JPH02283605A - 窒化アルミニウム粉末の連続的製造方法及び装置 - Google Patents

窒化アルミニウム粉末の連続的製造方法及び装置

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JPH02283605A
JPH02283605A JP10399189A JP10399189A JPH02283605A JP H02283605 A JPH02283605 A JP H02283605A JP 10399189 A JP10399189 A JP 10399189A JP 10399189 A JP10399189 A JP 10399189A JP H02283605 A JPH02283605 A JP H02283605A
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JP
Japan
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powder
gas
heating reaction
reaction section
section
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JP10399189A
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English (en)
Inventor
Koichiro Fukui
福井 紘一郎
Yuichi Furukawa
裕一 古川
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Altemira Co Ltd
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

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 この発明は、熱伝導性、耐熱性、電気絶縁性に優れたセ
ラミックス)イ料として、半導体基板、金属溶融器、そ
の他金属精練工業等の分野に使用される窒化アルミニウ
ム粉末(以下AlN粉末という)の連続的製造方法及び
装置に関する。
従来の技術 窒化アルミニウム(AlN)の製造方法としては、Al
粉末からの直接窒化法やアルミナ粉末からの炭素還元法
などがあるが、工業的には直接窒化法が一般に用いられ
ている。
直接窒化法は、Al粉末と窒素(N2)ガスとを直接接
触反応せしめるものであるが、Al粉末の表面が窒化さ
れると初期段階でその表面に硬い安定な窒化アルミニウ
ム被膜ができ、種のシェル構造を形成して内部への窒化
反応が抑制されてしまうため、形成されたAlN被膜を
破ってから更に窒化反応せしめる必要を生じる。このた
め、AlN粉末の製造では、窒化反応と粉砕を繰返す必
要を生じ、粉砕工程での汚染による純度低下の問題があ
った。また、特公昭36−21164号公報に見られる
ように、/l粉末とAlN粉末とを所定割合に混合し、
この混合物を窒化反応することによって高純度のAlN
粉末を得る方法が知られており、一般にも採用されてい
るが、この場合は収率が悪いという本質的な問題点を有
している。
上記のような従来の製造法に対し、最近、特開昭61−
205606号公報に記載のように、窒化反応を1次と
2次に分けて2工程で行うものとし、−次反応において
Al粉末をN2ガス気流中で短時間直接窒化反応し、そ
の表面に硬いAlN被膜を形成した中間粒子をつくり、
続いて二次反応において該中間粒子をN2ガス気流中に
一次反応時より長持間保持し、AlN被膜に破断を生じ
させて粒子内部まで窒化反応を進行せしめるものとして
、高純度の微細なAlN粉末を効率よく製造しようとい
う試みが提案されている。
しかしながら、この先行提案の方法は、反応工程を2段
階に分けて、少量ずつバッチ式に遂行するものであるた
め、連続操業性に欠け、もとより生産性に劣る欠点があ
る。
そこで、本出願人は先に連続的なAlN粉末の製造方法
及び装置として、特開昭63−195102号により、
第2図に示すように、粉末容器(51)に収納したAl
粉末をN2ガス流に乗せて浮遊状態で上昇させて、加熱
装置(53)を周設した加熱反応管(54)内に導入し
、そこでN2ガスと反応せしめてAlN粉末を生成し、
これを連結管(55)を介して捕集容器(56)内に捕
集するものを提案した。なお、同図中、(57)はN2
ガスボンベ、(58)はガス管、(59)はアジテータ
−(BO)はフィルター(60a )付きのN2ガス排
出口である。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような浮遊上R法では、Al粉を
N2ガスに乗せて上昇させるものであるため、単位時間
当りに上昇させうるAl粉末の量に限界があり、AlN
粉末の酸二を多くできないという問題があった。また、
粉末を構成するAl粒子の粒径に大小のバラツキがある
と、Al粒子の移送速度がそれぞれに相違するものとな
り、完全な窒化反応が達成されていない中間体粒子を含
む未反応Al粉が多くなるという問題もあった。
この発明は、上記のような問題点に鑑み、AlN粉末の
収量増加を図ることができ、しかも原料Al粉の粒径に
大小のバラツキがある場合であっても未反応Al粉の発
