KR100771387B1 - Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride - Google Patents

Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride Download PDF

Info

Publication number
KR100771387B1
KR100771387B1 KR1020030029747A KR20030029747A KR100771387B1 KR 100771387 B1 KR100771387 B1 KR 100771387B1 KR 1020030029747 A KR1020030029747 A KR 1020030029747A KR 20030029747 A KR20030029747 A KR 20030029747A KR 100771387 B1 KR100771387 B1 KR 100771387B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction
aluminum nitride
nitriding
aluminum
powder
Prior art date
Application number
KR1020030029747A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040097449A (en
Inventor
미우라히로히사
마쓰나가히로후미
다하라쓰토무
Original Assignee
가부시키가이샤이바라기켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤이바라기켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤이바라기켄큐쇼
Priority to KR1020030029747A priority Critical patent/KR100771387B1/en
Publication of KR20040097449A publication Critical patent/KR20040097449A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100771387B1 publication Critical patent/KR100771387B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary 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
    • C01B21/072Binary 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 aluminium
    • C01B21/0722Preparation by direct nitridation of aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06High pressure synthesis
    • B01J2203/065Composition of the material produced
    • B01J2203/067Aluminium nitrides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

본 발명은 알루미늄 분말을 질소 가스 압력이 105 내지 300kPa인 질소 대기 속에서 유지시키고 500 내지 1,000℃에서 질화 반응을 진행시키는 질화알루미늄의 제조방법으로서, 질화 반응의 진행을 억제하는 반응 억제 가스가 알루미늄 분말을 수용하는 반응실 속으로 공급됨을 특징으로 하는, 질화알루미늄의 제조방법에 관한 것이다. 당해 제조방법에서는 질화 반응의 진행시 질소 대기 중에 반응 억제 가스가 포함되어 있다. 따라서, 질화 반응의 진행은 질화 반응을 저온에서 진행시킬 수 있도록 조절된다. 그 결과, 입자 직경이 미세한 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. The present invention provides a method for producing aluminum nitride, which maintains an aluminum powder in a nitrogen atmosphere having a nitrogen gas pressure of 105 to 300 kPa and advances a nitriding reaction at 500 to 1,000 ° C. It relates to a method for producing aluminum nitride, characterized in that the supply into the reaction chamber containing the. In this production method, the reaction inhibiting gas is contained in the nitrogen atmosphere during the progress of the nitriding reaction. Therefore, the progress of the nitriding reaction is controlled to allow the nitriding reaction to proceed at a low temperature. As a result, aluminum nitride powder having a small particle diameter can be produced.

질화알루미늄, 질화 반응, 알루미늄 분말, 질소 가스 대기, 질소 흡장 처리, 반응 억제 가스Aluminum nitride, Nitriding reaction, Aluminum powder, Nitrogen gas atmosphere, Nitrogen storing process, Reaction suppression gas

Description

질화알루미늄의 제조방법 및 질화알루미늄{Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride}Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride

도 1은 본 발명에 따르는 실시예에 사용되는 질화 로의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a nitriding furnace used in the embodiment according to the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따르는 실시예 1의 질화알루미늄 분말의 SEM(즉, 주사 전자 현미경) 사진이다. 2A and 2B are SEM (ie, scanning electron microscope) photographs of the aluminum nitride powder of Example 1 according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따르는 실시예 5의 질화알루미늄 분말의 SEM 사진이다. 3A and 3B are SEM photographs of the aluminum nitride powder of Example 5 according to the present invention.

본 발명은 질화알루미늄의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing aluminum nitride.

질화알루미늄(즉, AlN)은 내열성, 열 전도성 및 전기 전도성과 같은 특성이 우수하며, 그 응용가능한 용도가 확대되고 있다. 질화알루미늄의 응용가능한 용도로서, 고온용 용기, IC 기판 등을 들 수 있다. Aluminum nitride (i.e., AlN) has excellent properties such as heat resistance, thermal conductivity, and electrical conductivity, and its applications are expanding. As an applicable use of aluminum nitride, a high temperature container, an IC board | substrate, etc. are mentioned.

공업용 질화알루미늄은 천연 상태로는 존재하지 않는 인조 세라믹이다. 이는 주로 알루미나의 탄소 환원 질화법과 알루미늄의 직접 질화법의 2개의 방법을 사용하여 제조되고 있다. Industrial aluminum nitride is an artificial ceramic that does not exist in its natural state. It is mainly produced using two methods, carbon reduction nitriding of alumina and direct nitriding of aluminum.

(a) 알루미나의 탄소 환원 질화법(a) Carbon Reduction Nitriding of Alumina

(즉, Al2O3 + 3C + N2 = 2AlN + 3CO)(Ie Al 2 O 3 + 3C + N 2 = 2AlN + 3CO)

알루미나의 탄소 환원 질화법은 고순도의 알루미나를 고온(예를 들면, 1,700 내지 1,900℃)에서 흑연과 질소 가스에 의해 환원시키는 동시에, 환원되어 생성된 알루미늄을 질소로 질화함으로써 질화알루미늄을 제조하는 제조방법이다. The carbon reduction nitriding method of alumina is a manufacturing method for producing aluminum nitride by reducing high purity alumina at high temperature (for example, 1,700 to 1,900 ° C) with graphite and nitrogen gas, and nitriding the reduced aluminum produced with nitrogen. to be.

그러나, 탄소 환원 질화법은 반응을 완료하는 데 장시간을 필요로 한다. 따라서, 제조 비용이 상승하여, 생성된 질화알루미늄이 다른 세라믹스, 예를 들면, 탄화 규소(즉, SiC), 알루미나 등보다 가격이 높다는 문제가 발생한다. However, carbon reduction nitriding requires a long time to complete the reaction. Therefore, the manufacturing cost rises, resulting in a problem that the resulting aluminum nitride is higher in price than other ceramics, for example, silicon carbide (i.e., SiC), alumina, and the like.

(b) 알루미늄의 직접 질화법(b) direct nitriding of aluminum

(즉, 2Al + N2 = 2AlN)(I.e. 2Al + N 2 = 2AlN)

알루미늄의 직접 질화법은 1862년에 브리글레브(Briegleb) 등이 최초로 합성에 성공한 이래 사용되고 있다. 이 반응은 발열 반응이므로, 간단하게 순수 알루미늄을 질소 기류 중에 둠으로써 질화알루미늄을 용이하게 제조할 수 있는 이점을 가지고 있다. Direct nitriding of aluminum has been used since Briegleb et al. Since this reaction is an exothermic reaction, it has the advantage that aluminum nitride can be easily produced by simply placing pure aluminum in a nitrogen stream.

그러나, 알루미늄의 직접 질화법에서는 알루미늄의 표면이 질화 막으로 피복된 경우, 질화 막에 의해 알루미늄으로의 질소의 공급이 차단된다. 질소의 공급이 차단되면, 알루미늄의 질화 반응이 정지된다. 따라서, 알루미늄의 직접 질화법은 100% 순도의 질화알루미늄을 수득할 수 없는 결점을 가지고 있다. 그 결과, 공업적으로는 1,000 내지 2,000℃의 온도에서 알루미늄을 가열하면서 질화를 수행한다. However, in the direct nitriding method of aluminum, when the surface of aluminum is covered with a nitride film, the supply of nitrogen to aluminum is blocked by the nitride film. When the supply of nitrogen is interrupted, the nitriding reaction of aluminum is stopped. Therefore, the direct nitriding of aluminum has the drawback that it is impossible to obtain aluminum nitride of 100% purity. As a result, industrially, nitriding is performed while heating aluminum at the temperature of 1,000-2,000 degreeC.

또한, 알루미늄의 직접 질화법에서는 반응 수율을 상승시키기 위해, 생성된 질화알루미늄을 반복해서 질화하고 분쇄하거나, AlF3 또는 AlN을 첨가하는 것과 같은 추가의 처리를 수행하여 반응을 완결한다. 그러나, 대부분의 질화알루미늄이 단단하기 때문에, 이들을 분쇄하는 데 다양한 단계들이 필요하다. 그 결과, 제조 비용이 상승한다. 따라서, 알루미늄의 직접 질화법은 생성된 질화알루미늄의 가격이 높아진다고 하는 문제점이 있다. In addition, in the direct nitriding of aluminum, in order to increase the reaction yield, the produced aluminum nitride is repeatedly nitrided and pulverized, or further treatment such as addition of AlF 3 or AlN is performed to complete the reaction. However, since most aluminum nitrides are hard, various steps are required to grind them. As a result, manufacturing cost rises. Therefore, the direct nitriding method of aluminum has the problem that the price of the produced aluminum nitride becomes high.

알루미늄과 질화알루미늄을 원료로서 사용하는 직접 질화법에 의해 질화알루미늄을 제조하는 방법이 미국 특허 제5,710,382호에 기재되어 있다. 당해 미국 특허에 기재된 제조방법에서는, 질화 반응을 개시하는 방법으로서 점화기로 원료를 점화하는 방법 및 이들을 간단하게 로(furnace)에서 가열하는 방법의 두 가지 유형의 가열 방법이 기재되어 있다. 당해 미국 특허에 따르면, 질화 반응에 있어서의 로 내의 피크 온도 및 가공물의 피크 온도는 원료를 점화기로 점화한 경우에는 1,845 내지 2,115℃, 원료를 로와 함께 가열한 경우에는 1,400 내지 2,225℃의 고온으로 설정한다. 로와 함께 가열하는 질화 반응의 반응 개시 온도가 1,020 내지 1,250℃임을 주목한다. 따라서, 로 내의 피크 온도 및 가공물의 피크 온도는 반응 개시 온도보다 훨씬 높다. 이는 질화 반응이 발열 반응이고, 게다가 질화 반응의 반응열이 질화 반응을 진행시키기 때문이다. A method for producing aluminum nitride by direct nitriding using aluminum and aluminum nitride as a raw material is described in US Pat. No. 5,710,382. In the production method described in this US patent, two types of heating methods are described as a method of initiating a nitriding reaction, a method of igniting raw materials with an igniter and a method of simply heating them in a furnace. According to the US patent, the peak temperature in the furnace and the peak temperature of the workpiece in the nitriding reaction are 1,845-2,115 ° C. when the raw material is ignited by an igniter and at a high temperature of 1,400-2,225 ° C. when the raw material is heated together with the furnace. Set it. Note that the reaction initiation temperature of the nitriding reaction heated with the furnace is 1,020 to 1,250 ° C. Therefore, the peak temperature in the furnace and the peak temperature of the workpiece are much higher than the reaction start temperature. This is because the nitriding reaction is exothermic, and the reaction heat of the nitriding reaction advances the nitriding reaction.

따라서, 직접 질화법에 의한 질화알루미늄의 제조방법에서는, 로 내의 피크 온도 및 가공물의 피크 온도가 고온으로 된다. 따라서, 질화알루미늄의 결정 성장 및 소결이 일어난다. 그 결과, 생성된 질화알루미늄 입자의 입자 직경이 커지는 문제점이 있다. Therefore, in the manufacturing method of aluminum nitride by the direct nitriding method, the peak temperature in a furnace and the peak temperature of a workpiece | work become high temperature. Thus, crystal growth and sintering of aluminum nitride occurs. As a result, there exists a problem that the particle diameter of the produced aluminum nitride particle becomes large.

본 발명은 위에서 기술한 상황을 감안하여 개발되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 입자 직경이 미세한 질화알루미늄의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention was developed in view of the above described situation. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing aluminum nitride having a small particle diameter.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 발명자들은 질화 반응을 억제하는 반응 억제 가스를 질화 반응의 진행시에 질소 가스 대기 중에 함유시킴으로써 입자 직경이 미세한 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있음을 발견하였다. In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that aluminum nitride powder having a small particle diameter can be produced by containing a reaction inhibiting gas that suppresses the nitriding reaction in a nitrogen gas atmosphere during the progress of the nitriding reaction.

즉, 본 발명에 따른 질화알루미늄의 제조방법은 알루미늄 분말을 질소 가스 압력이 105 내지 300kPa인 질소 대기 속에서 유지시키고 500 내지 1,000℃에서 질화 반응을 진행시키는 단계를 포함하는데, 질화 반응의 진행을 억제하는 반응 억제 가스가 알루미늄 분말을 수용하는 반응실 속으로 공급된다. That is, the method for producing aluminum nitride according to the present invention includes maintaining the aluminum powder in a nitrogen atmosphere having a nitrogen gas pressure of 105 to 300 kPa and performing a nitriding reaction at 500 to 1,000 ° C. to suppress the progress of the nitriding reaction. The reaction inhibiting gas is supplied into the reaction chamber containing the aluminum powder.

본 질화알루미늄의 제조방법에서는, 질화 반응의 진행시 질소 가스 대기 중에 반응 억제 가스가 포함되어 질화 반응의 진행이 억제된다. 발열 반응인 질화 반응이 억제되기 때문에, 반응열에 의해 유도된 추가의 질화 반응이 억제된다. 그 결과, 연쇄적인 질화 반응이 거의 진행되지 않게 되어 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. 본 발명의 질화알루미늄 제조방법에 따르면, 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. 따라서, 입자 직경이 미세한 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 질화알루미늄 제조방법에 따르면, 질화 반응에서 발생하는 열을 반응실의 외부로 방출함으로써 가공물의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 미세한 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. In the production method of the aluminum nitride, the reaction suppression gas is contained in the nitrogen gas atmosphere during the progress of the nitriding reaction, and the progress of the nitriding reaction is suppressed. Since the nitriding reaction, which is an exothermic reaction, is suppressed, further nitriding reactions induced by the heat of reaction are suppressed. As a result, the chain nitriding reaction hardly proceeds and the nitriding reaction can be advanced at low temperature. According to the aluminum nitride production method of the present invention, it is possible to proceed the nitriding reaction at a low temperature. Therefore, aluminum nitride powder with a small particle diameter can be manufactured. Further, according to the aluminum nitride production method of the present invention, the temperature of the workpiece can be suppressed from rising by releasing heat generated in the nitriding reaction to the outside of the reaction chamber. Thus, fine aluminum nitride powder can be produced.

본 발명에 따르는 질화알루미늄은 알루미늄 분말을 질소 가스 압력이 105 내지 300kPa인 질소 대기 속에서 유지시키고 500 내지 1,000℃에서 질화 반응을 진행시켜 수득하는데, 질화 반응의 진행을 억제하는 반응 억제 가스가 알루미늄 분말을 수용하는 반응실 속으로 공급된다. The aluminum nitride according to the present invention is obtained by maintaining an aluminum powder in a nitrogen atmosphere having a nitrogen gas pressure of 105 to 300 kPa and carrying out a nitriding reaction at 500 to 1,000 ° C. Is fed into the reaction chamber to receive the reaction.

본 발명의 질화알루미늄의 제조시, 질화 반응이 진행될 때에 반응실 내로 반응 억제 가스가 공급되므로 발열 반응인 질화 반응의 진행이 억제된다. 따라서, 질화 반응의 반응열에 의해 유도된 추가의 질화 반응이 억제된다. 즉, 본 발명의 질화알루미늄의 제조시, 질화 반응은 저온에서 진행된다. 그 결과, 본 발명의 질화알루미늄은 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 제조한다. 또한, 본 발명의 질화알루미늄의 제조시, 질화 반응에서 발생하는 열을 반응실의 외부로 방출함으로써 가공물의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 질화알루미늄은 입자 직경이 미세한 질화알루미늄 분말을 제조한다. In the production of the aluminum nitride of the present invention, since the reaction suppression gas is supplied into the reaction chamber when the nitriding reaction proceeds, the progress of the nitriding reaction which is an exothermic reaction is suppressed. Thus, further nitriding reactions induced by the heat of reaction of nitriding reactions are suppressed. That is, in the preparation of the aluminum nitride of the present invention, the nitriding reaction proceeds at low temperature. As a result, the aluminum nitride of the present invention produces an aluminum nitride powder having a small particle diameter. In the production of the aluminum nitride of the present invention, it is possible to suppress the rise of the temperature of the workpiece by releasing heat generated in the nitriding reaction to the outside of the reaction chamber. Therefore, the aluminum nitride of the present invention produces aluminum nitride powder having a fine particle diameter.

그러므로, 본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에 따르면, 질화 반응의 진행시에 반응 억제 가스가 반응실로 공급된다. 따라서, 질화 반응의 진행이 억제된다. 발열 반응인 질화 반응이 억제되기 때문에 반응열에 의해 유도된 추가의 질화 반응이 억제된다. 게다가, 질화 반응에서 발생하는 열을 반응실의 외부로 방출함으로써 가공물의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 연쇄적인 질화 반응이 거의 진행되지 않게 되어 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. 본 발명의 질화알루미늄 제조방법에 따르면, 저온에서 질화 반응을 수행할 수 있다. 따라서, 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. 또한, 기재의 원료로서 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 사용하는 경우, 기재를 소성시키는 온도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 품질이 우수한 기재의 원료로서 이러한 질화알루미늄 분말의 활발한 사용이 기대될 수 있다. Therefore, according to the manufacturing method of aluminum nitride of this invention, reaction suppression gas is supplied to reaction chamber at the time of progress of nitriding reaction. Therefore, the progress of nitriding reaction is suppressed. Since the nitriding reaction, which is an exothermic reaction, is suppressed, further nitriding reactions induced by the heat of reaction are suppressed. In addition, the temperature of the workpiece can be suppressed from rising by releasing heat generated in the nitriding reaction to the outside of the reaction chamber. As a result, the chain nitriding reaction hardly proceeds and the nitriding reaction can be advanced at low temperature. According to the aluminum nitride production method of the present invention, the nitriding reaction can be carried out at a low temperature. Therefore, aluminum nitride powder with a small particle diameter can be manufactured. Moreover, when using aluminum nitride powder with a small particle diameter as a raw material of a base material, the temperature which bakes a base material can be reduced. Therefore, active use of such aluminum nitride powder as a raw material of a substrate having excellent quality can be expected.

본 발명의 보다 충분한 이해 및 다수의 이점들은 기재의 일부를 형성하는 첨부된 도면 및 상세한 명세서와 관련하여 고려할 경우 이하의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 것이다. A more fully understood and numerous advantages of the invention will be more readily understood with reference to the following detailed description when considered in conjunction with the accompanying drawings and detailed description, which form a part of the description.

본 발명을 일반적으로 기술함으로써, 본원에서 단지 설명을 위해서만 제공되고 첨부된 청구항의 범위를 한정지으려는 것이 아닌, 바람직한 특정 양태를 참고하여 추가로 이해될 수 있다. By describing the present invention in general, it may be further understood by reference to certain preferred embodiments, which are provided herein for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the appended claims.

(질화알루미늄의 제조방법)(Method for producing aluminum nitride)

본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서는, 알루미늄 분말을 질소 가스 압력이 105 내지 300kPa인 질소 대기 속에서 유지시키고, 500 내지 1,000℃에서 질화 반응을 진행시킨다. In the method for producing aluminum nitride of the present invention, the aluminum powder is maintained in a nitrogen atmosphere having a nitrogen gas pressure of 105 to 300 kPa, and the nitriding reaction is advanced at 500 to 1,000 ° C.

