JPH0647446B2 - 窒化ホウ素の製造法 - Google Patents
窒化ホウ素の製造法Info
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- JPH0647446B2 JPH0647446B2 JP60198981A JP19898185A JPH0647446B2 JP H0647446 B2 JPH0647446 B2 JP H0647446B2 JP 60198981 A JP60198981 A JP 60198981A JP 19898185 A JP19898185 A JP 19898185A JP H0647446 B2 JPH0647446 B2 JP H0647446B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は窒化ホウ素の製造法に関し、さらに詳しくは六
方晶型結晶の大きく発達した窒化ホウ素の製造法に関す
る。
方晶型結晶の大きく発達した窒化ホウ素の製造法に関す
る。
従来、窒化ホウ素の工業的製造法としては、ホウ酸、無
水ホウ酸或いはホウ砂と、ジシアンジアミド、メラミ
ン、尿素等の熱分解によつてアンモニアを発生する有機
化合物との混合物を加熱するか、またはホウ酸をリン酸
カルシウムのような比表面積の大きい充填剤と共に造粒
し、アンモニア気流中で加熱する方法が行なわれてい
る。この方法は、それぞれの融点以上の温度で窒化され
るホウ酸またはホウ砂の反応表面を保持することが難か
しく、反応率も低いため、製造バツチの大型化が妨げら
れ、また反応が遅いので徐熱が必要で、急熱すると反応
が進まなくなるため急熱により反応時間を短縮すること
が出来ない。さらに、この方法はメラミン等の炭化によ
り、得られる窒化ホウ素が黒化したり、窒化が不均一と
なつたりする問題もある。
水ホウ酸或いはホウ砂と、ジシアンジアミド、メラミ
ン、尿素等の熱分解によつてアンモニアを発生する有機
化合物との混合物を加熱するか、またはホウ酸をリン酸
カルシウムのような比表面積の大きい充填剤と共に造粒
し、アンモニア気流中で加熱する方法が行なわれてい
る。この方法は、それぞれの融点以上の温度で窒化され
るホウ酸またはホウ砂の反応表面を保持することが難か
しく、反応率も低いため、製造バツチの大型化が妨げら
れ、また反応が遅いので徐熱が必要で、急熱すると反応
が進まなくなるため急熱により反応時間を短縮すること
が出来ない。さらに、この方法はメラミン等の炭化によ
り、得られる窒化ホウ素が黒化したり、窒化が不均一と
なつたりする問題もある。
これに対し、ホウ酸或いは無水ホウ酸とメラミン等を混
合しさらに水を加えて窒化ホウ素前躯体を生成させ、こ
れを不活性雰囲気中で加熱する方法は、前躯体生成中に
メラミンが常温で完全に反応するため、その後の加熱に
よるメラミン炭化がなく、さらに前躯体の加熱残分は窒
化ホウ素のみが残り、他の成分はすべて気散するので、
高収率で高純度の窒化ホウ素が容易に得られることを知
つた。
合しさらに水を加えて窒化ホウ素前躯体を生成させ、こ
れを不活性雰囲気中で加熱する方法は、前躯体生成中に
メラミンが常温で完全に反応するため、その後の加熱に
よるメラミン炭化がなく、さらに前躯体の加熱残分は窒
化ホウ素のみが残り、他の成分はすべて気散するので、
高収率で高純度の窒化ホウ素が容易に得られることを知
つた。
そこで、上記方法について種々研究を行なつたところ、
ホウ酸または無水ホウ酸とNH2基を有する有機環状化
合物とのホウ素原子(B)と窒素原子(N)との比(B
/N比)によつて、非酸化性ガス雰囲気下、700〜2
300℃で加熱した後の結晶性に差異が生ずることが判
明した。例えばNH2基を有する有機環状化合物がメラ
ミンの場合、ホウ酸或いは無水ホウ酸とメラミンとがB
/N:1/3〜2/1の範囲で混合されるが、B/N:
1/2付近を境として、ホウ酸、或いは無水ホウ酸が多
いと六方晶型の結晶性のよい窒化ホウ素が得られ、メラ
ミンが多いと無定形乱層構造の窒化ホウ素が出来易い。
この無定形乱層構造の窒化ホウ素が多いと、得られた窒
化ホウ素は結晶が小さく、また、不安定なため、水、空
気等と反応し易く、容易に分解酸化してしまう。しか
し、原料の無水ホウ酸量を多くすれば、結晶性は改良さ
れるがボウ素収率が低下し、製品中に残存する酸化ホウ
素を除去しなければならず、経済的に不利となる。
