JPH02233509A - 粉末状金属窒化物の製造方法 - Google Patents

粉末状金属窒化物の製造方法

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JPH02233509A
JPH02233509A JP855190A JP855190A JPH02233509A JP H02233509 A JPH02233509 A JP H02233509A JP 855190 A JP855190 A JP 855190A JP 855190 A JP855190 A JP 855190A JP H02233509 A JPH02233509 A JP H02233509A
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ammonia
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reaction product
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グンター、マイル
Knut Bittler
クヌート、ビトラー
Hans-Josef Sterzel
ハンス―ヨーゼフ、シュテルツェル
Zafirios Dr Grammatis
ザフィリオス、グラマティス
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は粉末状金属室化物、ことに珪素窒化物粉末を金
属ハロゲン化合物とアンモニアの反応により製造する方
法に関するーものである。
(従来技術) 焼結珪素窒化物はその高強度及び高耐熱性のために次第
に重要性を増して来ており、従ってそのための出発材料
として必要となる珪素窒化物の製造方法も従来より大き
な関心を引きつつある。
珪素窒化物の製造方法とじ℃異なる4方法が公知となー
っている(西独特許2,915.023号)。すなわち (1)アンモニア或は窒素の存在下に珪素を高温に加熱
して直接窒化する方法、 《2)出発材料としてのシリカを窒素の存在下に炭素と
共に加熱し、還元と窒化を同時に行なう方法(西独特許
出願公開28 14 235号をも参照)、(+) 4
00乃至1800℃の高温下に四塩化珪累とアンモニア
を気相で反応させる方法(ヨーロッパ特許出願公開70
.440号及び同219,764号をも参照)、及び (4)溶媒に溶解させた四塩化珪素と液状アンモニアと
の反応により得られるシリコンイミドを熱分解させて珪
素窒化物を得る方法である。
これら方法のうち、これまでに方法(1)のみが工業的
に現実に実施されているが、これも多数の欠点、例えば
高純度の珪素窒化物を得るためには高コストの極めて高
純度の珪素を使う必要があるという欠点を有する。
上記の別法(2)においては、注意深く精興されたS 
r 02粉末及び炭素粉末を使用しなければならず、珪
素窒化物のほかに反応生成物は炭化珪素のような副生成
物を含有する欠点を有する。
方法(3)においては、出発材料として必要とされる四
塩化珪素は、蒸留により容易に高純度のものを得ること
ができるが、形成される窒化物が反応容器の壁面に沈積
し、何らかの方法でこれを除去しなければならないとい
う重大な欠点を有する。
従って、この方法は珪素窒化物粉末の羨造方法というよ
りは、珪素窒化物により対象表面を被覆するために適す
る。さらにこの方法では高時空収率を達底するため10
00℃以上の高温で反応を行なわねばならず、これは材
料について問題をもたらす。
さらに上記(4)の方法には、出発材料の純度に関し℃
方法(4)について述べたことがあてはまる。さらにこ
の方法では、J− Am. Cer. Soc. 5 
6 A 12(1973) 628頁にさらに詳細に記
載されているように、不活性溶媒に溶解された四塩化珪
素が第1工程においてアンモニアと反応し、シリコンジ
イミドを形成する。この方法は、以下の式に示されるよ
5に、 SICJ4 + 6N}{3←Si(NH)2+4NI
{4Clシリコンジイミド1モルに対し4モルの塩化ア
ンモニウムが形成されるが、これは不活性溶媒に非溶性
の大量の固形分を形成するので、反応混合物は急速に濃
密化され、処理が困難になるという欠点を有する。上述
した西独特許2,915.023号に記載の金属窒化物
製造方法では、金属ハロゲン化物、すなわち四塩化珪素
が液体アンモニアより大きい比重を有する有機溶媒中に
移行する。この溶液は液体アンモニア層により被覆され
、反応はこの両液相間界面において行なわれる。そして
形成された塩化アンモニウムが液体アンモニアに溶解さ
れる。しかしながら、この方法は液体アンモニア中で行
なわれるので、高コストを要する。また本方法の第1工
程で形成された金属イミドは、第2工程においてl20
0乃至1600℃の温度で窒化物忙転化される。複雑な
反応性のためKこの方法は全体的に高コストを要し、反
