JPH0610081B2 - 六方晶窒化硼素の製造方法 - Google Patents
六方晶窒化硼素の製造方法Info
- Publication number
- JPH0610081B2 JPH0610081B2 JP60007132A JP713285A JPH0610081B2 JP H0610081 B2 JPH0610081 B2 JP H0610081B2 JP 60007132 A JP60007132 A JP 60007132A JP 713285 A JP713285 A JP 713285A JP H0610081 B2 JPH0610081 B2 JP H0610081B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- product
- powder
- boric acid
- boron nitride
- hexagonal boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 19
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 15
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 11
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- WYXIGTJNYDDFFH-UHFFFAOYSA-Q triazanium;borate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]B([O-])[O-] WYXIGTJNYDDFFH-UHFFFAOYSA-Q 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 8
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 4
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- -1 nitrogen-containing compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 2
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- IUTYMBRQELGIRS-UHFFFAOYSA-N boric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OB(O)O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IUTYMBRQELGIRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は六方晶窒化硼素の製造法に関するものであり、
低温加熱処理のとき発生する生成粉を原料に添加し加熱
処理することにより高純度の窒化硼素を製造する方法に
関する。
低温加熱処理のとき発生する生成粉を原料に添加し加熱
処理することにより高純度の窒化硼素を製造する方法に
関する。
六方晶窒化硼素は白色の粉体で黒鉛と同様に六方晶の層
状構造であり、多種の特性を有している。特に熱伝導
性、電気絶縁性、耐食性、潤滑性、耐熱性、機械加工性
などについては優れており、これらの性質を生かして用
途は多岐にわたっている。粉体としての用途にはプラス
チックへの添加剤、潤滑剤などがあり、成形体及び複合
材としては治具、電気絶縁材、型材などの用途がある。
このように用途の広い六方晶窒化硼素（以下ＢＮとい
う）を合成する方法は種々開発されているが、現在工業
的に採用されている方法は （１）硼砂と尿素の混合物をアンモニア雰囲気中で８０
０℃以上に加熱合成する方法（特公昭３８−１６１０） （２）硼酸または酸化硼素と燐酸カルシウムとを混合
し、アンモニア雰囲気中で加熱する方法 （３）硼酸と含窒素化合物（尿素、メラミン、ジシアン
ジアミド等）を１６００℃以上に加熱する方法（特公昭
