JPH0132166B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は前駆物質粉末を使用してセラミツクを
製造する技術に関するものであり、更に詳細に
は、窒化ケイ素及び窒化ケイ素ベース組成物の製
造に有効な半金属（メタロイド）前駆物質粉末を
製造する方法に関するものである。

本発明の背景及び先行技術の所説 半金属前駆物質粉末はセラミツクの製造に有効
である。このような粉末の１つはケイ素粉末であ
つて、妥当な加熱条件下でガス窒化を施して窒化
ケイ素を生成することができる。前駆物質粉末
は、これまでは融解ケイ素のような前駆物質のイ
ンゴツトを鋳造し、次に破砕し、摩砕して粉末状
態にするのが普通であつた。インゴツトを鋳造す
る融解液体は残留不純物を含有している。これら
の不純物は、大きな第二相粒子として局在化する
場合に、最終のセラミツクで割れ目を生じて、セ
ラミツクの物理特性を弱化する。インゴツト鋳造
のケイ素では粗大不純物局在化物を避けることは
不可能で、ケイ素中のケイ化鉄及びアルミニウム
のような第二相が局在化物中の鋳造半金属の粒界
で生成し（第二相粒子）、これは粒度が肉眼で十
分見ることの出来る大きさである（50μから200μ
まで及びこれ以上）。マトリツクス金属の破壊は
次の破砕及び製粉で容易であるが、金属間化合物
は可鍛性がわずかあるために残ることが出来、実
際に残る。空気分級では、原則として、不純物の
最大局在化物の多くを除去することはできるが、
半金属重量平均粒度（2μから8μまで）と同程度、
及びこれよりも大きい不純物局在化物は残ること
がある。インゴツト鋳造技法の差違（鋳型のゆる
やかな回転対静止のような）、及び製粉技法の差
違（乾燥ボールミル製粉対ジエツトミル製粉のよ
うな）では、凝固の際に生成する不純物局在化物
は除去が困難になりがちであるという意味では、
生じる効果はほんのわずかである。

本発明では、急速冷却は、経済的に粒度を減
じ、あるいは不純物局在化物を除去する重要な方
法の補助であることを見い出した。前駆物質構成
要素として有効になり得る液体金属の極度の急速
冷却は、最近20年間に種々の目的で研究された。
ガラス質金属粉末アトマイゼーシヨンの要約は米
国特許第4211587号明細書に列挙してある。同様
に、鉄／ケイ素／ホウ素合金の高速鋳造を行つて
（米国特許第4386896号明細書）特性を磁気コア損
失の低い形態に改良した変圧器コア物質を提供し
た。これらの各技法では高速冷却（必ずしも急速
冷却ではない）を使用しているが、半金属はほん
の少量だけ、しかもＸ―線回折で検査した場合
に、結晶ピークの全くないガラス質金属を生成す
るだけを配合していた。それ故、このような特許
の教示では、本明細書に関係のある問題、すなわ
ち結晶性セラミツクに欠陥を発生させる虞のある
粒界第二相、すなわち不純物の局在化物を全く含
有しないセラミツク用の結晶性前駆物質粉末を製
する問題に遭遇しない。

主要量を使用する半金属に急速凝固を使用する
試みは、米国特許第4347199号明細書（及び関連
のある米国特許第4419060号明細書）に示してあ
り、高伝熱ガス又は流体を使用して、回転円盤で
微粉砕した液滴を冷却している。このような技法
は単に、後にシリコーン重合体の製造に使用する
ことのできる粗大な球形の粉末粒子を提供する目
的で開発された。このような技法では不純物局在
化の問題に遭遇、あるいは正しく認識することな
く、従つて、このような局部的な濃縮物を避ける
のに十分な高速の冷却を使用する必要がなかつ
た。

