JPS5879809A - 炭化珪素粉末の製造方法 - Google Patents
炭化珪素粉末の製造方法Info
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- JPS5879809A JPS5879809A JP56173087A JP17308781A JPS5879809A JP S5879809 A JPS5879809 A JP S5879809A JP 56173087 A JP56173087 A JP 56173087A JP 17308781 A JP17308781 A JP 17308781A JP S5879809 A JPS5879809 A JP S5879809A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
- C01B21/087—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals containing one or more hydrogen atoms
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
を加熱することによってβ型置化珪素を製造する方法に
関する。
関する。
炭化珪素及びその焼結体は、高い硬鴫，ー１岸札性，耐
酸化性，耐腐食性．耐熱衝撃性及び優れ九機械的強度，
良好な熱伝導性，低い熱膨張率を有する曳め、近都ガス
タービン部材，発熱体，工具。
酸化性，耐腐食性．耐熱衝撃性及び優れ九機械的強度，
良好な熱伝導性，低い熱膨張率を有する曳め、近都ガス
タービン部材，発熱体，工具。
耐摩耗部品等の幅広い材料として注目されている。
このような炭化珪素焼結体は、焼結助剤としてアルミニ
ウム．ホウ軍勢を伶加した炭化珪素粉末を加圧焼結して
得られるが、その際得られる焼結体の緻密さ，強度等の
特性に対して決定的に重要な要素となるのが炭化珪素粉
末の平均粒径．粒度分布，粒子の形状，純度等の粉末自
身の特性である。即ち、前述のような用途に使用される
高龜高強度の炭化珪素焼結体の原料として使用される炭
化珪素粉末は、平均粒径の小さい、粒度の揃った粒状で
、かつ為純度の粉末であることがｍましい。
ウム．ホウ軍勢を伶加した炭化珪素粉末を加圧焼結して
得られるが、その際得られる焼結体の緻密さ，強度等の
特性に対して決定的に重要な要素となるのが炭化珪素粉
末の平均粒径．粒度分布，粒子の形状，純度等の粉末自
身の特性である。即ち、前述のような用途に使用される
高龜高強度の炭化珪素焼結体の原料として使用される炭
化珪素粉末は、平均粒径の小さい、粒度の揃った粒状で
、かつ為純度の粉末であることがｍましい。
従来、゛炭化珪素の製造法としては、１）珪素と炭素を
直接反応させる方法，雪）シリカを水素雰囲気下で加熱
し炭素と反応させる方法、３）珪素のハライドとメタン
等の椴化水素の混合ガスｔ−ｔｏｏｏ℃以上で反応させ
る気相合成法等が知られている。
直接反応させる方法，雪）シリカを水素雰囲気下で加熱
し炭素と反応させる方法、３）珪素のハライドとメタン
等の椴化水素の混合ガスｔ−ｔｏｏｏ℃以上で反応させ
る気相合成法等が知られている。
しかし、１）の方法は高純度で微細な全綱珪素を得るの
が難かしく、２）の方法は均一な粒径を持つ製品が得ら
れず、また酸素や窒素の固溶があり高純度の粉末が得に
くい．蜀の方法は微細で高純度の粉末が得られるが、反
応物に対して大量のガスを用いるので装置が大型化し、
、大量生産には適していない。
が難かしく、２）の方法は均一な粒径を持つ製品が得ら
れず、また酸素や窒素の固溶があり高純度の粉末が得に
くい．蜀の方法は微細で高純度の粉末が得られるが、反
