JPH0825728B2 - 焼結性Ｓｉ▲下３▼Ｎ▲下４▼粉末及びその製造方法 - Google Patents
焼結性Ｓｉ▲下３▼Ｎ▲下４▼粉末及びその製造方法Info
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- JPH0825728B2 JPH0825728B2 JP62124133A JP12413387A JPH0825728B2 JP H0825728 B2 JPH0825728 B2 JP H0825728B2 JP 62124133 A JP62124133 A JP 62124133A JP 12413387 A JP12413387 A JP 12413387A JP H0825728 B2 JPH0825728 B2 JP H0825728B2
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- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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- C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は平均粒径が１μｍ以下の粒子から成る新規焼
結性（sinterable）Si3N4粉末に関し、且つ該Si3N4粉末
の製造方法に関する 発明の技術的背景 Si3N4粉末が焼結可能か否かを決定する大きい因子
は、その純度、粉末中に存在するα−Si3N4相の割合及
び粉末の粒子形状だけでなく、特にその粒子寸法であ
る。
結性（sinterable）Si3N4粉末に関し、且つ該Si3N4粉末
の製造方法に関する 発明の技術的背景 Si3N4粉末が焼結可能か否かを決定する大きい因子
は、その純度、粉末中に存在するα−Si3N4相の割合及
び粉末の粒子形状だけでなく、特にその粒子寸法であ
る。
10m2/gより大きいBET表面積（窒素法）を有する粉末
は焼結に適当であると見なされている。これらの粒子中
の凝集物（agglomerate）の平均粒子径は１μｍよりも
小さくなければならない。
は焼結に適当であると見なされている。これらの粒子中
の凝集物（agglomerate）の平均粒子径は１μｍよりも
小さくなければならない。
又硬質の凝集物は焼結工程に極めて有害な影響を持つ
ことが知られている。凝集物が硬質ではあるが緻密では
ない粉末は、未焼結体として小さい密度（green densi
ty）までしか圧縮出来ない。この結果セラミック部品の
製造及び焼結時間が長引いた場合に、強度な調節不可能
な収縮が起こり、従って粗粒の発生の危険をもたらす。
更に未焼結体生成物中に存在する粗い構造体は、焼結工
程の経過を経ても最早無くすることはできず、そのため
強度的性質は大幅に損なわれる。
ことが知られている。凝集物が硬質ではあるが緻密では
ない粉末は、未焼結体として小さい密度（green densi
ty）までしか圧縮出来ない。この結果セラミック部品の
製造及び焼結時間が長引いた場合に、強度な調節不可能
な収縮が起こり、従って粗粒の発生の危険をもたらす。
更に未焼結体生成物中に存在する粗い構造体は、焼結工
程の経過を経ても最早無くすることはできず、そのため
強度的性質は大幅に損なわれる。
工業的に使用される既知の製造工程において、Si3N4
粉末は凝集物状として得られる。例えばレーザー回折法
によって測定できる凝集物の平均寸法は、一般に１ない
し10μｍの範囲にある。これらのSi3N4粉末の凝集物
は、焼結が行なわれる前に１μｍよりも小さい平均粒子
寸法まで破砕して置かねばならない。
粉末は凝集物状として得られる。例えばレーザー回折法
によって測定できる凝集物の平均寸法は、一般に１ない
し10μｍの範囲にある。これらのSi3N4粉末の凝集物
は、焼結が行なわれる前に１μｍよりも小さい平均粒子
寸法まで破砕して置かねばならない。
Si3N4粉末の凝集物の破砕のために各種の湿式磨砕法
（アトリッションミル［attrition mill］法、ボール
ミル法等）が推奨されているが、これらの方法は或限度
範囲までしか有効ではない。凝集物は破砕できるが、磨
砕体（grinding body）の磨損を防ぐことは不可能であ
り、従ってSi3N4粉末は磨砕粉塵で汚染されてくる。セ
ラミック磨砕体（例えばAl2O3、ZrO2）を用いる場合
は、粉末は恐らく磨砕用ボールから破砕された物質から
成る破片状の大きい粗粒が認められる。異物による汚染
はSi3N4から成る磨砕用ボールを使用することによって
防ぐことができるが、Si3N4ボールの磨砕作用は比較的
弱いので、磨砕時間が非常に長引き、数時間にも達し、
そのために該工程の経費も高くなる。
（アトリッションミル［attrition mill］法、ボール
ミル法等）が推奨されているが、これらの方法は或限度
範囲までしか有効ではない。凝集物は破砕できるが、磨
砕体（grinding body）の磨損を防ぐことは不可能であ
り、従ってSi3N4粉末は磨砕粉塵で汚染されてくる。セ