生を低く抑えつつ支障なく窒化反応を遂行することが可
能な窒化アルミニウム粉末の連続的製造方法及び装置を
提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、この発明は、窒化アルミニウ
ム粉末の連続的製造方法に関し、N2ガスの上向き気流
中にAl粉を落下せしめることにより、相対的に粒径の
大きいAl粉をその落下経路中に設けられた下部加熱反
応部に浮遊状態で送込むと共に、相対的に粒径の小さい
Al粉を前記N2ガスに乗せて上昇させ、該上昇経路中
に設けられた上部加熱反応部に浮遊状態で送込み、両A
l粉をそれぞれの加熱反応部においてN2ガス雰囲気下
で窒化反応せしめ、該反応により生成されたAlN粉を
前記N2ガスに乗せて移送し、これをAlN粉捕集部に
捕集することを特徴とするものである。
更に、この発明は、窒化アルミニウムの連続的製造装置
に関し、上下方向に向けて配置された粉末落下管の長さ
方向の中間部上下位置に上部加熱反応部と下部加熱反応
部とが設けられ、該上部加熱部と下部加熱反応部との間
の位置において前記粉末落下管にはAl粉供給口が設け
られると共に、前記下部加熱反応部の下方位置において
前記粉末落下管には該管内に上向きのN2ガス気流を生
じさせるN2ガス供給口が設けられ、かつ前記上部加熱
反応部の上方位置において前記粉末落下管がAlN粉捕
集部に連通接続されてなることを特徴とするものである
この発明の製造装置の概要を第1図に基づき説明すると
、(1)はAl粉末を自由落下させるための上下方向に
向けて配置された粉末落下管である。この粉末落下管(
1)の中間部上下位置にはそれぞれ、所定長さに亘って
上部加熱装置(2)と下部加熱装置(3)とが周設され
た上部加熱反応部(4)と下部加熱反応部(5)とが形
成されている。なお、少な(とも各加熱反応部(4)(
5)に対応する粉末落下管(1)部分は、アルミナ管の
ような耐熱性に優れた管材にて構成されている。
そして、粉末落下管(1)には、上部加熱反応部(4)
と下部加熱反応部(5)との間の位置にお°いて、Al
粉供給口(6)が設けられ、粉末落下管(1)内にAl
粉末(12)を供給するものとなされている。なお、へ
ρ粉(12)はAl粉キャリア用N2ガス(CG)と混
合された状態で粉末落下管(1)内に供給されるものと
なされている。
また、下部加熱反応部(5)の下方の位置において粉末
落下管(1)には対向用N2ガス供給口(7)が設けら
れ、N2ガス(OG)が粉末落下7管(1)内を上方に
流通するものとなされている。このN2ガス(OG)の
流速は、供給されるAl粉(12)の粒径の大小に応じ
て、粒径の相対的に大きいAl粉(12a)が該N2ガ
ス(OG)の流れに対向して落下し、粒径の相対的に小
さいAl粉(12b )が該N2ガス(OG)の流れに
乗って上昇するような適当な値に設定される。なお、粉
末落下管(1)の下端は底板にて閉鎖され、そこに未反
応Al粉(14)を落下堆積させて捕集する未反応Al
粉捕集部(15)が形成されている。
更に、前記粉末落下管(1)の上端は、AlN粉移送管
(9)を介してAlN粉捕集部(8)に連通接続されて
いる。このAlN粉捕集部(8)は、AlN粉の通過を
阻止する一方N2ガスの透過を許容するメツシュの微細
なスクリーンフィルター(lla )で底面が構成され
たAlN粉捕集容器(10)からなるものであって、そ
の上部にAlN粉移送管(9)が接続され、これにより
、移送されてきたAlN粉をスクリーンフィルター(l
la )上に捕集する一方、N2ガスを系外に放出する
ものとなされている。
上記製造装置では、Al粉供給口(6)から供給された
Al粉(12)は、対向用N2ガス共給口(7)からの
N2ガス(OG)の流れの中に入り、それにより、相対
的に粒径の大きなAl粉(12a )はN2ガス(OG
)の流れに逆らって落下して下部加熱反応部(5)に送
込まれ、また相対的に粒径の小さなAl粉(12b)は
N2ガス(OG)の流れに乗って上昇して上部加熱反応
部(4)に送込まれるものとなる。そして、各加熱反応
部(4)(5)を通過する過程で加熱装置(2)(3)
からの加熱を受けてAl粉とN2ガスとの反応を生じ、
へρ粉(12)の窒化が達成される。
ここに、窒化反応の初期段階では、Al粉(12)はそ
の表面部のみが窒化されて硬いA9N被膜を形成し、内
部への窒化が阻害される現象をもたらすが、続いてその
まま加熱反応部(4)(5)を落下あるいは上昇する過
程で更に昇温されることにより、連鎖的窒化反応を生じ
て、完全なる窒化がもたらされると共に、AlN粉の微
細化が達成される。即ち、加熱温度及び反応時間の増大
とともに、反応初期段階で12粉表面に形成されたAl
N被膜と内部の未反応のAlとの熱膨張差と、更には恐
らく蒸気圧差にも基因して、AlN被膜に亀裂が発生し
、その部分でまた新しい反応が生じ、その反応熱が蓄積
された場合は反応部付近の急激な温度上昇でAl2N被
膜の崩壊とともに溶融へΩの飛び出しを伴いつ一1反応
が加速度的連鎖進行を生じ、高純度なAlN粉末に生成
される。かつ表面のAlN被膜の亀裂による粉末内部か
らの未反応溶融Alの飛び出し、あるいは流出は、それ
によって粉末の空洞化をもたらし、粉砕の容易なAl中
空粒子を形成する一方、AlN被膜の崩壊及び流出Al
の二次的窒化は実質的に粉砕に相当する効果をもたらす
