JPS60246212A - 無定形超微粒子状窒化珪素とその製造法 - Google Patents
無定形超微粒子状窒化珪素とその製造法Info
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- JPS60246212A JPS60246212A JP10435784A JP10435784A JPS60246212A JP S60246212 A JPS60246212 A JP S60246212A JP 10435784 A JP10435784 A JP 10435784A JP 10435784 A JP10435784 A JP 10435784A JP S60246212 A JPS60246212 A JP S60246212A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
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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
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- C01B21/06—Binary 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
- C01B21/068—Binary 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 silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/02—Amorphous compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
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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】
本発明は、無定形超微粒子−状窒化珪素とその製造法に
関する。更に詳しくは、本発明は窒素と水素の混合プラ
ズマガス流中にハロゲン化珪素化合物を吹込みこれら三
種の原料を反応させてなる無定形超微粒子状窒化珪素と
その製造法に関する。
関する。更に詳しくは、本発明は窒素と水素の混合プラ
ズマガス流中にハロゲン化珪素化合物を吹込みこれら三
種の原料を反応させてなる無定形超微粒子状窒化珪素と
その製造法に関する。
窒化珪素は、耐熱性、耐食性に優れ、特に耐熱衝撃性が
顕著に優れた材ネ４であることが知られている。そのた
め耐熱性高温用構造材料として、自動車若しくは産業用
のガスタービンまたはレシプロエンジン部品用の他、産
業用高温熱交換器用部材としての用途が期待されている
。
顕著に優れた材ネ４であることが知られている。そのた
め耐熱性高温用構造材料として、自動車若しくは産業用
のガスタービンまたはレシプロエンジン部品用の他、産
業用高温熱交換器用部材としての用途が期待されている
。
窒化珪素粉末を製造する従来の方法としては、次の諸方
法が知られている。すなわち、金属シリコンを直接に窒
素ガスで窒化する方法、シリカ粉末と炭素粉末の混合物
を窒素ガスで窒化する方１１、若しくは四塩化珪素とア
ンモニアからシリコンイミドを形成させ、このものを熱
分解する方法等である。しかし、これ等の方法では、焼