즉, 본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서는, 알루미늄 분말을 소정의 질소 가스 압력 및 가열 온도의 대기 중에 보유함으로써 알루미늄의 질화 반응을 진행시킨다. 일반적으로 세라믹의 1차 입자 직경의 크기는 반응 개시 온도에 의존함을 주목한다. 그러나, 이후의 반응열에 의한 온도 상승이 있는 경우에는 결정 입 자가 소결 및 성장하여 조악해진다. 본 발명의 제조방법에서는, 반응 개시 온도로부터의 추가의 온도 상승을 억제할 수 있으므로, 질화 반응의 반응 온도에 의해 질화알루미늄 입자의 입자 직경을 결정할 수 있다. 질화 반응의 반응 온도가 낮아질수록 입자 직경이 작아진다. 반응 온도는 원료의 유형 및 입자 직경에 크게 의존한다. 예를 들면, 마그네슘을 함유하는 알루미늄 합금에서는 저온, 예를 들면 500℃에서 반응이 시작된다. 규소를 함유하는 알루미늄 합금에서는 고온에서 반응이 시작된다. 또한, 알루미늄 분말의 입자 직경이 작을수록 반응은 저온에서 개시된다. 순수 알루미늄 분말에서는 통상적으로 550 내지 700℃에서 질화가 개시된다. 예를 들면, 일반적으로 조악한 입자로 언급되는 직경이 약 100㎛인 입자의 순수 알루미늄 분말에서는, 승온 도중에 질소 흡수 반응이 수행되면, 약 750℃에서 질화 반응이 개시된다. That is, in the manufacturing method of the aluminum nitride of this invention, nitriding reaction of aluminum is advanced by hold | maintaining aluminum powder in the atmosphere of predetermined | prescribed nitrogen gas pressure and heating temperature. Note that, in general, the size of the primary particle diameter of the ceramic depends on the reaction initiation temperature. However, when there is a temperature rise due to subsequent heat of reaction, the crystal grains are sintered and grown to be coarse. In the manufacturing method of this invention, since further temperature rise from reaction start temperature can be suppressed, the particle diameter of aluminum nitride particle can be determined by reaction temperature of a nitriding reaction. The lower the reaction temperature of the nitriding reaction, the smaller the particle diameter. The reaction temperature largely depends on the type of raw material and the particle diameter. For example, in aluminum alloys containing magnesium, the reaction starts at low temperature, for example 500 ° C. In aluminum alloys containing silicon, the reaction starts at high temperatures. In addition, the smaller the particle diameter of the aluminum powder is, the reaction is initiated at a lower temperature. In pure aluminum powder, nitriding is usually initiated at 550 to 700 ° C. For example, in pure aluminum powder of particles having a diameter of about 100 μm, generally referred to as coarse particles, the nitriding reaction is started at about 750 ° C. if the nitrogen absorption reaction is carried out during the temperature increase.

질소 가스 압력이 105 내지 300kPa로 유지되는 경우, 질화 반응에 충분한 양의 질소 가스를 알루미늄 분말에 공급할 수 있다. 예를 들면, 질소 가스 압력이 105kPa 미만이면, 외부에서 공기가 침입하여 알루미늄 분말이 산화될 위험성이 있다. 한편, 질소 압력이 300kPa을 초과하면, 질화 반응에 있어서 반응 효율의 상승이 거의 나타나지 않고, 제조에 필요한 비용이 상승하게 된다. When the nitrogen gas pressure is maintained at 105 to 300 kPa, a sufficient amount of nitrogen gas for the nitriding reaction can be supplied to the aluminum powder. For example, if the nitrogen gas pressure is less than 105 kPa, there is a risk that air may invade from outside and oxidize the aluminum powder. On the other hand, when the nitrogen pressure exceeds 300 kPa, the reaction efficiency hardly increases in the nitriding reaction, and the cost required for production increases.

또한, 질화 반응의 온도가 500℃ 미만인 경우, 질화 반응의 개시까지 장시간이 걸린다. 한편, 1,000℃를 초과하는 경우, 제조된 질화알루미늄 입자의 입자 직경이 과도하게 증가한다. In addition, when the temperature of nitriding reaction is less than 500 degreeC, it takes a long time until the start of nitriding reaction. On the other hand, when it exceeds 1,000 degreeC, the particle diameter of the manufactured aluminum nitride particle increases excessively.

알루미늄 분말의 질소 가스에 의한 직접 질화법(즉, 2Al + N2 = 2AlN)에서는, 질화알루미늄의 생성 자유 에너지[즉, 깁스(Gibbs)의 자유 에너지]는 항상 음의 값이다. 따라서, 예를 들면, 온도가 460℃ 미만인 경우에도, 알루미늄 분말을 장시간 그 온도로 유지함으로써 질화알루미늄이 형성된다고 생각된다. 그러나, 장시간이 걸리는 경우, 제조에 필요한 비용이 상승하게 된다. 또한, 알루미늄 분말의 질화 반응에서는, 온도가 높아질수록 반응 속도가 빨라진다. 따라서, 공업적 관점으로부터, 약간 고온인, 예를 들면 500℃ 이상에서 질화 반응이 일어난다. 질화 반응의 온도가 550℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. In the direct nitriding method of the aluminum powder with nitrogen gas (ie, 2Al + N 2 = 2AlN), the production free energy of aluminum nitride (i.e., free energy of Gibbs) is always negative. Therefore, for example, even when the temperature is less than 460 ° C, it is considered that aluminum nitride is formed by keeping the aluminum powder at that temperature for a long time. However, when it takes a long time, the cost required for manufacturing rises. In addition, in the nitriding reaction of aluminum powder, the higher the temperature, the faster the reaction rate. Therefore, from an industrial point of view, the nitriding reaction occurs at a slightly high temperature, for example, 500 ° C or higher. As for the temperature of nitriding reaction, it is more preferable that it is 550 degreeC or more.

보다 상세하게는, 실험에 따라서 다음과 같은 사실이 확인되었다. 알루미늄 분말을 520℃의 질소 가스 대기 중에 보유하면, 3 내지 30시간 경과 후 질화 반응이 개시되고, 질화율 약 92%에서 반응이 정지한다. 질화 반응을 개시하는 데 장시간이 걸리는 이유는 알루미늄 표면에 형성된 산화물 막 때문이다. 또한, 통상의 저온에서의 질화 반응에 있어서는, 반응 초기 단계에서 산화 알루미늄을 질소로 환원하는 것이 불가능하다. 즉, 질소가 알루미늄의 내부에 점진적으로 침입하는 데 시간이 걸린다. 질화 반응은 몇 시간 경과 후 급격하게 개시되고, 종료된다. 따라서, 통상적으로는 저온에서의 질화 처리에서 100% 질화를 달성하는 것이 어렵다. In more detail, the following facts were confirmed by experiment. When the aluminum powder is held in a nitrogen gas atmosphere at 520 ° C., the nitriding reaction is started after 3 to 30 hours has elapsed, and the reaction is stopped at about 92% of the nitriding rate. The reason why it takes a long time to start the nitriding reaction is because of the oxide film formed on the aluminum surface. In addition, in a normal nitriding reaction at low temperature, it is impossible to reduce aluminum oxide to nitrogen in the initial stage of the reaction. That is, it takes time for nitrogen to gradually invade the interior of aluminum. The nitriding reaction begins rapidly after several hours and ends. Therefore, it is usually difficult to achieve 100% nitriding in nitriding at low temperatures.

또한, 알루미늄 분말의 직접 질화법에서는, 질소 가스 대기 중의 산소 함량을 낮게 하는 것이 중요하다. 이는 알루미늄이 매우 산화되기 쉬운 금속이기 때문이다. 이로부터 반응실 내 이슬점은 바람직하게는 -50℃ 이하일 수 있다. In addition, in the direct nitriding of aluminum powder, it is important to lower the oxygen content in the nitrogen gas atmosphere. This is because aluminum is a metal that is very susceptible to oxidation. From this the dew point in the reaction chamber may preferably be -50 ° C or less.

본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서는, 질화 반응의 진행시 알루미늄 분말을 수용하는 반응실 내에 질화 반응의 진행을 억제하는 반응 억제 가스가 공급된다. 반응실 내에 반응 억제 가스가 공급되기 때문에, 알루미늄 분말의 질화 반응의 연쇄적인 진행이 억제된다. 따라서, 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. In the manufacturing method of the aluminum nitride of this invention, the reaction suppression gas which suppresses advancing of nitriding reaction is supplied to the reaction chamber which accommodates aluminum powder at the time of advancing nitriding reaction. Since the reaction suppression gas is supplied into the reaction chamber, chain progression of the nitriding reaction of the aluminum powder is suppressed. Therefore, nitriding reaction can be advanced at low temperature.

상세하게는, 직접 질화 반응은 현저한 발열 반응이며, 이론적으로 1kg의 알루미늄을 질화함으로써 2,800kcal(즉, 약 1.172 ×104kJ)의 열을 생성한다. 또한, 1kg의 알루미늄을 질화하기 위해서는, 약 420L의 질소 가스를 사용할 필요가 있다. 따라서, 알루미늄의 일부에서 질화 반응이 개시되면, 반응열에 의한 연쇄적인 질화 반응이 진행되어 알루미늄의 온도가 갑자기 상승한다. Specifically, the direct nitriding reaction is a significant exothermic reaction, theoretically producing 2,800 kcal (ie, about 1.172 x 10 4 kJ) heat by nitriding 1 kg of aluminum. In addition, in order to nitride 1 kg of aluminum, it is necessary to use about 420 L of nitrogen gas. Therefore, when nitriding reaction is started in a part of aluminum, the chain nitriding reaction by reaction heat progresses and the temperature of aluminum abruptly rises.

통상적으로, 알루미늄의 온도 상승은 약 250 내지 600℃이다. 그러나, 알루미늄의 양 및 반응로의 구조에 따라서는 1,000℃ 이상이 된다. 알루미늄의 온도가 상승하면, 질화알루미늄 입자의 결정 성장이 진행되고 입자들이 서로 소결된다. 따라서, 생성된 질화알루미늄 입자가 조악해져 바람직하지 않다. Typically, the temperature rise of aluminum is about 250 to 600 ° C. However, depending on the amount of aluminum and the structure of the reactor, the temperature is 1,000 ° C or higher. As the temperature of aluminum rises, crystal growth of the aluminum nitride particles proceeds and the particles sinter each other. Thus, the resulting aluminum nitride particles are coarse and undesirable.

본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서는, 질화될 알루미늄 분말이 표면에 산화물 막을 가질 수도 있다. 이는 알루미늄이 대기중에서 대기중에 포함되어 있는 산소와 반응을 일으켜 표면에 안정한 산화물 막을 형성하는 특성을 갖기 때문이다. In the method for producing aluminum nitride of the present invention, the aluminum powder to be nitrided may have an oxide film on its surface. This is because aluminum has a characteristic of reacting with oxygen contained in the atmosphere in the atmosphere to form a stable oxide film on the surface.

알루미늄 분말을 450 내지 600℃의 질소 가스 대기 속에서 30 내지 120분 동안 유지시켜 질소를 알루미늄 분말에 흡장시키는 질소 흡장 처리를 수행한 후에 질화 반응이 진행되는 것이 바람직하다. 질화 반응을 진행시키기 전에 알루미늄 분말에 질소를 흡장시킴으로써, 이후의 질화 반응에서 알루미늄 분말과 반응을 일으키는 질소가 알루미늄 분말의 근방에 유지된다. 따라서, 질화 반응에서 급속한 반응이 일어나는 경우에도 질화 반응에 필요한 질소의 양이 불충분해지는 것이 방지된다. The nitriding reaction is preferably carried out after the aluminum powder is held in a nitrogen gas atmosphere at 450 to 600 ° C. for 30 to 120 minutes to carry out a nitrogen occlusion treatment in which nitrogen is occluded in the aluminum powder. By adsorbing nitrogen into the aluminum powder before the nitriding reaction proceeds, the nitrogen which reacts with the aluminum powder in the subsequent nitriding reaction is maintained in the vicinity of the aluminum powder. Therefore, even when a rapid reaction occurs in the nitriding reaction, an insufficient amount of nitrogen required for the nitriding reaction is prevented.

알루미늄 분말에 질소가 흡장되는 메카니즘에 대해서는 아직 명백하지는 않다. 그러나, 알루미늄 산화물의 표면으로부터 결함이나 입자의 계면을 따라 알루미늄의 내부로 질소가 침입하고, 알루미늄 산화물과 질소가 공액 화합물을 형성하여 질소가 알루미늄 분말의 내부로 흡장된다고 추정된다. The mechanism by which nitrogen is occluded in aluminum powder is not yet clear. However, it is presumed that nitrogen penetrates into the interior of aluminum from the surface of the aluminum oxide along the interface of defects or particles, and aluminum oxide and nitrogen form a conjugated compound and nitrogen is occluded into the aluminum powder.

질소 흡장 처리에서, 알루미늄 분말은 460℃ 이상의 온도로부터 10℃/분 이하의 승온 속도로 질화 반응의 질화 온도까지 가열되는 것이 바람직하다. 10℃/분 이하의 승온 속도로 알루미늄 분말을 가열하는 경우, 알루미늄 분말이 질소를 충분히 흡장할 수 있다. 한편, 승온 속도가 10℃/분을 초과하면, 알루미늄 분말이 질소를 불충분하게 흡장하여 생성된 질화알루미늄에 알루미늄이 잔존하게 된다. In the nitrogen occlusion treatment, the aluminum powder is preferably heated from a temperature of at least 460 ° C to a nitriding temperature of the nitriding reaction at a temperature rising rate of 10 ° C / min or less. When heating aluminum powder at the temperature increase rate of 10 degrees C / min or less, aluminum powder can fully occlude nitrogen. On the other hand, when the temperature increase rate exceeds 10 DEG C / min, aluminum remains in the aluminum nitride produced by insufficient storage of nitrogen by the aluminum powder.

질소 흡장 처리에서, 알루미늄 분말은 460℃ 이상의 온도로부터 1 내지 6℃/분의 승온 속도로 질화 반응의 질화 온도까지 가열되는 것이 바람직하다. 승온 속도가 위에서 기재한 범위의 하한선 미만인 경우, 알루미늄 분말을 질화 온도까지 가열하는 데 장시간이 걸린다. 따라서, 승온 속도가 1 내지 6℃/분인 것이 바람직하다. In the nitrogen occlusion treatment, the aluminum powder is preferably heated from a temperature of at least 460 ° C to a nitriding temperature of the nitriding reaction at a temperature rising rate of 1 to 6 ° C / min. When the temperature increase rate is below the lower limit of the range described above, it takes a long time to heat the aluminum powder to the nitriding temperature. Therefore, it is preferable that the temperature increase rate is 1-6 degree-C / min.

질소 흡장 처리에서, 알루미늄 분말은 460℃ 내지 600℃의 온도로 소정 시간 동안 유지되는 것이 바람직하다. 알루미늄 분말을 460℃ 내지 600℃의 온도로 소 정 시간 동안 유지하는 경우, 알루미늄 분말이 질소를 충분한 양으로 흡장할 수 있다. In the nitrogen storage process, the aluminum powder is preferably maintained at a temperature of 460 ° C to 600 ° C for a predetermined time. When the aluminum powder is kept at a temperature of 460 ° C. to 600 ° C. for a predetermined time, the aluminum powder may occlude nitrogen in a sufficient amount.

질소 흡장 처리에서, 소정 시간은 5 내지 30분이 바람직하다. 알루미늄 분말이 5 내지 30분의 소정의 기간 동안 위에서 기재한 온도로 유지되면, 알루미늄 분말이 질소를 충분한 양으로 흡장할 수 있다. In the nitrogen storage treatment, the predetermined time is preferably 5 to 30 minutes. If the aluminum powder is maintained at the temperature described above for a predetermined period of 5 to 30 minutes, the aluminum powder can occlude a sufficient amount of nitrogen.

질소 흡장 처리에서 소정의 시간이 경과한 후, 알루미늄 분말을 10℃/분 이상의 승온 속도로 질화 반응의 질화 온도로 즉시 가열하는 것이 바람직하다. 알루미늄 분말을 소정 온도에서 장시간 동안 유지하는 것과 온도를 보다 느리게 증가시키는 것은 이들이 갑자기 어느 시점에서 반응열에 의해 수반되는 통상의 질화 반응을 야기하기 때문에 바람직하지 않다. After a predetermined time has elapsed in the nitrogen storage process, it is preferable to immediately heat the aluminum powder to the nitriding temperature of the nitriding reaction at a temperature rising rate of 10 ° C / min or more. Maintaining the aluminum powder for a long time at a predetermined temperature and increasing the temperature more slowly is undesirable because they suddenly cause a common nitriding reaction accompanied by the heat of reaction at some point.

질화 반응에 의해 생성된 열을 반응실을 구획하는 반응로의 로 벽에 의해 반응실의 외부로 방출시키고, 가공물 온도와 질화 반응의 개시 온도 사이의 온도 차이를 100℃ 이하로 조절하면서 질화 반응을 진행시키는 것이 바람직하다. 가공물 온도와 질화 반응의 개시 온도와의 온도 차이를 100℃ 이하로 조절하는 경우, 입자 직경이 미세한 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. 즉, 질화 반응의 진행시 가공물의 온도가 상승하는 것이 억제된다. 따라서, 연쇄적인 질화 반응의 진행이 억제된다. 따라서, 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. 또한, 질화 반응에 의해 생성된 열이 반응실을 구획하는 반응로의 로 벽에 의해 반응실 외부로 방출되기 때문에, 가공물의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. The heat generated by the nitriding reaction is released to the outside of the reaction chamber by the furnace wall of the reactor partitioning the reaction chamber, and the nitriding reaction is controlled while controlling the temperature difference between the workpiece temperature and the initiation temperature of the nitriding reaction to 100 ° C or lower. It is preferable to proceed. When the temperature difference between the workpiece temperature and the start temperature of the nitriding reaction is adjusted to 100 ° C. or less, an aluminum nitride powder having a fine particle diameter can be produced. That is, the rise of the temperature of a workpiece | work at the time of progress of a nitriding reaction is suppressed. Thus, the progress of the chain nitriding reaction is suppressed. Therefore, nitriding reaction can be advanced at low temperature. In addition, since the heat generated by the nitriding reaction is released to the outside of the reaction chamber by the furnace wall of the reactor that partitions the reaction chamber, the temperature of the workpiece can be suppressed from rising.

