JPS58181708A - 窒化ほう素の精製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゛膚発明は窒化はう素の精製法、特に酸素及び炭素の不
純物を含まない窒化はう素の精製法に関する０ 非晶質ＢＮ粉末には通常Ｊ−程度の酸素が含まれ、また
焼結体でも７〜ｌ襲ｌｉ度の酸素が含まれており、この
ほか少量の炭素も含まれている。また市販のｈＢＮ　（
六方晶ＩＩ　ＢＮ　、以下ｈＢＮと記す）質の高純ＩＩ
！ＢＮでさえもＯ，Ｓ％程度の酸素が含まれている。

、Ｃ：・本れらの酸素を含んだＢＮを原料として、高圧
厳木移によりＯＢＮ　（立方晶型ＢＮ　、以下ＯＢＮと
記す）を製造すると、ＯＢＮの収率が悪いばかりで々く
、得られる製品の強度、光学的透明度も悪いものとなる
。また、この酸素が含有すると、高温においてＢＭ材料
が金属材料と反応する。例えばコ襲の酸素を含むＢＮで
は１１００℃以下でモリブデンと反応する。更に高温例
えば、ｚｏｏｏ℃における電気絶縁性も悪い。ＢＮは耐
熱性でありながら、−気絶練性がそれに比例して高くな
いのは、酸素炭素等の不純物を含有することに原因する
。超高一点材料便覧（日ソ通信社昭和５λ年発行）によ
ると、第１図に示す通りであり、従来のＢ　Ｎ　Ｆｉ３
００℃附框の温度では電気比抵抗値は高いが、１２００
℃より急激に低下し、２０００℃においては１０Ωαを
下廻っている。

これらの欠点を防ぐためには、ＢＮ中に含まれている酸
素及び炭素等を可及的に除去することが必要である。

従来、窒化はう素の精製法としては、窒化はう素粉末を
窒素雰囲気下で、モリブデンを炉材に用い九加熱炉を使
用して約コ／’００℃で加熱する方法が知られている。

該モリブデンを炉材に用い九加熱炉を使用するのはモリ
ブデンは、２≦ＯＯ℃程度の高温まで、炭素、酸素を発
生することがない高融点を持ち、加工性もよいためであ
る。しかし、原料ＢＮに酸素を含有しているとモリブデ
ンと反応して加熱炉を短時間に劣化させる大きな欠点が
ある。

４発明の目的は酸素及び炭素勢の不純物が検出限界以下
である超高純度のＢＮ及びＢＮ焼結体が得られる精製法
を提供するにある。

本発明者はＢＮの粉末を加熱すると、Ｃ，１１１゜０等
の不純物はｎ２．　Ｂ２０　、　Ｃｏ　、　ｃｏ２．　
（３２Ｎ、　。

Ｂ２０゜ｌ　Ｂ２Ｏ５等の気化物質となって脱出する状
況について研究して、次のことを明らかにし九。水素は
１００℃の加熱により脱出し始め７２００℃の加熱では
約７時間で、検出限界以下まで減少させることができる
。炭素は１９００℃で１時間の処理で初期炭素濃度のｌ
Δ０以下まで、２時間で検出限界０．２重量襲以下にな
ると、減少速度は急に低下し、この微量の酸素を除去す
るには、２０００℃以上であることが必要であり、Ｂ２
０．の沸点（２０ダ３℃）の前後でほう素酸化物の気化
が急激に進行し率！素させる。

しかし、２２００℃を超えるとＢＮの分解が起る。

高温加熱炉としては、黒鉛を炉材としたものと、毫、リ
ブデンを炉材としたものとがあり、黒鉛はＪ２００℃前
後の高温では、炭素を含む気化性物質を一生するので、
これを発生しないモリブデンを炉材とするものがよいと
されていた。

しかし、不純物として酸素を含むＢＮ粉末または焼結体
を、モリブデンヒーターで加熱すると、分解ガスとモリ
ブデンが反応してヒーターは短時間に損傷される。

本発明はこの欠点を改良し、予めＢＮの粉末まえは焼結
体を黒鉛ヒーター等の黒鉛炉材を用いた加熱炉を使用し
てコ０００−λ２００℃好ましくは、２０３０〜′Ｊｌ
ｊＯ℃で加熱処理して、水素、炭素の不純物久υ醗素の
大部分を除去し丸後、更に１モリブデンヒ一ター等炭素
を含むガスを発生しない炉材を用いた加熱炉により２０
００〜２４００℃好ましくはλｏｓｏ　Ｎａｌｓｏ℃に
加熱すると、超高純度のものが得られ、モリブデンヒー
ター等を損傷することなく、長期に亘って製造し得られ
ることが分った。

