JPH0948670A - 窒化珪素粉末及びその製造方法 - Google Patents
窒化珪素粉末及びその製造方法Info
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- JPH0948670A JPH0948670A JP7214173A JP21417395A JPH0948670A JP H0948670 A JPH0948670 A JP H0948670A JP 7214173 A JP7214173 A JP 7214173A JP 21417395 A JP21417395 A JP 21417395A JP H0948670 A JPH0948670 A JP H0948670A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 酸素を含む金属珪素粉末を、該粉末と接
触せずに共存させた酸化アルミニウム粉末と共に、窒化
性雰囲気中で加熱してなるα化率が９６％以上で金属不
純物が０．４重量％以下であることを特徴とする窒化珪
素粉末及びその製造方法。 【効果】 反応加熱炉内を汚染することなく、表面に酸
化物や酸窒化物が存在しない高純度かつ高α化率の窒化
珪素粉末を安定して得ることができる。
触せずに共存させた酸化アルミニウム粉末と共に、窒化
性雰囲気中で加熱してなるα化率が９６％以上で金属不
純物が０．４重量％以下であることを特徴とする窒化珪
素粉末及びその製造方法。 【効果】 反応加熱炉内を汚染することなく、表面に酸
化物や酸窒化物が存在しない高純度かつ高α化率の窒化
珪素粉末を安定して得ることができる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は高純度α型窒化珪
素粉末、及びその製造方法に関する。
素粉末、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】金属珪素粉末を窒素源となる物質、例えば
窒素ガス等と反応させて直接窒化させることによりα型
窒化珪素粉末の合成が行われている。この方法は合成プ
ロセスが比較的単純である為、工業的規模での量産化に
適している。
窒素ガス等と反応させて直接窒化させることによりα型
窒化珪素粉末の合成が行われている。この方法は合成プ
ロセスが比較的単純である為、工業的規模での量産化に
適している。
【０００３】この金属珪素粉末は、珪素源である珪石精
製上の制約から、一般に不可避不純物として微量の酸素
が含まれている他、その表面は極めて容易に酸化され易
く、通常は表層部に酸化珪素が形成されたものとなって
いる為、実際に使用する珪素粉末の殆どは数重量％程度
の酸素が含まれている。
製上の制約から、一般に不可避不純物として微量の酸素
が含まれている他、その表面は極めて容易に酸化され易
く、通常は表層部に酸化珪素が形成されたものとなって
いる為、実際に使用する珪素粉末の殆どは数重量％程度
の酸素が含まれている。
【０００４】金属珪素を直接窒化することにより高純度
の窒化珪素粉末を得るには、この酸素を除去する必要が
ある。しかし酸素のみを選択的に除去するのは困難であ
り、通常は一酸化珪素、又は珪素以外に不純物として含
まれる微量金属との酸化物の形で高温気化することで除
去されている。
の窒化珪素粉末を得るには、この酸素を除去する必要が
ある。しかし酸素のみを選択的に除去するのは困難であ
り、通常は一酸化珪素、又は珪素以外に不純物として含
まれる微量金属との酸化物の形で高温気化することで除
去されている。
【０００５】このように表面酸素を除去した金属珪素を
直接窒化によってα型窒化珪素を合成する反応は、発熱
反応となるが、金属珪素の融点は１４１０℃前後である
ことから、過度の反応が起こると金属珪素が溶融し、そ
の比表面積が極度に減少することから合成反応が進行し
難くなる。
直接窒化によってα型窒化珪素を合成する反応は、発熱
反応となるが、金属珪素の融点は１４１０℃前後である
ことから、過度の反応が起こると金属珪素が溶融し、そ
の比表面積が極度に減少することから合成反応が進行し
難くなる。
【０００６】この為α型窒化珪素を安定して合成する為
に、種々の方策が検討実施されてきた。即ち、低温領域
で長時間反応させること、又は窒化の反応熱で原料温度
が急上昇しないように雰囲気の窒素分圧を下げて反応温
度の上昇を抑え、窒化反応熱で原料温度が急上昇しない
ようにする等の方策の他、雰囲気中にＡｒ、Ｈｅや金属
