WO2010008038A1 - 窒化アルミニウム粉体の製造方法及び窒化アルミニウム前駆体、及び窒化アルミニウム粉体を用いた窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents

窒化アルミニウム粉体の製造方法及び窒化アルミニウム前駆体、及び窒化アルミニウム粉体を用いた窒化アルミニウム焼結体の製造方法 Download PDF

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文雄 小高
忍 遠藤
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    • C01B21/0726—Preparation by carboreductive nitridation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an aluminum nitride powder using a precursor, an aluminum nitride precursor, and a method for producing an aluminum nitride sintered body using an aluminum nitride powder.
  • Patent Document 1 a method for producing aluminum nitride including a step of mixing aluminum hydroxide and an organic substance (for example, phenol resin) having a high residual carbon ratio is known (for example, Patent Document 1).
  • the manufacturing method includes a step of mixing aluminum hydroxide and a phenol resin using a roller (three rolls) to generate a sheet-like solid (precursor), and the sheet-like solid is converted into nitrogen. Heating in an atmosphere.
  • a manufacturing method for manufacturing a sintered body of aluminum nitride such as an aluminum nitride product includes, in addition to the above-described steps, a step of powdering aluminum nitride generated as a sheet-like solid, and aluminum nitride And a step of firing the powder.
  • a sintering aid is added to the aluminum nitride powder for the purpose of promoting the firing of the aluminum nitride powder and densifying the sintered body.
  • the above-described conventional method for producing aluminum nitride has the following problems. That is, the process of producing a sheet-like solid (precursor) requires a man-hour because it requires mixing of aluminum hydroxide and a phenol resin using a roller.
  • the produced aluminum nitride is in the form of a sheet
  • an aluminum nitride product for example, a heat sink
  • the sheet-like aluminum nitride is pulverized and nitrided A process for producing aluminum powder is required. That is, there is a problem that the cost of aluminum nitride products increases.
  • the aluminum nitride powder produced from the sheet-like solid easily forms secondary particles due to the interaction (aggregation) between the particles, and the sintering aid is not easily dispersed in the aluminum nitride powder. Therefore, unsintered portions of the sintered body and defective portions such as pores are easily formed. When a defective part is formed in the sintered body, there is a problem in that the plasma resistance of the sintered body is deteriorated.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and a method for producing an aluminum nitride powder, an aluminum nitride precursor, which contributes to significant cost reduction of aluminum nitride products and improvement of plasma resistance characteristics, and
  • An object of the present invention is to provide an aluminum nitride sintered body using an aluminum nitride powder.
  • the present invention has the following features.
  • the first feature of the present invention is to produce a mixture in which an aluminum-containing raw material containing a hydrolyzable aluminum compound, a carbon-containing raw material containing carbon, and water are mixed, and the mixture And a step of producing an aluminum nitride powder by heating in a nitrogen atmosphere.
  • the aluminum-containing raw material and the carbon-containing raw material are highly uniformly dispersed.
  • a mixture is produced.
  • the reaction efficiency of carbonization treatment and nitridation reduction treatment can be improved by using a mixture in which raw material elements are uniformly dispersed.
  • the highly uniformly dispersed state means a state in which an aluminum-containing raw material and a carbon-containing raw material are uniformly mixed at a molecular level.
  • the aluminum nitride has been produced as a massive solid such as a sheet. Therefore, when manufacturing an aluminum nitride product later, it is necessary to make aluminum nitride produced as a sheet-like solid into powder.
  • the aluminum nitride when the mixture described above is heated in a nitrogen atmosphere, the aluminum nitride is taken out as a refined powder. unnecessary. Therefore, the manufacturing cost of the aluminum nitride product can be suppressed. Further, since the powder is refined, the sintering aid is well dispersed between the aluminum nitride particles. For this reason, the space
  • the second feature of the present invention relates to the first feature of the present invention.
  • a liquid aluminum compound is used as the aluminum-containing raw material, and the liquid aluminum compound is formed by the water.
  • the gist is that a mixture of the hydrolyzed hydrolyzate (aluminum hydroxide) and the carbon-containing raw material is produced.
  • the third feature of the present invention relates to the second feature of the present invention, and is summarized in that the liquid aluminum compound is aluminum alkoxide.
  • a fourth feature of the present invention relates to the third feature of the present invention.
  • an aqueous solution containing a catalyst (organic acid or inorganic acid) that accelerates a chemical reaction is added, and the water is added.
  • the gist is that the decomposition is performed with water contained in the aqueous solution.
  • a fifth feature of the present invention relates to any one of the first to fourth features of the present invention, and in the step of producing the aluminum nitride powder, the mixture is heated to 1,600 ° C.
  • the sixth feature of the present invention relates to the first feature of the present invention, and is summarized in that the mixture is a gel compound.
  • the seventh feature of the present invention is that it is a precursor produced by mixing an aluminum-containing raw material containing a hydrolyzable aluminum compound, a carbon-containing raw material containing carbon, and water.
  • the eighth feature of the present invention is the step of generating a mixture (raw material mixture, precursor) in which an aluminum-containing raw material containing a hydrolyzable aluminum compound, a carbon-containing raw material containing carbon, and water are mixed.
  • Step S1 a step of producing the aluminum nitride powder by heating the mixture in a nitrogen atmosphere (Step S2), a firing for promoting the firing of the aluminum nitride powder and the aluminum nitride powder.
  • FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of manufacturing an aluminum nitride sintered body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view for explaining the temperature and nitrogen introduction profile for carbonization treatment and nitriding reduction treatment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an X-ray diffraction result of the powder A obtained after the carbonization treatment and the nitriding reduction treatment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an X-ray diffraction result of the powder B obtained after the carbonization treatment and the nitriding reduction treatment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the amount of wear ( ⁇ g / cm 2 ) when the sintered bodies A and B are irradiated with plasma.
  • the method for producing aluminum nitride powder according to this embodiment is an aluminum containing a hydrolyzed aluminum compound in which aluminum hydroxide is produced by hydrolysis.
  • a raw material mixture in which a containing raw material, a carbon-containing raw material containing carbon, and water are mixed is generated, and the raw material mixture is heated in a nitrogen atmosphere to produce aluminum nitride.
  • aluminum nitride can be taken out as a high-purity powder.
  • the aluminum-containing raw material is a hydrolyzable aluminum compound.
  • liquid aluminum alkoxide can be used as the hydrolyzable aluminum compound.
  • the carbon-containing raw material is synthesized from any one or more organic compounds that are synthesized using a catalyst that does not contain harmful elements and that can associate, polymerize, or crosslink with an aluminum compound by heating, a catalyst, and / or a crosslinking agent. Consists of monomers, oligomers and polymers.