ラミック磨砕体（例えばAl2O3、ZrO2）を用いる場合
は、粉末は恐らく磨砕用ボールから破砕された物質から
成る破片状の大きい粗粒が認められる。異物による汚染
はSi3N4から成る磨砕用ボールを使用することによって
防ぐことができるが、Si3N4ボールの磨砕作用は比較的
弱いので、磨砕時間が非常に長引き、数時間にも達し、
そのために該工程の経費も高くなる。
上記のSi3N4粉末に及ぼす有害な効果とは別に、乾燥
工程で起こる再凝集は湿式磨砕の一般的な欠点と見なさ
れている。乾燥した凝集物は磨砕した粉末の焼結性能を
大きく損なうことがあり得る。
工程で起こる再凝集は湿式磨砕の一般的な欠点と見なさ
れている。乾燥した凝集物は磨砕した粉末の焼結性能を
大きく損なうことがあり得る。
カウンター・ジェット・ミル（counter−jet mill）
中で磨砕することによりSi3N4凝集物を砕解（disagglom
erate）することが又提案された（アルパイン・アクチ
ュエル［Alpine Aktuell］、No.26、アルパイン／アウ
グスブルグ［Augsburg］）。Si3N4粉末は流動床式カウ
ンター・ジェット・ミル中で、材料を10μｍ篩で篩別後
の残留物が１％となる程度まで砕解されることができ
る。しかし流動床式カウンター・ジェット・ミルは窒化
珪素粉末の高度な摩耗性によって著しい摩滅を受ける移
動シフター（sifter）を有している。初期鉄含量が100p
pm以下であるSi3N4粉末について磨砕試験を行った際
に、試験後の鉄含量が高品質のSi3N4粉末としては許容
し難い汚染度である500ppmにまで増大することが見出だ
された。
中で磨砕することによりSi3N4凝集物を砕解（disagglom
erate）することが又提案された（アルパイン・アクチ
ュエル［Alpine Aktuell］、No.26、アルパイン／アウ
グスブルグ［Augsburg］）。Si3N4粉末は流動床式カウ
ンター・ジェット・ミル中で、材料を10μｍ篩で篩別後
の残留物が１％となる程度まで砕解されることができ
る。しかし流動床式カウンター・ジェット・ミルは窒化
珪素粉末の高度な摩耗性によって著しい摩滅を受ける移
動シフター（sifter）を有している。初期鉄含量が100p
pm以下であるSi3N4粉末について磨砕試験を行った際
に、試験後の鉄含量が高品質のSi3N4粉末としては許容
し難い汚染度である500ppmにまで増大することが見出だ
された。
更にシュプレッヒザール（Sprechsaal）、118巻、６
号、525−528頁（1985）には、Si3N4は連続シフター（i
ntegrated sifter）を有するカウンター・ジェット・
ミル中で磨砕することができ、シフターの摩耗は防ぐこ
とができると述べられている。しかし挙げられた例によ
れば、１μｍ以下の平均粒径に対応する所要の細かさが
達成されていない。硬度がもっと小さい材料、例えば鉛
ガラスをこれらのミル中で磨砕した場合でも、ミルを６
回通過させた後に得られる。d50値はなお1.5μｍであ
る。空気ジェット磨砕法によって市販のSi3N4粉末の分
散性を変えることは事実上不可能であることも文献上既
知である（学位論文G.ウェッティング［Woetting］、ベ
ルリン 1983）。
号、525−528頁（1985）には、Si3N4は連続シフター（i
ntegrated sifter）を有するカウンター・ジェット・
ミル中で磨砕することができ、シフターの摩耗は防ぐこ
とができると述べられている。しかし挙げられた例によ
れば、１μｍ以下の平均粒径に対応する所要の細かさが
達成されていない。硬度がもっと小さい材料、例えば鉛
ガラスをこれらのミル中で磨砕した場合でも、ミルを６
回通過させた後に得られる。d50値はなお1.5μｍであ
る。空気ジェット磨砕法によって市販のSi3N4粉末の分
散性を変えることは事実上不可能であることも文献上既
知である（学位論文G.ウェッティング［Woetting］、ベ
ルリン 1983）。
焼結セラミックの製造に使用される粉末の平均粒度よ
りも相当大きな寸法を持った粒子は、焼結された粒子構
造（sintetred grain structure）中に過大な粒子の
形態で残り、そして目的の製品に変形を生じさせたり、
焼結プロセス中密度勾配の形成により穴を形成させるこ
とがあることは、多年にわたり知られている。これらの
現象は、セラミック材料及びそれから製造した製品の機
械的性質及び寿命及び信頼性を損なう破砕発生原因とな
る。
りも相当大きな寸法を持った粒子は、焼結された粒子構
造（sintetred grain structure）中に過大な粒子の
形態で残り、そして目的の製品に変形を生じさせたり、
焼結プロセス中密度勾配の形成により穴を形成させるこ
とがあることは、多年にわたり知られている。これらの
現象は、セラミック材料及びそれから製造した製品の機
械的性質及び寿命及び信頼性を損なう破砕発生原因とな
る。
100μｍの粒度限界は、100μｍ又はそれより小さい網
目の大きさのふるいを使用する乾式ふるい分けにより、
１μｍ以下の平均粒度を有する多量の超微細粉末粒子か