珪素の表面酸素を還元する効果もあるＨ2、ＮＨ3、等の
ガスを混合することで、雰囲気ガスの熱伝導度を上げ反
応原料が蓄熱されるのを防ぐことも行われている。更
に、高純度の窒化珪素を必要としない場合は、金属珪素
にカルシウム、鉄等の酸化物、窒化物を添加することに
より、窒化反応を促進させると共にα型窒化珪素を高い
生産性で安定して合成することも行われている。
に、種々の方策が検討実施されてきた。即ち、低温領域
で長時間反応させること、又は窒化の反応熱で原料温度
が急上昇しないように雰囲気の窒素分圧を下げて反応温
度の上昇を抑え、窒化反応熱で原料温度が急上昇しない
ようにする等の方策の他、雰囲気中にＡｒ、Ｈｅや金属
珪素の表面酸素を還元する効果もあるＨ2、ＮＨ3、等の
ガスを混合することで、雰囲気ガスの熱伝導度を上げ反
応原料が蓄熱されるのを防ぐことも行われている。更
に、高純度の窒化珪素を必要としない場合は、金属珪素
にカルシウム、鉄等の酸化物、窒化物を添加することに
より、窒化反応を促進させると共にα型窒化珪素を高い
生産性で安定して合成することも行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】金属珪素表面に珪素酸
化物が形成されていると、直接窒化を行う際に、表面の
酸化物層によって窒化性ガスと金属珪素との直接接触・
反応が阻害され、窒化反応が低下し、未窒化の珪素が存
在したり、多大な反応時間を要すことがあった。更に、
高温時に金属珪素表面の珪素酸化物が分解しＳｉＯガス
として気化する為、この発生したＳｉＯガスが加熱装置
内のヒーター材と反応してヒーターを腐食する他、加熱
装置の冷却部、或いは低温部分の部材上に析出する傾向
があるので装置の冷却効果が落ちたり、装置寿命の短縮
化に繋がることがあった。また、ＳｉＯガスは生成した
窒化珪素と反応して窒化珪素表面に酸窒化珪素化合物を
生成することもある。このように表面に多くの酸素が含
まれる金属珪素を直接窒化した窒化珪素粉末は、酸窒化
物を生成したり、未反応の金属珪素が残り、高純度、か
つ高いα化率の窒化珪素が得られなかった。
化物が形成されていると、直接窒化を行う際に、表面の
酸化物層によって窒化性ガスと金属珪素との直接接触・
反応が阻害され、窒化反応が低下し、未窒化の珪素が存
在したり、多大な反応時間を要すことがあった。更に、
高温時に金属珪素表面の珪素酸化物が分解しＳｉＯガス
として気化する為、この発生したＳｉＯガスが加熱装置
内のヒーター材と反応してヒーターを腐食する他、加熱
装置の冷却部、或いは低温部分の部材上に析出する傾向
があるので装置の冷却効果が落ちたり、装置寿命の短縮
化に繋がることがあった。また、ＳｉＯガスは生成した
窒化珪素と反応して窒化珪素表面に酸窒化珪素化合物を
生成することもある。このように表面に多くの酸素が含
まれる金属珪素を直接窒化した窒化珪素粉末は、酸窒化
物を生成したり、未反応の金属珪素が残り、高純度、か
つ高いα化率の窒化珪素が得られなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題解
決の為、窒化性雰囲気中に於いて、酸化アルミニウム粉
末共存下で金属珪素を加熱すると、金属珪素表面に形成
されている酸化珪素の気化したＳｉＯが、ヒーターを含
む加熱炉材に殆ど影響を及ぼすことなく、選択的に酸化
アルミニウム粉末に速やかに捕捉され、少なくともその
表面に酸素が存在しない珪素が窒化反応に用いられて、
高純度の窒化珪素を得ることができ、しかもこの窒化は
１２００℃程度の比較的低い温度から始まる為、α型窒
化珪素になり易いことを見出し、本発明を完成させた。
決の為、窒化性雰囲気中に於いて、酸化アルミニウム粉
末共存下で金属珪素を加熱すると、金属珪素表面に形成
されている酸化珪素の気化したＳｉＯが、ヒーターを含
む加熱炉材に殆ど影響を及ぼすことなく、選択的に酸化
アルミニウム粉末に速やかに捕捉され、少なくともその
表面に酸素が存在しない珪素が窒化反応に用いられて、
高純度の窒化珪素を得ることができ、しかもこの窒化は
１２００℃程度の比較的低い温度から始まる為、α型窒
化珪素になり易いことを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】即ち、この発明は酸素を含む金属珪素粉末
を、該粉末と接触させずに共存させた酸化アルミニウム
粉末と共に、窒化性雰囲気中で加熱して成るα化率が９
６％以上で金属不純物が０．４重量％以下であることを
特徴とする窒化珪素粉末である。
