JPH03215309A - 炭化ホウ素の微粒子製造方法 - Google Patents

炭化ホウ素の微粒子製造方法

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JPH03215309A
JPH03215309A JP2006562A JP656290A JPH03215309A JP H03215309 A JPH03215309 A JP H03215309A JP 2006562 A JP2006562 A JP 2006562A JP 656290 A JP656290 A JP 656290A JP H03215309 A JPH03215309 A JP H03215309A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザーによる炭化ホウ素(以下、B.C 
と言う)微粒子の製造に係わり、詳しくは、ガスブレー
クダウンを利用したレーザーによるB.C微粒子の製造
方法に関する。
(従来技術) 一般に物質の粒径が1μm(原子数にして1010個)
以下のものは微粒子と呼ばれ、焼結原料、触媒、生物工
学等の用途に用いられる新素材として関心がもたれてい
る。この場合、用いられる微粒子に望ましい条件は、化
学的純度が高いこと、球状かつ粒径が小さいこと、粒径
が均一であること等である。このような微粒子の製造方
法としては、固相反応法、液相反応法、気相反応法等が
あるが、上配の条件に適合した微粒子の製造方法として
は気相反応法が最適である。
従来、気相反応法とレーザー誘起反応とを組み合わせた
微粒子生成法〔セラミックス:19(1984)、Nα
6  p482)により、StsSiCSSisNiの
微粒子が得られていた。
一方、本発明者等は、上記の002レーザーの熱反応法
に代わって、気体の誘電破壊(ガスブレークダウン)、
すなわち、パルス発振レーザーを基体に照射するとレー
ザー光の時間的、空間的な高輝度のために生じる現象を
利用した微粒子生成方法を見い出し、既に、特開平1−
252515号:炭化ケイ素の微粒子製造方法、特開平
1一252517号:ホウ素の微粒子製造方法、特開平
1−252518号:チタン化ホウ素の微粒子製造方法
を提案した。特に、ホウ素(B)の微粒子製造方法の場
合には、原料気体にハロゲン化ホウ素BX3 (X=F
SCllSBr)及び水素の混合気体を用い、 B X s + H 2→B+HX−!−BHX2の反
応により平均粒子が0.08μmのホウ素の微粒子を製
造するものであり、また、チタン化ホウ素(TIB2)
の場合には、原料気体にTii4とハロゲン化ホウ素B
X.(X=FSCl、Br)を用い、 TiCL+ 2 BX3+ 5 H2→TIB2+ 1
 0 HXの反応により平均粒子が0.16μmのチタ
ン化ホウ素の微粒子を製造するものであった。
(発明が解決しようとする課題) 上記方法の特長は次のようなものである。(1)照射光
の波長領域に吸収帯を有しない物質も原料として用いる
ことができる。(2)光の吸収効率が良い。
(3)揉作圧が高く、反応は連鎖的なので収量が多い。
(4)器壁からの不純物の混入がない。(5)常温の反
応容器で高融点物質が得られる。(6)粒径分布の狭い
微粒子が得られる。(7)反応装置が単純で容易に行う
ことができる。
本発明は、選択された原料気体を用いて、上記のような
特長を有するレーザーによるブレークダウンを利用して
B.C の微粒子を製造する方法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) 上記の課題は、ハロゲン化ホウ素、炭化水素、及び水素
とを含む混合気体、またはハロゲン化ホウ素、四塩化炭
素、及び水素を含む混合気体にパルス発振C O 2 
レーザー光を照射して、ガスプレークダウン現象により
炭化ホウ素の微粒子を生成する本方法によって達成する
ことができる。
(作 用) 以下に本発明を詳しく説明する。
粒径の揃った特性の良い微粒子の製法としては、気体原
料を用いた気相法が適しているが、B.Cの気体原料と
して、ハロゲン化ホウ* B X sCX=FXCl、
Br,■〕、炭化水素C.H.、水素H2から成る混合
気体、またはハロゲン化ホウ素BX3、四塩化炭素CI
J.、水素H2から成る混合気体を用いる。ここで、炭
化水素C.H.とは、鎮式炭化水素であるC . H 
2.,。2、C − H 2 ,,、及びCRH211
−2(nは整数)、または環式炭化水素であるC.H.
