JPH06166505A - サブミクロンの窒化炭素粉末、その製造のための方法及びその使用 - Google Patents
サブミクロンの窒化炭素粉末、その製造のための方法及びその使用Info
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- JPH06166505A JPH06166505A JP5123130A JP12313093A JPH06166505A JP H06166505 A JPH06166505 A JP H06166505A JP 5123130 A JP5123130 A JP 5123130A JP 12313093 A JP12313093 A JP 12313093A JP H06166505 A JPH06166505 A JP H06166505A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 以下の一般モル組成：
【化１】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z
［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係標準偏差（デルタ）ｆが≦０．１
０である窒化炭素粉末。 【目的】 従来の窒化炭素粉末の欠点を持たず、狭い粒
度分布及び粒子形の最小の変化しか持たない実質的に球
形の粒子と組合せられた高い細かさを特徴とする窒化炭
素粉末の提供。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係標準偏差（デルタ）ｆが≦０．１
０である窒化炭素粉末。 【目的】 従来の窒化炭素粉末の欠点を持たず、狭い粒
度分布及び粒子形の最小の変化しか持たない実質的に球
形の粒子と組合せられた高い細かさを特徴とする窒化炭
素粉末の提供。
Description
【０００１】本発明は、以下の一般モル組成：
【０００２】
【化３】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末に、これらの粉末の製造のための方法に、そし
てそれらの使用に関する。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末に、これらの粉末の製造のための方法に、そし
てそれらの使用に関する。
【０００３】合金における絶えざる改善そしてまた技術
的改善（例えば圧力焼結）のお陰で、最近の窒化炭素サ
ーメットは、切断材料、二次成形用具及び高品質低摩耗
部品として、応用の程度と範囲の両方において着実に増
加するマーケットを獲得しつつある。この展開は、それ
らの耐摩耗性、高温での硬さ及び熱安定性の組み合わせ
のお陰で、これらのサーメットは工具発達における現在
のトレンドに正に合致するという事実によって決定され
る。
的改善（例えば圧力焼結）のお陰で、最近の窒化炭素サ
ーメットは、切断材料、二次成形用具及び高品質低摩耗
部品として、応用の程度と範囲の両方において着実に増
加するマーケットを獲得しつつある。この展開は、それ
らの耐摩耗性、高温での硬さ及び熱安定性の組み合わせ
のお陰で、これらのサーメットは工具発達における現在
のトレンドに正に合致するという事実によって決定され
る。
【０００４】かくして、最近の金属加工技術、精密及び
平滑化操作の数の増加及び比較的高合金構造の鋼の使用
の増加は、ＴｉＣＮサーメットによって正に示される特
性である、機械加工及び二次成形用具の適切なエッジ安
定性及び高い熱耐摩耗性を要求する。
平滑化操作の数の増加及び比較的高合金構造の鋼の使用
の増加は、ＴｉＣＮサーメットによって正に示される特
性である、機械加工及び二次成形用具の適切なエッジ安
定性及び高い熱耐摩耗性を要求する。
【０００５】チタン窒化炭素の製造のためには種々の既
知の方法がある。
知の方法がある。
【０００６】かくして、Ｔｉの浸炭または窒化によるＴ
ｉＣ及びＴｉＮの別々の合成及びそれに続くＴ＞１７０
０℃の温度でのそしてｔ＞２ｈの保持時間による以下の
式：
ｉＣ及びＴｉＮの別々の合成及びそれに続くＴ＞１７０
０℃の温度でのそしてｔ＞２ｈの保持時間による以下の
式：
【０００７】
【化４】 （１） ｙＴｉＮ＋（１−Ｙ）ＴｉＣ→ＴｉＣ1-yＮy に従う均質化は、なお最も一般的な製造の方法である。
炭化物及び窒化物の別々の製造から出発するＤＥ−Ａ
２４ ２０ ７６８によれば、炭化物／窒化物混合物の
炭化物／金属混合物を、IVａ金属の窒素に富んだ相及び
Vａ及びＶＩａ金属の低窒素相を含むスピノーダルに分
離された窒化炭素が生成されるように窒素下でか焼す
る。このスピノーダル分離は、ガスプロセスが減らさ
れ、バインダーと低窒素硬材料相との間の湿潤比が改善
され、そして粒子成長が減らされるので、窒化炭素の改
善された焼結挙動を導くと言われている。しかしなが
ら、それらが必要とする長時間のか焼処理及び激しい研
磨ステップのために、広い粒径分布、望ましくない粒形
及び選択的な粒子成長の不利を受け入れねばならない。
炭化物及び窒化物の別々の製造から出発するＤＥ−Ａ
２４ ２０ ７６８によれば、炭化物／窒化物混合物の
炭化物／金属混合物を、IVａ金属の窒素に富んだ相及び
Vａ及びＶＩａ金属の低窒素相を含むスピノーダルに分
離された窒化炭素が生成されるように窒素下でか焼す
る。このスピノーダル分離は、ガスプロセスが減らさ
れ、バインダーと低窒素硬材料相との間の湿潤比が改善
され、そして粒子成長が減らされるので、窒化炭素の改
善された焼結挙動を導くと言われている。しかしなが
ら、それらが必要とする長時間のか焼処理及び激しい研
磨ステップのために、広い粒径分布、望ましくない粒形
及び選択的な粒子成長の不利を受け入れねばならない。
【０００８】加えて、これらの窒化炭素の平均粒径は明
らかに１μｍより大きく、そしてそれらから製造された
サーメットは１μｍより大きい粒径または粒径の大きな
標準偏差（分布範囲）を有する。拡散反応のために必要
とされる温度及び保持時間は、一次粒子のこの重い焼結
の原因である。２．５μｍ以下の平均粒径を有する粉末
への後処理（例えばアトリッター中での）は、大量の破
壊された粒子の生成及び一次粒子破片による対応する高
い比率の破砕表面によって達成される。
らかに１μｍより大きく、そしてそれらから製造された
サーメットは１μｍより大きい粒径または粒径の大きな
標準偏差（分布範囲）を有する。拡散反応のために必要
とされる温度及び保持時間は、一次粒子のこの重い焼結
の原因である。２．５μｍ以下の平均粒径を有する粉末
への後処理（例えばアトリッター中での）は、大量の破
壊された粒子の生成及び一次粒子破片による対応する高
い比率の破砕表面によって達成される。
【０００９】ＥＰ−Ａ ４４７ ３８８及びＥＰ−Ａ
４６４ ３９６は、Ｔ＞１６００℃の温度でのそしてｔ
＞２ｈの保持時間による以下の式：
４６４ ３９６は、Ｔ＞１６００℃の温度でのそしてｔ
＞２ｈの保持時間による以下の式：
【００１０】
【化５】 （２） ｙＴｉＯ2＋（３−ｙ）Ｃ＋ｙ／２Ｎ2→ＴｉＣ1-yＮy＋２ＣＯ に従うＴｉＯ2の炭素熱（ｃａｒｂｏｔｈｅｒｍａｌ）
還元及び窒化を述べている。合成温度の減少及び適切な