炭素を含むガスを発生しない炉材としては、もちろんモ
リブデンの他にタングステン、安定化ジル→沖ア等も可
能であるが、モリブデンは加工性に外水・比較的安価で
ある点で好ましい。

−発明の方法で用いるモリブデンを炉材とした加熱炉の
実＆態様を示すと第２図の通りである。

第、２図は加熱炉の縦断面図を示す。図において、／Ｆ
ｉＢＮ焼結体るつば、コはモリブデン熱遮―板、３はモ
リブデン発熱体、参は原料のＢＨの粉末または焼結体、
ｊは高周波加熱コイル、これよりモリブデン発熱体３を
加熱する。乙は石英管、７は窒素ガス入口、ｌは測温用
ガラス窓、りは真空排気口、１０はガス出口を示す。

黒鉛を炉材として用いた加熱炉は前記第２図に！けるモ
リブデンに代え黒鉛を使用したものである。

本発明の方法によると、得られるＢＮまたはその焼結体
は水素、炭素の不純物は勿論、酸素が殆んど含まれない
超高純度のものとなし得、またモリブデン等を炉材とす
る加熱炉も損傷することなく、長期に亘って使用可能で
ある。しかも、得られた絶縁比抵抗は、両加熱炉を使用
することにょ榊、単独炉使用では得られない。第１図に
示すように、　１ｔｏｏ℃においてダ×１０４Ω１．コ
ｏｏｏ℃においてコ×ｌθ４Ω国の高い値を示し、従来
このようう１ な高遵縁比抵抗の値を開示したものはなく、高純度のも
のであることを裏付けするものである。。

このように高純度であるため、高圧相転移によりＯＢＮ
を製造する原料として使用すると極めて好シ龜 収率でＯＢＭが得られ、高、絶縁比抵抗が高いため、２
０００℃附近の高温で使用する熱電対の絶縁；材孝して
も使用可能であり、更にまた反応性がないため溶融金属
を射出成形するノズル用材として使用し得られる等広く
高温産業分野において利用し得ら；れる優れた効果があ
る。

実施例 第２図において、黒鉛を炉材としたものにおいて、ＢＮ
焼結体参をＢＮ焼結体るつｆｆ／に入れ、加熱炉内を／
　ｔｏｒｒ以下の減圧下で高周波加熱フィルｊにより黒
鉛を加熱して焼結体の温度を１７００℃とし、２時間保
持して未反応のＢ１合成原料や焼結助剤として加え九酸
化物を殆んど除来した。次回に示す加熱炉で、雰囲気を
窒素ガス雰囲気きし、λ／ｊＯ℃で２時間加熱して、冷
却後、焼結体を取り出した。

得られた焼結体は不純物が検出限界以下であり、その絶
縁比抵抗は２０００℃において２ｘ／θ４Ω１であった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種の高融点材料の電気比抵抗と温度図である
。 ／　：　ＢＮ焼結体るつホ、コニモリブデン熱遮蔽板、
Ｊ：モリブデン発熱体、 参：原料のＢＭの粉末また＃′！焼結体、ｊ：高周波加
熱コイル、６：石英管、 ７：窒素ガス入口、ｌ：ｆＩＡ温用ガラス窓、り：真空
排気口、　　　／θ：ガス出０゜特許出願人　　科学技
術庁無機材質新究所最１）　中　　廣　　吉 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 窒化ほう素の粉末または焼結体を、黒鉛を発熱体とし九
   加熱炉を用いてコ０ＯＯＮココＯＯ℃で加熱し・：て１
   ．。 含有不純物を除去した後、更に炭素を含むガスを発生し
   ない加熱炉で、窒化はう素の分解圧以上の窒素分圧を持
   つ雰囲気中でＪｏｏｏ〜ココ００℃に加熱・？１擾こと
   を特徴とする窒化はう素の精製法。