질화 반응에 의해 생성된 열을 다음과 같은 방식으로 반응실의 외부로 방출할 수 있다. 예를 들면, 반응로의 로 벽을 열 전도성이 우수한 재료로 형성하고, 반응로의 외부 온도를 조절하여 반응로의 내부 온도보다 낮게 한다. 이런 식으로, 열을 반응실의 외부로 방출할 수 있다. 이 경우에, 반응로의 외부 온도를 조절하여 다음과 같은 방식으로 반응로의 내부 온도보다 낮게 할 수 있다. 예를 들면, 질화 반응을 일으키고 질화 반응의 반응 온도를 조절하는 히터의 가열 용량을 감소시키거나 반응로의 외부에 공기를 공급하여 반응로를 냉각하는 방법을 들 수 있다. Heat generated by the nitriding reaction can be released to the outside of the reaction chamber in the following manner. For example, the furnace wall of the reactor is formed of a material having excellent thermal conductivity, and the outside temperature of the reactor is controlled to be lower than the inside temperature of the reactor. In this way, heat can be released outside the reaction chamber. In this case, the outside temperature of the reactor can be adjusted to be lower than the inside temperature of the reactor in the following manner. For example, a method of cooling the reactor by reducing the heating capacity of the heater that causes the nitriding reaction and controls the reaction temperature of the nitriding reaction or by supplying air to the outside of the reactor.

본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서, 가공물은 질화 반응이 진행되고 있는 알루미늄 분말을 의미한다. 즉, 이는 질화 반응에 의해 생성된 질화알루미늄이 질화 반응이 일어나지 않은 알루미늄과 혼합되어 있는 상태를 의미한다. In the manufacturing method of the aluminum nitride of this invention, a workpiece means the aluminum powder which nitriding reaction is progressing. That is, this means a state in which aluminum nitride produced by the nitriding reaction is mixed with aluminum where no nitriding reaction occurs.

질화 반응에 있어서, 알루미늄 분말의 질화 반응이 진행될 때, 가공물의 피크 온도가 900℃ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 피크 온도는 질화 반응에 의해 증가된 가공물의 최고 온도를 의미한다. 피크 온도가 900℃ 이하로 억제되면, 입자 직경이 미세한 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. 피크 온도가 900℃를 초과하면, 생성된 질화알루미늄 입자가 결정 성장 및 소결에 의해 조악해진다. In the nitriding reaction, when the nitriding reaction of the aluminum powder proceeds, the peak temperature of the workpiece is preferably 900 ° C. or less. Here, the peak temperature means the highest temperature of the workpiece increased by the nitriding reaction. When the peak temperature is suppressed to 900 ° C. or less, aluminum nitride powder having a fine particle diameter can be produced. If the peak temperature exceeds 900 ° C., the resulting aluminum nitride particles are coarse by crystal growth and sintering.

질소 가스 대기는 반응실에 질소 가스를 연속적으로 공급하는 질소 공급장치로부터 운반된 질소 가스와 반응실로부터 질소 가스를 배출하는 배출장치로부터 배출된 질소 가스에 의해 유지되는 것이 바람직하다. 즉, 질소 공급장치로부터 공급된 질소 가스와 배출장치로부터 배출된 질소 가스에 의해 알루미늄 분말이 수용된 반응실의 질소 가스 압력을 유지할 수 있다. The nitrogen gas atmosphere is preferably maintained by the nitrogen gas conveyed from the nitrogen supply device which continuously supplies the nitrogen gas to the reaction chamber and the nitrogen gas discharged from the discharge device which discharges the nitrogen gas from the reaction chamber. That is, the nitrogen gas pressure of the reaction chamber in which the aluminum powder is accommodated by the nitrogen gas supplied from the nitrogen supply device and the nitrogen gas discharged from the discharge device can be maintained.

상세하게는, 알루미늄 분말의 질화 반응이 급속하게 진행한다. 따라서, 질 화 반응이 개시되면, 반응실 내의 질소가 소모되어 질소 가스 압력이 급격하게 저하된다. 따라서, 질소 공급장치와 배출장치를 이용하여 반응실 내의 질소 가스 압력을 유지하면, 반응실 내의 질소 가스 압력이 변화하는 것을 억제할 수 있다. Specifically, the nitriding reaction of aluminum powder proceeds rapidly. Therefore, when the nitriding reaction is started, nitrogen in the reaction chamber is consumed, and the nitrogen gas pressure is drastically lowered. Therefore, by maintaining the nitrogen gas pressure in the reaction chamber by using the nitrogen supply device and the discharge device, it is possible to suppress the change of the nitrogen gas pressure in the reaction chamber.

또한, 질소 공급장치로부터 공급된 질소 가스와 배출장치로부터 배출된 질소 가스의 각각의 압력을 측정하는 경우, 반응실 내의 질소 가스 압력을 측정할 수 있다. 게다가, 질소 흡장 처리에 있어서의 알루미늄 분말의 질소 흡장을 산출하고, 질화 반응의 진행시 질소 가스 저하량을 산출할 수 있다. In addition, when measuring the pressures of the nitrogen gas supplied from the nitrogen supply device and the nitrogen gas discharged from the discharge device, the nitrogen gas pressure in the reaction chamber can be measured. In addition, nitrogen occlusion of the aluminum powder in nitrogen occlusion treatment can be computed, and the amount of nitrogen gas fall at the time of the progress of nitriding reaction can be computed.

반응실 내의 질소 가스 압력이 저하하였을 때에 반응실에 반응 억제 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 반응 억제 가스는 질화 반응이 개시될 때 반응실 내에 공급되는 가스이다. 질소 가스 압력을 측정함으로써, 질화 반응의 개시를 관측할 수 있다. 이는 질화 반응이 개시되면, 질소 가스 대기를 구성하는 질소 가스가 알루미늄 분말과 반응을 일으켜 반응실 내의 질소 가스량이 감소하고 질소 가스 압력이 저하하기 때문이다. 따라서, 질소 가스 압력이 저하하였을 때에 반응실에 반응억제 가스를 공급함으로써, 질화 반응의 진행을 억제할 수 있다. It is preferable to supply reaction suppression gas to a reaction chamber when the nitrogen gas pressure in a reaction chamber falls. The reaction inhibiting gas is a gas supplied into the reaction chamber when the nitriding reaction is started. By measuring the nitrogen gas pressure, the start of the nitriding reaction can be observed. This is because when the nitriding reaction is started, the nitrogen gas constituting the nitrogen gas atmosphere reacts with the aluminum powder so that the amount of nitrogen gas in the reaction chamber decreases and the nitrogen gas pressure decreases. Therefore, progress of nitriding reaction can be suppressed by supplying reaction suppression gas to a reaction chamber when nitrogen gas pressure falls.

반응실 내의 질소 가스 압력이 저하하였을 때에 반응실 내로의 반응 억제 가스의 공급을 개시하고, 반응실 내의 질소 가스 압력이 회복되었을 때에 이를 종료하는 것이 바람직하다. 이는 질소 가스 압력의 회복이 질화 반응에 있어서의 질소의 소모량이 감소할 때 일어나기 때문이며, 따라서 질화 반응이 종료됨을 의미한다. It is preferable to start supply of the reaction suppression gas into the reaction chamber when the nitrogen gas pressure in the reaction chamber is lowered, and to terminate it when the nitrogen gas pressure in the reaction chamber is restored. This is because the recovery of the nitrogen gas pressure occurs when the consumption of nitrogen in the nitriding reaction decreases, and thus the nitriding reaction is terminated.

반응 억제 가스가 가공물의 온도가 상승하였을 때 반응실로 공급되는 것이 바람직하다. 반응 억제 가스는 질화 반응이 개시되면 반응실 내로 공급된다. 한편, 가공물의 온도를 측정함으로써 질화 반응의 개시를 관측할 수 있다. 이는 질화 반응이 개시되면 반응열이 발생하여 가공물 온도가 상승하기 때문이다. It is preferable that the reaction suppression gas is supplied to the reaction chamber when the temperature of the workpiece increases. The reaction inhibiting gas is supplied into the reaction chamber when the nitriding reaction is started. On the other hand, the start of nitriding reaction can be observed by measuring the temperature of a workpiece. This is because when the nitriding reaction is initiated, heat of reaction is generated to raise the workpiece temperature.

반응 억제 가스는 아르곤 가스 및 암모니아 가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 가스인 것이 바람직하다. 이들 가스는 질화 반응의 진행을 억제할 수 있다. The reaction inhibiting gas is preferably at least one gas selected from the group consisting of argon gas and ammonia gas. These gases can suppress the progress of the nitriding reaction.

아르곤 가스는 알루미나의 플라즈마 질화에 있어서 질소 가스의 캐리어 가스로서 사용된다. 플라즈마 질화는 5 내지 20체적%의 질소 가스가 잔여 부분의 아르곤 가스와 혼합되어 있는 혼합 가스를 사용하여 수행한다. Argon gas is used as a carrier gas of nitrogen gas in the plasma nitridation of alumina. Plasma nitriding is carried out using a mixed gas in which 5-20% by volume of nitrogen gas is mixed with the remainder of the argon gas.

통상의 알루미늄의 직접 질화에서는 아르곤 가스가 실제로 사용되는 것이 공지되어 있지 않다. 1992년, 보고서[참조: Itoh and Enami et al., Tokyo University of Science, Journal of the Ceramic Society of Japan 100 [5] pp. 629-633(1992)]에 "표면이 산화된 알루미늄 분말을 원료로 사용하는 질화알루미늄의 제조방법"의 연구가 공개되었다. 당해 보고서에는, 30 내지 70체적%의 아르곤 가스를 첨가한 질소 가스에 의해 질화 실험을 수행한 예가 기록되어 있다. 이러한 예에서, 질화알루미늄은 개시부터 종료까지 소정량의 아르곤 가스를 공급하면서 900 내지 1300℃의 반응 온도에서 생성되며, 반응 개시로부터 2시간 및 5시간 경과한 후 질화율 및 반응 생성물의 분쇄성을 조사하였다. It is not known that argon gas is actually used in the direct nitriding of ordinary aluminum. 1992, Report [Itoh and Enami et al., Tokyo University of Science, Journal of the Ceramic Society of Japan 100 [5] pp. 629-633 (1992) discloses a method for producing aluminum nitride using a surface-oxidized aluminum powder as a raw material. In this report, an example of performing a nitriding experiment with nitrogen gas to which 30 to 70 volume% of argon gas was added is recorded. In this example, aluminum nitride is produced at a reaction temperature of 900 to 1300 ° C. while supplying a predetermined amount of argon gas from the start to the end, and after 2 and 5 hours from the start of the reaction, the nitriding rate and the crushability of the reaction product are Investigate.

당해 보고서에 따르면, 질화 반응은 모든 온도 범위 및 모든 아르곤 함량에 있어서 일어나며, 94%의 최고 질화율이 수득되었다. 당해 연구자들은 이 최고 질화율 값을 산화에 의한 것으로 해석하고 있다. 또한, 이 보고서에서는, 아르곤 가스 함량이 10체적%인 혼합 가스를 사용하여 97.5%의 질화율을 수득하였음이 기록되어 있다. 연구자들은 또한 아르곤 가스 함량에 관계없이 모든 반응 생성물의 분쇄성이 향상되었음을 보고하였다. According to this report, nitriding reactions occur over all temperature ranges and all argon contents, with a highest nitriding rate of 94%. The researchers interpreted this highest nitrification value as being due to oxidation. In this report, it is also reported that a nitrification rate of 97.5% was obtained using a mixed gas having an argon gas content of 10% by volume. The researchers also reported improved crushability of all reaction products, regardless of argon gas content.

한편, 본 발명자들은 600 내지 750℃의 저온 영역에서 아르곤 가스의 첨가가 질화 반응에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 이 조사에 있어서, 아르곤 가스는 공급된 혼합 가스 전체 100체적%에 대하여 30체적% 이상의 비율로 질화 반응의 개시부터 종료까지 공급되었다. On the other hand, the present inventors investigated how the addition of argon gas to the nitriding reaction in the low temperature region of 600 to 750 ℃. In this investigation, argon gas was supplied from the start to the end of the nitriding reaction at a ratio of 30 vol% or more with respect to 100 vol% of the total mixed gas supplied.

저온에서 아르곤 가스의 첨가가 질화 반응에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 조사 결과에 따르면, 아르곤 가스의 함유량을 50체적% 이상으로 한 경우, 질화 반응이 전혀 개시되지 않았다. 또한, 순수 질소 가스만으로 질화 반응을 진행하면서 50체적% 이상의 비율로 아르곤 가스를 공급하였을 때, 본 발명자들은 질화 반응이 정지되었음을 확인하였다. According to the results of the investigation of how the addition of argon gas at low temperature affects the nitriding reaction, when the content of argon gas is 50 vol% or more, no nitriding reaction is started. In addition, the inventors confirmed that the nitriding reaction was stopped when argon gas was supplied at a rate of 50 vol% or more while the nitriding reaction proceeded with pure nitrogen gas only.

또한, 본 발명자들은 순수 질소 가스만으로 질화 반응을 진행하면서 3 내지 20체적%의 비율로 아르곤 가스를 공급하였을 때, 질화 반응이 비록 서서히 진행된다 할지라도 진행되고 있음을 확인하였다. 상기 연구에 대한 보고서에 따르면, 아르곤 가스가 30 내지 70체적%의 비율로 혼합된 질소 가스를 사용하는 경우, 900 내지 1,300℃의 반응 온도에서 아르곤 가스의 어떠한 영향도 나타나지 않았으며, 질화 반응이 일어났다. 한편, 본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에 따르는 600 내지 750℃의 가열 온도 영역에서는 질화 반응이 정지하거나 서서히 진행한다. 이 차이는 온도 차이에 있는 것으로 보이나, 반응성 차이, 즉 보고서에 기재되어 있는 액상으로 일어나는 질화 반응(한편으로는 본 발명에 따르면 질화 반응은 고체상으로 일어난다)에 의한 것으로 생각된다. In addition, the inventors of the present invention confirmed that the nitriding reaction is proceeding even though the reaction proceeds slowly when argon gas is supplied at a rate of 3 to 20% by volume while performing nitriding reaction with pure nitrogen gas only. According to the report for the study, when using a nitrogen gas mixed with argon gas at a ratio of 30 to 70% by volume, no effect of argon gas was observed at a reaction temperature of 900 to 1,300 ° C, and a nitriding reaction occurred. . On the other hand, in the heating temperature range of 600-750 degreeC by the manufacturing method of aluminum nitride of this invention, nitriding reaction stops or progresses slowly. This difference appears to be a temperature difference, but is thought to be due to the difference in reactivity, i.e., the nitriding reaction occurring in the liquid phase described in the report (on the one hand, according to the present invention the nitriding reaction takes place in the solid phase).

또한, 암모니아 가스는 알루미늄이나 강철의 질화시에 질화제로서 질소 가스에 미량으로 첨가된다. 아르곤 가스의 경우와 마찬가지로 암모니아 가스의 반응성을 600 내지 750℃의 온도 범위에서 조사하였다. 그러나 그 결과, 본 발명자들은 질화 반응이 정지되었음을 확인하였다. 즉, 질화 반응이 진행되는 경우 암모니아 가스를 반응실 내에 공급함으로써 일시적으로 질화 반응을 정지시킬 수 있다. 암모니아 가스의 공급에 의해 질화 반응이 정지하는 이유는 아직 명백하지 않다. 그러나, 실험 온도 영역에서는 원료가 고체이므로, 고체상의 알루미늄 분말 중에 AlH3와 같은 화합물이 형성되어 질소 가스의 침입을 방해하는 것으로 추정된다. In addition, ammonia gas is added in a small amount to nitrogen gas as a nitriding agent when nitriding aluminum or steel. As in the case of argon gas, the reactivity of ammonia gas was investigated in the temperature range of 600-750 degreeC. However, as a result, the inventors confirmed that the nitriding reaction was stopped. That is, when the nitriding reaction proceeds, the nitriding reaction can be temporarily stopped by supplying ammonia gas into the reaction chamber. The reason why the nitriding reaction is stopped by the supply of ammonia gas is not yet clear. However, since the raw material is a solid in the experimental temperature range, it is presumed that a compound such as AlH 3 is formed in the solid aluminum powder to prevent the intrusion of nitrogen gas.

그러므로, 반응 억제 가스가, 반응실 내의 가스량을 100체적%로 하였을 때, 1 내지 50체적%의 비율로 반응실로 공급되는 것이 바람직하다. Therefore, it is preferable that the reaction inhibiting gas is supplied to the reaction chamber at a ratio of 1 to 50 volume% when the amount of gas in the reaction chamber is 100 volume%.

본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서는, 질화 반응의 완료 직전에 반응실 내로 반응 억제 가스를 공급하는 것을 정지하고 반응 온도를 30 내지 120℃로 상승시키는 것이 바람직하다. 반응 억제 가스의 공급을 정지하는 것 뿐만 아니라 반응 온도를 상승시키는 것으로, 원료 알루미늄 분말을 모두 질화시킬 수 있다. In the manufacturing method of the aluminum nitride of this invention, it is preferable to stop supplying reaction suppression gas to reaction chamber immediately before completion of nitriding reaction, and to raise reaction temperature to 30-120 degreeC. Not only the supply of the reaction suppression gas is stopped but also the reaction temperature is raised, all of the raw aluminum powder can be nitrided.

알루미늄 분말은 압축되지 않은 집적 상태(non-compressed assembly state)인 것이 바람직하다. 알루미늄 분말이 압축되지 않은 집적 상태이면, 생성된 질화알루미늄 입자는 인접한 질화알루미늄 입자와 함께 소결되는 것이 억제된다. 알루미늄에서 질화알루미늄으로의 변화는 체적 팽창을 수반한다. 따라서, 알루미늄 분말이 압축된 집적 상태이면, 생성된 질화알루미늄 입자가 소결을 일으켜 분쇄성이 저하한다. 또한, 알루미늄 분말이 압축되지 않은 집적 상태인 경우, 질소 흡장 처리로 질소를 흡장시킬 수 있다. 즉, 알루미늄 분말이 압축되지 않은 집적 상태이면, 각각의 알루미늄 분말 입자가 질소 가스와 충분한 표면적으로 접촉하여 알루미늄 분말이 이에 질소를 충분히 흡장시킬 수 있다. The aluminum powder is preferably in a non-compressed assembly state. If the aluminum powder is in an uncompressed integrated state, the resulting aluminum nitride particles are suppressed from sintering together with the adjacent aluminum nitride particles. The change from aluminum to aluminum nitride involves volume expansion. Therefore, when the aluminum powder is in a compacted integrated state, the produced aluminum nitride particles cause sintering and deterioration in pulverization. In addition, when the aluminum powder is in an uncompressed integrated state, nitrogen can be occluded by nitrogen occlusion treatment. That is, if the aluminum powder is in an uncompressed integrated state, each aluminum powder particle may contact with nitrogen gas with sufficient surface area so that the aluminum powder may sufficiently occlude nitrogen therein.

알루미늄 분말은 다수의 부분으로 분할되어 반응실 내에 수용되는 것이 바람직하다. 알루미늄 분말이 다수의 부분으로 분할되어 각 부분이 반응실 내에 수용되면, 생성된 질화알루미늄은 입자 직경이 변동하는 것이 억제된 입자를 제조한다. 따라서, 알루미늄 분말의 모든 부분에 대하여 질화 반응을 억제할 수 있다. The aluminum powder is preferably divided into a plurality of parts and accommodated in the reaction chamber. When the aluminum powder is divided into a plurality of parts and each part is accommodated in the reaction chamber, the produced aluminum nitride produces particles in which the particle diameter is suppressed from fluctuating. Therefore, nitriding reaction can be suppressed with respect to all the parts of aluminum powder.