ら少量の粗い粒子（100μｍより大きい粒子）を除去す
ることは工業的規模では可能ではないという事実に基づ
いている。このような粒度範囲についての乾式ふるい分
け方法は、極めて骨が折れそして分析の目的にのみ実行
可能であるが工業的規模の量の粉末を製造する工業的目
的には決して実行可能ではないことが知られている。
目の大きさのふるいを使用する乾式ふるい分けにより、
１μｍ以下の平均粒度を有する多量の超微細粉末粒子か
ら少量の粗い粒子（100μｍより大きい粒子）を除去す
ることは工業的規模では可能ではないという事実に基づ
いている。このような粒度範囲についての乾式ふるい分
け方法は、極めて骨が折れそして分析の目的にのみ実行
可能であるが工業的規模の量の粉末を製造する工業的目
的には決して実行可能ではないことが知られている。
本発明の目的は容易に焼結することができ、従来法で
製造された粉末に見られる欠点を有していないSi3N4粉
末を提供することである。
製造された粉末に見られる欠点を有していないSi3N4粉
末を提供することである。
本発明の概略 驚くべきことには、100μｍよりも大きい直径を持つ
粒子を含まず、且つ金属性不純物含量の比較的少ないSi
3N4粉末によって、上記の所要事項は充足されることが
見出だされた。
粒子を含まず、且つ金属性不純物含量の比較的少ないSi
3N4粉末によって、上記の所要事項は充足されることが
見出だされた。
本発明のSi3N4粉末はスパイラル・ジェット・ミル（s
piral jet mill）中で、凝集したSi3N4を磨砕するこ
とによって製造される。
piral jet mill）中で、凝集したSi3N4を磨砕するこ
とによって製造される。
本発明の詳細 従って本発明は、凝集物が１μｍ以下の平均粒径を有
し、100μｍよりも大きい直径の粒子を含まず、且つ金
属性不純物の合計含量が1000ppmよりも少なく、特に鉄
の含量が200ppmよりも少ない焼結性Si3N4粉末に関す
る。
し、100μｍよりも大きい直径の粒子を含まず、且つ金
属性不純物の合計含量が1000ppmよりも少なく、特に鉄
の含量が200ppmよりも少ない焼結性Si3N4粉末に関す
る。
金属性不純物の合計含量が200ppmよりも少ない本発明
によるSi3N4粉末は特に好適である。該粉末はSiCl4とNH
3との反応によって得られたSi3N4原料粉末から特に好都
合に製造することができる。
によるSi3N4粉末は特に好適である。該粉末はSiCl4とNH
3との反応によって得られたSi3N4原料粉末から特に好都
合に製造することができる。
本発明によるSi3N4粉末は優れた焼結特性を有し、そ
れから得られたセラミック製品は極めて高い機械的強度
を有している。関連技術の現状から既知である粉末も、
１μｍ以下の平均粒径を有するという必要性を一般に満
たすものではあるが、これらは比肩し得る程の良好な性
質を有していない。
れから得られたセラミック製品は極めて高い機械的強度
を有している。関連技術の現状から既知である粉末も、
１μｍ以下の平均粒径を有するという必要性を一般に満
たすものではあるが、これらは比肩し得る程の良好な性
質を有していない。
市販の粉末について行なわれた精査研究が示すよう
に、当業界で公知の粉末においては過大な（oversize
d）粒子を含まないということにし、少しも大きな意義
が与えられていないことは明らかである。
に、当業界で公知の粉末においては過大な（oversize
d）粒子を含まないということにし、少しも大きな意義
が与えられていないことは明らかである。
粉末中にほんの少数の過大な粗粒がある場合に、それ
らはレーザー回折法、沈降分析又は粒子径分布を測定す
る類似の従来法によっては検出できない。
らはレーザー回折法、沈降分析又は粒子径分布を測定す
る類似の従来法によっては検出できない。
しかしヘグマン（Hegman）のグラインドメーター（gr
indometer）を使用すれば、粉末中における少数の過大
な粗粒でも検出することが可能である。着色顔料の粗い
粒子含有率を決定するためのグラインドメーターによる
分析は、多年にわたり着色顔料の品質の試験のための先
行技術の一部であった。この方法は、国際的に標準化さ
れており、国際標準ISO1524（第２版、1983−05−01）
“ペイント及びワニス：摩砕度（錬磨度）の決定”に記
載されている。また、グラインドメーターによる顔料の
粒状性（graininess）の評価方法はドイツ国工業標準
（“DIN"）53,203に記載されている。セラミック粉末に
ついては対応する標準は存在しないが、DIN53,203に記
載された方法は、セラミック材料についても、特に過大
な粗粒の寸法と量を測定する場合に、同様に良く適用す
ることができる。市販の粉末について行なわれたグライ
ンドメーターの測定の結果、これら粉末の一部は１μｍ
よりも小さい平均粒子直径を有しているにも拘わらず、
100μｍよりも大きく、且つ多くの場合250μｍよりも大
きい過大な粗粒を邪魔になる程の割合で含むことが示さ
れた。
indometer）を使用すれば、粉末中における少数の過大