結に適した超Ｗ１粒子が得られないという問題点がある
。
法が知られている。すなわち、金属シリコンを直接に窒
素ガスで窒化する方法、シリカ粉末と炭素粉末の混合物
を窒素ガスで窒化する方１１、若しくは四塩化珪素とア
ンモニアからシリコンイミドを形成させ、このものを熱
分解する方法等である。しかし、これ等の方法では、焼
結に適した超Ｗ１粒子が得られないという問題点がある
。
他の方法として、（１）ハロゲン化珪素若しくは水素化
珪素（シラン）とアンモニアガスを高温度に加熱された
気相反応管中で気相反応させる方法（特開昭５４−１３
４．０８９、５７−８２，１０８） 、若しくは（防同
じ原料を超高温のプラズマに接触させて反応させる方法
（特開昭５５− ＋ １６．６０４、同５７−２０９，
８１０）が提案されている。これらの方法によれば、超
微粉末状の窒化珪素が得られることが期待される。しか
し、ＩＩ的物がいずれもイミドの生成反応を経由してい
るため、得られた非晶質粉末物質中には多くのＮＨ基が
含まれている。従って、か覧る粉末物質は、例えば吸湿
による加水分解若しくは空気中の酸素との反応がおこり
易く不安定で、そのま−では、焼結用として使用できず
、別途熱処理することによって６品化を行う必要がある
。
珪素（シラン）とアンモニアガスを高温度に加熱された
気相反応管中で気相反応させる方法（特開昭５４−１３
４．０８９、５７−８２，１０８） 、若しくは（防同
じ原料を超高温のプラズマに接触させて反応させる方法
（特開昭５５− ＋ １６．６０４、同５７−２０９，
８１０）が提案されている。これらの方法によれば、超
微粉末状の窒化珪素が得られることが期待される。しか
し、ＩＩ的物がいずれもイミドの生成反応を経由してい
るため、得られた非晶質粉末物質中には多くのＮＨ基が
含まれている。従って、か覧る粉末物質は、例えば吸湿
による加水分解若しくは空気中の酸素との反応がおこり
易く不安定で、そのま−では、焼結用として使用できず
、別途熱処理することによって６品化を行う必要がある
。
また、これらのプラズマ利用の方法ではプラズマトーチ
（計、後述図面の説明参照）を通過するプラズマ流の速
度は、１０〜２０ｍ／ｓｅｃのように、ＩＩ常に速い。
（計、後述図面の説明参照）を通過するプラズマ流の速
度は、１０〜２０ｍ／ｓｅｃのように、ＩＩ常に速い。
このため、反応原ネ４を該プラズマ流に導入する際に、
前述の公知技術に述へられているようなトーチ上澄の周
辺部から吹込むような力ｎ、では、反応原料ガスがプラ
ズマ流に押し流されて中に反応器の壁面に流れるのみと
なり、温度が１分にｌ：ＩＬないま一該壁面からさらに
冷却される。
前述の公知技術に述へられているようなトーチ上澄の周
辺部から吹込むような力ｎ、では、反応原料ガスがプラ
ズマ流に押し流されて中に反応器の壁面に流れるのみと
なり、温度が１分にｌ：ＩＬないま一該壁面からさらに
冷却される。
従って、該反応原料ガスは［分に反応することができな
い。
い。
本発明者等は、以りの問題点を検ｆｉ−ｊ Ｌ、化学的
に安定で、そのま−焼結用に使用できる）１品質超微粒
子状窒化珪素を取得すべく鋭意研究の結果、窒素と水素
の混合プラズマガス流中に／＼ロゲン化珪素化合物を吹
込んでこれら一二稀の物質を反応させることにより、前
述の従来技術の問題点が凡て解決された非晶質超微粒子
状窒化珪素が得られることを知って本発明を完成した。
に安定で、そのま−焼結用に使用できる）１品質超微粒
子状窒化珪素を取得すべく鋭意研究の結果、窒素と水素