  • suitable carbon-containing raw materials include curable resins such as phenol resins, furan resins, urea resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, polyimide resins, and polyurethane resins.
  • curable resins such as phenol resins, furan resins, urea resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, polyimide resins, and polyurethane resins.
  • a resol type or novolac type phenol resin having a high residual carbon ratio and excellent workability is preferable.
  • the resol type phenolic resin useful in the present embodiment is monovalent or bivalent such as phenol, cresol, xylenol, resorcin, bisphenol A in the presence of a catalyst (specifically, ammonia or organic amine) that does not contain harmful elements. It is produced by reacting a valent phenol with an aldehyde such as formaldehyde, acetaldehyde, or benzaldehyde.
  • harmful elements include heavy metal elements such as Fe, Ni, Cu, Cr, V, and W, alkali metal elements such as Li, Na, and K, and alkaline earth such as Be, Mg, Ca, B, Al, and Ga. Or amphoteric metal elements.
  • the novolak-type phenolic resin useful in this embodiment is a mixture of monovalent or divalent phenols and aldehydes similar to those described above, and acids that do not contain harmful elements (specifically, hydrochloric acid, sulfuric acid, p. -Toluenesulfonic acid or oxalic acid) can be used as a catalyst for the reaction.
  • Water contained in the mixed system of the aluminum-containing raw material and the carbon-containing raw material may be added directly as water. Moreover, the water as a solvent in the aqueous solution which uses the catalyst as a reaction accelerator as a solute may be sufficient.
  • the catalyst either an organic acid or an inorganic acid can be used.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for producing aluminum nitride powder.
  • steps S1 to S4 shown in FIG. 1 steps S1 to S2 are a method for producing aluminum nitride powder.
  • steps S3 and S4 By performing steps S3 and S4 on the manufactured aluminum nitride powder, an aluminum nitride sintered body can be manufactured.
  • Step S1 is a step of producing a raw material mixture by mixing an aluminum-containing raw material containing a hydrolyzable aluminum compound, a carbon-containing raw material, and water.
  • a liquid aluminum compound is used.
  • liquid aluminum alkoxide can be used.
  • the raw material mixture produced in step S1 is an intermediate formed by a condensation reaction between a hydrolyzate produced by hydrolysis of a liquid aluminum compound and a carbon-containing raw material.
  • hydrolysis proceeds efficiently, a large amount of hydrolyzate is produced, so that aluminum and carbon can be uniformly dispersed in the raw material mixture.
  • the hydrolyzate is aluminum hydroxide.
  • a catalyst for promoting hydrolysis of the liquid aluminum compound may be added.
  • the hydrolysis proceeds with water as the solvent of the aqueous catalyst solution.
  • the intermediate is a gel compound that exhibits a gel form.
  • this intermediate is referred to as a precursor.
  • step S1 is an exothermic reaction, the reaction is allowed to proceed while cooling.
  • step S1 since a liquid aluminum compound, a carbon-containing raw material solution, and water are mixed, an apparatus such as a roll is not used. Since stirring mixing is sufficient, the process of mixing raw materials can be simplified.
  • Step S2 is a step of subjecting the precursor generated in Step S1 to carbonization treatment and nitridation reduction treatment.
  • nitrogen is introduced into the reaction system and the precursor is heated.
  • generated by process S1 produces aluminum nitride by the following reaction formulas through aluminum oxide.
  • the compounding ratio of the aluminum element and the carbon element can be determined based on the reaction formula (1). That is, the Al / C ratio is 0.67. Each raw material is adjusted based on this ratio.
  • the heating temperature is preferably about 1500 to 2000 ° C.
  • the firing time is preferably about 30 minutes to 10 hours.
  • Step S3 is a step of dispersing the sintering aid in the aluminum nitride powder obtained by the carbonization and nitriding reduction treatment in Step S2.
  • sintering aid known sintering aids such as yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and potassium oxide (CaO) can be used.
  • the aluminum nitride powder and the sintering aid are mixed in a dispersion medium such as ethanol and dispersed by a ball mill. Since the aluminum nitride powder of the present invention is fine, the sintering aid is well dispersed between the aluminum nitride particles.
  • Step S4 is a step in which the aluminum nitride powder in which the sintering aid is dispersed is formed into a product shape and fired.
  • step S3 the mixture of the aluminum nitride powder and the sintering aid that have been dispersed is press-molded and fired under nitrogen introduction.
  • the firing temperature here is preferably 1800 ° C. or higher.
  • the sintering aid melts between the aluminum nitride particles to form a liquid phase.
  • the aluminum nitride particles are attracted to each other. Since the sintering aid is well dispersed among the aluminum nitride particles, the gaps between the aluminum nitride particles are filled reliably, and a sintered body of aluminum nitride is densely formed. For this reason, it is possible to prevent unsintered portions and defective portions from being formed in the sintered body of aluminum nitride during firing, and to improve the plasma resistance characteristics of the sintered body of aluminum nitride.
  • a densified aluminum nitride sintered body is produced by dispersing and sintering the sintering aid in the produced aluminum nitride powder.
  • Example (2-1) Generation of Aluminum Nitride Precursor Two types of precursors were generated by changing the type of liquid aluminum compound as a starting material based on the above-described production method. Specifically, as a liquid aluminum compound, aluminum diisopropylate monosecondary butyrate (AMD; Al (O—iC 3 H 7 ) 2 (O—secC 4 H 9 ) and aluminum secondary butyrate (ASBD; Al ( O-secC 4 H 9 ))
  • the phenol resin (PR) was used as the carbon-containing raw material, and the phenol resin had a carbon atom concentration of 50% in the resin solution.
  • An aqueous maleic acid (MA) solution (33% aqueous solution) was mixed as a catalyst for promoting the reaction.
  • Table 1 shows the blending amount of each raw material. Based on the reaction formula (1), the Al / C ratio in the raw material was set to 0.67.
  • the surface structure of the precursor A was observed with a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS).
  • TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometer
  • the thermal decomposition behavior of the precursor A was observed with a differential scanning calorimeter (TG-DSC).
  • TG-DSC differential scanning calorimeter
  • the weight loss of precursor A was observed at 150 to 250 degrees and 400 to 600 degrees.
  • the weight loss at 150 to 250 degrees is considered to accompany dehydration of the aluminum alkoxide.
  • the weight loss at 400-600 degrees is believed to be associated with phenol degradation. Therefore, the precursor A contains an aluminum alkoxide and a phenol derivative.
