JPS5913616A - ＳｉＣの超微粉とその製造方法ならびに製造装置 - 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】 本発明は、粒径１μ以下のアモルファス状またはα型も
しくはβ型のＳｉＣの超微粉とその製造方法ならびに製
造装置に関し、粒体特性の睡れた単一組成をもつＳｉＣ
を量産的に得ることを目的とする。

近年、ニューセラミックスに関する世間の関心は急速に
高まりつつあるが、とりわけ熱機関構造相としてＳｉＣ
，Ｓｉ３Ｎ４が特に有望視ざれている７、しかし之等を
構造相として大量に使用する為には是非とも克服せねば
ならぬ人きい２つの壁かある。

第１の問題は、之等を構成する゛（分オ個々の特性に関
する間、旬である。現状術られる粉体は、個々の粒子の
径が大小まぢまちであり、又個々か凝結して塊をなした
り、又連鎖状であったりする上、粉体の結晶組織かα、
β、アモルファス等が不特定に混在して居り、之等は、
いずれも粉体を成型り′Ｌ結する際不均一性を生ずる１
車内となる事は容易に１ｌＪｊ解されるところである。

又セラミック構ひ祠は做少な陽に７１シ］愈めて鋭敏て
あり、ＩＬ程度の傷が問題となるハウくともＩＩＬ以−
「の拵ｊつだ超微粉が望捷れるか表記する如く代表的製
造法である固−気反応によるものでは余稈慎ｆｈ、に作
られたものでも数μの粒の混入が避けられないのが現状
である。

」二記の如く、セラミックを構成する個々の粉体を観察
すると、寸法、結晶構造、その能粉体特性かあ寸りにも
不１１￥１いで捷ちまちのものの集合でありこれらは通
常の構造イ：」の常識では到底考えられないところであ
る。

セラミックの不均一性を解消し強度メンバーとして信頼
出来るセラミックを得る為にはそれを構成する粉体側々
の特性を、根本的に改善して均一性をもたせ、団体する
焼結工程での変形を最小にする必要がある。その為に必
要とされる粉体特性は（１）、少くとも粒径が１．ｐ以
下望ましくは０．５１Ｌ以下でかつ揃っている事、（２
）０個々の粉体が凝結又は連鎖していない事（粒径が小
さくなればなる稈屑性が強くなり、互に凝結し易くなる
）、（３）。

結晶組織の異なるものが混在する事なく単一組織である
事（例えばαの中にβが不特定に混在する東は望捷しく
ない）、である。しかるに現状術られる粉体はいずれも
上記特性から鋳しくずれて居り、その原因は従来法によ
る粉体の製造法そのものに根本的欠陥があった。

第２の間口は価格の壁を破る必要がある。その為には出
発原料が安価である事、と同時に多部生産が可能な事が
必須条件となる。

後記する如く、従来法ではいずれも第１及び第２の間頌
が解決されてい〃い。まして、第１及び第２の問題を同
時に解決する方法は、全く手がつけられていない現状で
ある。

本発明は、これら第１及び第２の問題を同時に解決し、
安価で、単一組成で粒径の揃った粉末からなるＳｉＣ構
造１本を最終的にイー）る影１（を目的としている。発
明の理解を助ける為に代表的な従来法を説明すると、（
１）　Ｓ　ｉ　０２粉の直接法ｒヒ・・・固−回度１芯 ５ｉ０２　」−３Ｃ−・ＳｉＣ＋　２Ｃ□　　・・・・
・・■が主流をなしている。このような製の方法では、
出来た製品か出発原料の粒度粒径に制約される事、未反
応原ｔ１か混入する屯、製品の凝結、連鎖が生じ防い等
の欠点がある。又粉末を得る場合、通常（幾械扮砕によ
る為、粒径粒度大小まちまちで卸Ｙ粉４Ｊ！＋ｉ度はと
も角、捕１つた超厳粉を得る事が出来ないものである。