遅い冷却速度は、不純物の濃縮を促進し、且つ
極度に遅い冷却速度は、ケイ素の精製及びゾーン
精製技法の基本原理であり、且つインゴツト鋳造
合金中の樹枝状偏析及び組成物コアリングの原因
である。これらの各結果は、前駆物質の非局在
化、換言すれば、不純物、すなわち第二相添加物
をもつと均一な分布にしようとする場合には避け
なければならない。ケイ素の精製品の製造に偏析
を使用することは、ブーロス（Boulos）が米国
特許第4379777号明細書に発表した。ケイ素をプ
ラズマ中で加熱して急冷する。融解した粒子を凝
固させれば、不純物の一部は生成する粒子の表面
に移動する。表面に偏析した不純物の固液抽出を
反復組み合わせることによつて、高純度のケイ素
を得る。偏析は、すべてユニオンカーバイド社
（Union Carbide Corporation）出願の米国特許
の第4193974号明細書、第4193975号明細書及び第
4195067号明細書で、アルミニウム金属の添加に
よる関連のある方法でも使用している。融解物質
の指向性凝固を毎時60℃の速度で行つて、凝固融
成物の不純物濃度の高い独立した領域及び不純物
濃度の低い別の領域を得る。

本発明の概要 本発明の不純物相が著しく微細な粒状をしてい
るセラミツク物質を製造するのに有効な半金属前
駆物質粉末の製造方法である。本発明の前駆物質
粉末は、化学的な均一性が改良されておつて、物
理的信頼性の一段と大きいセラミツクを一段と低
いコストで製造するのに重要である。

半金属前駆物質粉末を製造する本明細書の方法
は、 (a) 選定した半金属を融解して液体にし、且つ (b) 不純物又は他の添加物成分局在化物を実質的
に均一に凝固粒子全体に分布させる速度で抜き
取つた部分を急速に凝固させて、局在化物間の
間隔を実質的に1μから25μまでの範囲に保た
せ、且つ該局在化物の粒度を、平均で、1μあ
るいはこれ以下にする方法で、液体の部分を抜
き取る、 工程を包含する、好ましい実施態様では、この
ような各局在化物の粒度は1μか又はこれ以下で
ある。上記の冷却速度は、10⁵℃／秒に等しいか、
もつと大きいのが好ましく、且つ抜き取りは、液
体を微粉砕して粒子にし、これと急速に凝固させ
ることによつて行うのが好ましい。半金属はゲル
マニウム又はケイ素が有利である。

本発明では更に、第二相オキシ窒化物を形成す
る添加物金属を含有する半金属前駆物質粉末を製
造する方法を包含し、この方法は (a) 第二相形成添加物金属を、選定した半金属の
融解した本体に溶解して溶液にし、 (b) 該溶液を微粉砕して液滴として急速に凝固さ
せて、粒度分布が2μから50μまでになつている
粒子にし、且つ該凝固は、不純物及び添加物金
属局在化物を実質的に均一に粒子全体に分布さ
せて、局在化物の間隔を実質的に1μから25μま
での範囲を保たせるのに有効な速度で行い、且
つ (c) 該粒子中の添加物金属を酸化する、 工程を包含する。

第二相形成添加物金属はイツトリウム、又はイ
ツトリウム配合アルミニウムを包含するのが好ま
しい。酸化工程は、イツトリウム（２重量％から
15重量％まで）及びアルミニウム配合イツトリウ
ム（Al：０から1.3重量％まで）のような添加物
金属がY₂O₃及びAl₂O₃を形成するように、制御さ
れた雰囲気焼きなましによる内部酸化で行うのが
最も良い。局在化物は粒度を1μ又はこれ以下に
制限するのが有利である。

急速凝固は、融解した半金属及び添加物の流れ
を微粉砕する回転円盤を使用して行うことがで
き、次に微粉砕した液滴に、ヘリウムのような高
熱交換流体を作用させるのが好ましい。得られる
粉末は粒度分布が5μから90μまでであり、形状は
不規測球状体が特徴である。