  • the precursor A is merely a mixture
  • the product obtained by nitriding a mixture of aluminum alkoxide and phenol was subjected to X-ray diffraction.
  • a single phase of aluminum nitride could not be confirmed.
  • the precursor A is considered to have a structure in which aluminum alkoxide and phenol are associated. It can be said that the precursor A is not a mixture of aluminum alkoxide and phenol.
  • FIG. 2 shows an example of the temperature and nitrogen introduction profile for carbonization treatment and nitriding reduction treatment. That is, the temperature is increased at a predetermined temperature increase rate from room temperature (RT) to temperature T1. Subsequently, the temperature is increased by changing the rate of temperature increase from the temperature T1 to the maximum temperature Tmax. Nitrogen introduction is started at a predetermined flow rate from temperature T1 (time t1). Hold at the maximum temperature Tmax for a predetermined period (time t2 to t3). After time t3, the temperature is lowered at a predetermined temperature drop rate. When the temperature reached T2, the heater was turned off and the introduction of nitrogen was stopped. The temperature is lowered to room temperature RT by natural cooling.
  • RT room temperature
  • the precursors A and B were subjected to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under the conditions shown in Table 2 (conditions 1 and 2) based on the profile of FIG.
  • the amount of nitrogen introduced at times t1 to t4 was 10 L / min.
  • the obtained gray powder was subjected to X-ray diffraction.
  • the measured peak chart was compared with the diffraction line of aluminum nitride described in JCPDS card 25-1133. The results are shown in FIGS.
  • FIG. 3 shows the result of measuring the X-ray diffraction of the powder obtained by subjecting the precursor A to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under condition 1.
  • a line L12 in FIG. 3 shows the result of measuring the X-ray diffraction of the powder obtained by subjecting the precursor A to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under condition 2.
  • the line L21 in FIG. 4 shows the result of measuring the X-ray diffraction of the powder obtained by subjecting the precursor B to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under condition 1.
  • a line L22 in FIG. 4 shows the result of measuring the X-ray diffraction of the powder obtained by subjecting the precursor B to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under condition 2.
  • both of the precursors A and B produced aluminum nitride when kept at the maximum temperature of 1600 ° C.
  • the sample held at the maximum temperature of 1400 ° C. the presence of components other than aluminum nitride (including unreacted components) was observed.
  • the yield of the aluminum nitride powder obtained by performing the carbonization treatment and the nitriding reduction treatment under the condition 1 from the precursor A is 72.7%, and the ratio of the residual carbon element (referred to as the residual carbon ratio) is: It was 17.6%.
  • the yield of the aluminum nitride powder obtained by subjecting the precursor B to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under the condition 1 was 59.2%, and the residual carbon ratio was 16.3%. It was.
  • the aluminum nitride powder obtained by subjecting the precursor A to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under the condition 1 is referred to as powder A.
  • An aluminum nitride powder obtained by subjecting the precursor B to carbonization treatment and nitriding reduction treatment under condition 1 is referred to as powder B.
  • An aluminum nitride sintered body manufactured by the above-described procedure using the powder A is referred to as a sintered body A.
  • the aluminum nitride sintered body produced using the powder B is referred to as a sintered body B.
  • the theoretical density of aluminum nitride is 3.24 g / cm 3 . Since “bulk density” close to the theoretical density was obtained in the sintered bodies A and B, the sintered bodies A and B are well densified, that is, in a state close to full density. Was confirmed.
  • FIG. 5 shows the amount of wear ( ⁇ g / cm 2 ) when the sintered bodies A and B are subjected to plasma treatment. The amount of wear was calculated by measuring the weight and dividing the reduced mass by the area of the plasma irradiation surface.
  • the amount of wear of the sintered body A was about 15 ⁇ g / cm 2 .
  • the amount of wear of the sintered body B was about 82 ⁇ g / cm 2 . That is, it was found that the sintered body B generated from the precursor B has a larger amount of wear than the sintered body A generated from the precursor A.
  • the powder (powder A and B) in which aluminum nitride is refined is obtained. Therefore, the step of pulverizing the bulk aluminum nitride is not necessary. Therefore, the manufacturing cost of the aluminum nitride product can be suppressed. Moreover, since aluminum nitride is taken out as a powder, it is excellent in moldability when manufacturing an aluminum nitride product.
  • the powder (powder A and B) in which aluminum nitride is refined is obtained.
  • the powder (powder A and B) in which aluminum nitride is refined is obtained.
  • the dispersibility of the sintering aid in the aluminum nitride powder can be improved.
  • the sintering aid melts between the aluminum nitride particles to form a liquid phase.
  • the aluminum nitride particles are attracted to each other.
  • the sintering aid is well dispersed among the aluminum nitride particles, the gaps between the aluminum nitride particles are reliably filled, and nitriding is performed.
  • a sintered body of aluminum is formed densely. For this reason, it can prevent that an unsintered part and a defective part are formed in the sintered compact of aluminum nitride at the time of baking.
  • the plasma resistance of the aluminum nitride sintered body can be improved.
  • step S1 of this embodiment when a catalyst for accelerating the hydrolysis reaction of a hydrolyzable liquid aluminum compound is added, aluminum hydroxide is efficiently generated from the liquid aluminum compound, and aluminum hydroxide and phenol are added. It becomes easy to form a state in which the resin is highly uniformly dispersed. Therefore, the reaction efficiency of carbonization treatment and nitridation reduction treatment can be further improved. Thereby, the yield of aluminum nitride powder can be improved.
  • step S2 of this embodiment it is preferable to heat the mixture (precursors A and B) to 1600 ° C. Thereby, the reaction efficiency of carbonization treatment and nitriding reduction treatment can be improved.
  • AMD or ASBD is used as the aluminum-containing raw material, but any hydrolyzable organoaluminum compound may be used.
  • any hydrolyzable organoaluminum compound may be used.
  • powdered aluminum isopropylate, liquid aluminum secondary butyrate, powdered aluminum ethylate, or the like can be used.
  • yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and potassium oxide (CaO) are cited as the sintering aid.
  • Y 2 O 3 yttrium oxide
  • CaO potassium oxide
  • a substance that has a melting point lower than that of aluminum nitride and does not react with aluminum nitride can be used as a sintering aid.
  • maleic acid in an aqueous maleic acid solution was used as an acid catalyst.
  • the catalyst is not limited to maleic acid. Either organic acid or inorganic acid can be used as the catalyst.
  • the amount of the catalyst added is increased, the hydrolysis reaction of the liquid aluminum compound is promoted, so that the yield of the aluminum nitride powder can be improved.