を、該粉末と接触させずに共存させた酸化アルミニウム
粉末と共に、窒化性雰囲気中で加熱して成るα化率が９
６％以上で金属不純物が０．４重量％以下であることを
特徴とする窒化珪素粉末である。
【００１０】またこの発明は、酸素を含む金属珪素粉末
を、該粉末と接触させずに共存させた酸化アルミニウム
粉末と共に、窒化性雰囲気中で加熱して成るα化率が９
６％以上で金属不純物が０．４重量％以下であることを
特徴とする窒化珪素粉末の製造方法である。
を、該粉末と接触させずに共存させた酸化アルミニウム
粉末と共に、窒化性雰囲気中で加熱して成るα化率が９
６％以上で金属不純物が０．４重量％以下であることを
特徴とする窒化珪素粉末の製造方法である。
【００１１】通常市販されている金属珪素粉末は極めて
酸化され易く、一般には表面部を中心に、主として非晶
質構造の酸化珪素が生成しており、一旦この酸化珪素層
が表面に形成されるとそれ以上殆ど酸化されず安定にな
る。本発明に於いて対象とする金属珪素とはこのような
状態のものであり、概ね３重量％以下の酸素をその表面
部を中心に含んでいるものである。
酸化され易く、一般には表面部を中心に、主として非晶
質構造の酸化珪素が生成しており、一旦この酸化珪素層
が表面に形成されるとそれ以上殆ど酸化されず安定にな
る。本発明に於いて対象とする金属珪素とはこのような
状態のものであり、概ね３重量％以下の酸素をその表面
部を中心に含んでいるものである。
【００１２】また、この発明の窒化珪素粉末は９６％以
上がα型の結晶からなり、またその純度は、金属珪素精
製段階から不可避的に含まれる例えばＦｅ、Ａｌ、Ｃａ
等の金属と金属珪素からなる不純物が０．４重量％以下
である。
上がα型の結晶からなり、またその純度は、金属珪素精
製段階から不可避的に含まれる例えばＦｅ、Ａｌ、Ｃａ
等の金属と金属珪素からなる不純物が０．４重量％以下
である。
【００１３】このような窒化珪素粉末は以下のような方
法によって製造される。即ち、原料としては、前記のよ
うな表面部を主に概ね０．５〜３重量％の酸素を含んだ
金属珪素粉末を用いる。その粒径としてはより小さいも
の、例えば１０５μｍ以下のものが望ましい。粒径が大
きい金属珪素では窒化反応に時間がかかり、また完全に
内部まで窒化しないこともあるので好ましくない。この
酸素を含んだ金属珪素粉末を大気と隔絶可能な加熱室を
有する加熱炉に設置する。加熱炉は大気と隔絶可能な加
熱室を有し、かつ加熱室に窒素等の雰囲気ガスを供給で
きるものであれば何れのものでも良いが、例えば雰囲気
制御可能なバッチ炉、プッシャー炉、トンネル炉、ベル
ト炉等を用いることが出来る。
法によって製造される。即ち、原料としては、前記のよ
うな表面部を主に概ね０．５〜３重量％の酸素を含んだ
金属珪素粉末を用いる。その粒径としてはより小さいも
の、例えば１０５μｍ以下のものが望ましい。粒径が大
きい金属珪素では窒化反応に時間がかかり、また完全に
内部まで窒化しないこともあるので好ましくない。この
酸素を含んだ金属珪素粉末を大気と隔絶可能な加熱室を
有する加熱炉に設置する。加熱炉は大気と隔絶可能な加
熱室を有し、かつ加熱室に窒素等の雰囲気ガスを供給で
きるものであれば何れのものでも良いが、例えば雰囲気
制御可能なバッチ炉、プッシャー炉、トンネル炉、ベル
ト炉等を用いることが出来る。
【００１４】加熱炉への金属珪素粉末と共存させる酸化
アルミニウム粉末の設置方法としては、金属珪素粉末
を、例えば反応焼結窒化珪素等の材質からなる容器に入
れ、これを加熱炉に設置する。酸化アルミニウム粉末は
直接炉床に敷いても良く、また炉床材及び酸化アルミニ
ウムの何れとも反応しない材質からなる開口容器中に収
納したものを設置するのが良い。加熱炉内での酸化アル
ミニウム粉末と金属珪素粉末の設置位置は互いに接触さ
せずにできるだけ近い位置に設置するのが良く、例えば
バッチ炉であれば最下段の棚板に酸化アルミニウム粉末
を積載し、その上段の棚板上に金属珪素粉末を積載す
る。或いは、連続炉であれば同一の棚板上に酸化アルミ
ニウム粉末を入れた通気孔を有する別の収納容器を設置
してもよい。共存させる酸化アルミニウム粉末はその絶
対量よりも、炉内で酸化アルミニウム粉末が占める存在
面積が大であるほど一度に捕捉できる酸化珪素捕捉容量
が増大するので好ましい。通常は処理する金属珪素重量
の１０％程度の量を用いれば十分である。
アルミニウム粉末の設置方法としては、金属珪素粉末
を、例えば反応焼結窒化珪素等の材質からなる容器に入
