JPH0316903A - 結晶質窒化ケイ素粉末の製法 - Google Patents
結晶質窒化ケイ素粉末の製法Info
- Publication number
- JPH0316903A JPH0316903A JP14956289A JP14956289A JPH0316903A JP H0316903 A JPH0316903 A JP H0316903A JP 14956289 A JP14956289 A JP 14956289A JP 14956289 A JP14956289 A JP 14956289A JP H0316903 A JPH0316903 A JP H0316903A
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- JP
- Japan
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- silicon nitride
- nitride powder
- nitrogen
- crystalline silicon
- silane compound
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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。
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、高温構造用材料として有用な窒化ケイ素質焼
結体の製造用原料として好適な結晶質窒化ケイ素粉末の
製法に関する。
結体の製造用原料として好適な結晶質窒化ケイ素粉末の
製法に関する。
（従来技術及びその問題点）
非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を
不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下に焼威して
、結晶質窒化ケイ素粉末を製造する方法は、すでに知ら
れている。ところで、この方法では、焼或時に針状又は
柱状結晶が多数生或するために、得られる結晶質窒化ケ
イ素粉末は、充填密度が小さく、これを焼結用原料とし
て用いた場合には、嵩密度の低い成形体しか得られない
という欠点がある。
不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下に焼威して
、結晶質窒化ケイ素粉末を製造する方法は、すでに知ら
れている。ところで、この方法では、焼或時に針状又は
柱状結晶が多数生或するために、得られる結晶質窒化ケ
イ素粉末は、充填密度が小さく、これを焼結用原料とし
て用いた場合には、嵩密度の低い成形体しか得られない
という欠点がある。
そこで、微細な粒状粒子からなる結晶質窒化ケイ素粉末
を製造する方法として、特開昭５９−２１５０６号公報
には、焼成前に非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素
シラン化合物を摩砕し、かつ昇温過程δこおいて、被焼
或物を１２５０〜１４３０“Ｃの範囲の温度に１時間以
上保持する方法が提案されている。
を製造する方法として、特開昭５９−２１５０６号公報
には、焼成前に非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素
シラン化合物を摩砕し、かつ昇温過程δこおいて、被焼
或物を１２５０〜１４３０“Ｃの範囲の温度に１時間以
上保持する方法が提案されている。
この方法によれば、微細な粒状粒子からなる結晶質窒化
ケイ素粉末を製造することができるが、摩砕条件の制御
が難しく、また昇温スケジュールが複雑で焼成に長時間
を要するため、生産性が低いという問題があった。
ケイ素粉末を製造することができるが、摩砕条件の制御
が難しく、また昇温スケジュールが複雑で焼成に長時間
を要するため、生産性が低いという問題があった。
（発明の目的）
本発明の目的は、前記問題点を解決し、粒子形状及びサ
イズの一定した高品質の結晶質窒化ケイ素粉末を低コス
トで生産できる新規な製法を提供するものである。
イズの一定した高品質の結晶質窒化ケイ素粉末を低コス
トで生産できる新規な製法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラ
ン化合物を不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下
に焼威して、結晶質窒化ケイ素粉末を製造するに際し、
焼成前に非晶質窒化ケイ素粉末及び／又ば含窒素シラン
化合物をプラズマ窒化法により表面処理することを特徴
とする結晶質窒化ケイ素粉末の製法に関するものである
。
ン化合物を不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下
に焼威して、結晶質窒化ケイ素粉末を製造するに際し、
焼成前に非晶質窒化ケイ素粉末及び／又ば含窒素シラン