応物に対して大量のガスを用いるので装置が大型化し、
、大量生産には適していない。
本発明者らは、上記の点に鑑み、高純度でＩｉ細な炭化
珪素粉末を容易に能率的に得る製造法を開発すべく鋭意
研究の結果、これらの要請を満足する全＜ｉｌＴ規な製
造法を見出し本発明を完成した。
珪素粉末を容易に能率的に得る製造法を開発すべく鋭意
研究の結果、これらの要請を満足する全＜ｉｌＴ規な製
造法を見出し本発明を完成した。
即ち、本発明の製造法は、含窒素シラ／化合物と炭素の
混合粉末を加熱して両者を反応させ、炭化珪素を得るも
のであり、この方法によれば４ｉ＋純度で微細なβ型炭
化珪素を煩雑な操作を費することなく、極めて容易に得
ることができる。
混合粉末を加熱して両者を反応させ、炭化珪素を得るも
のであり、この方法によれば４ｉ＋純度で微細なβ型炭
化珪素を煩雑な操作を費することなく、極めて容易に得
ることができる。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明の原料に使用する含窒素シラン化合物は、ハロゲ
ン化珪素とアンモニアとの反応生成物であるクリコンシ
イ・ミド（Ｓｔ（ＭＨ）＊）と７・ロゲン化アンモニウ
ムの混合物を液体アンモニアで洗浄して得たｓｌ（Ｍｌ
Ｎ）、あるいはシリコンジイミド、ノーロゲン化アンモ
ニウムを１１票あるいはアンモニア中で加熱して得九分
解生成物、即ち８１．Ｍ、Ｈ，非晶貴又は帖晶質窒化珪
素粉末勢である。
ン化珪素とアンモニアとの反応生成物であるクリコンシ
イ・ミド（Ｓｔ（ＭＨ）＊）と７・ロゲン化アンモニウ
ムの混合物を液体アンモニアで洗浄して得たｓｌ（Ｍｌ
Ｎ）、あるいはシリコンジイミド、ノーロゲン化アンモ
ニウムを１１票あるいはアンモニア中で加熱して得九分
解生成物、即ち８１．Ｍ、Ｈ，非晶貴又は帖晶質窒化珪
素粉末勢である。
これらの粉末は、金員、酸軍勢の不純物を実質的粒径は
微細なもの（例えば、１μｍ以下）はど好ましいが、平
均粒径が１５μｍ以下のものが微細な製品を得る上で特
に好ましい。
微細なもの（例えば、１μｍ以下）はど好ましいが、平
均粒径が１５μｍ以下のものが微細な製品を得る上で特
に好ましい。
また、本発明の他の原料である炭素粉末は９９９−以上
の高純度のものが望ましい。またその粒径はできるだけ
細かいものが好ましく、特にα５声ｍ以下であることが
、反志性または微細な製品を得る上で望ましい。
の高純度のものが望ましい。またその粒径はできるだけ
細かいものが好ましく、特にα５声ｍ以下であることが
、反志性または微細な製品を得る上で望ましい。
本発明では、上述のような含窒素シラン化合物と炭素粉
末を均一に混合して用いるが、その際の混合比率は、含
窒素シラン化合物の種類、ＮＬ料粉の粒子、焼成温ＵＫ
よりでも多少変化するが１含窒素シラン化合物中の珪Ｘ
１モルに対し、炭素ｔ２〜２モルが適当てわる。
末を均一に混合して用いるが、その際の混合比率は、含
窒素シラン化合物の種類、ＮＬ料粉の粒子、焼成温ＵＫ
よりでも多少変化するが１含窒素シラン化合物中の珪Ｘ
１モルに対し、炭素ｔ２〜２モルが適当てわる。
前記混合物は、あらかじめ製造した含窒素シラン化合物
と、これＫｍ素粉末とを混合して得てもよいが、以下の
ような方法で得ることもできる。
と、これＫｍ素粉末とを混合して得てもよいが、以下の
ような方法で得ることもできる。
即ち、含窒素シラン化合物を炉内に充填し、１０００℃
〜ｃｓａｏ℃の温度範囲に加熱すると同時に、約５分〜
１２０分間メタン、エタン等の縦比水素ガスを流通する
。このような方法によると、上記の縦比水素ガスが含窒
素シラン化合物中に拡散し、そこで分解して炭素の微粉
が含窒素シ、ｙ／化合物中に析出するので、得られた混