本発明を実施する最良の方法 冷却速度と不純物局在化物との間の関係 本発明では、部分凝固した半金属前駆物質の液
滴中の固相と液相との間の境界を、不純物又は金
属添加物が拡散して液体中に消え去ることができ
ないうちに、素早く本質的に移動することによつ
て、得られる前駆物質粉末の化学成分中の大量の
不純物又は添加物金属局在化物を回避する。更
に、詳細には、本発明では、次にケイ素のような
粉末の化学結合で窒化ケイ素を製造するために、
改良された半金属前駆物質粉末を明確に製造する
ことのできる方法を提供する。本明細書では半金
属を、ゲルマニウム、ケイ素、リン、ホウ素及び
アンチモンの群を示すのに使用し、これらは全部
1200℃から1800℃までの温度帯域で容易に液化さ
せることができる。本明細書では、ケイ素及びゲ
ルマニウムが特に重要である。

窒化ケイ素を製造するケイ素の反応結合では、
一定のオキシ窒化物の存在が窒化生成物の次の処
理に重要であることを、他の新事実によつて、見
い出した。窒化操作の結果として、このようなオ
キシ窒化物を製造しようとする場合には、オキシ
窒化物を製造するための成分を不純物と同様に処
理し、且つ濃度の局在化を防止して、前駆物質粉
末全体で、はるかに微細な粒度及び均一な化学組
成を得るようにしなければならない。オキシ窒化
物で窒化ケイ素を製造するためには、イツトリウ
ム及びアルミニウムのような、ケイ素粉末に添加
する金属を実質的にサブミクロン規模で分散させ
なければならない。この分散は、ケイ素の凝固中
に固液の境界が非常に速く移動するために、不純
物又は添加物金属が固相中で、粒度が実質的にわ
ずかサブミクロンの局在化物に同伴されるのを確
実にすることによつて、成し遂げることができ
る。凝固の速度が緩慢過ぎれば、不純物又は添加
物金属を液相中で濃縮させ、従つて大きな局在化
物が大量存在することになる。本明細書では局在
化物を不純物又は添加物金属の単一のアグロメレ
ーシヨン又は析出物を意味するのに使用し、この
析出物はケイ素の粒界粒子の境界で生じる。緩慢
な凝固速度はケイ素のゾーン精製を用いる精製の
基礎であり、且つインゴツト鋳造超合金中の樹枝
状偏析及びコアリングの根源であることを思い起
こすべきである。本発明の実施例では、不純物又
は合金形成元素が凝固の進行につれて、固体中に
同伴される（実質的にわずかミクロン粒度の局在
化物で）というゾーン精製の反対が起つたことを
示す。本明細書で使用する粒度では、部分的に凝
固した液滴か又は完全に凝固した粒子のどちらか
の粒子の最大横断寸法を意味する。粒度分布は、
アトマイゼーシヨン又は微粉砕した粒子の範囲で
ある。完全に凝固したときの粒子の粒度分布は、
アトマイゼーシヨン又は微粉砕したときのものと
あまり変わりがない。

本発明によつて、融解状態の前駆物質金属は、
ケイ素に関しては、150℃／秒に等しいか、これ
よりも速い速度、好ましくは２×10⁶℃／秒から
10×10⁶℃／秒までの速度で急速凝固をさせなけ
ればならないことを見い出した。この極度に速い
凝固速度を、融解金属を粉砕して微細な液滴又は
粒子にするのと同時に得るためには、円盤アトマ
イゼーシヨン、融解抜き取り、及び超音波アトマ
イゼーシヨンを包含する、種々の機械的な技法を
使用することができる。これらのすべての場合
に、融解した半金属液体を粉砕して液滴又は粒子
にする。円盤アトマイゼーシヨンの場合では、こ
のような液滴を半金属液体の薄いシートから作る
が、このシートは分かれて帯になり、次に帯は不
安定な柱体を作つて液滴になる。得られる液滴の
直径は、半金属液体の表面張力、粘度及び密度と
相関関係がある。このような半金属液体のパラメ
ータは変化するが、ケイ素に関しては、表面張力
は825ダイン／cmから860ダイン／cmまでの範囲で
あり、粘度は約0.4cPであり、且つ密度は約
3.2g／cm³である。融解したケイ素半金属の粘度が
水の粘度よりも低いのは注目に値する。