化合物をプラズマ窒化法により表面処理することを特徴
とする結晶質窒化ケイ素粉末の製法に関するものである
。
本発明における含窒素シラン化合物としては、シリコン
ジイくド、シリコンテトラアミド、シリコンニトロゲン
イミド、シリコンクロルイミド等が用いられる。これら
は、公知方法、例えば、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、
四沃化ケイ素等のハロゲン化ケイ素とアンモニアとを気
相で反応させる方法、液状の前記ハロゲン化ケイ素と液
体アンモニアとを反応させる方法などによって製造され
る。
ジイくド、シリコンテトラアミド、シリコンニトロゲン
イミド、シリコンクロルイミド等が用いられる。これら
は、公知方法、例えば、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、
四沃化ケイ素等のハロゲン化ケイ素とアンモニアとを気
相で反応させる方法、液状の前記ハロゲン化ケイ素と液
体アンモニアとを反応させる方法などによって製造され
る。
また、非晶質窒化ケイ素粉末は、公知方法、例えば、前
記含窒素シラン化合物を窒素又はアンモニアガス雰囲気
下に６００〜１２００″Ｃの範囲の温度で加熱分解する
方法、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四沃化ケイ素等の
ハロゲン化ケイ素とアンモニアとを高温で反応させる方
法などによって製造されたものが用いられる。非晶質窒
化ケイ素粉末及び含窒素シラン化合物の平均粒子径は、
通常、Ｏ． Ｏ Ｏ ５〜０． ０ ５ ｕｍである。
記含窒素シラン化合物を窒素又はアンモニアガス雰囲気
下に６００〜１２００″Ｃの範囲の温度で加熱分解する
方法、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四沃化ケイ素等の
ハロゲン化ケイ素とアンモニアとを高温で反応させる方
法などによって製造されたものが用いられる。非晶質窒
化ケイ素粉末及び含窒素シラン化合物の平均粒子径は、
通常、Ｏ． Ｏ Ｏ ５〜０． ０ ５ ｕｍである。
本発明においては、焼威前に非晶質窒化ケイ素粉末及び
／又は含窒素シラン化合物をプラズマ窒化法により表面
処理する。
／又は含窒素シラン化合物をプラズマ窒化法により表面
処理する。
プラズマとは、正、負の荷電粒子が共存する電気的に中
性な導電性ガス集団のことであり、これには、電子、イ
オン、原子が熱的に平衡状態にある熱プラズマと、電子
温度のみ数万゜Ｃに上がり、イオンや原子は常温付近と
いう、熱的非平衡状態にある低温プラズマがあるが、本
発明においてはいずれも用いられる。
性な導電性ガス集団のことであり、これには、電子、イ
オン、原子が熱的に平衡状態にある熱プラズマと、電子
温度のみ数万゜Ｃに上がり、イオンや原子は常温付近と
いう、熱的非平衡状態にある低温プラズマがあるが、本
発明においてはいずれも用いられる。
プラズマ発生方法としては、直流アークプラズマ、高周
波誘導プラズマ及びこれらを組み合わせたハイブリッド
プラズマ、ＥＣＲマグネトロン放電、イオンプレーティ
ングなどの種々のプラズマ発生方法が用いられる。
波誘導プラズマ及びこれらを組み合わせたハイブリッド
プラズマ、ＥＣＲマグネトロン放電、イオンプレーティ
ングなどの種々のプラズマ発生方法が用いられる。
プラズマ窒化法における反応性ガスとしては、窒素又は
アンモニア、ヒドラジン等の窒素含有化合物ガスが用い
られる。この方法によれば、非晶質窒化ケイ素及び／又
は含窒素シラ４ン化合物の粒子表面に不可避的に存在す
る酸化物が酸素原子を引き抜かれて窒化される。
アンモニア、ヒドラジン等の窒素含有化合物ガスが用い
られる。この方法によれば、非晶質窒化ケイ素及び／又
は含窒素シラ４ン化合物の粒子表面に不可避的に存在す
る酸化物が酸素原子を引き抜かれて窒化される。
プラズマ処理条件は、プラズマ発生装置、反応性ガスの
種類、非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラン化
合物の処理量によって種々異なり、一律に規定すること
はできないが、窒化反応層の厚みが１〜５０人となるよ
うな条件を選べば十分である。
種類、非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラン化
合物の処理量によって種々異なり、一律に規定すること
はできないが、窒化反応層の厚みが１〜５０人となるよ
うな条件を選べば十分である。
非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を
プラズマ処理することによって、粒子表面が著しく活性
化され、焼或時の窒化ケイ素の結晶化速度が高められ、
かつ微粒の粒状粒子が効率良く得られる。この理由は未
だ明らかではないが、プラズマ処理により、粒子表面の
欠陥が増加すると共に、表面原子の電子状態が変化する
ためと考えられる。