応がもっぱら界面層のみで行なわれるので、時空収率が
低い。
そこで本発明の目的は、第1工程で金属ハロゲン化合物
を反応させて、生成する粉末状固体反応生成物を分離し
、これを第2工程において500乃至1700℃に加熱
することにより、前述した諸欠点をもたらすことな《、
粉末状金属窒化物を製造する方法を提供することである
(発明の要約) しかるに上述した目的は、金属ハロゲン化合物を小滴状
において反応圏におけるアンモニア雰囲気中に噴霧する
ことにより達成され得ることが見出された。
(発明の構底) この新規な方法を実施するに際し、金属ハロゲン化合物
を小滴の形態で反応圏に導入することが必須不可欠であ
る。このために適当な金属ハロゲン化合物は、本質的に
硼素、チタン、バナジウム、ことに珪素の化合物である
。経済的見地からすれば塩化物が好ましい。そこで、B
CJ3 、TICJ4、VCZ 4及びSiCl4がこ
とに好ましい。珪素の場合Kは、特に塩素は部分的K水
累或は炭素原子l乃至3個のアルキルで代替され得る。
このような化合物の例としては、SiHCl3 、Si
(CH3)2Cl2及びSiH(G{3)(J2が挙げ
られる。過早の蒸発がノズルkおいて生起しないように
するため、低沸点化合物、例えば標準圧力条件下に13
℃で沸騰するBCI 3の場合には冷却する場合がある
上述した金属ハロゲン化合物は小滴状においてアンモニ
ア雰囲気の存在する反応圏中に噴霧される。本発明に関
してアンモニア雰囲気と称するのは、完全にアンモニア
のみから成る雰囲気のみならず、反応干与体に不活性の
気体、例えば希ガス、窒素及び/或は水素で希釈された
アンモニア雰囲気を含む。アンモニアは金属ハロゲン化
合物と反応して固状の金属イミドもしくはアミドを形成
する。反応は発熱性であるので、単位時間当たりの反応
干与体供給量に応じて反応圏温度は300℃までの限度
で上昇する。固状反応生成物は、慣用の方法で気相から
分離される。300℃以上の温度であっても差支えはな
い。
しかしながら、エネルギー及び原料に関する経済的観点
から800℃をこえないことが望ましい。
第1工程において、300℃以上の温度をもたらすため
忙は、反応熱はこの温度をもたらすに不十分であるから
、外部から反応圏への熱の補給が必要となる。300℃
をこえる温度で反応を行なう場合、副生成物として得ら
れるアンモニウムハロゲン化物が気相を維持し、従って
生成金属イミドもしくはアミドから、簡単な方法、例え
ばセラミック、石英ガラス或は焼結金属のフィルターに
よる高熱ガス濾過により除去され得るという利点がある
これKより、一方では金属アミドもしくはイミドが.窒
化物に転化され、他方では形成されたアンモニウムハロ
ゲン化物が昇華により同時に除去される下流の加熱圏の
負担が軽減される。
金属ハロゲン化合物を小滴状において反応圏K導入する
ためには、ノズルを使用するのが有利であって、一般的
に5乃至100μmの小滴程度は液の圧力及びノズル孔
径を変えることにより任意所望の態様で変えることがで
きる。金属ハロゲン化合物は二lノズルの内方ノズル孔
から反応圏に導入され、出発材料及び反応生成物に対し
て不活性の窒累、水素或は希ガスの如き気体は外方ノズ
ル孔から同時に給送されるのが有利である。これにより
ノズル孔から噴射された直後に金属ハロゲン化合物とア
ンモニアとが接触することがないように保証される。こ
れによりノズル孔への固形分堆積が確実に回避される。
本発明による新規方法を、添附図面を参照してさらに詳
細かつ具体的に説明する。
筒状反応器が符号lにより示されており、この上方端に
は二重ノズル2が設けられ、上述したようにこのノズル
2の内方孔から金属ハロゲン化物が反応器l中に導入さ
れ、不活性ガスがその外方ノズルに孔から導入される。
これにより金属ハロゲン化合物は小滴状になされて下方
に向け降下し、反応器1の上方端の導入に3から導入さ
れ、不活性ガスと混合され得るアンモニアと反応して、
固状反応生成物を形成する。反応器1の高さは、その底
部kおいて反応が完結し、この底部から比較的粗い粒状
生成物をバルプ4の開放により適時排出し得るように選
定される。未反応アンモニア及び噴射ガスは連結バイプ
6を経℃濾過圏7に進入し、反応器1内で分離され得な
かった反応生成物微細粉がガス流から分離され、ガス流
は排出バイプ8から装置外に排出される。濾過圏7の底
部で捕集された微細粉は、その底部のバルブ9を開放し
て適時に排出され、その下方に設けた貯蔵容器10に捕
集される。
容器5及び10内に捕集された反応生成物は、次いで5
00乃至1700℃において金属窒化物に転化される。
この加熱処理は不活性ガス雰囲気中、ことにNH3含有
不活性ガス乃至NH3の雰囲気中で行なうのが好ましい
。上述した温度において依然として反応生成物中に混在
していたハロゲンが反応せしめられ、生底アンモニウム
ハロゲン化物は昇華する。例えば珪累イミドもしくはア