  • step S2 of this embodiment it is considered that the carbon element contained in the catalyst (maleic acid) is taken into the powder without being scattered. Therefore, when an organic acid containing a carbon element is used as a catalyst, it is preferable to sufficiently remove the carbon component remaining in the aluminum nitride powder. Thus, in consideration of performing a treatment for removing the carbon component remaining in the aluminum nitride after the production of aluminum nitride, an inorganic acid containing no carbon element may be used as a catalyst.
  • the time for the carbonization treatment and the nitriding reduction treatment in step S2 of the present embodiment can be selected as appropriate.
  • the yield of the aluminum nitride powder can be improved.
  • a drying step for drying the precursor may be performed.
  • the drying method include vacuum drying. As the drying time of the precursor elapses, the degree of vacuum in the arrangement space in which the precursor is arranged may be reduced stepwise.
  • step S1 is an exothermic reaction, it is necessary to cool the system during the reaction. Therefore, by stopping the cooling at the end of the reaction, the precursor after generation can be dried by the residual heat of the system.
  • the aluminum nitride powder manufacturing method, the aluminum nitride precursor, and the aluminum nitride sintered body using the aluminum nitride powder according to the present invention are taken out as a fine powder of aluminum nitride, the aluminum nitride product This is useful in the field of manufacturing aluminum nitride products.

Abstract

　加水分解型のアルミニウム化合物を含むアルミニウム含有原料と、炭素含有原料と、水とを混合して原料混合物を生成する工程Ｓ１と、工程Ｓ１で混合された原料混合物に含まれる前駆体を炭化及び窒化還元処理する工程Ｓ２とを有することにより、窒化アルミニウムが微細化された粉体として取り出される。そのため、窒化アルミニウム製品の製造コストを抑制でき、窒化アルミニウム製品に耐プラズマ性を付与できる。

Description

窒化アルミニウム粉体の製造方法及び窒化アルミニウム前駆体、及び窒化アルミニウム粉体を用いた窒化アルミニウム焼結体の製造方法
　本発明は、前駆体を用いた窒化アルミニウム粉体の製造方法及び窒化アルミニウム前駆体、及び窒化アルミニウム粉体を用いた窒化アルミニウム焼結体の製造方法に関する。
　従来、水酸化アルミニウムと、残炭率の高い有機物質（例えば、フェノール樹脂）とを混合する工程を含む窒化アルミニウムの製造方法が知られている（例えば、特許文献１）。
　具体的には、当該製造方法は、ローラー（三本ロール）を用いて水酸化アルミニウムとフェノール樹脂とを混合し、シート状の固体（前駆体）を生成する工程と、シート状の固体を窒素雰囲気下において加熱する工程とを有する。
　窒化アルミニウム製品（例えば、ヒートシンク）などの窒化アルミニウムの焼結体を製造する製造方法は、上述の工程に加えて、シート状の固体として生成された窒化アルミニウムを粉体にする工程と、窒化アルミニウム粉体を焼成する工程とを有する。
　窒化アルミニウム製品の製造方法では、窒化アルミニウム粉体の焼成の促進と、焼結体の緻密化を目的として、窒化アルミニウム粉体に焼結助剤が添加される。
特開昭６４－１８９７８号公報（第４－５頁）
　しかしながら、上述した従来の窒化アルミニウムの製造方法には、次のような問題があった。すなわち、シート状の固体（前駆体）を生成する工程は、ローラーを用いた水酸化アルミニウムとフェノール樹脂との混合が必要なため、工数が掛かる問題がある。
　また、生成された窒化アルミニウムはシート状であるため、使用目的に応じた窒化アルミニウムの焼結体などの窒化アルミニウム製品（例えば、ヒートシンク）を製造する場合、シート状の窒化アルミニウムを粉砕し、窒化アルミニウム粉体を生成する工程が必要となる。つまり、窒化アルミニウム製品のコストが上昇する問題がある。
　さらに、シート状の固体から生成された窒化アルミニウム粉体は、粒子間の相互作用（凝集）によって２次粒を形成し易く、焼結助剤が窒化アルミニウム粉体中に分散されにくい。そのため、焼結体の未焼結部分や、気孔等の欠陥部分が形成され易かった。焼結体に欠陥部分が形成されると、焼結体の耐プラズマ特性が低下するという問題があった。
　そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、窒化アルミニウム製品の大幅なコスト抑制及び耐プラズマ特性の向上に寄与する窒化アルミニウム粉体の製造方法及び窒化アルミニウム前駆体、及び窒化アルミニウム粉体を用いた窒化アルミニウム焼結体を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水とが混合された混合物を生成するステップと、前記混合物を窒素雰囲気下で加熱させることによって窒化アルミニウム粉体を生成するステップとを含むことを要旨とする。
　本発明の第１の特徴によれば、加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と炭素含有原料と水とを混合すると、アルミニウム含有原料と炭素含有原料とが高度に均一に分散された混合物が生成される。このように、原料元素が均一に分散された混合物を用いることにより、炭化処理及び窒化還元処理の反応効率を向上することができる。ここで、高度に均一に分散された状態とは、アルミニウム含有原料と炭素含有原料とが分子レベルで均一に混合された状態をいう。