れ、これを加熱炉に設置する。酸化アルミニウム粉末は
直接炉床に敷いても良く、また炉床材及び酸化アルミニ
ウムの何れとも反応しない材質からなる開口容器中に収
納したものを設置するのが良い。加熱炉内での酸化アル
ミニウム粉末と金属珪素粉末の設置位置は互いに接触さ
せずにできるだけ近い位置に設置するのが良く、例えば
バッチ炉であれば最下段の棚板に酸化アルミニウム粉末
を積載し、その上段の棚板上に金属珪素粉末を積載す
る。或いは、連続炉であれば同一の棚板上に酸化アルミ
ニウム粉末を入れた通気孔を有する別の収納容器を設置
してもよい。共存させる酸化アルミニウム粉末はその絶
対量よりも、炉内で酸化アルミニウム粉末が占める存在
面積が大であるほど一度に捕捉できる酸化珪素捕捉容量
が増大するので好ましい。通常は処理する金属珪素重量
の１０％程度の量を用いれば十分である。
【００１５】本発明で用いる酸化アルミニウム粉末は、
α型、γ型何れの結晶でもよいが、高活性なγ型の方が
より好ましい。また酸化アルミニウムに含まれる不純物
としては、金属珪素の窒化や金属珪素からの珪素酸化物
の離脱やその吸収、更に生成した窒化珪素の純度等に影
響を及ぼさない不純物である限り含まれても良い。この
ような許容可能な不純物は、いわゆる市販廉価品に於い
て通常含まれているようなものでも良く、またそれらの
概ね許容出来得る含有量としては約５％程度である。こ
のような酸化アルミニウムの粒径は小さい方が大きい表
面積を有するが故により表面エネルギーが高く、気化し
た酸化珪素を捕え易くなるので好ましい。また、本発明
で用いる酸化アルミニウム粉末は、好ましくは単粒子化
されているものが良いが、凝集粒や粉末圧粉体であって
も用いることが出来る。
α型、γ型何れの結晶でもよいが、高活性なγ型の方が
より好ましい。また酸化アルミニウムに含まれる不純物
としては、金属珪素の窒化や金属珪素からの珪素酸化物
の離脱やその吸収、更に生成した窒化珪素の純度等に影
響を及ぼさない不純物である限り含まれても良い。この
ような許容可能な不純物は、いわゆる市販廉価品に於い
て通常含まれているようなものでも良く、またそれらの
概ね許容出来得る含有量としては約５％程度である。こ
のような酸化アルミニウムの粒径は小さい方が大きい表
面積を有するが故により表面エネルギーが高く、気化し
た酸化珪素を捕え易くなるので好ましい。また、本発明
で用いる酸化アルミニウム粉末は、好ましくは単粒子化
されているものが良いが、凝集粒や粉末圧粉体であって
も用いることが出来る。
【００１６】金属珪素粉末の直接窒化による窒化物生成
反応に必要な温度は、１２００℃以下の温度では窒化反
応が起こらないか極めて緩慢な反応となる為、少なくと
も１２００℃を越える温度であれば優れた窒化効率で窒
化物を生成することができるが、より高い窒化率で安定
して得るには１４１０℃以上が好ましい。また１５００
℃を越える温度ではβ型窒化珪素が合成され易くなる為
好ましくない。また、本発明における窒化性雰囲気と
は、珪素金属を所定の温度で直接窒化し、窒化物を生成
させることが可能な雰囲気であれば良く、窒素を主体と
してアルゴン、ヘリウム、水素、アンモニア等が少量混
合した混合ガスを用いても良いが、炉材やヒーター材の
腐食を抑える観点から、さらには比較的安価であるとい
う点からも窒素ガス単独が最も良い。本発明の窒化珪素
粉末は前記のような設置・加熱条件下で金属珪素を直接
窒化させた後、反応生成物を炉内で常温近傍まで自然放
冷等冷却することにより製造することができる。
反応に必要な温度は、１２００℃以下の温度では窒化反
応が起こらないか極めて緩慢な反応となる為、少なくと
も１２００℃を越える温度であれば優れた窒化効率で窒
化物を生成することができるが、より高い窒化率で安定
して得るには１４１０℃以上が好ましい。また１５００
℃を越える温度ではβ型窒化珪素が合成され易くなる為
好ましくない。また、本発明における窒化性雰囲気と
は、珪素金属を所定の温度で直接窒化し、窒化物を生成
させることが可能な雰囲気であれば良く、窒素を主体と
してアルゴン、ヘリウム、水素、アンモニア等が少量混
合した混合ガスを用いても良いが、炉材やヒーター材の
腐食を抑える観点から、さらには比較的安価であるとい
う点からも窒素ガス単独が最も良い。本発明の窒化珪素
粉末は前記のような設置・加熱条件下で金属珪素を直接
窒化させた後、反応生成物を炉内で常温近傍まで自然放
冷等冷却することにより製造することができる。
【００１７】
【作用及び発明の効果】この発明に於ける酸化アルミニ