ホウ酸または無水ホウ酸とNH2基を有する有機環状化
合物とのホウ素原子(B)と窒素原子(N)との比(B
/N比)によつて、非酸化性ガス雰囲気下、700〜2
300℃で加熱した後の結晶性に差異が生ずることが判
明した。例えばNH2基を有する有機環状化合物がメラ
ミンの場合、ホウ酸或いは無水ホウ酸とメラミンとがB
/N:1/3〜2/1の範囲で混合されるが、B/N:
1/2付近を境として、ホウ酸、或いは無水ホウ酸が多
いと六方晶型の結晶性のよい窒化ホウ素が得られ、メラ
ミンが多いと無定形乱層構造の窒化ホウ素が出来易い。
この無定形乱層構造の窒化ホウ素が多いと、得られた窒
化ホウ素は結晶が小さく、また、不安定なため、水、空
気等と反応し易く、容易に分解酸化してしまう。しか
し、原料の無水ホウ酸量を多くすれば、結晶性は改良さ
れるがボウ素収率が低下し、製品中に残存する酸化ホウ
素を除去しなければならず、経済的に不利となる。
この解決策として、従来、窒化ホウ素の結晶化促進剤と
して知られているアルカリ金属酸化物或いはアルカリ土
類金属酸化物を添加することが考えられるが、これらは
メラミン等のNH2含有有機環状化合物に比してアルカ
リ性が強く、常温での前躯体生成反応を妨げる。ところ
が、アルカリ金属化合物或いはアルカリ土類金属化合物
を炭酸塩として添加すると、上記反応を妨げることな
く、700〜2300℃の高温で窒化ホウ素の結晶化を
促進することを知見した。
して知られているアルカリ金属酸化物或いはアルカリ土
類金属酸化物を添加することが考えられるが、これらは
メラミン等のNH2含有有機環状化合物に比してアルカ
リ性が強く、常温での前躯体生成反応を妨げる。ところ
が、アルカリ金属化合物或いはアルカリ土類金属化合物
を炭酸塩として添加すると、上記反応を妨げることな
く、700〜2300℃の高温で窒化ホウ素の結晶化を
促進することを知見した。
本発明は、上記の新たな知見に基づいて完成されたもの
で、ホウ酸または無水ホウ酸とNH2基を有する有機環
状化合物から、結晶性のよい、水、空気に対して安定な
窒化ホウ素を製造する方法を提供することを目的とす
る。
で、ホウ酸または無水ホウ酸とNH2基を有する有機環
状化合物から、結晶性のよい、水、空気に対して安定な
窒化ホウ素を製造する方法を提供することを目的とす
る。
本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
その要旨は、ホウ酸、または無水ホウ酸と、NH2基を
有する有機環状化合物にアルカリ金属、またはアルカリ
土類金属の炭酸塩および水を加えて混合し、これを乾燥
または仮焼した後、非酸化性ガス雰囲気下、700〜2
300℃で加熱する窒化ホウ素の製造法にある。
その要旨は、ホウ酸、または無水ホウ酸と、NH2基を
有する有機環状化合物にアルカリ金属、またはアルカリ
土類金属の炭酸塩および水を加えて混合し、これを乾燥
または仮焼した後、非酸化性ガス雰囲気下、700〜2
300℃で加熱する窒化ホウ素の製造法にある。
本発明に用いられるホウ酸或いは無水ホウ酸のうちホウ
酸としてはオルソホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸がいず
れも使用出来る。
酸としてはオルソホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸がいず
れも使用出来る。
また、NH2基を有する有機環状化合物は、望ましくは
窒化ホウ素の加熱反応に際して溶融しないものである。
例えばメラミン、アンメリン、アンメリド、メラム、メ
レム、メロン、シアノメラミン、グアニルメラミン、等
である。溶融しないことが望ましい理由は、加熱時発泡
し、分解ガスが逃散し難く、分解不十分により炭化し易
く黒化し、また窒化ホウ素純度が低下するためである。
窒化ホウ素の加熱反応に際して溶融しないものである。
例えばメラミン、アンメリン、アンメリド、メラム、メ
レム、メロン、シアノメラミン、グアニルメラミン、等
である。溶融しないことが望ましい理由は、加熱時発泡
し、分解ガスが逃散し難く、分解不十分により炭化し易
く黒化し、また窒化ホウ素純度が低下するためである。
また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩
は、例えば炭酸リチウム、炭酸カルシウムが代表的であ