円盤アトマイゼーシヨン 本明細書の好ましい実施態様のために、円盤ア
トマイゼーシヨンを使用して、微小液滴を、ヘリ
ウムのような、熱伝導度及び熱容量の大きいガス
の中を高い相対速度で通過させることによつて、
非常に高い冷却速度にする。円盤アトマイゼーシ
ヨンによつて、このような急速凝固を行う装置
は、本明細書で、併せて参考資料とする米国特許
第4078873号明細書に記載してある。半金属（ケ
イ素）を、真空タンクに入れてある真空炉で誘導
融解し、イツトリウム及びアルミニウムのような
合金にする成分の予定量を炉の中の半金属に加え
る。半金属液体をタンデイツシユ（tundish）に
注ぎ入れ、タンデイツシユの底の計測オリフイス
を経て急速回転している銅円盤に向つて流す。水
冷タービンで円盤を駆動して回転させる。半金属
物質の水平噴霧を、上部から下向きの方向に、且
つ半金属液体の水平噴霧に対して直角に噴出する
高速度ヘリウムで冷却する。添加金属と合金にし
たケイ素の凝固した粗大粒子を、アトマイゼーシ
ヨン操作を囲む室の底に集め、若干の微小粒子は
ヘリウムガスで導管からサイクロン分離器に運ん
で、集収する。

代表的には、先端速度が96m／秒で、24000回
転／分で回転し、且つヘリウムガスが噴霧された
半金属に対して、温度約80℃で約0.91Kg／秒の質
量流速及び約マツハ（Mach）0.7の速度で噴出
し、且つケイ素をタンデイツシユから約0.065
Kg／秒の流速で取り出す、直径３インチ（7.6cm）
の円盤に対して、推定冷却速度約1.6×10⁶℃／秒
を得ることができる。この冷却速度で、不純物局
在化物は非常にこまかに分散されて、集収粒子は
40μよりも小さい粒子（平均粒度）が50％ある粒
度と推定される。

タンデイツシユからの金属の回転している円盤
上の回転速度及び流速は半金属液体の液滴の粒度
に若干の作用を及ぼす。例えば、回転速度が
12000回転／分から64000回転／分まで変化すれ
ば、液体ケイ素半金属の液滴の推定平均粒度は
92μから減少して23μまで変化する。タンデイツ
シユから放散される流速が10ml／秒から40ml／秒
まで変化する場合には、ケイ素の平均粒度は計算
上で44μから61μまで変化する。このように、凝
固粒子の50％又はそれ以上について、粒子の平均
直径を推定し、且つ制御することができる。

冷却速度 放出した所望の粒度について、伝熱係数の計算
を行うことができ、そして、これで冷却、すなわ
ち凝固速度の決定がしやすくなる。伝熱係数は、
ガスと液滴との間の温度差に、液滴の表面積及び
伝熱速度を乗じた積と一次の関係にある。主な伝
熱は伝導によるもので、輻射によるものではな
い。冷却速度の決定には、レイノルズ
（Reynolds）数、プラントル（Prandtl）数、及
びヌツセルト（Nusselt）数を包含する、３つの
無次元量を使用する。ヌツセルト数はレイノルズ
数とプラントル数のべきの指数を経験的に適合さ
せて決定する。

伝熱速度を液滴当たりの熱容量で除して冷却速
度を得る。冷却速度の情報は、これで固液相境界
速度の移動する速度がわかるので重要であり、こ
れを不純物の拡散速度と比較することができる。
固液相境界速度はガスへの伝熱を凝固の潜熱と均
衡させて推定することができる。平均速度は粒子
の半径の0.79倍に等しい球体の境界に近似させ
る。ケイ素についての固液相境界速度のような速
度は約1.18cm／秒であり、通常は１cm／秒と1.5
cm／秒との間の範囲にある。不純物拡散性は粒子
の完全凝固についての時間と同様な時間について
計算することができる。ゲルマニウム及びケイ素
の不純物拡散についての実験値は、他の著者が
1430℃で約6.6×10⁵cm²／秒であると報告した。

方 法 本発明を実施する好ましい方法は下記の通りで
ある、 (1) 半金属を融解し、且つ均質化する、但し融解
状態の半金属に一定の第二相形成添加物金属を
溶解して溶液にしてもよい。