合粉末は含窒素シラ／化合物と極めて微細な炭素粉末と
の均一な混合物となる。
〜ｃｓａｏ℃の温度範囲に加熱すると同時に、約５分〜
１２０分間メタン、エタン等の縦比水素ガスを流通する
。このような方法によると、上記の縦比水素ガスが含窒
素シラン化合物中に拡散し、そこで分解して炭素の微粉
が含窒素シ、ｙ／化合物中に析出するので、得られた混
合粉末は含窒素シラ／化合物と極めて微細な炭素粉末と
の均一な混合物となる。
本発明において社、含窒素シラン化合物と炭素の混合粉
末を非酸化性雰囲気中で加熱して反応させる。その際の
加熱温度はｔ７５０℃〜ｔ９５０℃が好ましい。ｔ７５
０℃未満の焼成１Ｍ度では、焼成雰囲気にもよるが、含
窒素シラン化合物と炭素との反応が充分進まず、生成物
中に窒化珪素が残る場合がある。またｔ９５０℃よりも
扁温で焼成すると、α型炭化珪素が生成するので好まし
くない。ま友加熱時間は５分〜１２０分で充分である。
末を非酸化性雰囲気中で加熱して反応させる。その際の
加熱温度はｔ７５０℃〜ｔ９５０℃が好ましい。ｔ７５
０℃未満の焼成１Ｍ度では、焼成雰囲気にもよるが、含
窒素シラン化合物と炭素との反応が充分進まず、生成物
中に窒化珪素が残る場合がある。またｔ９５０℃よりも
扁温で焼成すると、α型炭化珪素が生成するので好まし
くない。ま友加熱時間は５分〜１２０分で充分である。
本発明での焼成雰囲気は、非酸化性雰囲気であればどの
ようなものでも使えるが、アルゴン、ヘリウム等の不活
性ガス、ノ〜ロゲンガス、水木ガスあるｉは真空等の雰
囲気で、もし、これらガス中に窒素ガスが混在している
場合は、窒素分圧の低いものの方が、含窒素シラン化合
物と炭素との反応を促進する上で効果がある。しかし、
窒素雰囲気中でも、例えば１．８００℃以上の１１ｗ１
ａＡ度で焼成することによって充分反応する。また、反
応後。
ようなものでも使えるが、アルゴン、ヘリウム等の不活
性ガス、ノ〜ロゲンガス、水木ガスあるｉは真空等の雰
囲気で、もし、これらガス中に窒素ガスが混在している
場合は、窒素分圧の低いものの方が、含窒素シラン化合
物と炭素との反応を促進する上で効果がある。しかし、
窒素雰囲気中でも、例えば１．８００℃以上の１１ｗ１
ａＡ度で焼成することによって充分反応する。また、反
応後。
未反応の縦累を除くために、空気気流中で５００〜９０
０℃に加熱することが望ましい。
０℃に加熱することが望ましい。
上述の方法により、高純度の極めて微細なβ型炭化珪素
粉末を得る理由は、以下のように考えられる。
粉末を得る理由は、以下のように考えられる。
即ち、出発原料となる含窒素シラン化合物が、もともと
非常に微細なものであシ、（通常１ｐｍ以下）これが分
解と同時に炭素と反応して炭化珪素となる際も、反応物
は粒成長の原因となるような液相あるいは気相を経由す
ることなく、固相内で反応が進行する丸め５結局生成炭
化珪素は初期の含窒素シラン化合物の形状をよく保存し
、従って微細な生成物が得られるものと考えられる。
非常に微細なものであシ、（通常１ｐｍ以下）これが分
解と同時に炭素と反応して炭化珪素となる際も、反応物
は粒成長の原因となるような液相あるいは気相を経由す
ることなく、固相内で反応が進行する丸め５結局生成炭
化珪素は初期の含窒素シラン化合物の形状をよく保存し
、従って微細な生成物が得られるものと考えられる。
また、本発明に使用する含窒素シラ／化合物は、通常ハ
ロゲン化珪素とアンモニアを反応させることによって容
易に昼純度で粒度の揃った微細なものが得蔦れるため、
このような含窒素シラン化合物と炭素粉末とを混合し、
加熱するだけで微細な炭化珪素を得る本発明は、粉砕２
粒度調整等の煩雑な操作を必要とせず、従って不純−の
混入する恐れの非常に少ない有利な方法といえる。