４８−１４５５９） などが主なものである。その他に三塩化硼素を原料とす
る気相合成法もあるが、原料コストが高いので特殊な用
途の製品を製造する場合に限られる。
状構造であり、多種の特性を有している。特に熱伝導
性、電気絶縁性、耐食性、潤滑性、耐熱性、機械加工性
などについては優れており、これらの性質を生かして用
途は多岐にわたっている。粉体としての用途にはプラス
チックへの添加剤、潤滑剤などがあり、成形体及び複合
材としては治具、電気絶縁材、型材などの用途がある。
このように用途の広い六方晶窒化硼素（以下ＢＮとい
う）を合成する方法は種々開発されているが、現在工業
的に採用されている方法は （１）硼砂と尿素の混合物をアンモニア雰囲気中で８０
０℃以上に加熱合成する方法（特公昭３８−１６１０） （２）硼酸または酸化硼素と燐酸カルシウムとを混合
し、アンモニア雰囲気中で加熱する方法 （３）硼酸と含窒素化合物（尿素、メラミン、ジシアン
ジアミド等）を１６００℃以上に加熱する方法（特公昭
４８−１４５５９） などが主なものである。その他に三塩化硼素を原料とす
る気相合成法もあるが、原料コストが高いので特殊な用
途の製品を製造する場合に限られる。
上記（１）の方法は原料中の硼砂にナトリウム化合物を
含んでいるために１０００℃以上にするとナトリウム化
合物の蒸気が反応炉に使用されている材料と反応するな
どの悪影響を及ぼすので、水洗によりナトリウム化合物
を除去する必要がある。このため洗浄工程が必要になり
工程が複雑になる。
含んでいるために１０００℃以上にするとナトリウム化
合物の蒸気が反応炉に使用されている材料と反応するな
どの悪影響を及ぼすので、水洗によりナトリウム化合物
を除去する必要がある。このため洗浄工程が必要になり
工程が複雑になる。
上記（２）の方法についても添加した燐酸カルシウムを
酸洗して除去する必要がある。
酸洗して除去する必要がある。
さらに（３）の方法については１６００℃以上の高温に
しないと高純度品が製造できない問題点がある。。
しないと高純度品が製造できない問題点がある。。
上記（２）の方法における燐酸カルシウムの代替品とし
てＢＮ粉末をフィラーとして使用する方法（特開昭５７
−２２１０５，特公昭４５−１９１６８）なども開示さ
れている。この方法はフィラーとして燐酸カルシウムを
使用する場合のように酸洗などの処理工程を必要としな
い。しかしながらＢＮ粉末をフィラーとして使用する場
合、高純度窒化硼素を製造するには添加量も実施例では
５０％程度で、コスト的には高価なＢＮ粉末製品の半量
をリターンすることは不経済である。また原料粉末とＢ
Ｎ粉末を混合し成形するなどの操作も必要になり工程が
複雑になる。
てＢＮ粉末をフィラーとして使用する方法（特開昭５７
−２２１０５，特公昭４５−１９１６８）なども開示さ
れている。この方法はフィラーとして燐酸カルシウムを
使用する場合のように酸洗などの処理工程を必要としな
い。しかしながらＢＮ粉末をフィラーとして使用する場
合、高純度窒化硼素を製造するには添加量も実施例では
５０％程度で、コスト的には高価なＢＮ粉末製品の半量
をリターンすることは不経済である。また原料粉末とＢ
Ｎ粉末を混合し成形するなどの操作も必要になり工程が
複雑になる。
このように現在工業的に採用されているＢＮ製造法にも
さらに低コストで高品質のものができるような改善が望
まれている。
さらに低コストで高品質のものができるような改善が望
まれている。
ＢＮ焼結体の熱的および機械的特性を向上させるにはそ
の原料ＢＮとしては純度が高く結晶が成長しておらず粒
子の細かいものほど望ましい。本発明はこのような焼結
体用原料として最適なＢＮ粉末の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
の原料ＢＮとしては純度が高く結晶が成長しておらず粒
子の細かいものほど望ましい。本発明はこのような焼結
体用原料として最適なＢＮ粉末の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明では、従来技術の欠点を補うべく鋭意工夫を重ね
た結果、従来の方法では得られなかった高純度でかつ結