ウムは以下のような作用により金属珪素表面に形成され
た酸化珪素を捕らえるものと考える。即ち、金属珪素表
面に形成されている酸化珪素はおよそ１０００℃以上
で、ＳｉＯとして気化し、ＳｉＯが離脱した直後の離脱
箇所の珪素は極めて高いエネルギー状態にあり、反応活
性が高まるが、反応源となる窒素は気体状で存在するた
め、急激なＳｉＯガス量の増大に伴い系内での窒素分圧
が相対的に低下し、反応の進行が鈍化することがある。
更に、このＳｉＯガスは窒素ガスよりも活性であり、加
熱中に加熱炉内のヒーター及び／又は炉壁材と反応する
ことが多々見られ、加熱後の冷却過程中で安定なＳｉＯ
2となってヒーター及び／又は炉壁材上に析出し易い。
ウムは以下のような作用により金属珪素表面に形成され
た酸化珪素を捕らえるものと考える。即ち、金属珪素表
面に形成されている酸化珪素はおよそ１０００℃以上
で、ＳｉＯとして気化し、ＳｉＯが離脱した直後の離脱
箇所の珪素は極めて高いエネルギー状態にあり、反応活
性が高まるが、反応源となる窒素は気体状で存在するた
め、急激なＳｉＯガス量の増大に伴い系内での窒素分圧
が相対的に低下し、反応の進行が鈍化することがある。
更に、このＳｉＯガスは窒素ガスよりも活性であり、加
熱中に加熱炉内のヒーター及び／又は炉壁材と反応する
ことが多々見られ、加熱後の冷却過程中で安定なＳｉＯ
2となってヒーター及び／又は炉壁材上に析出し易い。
【００１８】一方、この高温過程において、ヒーター及
び炉壁材よりも高い活性状態である酸化アルミニウム粉
末を共存させれば、ＳｉＯガスはヒーター及び炉壁材よ
りも酸化アルミニウム粉末との反応がより速やかに行わ
れ、また、ＳｉＯ2化の酸素源も供給でき、かつＳｉＯ2
とＡｌ2Ｏ3は安定な化合物や固溶体を形成しやすいこと
からも反応後のＳｉＯガス再離脱はなく冷却過程下に至
るまで安定に留まらすことが出来る。更に酸化アルミニ
ウム粉末はヒーター及び炉壁材と比較し十分大きい表面
積を有するが故に、発生したＳｉＯガスの全量と反応す
るに十分足り得る反応源となる。このように酸化アルミ
ニウム粉末は窒素ガスよりもＳｉＯガスと速やかにかつ
優先的に反応し、炉内で未反応の残存ＳｉＯガス量を最
小限のレベルに留めることが出来る。
び炉壁材よりも高い活性状態である酸化アルミニウム粉
末を共存させれば、ＳｉＯガスはヒーター及び炉壁材よ
りも酸化アルミニウム粉末との反応がより速やかに行わ
れ、また、ＳｉＯ2化の酸素源も供給でき、かつＳｉＯ2
とＡｌ2Ｏ3は安定な化合物や固溶体を形成しやすいこと
からも反応後のＳｉＯガス再離脱はなく冷却過程下に至
るまで安定に留まらすことが出来る。更に酸化アルミニ
ウム粉末はヒーター及び炉壁材と比較し十分大きい表面
積を有するが故に、発生したＳｉＯガスの全量と反応す
るに十分足り得る反応源となる。このように酸化アルミ
ニウム粉末は窒素ガスよりもＳｉＯガスと速やかにかつ
優先的に反応し、炉内で未反応の残存ＳｉＯガス量を最
小限のレベルに留めることが出来る。
【００１９】以上のことから、酸化アルミニウム粉末を
共存させれば、直接窒化による金属珪素の窒化反応も進
展し易く、また加熱炉内の炉材も殆ど汚染されずに、窒
化性雰囲気下に於いて表面に酸化物や酸窒化物が殆ど存
在しない高純度のα型窒化珪素粉末を安定かつ高い歩留
まりで得ることが出来る。
共存させれば、直接窒化による金属珪素の窒化反応も進
展し易く、また加熱炉内の炉材も殆ど汚染されずに、窒
化性雰囲気下に於いて表面に酸化物や酸窒化物が殆ど存
在しない高純度のα型窒化珪素粉末を安定かつ高い歩留
まりで得ることが出来る。
【００２０】
【実施例】以下、実施例及び比較例によりこの発明を具
体的に詳しく説明する。 ［実施例１］ 表面部を中心に酸素２．０重量％（以下
特記無い限り％は全て重量％）と金属不純物０．２％を
含み、４４μｍ以下の粒径からなる金属珪素粉末８００
ｇを、厚さ１．２ｃｍの反応焼結窒化珪素製の棚板４枚
に、それぞれ縦約１５ｃｍ、横約２５ｃｍ、厚さ約１ｃ
ｍになるように２００ｇずつ積載した。また、金属不純
物０．０５％を含み、粒径５０μｍ以下の酸化アルミニ
ウム粉末８０ｇを前記と同様の反応焼結窒化珪素製の棚
板１枚の上に縦約１５ｃｍ、横約２５ｃｍ、最大厚さ約
０．５ｃｍとなるように積載した。次いで加熱室内容積
０．０５ｍ3のバッチ式抵抗加熱炉の炉床から上におよ
そ５ｃｍの間隔で５段に渡り前記各棚板を一枚づつ設置
可能な反応焼結窒化珪素製の支柱を組み、最下段に酸化
アルミニウムを積載した棚板を設置し、下から２段目か