プラズマ処理することによって、粒子表面が著しく活性
化され、焼或時の窒化ケイ素の結晶化速度が高められ、
かつ微粒の粒状粒子が効率良く得られる。この理由は未
だ明らかではないが、プラズマ処理により、粒子表面の
欠陥が増加すると共に、表面原子の電子状態が変化する
ためと考えられる。
本発明においては、プラズマ処理された非晶質窒化ケイ
素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を不活性ガス雰囲
気下又は還元性ガス雰囲気下に焼或する。
素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を不活性ガス雰囲
気下又は還元性ガス雰囲気下に焼或する。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等が挙
げられる。また、還元性ガスとしては、水素、アンモニ
ア、一酸化炭素等が挙げられる。
げられる。また、還元性ガスとしては、水素、アンモニ
ア、一酸化炭素等が挙げられる。
焼或温度は１３５０〜１７００″Ｃの範囲が好ましい。
焼或温度が１３５０゜Ｃよりも低いと、窒化ケイ素の結
晶化が十分に進行しない。また、焼或温度が１７００゜
Ｃを越えると、生戒した窒化ケイ素粉末の分解が始まる
ので好ましくない。また、急激な昇温は、粒子形状を均
一にする上で好ましくなく、１１５０〜１３５０゜Ｃの
範囲を１時間以上かけてゆっくり昇温することが望まし
い。
晶化が十分に進行しない。また、焼或温度が１７００゜
Ｃを越えると、生戒した窒化ケイ素粉末の分解が始まる
ので好ましくない。また、急激な昇温は、粒子形状を均
一にする上で好ましくなく、１１５０〜１３５０゜Ｃの
範囲を１時間以上かけてゆっくり昇温することが望まし
い。
（実施例）
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。実施例及び比較例において、結晶質窒化ケ
イ素粉末の結晶化度は、窯業協会誌９３巻ｐ３９４〜３
９７ （１９８５）に記載の加水分解試験により、α型
結晶含有率は、セラξツク・ブラティン５６巻ｐ７７７
〜７８０ （１９７７）に記載のＸ線回折法に従って算
出し、比表面積は窒素ガス吸着法によるＢＥＴ法で測定
した。
に説明する。実施例及び比較例において、結晶質窒化ケ
イ素粉末の結晶化度は、窯業協会誌９３巻ｐ３９４〜３
９７ （１９８５）に記載の加水分解試験により、α型
結晶含有率は、セラξツク・ブラティン５６巻ｐ７７７
〜７８０ （１９７７）に記載のＸ線回折法に従って算
出し、比表面積は窒素ガス吸着法によるＢＥＴ法で測定
した。
実施例Ｉ
シリコンジイミドを１０００゜Ｃで加熱分解して得られ
た比表面積３９０ｆｆｌ／ｇの非晶質窒化ケイ素粉末５
０ｇを、容量結合方式の円筒型プラズマ装置内の容器に
充填し、容器を回転させて粉末を流動化させた。′次い
でベルジャー内を０． ０ ５ Ｔｏｒｒ以下に真空脱
気後、窒素ガスを導入し、系内の圧力をｌ． Ｑ Ｔｏ
ｒｒに保った。周波数１３．５６ＭＨｚの高周波発振機
より、出力１００Ｗの高周波を放電コイルに印加し、窒
素プラズマを発生させて、２０分間プラズマ処理を行っ
た。
た比表面積３９０ｆｆｌ／ｇの非晶質窒化ケイ素粉末５
０ｇを、容量結合方式の円筒型プラズマ装置内の容器に
充填し、容器を回転させて粉末を流動化させた。′次い
でベルジャー内を０． ０ ５ Ｔｏｒｒ以下に真空脱
気後、窒素ガスを導入し、系内の圧力をｌ． Ｑ Ｔｏ
ｒｒに保った。周波数１３．５６ＭＨｚの高周波発振機
より、出力１００Ｗの高周波を放電コイルに印加し、窒
素プラズマを発生させて、２０分間プラズマ処理を行っ
た。
処理後の粉末を黒鉛質るつぼに充填し、窒素雰囲気下に
昇温しで１５００℃で１時間保持した。
昇温しで１５００℃で１時間保持した。
得られた窒化ケイ素粉末の特性を第１表に示す。
実施例２〜３
プラズマ処理を第１表に示す条件で行ったほかは、実施
例１と同様にして、窒化ケイ素粉末を製造した。
例１と同様にして、窒化ケイ素粉末を製造した。
得られた窒化ケイ素粉末の特性を第１表に示す。
実施例４
シリコンジイミドを７００℃で加熱分解して得られた比
表面積４８０ｒｒｆ／ｇの非晶質窒化ケイ素と未分解の
含窒素シラン化合物との混合粉末５０ｇを、マイクロ波
プラズマ装置内の容器に充填し、粉末を流動化させた。
表面積４８０ｒｒｆ／ｇの非晶質窒化ケイ素と未分解の
含窒素シラン化合物との混合粉末５０ｇを、マイクロ波
プラズマ装置内の容器に充填し、粉末を流動化させた。
ベルジャー内を２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空に排
気後、窒素ガスを導入し、系内の圧力をＯ． Ｏ ■Ｔ
ｏｒｒに保った。 次いで、マグネトロンで発生させた
２、４５ＧＨｚのマイクロ波（出力１８０Ｗ）を導波管
を通して放電室に導入し、窒素プラズマを発生させて、
１５分間プラズマ処理を行った。
気後、窒素ガスを導入し、系内の圧力をＯ． Ｏ ■Ｔ