晶の発達していない、焼結体用原料として最適なＢＮ粉
末を製造するにいたり、このＢＮ粉末をホットプレス処
理することにより従来の方法よりも高強度のＢＮ焼結体
を製造することに成功した。
た結果、従来の方法では得られなかった高純度でかつ結
晶の発達していない、焼結体用原料として最適なＢＮ粉
末を製造するにいたり、このＢＮ粉末をホットプレス処
理することにより従来の方法よりも高強度のＢＮ焼結体
を製造することに成功した。
以下本発明方法によるＢＮ粉末製造法を詳細に説明す
る。
る。
本発明は、硼酸もしくはその脱水物または硼酸アンモニ
ウムと窒素化合物とを混合してこれを２５０〜６００℃
で低温加熱処理し、生成した多孔質の塊状物のうち５mm
以下の生成粉を硼酸もしくはその脱水物または硼酸アン
モニウムに５〜５０重量％混合して窒化加熱処理するこ
とを特徴とする。
ウムと窒素化合物とを混合してこれを２５０〜６００℃
で低温加熱処理し、生成した多孔質の塊状物のうち５mm
以下の生成粉を硼酸もしくはその脱水物または硼酸アン
モニウムに５〜５０重量％混合して窒化加熱処理するこ
とを特徴とする。
硼素源としては種々のものが存在するが不純物の混入な
どを考慮すれば硼酸またはその脱水物、硼酸アンモニウ
ムなどの使用が好ましく、窒素源としては尿素、メラミ
ン、ジシアンジアミドなどの高温で分解除去できるもの
が好ましい。
どを考慮すれば硼酸またはその脱水物、硼酸アンモニウ
ムなどの使用が好ましく、窒素源としては尿素、メラミ
ン、ジシアンジアミドなどの高温で分解除去できるもの
が好ましい。
硼素源と窒素源の混合比は、硼素源と窒素源のモル比
（Ｎ／Ｂ）が１以上になるように混合する必要がある。
しかしながら硼酸とメラミンを（Ｎ／Ｂ）＝２の比率で
混合しアンモニア雰囲気中で９００℃で２時間保持する
条件下で加熱したところＢＮの含有量は７０％程度であ
り、さらに１２００℃で２時間保持する条件においても
８０％程度のＢＮ含有量であった。このように単純に硼
素源と窒素源を混合加熱するだけでは窒化反応はそれほ
ど進んでいないことが明らかとなった。
（Ｎ／Ｂ）が１以上になるように混合する必要がある。
しかしながら硼酸とメラミンを（Ｎ／Ｂ）＝２の比率で
混合しアンモニア雰囲気中で９００℃で２時間保持する
条件下で加熱したところＢＮの含有量は７０％程度であ
り、さらに１２００℃で２時間保持する条件においても
８０％程度のＢＮ含有量であった。このように単純に硼
素源と窒素源を混合加熱するだけでは窒化反応はそれほ
ど進んでいないことが明らかとなった。
これらの欠点を克服して窒化率をさらに向上すべく検討
した結果、原料と雰囲気ガスとの接触が悪いことが窒化
反応の向上しない原因と考えられた。そこで上記と同じ
原料を予備処理として４００℃でまず低温加熱処理し、
生成した多孔質の塊状物を各種熱処理炉（回転炉、プッ
シャー炉、堅型充填炉）によりアンモニア雰囲気中で９
００℃で２時間保持する高温加熱処理を行ったところ、
雰囲気ガスとの接触が向上しＢＮの含有量が８５〜９０
％の生成物が得られた。
した結果、原料と雰囲気ガスとの接触が悪いことが窒化
反応の向上しない原因と考えられた。そこで上記と同じ
原料を予備処理として４００℃でまず低温加熱処理し、
生成した多孔質の塊状物を各種熱処理炉（回転炉、プッ
シャー炉、堅型充填炉）によりアンモニア雰囲気中で９
００℃で２時間保持する高温加熱処理を行ったところ、
雰囲気ガスとの接触が向上しＢＮの含有量が８５〜９０
％の生成物が得られた。
さらに窒化率の向上をはかり、原料の回収を向上させる
目的で、合成方法をさらに検討した。
目的で、合成方法をさらに検討した。
まず低温加熱処理工程での生成物から塊状の試料を取出
すとき、脱ガス反応などにより生成物が柔らかいために
塊状物の回収率は非常に悪く５０％程度にしかならな
い。さらにこの塊状生成物を反応炉に入れた場合に一部
の試料は圧縮強度が弱いために反応層下部に入れられる
と粉化してしまい気孔が閉そくしてガスの流通が悪くな
り、窒化率も向上せず、またメラミンなどに含まれた炭
素の析出も多くなる。このため使用する反応装置も制約
を受けることになった。この点を解決すべく添加物によ