상세하게는, 다량의 알루미늄 분말이 반응실 내에 압축되지 않은 집적 방식으로 수용된 상태에서 질화 반응을 진행시키면, 알루미늄 분말 집적체(aluminum powder assembly)의 내부와 이의 표면층 사이에 온도 차이가 생기게 된다. 따라서, 알루미늄 분말 집적체의 내부에서 질화 반응을 관측하고 제어하는 것이 어려워진다. 그러므로, 생성된 질화알루미늄 입자의 직경이 크게 변동한다. 한편, 소량의 알루미늄 분말이 다수의 부분으로 분할되는 방식으로 반응실에 수용되어 있는 경우, 알루미늄 분말 집적체의 각 부분의 내부에서의 질화 반응을 관측하고 제어하는 것이 용이하다. 그러므로, 생성된 질화알루미늄 입자의 직경이 변동하는 것이 억제된다. Specifically, when the nitriding reaction proceeds in a state where a large amount of aluminum powder is accommodated in an uncompressed manner in the reaction chamber, a temperature difference is generated between the inside of the aluminum powder assembly and the surface layer thereof. Therefore, it becomes difficult to observe and control the nitriding reaction inside the aluminum powder aggregate. Therefore, the diameter of the produced aluminum nitride particles varies greatly. On the other hand, when a small amount of aluminum powder is accommodated in the reaction chamber in a manner that is divided into a plurality of parts, it is easy to observe and control the nitriding reaction inside each part of the aluminum powder aggregate. Therefore, fluctuation in the diameter of the produced aluminum nitride particles is suppressed.

알루미늄 분말이 다수의 부분으로 분할되어 각 부분이 반응실 내에 수용될 때, 분할 부분의 수가 많아질수록 제조된 질화알루미늄 입자의 직경이 변동하는 것이 보다 양호하게 억제된다. When the aluminum powder is divided into a plurality of portions and each portion is accommodated in the reaction chamber, the larger the number of divided portions is, the better suppressed the variation in the diameter of the produced aluminum nitride particles is.

알루미늄 분말을 다수의 부분으로 분할하여 반응실에 수용하는 방법은 특정하게 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 내부에 분할된 알루미늄 분말을 보유하고, 적층시켜서 반응실 내에 수용하는 복수의 반응기 트레이를 들 수 있다. The method of dividing the aluminum powder into a plurality of parts to be accommodated in the reaction chamber is not particularly limited. For example, several reactor tray which hold | maintains the aluminum powder divided | divided inside, is laminated | stacked, and accommodated in a reaction chamber is mentioned.

알루미늄 분말의 온도가 소정의 반응 온도에 도달한 후 질화 반응이 종료하는 데 필요한 시간은 2 내지 10시간이 바람직하다. 반응 시간을 2 내지 10시간의 범위로 조절하면, 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. 질화 반응이 종료하는 데 필요한 시간이 2시간 미만인 경우, 질화 반응의 진행 속도가 매우 빨라져 제조된 질화알루미늄 입자가 응집된다. 한편, 질화 반응이 종료하는 데 필요한 시간이 10시간을 초과하면, 알루미늄 분말을 가열하는 데 장시간이 걸려 질화알루미늄 분말의 제조에 필요한 비용이 상승한다. The time required for the nitriding reaction to complete after the temperature of the aluminum powder reaches a predetermined reaction temperature is preferably 2 to 10 hours. By adjusting the reaction time in the range of 2 to 10 hours, an aluminum nitride powder having a small particle diameter can be produced. If the time required for the nitriding reaction to complete is less than 2 hours, the progress of the nitriding reaction becomes very fast, and the produced aluminum nitride particles are aggregated. On the other hand, when the time required for the nitriding reaction to finish exceeds 10 hours, it takes a long time to heat the aluminum powder, and the cost required for producing the aluminum nitride powder increases.

반응 억제 가스는 다음과 같은 방식으로 공급되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 질화알루미늄 분말이 소정의 반응 온도로 가열되었을 때 반응 억제 가스의 공급이 개시되고, 질화 반응의 진행을 억제할 수 있는 소정의 가스 분압까지 반응 억제 가스의 공급량을 점진적으로 증가시키고, 소정의 시간 동안 소정의 가스 분압을 유지시킨 후 반응 억제 가스의 가스 분압을 점진적으로 감소시키고, 반응 억제 가스의 공급을 정지한다. 반응 억제 가스의 반응실로의 공급량을 제어함으로써, 질화 반응의 진행을 제어할 수 있다. 알루미늄 분말의 온도가 소정의 질화 온도에 도달한 후, 질화 반응이 개시된다. 그러나 이 경우에, 다량의 반응 억제 가스가 반응실 내에 존재하면 질화 반응을 개시하는 데 장시간이 걸린다. 따라서, 반응 억제 가스의 가스 분압을 보다 작게 할 때, 질화 반응이 개시될 수 있다. 이후, 질화 반응이 진행되면, 연쇄적으로 진행하는 질화 반응을 억제할 수 있도록 충분한 양으로 반응 억제 가스가 반응실 내에 공급된다. 이후, 알루미늄 분말이 충분이 질화될 때, 반응 억제 가스의 공급이 서서히 감소하여 정지된다. 반응 억제 가스의 공급을 서서히 감소시킴으로써, 질화되지 않은 알루미늄 분말이 질화 반응을 급속하게 진행하는 것을 억제할 수 있다. It is preferable that reaction suppression gas is supplied in the following manner. For example, when the aluminum nitride powder is heated to a predetermined reaction temperature, the supply of the reaction suppression gas is started, gradually increasing the supply amount of the reaction suppression gas to a predetermined gas partial pressure capable of suppressing the progress of the nitriding reaction, After maintaining the predetermined gas partial pressure for a predetermined time, the gas partial pressure of the reaction suppression gas is gradually reduced, and the supply of the reaction suppression gas is stopped. By controlling the supply amount of the reaction suppression gas to the reaction chamber, the progress of the nitriding reaction can be controlled. After the temperature of the aluminum powder reaches a predetermined nitriding temperature, the nitriding reaction is started. However, in this case, when a large amount of reaction inhibiting gas is present in the reaction chamber, it takes a long time to start the nitriding reaction. Therefore, when the gas partial pressure of the reaction inhibiting gas is made smaller, the nitriding reaction can be started. Thereafter, when the nitriding reaction proceeds, the reaction suppression gas is supplied into the reaction chamber in an amount sufficient to suppress the nitriding reaction that proceeds in series. Then, when the aluminum powder is sufficiently nitrided, the supply of the reaction inhibiting gas gradually decreases to stop. By gradually reducing the supply of the reaction suppressing gas, it is possible to suppress the unnitriding aluminum powder from rapidly progressing the nitriding reaction.

반응 억제 가스의 가스 분압은 알루미늄 분말이 1/2 내지 3/4 중량비로 질화되는 시간 동안 유지되는 것이 바람직하다. 알루미늄 분말의 질화량은 알루미늄 분말의 중량 변화 및 반응실 내의 질소 가스 분압의 변화로부터 산출할 수 있다. The gas partial pressure of the reaction inhibiting gas is preferably maintained for a time during which the aluminum powder is nitrided at a 1/2 to 3/4 weight ratio. The nitride amount of the aluminum powder can be calculated from the change in weight of the aluminum powder and the change in the partial pressure of nitrogen gas in the reaction chamber.

또한, 반응 억제 가스의 공급이 정지된 후, 질소 가스가 반응실 속으로 추가로 공급되는 것이 바람직하다. 반응 억제 가스의 공급이 정지된 후에 질소 가스를 추가로 공급할 때, 질화되지 않은 알루미늄 분말을 질화시킬 수 있다. 이 경우, 대부분의 알루미늄 분말이 질화되므로, 격심한 온도의 증가를 야기하는 연쇄적인 질화 반응이 거의 진행되지 않는다. 따라서, 질화 반응을 억제할 필요가 없다. Further, after the supply of the reaction inhibiting gas is stopped, it is preferable that nitrogen gas is further supplied into the reaction chamber. When the nitrogen gas is further supplied after the supply of the reaction inhibiting gas is stopped, the unnitrided aluminum powder can be nitrided. In this case, since most of the aluminum powder is nitrided, the chain nitriding reaction hardly proceeds, which causes an increase in severe temperature. Therefore, there is no need to suppress the nitriding reaction.

본 발명의 질화알루미늄의 제조방법에서는, 질화 반응이 진행할 때 반응 억제 가스가 공급되기 때문에, 질화 반응의 진행이 억제된다. 즉, 발열 반응인 질화 반응의 진행이 억제되기 때문에, 반응열에 의한 추가의 질화 반응이 억제된다. 그 결과, 연쇄적인 질화 반응이 거의 진행되지 않아 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. 본 발명의 제조방법에 따르면, 저온에서 질화를 수행할 수 있다. 따라 서, 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. In the manufacturing method of the aluminum nitride of this invention, since reaction suppression gas is supplied when nitriding reaction advances, advancing of nitriding reaction is suppressed. That is, since the progress of nitriding reaction which is exothermic reaction is suppressed, further nitriding reaction by reaction heat is suppressed. As a result, the chain nitriding reaction hardly proceeds and the nitriding reaction can be advanced at low temperature. According to the production method of the present invention, nitriding can be performed at a low temperature. Thus, aluminum nitride powder having a small particle diameter can be produced.

(질화알루미늄)(Aluminum nitride)

본 발명에 따르는 질화알루미늄은, 알루미늄 분말을 질소 가스 압력이 105 내지 300kPa인 질소 대기 속에서 유지시키고, 500 내지 1,000℃에서 질화 반응을 진행시키는 단계로서, 질화 반응의 진행을 억제하는 반응 억제 가스를 알루미늄 분말을 수용하는 반응실 속으로 공급하는 단계로 처리한다. The aluminum nitride according to the present invention is a step of maintaining the aluminum powder in a nitrogen atmosphere having a nitrogen gas pressure of 105 to 300 kPa, and carrying out a nitriding reaction at 500 to 1,000 ° C. The step of feeding into the reaction chamber containing the aluminum powder is processed.

즉, 본 발명의 질화알루미늄의 제조시, 질소 가스 대기 중에서 알루미늄 분말의 질화 반응을 진행시키면서 반응 억제 가스가 공급되기 때문에 저온에서 질화 반응을 진행시킬 수 있다. 일반적으로, 세라믹의 1차 입자 직경의 크기는 반응 개시 온도에 좌우된다. 본 발명의 질화알루미늄에서는, 질화 반응의 개시 온도에 의해 질화알루미늄 입자의 입자 직경이 결정된다. 본 발명의 질화알루미늄은, 저온에서 질화 반응이 진행되기 때문에, 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 제조한다. That is, during the production of the aluminum nitride of the present invention, the reaction suppression gas is supplied while the nitriding reaction of the aluminum powder is carried out in a nitrogen gas atmosphere, so that the nitriding reaction can be advanced at a low temperature. In general, the size of the primary particle diameter of the ceramic depends on the reaction initiation temperature. In the aluminum nitride of the present invention, the particle diameter of the aluminum nitride particles is determined by the start temperature of the nitriding reaction. In the aluminum nitride of the present invention, since the nitriding reaction proceeds at a low temperature, aluminum nitride powder having a small particle diameter is produced.

이하의 특정 배열을 제외하고는, 본 발명의 질화알루미늄의 배열은 본 발명의 질화알루미늄의 제조방법과 동일하다. 따라서, 동일한 특정 배열은 본원에서 상세하게 기재하지 않겠다. 본 발명의 질화알루미늄은 입자 직경이 1㎛ 이하이고, 비표면적이 2.5m2/g 이상인 것이 바람직하다. 입자 직경이 1㎛ 이하이고 비표면적이 2.5m2/g 이상인 경우, 본 발명의 질화알루미늄은 입자 직경이 작은 질화알루미늄 분말을 제조한다. Except for the following specific arrangement, the arrangement of the aluminum nitride of the present invention is the same as the method for producing the aluminum nitride of the present invention. Accordingly, the same specific arrangements will not be described in detail herein. The aluminum nitride of the present invention preferably has a particle diameter of 1 m or less and a specific surface area of 2.5 m 2 / g or more. When the particle diameter is 1 μm or less and the specific surface area is 2.5 m 2 / g or more, the aluminum nitride of the present invention produces an aluminum nitride powder having a small particle diameter.

실시예Example

이하, 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific embodiments.

본 발명에 따르는 실시예로서, 질화 로를 제작하고 이 질화 로를 사용하여 알루미늄 분말을 질화시켰다. 제작된 질화 로의 구성을 도 1에 나타낸다. As an example according to the present invention, a nitriding furnace was fabricated and the aluminum powder was nitrided. The structure of the produced nitriding furnace is shown in FIG.

(질화 로)(Nitriding furnace)

질화 로(1)는 상자형 로 쉘(furnace shell)(10), 내열 머플(11) 및 히터(12)를 포함하는 전기로이다. 내열 머플(11)은 로 쉘(10) 내부에 보유되며, 보강 립(reinforcement rib)을 갖는다. 또한, 내열 머플(11)은 스테인레스 강으로 제조된 로 벽을 갖는다(예를 들면, 일본 공업 표준에 따라서 SUS304). 로 벽의 두께는 6mm이다. 내열 머플(11)의 내용적은 80L이다. 로 쉘(10)에는 내열 머플(11)의 외주면에 대향하도록 히터(12)가 배치되어 있다. The nitriding furnace 1 is an electric furnace including a furnace shell 10, a heat resistant muffle 11, and a heater 12. The heat resistant muffle 11 is retained inside the furnace shell 10 and has a reinforcement rib. The heat resistant muffle 11 also has a furnace wall made of stainless steel (for example, SUS304 in accordance with Japanese Industrial Standards). The wall thickness of the furnace is 6 mm. The inner capacity of the heat resistant muffle 11 is 80L. In the furnace shell 10, a heater 12 is disposed to face the outer circumferential surface of the heat resistant muffle 11.

내열 머플(11)은 진공 펌프(14)에 의해 진공화된 경우에 0.1kPa의 압력을 유지할 수 있는 기밀 로(air-tight furnace) 구조를 갖는다. The heat resistant muffle 11 has an air-tight furnace structure capable of maintaining a pressure of 0.1 kPa when vacuumed by the vacuum pump 14.

질화 로(1)에는 로 쉘(10)의 내주면과 내열 머플(11)의 바닥면과의 사이에 약 70mm의 공간이 있다. 질화 로(1)에는 이 공간에 공기를 공급하는 공기 공급 장치(15)와 공간 내의 공기를 배출하는 공기 배출 장치(16)가 구비되어 있다. 공기 공급 장치(15)가 압력이 0.6MPa인 공장 공기를 로 쉘(10)과 내열 머플(11) 사이의 공간내에 공급할 수 있음을 주목한다. The nitriding furnace 1 has a space of about 70 mm between the inner circumferential surface of the furnace shell 10 and the bottom surface of the heat resistant muffle 11. The nitriding furnace 1 is equipped with the air supply apparatus 15 which supplies air to this space, and the air discharge apparatus 16 which discharges air in the space. Note that the air supply device 15 can supply factory air having a pressure of 0.6 MPa in the space between the furnace shell 10 and the heat resistant muffle 11.

또한, 질화 로(1)에는 가스 공급 장치(2)가 구비되어 있다. 가스 공급 장치(2)는 내열 머플(11) 내에 질소 가스와 아르곤 가스를 공급할 수 있다. In addition, the nitriding furnace 1 is equipped with the gas supply apparatus 2. The gas supply device 2 may supply nitrogen gas and argon gas into the heat resistant muffle 11.

가스 공급 장치(2)는 질소 가스 봄베(bomb)(21), 아르곤 가스 봄베(25), 관로(20), 밸브(22, 26) 및 물질 유량계(23, 27)를 포함한다. 관로(20)는 한 쪽 단부가 질소 가스 봄베(21) 및 아르곤 가스 봄베(25)에 접속되어 있고, 다른 쪽 단부가 내열 머플(11)의 로 벽에 대향하도록 개방되어 있다. 관로(20)와 질소 가스 봄베(21) 사이 및 관로(20)와 아르곤 가스 봄베(25) 사이의 각각의 접속부에는 밸브(22, 26)가 배치되어 있다. 관로(20)에는 물질 유량계(23, 27)가 배치되어 있으며, 이는 관로(20)를 통과하는 가스의 유량을 측정한다. 물질 유량계(23, 27)는 야마타케 컴퍼니 리미티드(YAMATAKE Co., Ltd.) 제품이다. 물질 유량계(23, 27)에 의해 2 내지 50L/분의 범위로 가스 공급 장치(2)로부터 공급된 가스의 유량을 적당히 조절할 수 있음을 주목한다. The gas supply device 2 includes a nitrogen gas bomb 21, an argon gas cylinder 25, a conduit 20, valves 22 and 26 and mass flow meters 23 and 27. One end of the conduit 20 is connected to the nitrogen gas cylinder 21 and the argon gas cylinder 25, and the other end thereof is opened to face the furnace wall of the heat resistant muffle 11. Valves 22 and 26 are disposed at respective connections between the conduit 20 and the nitrogen gas cylinder 21 and between the conduit 20 and the argon gas cylinder 25. In the conduit 20, material flow meters 23 and 27 are arranged, which measure the flow rate of the gas passing through the conduit 20. The mass flow meters 23 and 27 are manufactured by YAMATAKE Co., Ltd. Note that the flow rates of the gas supplied from the gas supply device 2 can be properly adjusted in the range of 2 to 50 L / min by the mass flow meters 23 and 27.

또한, 질화 로(1)는 내열 머플(11)내의 가스를 외부로 배출하는 배출 장치(4)를 포함한다. 배출 장치(4)는 관로(41) 및 배출 밸브(42)를 포함한다. 관로(41)는 한 쪽 단부가 내열 머플(11)로 개방되어 있고, 다른 쪽 단부가 질화 로(1)의 외부로 개방되어 있다. 관로(41)에는 배출 밸브(42)가 배치되어 있으며, 이는 관로(41)를 통과하는 가스의 유량을 조절한다. In addition, the nitriding furnace 1 includes a discharge device 4 for discharging the gas in the heat-resistant muffle 11 to the outside. The discharge device 4 comprises a conduit 41 and a discharge valve 42. One end of the conduit 41 is opened by the heat resistant muffle 11, and the other end thereof is opened to the outside of the nitriding furnace 1. A discharge valve 42 is disposed in the conduit 41, which regulates the flow rate of the gas passing through the conduit 41.

또한, 질화 로(1)에는 내열 머플(11)내의 가스 압력을 측정하는 압력계(51)가 구비되어 있다. 압력계(51)는 씨케이디 컴퍼니 리미티드(CKD Co., Ltd.)의 제품이며, 이의 측정가능한 범위는 0 내지 200kPa이고, 접점수는 4개이다. Further, the nitriding furnace 1 is provided with a pressure gauge 51 for measuring the gas pressure in the heat resistant muffle 11. The pressure gauge 51 is a product of CKD Co., Ltd., and has a measurable range of 0 to 200 kPa and 4 contacts.