しだがって、本発明は、粒径１μ以下のＳｉＣの超販粉
を得るべく、ＳｉＯ蒸気を発生させる手１夕と、還）し
窒化または還元炭化もしくは減圧しだ酸素の雰囲気を有
する捕集箱と、上記ＳｉＯ蒸気を断熱膨張させて上記捕
集箱内に噴射させるノズルと、上記捕集箱で得だ超微粉
のアモルファス状ＳｉＯを還元炭化雰囲気中で熱処理す
る手段とよりなる製造装置を用いて、ＳｉＯ蒸気をノズ
ルに通して還元窒化まだは還元炭化もしくは減圧した酸
素の雰囲気内に断熱膨張させる工程と、該工程で得たア
モルファス状ＳｉＯを還元炭化雰囲気中で熱処理する工
程とよりなる製造方法により、ＳｉＯ蒸気を還元窒化ま
たは還元炭化もしくは減圧した酸素の雰囲気内に断熱膨
張で噴射させて得だ超微粉のアモルファス状ＳｉＯを、
還元炭化雰囲気中で熱処理して得だ粒径１μ以下のＳｉ
Ｃの超微粉を得るようにしだものである。

すなわち、本発明は比較的純度の高いものが安価に得ら
れる５ｉＱ２を出発原料とし、下記するが如き方法でＳ
ｉＯ蒸気を発生せしめ、これをノズルを介し分子運動速
度以上の高速で窒素または炭化水素もしくは減圧した酸
素を含む雰囲気内に噴射せしめ、断熱膨張による急冷に
より表面が窒化または炭化もしくは酸化したアモルファ
ス状ＳｉＯの超敵粉をｆ’ｌ−リ、しかる後これをアン
モニヤ雰囲気中で熱処理を行い、それ等熱処理温度及び
時間により、アモルファス状５ｉＣ１またはα型ＳｉＣ
。

もしくはβ型Ｓ　ｉ　Ｃを単一組成で、かつ理想的粉体
特性をもつ超微粉の形で、安価大量に得る事を特長とす
る。更に、本発明を段階的に説明すると、（１）第一段
階として、下記するか如きいずれかの方法によりＳｘＯ
蒸気を発生せしめ、これをノズルに導き断熱膨張で急冷
し、均一なアモルファスＳｉＯの超微粉をうる。

（２）第２段階として」二記ノズルの出口算囲気を窒素
または炭化水素もしくは減圧した酸素を含む望化雰囲気
にしておき、そこに噴射されて来た超做粉伏のアモルフ
ァスＳｉＯの少くとも表面を窒化まだは炭化もしくは酸
化する。この事によりアモルファス状ＳｉＯの超阪粉の
凝結又は連鎖が避けられる。

（３）ついで第３段階として表面か窒化まだｋま炭化も
しくは酸化されたアモルファス状ＳｉＯの超微粉を例え
ば炭化水素の如き還元炭化算囲気の中で熱処理を行う事
により次の様な変化が起る。

上記変化の多段階毎の熱処理温度及び処理時間で処理す
ることによって上記物質の内の所望のものを各々単一組
成でかつ理想的粉体特性をもつ超微粉が得られる。

上記各段階を更に詳しく説明する。

（１）第１段階ばＳｉＯ蒸気を発生せしめこれを所定の
ノズルに導き断熱膨張で急冷して均一なアモルファスＳ
ｉＯの超微粉をうる段階である。

ＳｉＯの蒸気を発生する方法は色々の方法があり、いず
れの方法によっても差支えないか、代表的なものとして
次の２つが知られている。

５ｉ０２　　＋　Ｓｉ　　：　　ＳｉＯ・・・・・・■
５ｉ０２　　＋　Ｃ：　　ＳｉＯ＋　ＧＯ・・・・・・
■即ち、５ｉ０２にメタリックＳｉ、又は炭素を加え約
１３００°Ｃ以上に加熱するとＳｉＯ蒸気が多量に発生
する。ＳｉＯの蒸気圧は第１図に示すＳｉ。

ＳｉＯ，５ｉ０２の温度（０Ｋ）−真空圧（ｔｏｒｒ）
関係線図より明らかな如く例えば２０００’Ｋ　（１７
２７°Ｃ）では３７０　ｔｏｒｒで、Ｓｉや５ｉ０２の
約１゜８Ｌｏｒｒの約２００倍の蒸気庫をもつ。この事
はＳｉや５ｉ０２を蒸発さぜる事よりはるかに豊富なＳ
ｉＯの蒸気を容易に得る事が可能であり、はるかにＳｉ
Ｏ蒸気の高速生産か可能である事を意味する。