の混合プラズマガス流中に／＼ロゲン化珪素化合物を吹
込んでこれら一二稀の物質を反応させることにより、前
述の従来技術の問題点が凡て解決された非晶質超微粒子
状窒化珪素が得られることを知って本発明を完成した。
以Ｉ；の記述から明らかなように本発明の目的は、安定
的な運転条件で製造「＋ｆ能な均質な非晶質超微粒子状
窒化珪素とその製造法を提供するにある。他の目的は、
以下の記述から明らかにされる。
的な運転条件で製造「＋ｆ能な均質な非晶質超微粒子状
窒化珪素とその製造法を提供するにある。他の目的は、
以下の記述から明らかにされる。
本発明（−発明）は、下記（１）および（５）の主要構
成と （２）ないし （４）の実施態様的構成を有する
。
成と （２）ないし （４）の実施態様的構成を有する
。
（１）窒素と水素の混合プラズマガス流中にハロゲン化
珪素化合物を吹込み、該ハロゲン化珪素を該プラズマガ
ス流中の活性化された窒素および水素と反応させること
を特徴とする無定形超微粒子状窒化珪素の製造法。
珪素化合物を吹込み、該ハロゲン化珪素を該プラズマガ
ス流中の活性化された窒素および水素と反応させること
を特徴とする無定形超微粒子状窒化珪素の製造法。
（２）プラズマガス流が高周波誘導加熱により形成され
たものである前記第１項に記載の製造法。
たものである前記第１項に記載の製造法。
（３）ハロゲン化珪素化合物とプラズマガスの比率が標
準状態に換算した気体容積比で０．０５〜０．２である
前記第１項に記載の方法。
準状態に換算した気体容積比で０．０５〜０．２である
前記第１項に記載の方法。
（４）水素ガスのモル数とハロゲン化珪素化合物分子−
中のハロゲン原子数の比率が０．３〜１．０である前記
第１項に記載の製造法。
中のハロゲン原子数の比率が０．３〜１．０である前記
第１項に記載の製造法。
（５）窒素と水素の混合プラズマガス流中にハロゲン化
珪素化合物を吹込み、該ハロゲン化珪素を該プラズマガ
ス流中の活性化された窒素および水素と反応させてなる
無定形超微粒子状窒化珪素。
珪素化合物を吹込み、該ハロゲン化珪素を該プラズマガ
ス流中の活性化された窒素および水素と反応させてなる
無定形超微粒子状窒化珪素。
本発明の方法においては、窒素と水素の混合ガスを用い
て先づプラズマガス流を形成させる。そのためプラズマ
形成装置を使用する。該装置は限定されないが、本発明
の方法に使用する該装置の１例を図面により説明する。
て先づプラズマガス流を形成させる。そのためプラズマ
形成装置を使用する。該装置は限定されないが、本発明
の方法に使用する該装置の１例を図面により説明する。
図において、１は高周波誘導プラズマトーチで、］一部
にプラズマ操作ガスノズル２ａ、２ｂおよび２Ｃを持っ
たノズルヘッド２を装着しである。該ヘッド２には、さ
らに隔壁を設けた２重管構造を有する原料ガス供給管３
が前記ヘッド２の中心部を１−下方向に貫通して挿着さ
れている。該供給管３の外管は冷却管であり、冷却水人
口３ａから供給した冷却水は、前記隔壁を通じて鎖管の
先端部に達し、つづいて該隔壁の反対側を通って上端に
戻り冷却水出ｒ＋ ３から排出される。
にプラズマ操作ガスノズル２ａ、２ｂおよび２Ｃを持っ
たノズルヘッド２を装着しである。該ヘッド２には、さ
らに隔壁を設けた２重管構造を有する原料ガス供給管３
が前記ヘッド２の中心部を１−下方向に貫通して挿着さ
れている。該供給管３の外管は冷却管であり、冷却水人
口３ａから供給した冷却水は、前記隔壁を通じて鎖管の
先端部に達し、つづいて該隔壁の反対側を通って上端に
戻り冷却水出ｒ＋ ３から排出される。