또한, 질화 로(1)에는 4개의 열전쌍(52)이 구비되어 있다. 열전쌍(52)은 4 개의 위치, 즉 내열 머플(11)의 바닥 로 벽의 내부와 외부, 내열 머플(11)의 상부 로 벽 및 내열 머플(11)내에 보유된 알루미늄 분말에서 내열 머플(11)의 온도를 측정한다. In addition, four thermocouples 52 are provided in the nitriding furnace 1. The thermocouples 52 are heat resistant muffle 11 in four positions, namely inside and outside of the bottom furnace wall of the heat resistant muffle 11, in the aluminum powder retained in the upper furnace wall and the heat resistant muffle 11 of the heat resistant muffle 11. Measure the temperature.

질화 로(1)는 공기 공급 장치(15), 공기 배출 장치(16), 압력계(51), 열전쌍(52) 및 밸브(22, 26, 42)가 전기적으로 접속된 연산 장치(55)를 추가로 포함한다. 연산 장치(55)는 압력계(51) 및 열전쌍(52)과 같은 장치에 의해 측정된 데이터로부터 내열 머플(11)내의 환경적인 변수를 산출하고, 목적하는 설정 조건으로부터의 편차에 따라서 밸브(22, 26, 42)의 개방량을 결정하며, 각각의 밸브(22, 26, 42)를 개폐할 수 있다. 또한, 연산 장치(55)는 공기 공급 장치(15) 및 공기 배출 장치(16)를 작동시켜 내열 머플(11)의 온도를 목적하는 온도로 유지할 수 있다. 게다가, 연산 장치(55)는 도시하지 않은 출력 장치에 측정 데이터를 표시할 수 있다. The nitriding furnace 1 adds an arithmetic unit 55 to which an air supply device 15, an air discharge device 16, a pressure gauge 51, a thermocouple 52, and valves 22, 26, and 42 are electrically connected. It includes. The computing device 55 calculates environmental variables in the heat resistant muffle 11 from data measured by devices such as the pressure gauge 51 and the thermocouple 52, and the valve 22, in accordance with the deviation from the desired setting condition. It is possible to determine the opening amount of the 26, 42, and to open and close the respective valves 22, 26, 42. In addition, the computing device 55 may operate the air supply device 15 and the air discharge device 16 to maintain the temperature of the heat-resistant muffle 11 at a desired temperature. In addition, the arithmetic unit 55 can display the measurement data on an output device not shown.

또한, 질화 로(1)에 의해 질화될 알루미늄 분말은 상자형 반응기 트레이(17)에 보관된 상태로 내열 머플(11)내에 수용된다. 반응기 트레이(17)는 흑연으로 제조되었고, 내용적은 6L이다. 알루미늄 분말의 양에 따라서, 반응기 트레이(17)는 1 내지 3단으로 적층하여 사용한다. In addition, the aluminum powder to be nitrided by the nitriding furnace 1 is accommodated in the heat resistant muffle 11 in a state of being stored in the box-shaped reactor tray 17. The reactor tray 17 is made of graphite and has a volume of 6L. Depending on the amount of aluminum powder, the reactor tray 17 is used by laminating in one to three stages.

(실시예 1)(Example 1)

실시예 1로서, 질화 로(1)를 사용하여 평균 입자 직경이 30㎛인 고순도 알루미늄 분말을 질화하여, 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드(TOYO ALUMINIUM Co., Ltd.)의 제품이고, 이의 순도는 99.7%였다. As Example 1, the high-purity aluminum powder whose average particle diameter is 30 micrometers was nitrided using the nitriding furnace 1, and aluminum nitride powder was manufactured. Aluminum powder is a product of TOYO ALUMINIUM Co., Ltd., and its purity was 99.7%.

우선, 원료인 알루미늄 분말 500g과 질화알루미늄 분말 500g을 핸드 믹서(hand mixer)로 충분히 혼합하였다. 질화알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품이고, 이의 평균 입자 직경은 1.6㎛였다. 원료의 혼합 비율을 다음 표 1에 기재한다. First, 500 g of aluminum powder and 500 g of aluminum nitride powder, which were raw materials, were sufficiently mixed with a hand mixer. Aluminum nitride powder was a product of Toyo Aluminum Company Limited, and its average particle diameter was 1.6 mu m. The mixing ratio of the raw materials is shown in Table 1 below.

실시예Example 원료Raw material Al 분말(g)Al powder (g) Al 호일(g)Al foil (g) AlN 분말(g)AlN Powder (g) 1One 500500 00 500500 22 300300 200200 500500 33 700700 300300 500500 44 상단: 500 하단: 500Top: 500 Bottom: 500 0 00 0 상단: 500 하단: 500Top: 500 Bottom: 500 55 상단: 400 중단: 400 하단: 400Top: 400 Suspension: 400 Bottom: 400 0 0 00 0 0 상단: 600 중단: 600 하단: 600Top: 600 Suspension: 600 Bottom: 600 66 10001000 00 15001500 77 상단: 1000 하단: 1000Top: 1000 Bottom: 1000 0 00 0 상단: 1500 하단: 1500Top: 1500 Bottom: 1500

이어서, 원료 혼합 분말을 반응기 트레이(17)에 보관한다. 반응기 트레이(17)를 내열 머플(11)의 중심에 위치시킨다. 반응기 트레이(17)는 1단으로 독립적으로 사용하였다. 원료 혼합 분말은 반응기 트레이(17)에 저장되어 있는 경우 압축되지 않았다. Subsequently, the raw material mixed powder is stored in the reactor tray 17. The reactor tray 17 is positioned at the center of the heat resistant muffle 11. The reactor tray 17 was used independently in one stage. The raw mixed powder was not compressed when stored in the reactor tray 17.

이후, 가스 공급 장치(2)의 밸브(22)와 배출 장치(4)의 밸브(42)를 개방하여 내열 머플(11)내에 질소 가스를 10L/분의 유량으로 계속해서 공급하였다. 내열 머플(11)내의 압력을 115 내지 125kPa의 범위로 유지하였다. 따라서, 내열 머플(11)내에 있어서, 온도가 450℃로 상승한 경우, 이슬점은 -50℃ 이하였다. 배출 장치(4)의 관로(41) 내부를 검출하도록 배치되어 있는 이슬점 습도계(45)를 사용하여 이슬점을 관측하였음을 주목한다. Thereafter, the valve 22 of the gas supply device 2 and the valve 42 of the discharge device 4 were opened to continuously supply nitrogen gas into the heat resistant muffle 11 at a flow rate of 10 L / min. The pressure in the heat resistant muffle 11 was maintained in the range of 115 to 125 kPa. Therefore, in the heat resistant muffle 11, when temperature rose to 450 degreeC, dew point was -50 degreeC or less. Note that the dew point was observed using a dew point hygrometer 45 which is arranged to detect the inside of the conduit 41 of the discharge device 4.

내열 머플(11)로 질소 가스를 10L/분의 유량으로 공급하면서, 질화 로(1)의 히터(12)를 켜고 내열 머플(11)내의 온도를 7℃/분의 승온 속도로 460℃로 상승시킨다. 이어서, 이 온도를 30분간 유지하였다. While supplying nitrogen gas to the heat resistant muffle furnace 11 at a flow rate of 10 L / min, the heater 12 of the nitriding furnace 1 is turned on and the temperature in the heat resistant muffle furnace 11 is raised to 460 ° C. at a temperature increase rate of 7 ° C./min. Let's do it. This temperature was then maintained for 30 minutes.

그 다음, 내열 머플(11)내의 온도를 5℃/분의 승온 속도로 630℃로 상승시켜 표 2에 나타낸 처리 조건하에서 질화 반응을 진행시켰다. Then, the temperature in the heat resistant muffle 11 was raised to 630 degreeC at the temperature increase rate of 5 degree-C / min, and the nitriding reaction was advanced under the processing conditions shown in Table 2.

실시예Example 설정 조건Setting condition N2 흡장 반응온도 (℃)N 2 occlusion reaction temperature (℃) N2 흡장 반응시간 (분)N 2 occlusion reaction time (min) 승온 속도 (℃/분)Temperature rise rate (℃ / min) 질화 반응온도 (℃)Nitriding Reaction Temperature (℃) 1One 460460 3030 55 630630 22 460460 3030 55 첫번째: 640 두번째: 750First: 640 Second: 750 33 460460 3030 55 630630 44 460460 3030 55 630630 55 460460 3030 55 640640 66 460460 3030 1010 670670 77 460460 3030 1010 첫번째: 670 두번째: 700First: 670 second: 700

질소 가스 및 아르곤 가스의 유량, 전기 공급량, 이 유량과 전기 공급량으로부터 생성된 내열 머플(11)과 가공물의 내부 온도 및 내열 머플(11)의 로 벽의 내부와 외부 사이의 온도차에 대하여 설명한다. 내열 머플(11)내의 온도가 630℃에 도달하면, 이 온도를 유지하고, 가스 공급 장치(2)의 밸브(26)를 개방하여 아르곤 가스를 3L/분의 유량으로 내열 머플(11)에 공급하였다. The flow rate of nitrogen gas and argon gas, the amount of electricity supplied, the temperature difference between the inside and outside of the furnace wall of the heat-resistant muffle 11 and the workpiece and the furnace wall of the heat-resistant muffle 11 generated from the flow rate and the electricity supply will be described. When the temperature in the heat resistant muffle 11 reaches 630 ° C., the temperature is maintained and the valve 26 of the gas supply device 2 is opened to supply argon gas to the heat resistant muffle 11 at a flow rate of 3 L / min. It was.

작동 중에, 질화 반응의 속도가 느려지면, 밸브(26)를 닫아 아르곤 가스의 공급을 감소시키거나 정지시키고, 밸브(22)를 또한 개방하여 질소 가스의 유량을 13L/분으로 증가시켰다. 이런 식으로, 질화 반응을 진행시켰다. 열전쌍(52)에 의해 측정된 온도와 압력계(51)에 의해 측정된 내열 머플(11)내의 가스 압력에 의해 질화 반응의 속도를 관측하였음을 주목한다. During operation, if the rate of nitriding reaction was slowed, the valve 26 was closed to reduce or stop the supply of argon gas, and the valve 22 was also opened to increase the flow rate of nitrogen gas to 13 L / min. In this way, the nitriding reaction was advanced. Note that the rate of nitriding reaction was observed by the temperature measured by the thermocouple 52 and the gas pressure in the heat resistant muffle 11 measured by the pressure gauge 51.

이후, 질화 반응이 진행될 때, 밸브(26)를 개방하여 아르곤 가스를 다시 1.5L/분의 유량으로 내열 머플(11)에 공급하였다. Thereafter, when the nitriding reaction proceeded, the valve 26 was opened to supply the argon gas to the heat resistant muffle 11 again at a flow rate of 1.5 L / min.

내열 머플(11)내의 가스 압력이 회복되면, 밸브(26)를 닫고, 밸브(22)를 열어 질소 가스의 유량을 15L/분으로 증가시켰다. 이 상태에서 알루미늄 분말을 20분간 유지한 후, 가스 압력의 저하 및 온도 상승이 관측되지 않았다. 이런 식으로, 질화 반응의 종료를 확인하였다. 반응 시간은 정확히 3시간이었다. When the gas pressure in the heat resistant muffle 11 was recovered, the valve 26 was closed and the valve 22 was opened to increase the flow rate of nitrogen gas to 15 L / min. After holding the aluminum powder for 20 minutes in this state, a decrease in gas pressure and a temperature rise were not observed. In this way, the end of the nitriding reaction was confirmed. The reaction time was exactly 3 hours.

질화 반응의 진행시에 히터(12)로의 전기 공급량을 36 내지 50%로 조절함으로써 반응 온도를 제어하였음을 주목한다. 또한, 내열 머플(11)의 로 벽의 내부와 외부 사이의 온도 차이는 20 내지 30℃이었다. Note that the reaction temperature was controlled by adjusting the amount of electricity supplied to the heater 12 to 36 to 50% during the progress of the nitriding reaction. In addition, the temperature difference between the inside and the outside of the furnace wall of the heat resistant muffle 11 was 20 to 30 ° C.

끝으로, 내열 머플(11)을 냉각하여 반응기 트레이(17)의 질화알루미늄 분말을 회수하였다. 질화 반응의 반응 조건 및 질화 로(1)의 작동 조건을 다음 표 3에 나타내었다. 이런 식으로 실시예 1의 질화알루미늄 분말을 제조하였다. Finally, the heat resistant muffle 11 was cooled to recover the aluminum nitride powder of the reactor tray 17. The reaction conditions of the nitriding reaction and the operating conditions of the nitriding furnace 1 are shown in Table 3 below. In this way, the aluminum nitride powder of Example 1 was prepared.

실시예Example 질화 반응의 조건Conditions of Nitriding Reaction 질화 로의 작동 조건Operating conditions of nitriding furnace 공급된 전력 (%)Power supplied (%) 가스 혼합비 (질소 가스(L/분)/아르곤 가스(L/분))Gas mix ratio (nitrogen gas (L / min) / argon gas (L / min)) 반응 시간 (시)Reaction time (hours) 가공물의 온도 (℃)Temperature of workpiece (℃) 온도 차이* (℃)Temperature difference * (℃) 반응 개시시At the start of the reaction 반응 중간(1)Intermediate reaction (1) 반응 중간(2)Medium reaction (2) 최종final 1One 36~5036-50 10/310/3 13/013/0 13/1.513 / 1.5 15/015/0 3.03.0 610~640610-640 20~3020-30 22 30~70 (자동으로 조절됨)30 ~ 70 (automatically adjusted) 10/310/3 13/013/0 13/313/3 15/015/0 5.05.0 730~770730-770 30~7030-70 33 40~5040-50 10/310/3 13/013/0 13/0.3~13/0.813 / 0.3 ~ 13 / 0.8 15/015/0 3.53.5 620~670620-670 15~5015-50 44 30~7030-70 10/310/3 13/013/0 13/0.3~13/0.813 / 0.3 ~ 13 / 0.8 15/015/0 3.33.3 630~670630-670 5~805 ~ 80 55 30~70 (자동으로 조절됨)30 ~ 70 (automatically adjusted) 10/310/3 13/0.8~13/1.513 / 0.8 ~ 13 / 1.5 13/0.3 또는 13/1.013 / 0.3 or 13 / 1.0 15/015/0 3.73.7 600~660600-660 20~9020-90 66 10~5510-55 8/28/2 8/68/6 8/48/4 10/010/0 2.02.0 677~723677-723 5~505-50 77 30~7630-76 8/28/2 8/3.68 / 3.6 8/3.68 / 3.6 10/010/0 3.53.5 670~716670-716 5~405-40

* "온도 차이"는 내열 머플(11)의 내부 온도와 외부 온도 사이의 차이를 의미한다.
* "Temperature difference" means the difference between the internal temperature and the external temperature of the heat resistant muffle 11.

(평가)(evaluation)

실시예 1의 질화알루미늄 분말 1,260g이 회수되었다. 원료의 일부로서 질화알루미늄 분말 500g을 사용하였으므로, 질화알루미늄 760g이 형성된 것이다. 이는 알루미늄 분말 500g이 100%의 질화율로 질화되어 질화알루미늄 분말을 제조함을 나타낸다. 1260 g of the aluminum nitride powder of Example 1 was recovered. Since 500 g of aluminum nitride powder was used as part of the raw material, 760 g of aluminum nitride was formed. This indicates that 500 g of aluminum powder is nitrided at a nitriding rate of 100% to produce aluminum nitride powder.

즉, 알루미늄(A1)을 질소(N)와 반응시켜 질화알루미늄을 형성하면, 이론적으로 생성물의 중량이 반응물의 중량의 1.52배(즉, (27+4)/27 = 1.52)가 된다. 실시예 1의 질화알루미늄 분말의 제조시, 알루미늄 분말 500g을 충전한다. 따라서, 충 전량에 인수 1.52를 곱하면 760g이 된다. That is, when aluminum (A1) is reacted with nitrogen (N) to form aluminum nitride, the weight of the product is theoretically 1.52 times the weight of the reactant (ie, (27 + 4) / 27 = 1.52). In preparing the aluminum nitride powder of Example 1, 500 g of aluminum powder was charged. Therefore, multiplying the charge by the factor 1.52 gives 760 g.

또한, 실시예 1의 질화알루미늄 분말을 분석하면, 질소 함량이 34.1중량%이고 산소 함량이 0.68중량%인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 중량 분석 결과로부터도, 이런 식으로 생성된 질화알루미늄 분말의 질화율이 거의 100%임이 이해된다. In addition, analysis of the aluminum nitride powder of Example 1 found that the nitrogen content was 34.1% by weight and the oxygen content was 0.68% by weight. Thus, from the gravimetric result, it is understood that the nitriding rate of the aluminum nitride powder produced in this manner is almost 100%.

질화알루미늄 분말의 비표면적을 측정하면, 3.1m2/g으로 높은 값을 나타내었다. 실시예 1의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 다음 표 4에 나타내었다. When the specific surface area of the aluminum nitride powder was measured, it showed a high value as 3.1 m <2> / g. The preparation and analysis results of the aluminum nitride powder of Example 1 are shown in Table 4 below.

실시예Example 제조 결과Manufacture results 분석 결과Analysis 총 AlN 양 (g)Total AlN Amount (g) 생성된 AlN 양 (g)Amount of AlN produced (g) 질소 함량 (%)Nitrogen content (%) 산소 함량 (%)Oxygen content (%) 1차 입자의 평균 직경 (㎛)Average diameter of primary particles (μm) 비표면적 (m2/g)Specific surface area (m 2 / g) 결정자 크기 (Å)Crystalline size (Å) 1One 12601260 760760 34.134.1 0.680.68 1 이하1 or less 3.13.1 측정되지 않음Not measured 22 12601260 760760 34.034.0 0.730.73 1 이하1 or less 2.82.8 측정되지 않음Not measured 33 20102010 15101510 33.733.7 0.850.85 1 이하1 or less 측정되지 않음Not measured 1266 및 11031266 and 1103 44 25202520 15201520 34.134.1 0.740.74 1 이하1 or less 측정되지 않음Not measured 1224 및 12341224 and 1234 55 36303630 18301830 34.034.0 9.209.20 1 이하1 or less 측정되지 않음Not measured 1665 및 17791665 and 1779 66 20102010 15101510 33.933.9 0.750.75 1 이하1 or less 3.23.2 측정되지 않음Not measured 77 60206020 30203020 34.234.2 0.640.64 1 이하1 or less 4.54.5 측정되지 않음Not measured

또한, 실시예 1의 질화알루미늄 분말을 SEM으로 사진 촬영하고, 수득된 SEM 사진을 도 2에 나타내었다. 여기서, 도 2a는 6,000배 확대한 SEM 사진이고, 도 2b는 4,000배 확대한 SEM 사진이다. 도 2에 나타낸 SEM 사진은 제조된 질화알루미늄 분말을 모르타르(mortar)로 분쇄한 후에 촬영한 사진임을 주목한다. 분쇄를 용이하게 수행할 수 있었다. Moreover, the aluminum nitride powder of Example 1 was photographed by SEM, and the obtained SEM photograph is shown in FIG. Here, FIG. 2A is an SEM photograph magnified 6,000 times, and FIG. 2B is an SEM photograph magnified 4,000 times. Note that the SEM photograph shown in FIG. 2 is a photograph taken after crushing the prepared aluminum nitride powder with mortar. Grinding could be performed easily.