るが、炭酸水素ナトリウム等の重炭酸塩、ドロマイト
(MgCO3・CaCO3)等の複炭酸塩でもよい。炭
酸塩は水への溶解度が小さいことが望ましく、溶けた場
合、溶液のpHがNH2を有する有機環状化合物の水溶
液のpHより低いことが望ましい。
は、例えば炭酸リチウム、炭酸カルシウムが代表的であ
るが、炭酸水素ナトリウム等の重炭酸塩、ドロマイト
(MgCO3・CaCO3)等の複炭酸塩でもよい。炭
酸塩は水への溶解度が小さいことが望ましく、溶けた場
合、溶液のpHがNH2を有する有機環状化合物の水溶
液のpHより低いことが望ましい。
上記アルカリ金属炭酸塩、或いはアルカリ土類金属炭酸
塩の添加量は、得られる窒化ホウ素に対し、酸化物とし
て0.5wt%以上、特に1.0wt%以上が好まし
い。0.5wt%未満では、効果がない。また、添加量
を増す程効果も増すが、10wt%を越えると添加量増
加分の効果が少なくなり、後工程での添加分の除去の場
合も考えると、経済的でない。
塩の添加量は、得られる窒化ホウ素に対し、酸化物とし
て0.5wt%以上、特に1.0wt%以上が好まし
い。0.5wt%未満では、効果がない。また、添加量
を増す程効果も増すが、10wt%を越えると添加量増
加分の効果が少なくなり、後工程での添加分の除去の場
合も考えると、経済的でない。
今、ホウ酸(H3BO3またはHBO2)或いは無水ホ
ウ酸(B2O3)とメラミン(C3N6H6)を用い、
窒化ホウ素を製造する場合について説明する。
ウ酸(B2O3)とメラミン(C3N6H6)を用い、
窒化ホウ素を製造する場合について説明する。
アルカリ金属炭酸塩、或いはアルカリ土類金属炭酸塩
(以下これら炭酸塩という)を添加するには、これら炭
酸塩を予め粉砕した後、ホウ酸或いは無水ホウ酸粉末と
メラミン粉末および水との混合物に添加するか、また
は、上記成分のいずれかに混合した後、他の成分を加え
て混合してもよい。これら炭酸塩を予め粉砕し、均一混
合することが望ましい。
(以下これら炭酸塩という)を添加するには、これら炭
酸塩を予め粉砕した後、ホウ酸或いは無水ホウ酸粉末と
メラミン粉末および水との混合物に添加するか、また
は、上記成分のいずれかに混合した後、他の成分を加え
て混合してもよい。これら炭酸塩を予め粉砕し、均一混
合することが望ましい。
また、水溶性の酸化物、或いは塩化物をホウ酸、或いは
無水ホウ酸、メラミンおよび水の混合物に添加、溶解
し、これに炭酸ガスを吹込んで炭酸塩としてもよい。
無水ホウ酸、メラミンおよび水の混合物に添加、溶解
し、これに炭酸ガスを吹込んで炭酸塩としてもよい。
上記混合により、メラミンのNH2基の窒素原子とホウ
酸の水素原子とが水素結合したC3N3(NH2−H3
BO3)3の分子式で示される前駆体が得られる。これ
を乾燥、或いは仮焼した後、非酸化性ガス雰囲気下、7
00〜2300℃の温度で焼成すると、六方晶に富んだ
結晶性のよい水、空気に安定な窒化ホウ素が得られる。
酸の水素原子とが水素結合したC3N3(NH2−H3
BO3)3の分子式で示される前駆体が得られる。これ
を乾燥、或いは仮焼した後、非酸化性ガス雰囲気下、7
00〜2300℃の温度で焼成すると、六方晶に富んだ
結晶性のよい水、空気に安定な窒化ホウ素が得られる。
焼成温度が700℃未満では、窒化ホウ素が生成しにく
く、2300℃を越えても生成する窒化ホウ素は変らず
経済的でない。
く、2300℃を越えても生成する窒化ホウ素は変らず
経済的でない。
なお、本発明において、上記これら炭酸塩の代りに硝酸
塩、硫酸塩等も考えられるが、これらのうち水に対する
溶解度の低い、例えば硫酸カルシウムを使用すると、結
晶成長効果は認められるが、乾燥、仮焼、または700
℃以上の高温焼成時に腐食性のガスを発生するので好ま
しくない。
塩、硫酸塩等も考えられるが、これらのうち水に対する
溶解度の低い、例えば硫酸カルシウムを使用すると、結
晶成長効果は認められるが、乾燥、仮焼、または700
℃以上の高温焼成時に腐食性のガスを発生するので好ま
しくない。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩を加えるこ
とによつて何故にBNの結晶性がよくなるかは明らかで
ないが、これらの化合物の添加によつて低融点物質が生
成し、それが融解し、それにBNが溶け込み、それが再
結晶するときに大きな結晶に成長するのではないかと推