ら５段目までに金属珪素を積載した棚板を各段に設置し
た。この設置状態の概略を図１に示す。
体的に詳しく説明する。 ［実施例１］ 表面部を中心に酸素２．０重量％（以下
特記無い限り％は全て重量％）と金属不純物０．２％を
含み、４４μｍ以下の粒径からなる金属珪素粉末８００
ｇを、厚さ１．２ｃｍの反応焼結窒化珪素製の棚板４枚
に、それぞれ縦約１５ｃｍ、横約２５ｃｍ、厚さ約１ｃ
ｍになるように２００ｇずつ積載した。また、金属不純
物０．０５％を含み、粒径５０μｍ以下の酸化アルミニ
ウム粉末８０ｇを前記と同様の反応焼結窒化珪素製の棚
板１枚の上に縦約１５ｃｍ、横約２５ｃｍ、最大厚さ約
０．５ｃｍとなるように積載した。次いで加熱室内容積
０．０５ｍ3のバッチ式抵抗加熱炉の炉床から上におよ
そ５ｃｍの間隔で５段に渡り前記各棚板を一枚づつ設置
可能な反応焼結窒化珪素製の支柱を組み、最下段に酸化
アルミニウムを積載した棚板を設置し、下から２段目か
ら５段目までに金属珪素を積載した棚板を各段に設置し
た。この設置状態の概略を図１に示す。
【００２１】
【図１】
【００２２】設置後、炉内雰囲気を純度９９．９９％の
窒素ガスで置換し、窒素雰囲気を約１気圧に保ち、昇温
速度が、室温〜１０００℃迄を５００℃／時、１０００
〜１４１０℃迄を１００℃／時、となるように加熱し、
１４１０℃で１時間保持した後、常温近傍まで炉内で自
然放冷した。冷却後、金属珪素粉末の窒化反応生成物に
対し、Ｘ線回折による定性及び定量分析を行った結果、
該反応生成物は、未反応残存珪素を０．２％、珪素以外
の金属不純物を０．１％を含む窒化珪素であり、そのα
化率は９７％であった。また、少なくとも肉眼による観
察では加熱炉のヒーター、炉壁は変質しておらず、ヒー
ター、炉材上に新たな生成物も認められなかった。尚、
冷却後の酸化アルミニウム粉末からは粉末Ｘ線回折によ
り、Ａｌ2Ｏ3以外に等の当初不純物として含まれていた
以上のＳｉＯ2の存在が検出された他、微量のＳｉ−Ａ
ｌ−Ｏ系化合物、及びＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系化合物も検
出された。
窒素ガスで置換し、窒素雰囲気を約１気圧に保ち、昇温
速度が、室温〜１０００℃迄を５００℃／時、１０００
〜１４１０℃迄を１００℃／時、となるように加熱し、
１４１０℃で１時間保持した後、常温近傍まで炉内で自
然放冷した。冷却後、金属珪素粉末の窒化反応生成物に
対し、Ｘ線回折による定性及び定量分析を行った結果、
該反応生成物は、未反応残存珪素を０．２％、珪素以外
の金属不純物を０．１％を含む窒化珪素であり、そのα
化率は９７％であった。また、少なくとも肉眼による観
察では加熱炉のヒーター、炉壁は変質しておらず、ヒー
ター、炉材上に新たな生成物も認められなかった。尚、
冷却後の酸化アルミニウム粉末からは粉末Ｘ線回折によ
り、Ａｌ2Ｏ3以外に等の当初不純物として含まれていた
以上のＳｉＯ2の存在が検出された他、微量のＳｉ−Ａ
ｌ−Ｏ系化合物、及びＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系化合物も検
出された。
【００２３】［実施例２］ 表面部を中心に酸素２．０
重量％（以下特記無い限り％は全て重量％）と金属不純
物０．２％を含み、４４μｍ以下の粒径からなる金属珪
素粉末８００ｇを、厚さ１．２ｃｍの反応焼結窒化珪素
製の棚板４枚に、それぞれ縦約１５ｃｍ、横約２５ｃ
ｍ、厚さ約１ｃｍになるように２００ｇずつ積載した。
また、金属不純物０．０５％を含み、粒径５０μｍ以下
の酸化アルミニウム粉末８０ｇを前記と同様の反応焼結
窒化珪素製の棚板１枚の上に縦約１５ｃｍ、横約２５ｃ
ｍ、最大厚さ約０．５ｃｍとなるように積載した。次い
で加熱室内容積０．０５ｍ3のバッチ式抵抗加熱炉の炉
床から上におよそ５ｃｍの間隔で５段に渡り前記各棚板
を一枚づつ設置可能な反応焼結窒化珪素製の支柱を組
み、最下段に酸化アルミニウムを積載した棚板を設置
し、下から２段目から５段目までに金属珪素を積載した
棚板を各段に設置した。設置後、炉内雰囲気を純度９
９．９９％の窒素ガスで置換し、窒素雰囲気を約１気圧
に保ち、昇温速度が、室温〜１０００℃迄を５００℃／
時、１０００〜１２００℃迄を１００℃／時、１２００
〜１４００℃迄を５０℃／時、１４００〜１５００℃迄
を１００℃／時、となるよう加熱し、１５００℃到達後
直ちに常温近傍まで炉内で自然放冷した。冷却後、金属