도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 질화알루미늄 분말의 입자 직경이 거의 1㎛ 이하임이 확인되었다. 따라서, 실시예 1의 질화알루미늄 분말은 종래의 질화알루미늄의 제조방법에 의해서는 제조하기 어려운 미세한 분말로 제조되는 것으로 이해된다. 도 2에서는, 약간 조악한 입자가 관찰됨을 주목한다. 이 약간 조악한 입자는 원료의 일부로서 사용되는 질화알루미늄 분말의 입자이다. 또한, 도 2에서, 큰 입자가 발견된다. 이들 큰 입자는 1차 입자가 응집된 2차 입자이다. 2차 입자는 분쇄를 수행하여 용이하게 미세한 질화알루미늄 분말로 제조할 수 있다. As shown in FIG. 2, it was confirmed that the particle diameter of the aluminum nitride powder of Example 1 was almost 1 micrometer or less. Therefore, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 1 is made into a fine powder that is difficult to manufacture by a conventional method for producing aluminum nitride. Note that in FIG. 2, slightly coarse particles are observed. These slightly coarse particles are particles of aluminum nitride powder used as part of the raw material. Also in FIG. 2, large particles are found. These large particles are secondary particles in which primary particles are aggregated. The secondary particles can be easily made into fine aluminum nitride powder by performing grinding.

이상으로부터, 실시예 1의 질화알루미늄 분말이 거의 100%의 질화율로 제조되며, 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 1 is produced at a nitriding rate of almost 100% and includes fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 m or less.

실시예 1에 있어서, 평균 입자 직경이 30㎛인 알루미늄 분말로부터 입자 직경이 1㎛ 이하인 질화알루미늄 1차 입자가 제조되는 동시에, 표면적이 증가함이 또한 확인되었다. 알루미늄으로부터 질화알루미늄으로의 반응이 16%의 체적 팽창을 수반함은 알려져 있다. 따라서, 실시예 1은 질화 반응이 저온에서 진행되는 경우, 소결이 일어나지 않더라도 반응으로부터 생성된 알루미늄의 체적 팽창에 의해 인접하는 입자들이 서로 부착함을 보여준다. In Example 1, aluminum nitride primary particles having a particle diameter of 1 μm or less were produced from aluminum powder having an average particle diameter of 30 μm, and it was also confirmed that the surface area was increased. It is known that the reaction from aluminum to aluminum nitride involves 16% volumetric expansion. Thus, Example 1 shows that when the nitriding reaction proceeds at low temperatures, even though no sintering occurs, adjacent particles adhere to each other by volume expansion of aluminum produced from the reaction.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 2로서, 질화 로(1)를 사용하여, 조각낸 알루미늄 호일과 혼합된 평균 입자 직경 30㎛의 고순도 알루미늄 분말을 질화하여 질화알루미늄 분말을 제조한다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품이고, 순도는 99.7%였다. As Example 2, the aluminum nitride powder was manufactured by nitriding the high purity aluminum powder of 30 micrometers of average particle diameters mixed with the scraped aluminum foil using the nitriding furnace 1. As shown in FIG. Aluminum powder was a product of Toyo Aluminum Company Limited, and the purity was 99.7%.

실시예 2에 있어서, 평균 입자 직경이 30㎛인 원료 알루미늄 분말의 입자보다 조악한, 조각낸 알루미늄 호일을 포함함으로써, 질화될 원료 알루미늄 분말의 입자들 사이에 다수의 공간이 형성된다. 따라서, 이는 다수의 공간이 존재하는 환경에서 질화 반응을 진행시키면, 체적 팽창이 일어나도 이 공간이 입자들의 밀착을 억제한다는 가정하에 질화 반응을 수행한 실시예이다. In Example 2, a plurality of spaces are formed between the particles of the raw aluminum powder to be nitrided by including the fragmented aluminum foil, which is coarser than the particles of the raw aluminum powder having an average particle diameter of 30 mu m. Therefore, this is an embodiment in which the nitriding reaction is performed under the assumption that when the nitriding reaction proceeds in an environment where a plurality of spaces exist, the space suppresses the adhesion of particles even when volume expansion occurs.

조각낸 알루미늄 호일은 두께 20 내지 30㎛의 알루미늄 호일을 찢어서 형성하였다. 조각낸 알루미늄 호일의 겉보기 비중은 0.7 내지 0.8이고, 알루미늄 순도는 99.7%였다. 조각낸 알루미늄 호일들은 알루미늄 호일을 찢어서 형성되었기 때문에 각각의 형태가 상이하다. The scraped aluminum foil was formed by tearing an aluminum foil having a thickness of 20 to 30 µm. The apparent specific gravity of the scraped aluminum foil was 0.7 to 0.8, and the aluminum purity was 99.7%. The fragmented aluminum foils are different in shape because they are formed by tearing the aluminum foil.

실시예 2의 질화알루미늄 분말을 다음과 같은 방식으로 제조하였다. 우선, 표 1에 나타낸 바와 같이 원료를 칭량하고, 핸드 믹서로 충분히 혼합하였다. 상세하게는, 알루미늄 분말 원료는 알루미늄 분말 300g, 조각낸 알루미늄 호일 200g 및 평균 입자 직경이 1.6㎛인 질화알루미늄 분말 500g을 포함하였다. The aluminum nitride powder of Example 2 was prepared in the following manner. First, as shown in Table 1, the raw materials were weighed and thoroughly mixed with a hand mixer. In detail, the aluminum powder raw material contained 300 g of aluminum powder, 200 g of fragmented aluminum foil, and 500 g of aluminum nitride powder whose average particle diameter is 1.6 micrometers.

그 다음, 실시예 1과 동일한 방식으로 알루미늄 분말 원료를 반응기 트레이(17)에 저장한다. 질화 로(1)를 사용하여 알루미늄 분말 원료를 질소 흡장 처리한 후, 질화 반응을 진행시켰다. 또한, 질화 반응의 개시가 확인되었을 때, 아르곤 가스의 공급이 개시되었다. 질화 로(1)의 작동 조건을 표 3에 나타내었다. The aluminum powder raw material is then stored in the reactor tray 17 in the same manner as in Example 1. After nitriding the aluminum powder raw material using the nitriding furnace 1, the nitriding reaction was advanced. Moreover, when the start of nitriding reaction was confirmed, supply of argon gas was started. The operating conditions of the nitriding furnace 1 are shown in Table 3.

실시예 2에 있어서, 알루미늄 분말 원료는 내부에 조각낸 조악한 알루미늄 호일을 포함하기 때문에, 640℃에서 2시간 동안 유지한 후 750℃에서 1시간 동안 유지하였음을 알아야 한다. 조각낸 알루미늄 호일을 완전하게 질화시키기 위해 별도로 가열을 수행하였다. In Example 2, it should be noted that since the aluminum powder raw material includes coarse aluminum foil sculpted therein, it was maintained at 640 ° C. for 2 hours and then at 750 ° C. for 1 hour. Heating was carried out separately to completely nitrify the scrapped aluminum foil.

또한, 실시예 2에 있어서, 히터(12)로의 전기 공급은 연산 장치(55)를 사용하여 자동으로 수행하였다. 또한, 실시예 2에 있어서, 750℃에서 질화 반응을 진행시킨 경우, 격렬하게 진행되었다. 따라서, 내열 머플(11)로 아르곤 가스를 3L/분의 유량으로 약 15분 동안 공급하였다. 질화 반응시의 반응 조건을 또한 표 3에 나타내었다. In addition, in Example 2, the electricity supply to the heater 12 was performed automatically using the computing device 55. Moreover, in Example 2, when the nitriding reaction advanced at 750 degreeC, it advanced violently. Thus, argon gas was supplied to the heat resistant muffle 11 for about 15 minutes at a flow rate of 3 L / min. The reaction conditions in the nitriding reaction are also shown in Table 3.

(평가)(evaluation)

실시예 2에 있어서, 회수된 질화알루미늄 분말의 양은 1,260g이었고, 형성된 질화알루미늄 분말의 양은 760g이었다. 실시예 2의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 또한 표 4에 나타내었다. 회수된 질화알루미늄 분말에는, 조각낸 알루미늄 호일에 기인한 어떠한 형태도 남아있지 않다. 회수된 질화알루미늄 분말은 부서지기 쉬운 건조한 상태의 분말로 형성되었다. In Example 2, the amount of aluminum nitride powder recovered was 1260 g and the amount of aluminum nitride powder formed was 760 g. The preparation and analysis results of the aluminum nitride powder of Example 2 are also shown in Table 4. In the recovered aluminum nitride powder, no form remains due to the scraped aluminum foil. The recovered aluminum nitride powder was formed into a brittle dry powder.

따라서, 실시예 2의 질화알루미늄 분말에는 형성된 질화알루미늄이 760g 포함되어 있다. 중량 변화는 알루미늄 분말 500g이 100%의 질화율로 질화되었음을 나타낸다. Therefore, the aluminum nitride powder of Example 2 contains 760g of formed aluminum nitride. The weight change indicates that 500 g of aluminum powder was nitrided at a nitriding rate of 100%.

실시예 2의 질화알루미늄 분말은, 질소 함량이 34.0중량%이고, 산소 함량이 0.73중량%였다. 질소 함량이 34.0%로 높은 값이므로, 실시예 2의 질화알루미늄 분말의 질화율은 거의 100%인 것으로 밝혀졌다. 또한, 실시예 2의 질화알루미늄 분말의 입자 직경을 측정하면, 실시예 1의 질화알루미늄 분말과 동일하게 1㎛ 이하였다. The aluminum nitride powder of Example 2 had a nitrogen content of 34.0 wt% and an oxygen content of 0.73 wt%. Since the nitrogen content was a high value of 34.0%, the nitriding rate of the aluminum nitride powder of Example 2 was found to be almost 100%. In addition, when the particle diameter of the aluminum nitride powder of Example 2 was measured, it was 1 micrometer or less similarly to the aluminum nitride powder of Example 1.

또한, 질화알루미늄 분말의 비표면적을 측정해 보면, 2.8m2/g으로 높은 값을 나타내었다. 실시예 2의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 또한 표 4에 나타내었다. In addition, when the specific surface area of the aluminum nitride powder was measured, it showed a high value as 2.8 m <2> / g. The preparation and analysis results of the aluminum nitride powder of Example 2 are also shown in Table 4.

이상으로부터, 실시예 2의 질화알루미늄 분말이 거의 100%의 질화율로 제조되며, 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 2 is produced at a nitriding rate of almost 100% and includes fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 m or less.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 3으로서, 질화 로(1)를 사용하여, 조각낸 알루미늄 호일과 혼합된 평균 입자 직경 30㎛의 고순도 알루미늄 분말을 질화하여 질화알루미늄 분말을 제조한다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품이고, 순도는 99.7%였다. As Example 3, the aluminum nitride powder was manufactured by nitriding the high purity aluminum powder of 30 micrometers of average particle diameters mixed with the scraped aluminum foil using the nitriding furnace 1. As shown in FIG. Aluminum powder was a product of Toyo Aluminum Company Limited, and the purity was 99.7%.

실시예 3에서는, 조각낸 알루미늄 호일을 300g 사용하고, 평균 입자 직경이 30㎛인 고순도 알루미늄 분말을 700g 사용하고, 질화 반응의 반응 온도를 630℃로 설정하는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 설정 조건하에서 알루미늄 분말 원료를 질화시켰다. In Example 3, it is the same as Example 2 except using 300g of sliced aluminum foil, 700g of high-purity aluminum powder whose average particle diameter is 30 micrometers, and setting reaction temperature of nitriding reaction to 630 degreeC. The aluminum powder raw material was nitrided under the set conditions.

실시예 3에 있어서, 질화될 알루미늄 분말을 실시예 2의 2배로 사용하기 때문에, 총 발열량이 실시예 2의 2배가 되었다. 따라서, 실시예 3은 증가한 반응열에 의해 조각낸 조악한 알루미늄 호일의 질화 반응을 진행시키는 것을 목적으로 한다. In Example 3, since the aluminum powder to be nitrided was used twice as much as in Example 2, the total calorific value was doubled as in Example 2. Therefore, Example 3 aims to advance the nitriding reaction of the coarse aluminum foil scraped off by the increased heat of reaction.

알루미늄 분말 원료의 조성 및 질화 반응의 상세한 반응 조건을 모두 표 1 내지 표 3에 나타내었다. 실시예 3에서도, 알루미늄 분말 원료를 반응 용기(17)에 저장하고, 질화 로(1)를 사용하여 질소 흡장 처리한 후 질화 반응을 진행시켰음을 알아야 한다. 또한, 질화 반응의 개시가 확인되면, 아르곤 가스의 공급이 개시되었다. 질화 로(1)의 작동 조건을 표 2에 나타내었다. 실시예 3에서 질화 반응의 반응 시간은 3시간 30분이었다. The composition of the aluminum powder raw material and the detailed reaction conditions of the nitriding reaction are all shown in Tables 1 to 3. Also in Example 3, it should be noted that the aluminum powder raw material was stored in the reaction vessel 17, the nitriding reaction was carried out using the nitriding furnace 1, and the nitriding reaction was advanced. Moreover, when the start of nitriding reaction was confirmed, supply of argon gas was started. The operating conditions of the nitriding furnace 1 are shown in Table 2. In Example 3, the reaction time of the nitriding reaction was 3 hours 30 minutes.

(평가)(evaluation)

실시예 3에 있어서, 회수된 질화알루미늄 분말은 2,010g이고, 형성된 질화알루미늄 분말은 1,510g이었다. 실시예 3의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 또한 표 4에 나타내었다. 회수된 질화알루미늄 분말에는 알루미늄 호일에 기인한 어떠한 형태도 남아있지 않았다. 조각낸 알루미늄 호일이 질화알루미늄 입자로 되었다. In Example 3, the recovered aluminum nitride powder was 2,010 g and the formed aluminum nitride powder was 1,510 g. The preparation and analysis results of the aluminum nitride powder of Example 3 are also shown in Table 4. The recovered aluminum nitride powder did not leave any form due to the aluminum foil. The scraped aluminum foil became aluminum nitride particles.

따라서, 실시예 3의 질화알루미늄 분말에는, 형성된 질화알루미늄이 1,510g 포함되어 있다. 중량 변화는 알루미늄 분말 1,000g이 거의 100%의 질화율로 질화되었음을 나타낸다. Therefore, 1,510 g of formed aluminum nitride is contained in the aluminum nitride powder of Example 3. The weight change indicates that 1,000 g of aluminum powder was nitrided with a nitriding rate of nearly 100%.

실시예 3의 질화알루미늄 분말은, 질소 함량이 33.7중량%이고, 산소 함량이 0.85중량%였다. 질소 함량이 33.7%로 높은 값이므로, 실시예 3의 질화알루미늄 분말의 질화율은 거의 100%인 것으로 밝혀졌다. The aluminum nitride powder of Example 3 had a nitrogen content of 33.7 wt% and an oxygen content of 0.85 wt%. Since the nitrogen content was a high value of 33.7%, the nitriding rate of the aluminum nitride powder of Example 3 was found to be almost 100%.

또한, 실시예 3의 질화알루미늄 분말의 결정자 크기를 X선 회절 분석에 의한 반가폭(half-value width)으로부터 산출하면, 2개의 위치에서 각각 1,266Å 및 1,103Å이었다. 실시예 3의 질화알루미늄 분말의 분석 결과를 모두 표 4에 나타내었다. In addition, when the crystallite size of the aluminum nitride powder of Example 3 was computed from the half-value width by X-ray diffraction analysis, it was 1,266 microseconds and 1,103 microseconds in two positions, respectively. Table 4 shows all the results of the analysis of the aluminum nitride powder of Example 3.

이상으로부터, 실시예 3의 질화알루미늄 분말이 거의 100%의 질화율로 제조되며, 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 3 is produced with a nitriding rate of almost 100% and includes fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 탆 or less.

(실시예 4)(Example 4)

실시예 4로서, 질화 로(1)를 사용하여 3단으로 적층된 반응기 트레이의 상단과 하단에 보관된 평균 입자 직경이 30㎛인 고순도 알루미늄 분말을 질화하여, 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품이고, 이의 순도는 99.7%였다. As Example 4, an aluminum nitride powder was prepared by nitriding a high purity aluminum powder having an average particle diameter of 30 μm stored at the top and bottom of a reactor tray stacked in three stages using the nitriding furnace 1. Aluminum powder was a product of Toyo Aluminum Company Limited, and its purity was 99.7%.

상세하게는, 알루미늄 분말 원료 1,000g을 자사 제품인 질화알루미늄 분말 1,000g과 핸드 믹서를 사용하여 충분히 혼합하였다. 자사 제품인 질화알루미늄 분말을 다음과 같은 방식으로 제조하였다. 실시예 1과 동일한 방식으로 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 생성된 질화알루미늄 분말을 분쇄한 후, 500메쉬 이하로 체질하였다. Specifically, 1,000 g of aluminum powder raw material was sufficiently mixed with 1,000 g of aluminum nitride powder, which is a company product, using a hand mixer. Aluminum nitride powder was manufactured in the following manner. Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1. The resulting aluminum nitride powder was pulverized and sieved to 500 mesh or less.

충분히 혼합한 원료 혼합 분말을 각각 1,000g씩 분배한다. 각각을 별개의 반응기 트레이에 보관하였다. 분배된 원료 분말이 보관된 2개의 반응기 트레이를 빈 트레이를 사이에 두고 적층시켰다. 실시예 4의 목적은 질화 로(1)의 히터(12)가 2개의 반응기 트레이, 즉 적층된 반응기 트레이의 상단과 하단의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다는 가정하에 질화 반응을 수행하는 것이다. 1,000 g of each fully mixed raw material mixed powder is dispensed. Each was stored in a separate reactor tray. Two reactor trays containing the dispensed raw powder were stacked with an empty tray in between. The purpose of Example 4 is to carry out the nitriding reaction under the assumption that the heater 12 of the nitriding furnace 1 can individually control the temperatures of the top and bottom of the two reactor trays, ie stacked reactor trays.

적층된 반응기 트레이를 도 1에 나타낸 질화 로(1)의 내열 머플(11)의 중심에 배치하였다. 실시예 4에서도, 질화 로(1)를 사용하여 원료 혼합 분말을 질소 흡장 처리한 후, 질화 반응을 진행시켰다. 또한, 질화 반응의 개시를 확인하면, 아르곤 가스의 공급이 개시되었다. 질화 반응의 반응 조건은 모두 표 3에 나타내었다. The stacked reactor trays were placed in the center of the heat resistant muffle 11 of the nitride furnace 1 shown in FIG. Also in Example 4, after carrying out nitrogen storing process of the raw material mixed powder using the nitriding furnace 1, nitriding reaction was advanced. Moreover, when confirming the start of nitriding reaction, supply of argon gas was started. The reaction conditions of the nitriding reaction are all shown in Table 3.