　従来、窒化アルミニウムの製造では、窒化アルミニウムは、例えば、シート状のような塊状の固体として生成されていた。そのため、後に、窒化アルミニウム製品を製造する場合には、シート状の固体として生成された窒化アルミニウムを粉体にする必要があった。
　これに対して、本発明の第１の特徴によれば、上述した混合物を窒素雰囲気下で加熱すると、窒化アルミニウムが微細化された粉体として取り出されるので、塊状の窒化アルミニウムを粉砕する工程が必要ない。従って、窒化アルミニウム製品の製造コストを抑制することができる。また、微細化された粉体であるため、焼結助剤が窒化アルミニウムの粒子間に良好に分散される。このため、窒化アルミニウムの粒子間の空隙が確実に埋められ、窒化アルミニウムの焼結体が緻密に形成される。つまり、焼成時に、窒化アルミニウムの焼結体に未焼結部分や欠陥部分が形成されることを防止することができる。従って、窒化アルミニウムの焼結体の耐プラズマ特性が向上する。なお、窒化アルミニウムが粉体として取り出されるため、窒化アルミニウム製品を製造する際の成形性に優れる。
　本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記混合物を生成するステップでは、液状のアルミニウム化合物が前記アルミニウム含有原料として用いられるとともに、前記液状のアルミニウム化合物が前記水により加水分解された加水分解物（水酸化アルミニウム）と前記炭素含有原料との混合物が生成されることを要旨とする。
　本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記液状のアルミニウム化合物は、アルミニウムアルコキシドであることを要旨とする。
　本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記混合物を生成するステップでは、化学反応の速度を速める触媒（有機酸、無機酸）を含む水溶液が添加され、前記加水分解は、前記水溶液に含まれる水によって行われることを要旨とする。
　本発明の第５の特徴は、本発明の第１から第４の何れか１つの特徴に係り、前記窒化アルミニウム粉体を生成するステップでは、前記混合物を１，６００℃に加熱することを要旨とする。
　本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記混合物は、ゲル化合物であることを要旨とする。
　本発明の第７の特徴は、加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水との混合により生成される前駆体であることを要旨とする。
　本発明の第８の特徴は、加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水とが混合された混合物（原料混合物、前駆体）を生成するステップ（工程Ｓ１）と、前記混合物を窒素雰囲気下で加熱させることによって、窒化アルミニウム粉体を生成するステップ（工程Ｓ２）と、前記窒化アルミニウム粉体と、前記窒化アルミニウム粉体の焼成を促進させる焼結助剤とを混合するステップ（工程Ｓ３）と、前記焼結助剤が混合された前記窒化アルミニウム粉体を焼成して焼結体を生成するステップ（工程Ｓ４）とを含むことを要旨とする。
　本発明の特徴によれば、窒化アルミニウムが微細化された粉体として取り出されるため、窒化アルミニウム製品のコスト抑制及び耐プラズマ特性の向上に寄与することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る窒化アルミニウム焼結体の製造方法を説明する流れ図である。 図２は、炭化処理及び窒化還元処理のための温度及び窒素導入プロファイルを説明する説明図である。 図３は、炭化処理及び窒化還元処理後に得られた粉体ＡのＸ線回折結果を示す図である。 図４は、炭化処理及び窒化還元処理後に得られた粉体ＢのＸ線回折結果を示す図である。 図５は、焼結体Ａ，Ｂに対してプラズマ照射を行ったときの損耗量（μｇ／ｃｍ２）を説明する説明図である。
　次に、本発明に係る窒化アルミニウム粉体及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）窒化アルミニウム粉体及び焼結体の製造方法の説明、（２）実施例、（３）評価、（４）作用・効果、及び（５）その他の実施形態について説明する。
　なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
　したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（１）窒化アルミニウム粉体及び焼結体の製造方法の説明
　本実施形態に係る窒化アルミニウム粉体の製造方法は、加水分解により水酸化アルミニウムが生成される加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水とが混合された原料混合物を生成し、この原料混合物を窒素雰囲気下で加熱して、窒化アルミニウムを製造する方法である。この製造方法によれば、窒化アルミニウムを高純度の粉体として取り出すことができる。
（１－１）原料
　アルミニウム含有原料は、加水分解型のアルミニウム化合物である。具体的には、加水分解型のアルミニウム化合物としては、液状のアルミニウムアルコキシドを使用することができる。
　炭素含有原料は、有害元素を含まない触媒を用いて合成され、加熱、触媒、及び／又は架橋剤により、アルミニウム化合物と会合、重合又は架橋し得る任意の１種もしくは２種以上の有機化合物から構成されるモノマー、オリゴマー及びポリマーである。
　炭素含有原料の好適な具体例としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂などの硬化性樹脂が挙げられる。特に、残炭率が高く、作業性に優れているレゾール型またはノボラック型フェノール樹脂が好ましい。
　本実施形態に有用なレゾール型フェノール樹脂は、有害元素を含まない触媒（具体的には、アンモニアまたは有機アミン）の存在下において、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、ビスフェノールＡなどの１価または２価のフェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類とを反応させて製造する。
　有害元素の一例としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｗ等の重金属元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素、並びにＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ等のアルカリ土類若しくは両性金属元素などが挙げられる。
　一方、本実施形態に有用なノボラック型フェノール樹脂は、上記と同様の１価または２価フェノール類とアルデヒド類とを混合し、有害元素を含まない酸類（具体的には、塩酸、硫酸、ｐ－トルエンスルホン酸またはシュウ酸など）を触媒として反応させて製造することができる。