(2) 計画した添加物成分の溶解をしても、あるい
はしなくても、液体半金属を単に微粉末化し
て、粒度分布が2μから50μまでの粒子にするの
に有効なだけでなく、局在化物間の間隔を実質
的に1μから25μまでの範囲に保ち、且つ各局在
化物の粒度を1μ又はこれ以下にして、本来の
不純物及び（又は）添加物金属局在化物を粒子
全体に均一に分布させるのにも有効な速度で、
液体半金属を急速に凝固させる。

(3) 添加物金属が凝固金属中に存在する場合に
は、粒子を酸化させて、得られる粒子を、ケイ
素及び第二相酸化物の混合物として存在させ
る。

添加物金属はイツトリウム及びアルミニウムか
ら成る群から選定するのが好ましく、この各添加
物金属は、窒化して次の熱間圧搾及び焼結技法に
とつて非常に好ましい独特の第二相微結晶のある
窒化ケイ素にするのに有効なケイ素前駆物質粉末
を製造するのに特に適している。添加物金属は、
イツトリウムについては２重量％から15重量％ま
での量、又アルミニウムについては1.3重量％ま
での量を添加する。半金属はケイ素又はゲルマニ
ウムが好ましい。急速凝固は、ケイ素について
は、10⁵℃／秒に等しいか又はこれよりも速い速
度で行い、且つ凝固粒子の酸化は、制御された雰
囲気焼きなまし中の内部酸化によつて行う。

実施例 １ 本実施例では、添加物金属を計画的に添加して
いないヤ金品位のケイ素について、ケイ化物粒子
の微細分散ができることを示す。これらの不純物
は、精錬工程の残留物のような、微量成分（すな
わち、代表的には1.5重量％よりも少ない）とし
て存在している。インゴツト鋳造ヤ金品位のケイ
素をインターレーク社（Interlake、Inc.）のグロ
ーブ メタラジカル デビジヨン（Globe
Metallurgical Division）が提供したが、化学組
成はFe0.33％、Ca0.021％、Al0.18％及び
Mn0.014％であつた。この物質の形状はインゴツ
トから砕いた1/2インチの厚切れであつた。ケイ
素厚切れをSiO₂るつぼに入れ、ケイ素の融点以
上に加熱した。回転している円盤を融成物の表面
に浸して、厚さが約25μで幅が１mmから２mmまで
の、急速に凝固した粒子のリボンを抜き取つた。
凝固速度は２×10⁵℃／秒の範囲内であつた。

不純物相の分布を研究するために、このように
して製造した粒子のリボンをイオン衝撃エツチン
グして、電子顕微鏡用に調製した。ジーメンス
（Siemens）102透過電子顕微鏡の検査では、ケイ
化物粒子局在化物は平均の大きさが0.2μよりも大
きくないことを示した。第１図は、このようにし
て観察した粒子局在化物の写実的説明図である。
薄黒い領域は原子番号の大きい領域に相当する、
電子線不透明度の大きい領域を示す。これらの第
二相粒子はケイ化鉄及びケイ化マンガンのような
遷移金属ケイ化物であることが確認され、実質的
に均一に分布していることを示している。

第二相粒子の粒度が微細である上に、粒子の大
きさも、インゴツト鋳造物質に比較して粒度が小
さくなつた。不純物分布の均一性は予期した通り
インゴツト鋳造ケイ素よりも確かに良かつた。不
純物粒子の粒度0.2μは、製粉したケイ素粉末の代
表的な重量平均粒度2μから8μまでよりも実質的
に細かいので、臨界的なケイ化物の欠陥粒度に関
する機械的性質を改善することができる。ケイ化
物局在化物間の間隔は実質的に1μから25μまでの
範囲内にあつた。