실시예 4의 질화 반응에서는, 설정 반응 온도, 예를 들면, 630℃에 도달한 지 4분 후, 내열 머플(11)내의 약간의 압력 감소, 예를 들면, 132.9kPa 내지 131.0kPa을 검출하였다. 따라서, 전기 공급량이 30%로 감소하였다. 이 경우에 아르곤 가스가 1.5L/분의 유량으로 공급되었다. 이 때 발열은 반응기 트레이의 하단에서만 관찰되었다. 전기 공급량의 감소로 인하여, 반응기 트레이의 상단의 온도는 580 내지 590℃로 감소하였다. 따라서, 반응이 개시된 지 1.5시간 경과 후, 히터(12)로의 전기 공급량이 60%로 증가하였다. 그 결과, 반응기 트레이의 상단의 원료 혼합 분말의 온도가 640℃인 경우, 질화 반응이 개시되었다. In the nitriding reaction of Example 4, after 4 minutes of reaching the set reaction temperature, for example, 630 ° C, a slight pressure drop in the heat resistant muffle 11 was detected, for example, 132.9 kPa to 131.0 kPa. Thus, the electricity supply was reduced to 30%. In this case argon gas was supplied at a flow rate of 1.5 L / min. At this time exotherm was observed only at the bottom of the reactor tray. Due to the decrease in the electricity supply, the temperature at the top of the reactor tray was reduced to 580 to 590 ° C. Therefore, 1.5 hours after the start of the reaction, the amount of electricity supplied to the heater 12 increased to 60%. As a result, the nitriding reaction was started when the temperature of the raw material mixed powder at the top of the reactor tray was 640 ° C.

열전쌍(52)에 의해 측정된 내열 머플(11) 바닥면의 내부와 외부 사이의 온도 차이는 5 내지 80℃였다. 실시예 4에서, 질화 반응의 반응 시간은 3시간 20분이었다. The temperature difference between the inside and the outside of the bottom surface of the heat resistant muffle 11 measured by the thermocouple 52 was 5 to 80 ° C. In Example 4, the reaction time of the nitriding reaction was 3 hours 20 minutes.

(평가)(evaluation)

실시예 4에 있어서, 회수된 질화알루미늄 분말의 양은 반응기 트레이의 상단이 1,260g이고, 하단이 1,260g이며, 형성된 질화알루미늄 분말은 총량 1,520g, 즉 반응기 트레이의 상단이 760g, 하단이 760g이었다. 또한 실시예 4의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 표 4에 나타내었다. In Example 4, the amount of aluminum nitride powder recovered was 1260 g at the top of the reactor tray, 1260 g at the bottom, and the total amount of aluminum nitride powder formed was 1,520 g, that is, 760 g at the top of the reactor tray and 760 g at the bottom. In addition, the preparation and analysis results of the aluminum nitride powder of Example 4 are shown in Table 4.

따라서, 실시예 4의 질화알루미늄 분말에는, 형성된 질화알루미늄이 총 1,520g 포함되어 있다. 중량 변화는 알루미늄 분말 1,000g이 거의 100%의 질화율로 질화되었음을 나타낸다. Therefore, the aluminum nitride powder of Example 4 contains 1,520g of formed aluminum nitride in total. The weight change indicates that 1,000 g of aluminum powder was nitrided with a nitriding rate of nearly 100%.

실시예 4의 질화알루미늄 분말의 중량 분석 결과에 따르면, 질소 함량이 34.1중량%이고, 산소 함량이 0.74중량%였다. 질소 함량이 34.1%로 높은 값이므로, 실시예 4의 질화알루미늄 분말의 질화율은 거의 100%인 것으로 밝혀졌다. According to the weight analysis result of the aluminum nitride powder of Example 4, the nitrogen content was 34.1 weight% and the oxygen content was 0.74 weight%. Since the nitrogen content was a high value of 34.1%, the nitriding rate of the aluminum nitride powder of Example 4 was found to be almost 100%.

또한, 실시예 4의 질화알루미늄 분말의 결정자 크기를 X선 회절 분석에 의한 반가폭으로부터 산출하면, 2개의 위치에서 각각 1,224Å 및 1,234Å이었다. 실시예 4의 질화알루미늄 분말의 분석 결과를 모두 표 4에 나타내었다. In addition, when the crystallite size of the aluminum nitride powder of Example 4 was computed from the half width by X-ray-diffraction analysis, it was 1,224 kPa and 1,234 kPa in two positions, respectively. Table 4 shows all the results of the analysis of the aluminum nitride powder of Example 4.

이상으로부터, 실시예 4의 질화알루미늄 분말이 거의 100%의 질화율로 제조되며, 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 질화 반응이 진행되면, 반응기 트레이(17)의 상단과 하단 사이에 발열 개시의 편차가 발생한다. 그러므로, 본 발명자들은 동일 로 내에서 질화 반응의 발생을 이동시킬 수 있음을 발견하였다. 실시예 4에서는, 알루미늄 분말 원료를 총량 1,000g, 즉 500g과 500g의 합으로 사용하며, 반응열의 흡수가 비교적 용이하였다. 그러나, 반응기 트레이의 각 단의 알루미늄 분말 원료의 보관량이 증가한다는 가정하에, 반응기 트레이의 각 단의 질화 반응의 발생을 이동시키면 매우 유리하다. 예를 들면, 질화 로의 히터가 반응기 트레이의 상단, 중단, 하단 각각의 온도를 제어할 수 있으면, 각각의 반응기 트레이에서의 질화 반응의 발생을 이동시킬 수 있어서 1개의 질화 로에서의 알루미늄 분말 원료의 처리량이 증대될 수 있다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 4 is produced at a nitriding rate of almost 100% and includes fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 m or less. In addition, when the nitriding reaction proceeds, a deviation of the exothermic start occurs between the upper end and the lower end of the reactor tray 17. Therefore, the inventors have found that it is possible to shift the occurrence of nitriding reactions in the same furnace. In Example 4, the aluminum powder raw material was used in a total amount of 1,000 g, that is, the sum of 500 g and 500 g, and absorption of reaction heat was relatively easy. However, it is very advantageous to shift the occurrence of nitriding reactions at each stage of the reactor tray, assuming that the storage amount of the aluminum powder raw material at each stage of the reactor tray is increased. For example, if the heater of the nitriding furnace can control the temperature of each of the top, middle and bottom of the reactor tray, it is possible to shift the occurrence of the nitriding reaction in each reactor tray to Throughput can be increased.

(실시예 5)(Example 5)

알루미늄 분말을 3단으로 적층된 반응기 트레이의 중단에도 보관하고 질화 로(1)를 사용하여 실시예 5의 질화알루미늄 분말을 질화시키는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방식으로 제조하였다. The aluminum powder was prepared in the same manner as in Example 4 except for storing the aluminum nitride powder of Example 5 using the nitriding furnace 1 and storing it in the middle of the reactor tray stacked in three stages.

상세하게는, 평균 입자 직경이 30㎛인 고순도 알루미늄 분말 1,200g을 자사 제품인 질화알루미늄 분말 1,800g과 핸드 믹서를 사용하여 충분히 혼합하였다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품이고, 순도는 99.7%였다. 자사 제품인 질화알루미늄 분말을 다음과 같은 방식으로 제조하였음을 알아야 한다. 실시예 1과 동일한 방식으로 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 생성된 질화알루미늄 분말을 분쇄한 후, 500메쉬 이하로 체질하였다. In detail, 1,200 g of high-purity aluminum powder having an average particle diameter of 30 µm was sufficiently mixed with 1,800 g of aluminum nitride powder, which is a company product, using a hand mixer. Aluminum powder was a product of Toyo Aluminum Company Limited, and the purity was 99.7%. It should be noted that the aluminum nitride powder, which is its product, was manufactured in the following manner. Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1. The resulting aluminum nitride powder was pulverized and sieved to 500 mesh or less.

충분히 혼합한 원료 혼합 분말을 각각 1,000g씩 세 부분으로 분배한다. 각각의 부분을 별개의 반응기 트레이에 보관하였다. 분배된 원료 혼합 분말이 보관된 3개의 반응기 트레이를 적층시키고, 내열 머플(11) 안에 수용하였다. 이어서, 질화 반응을 진행시켰다. 상세한 조건을 표 2 및 표 3에 나타낸다. The fully mixed raw material mixed powder is divided into three portions of 1,000 g each. Each portion was stored in a separate reactor tray. Three reactor trays containing the dispensed raw material mixed powder were stacked and housed in a heat resistant muffle (11). Then, the nitriding reaction was advanced. Detailed conditions are shown in Tables 2 and 3.

실시예 5에서는, 실시예 4와 달리 3단의 반응기 트레이 각각에 가공물이 있고, 설정 반응 온도를 약 10℃로 증가시켰다. 따라서, 반응기 트레이의 상단에서는 질화 반응의 개시가 더욱 지연되나, 반응기 트레이의 3단 전체에 보관된 가공물에서 발열이 일어났다. 3단의 반응기 트레이에서 발생한 열 전체는 반응기 트레이 뿐만 아니라 반응기 트레이가 위치한 내열 머플(11)의 로 벽에 의해 내열 머플(11)의 외부로 방출되었다. 따라서, 내열 머플(11)의 로 벽의 내부와 외부 사이의 온도 차이가 60 내지 90℃의 범위로 1.5시간 동안 유지되었다. 상세하게는, 질화 로(1)의 내열 머플(11)내의 가공물의 온도가 630 내지 650℃였다. 한편, 내열 머플(11)의 외부 온도는 550 내지 590℃였다. In Example 5, unlike Example 4, there were workpieces in each of the three reactor trays, and the set reaction temperature was increased to about 10 ° C. Therefore, the start of the nitriding reaction is further delayed at the upper end of the reactor tray, but exotherm occurred in the workpiece stored in all three stages of the reactor tray. The entire heat generated in the three-stage reactor tray was discharged to the outside of the heat-resistant muffle 11 by not only the reactor tray but also the furnace wall of the heat-resistant muffle 11 in which the reactor tray is located. Thus, the temperature difference between the inside and outside of the furnace wall of the heat resistant muffle 11 was maintained for 1.5 hours in the range of 60 to 90 ° C. In detail, the temperature of the workpiece | work in the heat resistant muffle 11 of the nitride furnace 1 was 630-650 degreeC. On the other hand, the external temperature of the heat resistant muffle 11 was 550-590 degreeC.

질화 반응에 있어서, 내열 머플(11)의 바닥부의 내부와 외부 사이의 온도 차이는 5 내지 90℃였다. 실시예 5에서, 질화 반응의 반응 시간은 3시간 40분이었다. In the nitriding reaction, the temperature difference between the inside and the outside of the bottom of the heat resistant muffle 11 was 5 to 90 ° C. In Example 5, the reaction time of the nitriding reaction was 3 hours 40 minutes.

(평가)(evaluation)

실시예 5에 있어서, 회수된 질화알루미늄 분말의 양은 반응기 트레이의 상단이 1,210g이고, 중단이 1,210g이며, 하단이 1,210g이었다. 따라서, 회수된 질화알루미늄 분말의 총량은 3,630g이었다. 형성된 질화알루미늄 분말의 양은 반응기 트레이의 상단이 610g이고, 중단이 610g이고, 하단이 610g이었다. 따라서, 형성된 질화알루미늄 분말의 총량은 1,830g이었다. 반응기 트레이의 상단, 중단, 하단 각각에서 제조된 질화알루미늄 분말의 질화율에는 차이가 없다. 실시예 5의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 또한 표 4에 나타내었다. In Example 5, the amount of aluminum nitride powder recovered was 1,210 g at the top of the reactor tray, 1,210 g at the stop, and 1,210 g at the bottom. Therefore, the total amount of aluminum nitride powder recovered was 3630 g. The amount of aluminum nitride powder formed was 610 g at the top of the reactor tray, 610 g at the middle and 610 g at the bottom. Thus, the total amount of aluminum nitride powder formed was 1830 g. There is no difference in the nitriding rate of the aluminum nitride powder produced at the top, middle and bottom of the reactor tray. The preparation and analysis results of the aluminum nitride powder of Example 5 are also shown in Table 4.

이런 식으로, 실시예 5의 질화알루미늄 분말에는, 형성된 질화알루미늄이 총 1830g 포함되어 있었다. 중량 변화는 알루미늄 분말 1,200g이 거의 100%의 질화율로 질화되었음을 나타낸다. In this way, the aluminum nitride powder of Example 5 contained 1830 g of formed aluminum nitride in total. The weight change indicates that 1,200 g of aluminum powder was nitrided with a nitriding rate of nearly 100%.

실시예 5의 질화알루미늄 분말의 중량 분석 결과에 따르면, 질소 함량이 34.0중량%이고, 산소 함량이 9.20중량%였다. 질소 함량이 34.0%로 높은 값이므로, 실시예 5의 질화알루미늄 분말의 질화율은 거의 100%인 것으로 밝혀졌다. According to the weight analysis result of the aluminum nitride powder of Example 5, the nitrogen content was 34.0 weight% and the oxygen content was 9.20 weight%. Since the nitrogen content was a high value of 34.0%, the nitriding rate of the aluminum nitride powder of Example 5 was found to be almost 100%.

또한, 실시예 5의 질화알루미늄 분말의 결정자 크기를 X선 회절 분석에 의한 반가폭으로부터 산출하면, 2개의 위치에서 각각 1,665Å 및 1,779Å이었다. 실시예 5의 질화알루미늄 분말의 분석 결과를 모두 표 4에 나타내었다. In addition, when the crystallite size of the aluminum nitride powder of Example 5 was computed from the half width by X-ray-diffraction analysis, it was 1,665 microseconds and 1,779 microseconds in two positions, respectively. Table 4 shows the analysis results of the aluminum nitride powder of Example 5.

또한, 실시예 5의 질화알루미늄 분말을 SEM으로 사진 촬영하고, 수득된 SEM 사진을 도 3에 나타내었다. 여기서, 도 3a는 2,800배 확대한 SEM 사진이고, 도 3b는 4,000배 확대한 SEM 사진이다. 도 3에 나타낸 SEM 사진은 제조된 질화알루미늄 분말을 모르타르로 분쇄한 후에 촬영한 사진이다. 분쇄를 용이하게 수행할 수 있었다. In addition, the aluminum nitride powder of Example 5 was photographed by SEM, and the obtained SEM photograph is shown in FIG. 3A is an SEM photograph magnified 2,800 times, and FIG. 3B is an SEM photograph magnified 4,000 times. The SEM photograph shown in FIG. 3 is a photograph taken after crushing the prepared aluminum nitride powder with mortar. Grinding could be performed easily.

도 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 5의 질화알루미늄 분말의 입자 직경이 거의 1㎛ 이하임이 확인되었다. 따라서, 실시예 5의 질화알루미늄 분말은 종래의 질화알루미늄의 제조방법에 의해서는 제조하기 어려운 미세한 분말로 제조되는 것으로 이해된다. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the particle diameter of the aluminum nitride powder of Example 5 was almost 1 micrometer or less. Therefore, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 5 is made into a fine powder that is difficult to manufacture by a conventional method for producing aluminum nitride.

이상으로부터, 거의 100%의 질화율로 제조된 실시예 5의 질화알루미늄 분말이 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 5 prepared at a nearly 100% nitride rate contains fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 μm or less.

(실시예 6)(Example 6)

실시예 6으로서, 질화 로(1)를 사용하여 평균 입자 직경이 30㎛인 고순도 알루미늄 분말을 질화하여 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품인 "에이에이치엘 2504(AHL 2504: 상품명)"이고, 순도는 99.95%였다. As Example 6, high-purity aluminum powder having an average particle diameter of 30 µm was nitrided using the nitriding furnace 1 to prepare aluminum nitride powder. Aluminum powder was "AHL 2504 (trade name)" manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd., and the purity was 99.95%.

우선, 알루미늄 분말 원료 1,000g과 질화알루미늄 분말 1,500g을 "V"형 블렌더로 충분히 혼합하였다. 질화알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품인 "유에프(UF: 상품명)"이고, 평균 입자 직경은 1.6㎛였다. 원료의 혼합 비율을 또한 표 1에 나타내었다. First, 1,000 g of aluminum powder raw material and 1,500 g of aluminum nitride powder were sufficiently mixed with a "V" type blender. Aluminum nitride powder was "UF (trade name)" which is a product of Toyo Aluminum Co., Ltd., and average particle diameter was 1.6 micrometers. The mixing ratio of the raw materials is also shown in Table 1.

이어서, 원료 혼합 분말을 반응기 트레이(17)에 보관하였다. 반응기 트레이(17)를 내열 머플(11)에 위치시켰다. 반응기 트레이(17)는 1단으로 별개로 사용하였다. 원료 혼합 분말은 반응기 트레이(17)에 보관될 때 압축되지 않았다. Subsequently, the raw mixed powder was stored in the reactor tray 17. The reactor tray 17 was placed in a heat resistant muffle 11. The reactor tray 17 was used separately in one stage. The raw mixed powder was not compressed when stored in the reactor tray 17.

이후, 가스 공급 장치(2)의 밸브(22)와 배출 장치(4)의 밸브(42)를 개방하여 내열 머플(11)내에 질소 가스를 8L/분의 유량으로 계속해서 공급하였다. 내열 머플(11)내의 압력을 120 내지 150kPa의 범위로 유지하였다. 따라서, 내열 머플(11)내에서, 온도가 450℃로 상승하는 경우, 이슬점은 -50℃ 이하였다. 이슬점 습도계(45)를 사용하여 이슬점을 관측하였다. Thereafter, the valve 22 of the gas supply device 2 and the valve 42 of the discharge device 4 were opened to continuously supply nitrogen gas into the heat resistant muffle 11 at a flow rate of 8 L / min. The pressure in the heat resistant muffle 11 was maintained in the range of 120 to 150 kPa. Therefore, in the heat resistant muffle 11, when temperature rose to 450 degreeC, dew point was -50 degreeC or less. The dew point was observed using a dew point hygrometer (45).

내열 머플(11)내에 질소 가스를 8L/분의 유량으로 공급하면서, 질화 로(1)의 히터(12)를 켜고 내열 머플(11)내의 온도를 7℃/분의 승온 속도로 460℃로 상승시킨다. 이어서, 이 온도를 30분간 유지하였다. While supplying nitrogen gas into the heat resistant muffle furnace 11 at a flow rate of 8 L / min, the heater 12 of the nitriding furnace 1 is turned on and the temperature in the heat resistant muffle furnace 11 is raised to 460 ° C. at a temperature increase rate of 7 ° C./min. Let it be. This temperature was then maintained for 30 minutes.

이어서, 내열 머플(11)내의 온도를 4℃/분의 승온 속도로 670℃로 상승시켜 표 2에 나타낸 처리 조건하에서 질화 반응을 진행시켰다. Subsequently, the temperature in the heat resistant muffle 11 was raised to 670 degreeC at the temperature increase rate of 4 degree-C / min, and the nitriding reaction was advanced under the processing conditions shown in Table 2.