り塊状生成物の強度を向上させかつ多孔質体の回収率の
向上がはかれないものかと研究を進めた。
すとき、脱ガス反応などにより生成物が柔らかいために
塊状物の回収率は非常に悪く５０％程度にしかならな
い。さらにこの塊状生成物を反応炉に入れた場合に一部
の試料は圧縮強度が弱いために反応層下部に入れられる
と粉化してしまい気孔が閉そくしてガスの流通が悪くな
り、窒化率も向上せず、またメラミンなどに含まれた炭
素の析出も多くなる。このため使用する反応装置も制約
を受けることになった。この点を解決すべく添加物によ
り塊状生成物の強度を向上させかつ多孔質体の回収率の
向上がはかれないものかと研究を進めた。
その結果以下の結論にいたった。
添加物を選択する場合には次の２点が重要である。
(1)塊状生成物の回収率が高いこと (2)洗浄処理などにより添加物を除去する工程なしでＢ
Ｎを製造できること。
Ｎを製造できること。
これらの条件を満足する添加物として、塊状生成物を回
収するときに発生する５mm以下の粉体を利用することを
検討した。このときの発生粉は再び低温加熱処理しても
窒化反応により硼酸、酸化硼素など（低融点化合物）の
存在量が少ないため焼結することもなく多孔質を維持し
ていることが確認された。原料にこの粉体を添加し、低
温加熱処理することによって、添加物がフィラーの役割
をはたし多孔質の強度を有した塊状生成物が得られた。
原料に添加する粉体の添加量が５０重量％を越えると塊
の回収率が粉体を添加しない場合よりも悪くなった。こ
のことから添加量としては５０％以下が好ましい。なお
粉体の添加量は、約５％以上であれば本発明の目的達成
には十分である。また添加する粉体の粒度は５mm以下で
あればよい。
収するときに発生する５mm以下の粉体を利用することを
検討した。このときの発生粉は再び低温加熱処理しても
窒化反応により硼酸、酸化硼素など（低融点化合物）の
存在量が少ないため焼結することもなく多孔質を維持し
ていることが確認された。原料にこの粉体を添加し、低
温加熱処理することによって、添加物がフィラーの役割
をはたし多孔質の強度を有した塊状生成物が得られた。
原料に添加する粉体の添加量が５０重量％を越えると塊
の回収率が粉体を添加しない場合よりも悪くなった。こ
のことから添加量としては５０％以下が好ましい。なお
粉体の添加量は、約５％以上であれば本発明の目的達成
には十分である。また添加する粉体の粒度は５mm以下で
あればよい。
硼酸、硼酸アンモニウムの脱水には２５０℃以上を要
し、メラミン、ジシアンジアミドなどの有機窒化物を分
解除去するためには６００℃まで加熱すれば十分であ
る。そのため低温加熱処理温度としては２５０〜６００
℃が最適である。
し、メラミン、ジシアンジアミドなどの有機窒化物を分
解除去するためには６００℃まで加熱すれば十分であ
る。そのため低温加熱処理温度としては２５０〜６００
℃が最適である。
粉体を混合し、低温加熱処理して得た塊状生成物は続い
て十分にガスの流通を保障するために５〜３０mmの粒度
に調整し、酸化を防ぐために非酸化性雰囲気中（好まし
くはアンモニア雰囲気中）で８００〜１２００℃の高温
加熱による窒化反応処理することにより高純度のＢＮが
得られた。
て十分にガスの流通を保障するために５〜３０mmの粒度
に調整し、酸化を防ぐために非酸化性雰囲気中（好まし
くはアンモニア雰囲気中）で８００〜１２００℃の高温
加熱による窒化反応処理することにより高純度のＢＮが
得られた。
以上の研究は、回転炉、充填炉などの移動層加熱炉でＢ
Ｎ合成を行ったものであり、この移動層の場合は、硼酸
の溶融による加熱炉の閉塞などのトラブルを回避するた
めにも、低温加熱処理して塊状生成物とした後に高温加
熱による窒化処理を行う２段処理工程が必要である。し
かしポット炉などの固定層加熱炉の場合には閉塞などの
トラブルが生じない。そこで固定層で研究したところ、
原料に粉体を添加した混合物を低温加熱することなく、
直接１０００℃まで加熱処理しても２段処理と同様の高
純度ＢＮが得られた。
Ｎ合成を行ったものであり、この移動層の場合は、硼酸
の溶融による加熱炉の閉塞などのトラブルを回避するた