実施例 ２ 本実施例では計画的に大きな割合の添加物が存
在していた場合について、第二相の分布の均一性
が改良されることを示す。ケイ素合金を基準にし
て10.1重量％のイツトリウムを融成物に添加した
が、これは窒化ケイ素中でY₂O₃8重量％に当量の
窒化ケイ素（窒化損失後）に相当する。融成物に
は電子品位のケイ素（純度が99.999％よりも良
い）を使用し、且つイツトリウム10.1％に相当す
る割合で、純度99.9％のイツトリウム金属（ウイ
スコンシン州〔Wisconsin〕、ミルウオーキー
〔Milwaukee〕のセラツク／ピユア〔Cerac／
Pure〕から購入）と共にSiO₂るつぼで融解した。
混合するために、ある時間対流かき混ぜをしてか
ら、急速に回転している円盤を融成物の表面に浸
して、凝固速度が約５×10⁶℃／秒で急速に凝固
させた物質のリボンを抜き取つた。

リボンをＸ線分析して、選定領域の回析では、
ケイ素の外に、高温ケイ化イツトリウムが存在す
ることを示した。走査透過顕微鏡の検査ではケイ
化イツトリウムの連続した粒界相の存在を示し
た。この添加物相の代表的な厚さは0.2μであつ
た。又、粒度は微細であり（インゴツト鋳造物質
に比較して）、且つ実施例１の場合よりも粒度は
著しく均一であつた。粒度は約2μであつた。粒
界中のケイ化物の薄膜は不純物又は金属添加物の
局在化物の均一な分布と一致する。

これで、大量に存在する第二相の微細な分布が
わかる。製粉後には、酸化物としての焼結添加物
の分布は均一な液相焼結収縮の助けになることが
期待される。

実施例 ３ 本実施例では、実施例１の純粋でない物質と実
施例２の計画的な大量の添加物とを組み合わせて
行つた実施例を示す。厚切れにして1/2インチの
形状にしたヤ金品位のインゴツト鋳造ケイ素を、
SiO₂るつぼで、イツトリウム10.1重量％（ケイ素
合金基準）に相当する量のイツトリウム金属と共
に融解した。かき混ぜた後に、回転している円盤
を融成物の表面に浸して、急速に凝固した物質の
リボンを抜き取つた。

走査透過電子顕微鏡で検査して、ケイ化物の連
続した粒界相を見い出した（実施例２のときと同
様）。実施例２と同様に、連続した粒界相の厚さ
は、インゴツト鋳造して製粉したケイ素の代表的
な重量平均粒度の2μから8μまでよりも実質的に
細かかつた。

このように更に経済性の良いヤ金品位のケイ素
で、添加物相の均一性を改良することができる。

実施例 ４ 本実施例では、ケイ素を窒化して反応結合させ
た窒化ケイ素を製造するのに使用する温度でした
熱処理に対して、第二相粒子の微細な粒度が維持
されることを示す。

添加物を計画的には加えていないヤ金品位のケ
イ素から、実施例１に従つて製造した、急速に凝
固させたケイ素のリボンを、アルミナるつぼと接
触している支持ケイ素リボンに重ねた。密閉管状
炉に送り込むアンモニアと窒素との混合物で、窒
素50％及び水素50％の連続的に流れている雰囲気
を準備した。温度を上げ、1000℃にして１時間保
持し、1050℃にして１時間保持し、1100℃にして
１時間保持し、1160℃にして３時間保持した。試
料を窒素雰囲気の気流中で室温まで冷却した。

得られた物質の走査透過電子顕微鏡による検査
では、ケイ素中にケイ化物の微細な分散が残つて
いることを示した。不純物共融温度の50℃以内で
固態状態処理をした結果として、ケイ化物は平均
で0.2μから粗大になつたが、高々0.5μから1.0μま
でであつた。ケイ素粒子の粒度の粗大化は全く認
められなかつた。

本実施例の微細分散粒度が安定なことは、完全
に窒化させる長時間にわたつて分散が安定である
ことを示している。

実施例 ５ 本実施例では、実施例の１から３までで使用し
た融成物抜き取り過程とは別の過程で急速凝固さ
せる粉末製造法の評価をする。詳細には、金属超
合金の大量生産について記載した急速凝固方法、
すなわち、米国特許第4078873号明細書による、
不活性ガス急冷を用いる円盤アトマイゼーシヨン
について評価を行う。