まだ、このような蒸気圧の高いＳｉＯ蒸気を発生させる
為に、蒸気圧の低い５ｉ０２やＣの混入が殆んどなく、
又原料中の不純物は一般にＳｉＯの蒸気圧より蒸気圧が
ずっと低い為、比較的安い原料を使って、高純度のＳｉ
Ｏ超微粉か量産的に得られる長所かある。

ついで豊富に発生したＳｉＯ蒸気をノズルに導き断熱膨
張で急冷により均一なアモルファス状５ｉ０超微粉が得
られる。断熱膨張に用いるノズルはたとえば第３図の断
面図に示す如き従来から用いられている（イ）先細ノズ
ル、（ロ）末拡ノズルの２種類があり、この種先細ノズ
ル（（イ）は出口で音速迄、末拡ノズル（へ））は超音
速を出しうる事は公知である。一般に蒸気を超急冷する
と超微粉が得られる事が知られている。本発明では望ま
しい粒径に応じて、先細ノズルまたは末拡ノズルを使い
分ける事が出来る。たとえば先細ノズルは１マツノ１ま
で末拡ノズルは数マツハまでの音速が得られる。しノζ
がって、粒径に応じその分子運動速度（０，６〜０．９
マツハ）から超音速（数マツハ）に至る速度を使い分け
、断熱膨張で急冷する事により１μ〜数拾入の範囲で狙
っだ粒径のアモルファス状ＳｉＯの超微粉をうる事が出
来る。

また、本発明において、ノズルを使い望ましくは分子運
動速度以上の速度でＳｉＯ蒸気を噴射するのは他に２つ
の重要な理由かある。

すなわち、その１つはＳｉＯは高温例えば１６００°Ｃ
以上では安定であるがそれ以下の低温では、次の如き分
解的便化を行い、 ２ＳｉＯ→Ｓｉ　　＋　５ｉ０２　　　　−−−■に従
って不安定で直ちにＳｉＯが分解してＳｉ　　と５ｉ０
２の混合物になる争である。

この変化を有効に阻止するためには少くとも分子運動速
度以上の断熱膨張で急冷する事により有効に阻止出来る
。

さらに、もう１つの理由は分子運動速度以上の速度でＳ
ｉＯ蒸気をノズルから噴射する事により、ノズル下流の
窒化雰囲気ノズルを介してノズル上流の反応室に逆流す
る事が有効に阻止される。もし万一、窒化雰囲気が反応
室に逆流すると、温度によっては反応室内で窒化が起９
、それによって生じた窒化物は原料の５ｉ０２の粗大な
粒径に対応するだめとても超微粉にならずに好ましくな
い為である。

しだがって、本発明ではノズルを使用して望寸しくは分
子運動速度以上でＳｉＯ蒸気を噴射する事によりＳｉＯ
の（Ｓ　ｉ　＋　Ｓ　ｉ０２　）への分解を有効に抑え
る一方、ノズル下流の雰囲気ガスの反応室への逆流を抑
えることができる上にツカしでの断熱膨張急冷により、
特性のすぐれたアモルファス状ＳｉＯの超微粉を量産的
に得る事を可能にした。

て来だＳｉＯの超微粉の少くとも全表面を窒化まだは炭
化もしくは酸化する段階である。

一般に超微粉は粒径が小さくなればなる稈屑性が強くな
り、互に凝結して粗粒となったシ、連鎖状をなす事はよ
く知られている。

上記本発明の第１段階でノズルから噴射されて生じた超
微粉のアモルファス状ＳｉＯは当然非常に強い活性をも
ち、そのままでは、凝結、連鎖等を生ずる。今、ノズル
下流を窒化または炭化もしくは酸化の雰囲気にしてその
界囲気内にこれらＳｉＯの超微粉を噴射すると、直に反
応して、超微粉のＳｉＯの表層に窒化層まだは炭化層も
しくは酸化層を生じるだめ、凝結や連鎖が有効に防止出
来る著しい特長がある。アモルファス状ＳｉＯの超微粉
は非常に活性があるためもし上記処理を行わず大気中に
取出すと直に酸化を起し燃焼して５ｉ０２になってしま
うが、本発明の如き処理によシ超微粉の凝結、連鎖によ
る粗大化を防ぐのみならず、大気中でも燃焼する事なく
安全に取扱えるの超微粉を得ることができる。