めにも、低温加熱処理して塊状生成物とした後に高温加
熱による窒化処理を行う２段処理工程が必要である。し
かしポット炉などの固定層加熱炉の場合には閉塞などの
トラブルが生じない。そこで固定層で研究したところ、
原料に粉体を添加した混合物を低温加熱することなく、
直接１０００℃まで加熱処理しても２段処理と同様の高
純度ＢＮが得られた。
従って本発明の特徴は、硼酸などの硼素化合物と窒素化
合物の混合物を低温加熱処理して得られた生成粉を硼酸
などの硼素化合物に添加して窒化反応処理するところに
ある。
合物の混合物を低温加熱処理して得られた生成粉を硼酸
などの硼素化合物に添加して窒化反応処理するところに
ある。
この窒化反応処理における窒素源としては、アンモニア
または固体状窒素源としての窒素化合物がある。アンモ
ニアの場合は硼素化合物に前記生成粉を混合して、アン
モニア雰囲気中で加熱処理すれば窒化が進行し目的の高
純度ＢＮが得られる。尿素、メラミン、ジシアンジアミ
ドなどの固体状窒素化合物の場合は、硼素化合物と窒素
化合物ならびに前記生成粉を混合して、不活性ガスまた
はアンモニアなどの非酸化性雰囲気中で加熱処理すれば
同様に高純度ＢＮが得られる。
または固体状窒素源としての窒素化合物がある。アンモ
ニアの場合は硼素化合物に前記生成粉を混合して、アン
モニア雰囲気中で加熱処理すれば窒化が進行し目的の高
純度ＢＮが得られる。尿素、メラミン、ジシアンジアミ
ドなどの固体状窒素化合物の場合は、硼素化合物と窒素
化合物ならびに前記生成粉を混合して、不活性ガスまた
はアンモニアなどの非酸化性雰囲気中で加熱処理すれば
同様に高純度ＢＮが得られる。
さらに、高純度のＢＮを得るために実験を進める中で、
合成温度が高温になるとＢＮの含有量が向上するのは硼
素の窒化によるよりもむしろ、合成粉末中に存在してい
る酸化硼素の蒸発が大きく寄与していることが明らかに
なった。そこで減圧下で熱処理したところ酸化硼素の蒸
発量も多くなりＢＮの含有量の向上がみられた。
合成温度が高温になるとＢＮの含有量が向上するのは硼
素の窒化によるよりもむしろ、合成粉末中に存在してい
る酸化硼素の蒸発が大きく寄与していることが明らかに
なった。そこで減圧下で熱処理したところ酸化硼素の蒸
発量も多くなりＢＮの含有量の向上がみられた。
なお、本発明方法において用いる５mm以下の生成粉は、
同一製造ラインにおけるリターンであっても、又、別途
の設備によって予備処理して得たものであっても良い。
同一製造ラインにおけるリターンであっても、又、別途
の設備によって予備処理して得たものであっても良い。
２５０〜６００℃の低温加熱処理で得られた生成物から
発生する５mm以下の粉体を原料にリサイクルすることに
より強度の高い多孔質の塊状生成物が得られる。
発生する５mm以下の粉体を原料にリサイクルすることに
より強度の高い多孔質の塊状生成物が得られる。
この塊状生成物は強度が大きく、窒化反応処理の際に、
通気性を保持するので反応性が著しく向上し高純度で結
晶の発達していないＢＮを生成する作用をなす。
通気性を保持するので反応性が著しく向上し高純度で結
晶の発達していないＢＮを生成する作用をなす。
本発明方法により、安価に結晶の発達していない高純度
の六方晶窒化硼素を容易に得ることができるようになっ
た。
の六方晶窒化硼素を容易に得ることができるようになっ
た。
実施例１ 硼酸とメラミンを混合して４００℃、Ｎ２雰囲気中で１
時間処理し、生成した塊状生成物から発生した５mm以下
の粉４００ｇを、硼酸２Kgとメラミン２Kgに添加し、混
合機で混合した後、内径４００mmφ×高さ４００mmＨの
ポット炉で原料をＮ２雰囲気中４００℃×１時間の条件
で低温加熱処理した。得られた塊状生成物を取出し、５
〜３０mmに粒度調整した後、回転炉（径８０mmφ、均熱
帯長さ４００mm）に挿入して、Ｎ２雰囲気中１０００℃
で２時間の高温加熱処理したところ生成した処理物はＢ
Ｎの含有量94.8％であった。この生成物を圧力２００Kg
／cm2で１９００℃×１時間のホットプレス処理により
成形体を製造したところ、従来法の高温処理により得ら
れたＢＮをホットプレス処理したものでは曲げ強度が8.