窒素分圧と組み合わせられた保持時間によって、この方
法は粒径を減らすことを可能にする。しかしながら、平
均粒径はなお１．３〜２．０μｍであり、そして分布範
囲は （デルタ）ｄ＝（ｄ(90)−ｄ(10)）＞２μｍ（遠心分
離） に達するに過ぎない。
還元及び窒化を述べている。合成温度の減少及び適切な
窒素分圧と組み合わせられた保持時間によって、この方
法は粒径を減らすことを可能にする。しかしながら、平
均粒径はなお１．３〜２．０μｍであり、そして分布範
囲は （デルタ）ｄ＝（ｄ(90)−ｄ(10)）＞２μｍ（遠心分
離） に達するに過ぎない。
【００１１】焼結が少ない窒化炭素粉末を製造すること
はこれらの方法によっても原理的には可能であり、そし
てまたこれは後続の研磨の実施においてより狭い範囲の
粉末を導くけれども、平均粒径はなお明らかに１μｍよ
り大きい。この窒化炭素によって製造されたサーメット
の結晶構造は、激しく研磨され集塊化された窒化炭素を
使用する場合に得られる構造に匹敵する。このようにし
て製造された立ちの激しい研磨またはそれから製造され
たサーメット混合物はサーメット結晶構造における平均
結晶サイズを減らすけれども、それはまた、結晶構造の
対応する特性寸法の分布範囲を増す。
はこれらの方法によっても原理的には可能であり、そし
てまたこれは後続の研磨の実施においてより狭い範囲の
粉末を導くけれども、平均粒径はなお明らかに１μｍよ
り大きい。この窒化炭素によって製造されたサーメット
の結晶構造は、激しく研磨され集塊化された窒化炭素を
使用する場合に得られる構造に匹敵する。このようにし
て製造された立ちの激しい研磨またはそれから製造され
たサーメット混合物はサーメット結晶構造における平均
結晶サイズを減らすけれども、それはまた、結晶構造の
対応する特性寸法の分布範囲を増す。
【００１２】最後に、７００〜９５０℃の温度での以下
の式：
の式：
【００１３】
【化６】 （３） ＴiＣl4＋(１−ｙ)ＣＨ4＋ｙ／２Ｎ2＋２yＨ2→ＴiＣ1-yＮy＋４ＨＣl に従うガス相からの堆積もまた知られている。
【００１４】＜０．１μｍの光学的一次サイズを有する
極端に細かい粉末を、気相種の反応によるこのやり方で
製造することができる。しかしながら、広く高度に反応
性の表面のために、反応の間にまた生成された生成物、
例えばＨＣｌ及びＮＨ4Ｃｌが、数十重量％までの量で
粉末の表面の上に吸着され、そして焼結の間に接着及び
ガス化問題を導き、これらの問題は、究極的には、結晶
構造の発展に悪い影響を与え、そしてまた望ましくない
結晶境界偏析によって多孔性を引き起こしそして／また
は機械的特性に負に影響する。加えて、ＴｉＣＮのガス
相堆積は、コストの理由のためにサーメット切断材料の
ための経済的に受け入れられる方法ではない。
極端に細かい粉末を、気相種の反応によるこのやり方で
製造することができる。しかしながら、広く高度に反応
性の表面のために、反応の間にまた生成された生成物、
例えばＨＣｌ及びＮＨ4Ｃｌが、数十重量％までの量で
粉末の表面の上に吸着され、そして焼結の間に接着及び
ガス化問題を導き、これらの問題は、究極的には、結晶
構造の発展に悪い影響を与え、そしてまた望ましくない
結晶境界偏析によって多孔性を引き起こしそして／また
は機械的特性に負に影響する。加えて、ＴｉＣＮのガス
相堆積は、コストの理由のためにサーメット切断材料の
ための経済的に受け入れられる方法ではない。
【００１５】サーメットの使用をなお限定しているもう
一つの不利益は、通常のＴＣ硬金属と比較しての通常の
温度でのそれらのより低い延性である。この減少した延
性または強さは、特に正確な機械的要求を含む応用、例
えば高い供給速度及び中断での切断における機械加工用
具としてのそれらの使用を制限する。
一つの不利益は、通常のＴＣ硬金属と比較しての通常の
温度でのそれらのより低い延性である。この減少した延
性または強さは、特に正確な機械的要求を含む応用、例
えば高い供給速度及び中断での切断における機械加工用
具としてのそれらの使用を制限する。
【００１６】延性の改善はより高いバインダー金属含量
によって得ることができるけれども、耐摩耗性及び高温
安定性は悪い影響を受け、その結果この点でのサーメッ
トの利点は相対化されるかまたは完全に排除されさえす
る。
によって得ることができるけれども、耐摩耗性及び高温
安定性は悪い影響を受け、その結果この点でのサーメッ
トの利点は相対化されるかまたは完全に排除されさえす
る。
【００１７】しかしながら、細かな粒子及び均一で均質
な結晶構造から大きな進歩を予期することができる。こ
れは、今度は、液相焼結によってＦｅ族の金属と合わせ
られる時に規定されかつ均一な粒子成長を示す細かな粒
子の窒化炭素粉末を予断する。窒化炭素粉末の粒子の細
かさが研磨方法によって得られる場合には、激しくそし
て選択的な粒子成長が一般的に起こり、これは相応して
不均質な構造をもたらす。研磨の後の級分け及びサイズ
分けは、限られた助力を与えるだけでありそして付加的
なコストを負う。
な結晶構造から大きな進歩を予期することができる。こ
れは、今度は、液相焼結によってＦｅ族の金属と合わせ
られる時に規定されかつ均一な粒子成長を示す細かな粒
子の窒化炭素粉末を予断する。窒化炭素粉末の粒子の細
かさが研磨方法によって得られる場合には、激しくそし
て選択的な粒子成長が一般的に起こり、これは相応して
不均質な構造をもたらす。研磨の後の級分け及びサイズ
分けは、限られた助力を与えるだけでありそして付加的
なコストを負う。
【００１８】粒子の細かさに加えて、結晶構造の均一性
は、破壊じん性、疲れ強さ及び耐クリープ性のような特
性にとって決定的である。広い粒径分布は、不均質なバ
インダー金属分布または焼結の間に集塊化された硬い材
料粒子と同じやり方で、疲れしきい値及び破壊じん性を
減らすが、バインダー金属によって分離されない。
は、破壊じん性、疲れ強さ及び耐クリープ性のような特
性にとって決定的である。広い粒径分布は、不均質なバ
インダー金属分布または焼結の間に集塊化された硬い材
料粒子と同じやり方で、疲れしきい値及び破壊じん性を
減らすが、バインダー金属によって分離されない。
【００１９】サーメットまたは硬金属中の割れ伝播を導
きそして破壊じん性及び疲れ強さを決定する限界的な静
的または繰り返し荷重は、今度は、割れ前線に沿った弱
点及び不均質性によって決定される。細孔及び異質な混
入物（不純物）に加えて、粗いそして集塊化された硬い
材料粒子、バインダーたまり、弱い硬い材料／硬い材料
または硬い材料／バインダー結晶境界及び結晶構造中の
その他の不均質性は、割れ成長の局部的な始まりのため
の最も弱い結合である。
きそして破壊じん性及び疲れ強さを決定する限界的な静
的または繰り返し荷重は、今度は、割れ前線に沿った弱
点及び不均質性によって決定される。細孔及び異質な混
入物（不純物）に加えて、粗いそして集塊化された硬い
材料粒子、バインダーたまり、弱い硬い材料／硬い材料
または硬い材料／バインダー結晶境界及び結晶構造中の
その他の不均質性は、割れ成長の局部的な始まりのため
の最も弱い結合である。
【００２０】従って、本発明によって扱われる問題は、
既知の粉末の述べた欠点のいずれをも持たない窒化炭素
の硬い材料の粉末を供給することであった。
