JPH0476924B2 - - Google Patents

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JPH0476924B2
JPH0476924B2 JP60028467A JP2846785A JPH0476924B2 JP H0476924 B2 JPH0476924 B2 JP H0476924B2 JP 60028467 A JP60028467 A JP 60028467A JP 2846785 A JP2846785 A JP 2846785A JP H0476924 B2 JPH0476924 B2 JP H0476924B2
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Takaaki Tsukidate
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    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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    • C04B35/584Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は高温構造材料として有用な窒化珪素焼
結体の製造に適した高α型窒化珪素粉末の製造法
に関するものである。 〔従来技術〕 シリコンイミドの熱分解法による方法は高純度
のα型窒化珪素が容易に得られるが、その粒子形
状に関しては、従来針状又は柱状晶が大部分であ
り、そのためこれを焼結用原料として用いた場
合、非常に低い成形体密度しか得られず、高密度
焼結体が得られないという欠点があつた。 本発明者らは先に窒化珪素粉末の製造方法とし
て、加熱分解を行なうに際し1350℃〜1550℃の温
度範囲における昇温速度を毎分15℃以上に制御す
る事による製造法(特開昭58−55315号公報)を、
また珪素として0.1g/cm3以上の粉体嵩比重を有
する含窒素シラン化合物を加熱する製造法(特開
昭58−55316号公報)を提供した。しかしながら
これらの方法で得た粉末は、高純度・微粒である
ため、優れた焼結性、高温特性を発揮するもの
の、破壊靭性値が小さいため常温での強度は、従
来の窒化珪素粉末と比較して大きな差異はなかつ
た。本発明は上記欠点を更に改良すべく鋭意研究
の結果、破壊靭性値の向上を促すα相含有率を、
更に増大させた高純度、微粒の粒状晶からなる窒
化珪素粉末の製造法を提供するものである。 〔発明の概要〕 以下、本発明について詳細に説明する。 本発明の製法は、酸素含有量1.0重量%以上の
窒化珪素と含窒素シラン化合物とからなり、該窒
化珪素含有量が0.1〜15重量%であり、かつ粉体
嵩密度が0.1g/cm3である混合物を、窒素雰囲気
中で1350〜1550℃の温度範囲において15℃/分の
速度で昇温し、1400〜1700℃で焼成して窒化珪素
粉末を得ることを特徴とするものである。 ここで本発明に用いられる含窒素シラン化合物
としては、ハロゲン化珪素とアンモニアとの反応
生成物であるシリコンジイミドSi(NH)2、塩化
アンモニウムの混合物を液体NH3で洗浄して得
たSi(NH)2、あるいはシリコンジイミド、塩化
アンモニウムを窒素あるいはアンモニア中で加熱
して得た分解生成物Si2N3H、非晶質窒化珪素粉
末等を挙げることができるが、いずれも粉末中に
含まれるハロゲンが1重量%以下の含窒素シラン
化合物を用いるのが好ましい。 本発明においては、酸素含有量1.0重量%以上
の酸素を含む窒化珪素粉末を使用する事が特徴で
ある。1.0重量%以下の酸素を含む窒化珪素粉末
では、本発明の目的は達成できない。 本発明においては、酸素含有量1.0重量%以上
の酸素を含む窒化珪素粉末と含窒素シラン化合物
を加圧成形、造粒等により珪素として0.1g/cm3
以上の粉体嵩密度を有する粉体、成形体として使
用しなければならない。0.1g/cm3未満の粉体嵩
密度を有する粉体、成形体では針状晶、柱状晶が
生成し、本発明の目的は達成できない。 本発明の窒化珪素粉末と含窒素シラン化合物の
配合割合は、窒化珪素粉末が0.1〜15重量%とな
る様にしなければならずこの範囲以外では、本発
明の目的を達成しえない。 本発明では、窒化珪素製造の原料である上記窒
化珪素及び含窒素シラン化合物を窒素を主成分と
する雰囲気中にて1400〜1700℃、好ましくは1500
〜1600℃の温度に加熱し熱分解する。加熱温度が
1400℃未満では含窒素シラン化合物の熱分解が不
完全で非晶質の窒化珪素が生成する一方加熱温度
が1700℃を越えると窒化珪素の粒成長、含有β相
の増大が起こるからである。 更に、窒化珪素と含窒素シラン化合物の混合物