上記のようにして各加熱反応部(4)(5)において生
成された微細なA、QN粉(13)は、対向用N2ガス
供給口(7)からのN2ガス(OG)に乗っそ上昇し、
移送管(9)を介してAlN粉捕集容器(lO)内に捕
集される。なお、未反応Al粉(14)はN2ガス(O
G)の流れに逆らって下降し未反応Al粉捕集部(15
)に捕集される。
発明の効果 上記の次第で、この発明は、基本的には、従来の浮遊上
昇法に対し、浮遊落下法によるものとしているから、加
熱反応部に供給しうるAl粉の量を従来に比べて大幅に
増加でき、AlN粉末の収量増大を図ることが可能であ
る。しかも、N2ガスの上向き気流中にAl粉を落下せ
しめることにより、相対的に粒径の大きいAl粉を下部
加熱反応部に送込むと共に、相対的に粒径の小さいAl
粉を前記N2ガスに乗せて上昇させ、上部加熱反応部に
送込み、両Al粉をそれぞれの加熱反応部においてN2
ガス雰囲気下で窒化反応せしめるものとなされているか
ら、Al粉め粒径に大小のバラツキがある場合であって
も、未反応Al粉の発生を少ないものにしつつ支障なく
窒化反応を遂行しえ、ひいては高純度のAlN粉を得る
ことができる。
実施例 第1図に示した製造装置により、アトマイズ法によって
製造された純度99.99%、粒径50μm以下の高純
度アルミニウム粉末を原料粉末として用い、これを純度
が99.999%で平均流j110Ω/mlnのキャリ
ア用N2ガスに乗せて59/mlnの割合でAl粉供給
口(6)から粉末落下管(1)内に供給すると共に、同
じく純度99.999%の対向用N2ガスを平均流量1
0に/s1nの割合で粉末落下管(1)内に供給した。
なお、粉末落下管(1)の内径は80mIAとし、加熱
装置(2)(3)を周設した上下各論熱反応部(4)(
5)の長さをそれぞれ900mmに設定、これらをアル
ミナ管で構成した。そして加熱装置(2)(3)により
加熱反応部(4)(5)内の温度をそれぞれ1600℃
に設定して反応させたところ、捕集容器(lO)内には
粒径0.1μmの微細なAlN粉末を59/+*inの
割合で得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明方法を実施するための装置の一例を示
す概略構成図、第2図は従来装置を示す概略構成図であ
る。 (1)・・・粉末落下管、(4)・・・上部加熱反応部
、(5)・・・下部加熱反応部、(6)・・・Al粉供
給口、(7)・・・対向用N2ガス供給口、(8)・・
・AfiN粉捕集部、(12)・・・A塁粉、(13)
・・・AlN粉、(OG)・・・N2ガス。 以上 iOG 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)N_2ガスの上向き気流中にAl粉を落下せしめ
    ることにより、相対的に粒径の大きいAl粉をその落下
    経路中に設けられた下部加熱反応部に浮遊状態で送込む
    と共に、相対的に粒径の小さいAl粉を前記N_2ガス
    に乗せて上昇させ、該上昇経路中に設けられた上部加熱
    反応部に浮遊状態で送込み、両Al粉をそれぞれの加熱
    反応部においてN_2ガス雰囲気下で窒化反応せしめ、
    該反応により生成されたAlN粉を前記N_2ガスに乗
    せて移送し、これをAlN粉捕集部に捕集することを特
    徴とする窒化アルミニウム粉末の連続的製造方法。
  2. (2)上下方向に向けて配置された粉末落下管の長さ方
    向の中間部上下位置に上部加熱反応部と下部加熱反応部
    とが設けられ、該上部加熱部と下部加熱反応部との間の
    位置において前記粉末落下管にはAl粉供給口が設けら
    れると共に、前記下部加熱反応部の下方位置において前
    記粉末落下管には該管内に上向きのN_2ガス気流を生
    じさせるN_2ガス供給口が設けられ、かつ前記上部加
    熱反応部の上方位置において前記粉末落下管がAlN粉
    捕集部に連通接続されてなることを特徴とする窒化アル
    ミニウムの連続的製造装置。
JP10399189A 1989-04-24 1989-04-24 窒化アルミニウム粉末の連続的製造方法及び装置 Pending JPH02283605A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126121A (en) * 1991-05-03 1992-06-30 The Dow Chemical Company Process for preparing aluminum nitride powder via controlled combustion nitridation
US5219804A (en) * 1992-01-10 1993-06-15 The Dow Chemical Company Process for preparing ultrafine aluminum nitride powder
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CN110203893A (zh) * 2019-06-17 2019-09-06 邱瑞光 铝金属直接制作球型氮化铝的制造方法

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