既知の粉末の述べた欠点のいずれをも持たない窒化炭素
の硬い材料の粉末を供給することであった。
【００２１】これらの要件は、以下の一般モル組成：
【００２２】
【化７】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係標準偏差（デルタ）ｆが≦０．１
０であることによって特徴付けられる窒化炭素粉末によ
って満たされる。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係標準偏差（デルタ）ｆが≦０．１
０であることによって特徴付けられる窒化炭素粉末によ
って満たされる。
【００２３】従って、本発明による窒化炭素粉末は、狭
い粒径分布及び粒子形の最小の変化しか持たない実質的
に球形の粒子と組み合わせられた高い細かさによって区
別される。
い粒径分布及び粒子形の最小の変化しか持たない実質的
に球形の粒子と組み合わせられた高い細かさによって区
別される。
【００２４】粒子形係数は、線形及び粒子形解析によっ
て対応する粉末粒子のＳＥＭ顕微鏡写真から測定するこ
とができる。粉末は、ＳＥＭによって検討されるサンプ
ルが代表的である、即ち調製が細かいまたは粗い粉末粒
子の集積または控除を伴わないようなやり方で調製され
ねばならない。
て対応する粉末粒子のＳＥＭ顕微鏡写真から測定するこ
とができる。粉末は、ＳＥＭによって検討されるサンプ
ルが代表的である、即ち調製が細かいまたは粗い粉末粒
子の集積または控除を伴わないようなやり方で調製され
ねばならない。
【００２５】粒子寸法は、遮断長さ測定の既知の方法に
よって測定することができる。粒子形を特徴付けるため
に必要とされる粒子周囲Ｕ及び粒子面積Ａ（像表面の上
への粒子の二次元投射）の測定は、ｄU＝Ｕ／π及びｄA
＝（４Ａ／π）1/2によって規定される粒子寸法によっ
て測定することができる。粒子形係数ｆは、ｆ＝４πＡ
／Ｕ2に従って面積Ａと粒子周囲Ｕから導かれる。
よって測定することができる。粒子形を特徴付けるため
に必要とされる粒子周囲Ｕ及び粒子面積Ａ（像表面の上
への粒子の二次元投射）の測定は、ｄU＝Ｕ／π及びｄA
＝（４Ａ／π）1/2によって規定される粒子寸法によっ
て測定することができる。粒子形係数ｆは、ｆ＝４πＡ
／Ｕ2に従って面積Ａと粒子周囲Ｕから導かれる。
【００２６】径ｄU及びｄAは、面の上へのそれらの投射
が（ａ）同じ周囲Ｕ及び（ｂ）同じ面積Ａを有する２つ
の異なる球形の比較粒子を実際の（調査された）粒子と
して特徴付ける。
が（ａ）同じ周囲Ｕ及び（ｂ）同じ面積Ａを有する２つ
の異なる球形の比較粒子を実際の（調査された）粒子と
して特徴付ける。
【００２７】図５は、形係数ｆ＝４πＡ／Ｕ2を説明す
る線説明図である： ｄU＝その周囲Ｕ＝πｄUが投射された粒子周囲と等しい
円の径 ｄA＝その面積が（投射された）粒子面積と等しい円の
径（ｄA≦ｄU）。
る線説明図である： ｄU＝その周囲Ｕ＝πｄUが投射された粒子周囲と等しい
円の径 ｄA＝その面積が（投射された）粒子面積と等しい円の
径（ｄA≦ｄU）。
【００２８】その代わりに、本発明によるサブミクロン
の窒化炭素粉末は、粒子形係数を決定する目的のために
それらの粒径分布によって特徴付けることができる。
の窒化炭素粉末は、粒子形係数を決定する目的のために
それらの粒径分布によって特徴付けることができる。
【００２９】従って、本発明はまた、以下の一般モル組
成：
成：
【００３０】
【化８】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、粉末が、ＳＨＩＭＡＤＺＵ遠心分離
機によって測定して以下の粒径分布特性（容量）： ｄc（１０）≦０．３５μｍ、 ｄc（５０）≦０．７０μｍ、 ｄc（９０）≦１．６５μｍ を有することを特徴とする窒化炭素粉末に関する。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、粉末が、ＳＨＩＭＡＤＺＵ遠心分離
機によって測定して以下の粒径分布特性（容量）： ｄc（１０）≦０．３５μｍ、 ｄc（５０）≦０．７０μｍ、 ｄc（９０）≦１．６５μｍ を有することを特徴とする窒化炭素粉末に関する。
【００３１】１つの好ましい実施態様においては、Ｍｅ
(5)＝Ｔａ及び／またはＮｂであり、Ｍｅ(6)＝Ｍｏ及び
／またはＷであり、そして０．８０≦ｌ≦１．００、０
≦ｍ≦０．１０そして０≦（１−ｌ−ｍ）≦０．２０で
ある。加えて、本発明による硬い材料粉末は、それらの
酸素及び炭素含量に関する特別な純度の特徴による利点
によって区別される。かくして、それらの残留酸素含量
は好ましくは≦０．８重量％であり、一方それらの遊離
炭素含量は≦０．１重量％である。Ｂｒ、Ｃｌ及びＦ含
量の和合計は好ましくは≦０．１重量％である。本発明
による特に好ましい窒化炭素粉末の特徴は、それらが未
破壊一次粒子から成ることである。
(5)＝Ｔａ及び／またはＮｂであり、Ｍｅ(6)＝Ｍｏ及び
／またはＷであり、そして０．８０≦ｌ≦１．００、０
≦ｍ≦０．１０そして０≦（１−ｌ−ｍ）≦０．２０で
ある。加えて、本発明による硬い材料粉末は、それらの
酸素及び炭素含量に関する特別な純度の特徴による利点
によって区別される。かくして、それらの残留酸素含量
は好ましくは≦０．８重量％であり、一方それらの遊離
炭素含量は≦０．１重量％である。Ｂｒ、Ｃｌ及びＦ含
量の和合計は好ましくは≦０．１重量％である。本発明
による特に好ましい窒化炭素粉末の特徴は、それらが未
破壊一次粒子から成ることである。
【００３２】これらの望ましい粒度分析及び化学的特徴
データは、合成方法において本当に達成されそして後続
の研磨、サイズ分け及びその他の熱処理によって確立さ
れるべきではなくまたは、組み合わせて、これらの方法
によっては全く確立することができないことは、それら
の製造にとって決定的でありそして特徴的である。本発
明による窒化炭素の合成のために必要とされる混合物
は、反応性成分（酸化チタン、周期系の第５及び第６亜
族の金属及び金属酸化物、並びにまた炭素）の高度に集
中的な接触及び均質な分配が達成されるような湿った条
件下で製造される。
データは、合成方法において本当に達成されそして後続
の研磨、サイズ分け及びその他の熱処理によって確立さ
れるべきではなくまたは、組み合わせて、これらの方法
によっては全く確立することができないことは、それら
の製造にとって決定的でありそして特徴的である。本発
明による窒化炭素の合成のために必要とされる混合物
は、反応性成分（酸化チタン、周期系の第５及び第６亜
族の金属及び金属酸化物、並びにまた炭素）の高度に集
中的な接触及び均質な分配が達成されるような湿った条
件下で製造される。
【００３３】従って、本発明はまた、対応する金属酸化
物、必要に応じてＭｅ(5)及びＭｅ(6)の金属、並びにカ
ーボンブラックの化学量論量を混合すること、この混合
物を窒素含有雰囲気中でか焼すること並びに引き続いて
研磨することによる本発明による窒化炭素粉末の製造の
ための方法であって、前記混合物がか焼のために水性懸
濁液の形で使用される方法に関する。
物、必要に応じてＭｅ(5)及びＭｅ(6)の金属、並びにカ
ーボンブラックの化学量論量を混合すること、この混合