珪素粉末の窒化反応生成物に対し、前記実施例１と同様
の分析を行った結果、該反応生成物は、未反応残存珪素
はなく、珪素以外の金属不純物を０．１％を含む窒化珪
素であり、そのα化率は９７％であった。また、少なく
とも肉眼による観察では加熱炉のヒーター、炉材の変質
や新たな生成物も認められなかった。更に、冷却後の酸
化アルミニウム粉末からは粉末Ｘ線回折により、ＳｉＯ
2、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ系化合物、及びＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ
系化合物が検出された。
重量％（以下特記無い限り％は全て重量％）と金属不純
物０．２％を含み、４４μｍ以下の粒径からなる金属珪
素粉末８００ｇを、厚さ１．２ｃｍの反応焼結窒化珪素
製の棚板４枚に、それぞれ縦約１５ｃｍ、横約２５ｃ
ｍ、厚さ約１ｃｍになるように２００ｇずつ積載した。
また、金属不純物０．０５％を含み、粒径５０μｍ以下
の酸化アルミニウム粉末８０ｇを前記と同様の反応焼結
窒化珪素製の棚板１枚の上に縦約１５ｃｍ、横約２５ｃ
ｍ、最大厚さ約０．５ｃｍとなるように積載した。次い
で加熱室内容積０．０５ｍ3のバッチ式抵抗加熱炉の炉
床から上におよそ５ｃｍの間隔で５段に渡り前記各棚板
を一枚づつ設置可能な反応焼結窒化珪素製の支柱を組
み、最下段に酸化アルミニウムを積載した棚板を設置
し、下から２段目から５段目までに金属珪素を積載した
棚板を各段に設置した。設置後、炉内雰囲気を純度９
９．９９％の窒素ガスで置換し、窒素雰囲気を約１気圧
に保ち、昇温速度が、室温〜１０００℃迄を５００℃／
時、１０００〜１２００℃迄を１００℃／時、１２００
〜１４００℃迄を５０℃／時、１４００〜１５００℃迄
を１００℃／時、となるよう加熱し、１５００℃到達後
直ちに常温近傍まで炉内で自然放冷した。冷却後、金属
珪素粉末の窒化反応生成物に対し、前記実施例１と同様
の分析を行った結果、該反応生成物は、未反応残存珪素
はなく、珪素以外の金属不純物を０．１％を含む窒化珪
素であり、そのα化率は９７％であった。また、少なく
とも肉眼による観察では加熱炉のヒーター、炉材の変質
や新たな生成物も認められなかった。更に、冷却後の酸
化アルミニウム粉末からは粉末Ｘ線回折により、ＳｉＯ
2、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ系化合物、及びＳｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ
系化合物が検出された。
【００２４】［比較例１］ 酸化アルミニウム粉末を設
置せずに、他の条件、手法は実施例２と同様にして作製
した金属珪素粉末の窒化反応生成物に対し、実施例２と
同様の分析を行ったところ、この反応生成物は、一部珪
素の溶融が見られ、未反応残存珪素を３０％、珪素以外
の金属不純物を０．１％、更に酸窒化珪素（Ｓｉ2Ｏ
Ｎ2）を０．０５％それぞれ含む窒化珪素であり、その
α化率は８０％であった。また、少なくとも肉眼による
観察では加熱炉のヒーター及び炉壁のほぼ全面に白色の
ファイバー状の物質が析出していた。この物質は棚板や
生成した窒化珪素粉末の一部表面にも析出が見られた。
この析出物を粉末Ｘ線回折により調べたところ、ＳｉＯ
2が検出された。
置せずに、他の条件、手法は実施例２と同様にして作製
した金属珪素粉末の窒化反応生成物に対し、実施例２と
同様の分析を行ったところ、この反応生成物は、一部珪
素の溶融が見られ、未反応残存珪素を３０％、珪素以外
の金属不純物を０．１％、更に酸窒化珪素（Ｓｉ2Ｏ
Ｎ2）を０．０５％それぞれ含む窒化珪素であり、その
α化率は８０％であった。また、少なくとも肉眼による
観察では加熱炉のヒーター及び炉壁のほぼ全面に白色の
ファイバー状の物質が析出していた。この物質は棚板や
生成した窒化珪素粉末の一部表面にも析出が見られた。
この析出物を粉末Ｘ線回折により調べたところ、ＳｉＯ
2が検出された。
【００２５】［比較例２］ 酸化アルミニウム粉末を設
置する代わりに金属不純物０．０５％を含み、粒径５０
μｍ以下の窒化アルミニウム粉末８０ｇを反応焼結窒化
珪素製の棚板１枚の上に縦約１５ｃｍ、横約２５ｃｍ、
厚さ約０．５ｃｍとなるように積載したものを設置し、
他の条件、手法は実施例１と同様にして作製した金属珪
素粉末の窒化反応生成物に対し、前記実施例１と同様の
分析を行った結果、該反応生成物は、未反応残存珪素を
