓｉ ０２と反応してＳｉＯを生成し、５ｉＯ（９）の
生成を促進してＳｉ ０２の消費を促進することも考え
られる。このようにして’３ｉ”によりＳｉ Ｏ（Ｓ）
表面上のＳｉ ０２の消費が促進され、５ｉＯ（Ｓ）微
粉効果が一層発揮されることとなり、５ｉＯ（Ｓ）から
３ｉ：＋Ｎ＋への反応（２）が促進される。
なお、本発明者らの研究では、Ｓｉ粉末を除くＳｉＯ粉
末およびＣ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−３ｉ ３Ｎ４粉末が高収率で得られる
ことが判った。しかしながら、ワ−ｆ カなカラＳｉ
Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ２ 、 ａ −８ｉ ３Ｎ＋ウイス
カーの共存がみとめられた。しかし、前述したように８
１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。
末およびＣ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−３ｉ ３Ｎ４粉末が高収率で得られる
ことが判った。しかしながら、ワ−ｆ カなカラＳｉ
Ｃ，Ｓｉ ２ ＯＮ２ 、 ａ −８ｉ ３Ｎ＋ウイス
カーの共存がみとめられた。しかし、前述したように８
１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。
次に本発明においては、先に出発原料として用いる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）で０．１〜２．０の範囲とすることによ
り、α型窒化けい素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。すなわち、Ｓｉ
０１モルあたりＣが０．７未満では、３ｉ０２の生成が
始まると共に多層のＳｉ ２ＯＮ２が生成してα型窒化
けい素粉末の生成間が少なくなる。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）で０．１〜２．０の範囲とすることによ
り、α型窒化けい素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。すなわち、Ｓｉ
０１モルあたりＣが０．７未満では、３ｉ０２の生成が
始まると共に多層のＳｉ ２ＯＮ２が生成してα型窒化
けい素粉末の生成間が少なくなる。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、焼成後に炭素が残留することがある。
場合、焼成後に炭素が残留することがある。
こうした場合、さらに酸化性雰囲気で焼成し、残留した
炭素を酸化することにより除去することができる。酸化
性雰囲気中での焼成温度は生成した窒化けい素粉末が酸
化しないようにすることが好ましく、６００℃以下が好
適である。
炭素を酸化することにより除去することができる。酸化
性雰囲気中での焼成温度は生成した窒化けい素粉末が酸
化しないようにすることが好ましく、６００℃以下が好
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
吊を、ＳｉＯ粉末とＣ粉末の混合物の総重量１００重量
部に対して、０．１〜ｂ囲内とする理由を述べる。Ｓｉ
粉末の含有量が０．１重量部未満では、８１０表面のＳ
ｉ ０２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Ｓｉ粉末の含有■が２０重型部を
超えると、生成する５１３Ｎ２粉末の平均粒径が大きく
なり、また経済的にも工業的にも成立しにくくなるから
である。
吊を、ＳｉＯ粉末とＣ粉末の混合物の総重量１００重量
部に対して、０．１〜ｂ囲内とする理由を述べる。Ｓｉ
粉末の含有量が０．１重量部未満では、８１０表面のＳ
ｉ ０２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Ｓｉ粉末の含有■が２０重型部を
超えると、生成する５１３Ｎ２粉末の平均粒径が大きく
なり、また経済的にも工業的にも成立しにくくなるから
である。
なお使用するＳｉ粉末の平均粒径は１μｌ以下が適当で
、好ましくは０．５μｍ以下がよい。これは直接窒化す
るＳ：が完全に３ｉ ３Ｎ＜になりにくいばかりか、直
接窒化されて生成する３ｉｓＮ４の粒径が大きくなり、
生成する３ｉ ３Ｎ＋粉末中に粗大な３ｉ ３Ｎ＜粉末
粒が混在し平均粒径を大きくするからである。
、好ましくは０．５μｍ以下がよい。これは直接窒化す
るＳ：が完全に３ｉ ３Ｎ＜になりにくいばかりか、直
接窒化されて生成する３ｉｓＮ４の粒径が大きくなり、
生成する３ｉ ３Ｎ＋粉末中に粗大な３ｉ ３Ｎ＜粉末
粒が混在し平均粒径を大きくするからである。
本発明においては、上記ＳｉＯ粉末Ｃ，Ｓｉ粉末の混合
物を利用するが、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。
物を利用するが、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−△ｒ３あるいはＮ８３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上げられる
が、どの雰囲気ガスでも本発明の目的は達成される。
、Ｎ２−△ｒ３あるいはＮ８３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上げられる
が、どの雰囲気ガスでも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３ｉ ３Ｎ＋の生成が難しく、ならびにＳｉ２Ｏ
Ｎ２やＳｉ ０２が生成しやすい。また１８００℃を超
えるとβ型５１３Ｎ４の生成量が増加し、結局所望のα
型窒化けい素粉末の収率が減少するばかりか、炭素含＠