以上本発明の第１段階、第２段階は説明の便宜上分けて
書いたが実施の場合はこれら２つの段階は殆んど同時瞬
間的に行わ九ることになる。

（３）さらに、本発明の第３段階は、かくて得られた少
くとも表面窒化または炭化もしくは酸化されたアモルフ
ァス状ＳｉＯを適当な雰囲気中で熱処理して、その熱処
理の湿度および時間を変える事により、以下にのべる重
要な物質のいずれかを単一組成でかつ理想的粉体特性を
もつ超微粉の形で安価大量に得られる。

につんで処理しても、互に凝結したり連鎖する事はなく
最初の良好な粉体特性を保ったままで超微微粉は、例え
ば炭化水素の如き還元炭化雰囲気中で昇温して行くと、
順次温度に従って次のり［」＜アモルファス状Ｓ　ｉ　
Ｏ超微粉→アモルファス状Ｓ　ｉ　Ｃ（１２００〜１５
００°Ｃ） →β型５ｉＣ−α型ＳｉＣと変化して行く。

（１４００〜１７００℃）　（１６５０°ｃＬ址）従っ
てこのような熱処理の温度と熱処理時間を適当に選ぶ事
により望ましいアモルファス状Ｓ　ｉ　Ｃまたはβ型Ｓ
ｉＣもしくはα型ＳｉＣをそれぞれ単一組成で且つ理想
的な粉体特性をもつ超微粉の形で安価大量に得る事が出
来る。これら還元炭化雰囲気中の熱処理では若干の過剰
のＣが製品に混入する場合があるが、その場合これら製
品を大気巾約５００°Ｃの加熱により何ら支障なく除去
できる。１、尚、熱処理する際、上記アモルファスＳｉ
Ｏ超微粉に若干の遊離Ｃを混入させたものを用いても本
発明の趣旨に含まれるものとする。

なお、さらに少くとも表面窒化又は酸化したアモルファ
スＳｉＯはその後の熱処理雰囲気を炭化水素の如き還元
炭化雰囲気中で行う事によシ上記少くとも表面炭化した
アモルファスＳｉＯと同様に支障なくアモルファスＳｉ
Ｃ又はβ型ＳｉＣ又はα型ＳｉＣ等を得る事が出来る。

之は表層のＳ　＋　３Ｎ　４が、たとえば、〔以　下　
余　白〕 以上の如く、本発明の第３段嗜に於ては上記第１．２段
階を経て作られた表面を窒化又は炭化もしくは酸化した
アモルファス状ＳｉＯの超微粉を出発原料として熱処理
の温度及び時間止びに雰囲気を適当に選定する事により
、アモルファス状ＳｉＣ、β型ＳｉＣまだはα型ＳｉＣ
等の工業的に重要な物質を高純度でかつそれぞれ弔−組
成でかつ理想的な粉体特性をもつ１μ以下の超微粉の形
で高純度品が安価大量に得る事が出来る。

以上、本発明の一犬特長は少くとも表面が窒１ヒ又は炭
化もしくは酸化した粉体特性の極めて優れた粒径ＩＰ以
下のアモルファス状ＳｉＯ超厳粉を量産的に作シ、これ
を適当な熱処理を加える事により工業上重要な上記一群
のＳｉ炭化物系の超微粉のいずれかを純粋な単一組成で
、揃ったかつ高純度の超微粉を量産的に得る事を可能に
しだものである。したがって表面が窒化又は炭化もしく
は酸化したＳｉＯ超微粉を用いてＳｉ　炭化物系の超微
粉を得るべく熱処理をする際積層しても凝結や連鎖を生
ずる事なく、良好な粉体特性を保ったままでＳｉ炭化物
の超微粉を得ることを可能にしだ画期的なものである。

次に、本発明の与える種々の工業効果を下記にタＵ、？
己する。

（１）従来Ｓｉ、５ｉ０２を出発原料として窒化を行う
には、微粉砕、炭化のいずれの工程に於ても多大の時間
を必要として生産性の極めて低いものでめったが、本発
明はＳｉ、５ｉ０２より数百倍蒸気圧の高いＳｉＯ蒸気
を（吏用する為、その生産性は極めて高いものである。

（２）　Ｓ　ｉ　Ｏ蒸気をノズルにより分子運動速度以
上で噴４．１シ断熱膨張で急冷を行う事により、ＳｉＯ
の分解を有効に阻止すると同時にノズル条件の変更によ
る断熱膨張の急冷条件を変更する事ができ、この変更に
よって粒径数拾へ〜Ｉ　Ｐの範囲で任怠の粒ｉ子の揃っ
たアモルファス状ＳｉＯの超微粉をうる事が”Ｔ能とな
った。