　アルミニウム含有原料と炭素含有原料との混合系に含まれる水は、水として直接添加されてもよい。また、反応促進剤としての触媒を溶質とする水溶液における、溶媒としての水であってもよい。触媒としては、有機酸、無機酸の何れも用いることができる。
（１－２）窒化アルミニウム粉体の製造方法及び焼結体の製造方法
　次に、本実施形態の窒化アルミニウム粉体の製造方法について説明する。図１は、窒化アルミニウム粉体の製造方法を説明する流れ図である。図１に示す工程Ｓ１～Ｓ４のうちＳ１～Ｓ２までが窒化アルミニウム粉体の製造方法である。製造された窒化アルミニウム粉体に、更に工程Ｓ３，Ｓ４を実施することにより、窒化アルミニウム焼結体を製造することができる。
　工程Ｓ１は、加水分解型のアルミニウム化合物を含むアルミニウム含有原料と、炭素含有原料と、水とを混合して原料混合物を生成する工程である。本実施形態では、液状のアルミニウム化合物を用いる。具体的には、液状のアルミニウムアルコキシドを使用することができる。
　工程Ｓ１において生成された原料混合物は、液状のアルミニウム化合物が加水分解されて生じた加水分解物と炭素含有原料との縮合反応により形成された中間体である。加水分解が効率的に進行すると、加水分解物が多く生成されるので、原料混合物中において、アルミニウムと炭素とを均一に分散させることができる。ここで、加水分解物は、水酸化アルミニウムである。
　工程Ｓ１において、液状のアルミニウム化合物の加水分解を促進する触媒を添加してもよい。また、適切な触媒を溶質とする触媒水溶液を、アルミニウム含有原料と炭素含有原料との混合系に添加してもよい。この場合、加水分解は、触媒水溶液の溶媒としての水によって進行する。本実施形態では、中間体はゲル状を呈するゲル化合物である。以下、この中間体を前駆体という。
　工程Ｓ１は発熱反応であるため、冷却しながら反応を進行させる。また、工程Ｓ１は、液状のアルミニウム化合物、炭素含有原料の溶液、水とを混合するので、ロール等の装置を使用しない。攪拌混合でよいため、原料を混合する工程を簡便にすることができる。
　工程Ｓ２は、工程Ｓ１で生成された前駆体を炭化処理及び窒化還元処理する工程である。工程Ｓ２において、反応系に窒素導入するとともに、前駆体を加熱する。工程Ｓ１で生成された前駆体は、酸化アルミニウムを経て、以下の反応式により、窒化アルミニウムを生じる。
　Ａｌ２Ｏ３＋３Ｃ＋Ｎ２→２ＡｌＮ＋３ＣＯ　・・・（１）
　従って、反応式（１）に基づいて、アルミニウム元素と炭素元素との配合比を決定することができる。すなわち、Ａｌ／Ｃ比は、０．６７となる。この比率に基づいて各原料を調整する。
　工程Ｓ１で生成された前駆体に対して、工程Ｓ２の炭化処理及び窒化還元処理すると、窒化アルミニウムを粉体として取り出すことができる。加熱条件の一例として、加熱温度は、約１５００～２０００℃とすることが好ましい。また、焼成時間は、約３０分～１０時間とすることが好ましい。
　以上の製造方法により、微細化された窒化アルミニウムの粉体が生成される。
　工程Ｓ３は、工程Ｓ２で炭化及び窒化還元処理によって得られた窒化アルミニウム粉体に焼結助剤を分散させる工程である。
　焼結助剤としては、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化カリウム（ＣａＯ）など、周知の焼結助剤を用いることができる。窒化アルミニウム粉体と焼結助剤とをエタノール等の分散媒に入れて混合し、ボールミルで分散させる。本発明の窒化アルミニウム粉体は、微細であるため、焼結助剤は、窒化アルミニウムの粒子間に良好に分散される。工程Ｓ４は、焼結助剤が分散された窒化アルミニウム粉体を製品形状に成形し、焼成する工程である。
　工程Ｓ３において、分散が完了した窒化アルミニウム粉体と焼結助剤との混合物をプレス成形し、窒素導入下にて焼成する。ここでの焼成温度は、１８００度以上とすることが好ましい。
　焼成の際、焼結助剤は、窒化アルミニウムの粒子間で融解して液相を生じる。この液相によって、窒化アルミニウムの粒子間の空隙が埋められることにより、窒化アルミニウムの粒子同士が引き付けられる。焼結助剤は、窒化アルミニウムの粒子間に良好に分散されているので、窒化アルミニウムの粒子間の空隙が確実に埋められ、窒化アルミニウムの焼結体が緻密に形成される。このため、焼成時に、窒化アルミニウムの焼結体に未焼結部分や欠陥部分が形成されることを防止することができ、窒化アルミニウムの焼結体の耐プラズマ特性を向上させることができる。
　以上のように、生成された窒化アルミニウム粉体に焼結助剤を分散して焼成することにより、緻密化された窒化アルミニウム焼結体が生成される。
（２）実施例
（２－１）窒化アルミニウムの前駆体の生成
　上述した製造方法に基づいて、出発物質である液状のアルミニウム化合物の種類を変えて２種類の前駆体を生成した。具体的に、液状のアルミニウム化合物として、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリブチレート（ＡＭＤ；Ａｌ（Ｏ－ｉＣ３Ｈ７）２（Ｏ－ｓｅｃＣ４Ｈ９）と、アルミニウムセカンダリブチレート（ＡＳＢＤ；Ａｌ（Ｏ－ｓｅｃＣ４Ｈ９））とを用いた。炭素含有原料としてフェノール樹脂（ＰＲ）を用いた。フェノール樹脂は、樹脂溶液中の炭素原子濃度を５０％とした。液状のアルミニウム化合物の加水分解を促進するための触媒としてマレイン酸（ＭＡ）水溶液（３３％水溶液）を混合した。
　各原料の配合量を表１に示す。反応式（１）に基づいて、原料中のＡｌ／Ｃ比を０．６７とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す実施例１、実施例２ともに、液体のアルミニウム化合物（ＡＭＤ，ＡＳＢＤ）と、フェノール樹脂と、マレイン酸水溶液とを同時に混合した。混合系を水冷しながら攪拌し反応させた。反応後、薄黄色のゲル状化合物（前駆体）が得られた。
（２－２）前駆体の同定
　実施例１で生成された前駆体Ａ（ＡＭＤ／ＰＲ＋Ｈ２Ｏを混合して反応させて得た中間体）の同定を試みた。前駆体Ａをイソプロピルアルコールで抽出し、熱分解ＧＣ／ＭＳ分析を行ったところ、フェノール誘導体に由来する特徴ピークが確認された。また、フェノール誘導体は、３次元網目構造を有することが確認された。
　次いで、飛行時間型二次イオン質量分析計（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）により、前駆体Ａの表面構造を観測した。ＴＯＦ－ＳＩＭＳで調べたところ、アルキル基が微量に存在することが判った。従って、ＡＭＤ由来のアルキル基が減少し、前駆体Ａ中には、アルミニウムアルコキシドが生成されることが確認された。
　更に、示差走査熱量分析計（ＴＧ－ＤＳＣ）により、前駆体Ａの熱分解挙動を観測した。ＴＧ－ＤＳＣによれば、前駆体Ａは、１５０～２５０度と４００～６００度において重量減少が観測された。１５０～２５０度における重量減少は、アルミニウムアルコキシドの脱水に伴うものと考えられる。４００～６００度における重量減少は、フェノールの分解に伴うものと考えられる。従って、前駆体Ａには、アルミニウムアルコキシドとフェノール誘導体とが存在する。
　前駆体Ａが単なる混合物である可能性も考えられるため、アルミニウムアルコキシドとフェノールとの混合物を窒化処理して得られた生成物のＸ線回折を行った。しかし、この結果からは、窒化アルミニウムの単一相が確認できなかった。