질소 가스 및 아르곤 가스의 유량, 전기 공급량, 이 유량과 전기 공급량으로부터 생성된 내열 머플(11)과 가공물의 내부 온도 및 내열 머플(11)의 로 벽의 내부와 외부 사이의 온도차에 대하여 설명한다. 내열 머플(11)내의 온도가 670℃에 도달하여 질화 반응이 개시되거나, 내열 머플(11)내의 압력이 감소하면, 가스 공급 장치(2)의 밸브(26)를 개방하여 아르곤 가스를 2 내지 6L/분의 유량으로 내열 머플(11)에 공급하였다. The flow rate of nitrogen gas and argon gas, the amount of electricity supplied, the temperature difference between the inside and outside of the furnace wall of the heat-resistant muffle 11 and the workpiece and the furnace wall of the heat-resistant muffle 11 generated from the flow rate and the electricity supply will be described. When the temperature in the heat resistant muffle 11 reaches 670 ° C and the nitriding reaction is started, or when the pressure in the heat resistant muffle 11 decreases, the valve 26 of the gas supply device 2 is opened to release 2 to 6 L of argon gas. The heat resistant muffle 11 was supplied at a flow rate of / min.

작동 중에, 질화 반응의 속도가 느려지면, 밸브(26)를 닫아 아르곤 가스의 공급을 감소시키거나 정지시키고, 밸브(22)를 또한 개방하여 질소 가스의 유량을 12L/분으로 증가시켰다. 이런 식으로, 질화 반응을 진행시켰다. During operation, if the rate of nitriding reaction was slowed, the valve 26 was closed to reduce or stop the supply of argon gas, and the valve 22 was also opened to increase the flow rate of nitrogen gas to 12 L / min. In this way, the nitriding reaction was advanced.

이 상태에서 원료 혼합 분말을 30분 동안 유지하면, 가스 압력의 저하 및 온도 상승이 관측되지 않는다. 따라서, 본 발명자들은 질화 반응의 종료를 확인하였다. 반응 시간은 약 2시간이었다. If the raw material mixed powder is kept in this state for 30 minutes, a decrease in gas pressure and a rise in temperature are not observed. Thus, the inventors confirmed the end of the nitriding reaction. The reaction time was about 2 hours.

질화 반응의 진행시에 히터(12)로의 전기 공급량을 10 내지 55%로 조절함으로써 반응 온도를 제어하였다. 또한, 내열 머플(11)의 로 벽에 공기 공급 장치(15)에 의해 공장 공기가 공급되어 로 벽의 온도가 500 내지 550℃로 유지되었다. 질화 반응의 개시부터 종료까지의 가공물의 온도는 675 내지 723℃였다. 또한, 내열 머플(11)의 로 벽의 내부와 외부 사이의 온도 차이는 5 내지 50℃였다. The reaction temperature was controlled by adjusting the amount of electricity supplied to the heater 12 to 10 to 55% at the time of progress of the nitriding reaction. Moreover, factory air was supplied to the furnace wall of the heat resistant muffle 11 by the air supply apparatus 15, and the temperature of the furnace wall was maintained at 500-550 degreeC. The temperature of the workpiece | work from the start to the end of nitriding reaction was 675-723 degreeC. Moreover, the temperature difference between the inside and the outside of the furnace wall of the heat resistant muffle 11 was 5-50 degreeC.

끝으로, 내열 머플(11)을 냉각하여 반응기 트레이(17)의 질화알루미늄 분말 을 회수하였다. 이런 식으로 실시예 6의 질화알루미늄 분말을 제조하였다. Finally, the heat resistant muffle 11 was cooled to recover the aluminum nitride powder of the reactor tray 17. In this way, the aluminum nitride powder of Example 6 was prepared.

(평가)(evaluation)

실시예 6의 질화알루미늄 분말을 3,010g 회수하였다. 원료의 일부로서 질화알루미늄 분말 1,500g을 사용했으므로, 질화알루미늄 1,510g이 형성되었다. 이는 알루미늄 분말 1,000g이 거의 100%의 질화율로 질화되어 질화알루미늄 분말을 제조함을 나타낸다. 3,010 g of the aluminum nitride powder of Example 6 was recovered. Since 1500 g of aluminum nitride powder was used as part of the raw material, 1,510 g of aluminum nitride was formed. This indicates that 1,000 g of aluminum powder is nitrided at a nitriding rate of almost 100% to produce aluminum nitride powder.

또한, 실시예 6의 질화알루미늄 분말을 분석해 본 결과, 질소 함량이 33.9중량%이고 산소 함량이 0.75중량%인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 중량 분석 결과로부터도, 이런 식으로 생성된 질화알루미늄 분말의 질화율이 거의 100%인 것으로 이해되었다. In addition, an analysis of the aluminum nitride powder of Example 6 showed that the nitrogen content was 33.9% by weight and the oxygen content was 0.75% by weight. Therefore, from the gravimetric result, it was understood that the nitriding rate of the aluminum nitride powder produced in this manner was almost 100%.

또한, 질화알루미늄 분말의 비표면적을 측정하면, 3.2m2/g으로 높은 값을 보여준다. 실시예 6의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 또한 표 4에 요약한다. In addition, when the specific surface area of the aluminum nitride powder is measured, it shows a high value of 3.2 m 2 / g. The results of the preparation and analysis of the aluminum nitride powder of Example 6 are also summarized in Table 4.

이상으로부터, 거의 100%의 질화율로 제조된 실시예 6의 질화알루미늄 분말이 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 6 prepared at a nearly 100% nitride rate contains fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 μm or less.

(실시예 7)(Example 7)

실시예 7로서, 질화 로(1)를 사용하여 3단으로 적층된 반응기 트레이의 상단과 하단에 보관된 평균 입자 직경이 30㎛인 고순도 알루미늄 분말을 질화하여, 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 알루미늄 분말은 도요 알루미늄 컴퍼니 리미티드의 제품인 "AHL 2504(상품명)"이고, 이의 순도는 99.95%였다. As Example 7, an aluminum nitride powder was prepared by nitriding a high purity aluminum powder having an average particle diameter of 30 μm stored at the top and bottom of a reactor tray stacked in three stages using the nitriding furnace 1. Aluminum powder was "AHL 2504 (brand name)" of the Toyo Aluminum Company Limited, and its purity was 99.95%.

상세하게는, 알루미늄 분말 원료 2,000g을 자사 제품인 질화알루미늄 분말 3,000g과 "V"형 블렌더로 충분히 혼합하였다. 자사 제품인 질화알루미늄 분말을 다음과 같은 방식으로 제조하였다. 실시예 1과 동일한 방식으로 질화알루미늄 분말을 제조하였다. 생성된 질화알루미늄 분말을 분쇄한 후, 500메쉬 이하로 체질하였다. Specifically, 2,000 g of aluminum powder raw material was sufficiently mixed with 3,000 g of aluminum nitride powder, which is a product of the company, in a "V" type blender. Aluminum nitride powder was manufactured in the following manner. Aluminum nitride powder was prepared in the same manner as in Example 1. The resulting aluminum nitride powder was pulverized and sieved to 500 mesh or less.

충분히 혼합한 원료 혼합 분말을 각각 2,500g씩 분배하였다. 각각을 별개의 반응기 트레이에 보관하였다. 분배된 원료 분말이 보관된 2개의 반응기 트레이 사이에 빈 트레이를 적층시켰다. 실시예 7의 목적은 질화 로(1)의 히터(12)가 2개의 반응기 트레이, 즉 적층된 반응기 트레이의 상단과 하단의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다는 가정하에 질화 반응을 수행하는 것이다. 2,500 g of the fully mixed raw material mixed powder was each distributed. Each was stored in a separate reactor tray. An empty tray was stacked between two reactor trays in which the dispensed raw powder was stored. The purpose of Example 7 is to carry out the nitriding reaction under the assumption that the heater 12 of the nitriding furnace 1 can individually control the temperatures of the top and bottom of two reactor trays, ie stacked reactor trays.

이후, 실시예 7에서도 실시예 6과 동일한 방식으로 질소 흡장 처리한 후, 질화 반응을 진행시켰다. 또한, 질화 반응의 개시를 확인하면, 아르곤 가스의 공급이 개시되었다. 실시예 7의 질화 반응의 반응 조건을 또한 표 3에 나타내었다. Thereafter, in Example 7, after the nitrogen occlusion treatment in the same manner as in Example 6, the nitriding reaction was advanced. Moreover, when confirming the start of nitriding reaction, supply of argon gas was started. The reaction conditions of the nitrification reaction of Example 7 are also shown in Table 3.

(평가)(evaluation)

실시예 7에서, 질화알루미늄 분말은 6,020g의 양으로 회수되었다. 원료의 일부로서 자사 제품인 질화알루미늄 분말 3,000g을 사용했으므로, 질화알루미늄 분말 3,020g이 형성되었다. 이는 알루미늄 분말 2,000g이 거의 100%의 질화율로 질화되어 질화알루미늄 분말을 제조함을 나타낸다. In Example 7, aluminum nitride powder was recovered in an amount of 6,020 g. Since 3,000 g of aluminum nitride powder, which is a company product, was used as part of the raw material, 3,020 g of aluminum nitride powder was formed. This indicates that 2,000 g of aluminum powder is nitrided at a nitriding rate of almost 100% to produce aluminum nitride powder.

또한, 실시예 7의 질화알루미늄 분말을 분석한 결과, 질소 함량이 34.2중량%이고 산소 함량이 0.64중량%인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 중량 분석 결과로부터도, 이런 식으로 생성된 질화알루미늄 분말의 질화율이 거의 100%인 것으로 이해되었다. In addition, an analysis of the aluminum nitride powder of Example 7 showed that the nitrogen content was 34.2% by weight and the oxygen content was 0.64% by weight. Therefore, from the gravimetric result, it was understood that the nitriding rate of the aluminum nitride powder produced in this manner was almost 100%.

또한, 질화알루미늄 분말의 비표면적을 측정하면, 4.5m2/g으로 높은 값을 보여준다. 실시예 7의 질화알루미늄 분말의 제조 및 분석 결과를 또한 표 4에 요약하였다. In addition, when measuring the specific surface area of the aluminum nitride powder, it shows a high value of 4.5m 2 / g. The results of the preparation and analysis of the aluminum nitride powder of Example 7 are also summarized in Table 4.

이상으로부터, 거의 100%의 질화율로 제조된 실시예 7의 질화알루미늄 분말이 입자 직경이 1㎛ 이하인 미세한 질화알루미늄 입자를 포함하는 것으로 이해된다. From the above, it is understood that the aluminum nitride powder of Example 7 prepared at a nearly 100% nitride rate contains fine aluminum nitride particles having a particle diameter of 1 μm or less.

실시예 1 내지 7에 따르면, 본 발명의 질화알루미늄의 제조방법을 사용하여 질화 반응을 저온에서 진행시킬 수 있고, 입자 직경이 작은 미세한 입자를 포함하는 질화알루미늄 분말을 제조할 수 있다. According to Examples 1 to 7, the nitriding reaction can be carried out at a low temperature using the method for producing an aluminum nitride of the present invention, it is possible to produce an aluminum nitride powder containing fine particles having a small particle diameter.

또한, 본 발명에 따르는 실시예 1 내지 7에 있어서, 거의 100%의 질화율로 질화알루미늄 분말이 제조된다. 따라서, 실시예 1 내지 7에서 기재된 바와 같이 반응기 트레이를 사용하면, 제품에 불순물이 혼합되지 않는다. 그러므로, 실시예 1 내지 7에 기재되어 있는 바와 같이 반응기 트레이를 사용함으로써 질화알루미늄 분말의 제조에 필요한 비용을 감소시킬 수 있다. In addition, in Examples 1 to 7 according to the present invention, aluminum nitride powder is produced at a nitriding rate of almost 100%. Thus, when using a reactor tray as described in Examples 1-7, no impurities are mixed in the product. Therefore, by using the reactor tray as described in Examples 1 to 7, the cost required for the production of aluminum nitride powder can be reduced.

본 발명을 충분히 설명하였으나, 첨부된 청구항을 포함하는 본원에 기재되어 있는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다수의 변화 및 변경이 가능함이 당해 기술분야의 숙련가에게 명백해질 것이다.While the invention has been fully described, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as set forth herein, including the appended claims.

Claims (20)

알루미늄 분말을 질소 가스 압력이 105 내지 300kPa인 질소 대기 속에서 유지시키고 500 내지 1,000℃에서 질화 반응을 진행시킴을 포함하는 질화알루미늄의 제조방법으로서,A method for producing aluminum nitride comprising maintaining an aluminum powder in a nitrogen atmosphere having a nitrogen gas pressure of 105 to 300 kPa and performing a nitriding reaction at 500 to 1,000 ° C. 아르곤 가스와 암모니아 가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 가스인, 질화 반응의 진행을 억제하는 반응 억제 가스가 알루미늄 분말을 수용하는 반응실 속으로 공급됨을 특징으로 하는, 질화알루미늄의 제조방법. A reaction inhibiting gas, which suppresses the progress of nitriding reaction, which is at least one gas selected from the group consisting of argon gas and ammonia gas, is supplied into a reaction chamber containing aluminum powder. 제1항에 있어서, 알루미늄 분말을 450 내지 600℃의 질소 가스 대기 속에서 30 내지 120분 동안 유지시켜 질소를 알루미늄 분말에 흡장시키는 질소 흡장 처리를 수행한 후에 질화 반응이 진행되는, 질화알루미늄의 제조방법. The method of claim 1, wherein the aluminum powder is maintained in a nitrogen gas atmosphere of 450 to 600 ℃ for 30 to 120 minutes to carry out the nitrogen storage process for storing the nitrogen in the aluminum powder after the nitriding reaction, the production of aluminum nitride Way. 삭제delete 제1항에 있어서, 질소 가스 대기가 질소 가스를 반응실에 연속적으로 공급하는 질소 가스 공급 장치로부터 운반된 질소 가스와 반응실로부터 질소 가스를 배출하는 배출 장치로부터 배출되는 질소 가스에 의해 유지되는, 질화알루미늄의 제조 방법. The nitrogen gas atmosphere according to claim 1, wherein the nitrogen gas atmosphere is maintained by nitrogen gas delivered from a nitrogen gas supply device for continuously supplying nitrogen gas to the reaction chamber and nitrogen gas discharged from the discharge device for discharging nitrogen gas from the reaction chamber. Method for producing aluminum nitride. 제1항에 있어서, 반응 억제 가스가, 반응실 내의 질소 가스 압력이 감소되었을 때, 반응실 속으로 공급되는, 질화알루미늄의 제조방법. The method for producing aluminum nitride according to claim 1, wherein the reaction inhibiting gas is supplied into the reaction chamber when the nitrogen gas pressure in the reaction chamber is reduced. 제1항에 있어서, 반응 억제 가스가, 가공물의 온도가 상승하였을 때, 반응실 속으로 공급되는, 질화알루미늄의 제조방법. The method for producing aluminum nitride according to claim 1, wherein the reaction inhibiting gas is supplied into the reaction chamber when the temperature of the workpiece increases. 삭제delete 제1항에 있어서, 반응 억제 가스가, 반응실 내의 가스량을 100체적%로 하였을 때, 1 내지 50체적%의 비율로 반응실 속으로 공급되는, 질화알루미늄의 제조방법. The method for producing aluminum nitride according to claim 1, wherein the reaction inhibiting gas is supplied into the reaction chamber at a ratio of 1 to 50 volume% when the amount of gas in the reaction chamber is 100 volume%. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 반응 억제 가스의 공급이 정지된 후, 질소 가스가 반응실 속으로 추가로 공급되는, 질화알루미늄의 제조방법. The method for producing aluminum nitride according to claim 1, wherein after supply of the reaction inhibiting gas is stopped, nitrogen gas is further supplied into the reaction chamber. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020030029747A 2003-05-12 2003-05-12 Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride KR100771387B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030029747A KR100771387B1 (en) 2003-05-12 2003-05-12 Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030029747A KR100771387B1 (en) 2003-05-12 2003-05-12 Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040097449A KR20040097449A (en) 2004-11-18
KR100771387B1 true KR100771387B1 (en) 2007-10-31

Family

ID=37375617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030029747A KR100771387B1 (en) 2003-05-12 2003-05-12 Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100771387B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950005950B1 (en) * 1993-08-25 1995-06-07 포항종합제철주식회사 Process for nitriding aluminium powder
JPH11130411A (en) 1997-10-30 1999-05-18 Toshiba Ceramics Co Ltd Production of aluminum nitride
JP2000016805A (en) 1998-07-03 2000-01-18 Toyo Alum Kk Production of aluminum nitride
KR20030001944A (en) * 2001-06-28 2003-01-08 동부전자 주식회사 Method For Manufacturing AlN Powder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950005950B1 (en) * 1993-08-25 1995-06-07 포항종합제철주식회사 Process for nitriding aluminium powder
JPH11130411A (en) 1997-10-30 1999-05-18 Toshiba Ceramics Co Ltd Production of aluminum nitride
JP2000016805A (en) 1998-07-03 2000-01-18 Toyo Alum Kk Production of aluminum nitride
KR20030001944A (en) * 2001-06-28 2003-01-08 동부전자 주식회사 Method For Manufacturing AlN Powder

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040097449A (en) 2004-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3891076B2 (en) Method for producing aluminum nitride
EP0402498B1 (en) Method of manufacturing tough and porous getters by means of hydrogen pulverization and getters produced thereby
TW201829299A (en) Method for producing high-purity silicon nitride powder
WO2019167879A1 (en) Method for manufacturing silicon nitride powder
KR100771387B1 (en) Process for producing aluminum nitride and aluminum nitride
JP2000016805A (en) Production of aluminum nitride
JP3667121B2 (en) Boron carbide sintered body and manufacturing method thereof
Mullins et al. The effect of carbon morphology on the combustion synthesis of titanium carbide
JPH09183662A (en) Production of aluminum nitride sintered compact and aluminum nitride powder
CN100379679C (en) Process for producing aluminium nitrid and aluminium nitrid
JP3698664B2 (en) Method for producing high purity silicon nitride powder
US6159439A (en) Process for producing aluminum nitride
EP0887308B1 (en) Process for preparing aluminum nitride
KR101053955B1 (en) Manufacturing method of magnesium-based hydride and magnesium-based hydride prepared using the same
CN113735566B (en) Strontium ruthenate material and preparation method and application thereof
KR101884979B1 (en) A manufacturing method of aluminum nitride and an aluminum nitride prepared by the same
US7217403B2 (en) Method for synthesizing aluminum nitride
KR20020023570A (en) Method for Preparing Aluminum Nitride Powder by Self-propagating High-temperature Synthesis
WO2024195605A1 (en) Silicon nitride calcined body and production method therefor, and production method for silicon nitride powder
Shim et al. Combustion synthesis of AlN with melamine as an additive
JP7379142B2 (en) Metal nitride manufacturing method, igniter and igniter molded body
JP7312690B2 (en) Method for producing metal nitride, and ignition agent compact
JP2612016B2 (en) Method for producing low oxygen aluminum nitride powder
EP4071110A1 (en) Metal nitride prodcution method
TW202434540A (en) Silicon Nitride Sintered

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120806

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130814

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140828

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150807

Year of fee payment: 11