.,、ChH.l,−2、及びC+,Hzh−s (n
は整数)で表わきれる化合物である。好ましい混合気体
の範囲は、気体原料として・、ハロゲン化ホウ素、炭化
水素、及び水素H2を用いる場合には、ハロゲン化ホウ
素:炭化水素:水素の比率が(2〜10):l:  (
100以下)であり、気体原料?して、ハロゲン化ホウ
素、四塩化炭素、及び水素を用いる場合には、ハロゲン
化ホウ素二四塩化炭素:水素の比率が(2〜10):l
:  (100以下)である。また、これらの混合気体
の全圧は200〜1 0 0 0Torrであることが
好ましい。この原料に室温でCO■レーザーのパルス光
を照射すると、レーザー光の単位断面積当たりのエネル
ギー(フルエンス)が小さい場合には、レーザー光のエ
ネルギーは混合ガスにほとんど吸収されないが、ある程
度以上の強さのレーザー光の場合、原料気体内でブレー
クダウンが起こって、照射されたレーザーエネルギーの
ほとんどが吸収される。
これは、原料気体分子の光エネルギーによるイオン化及
びそれによって生じた電子の光エネルギー吸収に続くイ
オン化の繰り返しによって、それぞれ以下に示す反応が
引き起こされる。
4 nBX3TCnHm+ I!H,  →nB4C+
12n}IX48X3 +CCj!a + 8H2  
→B4C +12HX +4HClこの場合、照射に使
用するレーザーの波長は、原料気体の吸収波長に関係な
く、できるだけパルスエネルギーの強い発振波長がよい
。好ましくは9.6μmである。またC02レーザーの
他にHF,Co、YAG,エキシマレーザーを用いるこ
ともできる。上記反応によって得られるB.Cは気相で
均一核生成とその成長によって得られるので、原理的に
球状で粒径も揃う。微粒子の粒径は0.3μm以下のも
のが得られ、生成条件の制御によっては得られる微粒子
の特性を変えることも可能である。具体的には微粒子の
粒径は、試料圧力に依存し、圧力増大と共に粒径は比例
的に大きくなる。レーザー光のエネルギーを増加しても
粒径は一定であるが収量は比例して大きくなる。
実際の微粒子の製造には、回分式または連続流通式の照
射セルを使用し、生成した微粒子の補集にはフィルター
やその他の補集装置を用いることができる。
(発明の効果) このように、゛本発明によって得られたB.C微粒子は
、ほぼ球状でしかも均一であり、また高硬度・高融点セ
ラミックスとして種々の有用な素材に利用できる。現在
、B.C微粒子は粉砕法によって製造されているが、硬
度が大であるため能率が悪く、球状の微粒子が得られに
くく、また、粉砕機からの不純物の混入も避けられない
。本法は生成原理も簡単なものであり、現行法よりも著
しく有利である。B.C粒子は研磨材、耐摩耗材、電子
材料、原子炉の制御材や遮蔽材等への用途が具体的であ
り、特に高品質が要求される原子炉材として好適である
(実施例) 本発明に使用した装置の概略を第1図に示す。
適切な波数の002レーザー11のパルス光12をBa
F2レンズ13で集光し、照射反応容器14内のB B
r3とCH.とH2の混合気体である試料気体15に照
射する。尚、図中16は絞り、17はKB,窓板、18
は補集容器をそれぞれ示す。レーヂー照射後、残留及び
生成された副産物のガスを排気除去し、不活性ガスで容
器内を充たした後生成した微粒子を補集容器から取り出
す。
(実施例1) 反応容器内を4 X 1 0−’Torrの真空度にし
た後、5 0TorrのB Br,と13TorrのC
H.と2 0 0TorrのH2の混合ガスを導入した
。これに、C O 2 レーザーの 9.6μm帯のP
(24)、すなわち1 0 4 3cm−’のパルス光
を、4時間、繰り返し数800回で照射した。この時の
パルスエネルギーは約2. 5 J /pulse ,
使用したレンズの焦点距離は20cmである。反応式は
、 4BBr,+C}I4+ 4H2  →B4C +12
HBrのように表わすことができる。
この反応で0.2gの84Cが生成した。
生成した微粒子のX線回折図形を第2図に示す。
84Cの既知のデータ値(Nat, Bur.Stan
d, (U.S.)Monogr,,21,  (19
84))と測定したX線回折図形を対比し、この図形の
解析から得られる面定数と元素分析の結果から、生成微
粒子はB.Cであることを確認した。更に、本方法によ
って得られたB.Cは平均粒径が0.3μmの比較的均
一な分布を示し、しかも、ほぼ球状の微粒子であること
が走査型電子顕微鏡写真によって確認された。
本実施例では、炭化水素CnHmにメタンC H 4を
用いたが、この他エチレンC 2 H − 、アセチレ
ンC 2 H−プロパンC s H a、ベンゼンC.
Hg等を用いても良い。
(実施例2) 反応容器内を約4 X 1 0−’Torrの真空度に
した後、1 0 0TorrのBCj’sと25=To
rrのCCj!4と3 0 0TorrのH2の混合ガ
スを導入した。これに、CO2L/−ザーの9.6μm
帯のP(24)、すなわち1043cm−’のパルス光
を、2時間、繰り返し数4, 0 0 0回で照射した
。この時のパルスエネルギーは約2. 5 J /pu
lse 、使用したレンズの焦点距離は20cmである
。反応式は、 4Bis+CCl4;8H2  → e4c +16H
Cj!のように表わすことができる。
この反応で0.1gのB.Cが生成した。
生成した微粒子のX線回折図形をB 4 Cの既知のデ
ータ値(Nat.Bur.Stand.(U.S,)M
onogr,,21,(1984))と測定したX線回
折図形を対比し、この図形の解析から得られる面定数と
元素分析の結果から、生成微粒子は84Cであることを
確認した。更に、本方法によって得られたB4C は平
均粒径が0.3μmの比較的均一な分布を示し、しかも
、ほぼ球状の微粒子であることが走査型電子顕微鏡写真
によって確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に用いた装置の概略図であり
、 第2図は、本発明の実施例1で得られたB,C微粒子の
X線回折図形である。 (符号の説明) 11・・・・CChレーザー 12・・・・レーザー光、 13・・・・BaF2レンズ、 14・・・・照射反応容器、  15・・・・試料気体
、16・・・・絞り、  17、19・・・・KBr窓
板、18・・・・補集容器、   20・・・・コック
。 手 続 補 正 書

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ハロゲン化ホウ素、炭化水素、及び水素とを含む混合気
    体、またはハロゲン化ホウ素、四塩化炭素、及び水素と
    を含む混合気体にレーザー光を照射して炭化ホウ素の粒
    径0.5μm以下の微粒子を製造する方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2515735A (en) * 2013-07-01 2015-01-07 Metal Nanopowders Ltd Hard Materials
RU2648421C2 (ru) * 2016-07-06 2018-03-26 Акционерное общество "Производственное объединение Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Способ получения карбида бора плазмохимическим методом
CN112897528A (zh) * 2021-03-24 2021-06-04 云南华谱量子材料有限公司 一种激光烧结合成碳化硼/碳粉体材料的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2515735A (en) * 2013-07-01 2015-01-07 Metal Nanopowders Ltd Hard Materials
RU2648421C2 (ru) * 2016-07-06 2018-03-26 Акционерное общество "Производственное объединение Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Способ получения карбида бора плазмохимическим методом
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US12384725B2 (en) 2021-03-24 2025-08-12 Yunnan Huapu quantum Material Co., Ltd Method for preparing boron carbide material

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