な粗粒でも検出することが可能である。着色顔料の粗い
粒子含有率を決定するためのグラインドメーターによる
分析は、多年にわたり着色顔料の品質の試験のための先
行技術の一部であった。この方法は、国際的に標準化さ
れており、国際標準ISO1524（第２版、1983−05−01）
“ペイント及びワニス：摩砕度（錬磨度）の決定”に記
載されている。また、グラインドメーターによる顔料の
粒状性（graininess）の評価方法はドイツ国工業標準
（“DIN"）53,203に記載されている。セラミック粉末に
ついては対応する標準は存在しないが、DIN53,203に記
載された方法は、セラミック材料についても、特に過大
な粗粒の寸法と量を測定する場合に、同様に良く適用す
ることができる。市販の粉末について行なわれたグライ
ンドメーターの測定の結果、これら粉末の一部は１μｍ
よりも小さい平均粒子直径を有しているにも拘わらず、
100μｍよりも大きく、且つ多くの場合250μｍよりも大
きい過大な粗粒を邪魔になる程の割合で含むことが示さ
れた。
スパイラル・ジェット・ミル法による磨砕は、平均粒
子寸法が１μｍよりも小さくなるまでSi3N4粉末を砕解
するために適当であることが見出だされた。
子寸法が１μｍよりも小さくなるまでSi3N4粉末を砕解
するために適当であることが見出だされた。
従って本発明は凝集したSi3N4粉末をスパイラル・ジ
ェット・ミル中で磨砕することを特徴とする、本発明に
よるSi3N4粉末の製造方法に関する。スパイラル・ジェ
ット・ミルは磨砕技術分野では周知の装置である。スパ
イラルジェットミルは、円筒形粉砕室から成り、この円
筒形粉砕室には、粉砕ガスがノズルを通して射出され
る。“ノズル角度”という用語は、ノズルが円筒形粉砕
室の接線となす角度を表わす。螺旋状の渦巻きが発生し
ている室内に適当な角度で射出されている流体のジェッ
ト中に磨砕すべき物質を同伴させる。粒子同士の衝突に
よって、同伴された個体物質の粒子寸法の減少が起こ
る。寸法が適度に小さくなった粒子は取り出され、未破
砕の粒子は適当な大きさに粉砕されるまで螺旋状の渦巻
き内に残留する。この種のスパイラル・ジェット・ミル
は下記の出版物中で例示され、且つその操作法がもっと
詳しく説明されている。即ち;H.キュルテン（Kuerte
n）、H.ルンプ（Rumpf）著、ヘミー・インジェニウル・
テヒニーク（Chemie−Ing.−Techn.）、38巻、1187頁
（1966）及びW.シェーファー（Schaefer）、K.ソマー
（Sommer）著、“粉体技術に関する第一回国際会議リプ
リント（Reprints of 1.World Congress on Parti
cle Technology）”第II部、325頁、K.レスコウスキー
（Leschouski）編集、NMA、メッセツェントラム（Messe
zentrum）、8500 ニュールンベルグ（Nuernberg）50
発行。
ェット・ミル中で磨砕することを特徴とする、本発明に
よるSi3N4粉末の製造方法に関する。スパイラル・ジェ
ット・ミルは磨砕技術分野では周知の装置である。スパ
イラルジェットミルは、円筒形粉砕室から成り、この円
筒形粉砕室には、粉砕ガスがノズルを通して射出され
る。“ノズル角度”という用語は、ノズルが円筒形粉砕
室の接線となす角度を表わす。螺旋状の渦巻きが発生し
ている室内に適当な角度で射出されている流体のジェッ
ト中に磨砕すべき物質を同伴させる。粒子同士の衝突に
よって、同伴された個体物質の粒子寸法の減少が起こ
る。寸法が適度に小さくなった粒子は取り出され、未破
砕の粒子は適当な大きさに粉砕されるまで螺旋状の渦巻
き内に残留する。この種のスパイラル・ジェット・ミル
は下記の出版物中で例示され、且つその操作法がもっと
詳しく説明されている。即ち;H.キュルテン（Kuerte
n）、H.ルンプ（Rumpf）著、ヘミー・インジェニウル・
テヒニーク（Chemie−Ing.−Techn.）、38巻、1187頁
（1966）及びW.シェーファー（Schaefer）、K.ソマー
（Sommer）著、“粉体技術に関する第一回国際会議リプ
リント（Reprints of 1.World Congress on Parti
cle Technology）”第II部、325頁、K.レスコウスキー
（Leschouski）編集、NMA、メッセツェントラム（Messe
zentrum）、8500 ニュールンベルグ（Nuernberg）50
発行。
該粉末はグラインドメーターによって実証できるよう
に、過大な粗粒を極度に含有していないことが大方の予
想に反して見出だされた。金属性不純物の混入の危険を
避けるために、Si3N4粉末が接触する磨砕室、配管、生
成物供給ノズル及び他の表面はプラスチック及びセラミ
ック材料で内張りするか、又は該材料を用いて製造する
ことができる。耐摩耗性の大きい合成材料ポリウレタン
エラストマー（商品名ヴルコラン）及び耐摩滅性セラミ
ック材料B4C、Al2O3、SiC及びSi3N4がこの目的にはとり
わけ適当であることが認められた。
に、過大な粗粒を極度に含有していないことが大方の予