つづいて、４は、前記プラズマトーチｌ内に装着された
石英製最内筒でその外側に水冷ジャケット７を有してい
る。該ジャケットには、前記トーチｌに穿設された冷却
水入ロアｄおよび冷却水出［１７ｂを有し、該トーチの
運転中は冷却水を通じる。
石英製最内筒でその外側に水冷ジャケット７を有してい
る。該ジャケットには、前記トーチｌに穿設された冷却
水入ロアｄおよび冷却水出［１７ｂを有し、該トーチの
運転中は冷却水を通じる。
さらに、水冷ジャケット７内で最内筒４の外側には、高
周波誘導コイル５が設けられ、該コイルは、本装置外に
設けられた高周波発信機（図示せず）と導線６ａおよび
６ｂで接続されている０本発明の実施に際して発振すべ
き高周波の周波数は１本装置の６研の大小によって変化
するが、は（数百ＫＨｚ〜５ ＭＨｚの範囲である。
周波誘導コイル５が設けられ、該コイルは、本装置外に
設けられた高周波発信機（図示せず）と導線６ａおよび
６ｂで接続されている０本発明の実施に際して発振すべ
き高周波の周波数は１本装置の６研の大小によって変化
するが、は（数百ＫＨｚ〜５ ＭＨｚの範囲である。
プラズマの形成方法は、前記ヘッド２に装着されたノズ
ル２ａ、２ｂおよび２Ｃから供給されたプラズマ操作ガ
ス（註、窒素および水素）が、最内筒４内で前記コイル
５内に対応する位置を通過する際に、該コイルに負荷さ
れた高周波電流に基づくエネルギーを受けとることによ
り、環状若しくはドーナツ状の超高温部１５を持ったプ
ラズマ炎１４を形成する。プラズマトーチｌの下部には
、予備用フィードノズル８ａおよび８ｂが設けられ、こ
れ等のノズルは、クエンチ用のカスの供給若しくは第３
成分の添加用として使用される。プラズマトーチ１の下
端は、反応冷却装置１０と着脱「１丁能に接合されてい
る。その最内筒１１は、前述の最内筒４と同様に石英製
でその外側（工り冷却装置ｌＯの本体内側）は水冷ジャ
ケラｉ・１２となっている。該ジャケットには、前記冷
却装置１０に穿設された冷却水入１：１１２ａおよび＋
２ｂを有し、トーチ１の運転中は、冷却水を通じる。
ル２ａ、２ｂおよび２Ｃから供給されたプラズマ操作ガ
ス（註、窒素および水素）が、最内筒４内で前記コイル
５内に対応する位置を通過する際に、該コイルに負荷さ
れた高周波電流に基づくエネルギーを受けとることによ
り、環状若しくはドーナツ状の超高温部１５を持ったプ
ラズマ炎１４を形成する。プラズマトーチｌの下部には
、予備用フィードノズル８ａおよび８ｂが設けられ、こ
れ等のノズルは、クエンチ用のカスの供給若しくは第３
成分の添加用として使用される。プラズマトーチ１の下
端は、反応冷却装置１０と着脱「１丁能に接合されてい
る。その最内筒１１は、前述の最内筒４と同様に石英製
でその外側（工り冷却装置ｌＯの本体内側）は水冷ジャ
ケラｉ・１２となっている。該ジャケットには、前記冷
却装置１０に穿設された冷却水入１：１１２ａおよび＋
２ｂを有し、トーチ１の運転中は、冷却水を通じる。
前述のプラズマ炎１４の下部は、トーチｌと冷却袋Ｍ１
０の接合部を貫通して最内筒１１のｌ二部に達している
。そしてＩＩＩ内で冷却されてプラズマ炎から通常の混
合ガス流に戻る。冷却′！Ａ置１０のＦ部は、下部フラ
ンジ１３となっており、粉体捕集装置（図示せず）と接
続される。か−る粉体捕集＃Ａ置としては、限定されな
いが、例えばサイクロン、バグフィルタ−および静電気
捕集装置若しくはこれ等の組合わせが利用できる。
０の接合部を貫通して最内筒１１のｌ二部に達している
。そしてＩＩＩ内で冷却されてプラズマ炎から通常の混