物を窒素含有雰囲気中でか焼すること並びに引き続いて
研磨することによる本発明による窒化炭素粉末の製造の
ための方法であって、前記混合物がか焼のために水性懸
濁液の形で使用される方法に関する。
【００３４】カーボンブラックの外に、水性懸濁液が少
なくとも一種のＣ含有化合物を含む時に、特に良好な結
果が得られる。炭素に加えて、このＣ含有化合物は、好
ましくは、この系に属する元素例えば窒素及び酸素だけ
がか焼の後で合成生成物中に留まるような構成要素から
だけ成る。
なくとも一種のＣ含有化合物を含む時に、特に良好な結
果が得られる。炭素に加えて、このＣ含有化合物は、好
ましくは、この系に属する元素例えば窒素及び酸素だけ
がか焼の後で合成生成物中に留まるような構成要素から
だけ成る。
【００３５】酸化物の炭素熱（ｃａｒｂｏｔｈｅｒｍａ
ｌ）還元及び後続の金属の炭窒化の基となる反応は、粉
末粒子中のＯ、Ｃ及びＮのための一層均一でかつ短い拡
散経路によって加速されそして一層均一に進行すること
は、本発明による方法にとって決定的である。水性溶液
中で明確に分離された粉末粒子及び乾燥プロセスの間に
酸化物粒子の上に堆積されたＣ粒子の影響は、第一に、
酸化物粒子の間の焼結が減りそして、第二に、拡散プロ
セスを通して制御されたすべての固体／固体及び固体／
気体反応は、一層速く起きるかまたは始まり、そしてよ
り低い温度で完了しそしてまた局部的に一層均一に進行
することである。全体として、これは、すべてのそれら
の化学的及び粒度分析パラメーターにおける最小の変化
を示す粉末に導く。
ｌ）還元及び後続の金属の炭窒化の基となる反応は、粉
末粒子中のＯ、Ｃ及びＮのための一層均一でかつ短い拡
散経路によって加速されそして一層均一に進行すること
は、本発明による方法にとって決定的である。水性溶液
中で明確に分離された粉末粒子及び乾燥プロセスの間に
酸化物粒子の上に堆積されたＣ粒子の影響は、第一に、
酸化物粒子の間の焼結が減りそして、第二に、拡散プロ
セスを通して制御されたすべての固体／固体及び固体／
気体反応は、一層速く起きるかまたは始まり、そしてよ
り低い温度で完了しそしてまた局部的に一層均一に進行
することである。全体として、これは、すべてのそれら
の化学的及び粒度分析パラメーターにおける最小の変化
を示す粉末に導く。
【００３６】Ｃ含有化合物が一または複数の炭化水素と
して存在する時に特に良好な結果が得られる。水性懸濁
液は、好ましくは固体含量を基にして２０〜６０重量％
そして、さらに好ましくは３０〜５０重量％の水含量を
有し、そしてＣ含有化合物を通して導入される炭素の量
は、使用されるカーボンブラックの量を基にして好まし
くは５〜４０重量％にのぼる。
して存在する時に特に良好な結果が得られる。水性懸濁
液は、好ましくは固体含量を基にして２０〜６０重量％
そして、さらに好ましくは３０〜５０重量％の水含量を
有し、そしてＣ含有化合物を通して導入される炭素の量
は、使用されるカーボンブラックの量を基にして好まし
くは５〜４０重量％にのぼる。
【００３７】本発明による方法は、粒度分析の／形態的
なそして化学的な特性データが窒化炭素の合成において
本当に確立されることを確保する。
なそして化学的な特性データが窒化炭素の合成において
本当に確立されることを確保する。
【００３８】方法（２）においては、ＴｉＯ2−金属酸
化物／金属カーボンブラック混合物の炭素熱還元及び炭
窒化は、第一ステップにおいて製造され、そして次に第
二ステップにおいて窒素下でか焼される。本発明による
溶液のための特に好ましい尺度は、 ａ）炭素の一部がカーボンブラックからだけではなくて
Ｃ含有化合物の水性溶液または懸濁液から得られる湿っ
た（水性）条件下での混合物の製造に、 ｂ）溶解または懸濁されたＣ含有化合物の完全な反応
に、そして ｃ）低い合成温度、Ｎ2／Ｈ2／Ａｒ反応ガスの高い流量
及び低いＮ2分圧で実施される合成に ある。
化物／金属カーボンブラック混合物の炭素熱還元及び炭
窒化は、第一ステップにおいて製造され、そして次に第
二ステップにおいて窒素下でか焼される。本発明による
溶液のための特に好ましい尺度は、 ａ）炭素の一部がカーボンブラックからだけではなくて
Ｃ含有化合物の水性溶液または懸濁液から得られる湿っ
た（水性）条件下での混合物の製造に、 ｂ）溶解または懸濁されたＣ含有化合物の完全な反応
に、そして ｃ）低い合成温度、Ｎ2／Ｈ2／Ａｒ反応ガスの高い流量
及び低いＮ2分圧で実施される合成に ある。
【００３９】さらに特別には、窒素分圧は、窒素平衡圧
力（（Ｔｉ，Ｍｅ）Ｃ1-yＮy＋Ｃfree相境界での平衡圧
力）より明確に低い。
力（（Ｔｉ，Ｍｅ）Ｃ1-yＮy＋Ｃfree相境界での平衡圧
力）より明確に低い。
【００４０】すべての粉末粒子の解凝集、激しい混合、
最適な均質化、反応に形の上で望ましいやり方での反応
物の接触、短い反応時間そして、最後に、細かな粒子の
狭い範囲の粉末がこのようにして保証される。
最適な均質化、反応に形の上で望ましいやり方での反応
物の接触、短い反応時間そして、最後に、細かな粒子の
狭い範囲の粉末がこのようにして保証される。
【００４１】これは、適切に確立された流れる窒素含有
合成雰囲気と一緒に、３０分〜３時間の好ましいか焼時
間に関する１５００〜１７５０℃の範囲の本発明による
窒化炭素にとって望ましい低いか焼温度を与える。
合成雰囲気と一緒に、３０分〜３時間の好ましいか焼時
間に関する１５００〜１７５０℃の範囲の本発明による
窒化炭素にとって望ましい低いか焼温度を与える。
【００４２】本発明の方法は以下のように実施すること
ができる：成分ＴｉＯ2及び（ａ）（Vａ，VIａ）金属酸
化物及び必要に応じて（ｂ）（Vａ，VIａ）金属を、ま
ず強力ミキサー中でカーボンブラックと共に乾燥混合す
る。次に、２０〜６０％の比のＣ含有化合物（例えば炭
化水素）の水性溶液または懸濁液を、固体または粉末形
のこの乾燥混合物に分割して添加し、引き続いて粘性の
ペーストに処理する。次に、このペーストを後続の処理
に適したやり方で乾燥炉中で乾燥し、多孔板プレスまた
は押出機中で押出して０．５〜５ｍｍの径を生成させ、
そして熱処理のためにグラファイトるつぼに導入する。
この物質を、次に、Ｎ2／Ｈ2雰囲気中で１５００〜１７
５０℃の温度で３０〜１８０分間か焼する。窒化炭素の
ために必要とされる（Ｃ：Ｎ）比は、成分の秤量された
量と、温度、流れるガスの窒素分圧及び反応ガスの全ス
ループットとの両方によって確立される。
ができる：成分ＴｉＯ2及び（ａ）（Vａ，VIａ）金属酸
化物及び必要に応じて（ｂ）（Vａ，VIａ）金属を、ま
ず強力ミキサー中でカーボンブラックと共に乾燥混合す
る。次に、２０〜６０％の比のＣ含有化合物（例えば炭
化水素）の水性溶液または懸濁液を、固体または粉末形
のこの乾燥混合物に分割して添加し、引き続いて粘性の
ペーストに処理する。次に、このペーストを後続の処理
に適したやり方で乾燥炉中で乾燥し、多孔板プレスまた
は押出機中で押出して０．５〜５ｍｍの径を生成させ、
そして熱処理のためにグラファイトるつぼに導入する。
この物質を、次に、Ｎ2／Ｈ2雰囲気中で１５００〜１７
５０℃の温度で３０〜１８０分間か焼する。窒化炭素の
ために必要とされる（Ｃ：Ｎ）比は、成分の秤量された
量と、温度、流れるガスの窒素分圧及び反応ガスの全ス