　このように、アルミニウムアルコキシドとフェノールとの混合物を窒化処理したものから窒化アルミニウムの単一相が得られないことから、前駆体Ａは、単なる混合物でないことが確認できた。
　以上の結果によると、前駆体Ａは、アルミニウムアルコキシドとフェノールとが会合した構造を有すると考えられる。前駆体Ａは、アルミニウムアルコキシドとフェノールとの混合物ではないと言える。
（２－３）窒化アルミニウム粉体の生成
　実施例１で生成された前駆体Ａと、実施例２で生成された前駆体Ｂに対して、炭化及び窒化還元処理を行った。炭化処理と窒化還元処理とは、同一炉内で実施することができる。
　図２は、炭化処理及び窒化還元処理のための温度及び窒素導入プロファイルの一例を示す。すなわち、室温（ＲＴ）から温度Ｔ１になるまで、所定の昇温速度で温度を上げる。続いて、温度Ｔ１から最高温度Ｔｍａｘになるまで昇温速度を変えて温度を上げる。温度Ｔ１（時刻ｔ１）から所定流量で窒素の導入を開始する。最高温度Ｔｍａｘで所定期間保持する（時刻ｔ２～ｔ３）。時刻ｔ３以降、所定の降温速度で温度を下げる。温度がＴ２になったところで、ヒータの電源をオフにするとともに窒素の導入を停止した。自然冷却により室温ＲＴまで温度を下げる。
　前駆体Ａ，Ｂに対して、図２のプロファイルに基づいて、表２に示す条件（条件１、条件２）で炭化処理と窒化還元処理とを行った。なお、時刻ｔ１～ｔ４における窒素の導入量は、１０Ｌ／分であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　前駆体Ａ，Ｂに対して、炭化処理と窒化還元処理とを行ったところ、黒色粉体を得た。生成物に炭素成分が残留していることが予想されたため、大気炉で７００度／１時間の熱処理（残留炭素成分の除去）を行った。熱処理後の粉体は、灰色に変わった。
　得られた灰色粉体のＸ線回折を行った。測定されたピークチャートをＪＣＰＤＳカード２５－１１３３に記載されている窒化アルミニウムの回折線と比較した。結果を図３，図４に示す。
　図３の線Ｌ１１は、前駆体Ａに対して、条件１の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた粉体のＸ線回折を測定した結果を示す。図３の線Ｌ１２は、前駆体Ａに対して、条件２の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた粉体のＸ線回折を測定した結果を示す。
　図４の線Ｌ２１は、前駆体Ｂに対して、条件１の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた粉体のＸ線回折を測定した結果を示す。図４の線Ｌ２２は、前駆体Ｂに対して、条件２の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた粉体のＸ線回折を測定した結果を示す。
　図３，図４に示すＰ１～Ｐ５のピークは、窒化アルミニウムの特性ピーク（２θ）を示す。すなわち、Ｐ１＝５９．４°，Ｐ２＝４９．８°，Ｐ３＝３７．９°，Ｐ４＝３６．０°，Ｐ５＝３３．２°である。
　図３，図４に示すように、前駆体Ａ，Ｂの両方とも、最高温度１６００℃で保持した場合に、窒化アルミニウムが生成されることが確認された。一方、最高温度１４００℃で保持した試料は、窒化アルミニウム以外の成分（未反応成分を含む）の存在が認められた。
　前駆体Ａから条件１の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた窒化アルミニウム粉体の収率は、７２．７％であり、残留炭素元素の割合（残炭率という）は、１７．６％であった。また、前駆体Ｂから条件１の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた窒化アルミニウム粉体の収率は、５９．２％であり、残炭率は、１６．３％であった。
　前駆体Ａから条件１の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた窒化アルミニウム粉体を粉体Ａという。また、前駆体Ｂから条件１の下で炭化処理及び窒化還元処理を行って得られた窒化アルミニウム粉体を粉体Ｂという。
（２－４）窒化アルミニウム焼結体の製造
　続いて、粉体Ａ，Ｂを用いて窒化アルミニウム焼結体を製造した。窒化アルミニウム焼結体の製造方法では、（２－３）で説明した窒化アルミニウム粉体の製造方法に基づいて生成された粉体Ａ，Ｂのそれぞれに、焼結助剤を分散させた。焼結助剤として、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を使用した。
　窒化アルミニウム粉体（粉体Ａ，Ｂ）９６重量部と、酸化イットリウム４重量部、分散媒としてのエタノール１００重量部とを混合し、ボールミルを用いて７２時間かけて分散させた。その後、プレス成形９００ｋｇ／ｃｍ２を行い、製品形状に成形した。そして、窒素導入下にて、１８００度～１９００度で３時間焼成することにより、窒化アルミニウム焼結体を生成した。
　粉体Ａを用いて、上述の手順で製造された窒化アルミニウム焼結体を焼結体Ａという。また、粉体Ｂを用いて、製造された窒化アルミニウム焼結体を焼結体Ｂという。
（３）評価
（３－１）粉体の評価
　粉体Ａ，Ｂの外観を走査電子顕微鏡にて観察した。粉体Ａ，Ｂともに１次粒が形成されていた。２次粒は確認されなかった。粉体Ａの平均粒径は、０．６μｍであった。粉体Ｂの平均粒径は、０．４μｍであった。すなわち、窒化アルミニウムの粉体である粉体Ａ，Ｂは、何れも粉砕、分級等の処理を必要とせず、サブミクロン単位の粒径であることが判った。
（３－２）焼結体の特性評価
　本発明の実施形態として示す窒化アルミニウム焼結体の製造方法によって製造された焼結体Ａ、Ｂの特性を評価した。焼結体Ａ，Ｂの特性を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　窒化アルミニウムの理論密度は、３．２４ｇ／ｃｍ３である。焼結体Ａ，Ｂにおいて、理論密度に近い「かさ密度」が得られたことから、焼結体Ａ，Ｂが良好に緻密化されている、すなわち、フル密度に近い状態になっていることが確認された。
　更に、焼結体Ａ，Ｂのプラズマ耐性を評価した。結果を図５に示す。図５は、焼結体Ａ，Ｂにプラズマ処理を行ったときの損耗量（μｇ／ｃｍ２）を示す。損耗量は、重量を測定し、減少した質量をプラズマ照射面の面積で除することにより算出した。
　図５に示すように、焼結体Ａの損耗量は、１５μｇ／ｃｍ２程度であった。また、焼結体Ｂの損耗量は、８２μｇ／ｃｍ２程度であった。すなわち、前駆体Ｂから生成された焼結体Ｂは、前駆体Ａから生成された焼結体Ａよりも損耗量が大きいことが判った。
（４）作用・効果
　本実施形態に係る窒化アルミニウム粉体の製造方法によれば、加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と炭素含有原料と水とを混合すると、アルミニウム含有原料と炭素含有原料とが高度に均一に分散された状態で縮合された混合物（前駆体Ａ，Ｂ）が生成される。このように、原料元素が均一に分散された混合物を用いることにより、炭化処理及び窒化還元処理の反応効率を向上することができる。
　本実施形態に係る窒化アルミニウム粉体の製造方法によれば、上述した混合物（前駆体Ａ，Ｂ）を窒素雰囲気下で加熱すると、窒化アルミニウムが微細化された粉体（粉体Ａ，Ｂ）として取り出されるので、塊状の窒化アルミニウムを粉砕する工程が必要ない。従って、窒化アルミニウム製品の製造コストを抑制することができる。また、窒化アルミニウムが粉体として取り出されるため、窒化アルミニウム製品を製造する際の成形性に優れる。