ロゲン化珪素とアンモニアを反応させることによって容
易に昼純度で粒度の揃った微細なものが得蔦れるため、
このような含窒素シラン化合物と炭素粉末とを混合し、
加熱するだけで微細な炭化珪素を得る本発明は、粉砕２
粒度調整等の煩雑な操作を必要とせず、従って不純−の
混入する恐れの非常に少ない有利な方法といえる。
このように、含窒素シラン化合物と戻巣の混合粉末を非
酸化性雰囲気下で加熱して両者を反応させる本発明の方
法によシ、平均粒径がＩｐｍ以下、β相含有率が９５重
を一以上の高純度炭化珪素を極めて容易に得ることがで
きる。従って、これを原料として置化珪累焼結体とした
場合、その焼結体は化学的物理的に安定で高強Ｉｆを発
揮するため。
酸化性雰囲気下で加熱して両者を反応させる本発明の方
法によシ、平均粒径がＩｐｍ以下、β相含有率が９５重
を一以上の高純度炭化珪素を極めて容易に得ることがで
きる。従って、これを原料として置化珪累焼結体とした
場合、その焼結体は化学的物理的に安定で高強Ｉｆを発
揮するため。
高温高応力材料用の焼結用原料粉末として有用でおる。
次に実施例で本発明を更に絆述する。
実施例１
四塩化珪素とアンモニアを反応させて得た反応生成物を
石英で形成された管状炉内に仕込み、アンモニア気随中
、１．ａａａ℃の温［’で１０＃６ｊｋｌ保持して白色
の非晶質粉末（平均粒径α１μ）１得た。化学分析によ
りこの粉末の組成は５ｉｔＮ、Ｈでおることがわかった
。
石英で形成された管状炉内に仕込み、アンモニア気随中
、１．ａａａ℃の温［’で１０＃６ｊｋｌ保持して白色
の非晶質粉末（平均粒径α１μ）１得た。化学分析によ
りこの粉末の組成は５ｉｔＮ、Ｈでおることがわかった
。
次に上記の方法で得た粉末を２０〜ｘ１００％；ｘ２０
％のモリブデン製ボートに充填し、管状炉内にメタンガ
スを毎分３００−の流電で流通しながらも２００℃の温
度で１５分間保持してＳｉ、Ｎ３Ｈと炭素の混合粉末を
得、次にこの混合粉末を高周波誘導炉によって諸累雰囲
気下１，８００℃に加熱し、α５時間保持した。
％のモリブデン製ボートに充填し、管状炉内にメタンガ
スを毎分３００−の流電で流通しながらも２００℃の温
度で１５分間保持してＳｉ、Ｎ３Ｈと炭素の混合粉末を
得、次にこの混合粉末を高周波誘導炉によって諸累雰囲
気下１，８００℃に加熱し、α５時間保持した。
上記のようにして得られた粉末１に梃に空気中、８００
℃の温度で２時間保持し、未反応の′炭素全二酸化炭素
とｔで除去した。得られた粉末は緑色を呈し％ ｘＨ
粉末（ロ）折によりβ型炭化珪素とｌＷ１足された。こ
の炭化珪素粉末の比表面積は２−５ｗ１７ｆであった。
℃の温度で２時間保持し、未反応の′炭素全二酸化炭素
とｔで除去した。得られた粉末は緑色を呈し％ ｘＨ
粉末（ロ）折によりβ型炭化珪素とｌＷ１足された。こ
の炭化珪素粉末の比表面積は２−５ｗ１７ｆであった。
またこの粉末の電子顕微鏡写真（５０００倍）を第１図
に示した。写真から製品炭化珪素の平均粒径は１声であ
ることがわかった。
に示した。写真から製品炭化珪素の平均粒径は１声であ
ることがわかった。
実施例２
実施例１と同様にして得ｆＣ８１（ＮＨ）、 、 Ｎ
Ｈ４Ｃｌ混合粉末を約−７０℃の液体アンモニアで洗浄
し％ Ｍ＋＋生した１１ｒＨ４Ｃｔを除去し、ｓ ｔ
＜ ＮＨ）ｔの粉末（平均粒径（１１声）をＩＩＬ＃ｌ
ｌシた。
Ｈ４Ｃｌ混合粉末を約−７０℃の液体アンモニアで洗浄
し％ Ｍ＋＋生した１１ｒＨ４Ｃｔを除去し、ｓ ｔ
＜ ＮＨ）ｔの粉末（平均粒径（１１声）をＩＩＬ＃ｌ
ｌシた。
次に上記の方法で得た粉末１０９と純度９９％平均粒径
α５Ｐ以下の炭素粉末４ｔとを均一に混合し、この混合
粉末ケ高周波誘導炉により窒素Ｗ囲気中、ｔ７５０℃で