2Kg／mm2であったが、本法により製造されたものは11.2
Kg／mm2の強度を有していた。
時間処理し、生成した塊状生成物から発生した５mm以下
の粉４００ｇを、硼酸２Kgとメラミン２Kgに添加し、混
合機で混合した後、内径４００mmφ×高さ４００mmＨの
ポット炉で原料をＮ２雰囲気中４００℃×１時間の条件
で低温加熱処理した。得られた塊状生成物を取出し、５
〜３０mmに粒度調整した後、回転炉（径８０mmφ、均熱
帯長さ４００mm）に挿入して、Ｎ２雰囲気中１０００℃
で２時間の高温加熱処理したところ生成した処理物はＢ
Ｎの含有量94.8％であった。この生成物を圧力２００Kg
／cm2で１９００℃×１時間のホットプレス処理により
成形体を製造したところ、従来法の高温処理により得ら
れたＢＮをホットプレス処理したものでは曲げ強度が8.
2Kg／mm2であったが、本法により製造されたものは11.2
Kg／mm2の強度を有していた。
この原因としては、本法によるＢＮは粒度がサブミクロ
ンのＢＮ粉であり焼結性が良かったと考えられる。
ンのＢＮ粉であり焼結性が良かったと考えられる。
このように従来法よりも低温で高純度の生成物が得られ
ることにより、成形体の特性は非常に改善されかつ低コ
ストで製造できることになった。
ることにより、成形体の特性は非常に改善されかつ低コ
ストで製造できることになった。
実施例２ 硼酸２Kgと、硼酸−メラミンの低温加熱処理生成物から
発生した５mm以下の粉９００ｇとを混合し、アンモニア
雰囲気中で実施例１と同一の２段加熱条件で窒化処理し
たところ、ＢＮの含有量が92.3％の窒化硼素を製造する
ことができた。
発生した５mm以下の粉９００ｇとを混合し、アンモニア
雰囲気中で実施例１と同一の２段加熱条件で窒化処理し
たところ、ＢＮの含有量が92.3％の窒化硼素を製造する
ことができた。
続いて実施例１と同様の方法でホットプレスにより成形
体を製造したところ曲げ強度は10.8Kg／mm2であった。
体を製造したところ曲げ強度は10.8Kg／mm2であった。
実施例３ 実施例１での５mm以下の低温加熱処理生成粉を４０％硼
酸に添加した原因１Kgを、ポット炉でアンモニア雰囲気
中１０００℃で２時間熱処理したところ生成物は９４％
のＢＮであった。
酸に添加した原因１Kgを、ポット炉でアンモニア雰囲気
中１０００℃で２時間熱処理したところ生成物は９４％
のＢＮであった。
この生成物を実施例１と同様な方法によりホットプレス
で成形体を製造し、強度測定したところ曲げ強度は11.3
Kg／mm2であった。
で成形体を製造し、強度測定したところ曲げ強度は11.3
Kg／mm2であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 王明 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の17 川 崎炉材株式会社技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】硼酸もしくはその脱水物または硼酸アンモ
ニウムと窒素化合物とを混合し、該混合物を２５０〜６
００℃で処理して得た塊状生成物の５mm以下の生成粉
を、硼酸もしくはその脱水物または硼酸アンモニウムに
５〜５０重量％混合してアンモニア雰囲気中で加熱する
ことを特徴とする六方晶窒化硼素の製造方法。 - 【請求項２】硼酸もしくはその脱水物または硼酸アンモ
ニウムと窒素化合物とを混合し、該混合物を２５０〜６
００℃で処理して得た塊状生成物の５mm以下の生成粉
を、硼酸もしくはその脱水物または硼酸アンモニウムに
５〜５０重量％混合し、さらにこれに窒素化合物を添加
して非酸化性雰囲気中で加熱することを特徴とする六方
晶窒化硼素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60007132A JPH0610081B2 (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 六方晶窒化硼素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60007132A JPH0610081B2 (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 六方晶窒化硼素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168509A JPS61168509A (ja) | 1986-07-30 |