ループットとの両方によって確立される。
【００４３】本発明はまた、元素の周期系の鉄族からの
３〜２５重量％のバインダー金属を本発明による窒化炭
素及び必要に応じてその他の炭化物及び窒化物と共に焼
結することによるサブミクロンの結晶構造を有する焼結
された成形体の製造のための本発明による窒化炭素粉末
の使用に関する。
３〜２５重量％のバインダー金属を本発明による窒化炭
素及び必要に応じてその他の炭化物及び窒化物と共に焼
結することによるサブミクロンの結晶構造を有する焼結
された成形体の製造のための本発明による窒化炭素粉末
の使用に関する。
【００４４】
【実施例】以下の実施例は、本発明を何ら限定すること
無く本発明を例示することを意図する。
無く本発明を例示することを意図する。
【００４５】実施例１ 比ＢＥＴ表面積１２ｍ2／ｇの２ｋｇの二酸化チタン、
及び比ＢＥＴ表面積４５ｍ2／ｇの６７９ｇのカーボン
ブラックを、強力ミキサー中で５分間乾燥混合した。次
に、１．３ｌの蔗糖溶液（２００ｇの精製された蔗糖対
１．２ｌの蒸留水）を分割して添加し、そして強力ミキ
サーの回転速度を次第に増した。ミキサーシャフトに関
して２５００ｒ．ｐ．ｍ．そしてミキサーポットに関し
て６４ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度での１５分間の混合の後
で、均質で粘性のペーストが生成され、そしてミキサー
から取り出され、そして乾燥炉中で８０℃で約５時間乾
燥された。乾燥炉中でそれは約２ｃｍの層厚さに広がっ
た。なお十分に粘性のペーストを、次に、多孔板プレス
中で押出して１．５ｍｍ径のストランドを生成させそし
てグラファイトるつぼ中に緩やかに導入した。このよう
にして製造されそしてグラファイトるつぼ中に置かれた
物質を、流れるＮ2／Ｈ2雰囲気中で１６００℃で８０分
間等温的にか焼した。合成物質のための加熱速度は５Ｋ
／ｍｉｎであった。Ｎ2／Ｈ2ガス流出は３３ｌ／ｍｉｎ
であり、ガス雰囲気中の窒素の分圧は熱力学的な窒素平
衡圧力の１０〜５０％に達し、そして合成物質を覆って
流れるＮ2／Ｈ2反応ガスは約３５ｍ／ｍｉｎの割合であ
った。反応を集中させそして生成されたＣＯをより良く
散らすために、合成るつぼの前方及び後方端にガス入口
及び出口を装備し、そして適切なガス方向付けシステム
を炉の中に配置した。
及び比ＢＥＴ表面積４５ｍ2／ｇの６７９ｇのカーボン
ブラックを、強力ミキサー中で５分間乾燥混合した。次
に、１．３ｌの蔗糖溶液（２００ｇの精製された蔗糖対
１．２ｌの蒸留水）を分割して添加し、そして強力ミキ
サーの回転速度を次第に増した。ミキサーシャフトに関
して２５００ｒ．ｐ．ｍ．そしてミキサーポットに関し
て６４ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度での１５分間の混合の後
で、均質で粘性のペーストが生成され、そしてミキサー
から取り出され、そして乾燥炉中で８０℃で約５時間乾
燥された。乾燥炉中でそれは約２ｃｍの層厚さに広がっ
た。なお十分に粘性のペーストを、次に、多孔板プレス
中で押出して１．５ｍｍ径のストランドを生成させそし
てグラファイトるつぼ中に緩やかに導入した。このよう
にして製造されそしてグラファイトるつぼ中に置かれた
物質を、流れるＮ2／Ｈ2雰囲気中で１６００℃で８０分
間等温的にか焼した。合成物質のための加熱速度は５Ｋ
／ｍｉｎであった。Ｎ2／Ｈ2ガス流出は３３ｌ／ｍｉｎ
であり、ガス雰囲気中の窒素の分圧は熱力学的な窒素平
衡圧力の１０〜５０％に達し、そして合成物質を覆って
流れるＮ2／Ｈ2反応ガスは約３５ｍ／ｍｉｎの割合であ
った。反応を集中させそして生成されたＣＯをより良く
散らすために、合成るつぼの前方及び後方端にガス入口
及び出口を装備し、そして適切なガス方向付けシステム
を炉の中に配置した。
【００４６】合成の後で、炭窒化された物質はなおスト
ランド状またはスパゲッティ状の形で存在したが、手で
容易に破砕することができた。６０ｒ．ｐ．ｍ．でのボ
ールミル中での４時間の乾燥研磨（研磨要素対窒化炭素
粉末の重量比５：１）は粉末の完全な解凝集のために十
分であった。このようにして製造された窒化炭素粉末
は、以下のデータによってそして図１〜４によって特徴
付けられる（％は重量％である）： 全炭素（Ｃtot）： ９．７９％ 遊離炭素（Ｃfree）： ０．０２％ 窒素含量： １１．３０％ 酸素含量： ０．５１％ 塩化物含量： ＜０．１０％ ＦＩＳＨＥＲ粒径（ＡＳＴＭ Ｂ ３３０、ＦＳＳＳ） ０．８５μｍ 比表面積（ＤＩＮ ６６ １３１によるＢＥＴ） ３．５６ｍ2／ｇ ＳＥＭ粒径ｄB ０．７５μｍ 粒径の標準偏差（デルタ）ｄB ０．２９μｍ 形係数（平均値）ｆ ０．８６ 形係数の標準偏差（デルタ）ｆ ０．０９ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（１０）値 ０．２８μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（５０）値 ０．６１μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（９０）値 １．２８μｍ1) 沈降分析の基礎原理。遠心分離分野における定量的
測定のための評価式、ＤＩＮ ６６ １１１の補逸１、
１９８９年２月。
ランド状またはスパゲッティ状の形で存在したが、手で
容易に破砕することができた。６０ｒ．ｐ．ｍ．でのボ
ールミル中での４時間の乾燥研磨（研磨要素対窒化炭素
粉末の重量比５：１）は粉末の完全な解凝集のために十
分であった。このようにして製造された窒化炭素粉末
は、以下のデータによってそして図１〜４によって特徴
付けられる（％は重量％である）： 全炭素（Ｃtot）： ９．７９％ 遊離炭素（Ｃfree）： ０．０２％ 窒素含量： １１．３０％ 酸素含量： ０．５１％ 塩化物含量： ＜０．１０％ ＦＩＳＨＥＲ粒径（ＡＳＴＭ Ｂ ３３０、ＦＳＳＳ） ０．８５μｍ 比表面積（ＤＩＮ ６６ １３１によるＢＥＴ） ３．５６ｍ2／ｇ ＳＥＭ粒径ｄB ０．７５μｍ 粒径の標準偏差（デルタ）ｄB ０．２９μｍ 形係数（平均値）ｆ ０．８６ 形係数の標準偏差（デルタ）ｆ ０．０９ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（１０）値 ０．２８μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（５０）値 ０．６１μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（９０）値 １．２８μｍ1) 沈降分析の基礎原理。遠心分離分野における定量的
測定のための評価式、ＤＩＮ ６６ １１１の補逸１、
１９８９年２月。
【００４７】この分析は、以下の化学量論組成：ＴｉＣ
0.498Ｎ0.494Ｏ0.023またはＴｉ（Ｃ0.491Ｎ0.487Ｏ
0.022）1.015を有する（オキシ）窒化炭素に対応する。
0.498Ｎ0.494Ｏ0.023またはＴｉ（Ｃ0.491Ｎ0.487Ｏ
0.022）1.015を有する（オキシ）窒化炭素に対応する。
【００４８】図１は、この窒化炭素粉末（グレードＥ、