想に反して見出だされた。金属性不純物の混入の危険を
避けるために、Si3N4粉末が接触する磨砕室、配管、生
成物供給ノズル及び他の表面はプラスチック及びセラミ
ック材料で内張りするか、又は該材料を用いて製造する
ことができる。耐摩耗性の大きい合成材料ポリウレタン
エラストマー（商品名ヴルコラン）及び耐摩滅性セラミ
ック材料B4C、Al2O3、SiC及びSi3N4がこの目的にはとり
わけ適当であることが認められた。
破砕された粉末は不純物を付与するような物質の接触
させてはならない。従って磨砕された粉末にニードルド
フェルト、プラスチック繊維布又はプラスチック被覆繊
維布の 過バッグ（filter bag）上に堆積させることが
好ましい。
させてはならない。従って磨砕された粉末にニードルド
フェルト、プラスチック繊維布又はプラスチック被覆繊
維布の 過バッグ（filter bag）上に堆積させることが
好ましい。
合着した凝集物の破砕は新規表面を創生するから、酸
素で汚染させるのを防ぐために、磨砕用気体として窒素
又はアルゴンを使用することが有益である。しかし磨砕
の間にBET表面積の増加がほとんど起こらないような僅
に凝集した粉末を磨砕する場合は、磨砕用気体として空
気が適当である。経費／生産高の比率の観点から、原材
料の凝集体の硬度によって、４ないし6barの圧力の磨砕
用気体を使用することが一般に最も有利であることが認
められた。
素で汚染させるのを防ぐために、磨砕用気体として窒素
又はアルゴンを使用することが有益である。しかし磨砕
の間にBET表面積の増加がほとんど起こらないような僅
に凝集した粉末を磨砕する場合は、磨砕用気体として空
気が適当である。経費／生産高の比率の観点から、原材
料の凝集体の硬度によって、４ないし6barの圧力の磨砕
用気体を使用することが一般に最も有利であることが認
められた。
原材料が均一な速度で供給され、大きいノズル角度を
使用し（30゜以上）、２ないし10barの磨砕気体圧力が
用いられるならば、大粒の硬質の凝集体であっても本発
明に従う粉末にまで破砕することができる。
使用し（30゜以上）、２ないし10barの磨砕気体圧力が
用いられるならば、大粒の硬質の凝集体であっても本発
明に従う粉末にまで破砕することができる。
下記の実施例は、本発明を例を挙げて説明するための
ものであり、それによって本発明を限定するものではな
い。
ものであり、それによって本発明を限定するものではな
い。
実 施 例 不純物としての合計金属含量が約700ppmで、特に鉄の
含量が約100ppmであり、レーザー回折法によって測定さ
れた平均粒子直径d50＝１μｍであり、ヘグマンのグラ
インドメーターによって測定された最大粗粒の直径が20
0μｍであるSi3N4粉末を、スパイラル・ジェット・ミル
中で磨砕した。磨砕圧力は2barで、生産高は１時間当た
り約120gとし、磨砕用気体は圧縮空気であった。磨砕室
の内部はポリウレタンエラストマー（商品名ヴルコラ
ン）で内張りした。最終生成物はアクリル繊維（商品名
ドラロン）の繊維布の過バッグに堆積させた。
含量が約100ppmであり、レーザー回折法によって測定さ
れた平均粒子直径d50＝１μｍであり、ヘグマンのグラ
インドメーターによって測定された最大粗粒の直径が20
0μｍであるSi3N4粉末を、スパイラル・ジェット・ミル
中で磨砕した。磨砕圧力は2barで、生産高は１時間当た
り約120gとし、磨砕用気体は圧縮空気であった。磨砕室
の内部はポリウレタンエラストマー（商品名ヴルコラ
ン）で内張りした。最終生成物はアクリル繊維（商品名
ドラロン）の繊維布の過バッグに堆積させた。
磨砕粉末の鉄含量は120ppmであることが認められた。
磨砕後の平均粒子直径は約0.5μｍであり、ヘグマンの
グラインドメーターで測定された最大粒子寸法は80μｍ
であった。添付図面にプロットされた粒子径分布は、原
料粉末１が磨砕工程によって砕解されて生成粉末２まで
到達したことを明らかに示している。該図において、横
軸は粒子直径を表し、縦軸は原料粉末１及び生成粉末２
の容積パーセントを表している。
磨砕後の平均粒子直径は約0.5μｍであり、ヘグマンの
グラインドメーターで測定された最大粒子寸法は80μｍ
であった。添付図面にプロットされた粒子径分布は、原
料粉末１が磨砕工程によって砕解されて生成粉末２まで
到達したことを明らかに示している。該図において、横
軸は粒子直径を表し、縦軸は原料粉末１及び生成粉末２
の容積パーセントを表している。
焼結試験 SiCl4とNH3とを反応させることによって得られたSi3N
4粉末の均一なバッチを、粉末Ａ及びＢの２つの試料に
分割した。グラインドメーターによる分析は、前記粉末
の両方の試料の中に250μｍ以下の粒径を持った粗い粒
子（100μｍより大きい粒子）が存在することを示し
た。粉末Ａはその後スパイラルジェットで摩砕されなか
ったので、焼結試験において250μｍ以下の寸法の粗い
粒子を含有していた。粉末Ｂは、本明細書に記載のよう
にスパイラルジェット摩砕に付された。グラインドメー
ターによる分析により、100μｍ以上の寸法の粒子は粉
