JPH0352653A - 非酸化物セラミックスの粉砕方法 - 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】 及皇圭立丑且立夏 本発明は、窒化ケイ素や窒化ホウ素などの非酸化物セラ
ミックスの湿式粉砕方法の改良に関する。

災来立技先 窒化ケイ素焼結体は高温強度が大きく熱膨張率が小さい
ことで注目され，また、窒化ホウ素は熱伝導性，耐絶縁
性に優れた材料として注目されているが、これら非酸化
物セラミックスの焼結体の戊形に際し、粉末の粒径が小
さいほど焼結性が良くなることはよく知られている。こ
のため、従来より非酸化物セラミックスを湿式粉砕方法
により粉砕して微粉砕品を得ることが行われている．こ
の湿式粉砕方法のうち、媒体撹拌型粉砕機を使用して粉
砕を行う場合には、粉砕媒体として比重の大きいスチー
ルボールを用いるのが一般的である．この他，各種セラ
ミックボールの使用も提案されているが、比重が鉄に比
べて小さく粉砕速度が小さいこと、高価であることや後
処理での除去法に問題があることなどから汎用化には至
らず、依然スチールボールが主として用いられている。

が　　しよ　とする しかしながら，スチールボールを用いた湿式媒体撹拌型
粉砕機で非酸化物セラミックスを微粉砕する場合、得ら
れる微粉末の粒径が粉砕時間を長くしても比例して細か
くならないため、粉砕効率が悪い上に、得られる微粉の
粒径がある一定値を超えることができない現象が発生す
る。この現象は微粉末のＢＥＴ比表面積でも同様に観察
され、一定値を超え難い場合が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、非酸化物セ
ラミックスを湿式媒体撹拌型粉砕機を用いる粉砕法で効
率的かつ従来以上に粒径の細かい微粉末に粉砕すること
のできる方法を提供することを目的とする。

を　　するための　　　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、非酸化物セラミックスを媒体撹拌型粉砕機を用い
てスラリー状態で粉砕する方法において，スラリーより
鉄分を磁力により除去してスラリー中の鉄分を制御する
ことにより、非酸化物セラミックスを効率的に粉砕し得
、しかも従来以上に粒径の細かい微粉末が得られること
を知見した。

即ち、本発明者の検討によれば、スチールボールを用い
た媒体撹拌型粉砕機でスラリー状の非酸化物セラミック
スを粉砕する場合、スチールボール自体の摩耗だけでな
く粉砕機や配管系からもスラリー中へ鉄分が混入し、こ
のスラリー中の鉄分は粉砕時間経過と共に増加してスラ
リーの粘性が増加し、これによりスチールボールから非
酸化物セラミックス粉末へのエネルギー伝達が緩衝作用
を受けるため、スラリー中の鉄分は非酸化物セラミック
スの粒径の微細化を妨げ、このため粉砕時間に比例して
粒径が微細化し、比表面積が大きくなることが抑制され
て粉砕の効率の悪化を招き、しかも窒化ケイ素を粉砕す
る場合には比表面積と平均粒径が一定値に留められて粉
砕限界が生じることを知見した． かかる知見に基づき、スラリー中の鉄分を除去する検討
を試みたところ、スラリー中の鉄分は粒径０．３〜０．
４−の微粒子であり、磁気で除去可能であることを見い
出し、スラリーより鉄分を磁力により除去してスラリー
中の鉄分を制御したところ、粉砕時間に比例して非酸化
物セラミックスの粒径が細かくなると共に比表面積も大
きくなり、それ故非酸化物セラミックを効率良く短時間
で粉砕し得る上、従来より更に細かく微粉化できるため
、非酸化物の焼結性を向上させることができること，し
かも粉砕スラリーを酸処理して鉄分を除く際、酸の量を
低減し得ると共に、製品への鉄系の異物混入を防止して
製品の純度を上げることができることを見い出し，本発
明をなすに至ったものである。

従って、本発明は非酸化物セラミックスをスラリー状態
で媒体撹拌型粉砕機を用いて粉砕する方法において、ス
ラリーより鉄分を磁力により除去してスラリー中の鉄分
を制御することを特徴とする非酸化物セラミックスの粉
砕方法を提供する．以下、本発明につき更に詳しく説明
する．本発明方法は非酸化物セラミックスを媒体撹拌型
粉砕機を用いてスラリー状態で粉砕する際，スラリーよ
り鉄分を磁力により除去してスラリー中の鉄分を制御す
るものである。

ここで、非酸化物セラミックスとしては，硼素，窒素、
珪素、炭素等を戒分とする各種のセラミックが挙げられ
るが、これらの中でも本発明方法は窒化ケイ素、窒化硼
素の粉砕に好適に用いることができる． また、本発明において，粉砕手段は湿式媒体撹拌型粉砕
機を用いるもので、特にスチールボールを用いたものに
有効である。

