JPH0345506A - 高酸素高β型窒化ケイ素微粉末及びその製造方法 - 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】 及栗り立札五立夏 本発明は、β型の比率が高いと共に酸素含有量が多い窒
化ケイ素微粉末及び該窒化ケイ素を製造する方法に関す
る。

更来立技先 従来、窒化ケイ素焼結体は焼結性や強度などの点から主
にα型窒化ケイ素粉末を用いて製造されてきたが、最近
では、β型窒化ケイ素を用いるとα型窒化ケイ素粉末を
用いる場合に比較してより低い焼結温度で良好な焼結性
が得られることから。

β型窒化ケイ素を用いて窒化ケイ素焼結体を得ることが
望まれている。また、焼結の際、窒化ケイ素粉末中の不
純物が焼結性に影響を与えることが知られており、特に
窒化ケイ素中の酸素含有量は大きな影響を与えることが
認められ、α型窒化ケイ素では酸素含有量が１〜３％で
あることが好ましいとされている。

このため、β型であり、しかも高酸素の窒化ケイ素粉末
が窒化ケイ素焼結体を得る点で要望される。

従来より、窒化ケイ素粉末の製造方法としては。

金属ケイ素粉末の直接窒化法、シリカ還元法。

イミドの熱分解法等の方法が知られているが、高β型窒
化ケイ素を得るには金属ケイ素粉末の直接窒化法が最も
容易である。かかる直接窒化法は、一般に水素あるいは
アンモニアガスを混合した窒素ガス雰囲気下で金属ケイ
素粉末を１３５０〜１５００℃の温度で窒化反応を行な
い、窒化ケイ素粉末を得るものであるが、この場合、β
型含有率を上げるために、水素ガス添加量を少なくした
り、窒化温度を上げたり、あるいは仕込量を多くしたり
することが行なわれている。しかし、かかる方法ではβ
型含有率を５０％以上とすることは困難である上、仕込
量を多くした場合は未反応金属ケイ素の残留量が多くな
り、収率が低下するという問題がある。

かかる問題を解決するため、本発明者はＢＥＴ比表面積
工〜３　ｒｄ　／　ｇ、酸素含有量０．６重量％以下の
金属ケイ素微粉末を水素を４．５容量％以下又はアンモ
ニアガスを５容量％以下の量で含有する窒素ガス雰囲気
下で生成物中の未反応金属ケイ素が５重量％以下となる
ように窒化することを特徴とする高β型窒化ケイ素微粉
末の製造方法（特願平１−７６９７０号）、あるいはβ
−Ｓｉ、Ｎ、が３０重量％以上の窒化ケイ素粉末を工重
量％以上添加した金属ケイ素粉末を直接窒化法により窒
化することを特徴とする高β型窒化ケイ素粉末の製造方
法（特願平１−１１３２６９号）等の方法を提案し、高
β型の窒化ケイ素粉末を得ることができた。

が　　しようとする しかし、上記提案では高β型化を達成することができる
ものの、酸素含有量がどうしても０．６重量％以下とな
り、高酸素でかつ高β型の窒化ケイ素粉末を得ることは
困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高酸素かつ
高β型の窒化ケイ素微粉末及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

るーめの　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、高β型を得られる方法、例えば上述した特願平１
−７６９７０号あるいは特願平１−１１３２６９号など
の方法によって得られる酸素含有量が０．６％（重量％
、以下同じ）以下でβ型含有率が５０−１００％の窒化
ケイ素微粉末をフッ酸を窒化ケイ素１００部（重量部、
以下同じ）に対し３０部を超えて７０部以下の量で含む
フッ酸と硝酸との混酸により処理した場合、上記原料の
窒化ケイ素微粉末の酸素含有量が０．６％以下であって
も、上記フッ酸量範囲で窒化ケイ素の酸素含有量が特異
的に増加し、０．６％を超えて４％以下の酸素含有量を
有し、ＢＥＴ比表面積が１Ｏｎ？／ｇ以上である高酸素
の窒化ケイ素微粉末が得られること、従って、高酸素と
高β型とを兼ね備えた窒化ケイ素粉末が得られることを
見い出し、本発明をなすに至ったものである。

従って、本発明は酸素含有量が０．６％を超えて４％以
下、β型含有率が５０〜１００％、及びＢＥＴ比表面積
が１０ｍ２／ｇ以上である高酸素高β型窒化ケイ素微粉
末、及び酸素含有量が０．６％以下でβ型含有率が５０
〜１００％の窒化ケイ素微粉末を、フッ酸を窒化ケイ素
１００部に対し３０部を超えて７０部以下の量で含むフ
ッ酸と硝酸との混酸により処理することを特徴とする上
記高酸素高β型窒化ケイ素微粉末の製造方法を提供する
ものである。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

本発明の高酸素高β型窒化ケイ素微粉末は上述したよう
に酸素含有量が０．６％を超えて４％以下、好ましくは
１〜３％、ＢＥＴ比表面積が１０ｇ　／　ｇ以上、好ま
しくは１３〜２０　ｒｒ？／　ｇである。

また、平均粒径は１μ以下、特に０．３〜０．６μとす
ることが好ましい。

かかる高酸素高β型窒化ケイ素微粉末を得る場合、低酸
素高β型の窒化ケイ素微粉末をフッ酸と硝酸との混酸に
より処理する。

ここで、低酸素高β型の窒化ケイ素としては、酸素含有
量が０．６％以下、好ましくは０．４％以下でβ型の比
率が５０〜１００％、好ましくは８０−１００％の窒化
ケイ素微粉末を使用するものであり、酸素量及びβ型の
比率が上記範囲であればいずれのものも使用できる。こ
の低酸素高β型の窒化ケイ素を得るには、先に本発明者
が提案した方法が有効である。

即ち、ＢＥＴ比表面積１〜３ｍ２／ｇ、酸素含有量０．
６％以下の金属ケイ素微粉末を水素を４．５容量％以下
又はアンモニアガスを５容量％以下の量で含有する窒素
ガス雰囲気下で生成物中の未反応金属ケイ素が５％以下
となるように窒化する低酸素高β型窒化ケイ素微粉末の
製造方法（特願平１−０７６９７０号）、あるいはβ−
８ｉ３Ｎ、が３０％以上の窒化ケイ素粉末を１％以上添
加した金属ケイ素粉末を直接窒化法により窒化する高β
型窒化ケイ素粉末の製造方法（特願平１−１１３２６９
号）などの方法により酸素含有量が０．６％以下、β型
の比率が５０〜１００％の窒化ケイ素粉末を得ることが
できる。

本発明においては、上記低酸素高β型窒化ケイ素粉末を
フッ酸と硝酸の混酸で処理するが、この場合、窒化ケイ
素粉末は鉄メディア等による水あるいは有機溶媒を用い
た湿式微粉砕後のものを用いることが望ましく、具体的
には窒化ケイ素粉末を鉄ボールメディアでアトライタを
用いて水粉枠し、このスラリーをフッ酸、硝酸の混酸で
処理するとよい。

次に、混酸中のフッ酸の量は、窒化ケイ素粉末１００部
に対しフッ酸を３０部を超えて７０部使用する。フッ酸
の量が上記範囲外では窒化ケイ素の酸素含有量が低いも
のとなってしまう。なお、フッ酸としては一般に５５部
濃度のフッ化水素酸を使用する。

窒化ケイ素粉末を硝酸とフッ酸の混酸で処理する方法は
限定されず１通常の方法を採用できる。

例えば、鉄メディアによる湿式微粉砕後の窒化ケイ素粉
末を高純度化するための酸処理工程に準じて行なうこと
ができ、硝酸の量もこの酸処理工程に準じ、特に制限さ
れるものではないが、硝酸（比重１．３８）は摩耗鉄量
を処理するのに必要な量の１．５倍以上を用い、窒化ケ
イ素１００部に対し１５０〜２００部とすることが好ま
しい。

なお、酸処理は加温して行なうことが好ましく、例えば
６０〜８０℃とすることができる。また、時間は１〜２
時間で撹拌あるいは静置した状態で行なうことができる
。

見豐立処果 以上説明したように、本発明は低酸素高β型の窒化ケイ
素を特定の混酸による湿式法で酸素含有量を増加させた
ことにより、高酸素かつ高β型の窒化ケイ素微粉末を確
実に製造でき、得られる高酸素高β型の窒化ケイ素微粉
末は焼結性などの特性に優れたものである。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を更に具体的に説
明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものでは
ない。なお、以下の例で比表面積はＢＥＴ法による比表
面積、％は重量％である。

〔実施例１，２．比較例１，２〕 比表面積が２〜３　ｒｒ？　／　ｇ、全粒子の粒子径が
１０μ以下、酸素含有量が０．６％以下の金属ケイ素粉
末を窒素雰囲気下、最高１４７０℃の温度で２時間窒化
して第１表に示す窒化ケイ素を得た。

得られた窒化ケイ素４０ｋｇを鉄メディアを用いたアト
ライタで粉砕した後、第２表に示す量のフッ酸と硝酸を
用い、温度７５℃で１時間浸漬処理した。処理後の窒化
ケイ素微粉末について比表面積、酸素含有量などの特性
を測定した。結果を第２表に示す。

なお、酸素含有量の分析はＥＭＧＡ２８００（Ｉ場製作
所製）を用いて測定した。

第２表の結果より、本発明に従ってフッ酸を窒化ケイ素
１００部に対し３０部を超えて７０部以下の範囲で用い
ることにより、窒化ケイ素の酸素含有量を特異的に増加
させることが認められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸素含有量が０．６重量％を超えて４重量％以下、
   β型含有率が５０〜１００重量％、及びＢＥＴ比表面積
   が１０ｍ＾２／ｇ以上である高酸素高β型窒化ケイ素微
   粉末。 ２、酸素含有量が０．６重量％以下でβ型含有率が５０
   〜１００重量％の窒化ケイ素微粉末を、フッ酸を窒化ケ
   イ素１００重量部に対し３０重量部を超えて７０重量部
   以下の量で含むフッ酸と硝酸との混酸により処理するこ
   とを特徴とする請求項１記載の高酸素高β型窒化ケイ素
   微粉末の製造方法。