　本実施形態に係る窒化アルミニウム焼結体の製造方法によれば、上述した混合物（前駆体Ａ，Ｂ）を窒素雰囲気下で加熱すると、窒化アルミニウムが微細化された粉体（粉体Ａ，Ｂ）として取り出されるので、塊状の窒化アルミニウムを粉砕する工程が必要ない。更に、窒化アルミニウム粉体（粉体Ａ，Ｂ）と焼結助剤とを混合するステップにおいて、窒化アルミニウム粉体に対する焼結助剤の分散性を向上させることができる。
　焼成の際、焼結助剤は、窒化アルミニウムの粒子間で融解して液相を生じる。この液相によって、窒化アルミニウムの粒子間の空隙が埋められることにより、窒化アルミニウムの粒子同士が引き付けられる。
　本実施形態に係る窒化アルミニウム焼結体の製造方法によれば、焼結助剤は、窒化アルミニウムの粒子間に良好に分散されるので、窒化アルミニウムの粒子間の空隙が確実に埋められ、窒化アルミニウムの焼結体が緻密に形成される。このため、焼成時に、窒化アルミニウムの焼結体に未焼結部分や欠陥部分が形成されることを防止することができる。
　従って、本実施形態に係る窒化アルミニウム焼結体の製造方法によれば、窒化アルミニウムの焼結体の耐プラズマ特性を向上させることができる。
　本実施形態の工程Ｓ１では、加水分解型の液状のアルミニウム化合物の加水分解反応を促進するための触媒を添加すると、液状のアルミニウム化合物から水酸化アルミニウムが効率よく生成されて、水酸化アルミニウムとフェノール樹脂とが高度に均一に分散された状態を形成しやすくなる。従って、炭化処理及び窒化還元処理の反応効率をより向上させることができる。これにより、窒化アルミニウム粉体の収率を向上させることができる。
　本実施形態の工程Ｓ２では、混合物（前駆体Ａ，Ｂ）を１６００℃に加熱することが好ましい。これにより、炭化処理及び窒化還元処理の反応効率を向上させることができる。
（５）その他の実施形態
　上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
　実施形態では、アルミニウム含有原料として、ＡＭＤ、ＡＳＢＤを使用したが、加水分解型の有機アルミニウム化合物であればよい。例えば、粉体のアルミニウムイソプロピレート、液状のアルミニウムセカンダリブチレート、粉末のアルミニウムエチレートなどを使用することができる。
　実施形態では、焼結助剤として、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化カリウム（ＣａＯ）を挙げた。しかし、酸化イットリウム、酸化カリウムに限定されない。窒化アルミニウムの融点よりも低い融点を有し、窒化アルミニウムと反応しない物質は、焼結助剤として使用できる。
　実施形態では、マレイン酸水溶液中のマレイン酸を酸触媒とした。しかし、触媒は、マレイン酸に限定されない。有機酸、無機酸の何れも触媒として用いることができる。触媒の添加量を増量すると、液状のアルミニウム化合物の加水分解反応が促進されるので、窒化アルミニウム粉体の収率を向上させることができる。
　但し、本実施形態の工程Ｓ２では、触媒（マレイン酸）中に含まれる炭素元素は、飛散しないで粉体に取り込まれると考えられる。そこで、触媒として炭素元素を含む有機酸を用いた場合には、窒化アルミニウム粉体に残留する炭素成分を除去処理を十分に行うとよい。このように、窒化アルミニウムの生成後に、窒化アルミニウムに残留する炭素成分を除去する処理を行うことを考慮すると、炭素元素を含まない無機酸を触媒として使用するとよい。
　本実施形態の工程Ｓ２における炭化処理及び窒化還元処理の時間は、適宜選択可能である。炭化処理及び窒化還元処理を十分に行うとにより、窒化アルミニウム粉体の収率を向上させることができる。
　工程Ｓ２の前段階において、前駆体を乾燥する乾燥工程を行ってもよい。乾燥方法としては、真空乾燥が挙げられる。前駆体の乾燥時間の経過に連れて、前駆体が配置された配置空間の真空度を段階的に低下させてもよい。
　工程Ｓ１は発熱反応であるため、反応中は、系を冷却する必要がある。そこで、反応の終了時点で冷却を停止することにより、系の余熱によって生成後の前駆体を乾燥することもできる。
　このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
　なお、日本国特許出願第２００８－１８６４５４号（２００８年７月１７日出願）、及び日本国特許出願第２００８－１８６４５５号（２００８年７月１７日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
　以上のように、本発明に係る窒化アルミニウム粉体の製造方法及び窒化アルミニウム前駆体及びそれを用いた窒化アルミニウム焼結体は、窒化アルミニウムが微細化された粉体として取り出されるため、窒化アルミニウム製品のコスト抑制及び耐プラズマ特性の向上に寄与することができ、窒化アルミニウム製品の製造分野において有用である。

Claims (8)

  1. 　加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水とが混合された混合物を生成するステップと、
    　前記混合物を窒素雰囲気下で加熱させることによって、窒化アルミニウム粉体を生成するステップと、を含む窒化アルミニウム粉体の製造方法。
  2. 　前記混合物を生成するステップでは、液状のアルミニウム化合物が前記アルミニウム含有原料として用いられるとともに、前記液状のアルミニウム化合物が前記水により加水分解された加水分解物と前記炭素含有原料との混合物が生成される請求項１に記載の窒化アルミニウム粉体の製造方法。
  3. 　前記液状のアルミニウム化合物は、アルミニウムアルコキシドである請求項２に記載の窒化アルミニウム粉体の製造方法。
  4. 　前記混合物を生成するステップでは、化学反応の速度を速める触媒を含む水溶液が添加され、
    　前記加水分解は、前記水溶液に含まれる水によって行われる請求項３に記載の窒化アルミニウム粉体の製造方法。
  5. 　前記窒化アルミニウム粉体を生成するステップでは、前記前駆体を１，６００℃に加熱する請求項１乃至４の何れか一項に記載の窒化アルミニウム粉体の製造方法。
  6. 　前記混合物は、ゲル化合物である請求項１に記載の窒化アルミニウム粉体の製造方法。
  7. 　加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水との混合により生成される窒化アルミニウム前駆体。
  8. 　加水分解型のアルミニウム化合物を含有するアルミニウム含有原料と、炭素を含有する炭素含有原料と、水とが混合された混合物を生成するステップと
    　前記混合物を窒素雰囲気下で加熱させることによって、窒化アルミニウム粉体を生成するステップと、
    　前記窒化アルミニウム粉体と、前記窒化アルミニウム粉体の焼成を促進させる焼結助剤とを混合するステップと、
    　前記焼結助剤が混合された前記窒化アルミニウム粉体を焼成して焼結体を生成するステップとを含む窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
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