末Ｂでは検出されなかった。焼結添加剤Y2O3（５重量
％）及びAl2O3（１重量％）を加え、ガス加圧焼結法を
用いて、1725℃〜1875℃の温度範囲で、粉末ＡおよびＢ
の焼結特性を試験した。焼結プロセスで使用される膨張
計による試験によれば、粗い粒子を含まない粉末Ｂは、
1600℃以下の温度範囲で、粗い粒子を含む粉末Ａよりも
迅速に緻密化された（compacted）。
4粉末の均一なバッチを、粉末Ａ及びＢの２つの試料に
分割した。グラインドメーターによる分析は、前記粉末
の両方の試料の中に250μｍ以下の粒径を持った粗い粒
子（100μｍより大きい粒子）が存在することを示し
た。粉末Ａはその後スパイラルジェットで摩砕されなか
ったので、焼結試験において250μｍ以下の寸法の粗い
粒子を含有していた。粉末Ｂは、本明細書に記載のよう
にスパイラルジェット摩砕に付された。グラインドメー
ターによる分析により、100μｍ以上の寸法の粒子は粉
末Ｂでは検出されなかった。焼結添加剤Y2O3（５重量
％）及びAl2O3（１重量％）を加え、ガス加圧焼結法を
用いて、1725℃〜1875℃の温度範囲で、粉末ＡおよびＢ
の焼結特性を試験した。焼結プロセスで使用される膨張
計による試験によれば、粗い粒子を含まない粉末Ｂは、
1600℃以下の温度範囲で、粗い粒子を含む粉末Ａよりも
迅速に緻密化された（compacted）。
粉末ＡおよびＢの加圧焼結試験の結果を下に示す。
A.加圧焼結密度に対する粗い粒子（100μｍより大きい
粒子）の影響： B.加圧焼結後の室温強度（４点曲げ／支持測定40/20m
m）：粉末のタイプ 室温強度 Ａ（粗い粒子を含む） 742±41MPaＢ（粗い粒子を含まない） 791±25MPa 注）各タイプの粉末について８個のサンプルを測定、６
バールのN2圧力で1875℃で焼結、焼結添加剤:5重量％の
Y2O3、１重量％のAl2O3）。
粒子）の影響： B.加圧焼結後の室温強度（４点曲げ／支持測定40/20m
m）：粉末のタイプ 室温強度 Ａ（粗い粒子を含む） 742±41MPaＢ（粗い粒子を含まない） 791±25MPa 注）各タイプの粉末について８個のサンプルを測定、６
バールのN2圧力で1875℃で焼結、焼結添加剤:5重量％の
Y2O3、１重量％のAl2O3）。
上記の結果は、粗い粒子の含有率が低い粉末は、焼結
によってより速く緻密化することができ、そして高い強
度と減少した強度分布を持った材料を形成加工できるこ
とを示す。
によってより速く緻密化することができ、そして高い強
度と減少した強度分布を持った材料を形成加工できるこ
とを示す。
添付図面は原料物質及び本発明による物質の粒子径分布
をグラフとして示した図である。
をグラフとして示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンノ・ラウバツハ ドイツ連邦共和国デー4150クレーフエルト １・ボーデルシユビングシユトラーセ 22 (56)参考文献 特開 昭60−200812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−169911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−172206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−106510（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】100μｍよりも大きい直径を有する個体粒
子が存在せず、金属性不純物の合計含量が1000ppmより
も少なく、且つ鉄の含量が200ppmよりも少ないことを特
徴とする１μｍよりも小さい平均粒子寸法を有する焼結
性Si3N4粉末。 - 【請求項２】金属性不純物の合計含量が200ppmよりも少
ないことを特徴とする特許請求の範囲１項記載の焼結性
Si3N4粉末。 - 【請求項３】該Si3N4粉末がSiCl4とNH3との反応によっ
て得られることを特徴とする特許請求の範囲１項記載の
焼結性Si3N4粉末。 - 【請求項４】該Si3N4粉末がSiCl4とNH3との反応によっ
て得られることを特徴とする特許請求の範囲２項記載の
焼結性Si3N4粉末。 - 【請求項５】1000ppmよりも少ない金属性不純物を含む
凝集したSi3N4をスパイラル・ジェット・ミル中で磨砕
することを特徴とする、平均粒子寸法が１μｍよりも小
さく、金属性不純物の合計含量が1000ppmよりも少な
く、鉄含量が200ppmよりも少ない焼結性Si3N4粉末を製
造する方法。 - 【請求項６】磨砕後磨砕された粉末をニードルドフェル
ト、プラスチック繊維布又はプラスチック−被覆繊維布
の過バッグ上に堆積させることを特徴とする特許請求
の範囲５項記載の方法。 - 【請求項７】空気、窒素又はアルゴンガスの存在下に磨
砕することを特徴とする特許請求の範囲５項記載の方
法。 - 【請求項８】気体圧力が２ないし10barであることを特
徴とする特許請求の範囲７項記載の方法。 - 【請求項９】Si3N4と接触するスパイラル・ジェット・
