JPS5976802A - 気相反応法による窒化チタン超微粉体の製造方法 - Google Patents

気相反応法による窒化チタン超微粉体の製造方法

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JPS5976802A
JPS5976802A JP18678982A JP18678982A JPS5976802A JP S5976802 A JPS5976802 A JP S5976802A JP 18678982 A JP18678982 A JP 18678982A JP 18678982 A JP18678982 A JP 18678982A JP S5976802 A JPS5976802 A JP S5976802A
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JP
Japan
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titanium nitride
reaction
ammonia
manufacture
powder
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JP18678982A
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Mitsuharu Tominaga
富永 光春
Takashi Shimanuki
嶋貫 孝
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary 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
    • C01B21/076Binary 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 titanium or zirconium or hafnium

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気相反応法による窒化チタンの超微粉体の製
造方法に関するものである。
窒化チタンは7%副1点で耐熱性、耐食性に擾れておシ
、かつ高硬度であるだめ耐熱材料、研磨材料としての用
途があるほか、金属に近い電導性や超伝導性を示ずなど
の優れた電気的特性をもち、近年それらの利用開発が進
んでいる。
これらの利用の多くには、窒化チタンは焼結体として用
いられている。
焼結体の製造においては・、原料粉の特性が重要であっ
て、その粒度が小さく、かつ粒度分布が狭く、更に熱安
定性が大きいことが、焼結体の物性の向上に有効である
仁とが知られている。
従来、窒化チタ/の製造方法として幻、(1)金Fへチ
タン粉末全窒素又はアンモニア雰囲気で直接加熱窒化す
る方法。
(2)水素化チタンを窒素又はアンモニアW IlN気
中にて加熱する方法。
(3)  ’Pn化チクチタン素の混合物を加熱下−て
窒素と反応させる方法。
等が知られている。
しかしく1)の方法は、チタン粒子の内部まで窒化する
には高温度と長時間を要し、得られた窒化チタンの粒子
が大きいという欠点がある。(2)の方法は、水素化チ
タンが反応性に富み反応の制御が齢しく、操作上の危険
をとも々う欠点がある。また(3)の方iは、得られた
窒化チタンに’IiO+ TlCが固溶しやすく、純度
が低くなるという欠点がある。
−刃高純度窒化チタンの製造方法としては、四塩化チタ
ンとアンモニアを高温で反応させる方法が知られている
が、超f:I、粉すなわち1μm以下の窒化チタン粉を
製造するだめの詳細な方法は知られていない。しかして
特開昭34−/!!0θを号公報には、四ハロゲン化チ
タンとアンモニアの反応によシ得られる含窒素ハロゲン
化チタンをアンモニアを含むガス加圧雰囲気下にて加熱
して窒化チタンを製造する方法が開示されており、′ま
た特開昭kA−7!;!1007号公任には、前記公報
の方法における加圧下の加熱のほかに常圧下の加熱をも
含み、かつ約lSθ℃〜り00℃の温度範囲を5θ℃/
分以上で加熱する方法が開示されている。これら公報の
方法によって、粒子径がIOpm以下の窒化チタン粉が
得られるとしているが、IOpm以下の具体的な粒子径
については明らかにされておらず、また粒度分布につい
ても示されていない。
これらの方法は、ともに含窒素ハロゲン化チタンを生成
させる工程と第一段の工程として分解工程があシ、また
、第一段目の工程はへ3〜30気圧という高圧下で行な
う方法あるいは加熱のための昇温速度を規制した方法で
行なわれており、工業的生産方法として用いるには設備
面!操業面から複雑すぎるという欠点がある。
更に、加藤他q名は、TIC/、 −NH3−N2−N
2系の気相反応による窒化チタン微粉体の合成を700
°C〜1soo℃で行ない、反応条件がTINの粒m1
粒度分布?原子比(N/’r1)等に及ぼす影響を研究
し、その結果を報告している。(浩♀協会f4Ji g
3(?) /97! rりs3) これによれば、反応ガスの混合温(9)を700″C以
上とすることにより、粒度が0.7μm以下で粒度分布
が狭い窒化チタンが得られるとしているが、N/T1は
へl〜へグであシ、非化学m論性が非常に大きくなって
いるので、生成窒化チタンの熱安定性は高くない。まだ
上述したように使用するガスがq種類もあるため設備が
複雑になるという欠点がある。
本発明は、四塩化チタンとアンモニアのみから直接窒化
チタンを製造する方法であって、従来法・による窒化チ
タン微粉よりも粒度が細かく、かつ粒度分布が狭く、更
にN/Tiの原子比が化学量論量に近い値をもつ窒化チ
タンの超微粉を常圧下で製造することができる方法を提
供することを目的とするものである。
すなわち、本発明の要旨とするものは次のとおりである
四塩化チタンとアンモニアを常圧下において、1000