ミドの場合、無定形もし《は結晶性の珪素窒化物或はこ
れらの混合物が、温度κ対応して形成され、比較低温で
は無定形S i 3N40割合が多《、1500℃,を
こ先る温度では結晶性S L 3N4が比較的大量に、
或はこれのみがもたらされる。一般的に低い嵩密度を有
する第1工程生成物を加熱前に圧搾高密度化するのが好
ましい。
本発明方法は、ノズル孔は、ことに二重ノズルを使用す
る場合K1本質的K目詰りを起すことがなく、さらに除
去の困離な反応器壁面における沈積物をもたらすことが
ないので、連続的K行なうことができる。さらに本発明
方法は高温を必要とせず、従って反応器を高耐熱性、高
腐蝕耐性の材料で構成する必要がなく、例えばガラスで
構成することも可能であ石。さらに反応圏を加熱する必
要がないという利点もある。製造されるべき反応生成物
粒度も、材料小滴粒度の変更により容易に制御され得る
。さらにまた、公知の若干の方法において必要とされる
有機溶媒(これは目的生成物を著しく汚染する)を使用
する必要もない。
実施例1 添附図面に示されるような筒状反応容器中に、0. 5
 In径のノズルから毎#150−のSiCA’4及び
毎時600 !Iの窒素を噴霧し、同時に毎時800l
のアンモニアを導入する。反応の間に温度は90℃に上
昇する。
捕集容器5及び10内の反応生成物を捕集し、アンモニ
ア雰囲気中において1400℃に2時間加熱する。これ
により塩素分がO.l冨量一係より少ない珪素窒化物が
得られた。一 実施例2 Sicl40代りにSi(CH3)2Cl2を毎時20
〇一導入するほかは、実施例1と同様の条件下に反応さ
せた。温度は60℃に上昇する。加熱処理して、塩素含
有分l重量%以下、炭素分1重量係以下の珪素窒化物が
得られた。
実施例3 図示の如き装置に、二重ノズルを経テ毎時1o〇一のT
i(J4及び毎時500 lのN2を噴霧導入し、同時
に毎時800lのN1{3を反応圏に導入した。これに
より反応温度は70℃に上昇する。帯黄色の吸湿性生成
物粉末を、アンモニア雰囲気中においで、1400℃に
2時間加熱する。これにより塩素分0.1重量受以下の
帯褐色TiN粉末が得られた。
実施例4 0. 5 Ill径の二重ノズルを経て、毎時1200
−の四塩化珪素及び毎時900lの窒素を噴霧導入し、
同時に毎時900lのアンモニアを同じ《反応容器に導
入した。筒状反応容器の温度を外部加熱により400℃
に維持した。同じ<400℃に維持された高温ガス濾過
器を経て反応混合物を流過させ、アンモニア雰囲気中で
1500℃に2時間加熱する。
これにより塩素分0.1重量係以下の珪素窒化物が得ら
れた。
【図面の簡単な説明】
添附の単一図面は本発明の反応工程を行なうための装宜
の一例を略図的に示すものであって、1は筒状反応容器
、2は二重ノズル、3はアンモニア導入口、7は濾過圏
、8はガス排出口、5及び10は目的窒化物捕集容器で
ある。 代理人 弁理士  田 代 恣 治

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1工程において金属ハロゲン化合物をアンモニ
    アと反応させ、形成された粉末状固体反応生成物を分離
    し、この反応生成物を第2工程において500乃至17
    00℃の温度で加熱処理することにより粉末状金属窒化
    物を製造する方法において、小滴状の金属ハロゲン化合
    物を反応圏中にあるアンモニア雰囲気内に噴霧すること
    を特徴とする方法。
  2. (2)請求項(1)による方法において、第1工程にお
    ける温度が0乃至800℃、ことに300乃至800℃
    であることを特徴とする方法。
  3. (3)請求項(1)或は(2)による方法において、金
    属ハロゲン化合物が二重ノズルの内方管から、不活性ガ
    スがその外方管から反応圏中に導入されることを特徴と
    する方法。
  4. (4)請求項(1)から(3)までの何れかによる方法
    において、金属ハロゲン化合物として硼素、チタン、バ
    ナジウム及び/或はことに珪素の化合物が使用されるこ
    とを特徴とする方法。
  5. (5)請求項(1)から(4)までの何れかによる方法
    において、金属ハロゲン化合物におけるハロゲンが部分
    的に水素或は炭素原子1から3個のアルキルにより代替
    されることを特徴とする方法。
JP855190A 1989-01-21 1990-01-19 粉末状金属窒化物の製造方法 Pending JPH02233509A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011178652A (ja) * 2010-02-08 2011-09-15 Taiheiyo Cement Corp アルカリ金属窒化物の製造方法