ミルの各部品が非金属性材料から成形加工されたことを
特徴とする特許請求の範囲５項記載の方法。 - 【請求項１０】該非金属性材料が合成又はセラミック材
料であることを特徴とする特許請求の範囲９項記載の方
法。 - 【請求項１１】該非金属性材料がヴルコランであること
を特徴とする特許請求の範囲９項記載の方法。 - 【請求項１２】該非金属性材料がB4C、Al2O3、SiC及び
／又はSi3N4セラミック材料であることを特徴とする特
許請求の範囲９項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3617489.0 | 1986-05-24 | ||
| DE19863617489 DE3617489A1 (de) | 1986-05-24 | 1986-05-24 | Sinterfaehiges si(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)n(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts)-pulver sowie verfahren zu seiner herstellung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288107A JPS62288107A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0825728B2 true JPH0825728B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=6301551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62124133A Expired - Lifetime JPH0825728B2 (ja) | 1986-05-24 | 1987-05-22 | 焼結性Ｓｉ▲下３▼Ｎ▲下４▼粉末及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4845060A (ja) |
| EP (1) | EP0256218B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0825728B2 (ja) |
| DE (2) | DE3617489A1 (ja) |
| NO (1) | NO172638C (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3617488A1 (de) * | 1986-05-24 | 1987-11-26 | Bayer Ag | Sinterfaehige si(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)n(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts)-pulver mit sinteradditiven und verfahren zu ihrer herstellung |
| US4895889A (en) * | 1988-05-12 | 1990-01-23 | Ethyl Corporation | Preceramic compositions |
| US5238884A (en) * | 1990-01-23 | 1993-08-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon nitride bodies and a process for producing the same |
| GB9700527D0 (en) * | 1997-01-11 | 1997-02-26 | Ecc Int Ltd | Processing of ceramic materials |
| DE102014222347A1 (de) * | 2014-11-03 | 2016-05-19 | MTU Aero Engines AG | Verfahren zur Herstellung einer hochtemperaturfesten Ziellegierung, eine Vorrichtung, eine Legierung und ein entsprechendes Bauteil |
| CN113148965A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-23 | 安徽工业大学 | 一种用于合成氮化硅粉体的悬浮反应器 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3943081A (en) * | 1974-07-02 | 1976-03-09 | Claremont Polychemical Corporation | Stabilizers for polyvinyl chloride |