底）のそして均質化によって製造された比較できる組成
の激しく研磨された窒化炭素（グレードＡ、トップ）の
ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
底）のそして均質化によって製造された比較できる組成
の激しく研磨された窒化炭素（グレードＡ、トップ）の
ＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【００４９】図２は、この窒化炭素粉末（グレードＥ、
底）のそしてＴｉＯ2／カーボンブラック乾燥ブレンド
の炭素熱還元によって製造された比較できる組成の窒化
炭素（グレードＢ、トップ）のＳＥＭ顕微鏡写真を示
す。
底）のそしてＴｉＯ2／カーボンブラック乾燥ブレンド
の炭素熱還元によって製造された比較できる組成の窒化
炭素（グレードＢ、トップ）のＳＥＭ顕微鏡写真を示
す。
【００５０】図３は、比較粉末グレードＡ（拡散反応さ
れた、図１参照）及びグレードＢ（ＴｉＯ2／カーボン
ブラック乾燥ブレンドの炭素熱還元、図２参照）の対応
する粒径分布と比較してＳＨＩＭＡＤＺＵ ＳＡ−ＣＰ
２遠心分離機によって測定されたこの窒化炭素粉末
（グレードＥ）の粒径分布（容積）を示す。
れた、図１参照）及びグレードＢ（ＴｉＯ2／カーボン
ブラック乾燥ブレンドの炭素熱還元、図２参照）の対応
する粒径分布と比較してＳＨＩＭＡＤＺＵ ＳＡ−ＣＰ
２遠心分離機によって測定されたこの窒化炭素粉末
（グレードＥ）の粒径分布（容積）を示す。
【００５１】０．０１％のＣａｌｇｏｎを含む水を粒径
測定のための沈降溶液として使用しそして分散は１０分
間実施した。超音波浴を１０００ｒ．ｐ．ｍ．の遠心分
離様式で分析した。
測定のための沈降溶液として使用しそして分散は１０分
間実施した。超音波浴を１０００ｒ．ｐ．ｍ．の遠心分
離様式で分析した。
【００５２】図４は、（ａ）拡散反応された窒化炭素
（グレードＡ、トップ）を使用してそして（ｂ）本発明
による窒化炭素（グレードＥ、底）を使用して、その他
は同じＮｉ／Ｃｏバインダー及び（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）炭
化物を使用して焼結されたサーメットの結晶構造のＳＥ
Ｍ顕微鏡写真を示す。
（グレードＡ、トップ）を使用してそして（ｂ）本発明
による窒化炭素（グレードＥ、底）を使用して、その他
は同じＮｉ／Ｃｏバインダー及び（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）炭
化物を使用して焼結されたサーメットの結晶構造のＳＥ
Ｍ顕微鏡写真を示す。
【００５３】実施例２ 同じ出発物質を使用してＴｉＣＮ窒化炭素を製造するた
めに、二酸化チタンＴｉＯ2及びカーボンブラック、即
ち２ｋｇのＴｉＯ2及び６２３ｇのカーボンブラックを
含む混合物を秤量しそして強力ミキサー中で蔗糖溶液
（１８４．５ｇの精製された蔗糖対１．３ｌの蒸留水）
と混合し、乾燥しそして押出した。この合成は、再び１
６００℃（等温保持時間 ８０分）で、しかし７２ｌ／
ｍｉｎＮ2／Ｈ2ガス混合物の明確に増加させた全体のス
ループット及び熱力学的な窒素平衡圧力（ＴｉＣ1-yＮy
＋Ｃfree相境界での平衡圧力）の５〜２５％の流れるガ
ス中の窒素分圧で実施した。実施例１の灰色のＴｉＣ
1-yＮy粉末とは対照的に、合成生成物は、色が薄いライ
ラック色であり、そしてまた激しくない研磨によって後
処理でき、そして完全に解凝集することができた、即ち
粒子それ自体は破壊されること無く一次粒子に破砕する
ことができた。このようにして製造された粉末は、以下
の特性データを有する： 全炭素（Ｃtot）： ５．９１％ 遊離炭素（Ｃfree）： ０．０２％ 窒素含量： １５．９０％ 酸素含量： ０．６０％ 塩化物含量： ＜０．１０％ ＦＩＳＨＥＲ粒径（ＡＳＴＭ Ｂ ３３０、ＦＳＳＳ） ０．９０μｍ 比表面積（ＤＩＮ ６６ １３１によるＢＥＴ） ３．２０ｍ2／ｇ ＳＥＭ粒径ｄB ０．７２μｍ 粒径の標準偏差（デルタ）ｄB ０．３５μｍ 形係数（平均値）ｆ ０．８７ 形係数の標準偏差（デルタ）ｆ ０．１０ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（１０）値 ０．２９μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（５０）値 ０．６７μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（９０）値 １．３９μｍ1) 沈降分析の基礎原理。遠心分離分野における定量的
測定のための評価式、ＤＩＮ ６６ １１１の補逸１、
１９８９年２月。
めに、二酸化チタンＴｉＯ2及びカーボンブラック、即
ち２ｋｇのＴｉＯ2及び６２３ｇのカーボンブラックを
含む混合物を秤量しそして強力ミキサー中で蔗糖溶液
（１８４．５ｇの精製された蔗糖対１．３ｌの蒸留水）
と混合し、乾燥しそして押出した。この合成は、再び１
６００℃（等温保持時間 ８０分）で、しかし７２ｌ／
ｍｉｎＮ2／Ｈ2ガス混合物の明確に増加させた全体のス
ループット及び熱力学的な窒素平衡圧力（ＴｉＣ1-yＮy
＋Ｃfree相境界での平衡圧力）の５〜２５％の流れるガ
ス中の窒素分圧で実施した。実施例１の灰色のＴｉＣ
1-yＮy粉末とは対照的に、合成生成物は、色が薄いライ
ラック色であり、そしてまた激しくない研磨によって後
処理でき、そして完全に解凝集することができた、即ち
粒子それ自体は破壊されること無く一次粒子に破砕する
ことができた。このようにして製造された粉末は、以下
の特性データを有する： 全炭素（Ｃtot）： ５．９１％ 遊離炭素（Ｃfree）： ０．０２％ 窒素含量： １５．９０％ 酸素含量： ０．６０％ 塩化物含量： ＜０．１０％ ＦＩＳＨＥＲ粒径（ＡＳＴＭ Ｂ ３３０、ＦＳＳＳ） ０．９０μｍ 比表面積（ＤＩＮ ６６ １３１によるＢＥＴ） ３．２０ｍ2／ｇ ＳＥＭ粒径ｄB ０．７２μｍ 粒径の標準偏差（デルタ）ｄB ０．３５μｍ 形係数（平均値）ｆ ０．８７ 形係数の標準偏差（デルタ）ｆ ０．１０ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（１０）値 ０．２９μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（５０）値 ０．６７μｍ ＳＨＩＭＡＤＺＵ1)によるｄ（９０）値 １．３９μｍ1) 沈降分析の基礎原理。遠心分離分野における定量的
測定のための評価式、ＤＩＮ ６６ １１１の補逸１、
１９８９年２月。
【００５４】この分析は、以下の化学量論組成：ＴｉＣ
0.304Ｎ0.701Ｏ0.023またはＴｉ（Ｃ0.296Ｎ0.682Ｏ
0.022）1.028を有する（オキシ）窒化炭素に対応する。
0.304Ｎ0.701Ｏ0.023またはＴｉ（Ｃ0.296Ｎ0.682Ｏ
0.022）1.028を有する（オキシ）窒化炭素に対応する。
【００５５】形係数を測定するために、約２００の粒子
を、拡大されたＳＥＭ顕微鏡写真（倍率１０4ｘ）を使
用して線形及び粒子形分析によって評価する。粒子寸法
は、遮断長さ測定の既知の方法によって測定した。加え