| JPH0610081B2 true JPH0610081B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=11657548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60007132A Expired - Lifetime JPH0610081B2 (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 六方晶窒化硼素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610081B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021116204A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | デンカ株式会社 | 六方晶窒化ホウ素焼結体 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4439298B2 (ja) | 2004-02-26 | 2010-03-24 | パナソニック株式会社 | 点灯ユニット及び低圧水銀放電ランプ |
| CN103864029B (zh) * | 2014-03-28 | 2016-01-13 | 武汉科技大学 | 一种六方氮化硼粉体制备方法 |
-
1985
- 1985-01-18 JP JP60007132A patent/JPH0610081B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021116204A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | デンカ株式会社 | 六方晶窒化ホウ素焼結体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61168509A (ja) | 1986-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6112844B2 (ja) | ||
| EP0122897B1 (en) | A process for the production of silicon nitride | |
| JPH0585482B2 (ja) | ||
| JPS6111886B2 (ja) | ||
| JPH0610081B2 (ja) | 六方晶窒化硼素の製造方法 | |
| TWI864486B (zh) | 基於鋁金屬製備氮化鋁粉體的方法 | |
| JPS6256308A (ja) | 焼結特性の優れた六方晶窒化硼素粉末およびその製造方法 | |
| JP3647079B2 (ja) | 六方晶窒化ほう素粉末の製造方法 | |
| JPS6172606A (ja) | 焼結特性の優れた六方晶窒化硼素の製造方法 | |
| JPH0510282B2 (ja) | ||
| US4770830A (en) | Process for preparation of high α-type silicon nitride powder | |
| JPH0535084B2 (ja) | ||
| JPH0416502A (ja) | 窒化ほう素の製造方法 | |
| JPS62100403A (ja) | 高純度六方晶窒化硼素微粉末の製造方法 | |
| JPH0735304B2 (ja) | 窒化ホウ素焼結体の製造法 | |
| JP3397503B2 (ja) | 低圧相窒化ほう素粉末の製造方法 | |
| JPS61201608A (ja) | 高純度窒化アルミニウム粉末の製造方法 | |
| JPH0143711B2 (ja) | ||
| US2441770A (en) | Process for making iron powder | |
| JPS6172605A (ja) | 潤滑性を有する窒化硼素の製造方法 | |
| JPS6111885B2 (ja) | ||
| JPS63170207A (ja) | 高純度炭化けい素粉末の製造方法 | |
| JPS6385055A (ja) | 高密度窒化アルミニウム常圧焼結体 | |
| JPH05853A (ja) | 窒化ほう素常圧焼結体の製造方法 | |
| JPH0454609B2 (ja) |