合ガス流に戻る。冷却′！Ａ置１０のＦ部は、下部フラ
ンジ１３となっており、粉体捕集装置（図示せず）と接
続される。か−る粉体捕集＃Ａ置としては、限定されな
いが、例えばサイクロン、バグフィルタ−および静電気
捕集装置若しくはこれ等の組合わせが利用できる。
本発明の方法の実施に当っては、例えば前述の装置を用
い、プラズマ操作ガスノズル２ａ、２ｂおよび２Ｃから
、夫々水素ガス、′４！素ガス若しくは水素−窒素混合
ガスを供給する。プラズマ形成用ガスの供給可能量は、
使用する設備（プラズマトーチ）の６晴によって自づか
ら決まるが、ハロゲン化珪素化合物の供給酸は、プラズ
マガス量に対して、標準状態に換算したガス容量比で０
．０５〜０．２の範囲に保つ。また、該ハロゲン化珪素
化合物とプラズマ形成ガスの混合を良好にするため例え
ば窒素或は水素のようなキャリヤーガスを同伴させて導
入してもよい。また、プラズマ形成用ガス中における水
素の使用割合は、原料として供給されるハロゲン化珪素
中に含有されるハロゲンの原子数に対して０．３〜１．
０倍モルの範囲が好ましい。
い、プラズマ操作ガスノズル２ａ、２ｂおよび２Ｃから
、夫々水素ガス、′４！素ガス若しくは水素−窒素混合
ガスを供給する。プラズマ形成用ガスの供給可能量は、
使用する設備（プラズマトーチ）の６晴によって自づか
ら決まるが、ハロゲン化珪素化合物の供給酸は、プラズ
マガス量に対して、標準状態に換算したガス容量比で０
．０５〜０．２の範囲に保つ。また、該ハロゲン化珪素
化合物とプラズマ形成ガスの混合を良好にするため例え
ば窒素或は水素のようなキャリヤーガスを同伴させて導
入してもよい。また、プラズマ形成用ガス中における水
素の使用割合は、原料として供給されるハロゲン化珪素
中に含有されるハロゲンの原子数に対して０．３〜１．
０倍モルの範囲が好ましい。
前述の図の説明のように供給された混合ガスは、高周波
誘導コイル５（以下ＲＦコイル）に負荷された高周波エ
ネルギーを吸収して成分ガス夫々の原イ状態への解離お
よびイオン化が起こり、１万度を超える高温プラズマ流
となる。この状態は、 Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｓｍａ ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＶ
ｏｌ ｌ、 Ｎｏ、ｌ、 １９８１のＴ、Ｙｏｓｈｉｄ
ａの研究報告に示す通り、ＲＦコイル５の高さに対応す
る最内筒４内の部分にドーナッツ状の最高温度分布部分
１５が生成し、プラズマ炎１４としての温度分布は、プ
ラズマ流の下流への流れに伴って平均化されて、プラズ
マトーチの出口付近ではヤ均４０００〜５００００にと
なる。
誘導コイル５（以下ＲＦコイル）に負荷された高周波エ
ネルギーを吸収して成分ガス夫々の原イ状態への解離お
よびイオン化が起こり、１万度を超える高温プラズマ流
となる。この状態は、 Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｓｍａ ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＶ
ｏｌ ｌ、 Ｎｏ、ｌ、 １９８１のＴ、Ｙｏｓｈｉｄ
ａの研究報告に示す通り、ＲＦコイル５の高さに対応す
る最内筒４内の部分にドーナッツ状の最高温度分布部分
１５が生成し、プラズマ炎１４としての温度分布は、プ
ラズマ流の下流への流れに伴って平均化されて、プラズ