JP2012066991A (ja) * 2010-02-08 2012-04-05 Taiheiyo Cement Corp アルカリ土類金属窒化物の製造方法
US9309120B2 (en) 2009-11-12 2016-04-12 Taiheiyo Cement Corporation Method for producing alkali metal nitride or alkaline earth metal nitride
WO2017169584A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 富士フイルム株式会社 組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子および画像表示装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4214724C2 (de) * 1992-05-04 1995-05-18 Starck H C Gmbh Co Kg Feinteiliges Oxid-Keramikpulver
DE4214720C2 (de) * 1992-05-04 1994-10-13 Starck H C Gmbh Co Kg Vorrichtung zur Herstellung feinteiliger Metall- und Keramikpulver
DE4214725C2 (de) * 1992-05-04 1995-04-20 Starck H C Gmbh Co Kg Feinteilige Nichtoxid-Keramikpulver
DE4214719C2 (de) * 1992-05-04 1995-02-02 Starck H C Gmbh Co Kg Verfahren zur Herstellung feinteiliger Metall- und Keramikpulver
FR2703040B1 (fr) * 1993-03-23 1995-05-12 Atochem Elf Sa Procédé de préparation de poudre pour céramique en nitrure et/ou carbure métallique et/ou métalloïdique par pyrolyse-flash et la poudre ainsi obtenue.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3959446A (en) * 1974-03-01 1976-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Synthesis of high purity, alpha phase silicon nitride powder
BG27648A1 (bg) * 1978-02-27 1979-12-12 Nikolov S"or"zhenie za azotirane na metalni materiali i ferosplavi pod naljagane
JPS5888110A (ja) * 1981-11-17 1983-05-26 Ube Ind Ltd 窒化ケイ素質粉末の製法
JPS61221310A (ja) * 1985-03-26 1986-10-01 Agency Of Ind Science & Technol 金属或は合金等の微粉末製造方法とその装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9309120B2 (en) 2009-11-12 2016-04-12 Taiheiyo Cement Corporation Method for producing alkali metal nitride or alkaline earth metal nitride
JP2011178652A (ja) * 2010-02-08 2011-09-15 Taiheiyo Cement Corp アルカリ金属窒化物の製造方法
JP2012066991A (ja) * 2010-02-08 2012-04-05 Taiheiyo Cement Corp アルカリ土類金属窒化物の製造方法
WO2017169584A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 富士フイルム株式会社 組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子および画像表示装置
JPWO2017169584A1 (ja) * 2016-03-31 2019-01-17 富士フイルム株式会社 組成物、硬化膜、カラーフィルタ、遮光膜、固体撮像素子および画像表示装置

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