て、ｄU＝Ｕ／π及びｄA＝（４Ａ／π）1/2によって規
定される粒子寸法は、粒子形を特徴付けるために必要と
される粒子周囲Ｕ及び粒子面積Ａ（像表面の上への粒子
の二次元投射）の測定から測定された。粒子形係数ｆ
は、ｆ＝４πＡ／Ｕ2に従って面積Ａと粒子周囲Ｕから
導かれる。
を、拡大されたＳＥＭ顕微鏡写真（倍率１０4ｘ）を使
用して線形及び粒子形分析によって評価する。粒子寸法
は、遮断長さ測定の既知の方法によって測定した。加え
て、ｄU＝Ｕ／π及びｄA＝（４Ａ／π）1/2によって規
定される粒子寸法は、粒子形を特徴付けるために必要と
される粒子周囲Ｕ及び粒子面積Ａ（像表面の上への粒子
の二次元投射）の測定から測定された。粒子形係数ｆ
は、ｆ＝４πＡ／Ｕ2に従って面積Ａと粒子周囲Ｕから
導かれる。
【００５６】径ｄU及びｄAは、面の上へのそれらの投射
が（ａ）同じ周囲Ｕ及び（ｂ）同じ表面Ａを有する２つ
の異なる球形の比較粒子を実際の（調査された）粒子と
して特徴付ける。
が（ａ）同じ周囲Ｕ及び（ｂ）同じ表面Ａを有する２つ
の異なる球形の比較粒子を実際の（調査された）粒子と
して特徴付ける。
【００５７】図５は、形係数ｆ＝４πＡ／Ｕ2を説明す
る略説明図である： ｄU＝その周囲Ｕ＝πｄUが投射された粒子周囲と等しい
円の径 ｄA＝その面積が（投射された）粒子面積と等しい円の
径（ｄA≦ｄU）。
る略説明図である： ｄU＝その周囲Ｕ＝πｄUが投射された粒子周囲と等しい
円の径 ｄA＝その面積が（投射された）粒子面積と等しい円の
径（ｄA≦ｄU）。
【００５８】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
である。
【００５９】１）以下の一般モル組成：
【００６０】
【化９】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）標準偏
差（デルタ）ｆが≦０．１０である窒化炭素粉末。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）標準偏
差（デルタ）ｆが≦０．１０である窒化炭素粉末。
【００６１】２）以下の一般モル組成：
【００６２】
【化１０】 （ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、粉末が、ＳＨＩＭＡＤＺＵ遠心分離
機によって測定して以下の粒径分布特性（容量）： ｄc（１０）≦０．３５μｍ、 ｄc（５０）≦０．７０μｍ、 ｄc（９０）≦１．６５μｍ を有する窒化炭素粉末。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、粉末が、ＳＨＩＭＡＤＺＵ遠心分離
機によって測定して以下の粒径分布特性（容量）： ｄc（１０）≦０．３５μｍ、 ｄc（５０）≦０．７０μｍ、 ｄc（９０）≦１．６５μｍ を有する窒化炭素粉末。
【００６３】３）Ｍｅ(5)がＴａ及びＮｂの少なくとも
一つであり、Ｍｅ(6)がＭｏ及びＷの少なくとも一つで
あり、そして ０．８０≦ｌ≦１．００ ０≦ｍ≦０．１０そして ０≦（１−ｌ−ｍ）≦０．２０ である、上記１に記載の窒化炭素粉末。
一つであり、Ｍｅ(6)がＭｏ及びＷの少なくとも一つで
あり、そして ０．８０≦ｌ≦１．００ ０≦ｍ≦０．１０そして ０≦（１−ｌ−ｍ）≦０．２０ である、上記１に記載の窒化炭素粉末。
【００６４】４）粉末が≦０．８重量％の残留酸素含量
及び≦０．１重量％の遊離炭素含量を有する、上記１に
記載の窒化炭素粉末。
及び≦０．１重量％の遊離炭素含量を有する、上記１に
記載の窒化炭素粉末。
【００６５】５）Ｂｒ、Ｃｌ及びＦ含量の和合計が≦
０．１重量％である、上記１に記載の窒化炭素粉末。
０．１重量％である、上記１に記載の窒化炭素粉末。
【００６６】６）粉末が未破壊一次粒子から本質的に成
る、上記１に記載の窒化炭素粉末。 ７）以下の一般モル組成：
る、上記１に記載の窒化炭素粉末。 ７）以下の一般モル組成：
【００６７】
【化１１】 （ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属の窒化炭素粉末の製造
のための方法であって、該方法が窒化炭素粉末中の金属
に対応する金属酸化物、必要に応じてＭｅ(5)及びＭｅ
(6)元素の金属、並びにカーボンブラックの化学量論量
を混合すること、この混合物を窒素含有雰囲気中でか焼
すること並びに引き続いて解凝集することを有して成
り、そして該混合物がか焼のために水性懸濁液の形で使
用される方法。
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属の窒化炭素粉末の製造
のための方法であって、該方法が窒化炭素粉末中の金属
に対応する金属酸化物、必要に応じてＭｅ(5)及びＭｅ
(6)元素の金属、並びにカーボンブラックの化学量論量
を混合すること、この混合物を窒素含有雰囲気中でか焼
すること並びに引き続いて解凝集することを有して成
り、そして該混合物がか焼のために水性懸濁液の形で使
用される方法。
【００６８】８）カーボンブラックに加えて、水性懸濁
液が少なくとも一種のＣ含有化合物を含む、上記７に記
載の方法。
液が少なくとも一種のＣ含有化合物を含む、上記７に記
載の方法。
【００６９】９）炭素に加えて、Ｃ含有化合物が合成さ
れた生成物中の窒素及び／または酸素を放出する、上記
８に記載の方法。
れた生成物中の窒素及び／または酸素を放出する、上記
８に記載の方法。
【００７０】１０）Ｃ含有化合物が一または複数の炭水
化物として存在する、上記８に記載の方法。
化物として存在する、上記８に記載の方法。
【００７１】１１）水性懸濁液が固体含量を基にして２
０〜６０重量％の水含量を有する、上記７に記載の方
法。
０〜６０重量％の水含量を有する、上記７に記載の方
法。
【００７２】１２）Ｃ含有化合物によって導入された炭
素の量が使用されたカーボンブラックの量を基にして５
〜４０重量％である、上記８に記載の方法。
素の量が使用されたカーボンブラックの量を基にして５
〜４０重量％である、上記８に記載の方法。
【００７３】１３）か焼を１５００〜１７５０℃の温度
で３０分〜３時間実施する、上記７に記載の方法。
で３０分〜３時間実施する、上記７に記載の方法。
【００７４】１４）上記１に記載の窒化炭素粉末を元素
の周期系の鉄族からの３〜２５重量％のバインダー金属
と共に焼結することによって生成されたサブミクロンの
結晶構造（ｇｒａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する
焼結された成形体（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｃｏｍｐａｃｔ
ｓ）。
の周期系の鉄族からの３〜２５重量％のバインダー金属
と共に焼結することによって生成されたサブミクロンの
結晶構造（ｇｒａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する
焼結された成形体（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｃｏｍｐａｃｔ
ｓ）。
【００７５】１５）水性懸濁液が固体含量を基にして３