ヤ金品位のケイ素融成物250Kg量を製造して、
これを1480℃に加熱し、温度1450℃で取り出す。
ケイ素を、24000回転／分で回転し、先端速度が
96m／秒の直径３インチの円盤で円盤アトマイゼ
ーシヨンする。水平に噴霧させた液体ケイ素の液
滴を、下向きに、且つ液体噴霧に対して直角の方
向に向けた、温度約80℃、質量流速0.91Kg／秒、
及び速度約0.7マツハのヘリウムガス噴射に接触
させる。半金属液体及び円盤アトマイゼーシヨン
装置の特性に基づいて、液体の冷却速度を２×
10⁶℃／秒から６×10⁶℃／秒までの範囲になるよ
うに定めた。

得られた前駆物質粉末の分析では、不純物局在
化物は均一に分布され、且つ距離が実質的に1μ
から25μまでの範囲内で微細に離れた間隔を保
ち、粒度が1μよりも大きい粒子が全くないこと
を示している。第二相がこのように微細な粒子に
なり均一に分布されているので、この粉末を熱溶
融させた物品の物理特性は高められるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はヤ金品位のケイ素を融解し、本発明の
方法に従つて急速凝固させた場合の結晶構造を示
す顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒化ケイ素を包含する物体の製造に使用する
   のに有効な半金属前駆物質の製造において、 (a) 選定した半金属を融解して液体にし、且つ (b) 該液体の部分を、不純物又は他の添加物成分
   局在化物を、抜き取つた部分全体に実質的に均
   一に分布させて、該局在化物間の間隔を実質的
   に1μから25μまでの範囲に保たせ、且つ該局在
   化物の粒度を平均で1μ又はこれ以下にする速
   度で、抜き取つた部分を急速に凝固させる方法
   で抜き取る、 工程を特徴とする製造方法。 ２ 急速な凝固を10⁵℃／秒に等しいか、又はも
   つと速い冷却速度で行う、第１項に記載の方法。 ３ 半金属はゲルマニウム又はケイ素のどちらか
   である、第１項に記載の方法。 ４ 液体の抜き取りは、液体を微粉砕して粒度分
   布が2μから50μまでの粒子にするアトマイゼーシ
   ヨンによる第１項に記載の方法。 ５ 物理的な信頼性が一段と高く、且つ一段とコ
   ストの低いセラミツクの製造に有効な、化学的均
   一性の改良された半金属前駆物質粉末の製造にお
   いて、 (a) 第二相を形成する添加物金属を、選定した半
   金属の融解した本体に溶解して溶液を作り、 (b) 溶液を微粉砕して、粒度分布が2μから50μま
   での粒子にし、且つ添加物金属及びそれの不純
   物局在化物を粒子全体に実質的に均一に分布さ
   せて、該局在化物間の間隔を実質的に1μから
   25μまでの範囲に保たせるのに有効な速度で粒
   子を急速に凝固させ、且つ (c) 該粒子中の添加物金属を酸化する、 工程による製造方法。 ６ 酸化を、制御された雰囲気焼きなましの下で
   の内部酸化によつて行う第５項に記載の方法。 ７ 添加物金属はイツトリウム２重量％から15重
   量まで、アルミニウム1.3重量％までを包含し、
   且つ半金属はケイ素から成る、第６項に記載の方
   法。 ８ 酸化を行つて、イツトリウム及びアルミニウ
   ムを酸化イツトリウム及び酸化アルミニウムに
   し、この両者が次の窒化操作中にイツトリウム・
   ケイ素オキシ窒化物を生成する量で存在する、第
   ７項に記載の方法。 ９ 局在化物を1μ又はこれ以下の粒度に制限す
   る、第５項に記載の方法。 １０ 急速凝固は、回転円盤上で溶液の流れを衝
   突させて流れを微粉砕し、且つ微粉砕された粒子
   を高交換ガスで処理することによつて行う、第５
   項に記載の方法。 １１ 高熱交換ガスはヘリウムである、第１０項
   に記載の方法。