マトーチの出口付近ではヤ均４０００〜５００００にと
なる。
この出口部分についてもプラズマ炎の詳細な断面をみる
と同心円状に中心部分の温度が高く最内筒４の内壁面に
近い部分では急激に低い温度となっている。
と同心円状に中心部分の温度が高く最内筒４の内壁面に
近い部分では急激に低い温度となっている。
他方、トーチを通過するプラズマ流の速度は、１０〜２
０ｍ／ｓｅｃ程度と速いので、前述したように反応原料
をプラズマ流に導入する際にトーチド流の周辺部から導
入するような方法では、該反応原本４を十分に昇温させ
ることができないのは明らかである。
０ｍ／ｓｅｃ程度と速いので、前述したように反応原料
をプラズマ流に導入する際にトーチド流の周辺部から導
入するような方法では、該反応原本４を十分に昇温させ
ることができないのは明らかである。
本発明の方法の木質的特徴は、トーチ内のプラズマ炎中
の前述のドーナツ状高温部分１５の直ド部分１６ヘハロ
ゲン化珪素原料を導入することを木質的特徴としている
。該部分に該原料を供給することによって、プラズマの
持つ高温エネルギーを最高度に利用でき、該導入時に既
に活性状態におかれた窒素および水素とハロゲン化珪素
化合物との反応が促進される。
の前述のドーナツ状高温部分１５の直ド部分１６ヘハロ
ゲン化珪素原料を導入することを木質的特徴としている
。該部分に該原料を供給することによって、プラズマの
持つ高温エネルギーを最高度に利用でき、該導入時に既
に活性状態におかれた窒素および水素とハロゲン化珪素
化合物との反応が促進される。
本発明に使用するハロゲン化珪素としては、限定されな
いが、５ｉＸ４（た（しｘは、ＣＩ 、Ｂｒ若しくは■
）、５ｉＨＸｉ若しくはＳ ｉ Ｈ２Ｘａを例示するこ
とができる。中でも５ｉＣｌ＋が好ましい、該ハロゲン
化珪素を反応装置すなわちプラズマトーチに供給する方
法としては、液状のものを噴霧させて吹込むか若しくは
、ガス状のものをそのま−で、または窒素或は水素等の
キャリヤーガスで希釈して供給することができる。
いが、５ｉＸ４（た（しｘは、ＣＩ 、Ｂｒ若しくは■
）、５ｉＨＸｉ若しくはＳ ｉ Ｈ２Ｘａを例示するこ
とができる。中でも５ｉＣｌ＋が好ましい、該ハロゲン
化珪素を反応装置すなわちプラズマトーチに供給する方
法としては、液状のものを噴霧させて吹込むか若しくは
、ガス状のものをそのま−で、または窒素或は水素等の
キャリヤーガスで希釈して供給することができる。
本発明方法に係る前述の諸原料に係る反応式は次の諸式
で示される。（たぐし５ｉＣＩ＋を使用した場合）。
で示される。（たぐし５ｉＣＩ＋を使用した場合）。
３ＳｉＣＩ＋ ＋４（Ｎ）＋１２（Ｈ）→Ｓ ｈ Ｎ４
＋１２ＭＣｌ ・・・（１）ＳｉＣｌ＋ ” ４（Ｈ）
→Ｓｉ（ｇ）＋４ＨＣＩ ・・・（２）ＳｉＣＩ＋
→Ｓｉ（ｇ）＋４（（：Ｉ） ・・・（２）。
＋１２ＭＣｌ ・・・（１）ＳｉＣｌ＋ ” ４（Ｈ）
→Ｓｉ（ｇ）＋４ＨＣＩ ・・・（２）ＳｉＣＩ＋
→Ｓｉ（ｇ）＋４（（：Ｉ） ・・・（２）。
４（ＣＩ） ＋ ４（Ｈ） → ４ＨＣ１・・・（２）
３Ｓｉ（ｇ） ” ４（Ｎ）” −” ５ｈ１４ −（
３）すなわち、前述のプラズマトーチ中に供給された窒
素−水素混合カスは、形成された高温のプラズマ炎中で
大部分解離し、原子状若しくはイオン状態となり、一部
にＮＨ若しくはＮＨ２イオンがノ１成している。窒化珪
素の生成は（１）式および、（２）式若しくは（２）°
式で生成したガス状珪素と原ｒ状窒素が反応する（３）
式からなり立っている。
３Ｓｉ（ｇ） ” ４（Ｎ）” −” ５ｈ１４ −（