１５時間加熱し、反応させた。
α５Ｐ以下の炭素粉末４ｔとを均一に混合し、この混合
粉末ケ高周波誘導炉により窒素Ｗ囲気中、ｔ７５０℃で
１５時間加熱し、反応させた。
上記のようにして得られた粉末を更に空気中、８００℃
の温度で２＃間保持し、未反応の炭素全二酸化炭素とし
て除去した。得られた粉末＃′ｊ緑色を呈し、２線粉末
回折によりβ型炭化珪素と回転された。この炭化珪素粉
末の比表面積を６ＪＩＩ示した結果は２．８ｒｒｐ／ｒ
であった。
の温度で２＃間保持し、未反応の炭素全二酸化炭素とし
て除去した。得られた粉末＃′ｊ緑色を呈し、２線粉末
回折によりβ型炭化珪素と回転された。この炭化珪素粉
末の比表面積を６ＪＩＩ示した結果は２．８ｒｒｐ／ｒ
であった。
実施例５
実施例１と同様にして得た５ｉ２Ｎ辻と履素とのｌｋ合
粉末ｊｏｆｉモリプデ／鯛のボートに充填し、管状炉に
よりアルゴンガスの流通下、％４００℃の温度で５時間
保持した。アルゴンガスの流普は３００ｍ／！／分とし
た。
粉末ｊｏｆｉモリプデ／鯛のボートに充填し、管状炉に
よりアルゴンガスの流通下、％４００℃の温度で５時間
保持した。アルゴンガスの流普は３００ｍ／！／分とし
た。
上記のようにして得られた粉末を史に空気中、８００℃
の温度で２＃＃ｆ間保持し、未反応の炭、１に酸化炭素
として除去した。侍らむた粉末は緑色全量し、Ｘ線粉末
回折によりβ型版化珪素と同定された。この炭化珪素の
比表ＩＩＩｊ積？測定した結果は４．５ ｍ” ＃であ
った。
の温度で２＃＃ｆ間保持し、未反応の炭、１に酸化炭素
として除去した。侍らむた粉末は緑色全量し、Ｘ線粉末
回折によりβ型版化珪素と同定された。この炭化珪素の
比表ＩＩＩｊ積？測定した結果は４．５ ｍ” ＃であ
った。
第１図は１本発明の実施例で得た炭化珪素粉末の電子顕
微鏡写真（３０００倍）である。 特許出願人 東ｌ＄費運工業株式会社
微鏡写真（３０００倍）である。 特許出願人 東ｌ＄費運工業株式会社
Claims (1)
- 含窒素シラン化合物と炭素の混合粉末全非酸化性雰囲気
中で加熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56173087A JPS5879809A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56173087A JPS5879809A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5879809A true JPS5879809A (ja) | 1983-05-13 |
| JPS6313931B2 JPS6313931B2 (ja) | 1988-03-28 |
Family
ID=15953956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56173087A Granted JPS5879809A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 炭化珪素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5879809A (ja) |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP56173087A patent/JPS5879809A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6313931B2 (ja) | 1988-03-28 |
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