量の多い場合にはＳｉＣの生成が見られるからである。
が選ばれる。この温度範囲限定の理由は、１４００℃未
満では３ｉ ３Ｎ＋の生成が難しく、ならびにＳｉ２Ｏ
Ｎ２やＳｉ ０２が生成しやすい。また１８００℃を超
えるとβ型５１３Ｎ４の生成量が増加し、結局所望のα
型窒化けい素粉末の収率が減少するばかりか、炭素含＠
量の多い場合にはＳｉＣの生成が見られるからである。
本発明において、混合粉末を焼成する際には窒化性ガス
雰囲気中のＮ２分圧を３気圧以上に保つ。
雰囲気中のＮ２分圧を３気圧以上に保つ。
その理由は、３気圧未満ではＳｉＣの生成が見られ、低
温のとき特にその傾向が箸しい。その結果としてＳｉ
３Ｎ＋の生成りが減少するためである。
温のとき特にその傾向が箸しい。その結果としてＳｉ
３Ｎ＋の生成り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。
すなわち、Ｎ２雰囲気下でＳｉＣとＳｉ ３Ｎ＜の平衡
を考えると、 ３Ｓｉ Ｃ＋２Ｎ２→Ｓｉ ３Ｎ＜＋３Ｇ・・・（４）
の反応が考えられる。この反応式からＳｉ ０゜３ｉ
３Ｎ＋の安定領域を温度とＮ２分圧で整理すると第１図
に示すような結果となる。第１図かられかるように、Ｎ
２分圧が高いほど、８１３Ｎ４が安定であることがわか
る。特に該反応温度領域では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
。
を考えると、 ３Ｓｉ Ｃ＋２Ｎ２→Ｓｉ ３Ｎ＜＋３Ｇ・・・（４）
の反応が考えられる。この反応式からＳｉ ０゜３ｉ
３Ｎ＋の安定領域を温度とＮ２分圧で整理すると第１図
に示すような結果となる。第１図かられかるように、Ｎ
２分圧が高いほど、８１３Ｎ４が安定であることがわか
る。特に該反応温度領域では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３ｉ０粉末とカーボ
ンブラックおよび種々の粒径の３ｉ粉末を、第１表に示
す配合９１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、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
成物を粗大Ｘ線回折によって生成結晶相を同定し、窒化
けい素の生成割合を測定し、同時に金成物中のα−３ｉ
３Ｎ＜の生成割合も測定した。さらに、走査電子顕微
鏡観察により窒化けい素粉末の粒径を測定した。その結
果を第１表に示す。
ンブラックおよび種々の粒径の３ｉ粉末を、第１表に示
す配合９１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、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
成物を粗大Ｘ線回折によって生成結晶相を同定し、窒化
けい素の生成割合を測定し、同時に金成物中のα−３ｉ
３Ｎ＜の生成割合も測定した。さらに、走査電子顕微
鏡観察により窒化けい素粉末の粒径を測定した。その結
果を第１表に示す。
次に得られた生成物を酸化処理として５００℃〜９００
℃で２時間空気中で加熱した。酸化処理前後の不純物Ｃ
の含有Ｍ（ｗｔ％）とＯ含有量（ｗｔ％）を第２表に示
した。
℃で２時間空気中で加熱した。酸化処理前後の不純物Ｃ
の含有Ｍ（ｗｔ％）とＯ含有量（ｗｔ％）を第２表に示
した。
比較例５においては、平均粒径２μｌのＳｌを用いたの
で、生成するＳｉ ３Ｎ４の平均粒径は１．１μｍであ
ったが、粒径２μｍ以上の粗大なＳｉ ３Ｎ＋が１０％
はどの混在が認められた。
で、生成するＳｉ ３Ｎ４の平均粒径は１．１μｍであ
ったが、粒径２μｍ以上の粗大なＳｉ ３Ｎ＋が１０％
はどの混在が認められた。
第２表
（発明の効渠）
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５ｉｓＮとＳＩＣ
との平衡関係を示す線図、 第２図は、実施例４ど比較例５と重量累積粒度分布図で
ある。
との平衡関係を示す線図、 第２図は、実施例４ど比較例５と重量累積粒度分布図で
ある。
Claims (1)
- 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
含有物質およびＳｉ粉末を混合し、その混合物を窒化性
雰囲気のもとでＮ＿２分圧で３気圧以上に保ち１４００
〜１８００℃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 |
|---|---|---|---|
| JP20989785A JPS6270207A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP20989785A JPS6270207A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 窒化けい素粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270207A true JPS6270207A (ja) | 1987-03-31 |
Family
ID=16580452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20989785A Pending JPS6270207A (ja) | 1985-06-24 | 1985-09-25 | 窒化けい素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270207A (ja) |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP20989785A patent/JPS6270207A/ja active Pending
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