３）すなわち、前述のプラズマトーチ中に供給された窒
素−水素混合カスは、形成された高温のプラズマ炎中で
大部分解離し、原子状若しくはイオン状態となり、一部
にＮＨ若しくはＮＨ２イオンがノ１成している。窒化珪
素の生成は（１）式および、（２）式若しくは（２）°
式で生成したガス状珪素と原ｒ状窒素が反応する（３）
式からなり立っている。
かくして得られた、窒化珪素は、 Ｘ線的には。
非晶質で粒径０．Ｏ１〜０．０２ ｉｔ ｌ！−Ｆの超
微粉末であり、焼結して高強度の構造材ネ１を製造する
に適する。また本発明の反応によって得られた窒化１１
素中には、不純物としてのＮ）Ｉ基が非常に少いため、
該窒化珪素が非晶質の超微粒子であるにも拘わらず、空
気中で取扱うに充分な安定性を保右している。たりし、
反応条件により該微粉末中に微品のＮＨ基が混入して来
ることがあるが、その理由は前述のプラズマ中でＮ）ｌ
イオン若しくはＮＨ２イオンが生成しているためである
。
微粉末であり、焼結して高強度の構造材ネ１を製造する
に適する。また本発明の反応によって得られた窒化１１
素中には、不純物としてのＮ）Ｉ基が非常に少いため、
該窒化珪素が非晶質の超微粒子であるにも拘わらず、空
気中で取扱うに充分な安定性を保右している。たりし、
反応条件により該微粉末中に微品のＮＨ基が混入して来
ることがあるが、その理由は前述のプラズマ中でＮ）ｌ
イオン若しくはＮＨ２イオンが生成しているためである
。
この非晶質超微粉末窒化珪素は、前述のように２
そのま−焼結用に使用できることは勿論であるが、また
、必要に応じて熱処理（註、後述実施例参照）すること
により、容易に高α晶含有量の窒化珪素微粉末を有るこ
とができる。
、必要に応じて熱処理（註、後述実施例参照）すること
により、容易に高α晶含有量の窒化珪素微粉末を有るこ
とができる。
以Ｆ実施例によって本発明を説明する。
実施例
周波数４ＭＨｚ、出力？ＯＫ−の高周波発振装置に図の
様なターファ社（米国ＴＡＦＡ Ｃｏ、）製５６型プラ
ズマトーチ並びに別途製作した反応冷却装置及び粉末捕
集装置を取付けた製造設備を使用した。まず系内を減圧
にしたあと、アルゴンガスで置換する。
様なターファ社（米国ＴＡＦＡ Ｃｏ、）製５６型プラ
ズマトーチ並びに別途製作した反応冷却装置及び粉末捕
集装置を取付けた製造設備を使用した。まず系内を減圧
にしたあと、アルゴンガスで置換する。
次にノズル２ａ （垂直方向に噴出）にアルゴンガスを
２０１／■１ｎ、ノズル２ｃ（旋回流で噴出）にアルゴ
ンガスを２５文／■１１夫々流して、高周波誘導コイル
の電力をあげて行き常法にてプラズマを点火する。引続
きプラズマ炎の安定性を保つために電力を徐々にあげな
がらノズル２Ｃへ窒素を２５文／鵬１ｎ追加し 、更に
ノズル２ｂ（半径方向に噴出）へ窒素を３５交／鵬ｉｎ
流す、このあとノズル２ａ及び２Ｃに流しているアルゴ
ンガスを徐々に下げて行き、最終的に窒素単独のプラズ
マ流とした。次にノズル２ａに水素１５Ｊｌｊ ／ｗｉ
ｎ流し窒素−水素混合ガスプラズマ流を得た。高周波誘
導コイルにかへる電力を約８７ＫＷとしてプラズマ炎の
下端が広がらない様円筒形になる様に調整した。プラズ
マ炎が安定してから原料供給管３から四塩化珪素ガス８
９／騰ｉｎとキャリヤーガスとして窒素３．１ ／曹ｉ
ｎの混合ガスを導入して反応させた。供給管の先端部は
ＲＦコイル下端より５１下に位置させた。その結果粉末
捕集装置で捕集された微粉末は電子顕微鏡写真で測定し
た粒子径は０．０１〜０．０２ＰでＸ−線回折では非晶