定される。
とによつて何故にBNの結晶性がよくなるかは明らかで
ないが、これらの化合物の添加によつて低融点物質が生
成し、それが融解し、それにBNが溶け込み、それが再
結晶するときに大きな結晶に成長するのではないかと推
定される。
また、水を添加し、混合することにより、ホウ酸とNH
2基を有する有機環状化合物とが結合した前駆体が得ら
れ、この前駆体を仮焼、焼成するため、ホウ素収率が高
くなって、窒化ホウ素の生成収率が高くなる。
2基を有する有機環状化合物とが結合した前駆体が得ら
れ、この前駆体を仮焼、焼成するため、ホウ素収率が高
くなって、窒化ホウ素の生成収率が高くなる。
以下実施例、比較例を示して本発明を説明する。
ホウ酸粉末:18.6g、メラミン粉末:12.6g、
炭酸カルシウム粉末:3.1gをアルミナポツトに採取
し、さらに水:1を加え、上記アルミナポツトを回転
させて、10時間内容物を混合した。十分混合したスラ
リー状混合物をステンレスパツトにあけ、250℃で乾
燥した。この乾燥固化した混合物を軽く解砕し、アルミ
ナるつぼに入れ、窒素ガスを5/minの流速で流しな
がら、横型環状炉中で1000℃まで加熱し、約1時間
保持した後、冷却した。冷却した試料を取出し、粉砕し
て100メツシユで篩い、一部をX線法で結晶化度(学
振炭素材料117委員に準ずる)Lcを測定し、一部を
空気中で熱重量分析に供した。その結果、結晶化度Lc
=120Å、酸化開始温度は800℃であつた。得られ
た粉末試料に水を添加したが、ガスの発生はなく、アン
モニア臭もなかつた。
炭酸カルシウム粉末:3.1gをアルミナポツトに採取
し、さらに水:1を加え、上記アルミナポツトを回転
させて、10時間内容物を混合した。十分混合したスラ
リー状混合物をステンレスパツトにあけ、250℃で乾
燥した。この乾燥固化した混合物を軽く解砕し、アルミ
ナるつぼに入れ、窒素ガスを5/minの流速で流しな
がら、横型環状炉中で1000℃まで加熱し、約1時間
保持した後、冷却した。冷却した試料を取出し、粉砕し
て100メツシユで篩い、一部をX線法で結晶化度(学
振炭素材料117委員に準ずる)Lcを測定し、一部を
空気中で熱重量分析に供した。その結果、結晶化度Lc
=120Å、酸化開始温度は800℃であつた。得られ
た粉末試料に水を添加したが、ガスの発生はなく、アン
モニア臭もなかつた。
炭酸カルシウムを添加しなかつた外は、実施例と同じに
した。
した。
冷却した試料を空気中で粉砕したところ、アンモニア臭
があり、水を添加することによりガス発生が認められ
た。また、結晶化度Lc=60Å、酸化開始温度は70
0℃で、実施例に比して窒化ホウ素の結晶が未発達で、
水、空気(酸素)に対して不安定なことを示した。
があり、水を添加することによりガス発生が認められ
た。また、結晶化度Lc=60Å、酸化開始温度は70
0℃で、実施例に比して窒化ホウ素の結晶が未発達で、
水、空気(酸素)に対して不安定なことを示した。
以上述べたように本発明の方法は、ホウ酸、或いは無水
ホウ酸とNH2基を有する有機環状化合物および水との
混合物を加熱して、高いホウ素収率で、六方晶に富む結
晶性のよい、水、空気に安定な窒化ホウ素を製造するこ
とが出来る優れた方法である。
ホウ酸とNH2基を有する有機環状化合物および水との
混合物を加熱して、高いホウ素収率で、六方晶に富む結
晶性のよい、水、空気に安定な窒化ホウ素を製造するこ
とが出来る優れた方法である。
Claims (1)
- 【請求項1】ホウ酸または無水ホウ酸と、NH2基を有
する有機環状化合物にアルカリ金属またはアルカリ土類
金属の炭酸塩および水を加えて混合し、これを乾燥また
は仮焼した後、非酸化性ガス雰囲気下、700〜230
0℃で加熱することを特徴とする窒化ホウ素の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60198981A JPH0647446B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 窒化ホウ素の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60198981A JPH0647446B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 窒化ホウ素の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6259506A JPS6259506A (ja) | 1987-03-16 |