（３）ノズル下流の雰囲気を窒化または炭化もしく減圧
した は酸化の雰囲気にしておく事によりそこへ噴射さ△ れて来たアモルファス状ＳｉＯの表面は瞬間に窒化また
は炭化もしくは酸化される事により、ＳｉＯ超微粉の凝
結、連鎖が有効に阻止出来るばかりでなく、活性の強い
アモルファス状ＳｉＯ超微粉が大気中でも自由に取扱え
る道を開いた。又、アモルファス状ＳｉＯ超鍬粉の少く
とも表面が窒化まだは炭化もしくは酸化されている為、
次工程の熱処理工程で積層しても粉体の凝結や連鎖を生
じる事なく、良好な粉体特性を作ったまま還元炭化及び
結晶化が可能である事は画期的である。

（４）これらアモルファス状ＳｉＯ超微粉はノズルを通
して断熱膨張で製造されるために超微粉は球形であり、
かつその粒径が揃っており、理想的な粉体特性をもつも
のである。

（５）理想的な粉体特性音もつ少くとも表面、窒化又は
炭化もしくは酸化したアモルファス状ＳｉＯ超微粉を出
発原料とし、還元窒化雰囲気中で熱処理を行い、熱処理
の温度、時間を適当に選ぶ炬によシアモルファス状Ｓ　
ｉＣ，α型Ｓ　ｉ　Ｃ、またはβ型ＳｉＣを、それぞれ
単一組成でかつ理想的な粉体特性をもつ各種の、超微粉
が得られる。

（６）上記熱処理時間は本発明の場ａ、超微粉であの問
題である粉［本個々の粒径、粒形、結き組織のそろった
セラミック利料の高純度超厳粉が得られるル、又その製
造法が従来法に比し格段の生産性をもち、かつ安価な５
１０２原料か１更える事により従来の第２の問題である
価格の問題も犬「１１に低減しうる。

本発明はこの第１、第２の問題を同時に解決するもので
あり、その工業的効果は給入である。

次に、本発明の実施の一例として図面に示す装［１イに
ついて説明する。

第２図は本発明の製造装置の全体の構成を示す断面図で
、大略ＳｉＯ蒸気を発生させる反応室１と、該反応室１
に連結しだＳｉＯ蒸気を断熱膨張させるノズル２２と、
該ノズル２２を開口しだＳｉＯ蒸気をノズルから噴射さ
せる捕集室３４と、該捕集室３４を還元窒化または還元
炭化もしくは減圧した酸素の雰囲気にする手段５ｏより
なる。

密閉した耐熱利よりなる反応室１はその外部に断熱月３
および耐真空耐圧容器４ならびに水冷ジャケット５によ
って三重に囲まれている。また反応室１と断熱月３の間
に発熱体２を設けて反応室１を常時所定温度に加熱する
。反応室１は耐熱イｓイよシなる導管２１を介しノズル
２２の入口部と気密に連結されている。ノズル２２と導
管２１よりなるノズル室はその外周にノズル加熱用発熱
体２３を有し、ＳｉＯ蒸気の温度降下による逆反応やノ
ズルの閉塞を防１にする。なお、ノズル室は反応Ｙと同
様に断熱、トＪ’　２４および耐真空耐圧容器２５なら
びに水冷ジャケット２６によって囲まれている。

ノズル２２の開口部は密閉しだ捕集室３４に向って開口
して取（」゛けられる。ノズル２２は第３図に示す末拡
ノズル又は先細ノズルを用いる。ノズルの開口部を除い
てノズル室２５と捕集室３４は仕切板４７で仕切られる
。耐真空耐圧容器よシなる捕集室３４はその中に断熱材
３３と金属製の捕集筒３０が設けられ、それらの間に発
熱体３２を備えて常時捕集室３４内を適温に加熱する事
が可能になっている。捕集室３４の捕集筒３０の上部に
設けたガス分配リング２９は開閉弁５１を介して公知の
窒素ボンベまだは炭素ボンベもしくは酸素ボンベ５０に
接続される。捷だ、捕集室は底部間１」に開閉自在に密
閉した製品取出用の蓋を備えると共に排気管４８及びク
ストフィルター３９並びに開閉〕↑４３を介して、真空
ポンプ４４に連結される。

反応室１の」二部は連結管８及び開閉弁１０を介して５
ｉ０２の原料を貯蔵した貯槽１１に連結される一方、反
応室１の下部は連結管１４及び開閉弁１６を介して残渣
を取り出ず残渣槽１７に連結している。貯槽及び残渣槽
には夫々開閉弁を介して真空ポンプに連結されると共に
貯槽の上部開口及び残ｉ４曹の下部開口には夫々開閉蓋
３７を備える。

なお、反応容器１、ノズル室２５、捕集室３４、ダスト
フィルター３９等は耐真駅、耐圧構造で一体構造として
組立てられ、かつボンベ５０、貯槽１１、残渣槽１７等
は夫々開閉弁を介して一体的に連結され、これら全体が
それぞれ真空パツキン９．１３，１５，１９，２０，３
５，３８．４２等を使用し、耐真空、耐圧構造を為して
いる。

上記反応容器１、捕集室３４等の一体構造とは別個に、
熱処理炉６０を備える。熱処理炉６０は開閉町の蓋板６
１を備える処理室６２と該処理室６２内を加熱する発熱
体６３、該発熱体６３を被覆する断熱月６４及び外容器
６５よりなり、かつ上記処理室６２に夫々開閉弁６６．
６７を介して接続した炭化水素供給ボンベ６８及び取出
容器６９を備える。なお、熱処理炉６０はその蓋板６１
を設けた開口部を捕集室３４の開閉蓋３７と直結して、
両者を一体構造にして、開閉Ｍ３７を開くと捕集室３４
内のものを処理室６２内へ自動的に送シ込むことができ
るようにしてもよい。いづれにしても処理室６２内に投
入されたものか、ホンベロ５より供給される炭化水素の
雰囲気で、発熱体６３の加熱により熱処理されるように
なる。この熱処理の湿度は発熱体６３への電流の増減に
よって自在に調整できることはいう寸でもない。このよ
うな構造の熱処理炉は新規に作ることな〈従来用いられ
ているこの種熱処理炉を用いてよいことは勿論である。

」二部の如き構造よりなる製造装置を用いて、超微粉の
アモルファス状ＳｉＯを得るには、先づ原料として、５
１０２とＳｉ又は５ｉ０２　とＣを略等モルの比率で良
く混合し適当な圧力でブリケットして貯槽１１内に投入
、収納する。

次に真空ポンプ４４を昨ｆｉＪＪして反応室に一連に連
通した導管２１、ノズル２２、捕集室３４、ダストフィ
ルター３９を介して該反応室１を真空ポンプ４４で減圧
しながら発熱体２で１３００°Ｃ以」二に加熱する一方
、捕集室３４内の捕集筒３ｏの」二部には、カス分配リ
ング２９があり、第２図のガス導入管４６を介−シ法の
ボンベ５０から窒素又１．ｆ、　７　ｙ　％　＝　ｆ　
ｉしく　Ｕ、（＋＋夕素が送り込む１うにする。この時
（図省略）ガス分配リング２９には斜下方に向って小孔
が均等に適当細膜けられ、上記ガスが比較的均−七下方
に噴射され２る。このような状態で、次に開閉弁１ｏを
開いて貯槽１１内にある原料ブリケットを反応室１に投
下すると、反応室１内にＳｉＯ蒸気が直に発生する。反
応室内に発生したＳｉＯ蒸気は導管２１を通りノズル２
２を介して捕集室３４内に向けて断熱膨張で噴射される
。捕集室３４とノズル室２５との間には仕切板４７があ
るが、ノズルから噴射されるＳｉＯ蒸気は分子運動速度
以上の速度で捕集室の捕集筒３６内に噴射され、上記ガ
スが反応室１へ逆流出来ない構造となっている。ノズル
２２が１Ｊｔｉ集ｉ３０内に噴出したＳｉＯ蒸気は急速
な断熱膨張により超急速冷却を受けＳｉＯの非常に活性
のある超鈑粉体表面に窒化層又は炭化層もしくは酸化層
を作る事によυ、粒同志の凝集や連鎖を作る事なく、超
微粒の一！ま捕集筒３０の下部に堆積する。上記ガスの
内の未反応分及び反応により生成したガス及び蒸気等は
捕集筒３０下部に設けられた小孔を通シ、排気管４８及
びダストフィルター３９を介し真空ポンプ４４で排気さ
れる。真空ポンプ４４より排出されたガス及び蒸気の処
置は１ｍ常の方法で処理される。まだ、捕集筒３０の下
部に堆積したアモルファスＳｉＯの超澱粉は開閉蓋３７
を開いて取このようにして得だ少くとも表面酸化された
ア△ モルファスＳｉＯ超微粉は、熱処理炉６０へ投入して例
えばｃ２Ｈ，あるいはＣＨ４の如き還元炭化雰囲気中で
昇温して行くと順次温度に従って次の如くと変化して行
く。

従って反応温度、反１．ん時間を適当に選ぶ小により、
望ましいアモルファス状ＳｉＣ又はα型ＳｉＣもしくは
β型ＳｉＣをそれぞれ単一組成でかつ理想的な粉体特性
をもつ超微粉の形で安価大量に得られる。

実施例 上記製造装置を用いたＳｉＯ超微粉の製造例として、−
３００メツシユＳｉＯ粉末と一２００メツシュの金属Ｓ
ｉ粉末を略等モルを良く混合し、２゜３ｆ？Ｘ１２ｒ１
ｍの円柱状ブリケットを作りこれを上記装置の反応室１
に入れて真空ポンプ４４で１Ｏ−２ｔｏｒｒに減圧する
。つづいて反応室１を発熱体２で昇温すると約１５００
’Ｃ付近からＳｉＯ蒸気の噴出が反応室１内で認められ
る。

次にＳｉＯ蒸気の噴出が始ったら直にＮＨ３（又はＮ２
　とＨ２混合ガス）を反応室に連通しだノズル２２の下
方の捕集室３４にボンベ５ｏから充填し、該捕集室３４
内の圧ノＪが数Ｌｏｆｆから数拾ｔｏｒｒになる様Ｎ１
（３の流量を調節する。一方、反応室１は更に昇温をつ
づけ、１６００〜１８００’Ｃとする。

この温度でノズルから噴射されたＳｉＯ超巖超微捕集室
３４のＮｌ−１３雰囲気の中で直に表面窒イヒされ、見
かけ比重０．０６〜０．１の範囲にある黄土色のふわふ
わしたアモルファスＳｉＯ超微粉の集合体が捕集室に貯
つだ。この生成物は、軽く振動を与える程度で容易に分
離して超微粉単体とすることができる。これを電子顕微
鏡で調べると個々の粉体の粒径は略ａｏｏｉ〜４００人
で、粒の形状は球形であし、それらの球径は入略揃って
いた。これを、従来から用いられている’ｉＷ子顕微鏡
の観察とＸ線ディフラクトメーターよりアモルファス状
ＳｉＯの超融粉である４工を第５図に示すＸ−ｒａｙｓ
ｏｕｒｃｅ　　Ｃｕ−にαの反射Ｘ線相７ｊ強度と超徽
扮同棲角度の関係線図の波形から確認した。

このアモルファス状ＳｉＯの超厳粉を２８，０００倍の
′電子顕微鏡で撮影した電子顕微鏡写真が第６図に示す
黒色のものであり、該黒点は粗大粒子であるかの如くみ
えるが、これは凝結ではなく、軽い振動を与えれば容易
に微細単粒子に分れるものである。

」二部少くとも表面窒化したアモルファスＳｉＯの超厳
粉を通常の雰囲気熱処理炉に入れ、ＣＨ４雰囲気中で昇
温した。

（１ン　１２００”Ｃ約３〜６時ｌｌ４Ｊの還元窒化処
理により還元めアモルファス状ＳｉＣの超微粉が得られ
１；ζ。電子顕微鏡及びＸ線ディフラクトメーターによ
シ粒径約８００〜５ｏｏＡの球形で凝結や連鎖のないア
モルファス状ＳｉＣの超微粉である事を確認した。

（２）　　ｈ記アモルファス状ＳｉＣ超微粉を上記熱処
理炉中窒素雰囲気で１４００’Ｃ約１〜２時間処理する
事によりβ型ＳｉＣの超微粉が、又約１６５０°Ｃ以上
約１〜２時間でα型ＳｉＣの超微粉が得られた。

これらアモルファス状ＳｉＣ，βｕｓｉｃ　及ｏ：α５
　Ｓ　ｉ　Ｃの超微粉を夫々従来がら用いられている電
子顕微鏡の観察とＸ線ディフラクトメーターよシ第７図
（イ）、　（０）　、　Ｈに示すＸ　−ｒａｙ　５ｏｕ
ｒｃｅ　Ｃｕ−にαの反射Ｘ線相対強度と超微粉同棲角
度の関係線図の波形から確認した。まだ、これら超微粉
を夫々２８０００倍の電子顕微鏡で撮影した′電子顕微
鏡写真が第８図（イ）、伸）、（ハ）に示す黒色のもの
であり、該写真は粗大粒子であるかの如くみえるがこれ
は凝結ではなく、軽い振動を与えれば容易に徽細り単粒
子に分れるものである。

実験例２：」二部実険例１における捕集室３４のＮＦＩ
３の代りに炭化水素、例えばｃＨ４を充填しても同様に
表面が炭化したアモルファスＳｉＯの超微粉が得られた
。これを炭化還元雰囲気中で熱処理することにより何ら
支障なく実、検測１と同様の結果を得た。

実験例３：」こ記実検測１における捕集室３４ＯＮｌ−
１３の代りに１／１ｏ気圧に減圧した状態で酸素ガスを
充填しても同様に表面が酸化したアモルファスＳｉＯの
超微粉が得られた。これを炭化還元雰囲気中で、熱処理
することにより何ら支障なく実験例１と同様の結果を得
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳｉ、ＳｉＯ，５ｉ０２の温度−真空圧の関係
線図、第２図は本発明に用いる製造装置の全体構成の概
略を示す断面図、第３図（イ）、（ロ）は夫４第２図の
装置に用いるノズルの断面図、第４図は第２図の装置の
一部の拡大図、第５図は本発明で得たアモルファス状Ｓ
ｉＯの超微粉の反射Ｘ線相対強度−超微粉同棲角度の関
係線図１．第６図は図面の代りに示す本発明で得たアモ
ルファス状ＳｉＯの超微粉の２８．０００倍の電子顕微
鏡写真、第７図（イ）、（ロ）、（ハ）は夫々本発明で
得たアモルファス状５ｉＣ１およびβ型ＳｉＣならびに
α型ＳｉＣの超微粉の反則Ｘ線相対強度−超微粉同棲角
度の関係線図、第８図（イ）、（ロ）、（ハ）は夫々の
超微粉の２８．０００倍の電子顕微鏡写真である。 １・・・反応室、２２・・・ノズル、３４・・・捕集室
、５０・・・ボンベ、６０・・・熱処理炉。 特許出願人　　堀　文　雄 代理　人　弁理士　青　山　葆ほか２名第３図（イ） 第３図ｃ口） ｃ 第４聞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ］）ＳｉＯ蒸気を還元窒化まだは壇元炭化もしくは減圧
   した酸素の雰囲気内に断熱膨張で噴射させて得だ超微粉
   のアモルファス状ＳｉＯを、還元炭化雰囲気中で熱処理
   して得た粒径１μ以下のＳｉＣの超微粉。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記熱処理を１２
   ００°Ｃ乃至１５００°Ｃで行って得だアモルファス状
   ＳｉＣの超微粉。 ３）特許請求の範囲 を１４００゜Ｃ乃至１７００゜Ｃで行って得たβ型Ｓｉ
   Ｃの超微粉。 ４）特許請求の範囲第１項において、」二記熱処理を１
   ６５０’Ｃ以上で行って得たα型ＳｉＣの超微粉。 ５）ＳｉＯ蒸気をノズルに通して還元窒化または還元炭
   化もしくは減圧した酸素の雰囲気内に断熱膨張させる工
   程と、該工程で得たアモルファス状ＳｉＯを還元度化雰
   囲気中で熱処理する工程とよシなる粒径ＩＰ以下の超微
   粉のＳｉＣの製造方法。 ５）ＳｉＯ　蒸気を発生させる手段と、還元窒化または
   還元炭化もしくは減圧した酸素の雰囲気を有する捕集箱
   と、上記ＳｉＯ蒸気を断熱膨張させて上記捕集箱内に噴
   射させるノズルと、上記捕集箱で得だ超微粉のアモルフ
   ァス状ＳｉＯを還元炭化雰囲気中で熱処理する手段とよ
   りなる粒径１μ以下の超微粉のＳｉＣの製造装置。