℃〜/1100″Cの範囲内の温度で反応させ、この生
成物を400℃〜/l/θo℃の範囲内の温度で不活゛
性ガス雰囲気中にて加熱することを特徴とする、気相反
応による窒化チタンの超微粉体の製造方法。
以下、本発明の詳細を実験例に基づいて説明する。
実験に使用した装置は第1図に示したとおシである。す
なわち、コは石英製あるいはアルミナ製の反応管であっ
て、その直径は約Jew、長さは約/IIであジ、その
ほぼ中央部には電気炉lが設けられておシ、その部分が
反応帯となっている。この反応管には、アンモニアを導
入するための導入管3と同心二重管6が反応帯まで挿入
されており、その同心二重管の内側の管は四塩化チタン
を導入するだめの導入管Sであシ、まだ外側の管はアル
ゴンを導入するだめの導入’fyとなっている。その反
応管の反対側には、排気管7が設けられている。
まず、液体TtC/4の、2(II)りをlθs′cで
加熱して気体TtC44を生成させ、これをアルゴンの
搬送気流によって同心二重管6の内側の管3を通して反
応管コ内に供給し、lθθθ°C〜/りθO″Cの設定
温度に保持しである、内径が30mm、長さがJOOm
mの反応帯に導入した。同心二重管6の外1■11の管
y内には、生成したT4Nが内側の管の出[J (=J
近に析出づるのを妨けるため、包囲ガスとしてアルゴン
を導入した′。NH3は別の石英製導入管JをJjn 
してnf+記反応帯に同時に供給した。
反応によって生成したTtN il、副成しだNH4G
gと共に反応帯の外側の室温部に析出した。この反応生
成物の混合物をアルゴン気流中あるいは真空下で加熱し
て、NH,Oiを除去した。
このようにして生成したT INxの原子比N/Tt′
f:調べたところ、100θ〜/41゜0°Cで生成し
たものは約へ10であった。
続いて、前記のT1C1,とNH3との反応で生成した
TtNよ、□。をアルゴン雰囲気中で種々の温度で7時
間加熱した結果、6θo°C未満ではN/T1比にほと
んど変化がなく、6θo°C以上になると可及的にN/
Tt比は減少し、9θo°C以上でほぼ八。−となシは
ぼ一定となった。
次に/Qθθ°C以上で生成したTiNxを可、子顕微
鏡によって粒度を測定したところ、/コθo′cで生成
したものの粒度はo、i〜0.−μmであり、同じく7
300℃のもので0.0!; −0,/ pm 、 /
1100 ℃のものでθ、θl〜θ、θりμmであった
これから分かるように、TlNxの粒度は高温になるに
従って細かく、かつ粒度分布も狭くなっている。更にほ
ぼ球状の粒子であシ、このような微粉は\前述のように
焼結体用原料粉とじて好ましいものである。
次に、本発明において四塩化チタンとアンモニアの反応
温度を1000℃〜/グ00℃の範囲に限定した理由を
説明する。
まず、反応温度が7θo℃より低い温度ではTzNxの
他に含窒素塩化チタン、四塩化チタン−アンモニア附加
物が生成するため不適当である。700”C以−ヒにな
ると反応生成物はTiNxのみになるが、N/Tt比が
大きく、更に生成TiNxの粒度が比較的大きい。それ
に対して7000℃以上の反応温度で生成したものは後
述するごとく粒度が小さく、かつ均一である。また79
00℃を超えるとTtN父tま分解しやすくなるため遅
応温度範囲は1ooo℃〜/1100℃とした。
次いで反応生成物を不活性ガス8′囲気中で加熱する温
度をAOO′C〜/’100℃に限定したのは、前記実
験結果によると、6θo ’c−lF−満てはi−1/
Ti比にほとんど変化がなく、900℃以上でN/Ti
比はほぼ一定となるが、前記のようにiqθ0℃を超え
るとTtNxは分解しやすくなるためであシ、なかでも
qoo℃〜1000・℃が好適である。
以上述べてきたとおり、本発明によれば、高純・度であ
って、粒度が細かく、かつ粒(9)分布が狭く、更に原
子比がほぼ化学量論量であって熱安定性の高イTtNを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実醗例に使用した装置を示す図であ
る。 1・・・電気炉、コ・・・反応管、3・・・アンモニア
導入管、ダ・・・アルゴン導入管、3・・・四塩化チタ
ン導入管、6・・・同心二重管、り・・・排気管。 特許出願人 日本重化学工業株式会社 代理人弁理士 村  1) 政  治

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、四塩化チタンとアンモニアを常圧下において100
    0℃〜/Vθθ°Cの範囲内の温度で反応させ、この生
    成物をAOO℃〜//Iθθ℃の範囲内の温度で、不活
    性ガス雰囲気中にて加熱することを特徴とする、気相反
    応法による窒化チタンの超微粉体の製造方法。
JP18678982A 1982-10-26 1982-10-26 気相反応法による窒化チタン超微粉体の製造方法 Granted JPS5976802A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002646A (en) * 1988-04-23 1991-03-26 Tioxide Group Plc Method for making titanium nitride
US10954166B2 (en) 2015-03-09 2021-03-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Ceramic powder and boron nitride sintered material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002646A (en) * 1988-04-23 1991-03-26 Tioxide Group Plc Method for making titanium nitride
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