| JPH0647446B2 true JPH0647446B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=16400132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60198981A Expired - Lifetime JPH0647446B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 窒化ホウ素の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0647446B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4129898A4 (en) * | 2020-03-27 | 2024-04-17 | Tokuyama Corporation | METHOD FOR PRODUCING HEXAGONAL BORON NITRIDE POWDER |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0825686A (ja) * | 1994-07-11 | 1996-01-30 | Canon Inc | 画像形成装置 |
| JP3461651B2 (ja) * | 1996-01-24 | 2003-10-27 | 電気化学工業株式会社 | 六方晶窒化ほう素粉末及びその用途 |
| WO1998005590A1 (fr) * | 1996-08-06 | 1998-02-12 | Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha | Nitrure de bore et son procede de preparation |
| US7341702B2 (en) * | 2004-12-28 | 2008-03-11 | Momentive Performance Materials Inc. | Process for producing boron nitride |
| JP5137428B2 (ja) | 2007-03-13 | 2013-02-06 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| JP5026389B2 (ja) * | 2008-10-21 | 2012-09-12 | 電気化学工業株式会社 | 六方晶窒化ホウ素の製造方法 |
| CN105967156B (zh) * | 2016-05-04 | 2018-08-24 | 莱芜亚赛陶瓷技术有限公司 | 一种合成c-BN专用的h-BN粉体及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60151202A (ja) * | 1983-08-25 | 1985-08-09 | Yuka Meramin Kk | 窒化ホウ素の製造方法 |
| JPS6172606A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-14 | Kawasaki Steel Corp | 焼結特性の優れた六方晶窒化硼素の製造方法 |
-
1985
- 1985-09-09 JP JP60198981A patent/JPH0647446B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4129898A4 (en) * | 2020-03-27 | 2024-04-17 | Tokuyama Corporation | METHOD FOR PRODUCING HEXAGONAL BORON NITRIDE POWDER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6259506A (ja) | 1987-03-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |