JPH0226870A - 窒化アルミニウム焼結体の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒化アルミニウム焼結体の製造方法に関し、
詳しくはアルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉末を
用いて窒化アルミニウム焼結体を筒車な工程で効率よく
製造する方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕窒化ア
ルミニウム焼結体は、電子材料や光学材料として、その
優れた特性が利用されている。

従来、この窒化アルミニウム焼結体の原料となる窒化ア
ルミニウムを得る方法としては、アルミニウムを、窒素
を主成分とする雰囲気中で高温プラズマ等を発生させて
アルミニウムを溶融、蒸発させて窒素と反応させ、窒化
アルミニウムの微粒子としていたが、ここで得られる窒
化アルミニウム微粒子は、完全に窒化されておらず、ア
ルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉末となっていた
。

そして、このアルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉
末を用いて窒化アルミニウム焼結体を製造する場合には
、この混合粉末を窒素雰囲気中で熱処理してアルミニウ
ムを窒化アルミニウムに変換し、全体を窒化アルミニウ
ムの単相とじてから焼結助剤及びバインダーを添加し、
成形して脱脂。

焼成するという工程をとっていた。

しかしながら、この方法では、窒化工程及び脱脂、焼成
工程の複数の工程で熱処理を行う必要があり、加熱、冷
却にかかる時間ならびにエネルギーのロスを生じ、また
工程数も多いため、装置も多く必要であり、段取りなど
の手間も多くががっていた。

そこで本発明者らは、上記窒化アルミニウム焼結体を製
造する際の工程を簡略化すべく鋭意研究を重ねた。

〔課題を解決するための手段〕

その結果、アルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉末
をそのままの状態でバインダーと混合させてから、窒素
雰囲気中で焼結助剤の存在下に焼成することにより、効
率よく窒化アルミニウム焼結体が得られることを見出し
、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、アルミニウムと窒化アルミニウムの
混合粉末にバインダーを加え、しかる後に窒素雰囲気中
で焼結助剤の存在下に焼成することを特徴とする窒化ア
ルミニウム焼結体の製造方法を提供するものである。

本発明では、アルミニウム粉末と窒化アルミニウム粉末
の混合粉末を原料として用いる。

この原料粉末は、各種公知の方法によって得られるもの
を使用することができ、特に制限はないが、その粒子径
が１．０μｍ以下、とりわけ０．４μｍ以下のものが好
ましい。このように粒子径が１．０μｍ以下の原料粉末
は、直流アークプラズマ法によって効率よく得ることが
できる。ここで直流アークプラズマ法は、従来から知ら
れている手法であり、基本的には塊状のアルミニウムを
陽極である銅板上にのせ、タングステンなどの陰極との
間にアークプラズマを発生させ、アルミニウムを溶融、
強制蒸発させることによってアルミニウムの粉末（微粒
子）を得るものである。このアーク放電を、窒素ガス雰
囲気下あるいは窒素ガスとアンモニアガスとの混合ガス
雰囲気下で行えば、アルミニウム微粒子と窒素プラズマ
等との反応により窒化アルミニウム（大方晶）が生成し
、窒化アルミニウム粉末あるいはこれとアルミニウム粉
末との混合粉末が得られる。なお、このアーク放電は、
このほか不活性ガス、水素ガスあるいはこれらの混合ガ
スの雰囲気下で行うこともできる。

また、雰囲気ガス圧はアーク放電が可能な圧力であれば
特に制限はない。

このようなアーク放電を行う装置としては、例えば窯業
協会誌■工Ｃ１）、７６　（１９８５）にアルミニウム
、窒化アルミニウムの混合粉末合成装置として示されて
いる。

本発明の方法では、このようにして得られたアルミニウ
ムと窒化アルミニウムの混合粉末にバインダーを加える
。このバインダーとしては、上記アルミニウムと窒化ア
ルミニウムの混合粉末を混合したときにスラリー状とな
るものであれば、各種のものを用いることができるが、
代表的なものとしては、パラフィン、ステアリン酸など
の有機物を挙げることができる。

このバインダーをアルミニウムと窒化アルミニウムの混
合粉末に加えるにあたっては、様々な手法を用いること
ができるが、製造工程の簡略化の面や、不純物の混合の
防止、あるいは生成物を無駄な（使用するなどの面から
、上記製造装置からのアルミニウムと窒化アルミニウム
の混合粉末の出口部に、バインダーを配置してこのバイ
ンダー中に混合粉末を捕集する構成とすることが好まし
い。

本発明の方法では、次に、アルミニウムと窒化アルミニ
ウムの混合粉末とバインダーとを混合してスラリー化し
た混合物に焼結助剤を添加して焼成する。この焼結助剤
としては、従来からこの種の焼結体の製造に用いられて
いる各種ものを用いることができ、例えば酸化イツトリ
ウム、酸化カルシウム、フッ化イツトリウムなどを用い
ることができる。

また前記バインダー及び上記焼結助剤と、アルミニウム
と窒化アルミニウムの混合粉末との混合比も、従来から
行われている方法と同様の比率でよく、特に限定される
ものではない。

そして、アルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉末、
バインダー、焼結助剤からなる混合物は、従来と同様の
方法により、所望により成形され、窒素雰囲気中で脱脂
、焼成が行われる。この焼成時に、混合物中に分散して
いるアルミニウム粉末が雰囲気中の窒素ガスと反応して
窒化され、窒化アルミニウムとなり、その結果窒化アル
ミニウム単相の焼結体を得ることができる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１ 第１図に示すアルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉
末の製造装置を用い、アーク電流１３０Ａ、アーク電圧
３０■、窒素流量３０１／分、雰囲気圧力１気圧の条件
に設定して、アルミニウム塊１にアーク放電処理を行っ
て、アルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉末（／ｌ
　：　ＡｆＮ＝６；４（重量比）〕を製造し、これを補
集容器８に導いてバインダー１１としてのステアリン酸
中で捕集してスラリーを調製した。

得られた混合粉末のスラリー中に、焼結助剤としての酸
化イツトリウムを２％添加して成形し、１８００°Ｃに
て窒素雰囲気中で脱脂、焼成を行った。焼結後に得られ
た焼結体を粉砕してＸ線回折により同定したところ、全
て窒化アルミニウムであり、窒化アルミニウム単相の焼
結体が得られたことを確認した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では、アルミニウムと窒化
アルミニウムの混合粉末を原料として、簡単な操作で窒
化アルミニウム単相の焼結体を得ることができ、加熱工
程が減少したことで省エネルギーとともに製造時間も短
縮できるため、大幅なコストダウンを図ることができる
。

従って、本発明の方法によれば、集積回路用基板等の電
子工学材料、さらには構造材料等に、低廉な窒化アルミ
ニウム焼結体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で用いたアルミニウムと窒化アルミニ
ウムの混合粉末の製造装置の説明図である。 １はアルミニウム塊、２は電極、３は窒素ボンベ、４は
アルゴンボンベ、５は１１．６はハース。 ７はグローブボックス、８は捕集容器、９はフィルター
、１０は循環ポンプ、１１はバインダーをそれぞれ示す
。 特許出願人　出光石油化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムと窒化アルミニウムの混合粉末にバ
   インダーを加え、しかる後に窒素雰囲気中で焼結助剤の
   存在下に焼成することを特徴とする窒化アルミニウム焼
   結体の製造方法。