| US4073845A (en) * | 1976-01-29 | 1978-02-14 | Gte Sylvania Incorporated | High density high strength S13 N4 ceramics prepared by pressureless sintering of partly crystalline, partly amorphous S13 N4 powder |
| US4093687A (en) * | 1977-01-03 | 1978-06-06 | General Electric Company | Hot pressing of silicon nitride using magnesium silicide |
| JPS54107913A (en) * | 1978-02-10 | 1979-08-24 | Tokyo Shibaura Electric Co | Productuon of silicon nitride sintered body |
| JPS57106510A (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of si3n4 powder |
| JPS57156378A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-27 | Ube Industries | Manufacture of high density silicon nitride sintered body |
| JPS58172206A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 金属窒化物の製造方法 |
| JPS59169911A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 高純度微粉窒化ケイ素の製造方法 |
| DE3338138C2 (de) * | 1983-10-20 | 1986-01-16 | Alpine Ag, 8900 Augsburg | Fließbett-Gegenstrahlmühle |
| JPS60200812A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-11 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 窒化珪素と炭化珪素との複合微粉末の製造方法 |
| US4643859A (en) * | 1985-01-26 | 1987-02-17 | National Institute For Researches In Inorganic Materials | Process for the production of fine non-oxide powders from alkoxides |
-
1986
- 1986-05-24 DE DE19863617489 patent/DE3617489A1/de not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-05-07 NO NO871897A patent/NO172638C/no not_active IP Right Cessation
- 1987-05-12 EP EP87106846A patent/EP0256218B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-12 DE DE8787106846T patent/DE3773581D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-22 US US07/054,029 patent/US4845060A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-22 JP JP62124133A patent/JPH0825728B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288107A (ja) | 1987-12-15 |
| EP0256218A3 (en) | 1989-09-06 |
| NO871897L (no) | 1987-11-25 |
| EP0256218A2 (de) | 1988-02-24 |
| DE3617489A1 (de) | 1987-11-26 |
| NO172638C (no) | 1993-08-18 |
| NO172638B (no) | 1993-05-10 |
| DE3773581D1 (de) | 1991-11-14 |
| NO871897D0 (no) | 1987-05-07 |
| EP0256218B1 (de) | 1991-10-09 |
| US4845060A (en) | 1989-07-04 |
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