本発明方法は，上記湿式粉砕の際スラリーより鉄分を磁
力により除去してスラリー中の鉄分を制御するものであ
る． ここで、磁力により鉄分を除去する方法は、希土類等の
永久磁石，や電磁石を用いて行うことができ、その磁力
は大きければ大きいほど良いが、通常スラリー中の鉄の
平均粒径が０．３〜０．４一であること、またスラリー
の粘度等から、一般に１　０，０　０　０ガウス以上、
特に１　５，０　０　０ガウス以上とすることが好まし
い。

また、鉄分の制御は，スラリー中の鉄分濃度を２０％（
重量％、以下同じ）以下、特に５〜１０％の間にするこ
とが好ましい。２０％より鉄分濃度が高いとスラリーの
粘度が高くなり、スチールボールから被処理物へのエネ
ルギー伝達が緩衝作用を受けて粉砕効率が低下する場合
がある。

次に、上記方法につき本発明の一実施態様を示す第１図
を参照して具体的に説明する。

第工図において、１は媒体撹拌型粉砕機、２はスラリー
タンク、３はスラリー楯環ポンプ、４は除鉄装置であり
、まず、スラリータンク２に非酸化物セラミックスと溶
媒とを仕込み、撹拌機５を作動させてスラリーを形或す
る。なお，スラリーの組成は通常の範囲とすることがで
きる。次に、このスラリーを媒体撹拌型粉砕機ｌ内に移
送し、スチールボールと共に撹拌機６を作動させて撹拌
粉砕を行う。この場合、スチールボールとスラリーとの
割合、撹拌条件なども通常の範囲とすることができる。

ここで，粉砕を開始すると同時にスチールボールや粉砕
機の摩耗等によりスラリー中へ鉄分が混入するが、本発
明においては粉砕中にスラリー循環ポンプ３により粉砕
１１１！１からスラリーの一部を抜き出し、連続的又は
間欠的に除鉄装Ｍ４に通す。この場合、第｛図において
連続的に除鉄装置に通すにはパルブ７ａ，７ｂを開け、
バルブ８を閉じることによって行うことができ、間欠的
に行う場合はバルブ７ａ，７ｂの開閉とバルブ８の開閉
を所定時間間隔毎に行ってスラリーをバイパス９に所定
時間間隔毎に通すことによって行うことができる。また
、スラリー循環ポンプ５を間欠的に運転することによっ
ても行うことができる。

この除鉄装置４には磁石が組み込まれており、これを通
るスラリーはその中の微細な鉄粉が磁石によって吸引さ
れることによって除去される。そして，除鉄装置４を通
って鉄分が除去され、鉄分が制御されたスラリーは返送
パイプ１０により再び粉砕機１に戻され、再度粉砕作用
を受けるものである。

このように粉砕されたスラリーは、次いで常法に従って
これから非酸化物セラミックスが回収されるが、上述の
ようにスラリー中の鉄分が磁力により除去されているこ
とにより、非酸化物セラミックス中の鉄分等の不純物を
除くための酸洗浄において、必要な酸量を減らすことが
できると共に，製品への鉄系異物混入を防止することが
できる。

塾一来 以上説明したように、本発明は非酸化物セラミックスを
媒体撹拌型粉砕機を用いてスラリー状態で粉砕する際、
スラリーより鉄分を磁力により除去してスラリー中の鉄
分を制御したことにより，非酸化物セラミックスを効率
的に粉砕し得る上、従来以上に粒径の細かい微粉末を得
ることができ、しかも粉砕後の精製工程の酸洗浄におい
て必要な酸量を減らすと共に、非酸化物セラミックス製
品への鉄系不純物の混入を減らすことができるため，粒
径が微細なほど焼結性が向上する非酸化物セラミックス
の焼結性を改良し得ると共に、非酸化物セラミックス製
造コストを低減し得るものである。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例トこ制限されるものではな
い。なお、下記例において、比表面積はＢＥＴ法、平均
粒径は遠心沈降法によって測定した値である。

〔実施例工〕

平均粒径３−のＳｉ，Ｎ４粉末４０ｋｇと水１００１２
とを第ｌ図のスラリータンク２に仕込み、充分撹拌シタ
後、φ４．７ＩＩＩＩ１ノ炭素鋼製ボールを１０００一
充填した粉砕機１内に移送した。

次に、撹拌機６を作動させてＳｉ，Ｎ４の撹拌粉砕を行
なうと共に，粉砕機１内のスラリーをスラリー循環ポン
プ３によりスラリー循環量８０１／分で１００００ガウ
スの磁力をもつ磁石を備えた除鉄装置４に連続的に通し
，粉砕時間経過中のスラリー中のＦｅ量，Ｓｉ３Ｎｏ粉
末の比表面積及び平均粒径を測定した．結果をそれぞれ
第２図，第３図，第４図の白丸で示す。５０時間粉砕し
たスラリーを酸処理したところ、比表面積３０ｒｒｒ／
ｇ、平均粒径０．２８／ａのＳＬ，Ｎ４粉末が得られた
。

〔比較例１〕 実施例１と同じＳｊ，Ｎ４粉末を用い．第ｌ図の弁７ａ
，７ｂを閉じ、弁８を開けてスラリーを除鉄装＠４を通
さずにバイパス５のみを通して循環した以外は実施例１
と同一条件で粉砕を行なった。

粉砕時間経過中スラリーのＦｅ量、Ｓｉ３Ｎ．粉末の比
表面積及び平均粒径の測定結果をそれぞれ第２図，第３
図及び第４図の黒丸で示す。５０時間粉砕後の窒化ケイ
素粉末の比表面積は２　０　ｒｄ／　ｇ、平均粒径は０
．４２．であった。

〔実施例２〕 平均粒径３４のＢＮ粉末２５ｋｇと水１００１２とを第
１図のスラリータンク２に仕込み、充分撹拌した後、φ
４．’ｌｍの炭素ｔＩ４製ボールを１０００−充填した
粉砕機１内に移送した。

次に、撹拌粉砕を行なうと共に、スラリーを循環量５０
Ｑ／分で循環し、弁７ａ，７ｂ，８を操作して１０時間
毎に５分間１００００ガウスの磁力をもつ磁石を備えた
除鉄装置４に間欠的に通した。粉砕時間経過中のスラリ
ー中のＦｅ量、ＢＮ粉末の比表面積及び平均粒径の測定
結果をそれぞれ第５図，第６図，第７図の白丸で示す。

５０時間粉砕後のスラリーを酸処理したところ、比表面
積１６０ｒｒｒ／ｇ、平均粒径０．５−の窒化ホウ素微
粉末が得られた。

〔比較例２〕 実施例２と同じＢＮ粉末を用い、除鉄装置４を通さずに
単にバイパスを通したのみで循環した以外は実施例２と
同様にして粉砕を行なった。粉砕時間経過中のスラリー
中のＦｅ量、ＢＮ粉末の比表面積及び平均粒径の測定結
果をそれぞれ第５図，第６図，第７図の黒丸で示す。５
０時間粉砕後のスラリーを酸処理したところ、比表面積
１３０ｒｄ／ｇ、平均粒径０．７Ｉｎの窒化ホウ素粉末
が得られた。

第２〜７図の結果に見られる通り、除鉄を行わない場合
は、スラリー中の鉄分の増加はほぼ粉砕時間に比例して
上昇し、窒化ケイ素の粉砕においては第３図より粉砕時
間が２０時間以上（鉄分濃度約３０％）で比表面積の増
加が止まることが認められ、従って効率良く粉砕を行な
えるのは粉砕時間が１０時間以内（スラリー中の鉄分濃
度約１７％以下）の鉄濃度とすることが良いことがわか
る。

また、スラリー中の鉄分を第２図，第５図のように５〜
１０％の範囲に制御した場合、窒化ケイ素の粉砕におい
ては、第４図に示すように、除鉄しない場合粉砕限界に
達して平均粒径を０．４４以下とすることが困難である
のに対し，容易に０．３一以下の粒径とすることができ
、焼結時に有利な微細粒子を得ることができる。一方、
窒化ホウ素の粉砕においては、第７図に示すように除鉄
しない場合、平均粒径を０．７４とするのに約５０時間
を要するのに対し、約３０時間で済み、極めて効率よく
粉砕することができることが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施態様を説明する工程図、第
２図，第３図，第４図はそれぞれ窒化ケイ素粉末をスチ
ールボールを用いて粉砕した時の粉砕時間に対するスラ
リー中のＦｅ量、窒化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積及び
平均粒径を示すグラフ、第５図，第６図，第７図はそれ
ぞれ窒化ホウ素粉末を鉄ボールを用いて粉砕した時の粉
砕時間に対するスラリー中のＦｅ量、窒化ホウ素粉末の
ＢＥＴ比表面積及び平均粒径を示すグラフである．１・
・・媒体撹拌型粉砕装置 ２・・・スラリータンク ３・・・スラリー循環ポンプ ４・・・除鉄装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．非酸化物セラミックスを媒体撹拌型粉砕機を用いて
   スラリー状態で粉砕する方法において、スラリーより鉄
   分を磁力により除去してスラリー中の鉄分を制御するこ
   とを特徴とする非酸化物セラミックスの粉砕方法。