を加熱分解結晶化する際に、1350℃〜1550℃の温
度における昇温速度が15℃/分以上となる様昇温
速度を制御しなければならない。昇温速度が15
℃/分未満では1350℃近傍で生成しはじめる結晶
核が昇温途中で粒成長を起こすと同時に、より安
定な相であるβ型窒化珪素の生成割合が増大し、
所望の微細な高純度α型窒化珪素を得ることはで
きない。 本発明の製造法において加熱分解を行なうに際
し、殊に1350℃〜1700℃の温度範囲において最も
好ましい雰囲気は窒素雰囲気である。それ以外の
雰囲気も採用することができるが、例えば不活性
ガス、真空中等では一部窒化珪素のシリコンへの
分解が起こり、また水素、ハロゲンガス中では針
状晶窒化珪素の生成が促進されるためこれらの雰
囲気を使用することができない。 酸素含有量1.0重量%以上の酸素を含む窒化珪
素粉末を含む含窒素シラン化合物を熱分解すると
後述の様なα相含有率が高い窒化珪素粉末が生成
することの理由は明らかでないが、添加した窒化
珪素粉末から加熱時に一酸化珪素が発生し、α相
窒化珪素生成に有効な一酸化珪素分圧を保つとも
考えられる。 〔発明の効果〕 このように酸素含有量1.0重量%以上の酸素を
含む窒化珪素粉末を含む含窒素シラン化合物を熱
分解することにより、α相含有量の高い微粉末を
はじめて得る事ができる。従つてこれを原料とし
て窒化珪素焼結体を得た場合、その焼結体は化学
的、物理的に安定で特に従来の方法で得た焼結体
に比較して高強度、信頼性を要求される高温ガス
タービル用の窒化珪素焼結体の原料として有用で
ある。 後述の比較例で得たα相含有率の低い窒化珪素
は、焼結体の破壊靭性値、室温強度とも小さく、
高強度焼結体が得られない。 〔実施例〕 次に実施例で本発明を更に詳述するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。 実施例および比較例において、窒化珪素粉末の
α相含有率はセラミツク・ブラテイン・56、777
〜780(1977)に記載のX線回折法によつて算出
し、平均粒径は走査型電子顕微鏡により行なつ
た。 実施例1〜3、比較例1 シリコンジイミドをアンモニア雰囲気下で1000
℃、2hr焼成して白色の非晶質粉末を得た。粉末
のSi、N、Hの分析値から生成粉末の組成は
Si2N3Hに極めて近く、塩素含有量は0.5重量%、
酸素含有量は1.5重量%であつた。 次に上記粉末と窒化珪素粉末(酸素含有量1.5
重量%、α相含有率86%、平均粒径0.3μm)を第
1表に記載の添加量に従い、ナイロン製振動ボー
ルミルにて30分間混合した混合粉末を25m/mφ
金型プレスにより200Kg/cm3の成形圧で加圧成形
し、含有Siの嵩密度0.18g/cm3としたものを、
1550℃に保持した管状炉に挿入後、0.5時間保持
することにより窒化珪素粉末を得た。これらの生
成粉末の窒素含有率、α相含有率、平均粒径を調
べた。その結果を第1表にあわせて示した。 更に、各粉末を5重量%のY2O3、5重量%の
Al2O3と窒化珪素製ボールミルにより混合、ラバ
ープレスにて1.5t/cm3の成形圧で成形した。成形
体は1750℃、2時間の焼結条件で常圧焼結した。
焼結体は400#のダイヤモンド砥石により研削後、
焼結体密度、曲げ強度、破壊靭性値の測定を行な
つた。結果を第1表に示す。 なお曲げ強度は支点間30mmの3点曲げ試験によ
る値のそれぞれ10個の試料の平均である。破壊靭
性値の測定はマイクロインデンテーシヨン法によ
り行なつた。 実施例4〜6、比較例2〜4 非晶質粉末と第2表に記載の窒化珪素粉末2重
量%とをアトリツシヨンミルにて30分間混合し
た。混合粉末をタブレツトマシーンにより成形
後、高周波誘導炉にて20℃/分の昇温速度で昇
温、1500℃で0.5時間保持して窒化珪素粉末を得
た。これらの生成粉末の窒素含有量、α相含有
率、平均粒径及び焼結体の密度、破壊靭性値、室
温強度を第2表に示した。
【表】
【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 酸素含有量1.0重量%以上の窒化珪素と含窒
    素シラン化合物とからなり、該窒化珪素含有量が
    0.1〜15重量%であり、かつ粉体嵩密度が0.1g/
    cm3である混合物を、窒素雰囲気中で1350〜1550℃
    の温度範囲において15℃/分の速度で昇温し、
    1400〜1700℃で焼成することを特徴とする高α型
    窒化珪素粉末の製造法。
JP60028467A 1985-02-18 1985-02-18 高α型窒化珪素粉末の製造法 Granted JPS61191506A (ja)

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