０〜５０重量％の水含量を有する、上記１１に記載の方
法。
０〜５０重量％の水含量を有する、上記１１に記載の方
法。
【図１】図１は、この窒化炭素粉末（グレードＥ、底）
のそして均質化によって製造された比較できる組成の激
しく研磨された窒化炭素（グレードＡ、トップ）のＳＥ
Ｍ顕微鏡写真を示す。
のそして均質化によって製造された比較できる組成の激
しく研磨された窒化炭素（グレードＡ、トップ）のＳＥ
Ｍ顕微鏡写真を示す。
【図２】図２は、この窒化炭素粉末（グレードＥ、底）
のそしてＴｉＯ2／カーボンブラック乾燥ブレンドの炭
素熱還元によって製造された比較できる組成の窒化炭素
（グレードＢ、トップ）のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
のそしてＴｉＯ2／カーボンブラック乾燥ブレンドの炭
素熱還元によって製造された比較できる組成の窒化炭素
（グレードＢ、トップ）のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図３】図３は、比較粉末グレードＡ（拡散反応され
た、図１参照）及びグレードＢ（ＴｉＯ2／カーボンブ
ラック乾燥ブレンドの炭素熱還元、図２参照）の対応す
る粒径分布と比較してＳＨＩＭＡＤＺＵ ＳＡ−ＣＰ
２遠心分離機によって測定されたこの窒化炭素粉末（グ
レードＥ）の粒径分布（容積）を示す。
た、図１参照）及びグレードＢ（ＴｉＯ2／カーボンブ
ラック乾燥ブレンドの炭素熱還元、図２参照）の対応す
る粒径分布と比較してＳＨＩＭＡＤＺＵ ＳＡ−ＣＰ
２遠心分離機によって測定されたこの窒化炭素粉末（グ
レードＥ）の粒径分布（容積）を示す。
【図４】図４は、（ａ）拡散反応された窒化炭素（グレ
ードＡ、トップ）を使用してそして（ｂ）本発明による
窒化炭素（グレードＥ、底）を使用して、その他は同じ
Ｎｉ／Ｃｏバインダー及び（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）炭化物を
使用して焼結されたサーメットの結晶構造のＳＥＭ顕微
鏡写真を示す。
ードＡ、トップ）を使用してそして（ｂ）本発明による
窒化炭素（グレードＥ、底）を使用して、その他は同じ
Ｎｉ／Ｃｏバインダー及び（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）炭化物を
使用して焼結されたサーメットの結晶構造のＳＥＭ顕微
鏡写真を示す。
【図５】図５は、形係数ｆ＝４πＡ／Ｕ2を説明する略
説明図である。
説明図である。
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この窒化炭素粉末（グレードＥ、底）
のそして均質化によって製造された比較できる組成の激
しく研磨された窒化炭素（グレードＡ、トップ）の粒子
構造を表わすＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
のそして均質化によって製造された比較できる組成の激
しく研磨された窒化炭素（グレードＡ、トップ）の粒子
構造を表わすＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図２】図２は、この窒化炭素粉末（グレードＥ、底）
のそしてＴｉＯ２／カーボンブラック乾燥ブレンドの炭
素熱還元によって製造された比較できる組成の窒化炭素
（グレードＢ、トップ）の粒子構造を表わすＳＥＭ顕微
鏡写真を示す。
のそしてＴｉＯ２／カーボンブラック乾燥ブレンドの炭
素熱還元によって製造された比較できる組成の窒化炭素
（グレードＢ、トップ）の粒子構造を表わすＳＥＭ顕微
鏡写真を示す。
【図３】図３は、比較粉末グレードＡ（拡散反応され
た、図１参照）及びグレードＢ（ＴｉＯ２／カーボンブ
ラック乾燥ブレンドの炭素熱還元、図２参照）の対応す
る粒径分布と比較してＳＨＩＭＡＤＺＵ ＳＡ−ＣＰ
２遠心分離機によって測定されたこの窒化炭素粉末（グ
レードＥ）の粒径分布（容積）を示す。
た、図１参照）及びグレードＢ（ＴｉＯ２／カーボンブ
ラック乾燥ブレンドの炭素熱還元、図２参照）の対応す
る粒径分布と比較してＳＨＩＭＡＤＺＵ ＳＡ−ＣＰ
２遠心分離機によって測定されたこの窒化炭素粉末（グ
レードＥ）の粒径分布（容積）を示す。
【図４】図４は、（ａ）拡散反応された窒化炭素（グレ
ードＡ、トップ）を使用してそして（ｂ）本発明による
窒化炭素（グレードＥ、底）を使用して、その他は同じ
Ｎｉ／Ｃｏバインダー及び（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）炭化物を
使用して焼結されたサーメットの結晶構造を表わすＳＥ
Ｍ顕微鏡写真を示す。
ードＡ、トップ）を使用してそして（ｂ）本発明による
窒化炭素（グレードＥ、底）を使用して、その他は同じ
Ｎｉ／Ｃｏバインダー及び（Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）炭化物を
使用して焼結されたサーメットの結晶構造を表わすＳＥ
Ｍ顕微鏡写真を示す。
【図５】図５は、形係数ｆ＝４πＡ／Ｕ２を説明する略
説明図である。
説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンノ・グリース ドイツ連邦共和国デー3380ゴスラー・マク ス−エルンスト−ベーク４ (72)発明者 ゲルハルト・ギレ ドイツ連邦共和国デー3380ゴスラー・シユ ピタルシユトラーセ８ (72)発明者 マリオ・サルフアドリ ドイツ連邦共和国デー3380ゴスラー・オイ レンブルク18
Claims (3)
- 【請求項１】 以下の一般モル組成： 【化１】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属のサブミクロンの窒化
炭素粉末であって、ＳＥＭ像解析から決定される粒子形
係数ｆが平均値ｆに関して０．８０≦ｆ≦０．９０の限
界内に入りそして関係標準偏差（デルタ）ｆが≦０．１
０である窒化炭素粉末。 - 【請求項２】 以下の一般モル組成： 【化２】（ＴｉlＭｅm (5)Ｍｅ(6) 1-l-m）（Ｃ1-yＮy）z ［式中、０．５０≦ｌ≦１、０＜ｍ＜０．１５、０≦
（１−ｌ−ｍ）≦０．５０、０．１０≦ｙ≦０．９５そ
してｚ≧０．９０］を有する、チタン及び、必要に応じ
て、元素の周期系の第５（Ｍｅ(5)）及び第６（Ｍ
ｅ(6)）亜族のその他の遷移金属の窒化炭素粉末の製造
のための方法であって、該方法が窒化炭素粉末中の金属
に対応する金属酸化物、必要に応じてＭｅ(5)及びＭｅ
(6)元素の金属、並びにカーボンブラックの化学量論量
を混合すること、この混合物を窒素含有雰囲気中でか焼
すること並びに引き続いて解凝集することを有して成
り、そして該混合物がか焼のために水性懸濁液の形で使
用される方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の窒化炭素粉末を元素の周
期系の鉄族からの３〜２５重量％のバインダー金属と共
に焼結することによって生成されたサブミクロンの結晶
構造を有する焼結された成形体。
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