ｏｒｒに保った。 次いで、マグネトロンで発生させた
２、４５ＧＨｚのマイクロ波（出力１８０Ｗ）を導波管
を通して放電室に導入し、窒素プラズマを発生させて、
１５分間プラズマ処理を行った。
処理後の粉末を黒鉛質るつぼに充填し、窒素雰囲気下に
昇温してｌ５５０゜Ｃで３０分間保持した。
昇温してｌ５５０゜Ｃで３０分間保持した。
得られた窒化ケイ素粉末の特性を第１表に示す。
実施例５
プラズマ処理を第１表に示す条件で行ったほかは、実施
例４と同様にして、窒化ケイ素粉末を製造した。
例４と同様にして、窒化ケイ素粉末を製造した。
得られた窒化ケイ素粉末の特性を第Ｉ表に示す。
比較例１〜２
プラズマ処理を行わなかったほかは、実施例１及び実施
例４と同様にして、窒化ケイ素粉末を製造した。
例４と同様にして、窒化ケイ素粉末を製造した。
得られた窒化ケイ素粉末の特性を第１表に示す。
（発明の効果）
本発明によれば、等軸的な粒状粒子からなり、タップ密
度が大きく、充填性の良好な結晶質窒化ケイ素粉末を生
産性良く製造することができ、コストダウンが可能とな
る。
度が大きく、充填性の良好な結晶質窒化ケイ素粉末を生
産性良く製造することができ、コストダウンが可能とな
る。
Claims (1)
- 非晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラン化合物を
不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下に焼成して
、結晶質窒化ケイ素粉末を製造するに際し、焼成前に非
晶質窒化ケイ素粉末及び／又は含窒素シラン化合物をプ
ラズマ窒化法により表面処理することを特徴とする結晶
質窒化ケイ素粉末の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149562A JPH07106885B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 結晶質窒化ケイ素粉末の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149562A JPH07106885B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 結晶質窒化ケイ素粉末の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316903A true JPH0316903A (ja) | 1991-01-24 |
| JPH07106885B2 JPH07106885B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=15477891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1149562A Expired - Fee Related JPH07106885B2 (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 結晶質窒化ケイ素粉末の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106885B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56169118A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-25 | Licentia Gmbh | Silicon manufacture |
| JPS57166373A (en) * | 1981-04-02 | 1982-10-13 | Sumitomo Electric Industries | Manufacture of non-oxide ceramics |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1149562A patent/JPH07106885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56169118A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-25 | Licentia Gmbh | Silicon manufacture |
| JPS57166373A (en) * | 1981-04-02 | 1982-10-13 | Sumitomo Electric Industries | Manufacture of non-oxide ceramics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07106885B2 (ja) | 1995-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |