JPS63170202A - α型窒化けい素の製造方法 - Google Patents
α型窒化けい素の製造方法Info
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- JPS63170202A JPS63170202A JP144687A JP144687A JPS63170202A JP S63170202 A JPS63170202 A JP S63170202A JP 144687 A JP144687 A JP 144687A JP 144687 A JP144687 A JP 144687A JP S63170202 A JPS63170202 A JP S63170202A
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- nitriding
- type silicon
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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）
本発明は、α型窒化けい素の製造方法、とくには高強度
窒化けい素焼粘体の製造に有用なα型窒化けい素の製造
方法に関するものである。
窒化けい素焼粘体の製造に有用なα型窒化けい素の製造
方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
従来、金属けい素の直接窒化によるα型窒化けい素の製
造方法としては、西独シュタルク社（Ｇ。
造方法としては、西独シュタルク社（Ｇ。
Ｓｃｈｗｉｅｒ、工業レアメタル、 ７３．９８［１９
８０］）の製法が有名であるが、窒化を円滑に行なわせ
、かつ量産に適したものとするためには、まず原料の金
属けい素を粉砕し、その粒径を数十からｌＡｔ５の範囲
にまで下げる必要がある。粒径がこの範囲よりも粗い場
合は完全に窒化しに＜＜、一方これより細かいと酸素が
増え窒化しにくくなる。この範囲の微粉を得るにもがな
りの粉砕が必要であり、装置の摩耗によりＦｅ分の混入
が増加する。また、金属けい素には通常不純物としてＡ
１、Ｃａが含まれているが、エムらの不純物、とくにＣ
ａは窒化けい素（Ｓｉｎ Ｎ４ ）焼結体の強度を低下
させるために好ましくないといわれている。特開昭５９
−９５６０５号などにも示されているように、窒化後の
酸処理などによる精製でＦｅは取れやすいが、Ａ１．Ｃ
ａは取れに＜＜、そのために高純度の窒化けい素粉末を
得るには最初から高純度の金属けい素を原料として選ん
で行なうが、さもなければ純度の低い原料を用いて、ま
ず酸処理、ろ過、水洗、乾燥、（および解砕）などの工
程を経てＡ１．Ｃａを除いた後、窒化するしがながった
。しかし、後者の方法では、１）酸処理には酸のほか、
不純物を効率よく除去するための加熱源が必要になる；
２）ろ過、水洗のために大量の水と中和剤を必要とし、
これらのための排水設備も考慮しなければならない；３
）乾燥に際しての加熱源、乾燥物を窒化しやすい粒度に
するための機種および乾燥条件の選定、さらに乾燥状態
によっては解砕、ふるい分けが必要になるなどの多くの
制約、それに伴う付帯設備を必要とする；４）全体的に
作業量が多く、各工程における原料ロスも無視できない
；など多くの問題があった。
８０］）の製法が有名であるが、窒化を円滑に行なわせ
、かつ量産に適したものとするためには、まず原料の金
属けい素を粉砕し、その粒径を数十からｌＡｔ５の範囲
にまで下げる必要がある。粒径がこの範囲よりも粗い場
合は完全に窒化しに＜＜、一方これより細かいと酸素が
増え窒化しにくくなる。この範囲の微粉を得るにもがな
りの粉砕が必要であり、装置の摩耗によりＦｅ分の混入
が増加する。また、金属けい素には通常不純物としてＡ
１、Ｃａが含まれているが、エムらの不純物、とくにＣ
ａは窒化けい素（Ｓｉｎ Ｎ４ ）焼結体の強度を低下
させるために好ましくないといわれている。特開昭５９
−９５６０５号などにも示されているように、窒化後の
酸処理などによる精製でＦｅは取れやすいが、Ａ１．Ｃ
ａは取れに＜＜、そのために高純度の窒化けい素粉末を
得るには最初から高純度の金属けい素を原料として選ん
で行なうが、さもなければ純度の低い原料を用いて、ま
ず酸処理、ろ過、水洗、乾燥、（および解砕）などの工
程を経てＡ１．Ｃａを除いた後、窒化するしがながった
。しかし、後者の方法では、１）酸処理には酸のほか、
不純物を効率よく除去するための加熱源が必要になる；
２）ろ過、水洗のために大量の水と中和剤を必要とし、
これらのための排水設備も考慮しなければならない；３
）乾燥に際しての加熱源、乾燥物を窒化しやすい粒度に
するための機種および乾燥条件の選定、さらに乾燥状態
によっては解砕、ふるい分けが必要になるなどの多くの
制約、それに伴う付帯設備を必要とする；４）全体的に
作業量が多く、各工程における原料ロスも無視できない
；など多くの問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明者らは上記問題点の解決のため直接窒化法（３Ｓ
□＋２Ｎ、→Ｓｉ、Ｎ４）における窒化の諸条件を種々
検討の結果、低純度の金属けい素を用いた場合でも従来
用いられているような複雑な精製工程を踏まずに高純度
のα型窒化けい素を得る方法を見出したもので、本発明
は金属けい素粉床に１〜１５重量％の塩化アンモニウム
を加えて混合し窒化させることにより、工程の簡略化、
付帯設備、エネルギー、作業量などの減少を達成したも
のである。
□＋２Ｎ、→Ｓｉ、Ｎ４）における窒化の諸条件を種々
検討の結果、低純度の金属けい素を用いた場合でも従来
用いられているような複雑な精製工程を踏まずに高純度
のα型窒化けい素を得る方法を見出したもので、本発明
は金属けい素粉床に１〜１５重量％の塩化アンモニウム
を加えて混合し窒化させることにより、工程の簡略化、
付帯設備、エネルギー、作業量などの減少を達成したも
のである。
これを説明すると、本発明において原料として使用され
る金属けい素は、通常の電気炉でけい石とコークスとの
高温還元反応によって得られた金属けい素塊を２〜１１
００ＩＩに粉砕したものでよく。
る金属けい素は、通常の電気炉でけい石とコークスとの
高温還元反応によって得られた金属けい素塊を２〜１１
００ＩＩに粉砕したものでよく。
これに塩化アンモニウムを１〜１５重量％の割合で添加
し、リボンブレンダーなどの混合機で５分〜３時間乾式
混合し、これを耐熱容器に充填し、Ｎ２、ＮＨ，、また
はこれらの混合ガスと接触させて、１０００〜１５００
℃、好ましくは１３００〜１５００℃で、２０〜１８０
分かけて窒化反応させる。なお、この際高温下では塩化
アンモニウムが３３８℃で昇華し添加の効果が少なくな
るため、排ガスは５００〜１４００℃で行ない、また反
応ガスには反応を制御するためにＨ２、Ａｒ。
し、リボンブレンダーなどの混合機で５分〜３時間乾式
混合し、これを耐熱容器に充填し、Ｎ２、ＮＨ，、また
はこれらの混合ガスと接触させて、１０００〜１５００
℃、好ましくは１３００〜１５００℃で、２０〜１８０
分かけて窒化反応させる。なお、この際高温下では塩化
アンモニウムが３３８℃で昇華し添加の効果が少なくな
るため、排ガスは５００〜１４００℃で行ない、また反
応ガスには反応を制御するためにＨ２、Ａｒ。
Ｈｅなどの不活性ガスを加えてもよい。
この反応により窒化の前段階でＡ１．Ｃａなどの不純物
が排ガスとともに除去され、容易に高純度のα型窒化け
い素が得られる。
が排ガスとともに除去され、容易に高純度のα型窒化け
い素が得られる。
（実施例）
つぎに１本発明の具体的態様を実施例および参考例に基
づいて説明する。
づいて説明する。
実施例 １゜
平均粒径３．９．、ＢＥＴ比表面積４ 、７ ｒｄ ／
ｇの金属けい素粉床に１０重量％の塩化アンモニウム
を混合したものをボートに充填してシリコニット炉内に
いれ、下記の条件下でＮ２ガスを導入して１４００℃の
温度で窒化した。原料として用いた金属けい素と、得ら
れた窒化けい素中の不純物の量、および窒化けい素中′
のα相含有率（Ｘ線回折による）を測定したところ、第
１表に示す結果が得られた。
ｇの金属けい素粉床に１０重量％の塩化アンモニウム
を混合したものをボートに充填してシリコニット炉内に
いれ、下記の条件下でＮ２ガスを導入して１４００℃の
温度で窒化した。原料として用いた金属けい素と、得ら
れた窒化けい素中の不純物の量、および窒化けい素中′
のα相含有率（Ｘ線回折による）を測定したところ、第
１表に示す結果が得られた。
（窒化条件）
実験Ｎｏ、１：ボートの進行方向とＮ、ガスの導入方向
とを向流とし、排ガス温度を３００ ℃以下として行なったもの。
とを向流とし、排ガス温度を３００ ℃以下として行なったもの。
実験Ｎｏ、２：ボートの進行方向とＮ２ガスの導入方向
とを自流とし、１２５０℃付近で排 ガスを行なったもの。
とを自流とし、１２５０℃付近で排 ガスを行なったもの。
実験Ｎｏ、３：ボートの進行方向とＮ２ガスの導入方向
とを並流で行なったもの。
とを並流で行なったもの。
実験Ｎｏ、４ ：実験Ｎｏ、２の条件で窒化したものを
微粉砕した後、フッ硝酸処理したもの。
微粉砕した後、フッ硝酸処理したもの。
第１表
参考例
下記の方法で調製した各試料について窒化けい素粉床中
の不純物を測定したところ、第２表に示す結果が得られ
た。
の不純物を測定したところ、第２表に示す結果が得られ
た。
実験Ｎｏ、５：前例で用いたのと同じ金属けい素粉床を
、塩化アンモニウムを加えずにその まま窒化したもの。
、塩化アンモニウムを加えずにその まま窒化したもの。
実験Ｎｏ、６ ： Ｎｏ、５で得られたものを微粉砕し
、酸処理したもの。
、酸処理したもの。
実験Ｎｏ、７：金属けい素粉末を、従来の酸処理、ろ過
、水洗、および乾燥の工程により Ａ１、Ｃａを除いた後、窒化したもの。
、水洗、および乾燥の工程により Ａ１、Ｃａを除いた後、窒化したもの。
実験Ｎｏ、８ ： Ｎｏ、７で得られたものを微粉砕し
、酸処理したもの。
、酸処理したもの。
実施例 ２゜
平均粒径３．５．ｃａ、ＢＥＴ比表面積５．４ｒｒ？７
ｇの金属けい素粉末（実験Ｎｏ、９、参考例）、および
これに５重量％の塩化アンモニウムを混合したもの（実
験Ｎｏ、１０．本発明）をそれぞれボートに充填し、ト
ンネル炉内にいれ、Ｎ２ガスを導入して窒化温度１３５
０℃、排ガス温度約１０００’Ｃで窒化した。原料とし
て用いた金属けい素と、得られた窒化けい素中の不純物
の量、および窒化けい素中のα相含有率（Ｘ線回折によ
る）を測定したところ、第３表に示す結果が得られた。
ｇの金属けい素粉末（実験Ｎｏ、９、参考例）、および
これに５重量％の塩化アンモニウムを混合したもの（実
験Ｎｏ、１０．本発明）をそれぞれボートに充填し、ト
ンネル炉内にいれ、Ｎ２ガスを導入して窒化温度１３５
０℃、排ガス温度約１０００’Ｃで窒化した。原料とし
て用いた金属けい素と、得られた窒化けい素中の不純物
の量、および窒化けい素中のα相含有率（Ｘ線回折によ
る）を測定したところ、第３表に示す結果が得られた。
第３表
（発明の効果）
本発明によれば、低純度の金属けい素を用いた場合でも
従来用いられているような複雑な精製工程を踏まなくて
もＡＩ、Ｃａなどの不純物が除去され、高純度のα型窒
化けい素を得ることができるので、工程の簡略化、付帯
設備、エネルギー、作業量などを大幅に減少させること
ができる。
従来用いられているような複雑な精製工程を踏まなくて
もＡＩ、Ｃａなどの不純物が除去され、高純度のα型窒
化けい素を得ることができるので、工程の簡略化、付帯
設備、エネルギー、作業量などを大幅に減少させること
ができる。
Claims (1)
- １、金属けい素粉末を直接窒化して窒化けい素を製造す
るに際し、これに１〜１５重量％の塩化アンモニウムを
加えて混合し窒化させることを特徴とするα型窒化けい
素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP144687A JPS63170202A (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | α型窒化けい素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP144687A JPS63170202A (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | α型窒化けい素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63170202A true JPS63170202A (ja) | 1988-07-14 |
| JPH0573686B2 JPH0573686B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=11501666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP144687A Granted JPS63170202A (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | α型窒化けい素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63170202A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0377751A1 (de) * | 1988-05-24 | 1990-07-18 | Institut Strukturnoi Makrokinetiki Akademii Nauk Sssr | Verfahren zur herstellung von siliziumnitrid mit hohem alphagehalt |
| JP2017114727A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | エルジー・ケム・リミテッド | α窒化ケイ素の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP144687A patent/JPS63170202A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0377751A1 (de) * | 1988-05-24 | 1990-07-18 | Institut Strukturnoi Makrokinetiki Akademii Nauk Sssr | Verfahren zur herstellung von siliziumnitrid mit hohem alphagehalt |
| US5032370A (en) * | 1988-05-24 | 1991-07-16 | Merzhanov Alexandr G | Method of preparing silicon nitride with a high alpha-phase content |
| JP2017114727A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | エルジー・ケム・リミテッド | α窒化ケイ素の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0573686B2 (ja) | 1993-10-14 |
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