４２％、珪素以外の金属不純物を０．１％を含む窒化珪
素であり、そのα化率は９７％であった。また、少なく
とも肉眼による観察では加熱炉のヒーター及び炉壁のほ
ぼ全面に白色のファイバー状の物質が析出していた。こ
の物質は棚板や生成した窒化珪素粉末の一部表面にも析
出が見られた。この析出物を粉末Ｘ線回折により調べた
ところ、ＳｉＯ2が検出された。
置する代わりに金属不純物０．０５％を含み、粒径５０
μｍ以下の窒化アルミニウム粉末８０ｇを反応焼結窒化
珪素製の棚板１枚の上に縦約１５ｃｍ、横約２５ｃｍ、
厚さ約０．５ｃｍとなるように積載したものを設置し、
他の条件、手法は実施例１と同様にして作製した金属珪
素粉末の窒化反応生成物に対し、前記実施例１と同様の
分析を行った結果、該反応生成物は、未反応残存珪素を
４２％、珪素以外の金属不純物を０．１％を含む窒化珪
素であり、そのα化率は９７％であった。また、少なく
とも肉眼による観察では加熱炉のヒーター及び炉壁のほ
ぼ全面に白色のファイバー状の物質が析出していた。こ
の物質は棚板や生成した窒化珪素粉末の一部表面にも析
出が見られた。この析出物を粉末Ｘ線回折により調べた
ところ、ＳｉＯ2が検出された。
【図１】金属珪素粉末と酸化アルミニウム粉末を加熱炉
内に設置した説明図である。
内に設置した説明図である。
１ 窒化性ガス送入口 ２ ヒーター ３ ガス排出口弁 ４ 炉床 ５ 酸化アルミニウム粉末 ６ 金属珪素粉末 ７ 粉末積載用棚板
Claims (2)
- 【請求項１】 酸素を含む金属珪素粉末を、該粉末と接
触させずに共存させた酸化アルミニウム粉末と共に、窒
化性雰囲気中で加熱して成るα化率が９６％以上で金属
不純物が０．４重量％以下であることを特徴とする窒化
珪素粉末。 - 【請求項２】 酸素を含む金属珪素粉末を、該粉末と接
触させずに共存させた酸化アルミニウム粉末と共に、窒
化性雰囲気中で加熱して成るα化率が９６％以上で金属
不純物が０．４重量％以下であることを特徴とする窒化
珪素粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214173A JPH0948670A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 窒化珪素粉末及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214173A JPH0948670A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 窒化珪素粉末及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0948670A true JPH0948670A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16651451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7214173A Pending JPH0948670A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 窒化珪素粉末及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0948670A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024195605A1 (ja) * | 2023-03-22 | 2024-09-26 | デンカ株式会社 | 窒化ケイ素仮焼体及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素粉末の製造方法 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP7214173A patent/JPH0948670A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024195605A1 (ja) * | 2023-03-22 | 2024-09-26 | デンカ株式会社 | 窒化ケイ素仮焼体及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素粉末の製造方法 |
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