質であった。また元素分析の結果シリコンは５９．２％
。
２０１／■１ｎ、ノズル２ｃ（旋回流で噴出）にアルゴ
ンガスを２５文／■１１夫々流して、高周波誘導コイル
の電力をあげて行き常法にてプラズマを点火する。引続
きプラズマ炎の安定性を保つために電力を徐々にあげな
がらノズル２Ｃへ窒素を２５文／鵬１ｎ追加し 、更に
ノズル２ｂ（半径方向に噴出）へ窒素を３５交／鵬ｉｎ
流す、このあとノズル２ａ及び２Ｃに流しているアルゴ
ンガスを徐々に下げて行き、最終的に窒素単独のプラズ
マ流とした。次にノズル２ａに水素１５Ｊｌｊ ／ｗｉ
ｎ流し窒素−水素混合ガスプラズマ流を得た。高周波誘
導コイルにかへる電力を約８７ＫＷとしてプラズマ炎の
下端が広がらない様円筒形になる様に調整した。プラズ
マ炎が安定してから原料供給管３から四塩化珪素ガス８
９／騰ｉｎとキャリヤーガスとして窒素３．１ ／曹ｉ
ｎの混合ガスを導入して反応させた。供給管の先端部は
ＲＦコイル下端より５１下に位置させた。その結果粉末
捕集装置で捕集された微粉末は電子顕微鏡写真で測定し
た粒子径は０．０１〜０．０２ＰでＸ−線回折では非晶
質であった。また元素分析の結果シリコンは５９．２％
。
窒素は３７．６％の窒化珪素であることが確認された。
この粉末の一部を電気炉で窒素気流中にて１５５０℃、
２時間熱処理した粉末をＸ−線回折で測定した所α−晶
′含有率が約８５％、残りがβ晶の窒化珪素であった・
２時間熱処理した粉末をＸ−線回折で測定した所α−晶
′含有率が約８５％、残りがβ晶の窒化珪素であった・
図は、本発明の方法の実施に用いるプラズマトーチの説
明図である。 図において、 ■・・・高周波誘導プラズマトーチ ２・・・ノズルヘンド ２ａ、２ｂおよび２Ｃ・・・プラズマ操作ガスノズル３
・・・原ネｚ１ガス供給管 ４・・・石英製最内筒５・
・・高周波誘導コイル ６ａおよび６ｂ・・・導線 ７・・・水冷ジャケットＩＯ・・・反応冷却装置１１・
・・最内筒 １２・・・水冷ジャケット１４・・・プラ
ズマ炎 １５・・・ドーナツ状高温部以 上 特許出願人 チッソ株式会社 代理人 弁理士 佐々井 弥太部 同 １− 野 中 克 彦 ５
明図である。 図において、 ■・・・高周波誘導プラズマトーチ ２・・・ノズルヘンド ２ａ、２ｂおよび２Ｃ・・・プラズマ操作ガスノズル３
・・・原ネｚ１ガス供給管 ４・・・石英製最内筒５・
・・高周波誘導コイル ６ａおよび６ｂ・・・導線 ７・・・水冷ジャケットＩＯ・・・反応冷却装置１１・
・・最内筒 １２・・・水冷ジャケット１４・・・プラ
ズマ炎 １５・・・ドーナツ状高温部以 上 特許出願人 チッソ株式会社 代理人 弁理士 佐々井 弥太部 同 １− 野 中 克 彦 ５
Claims (5)
- （１）窒素と水素の混合プラズマガス流中にハロゲン化
珪素化合物を吹込み、該ハロゲン化珪素を該プラズマガ
ス流中の活性化された窒素および水素と反応させること
を特徴とする無定形超微粒子状窒化珪素の製造法。 - （２）プラズマガス流が高周波誘導加熱により形成され
たものである特許請求の範囲第１項に記載の製造法。 - （３）ハロゲン化珪素化合物とプラズマガスの比率が標
準状態に換算した気体容積比で０．０５〜０．２である
特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （４）水素ガスのモル数とハロゲン化珪素化合物分子中
のハロゲン原子数の比率が０．３〜１．０である特許請
求の範囲第１項に記載の製造法。 - （５）窒素と水素の混合プラズマガス流中にハロゲン化
珪素化合物を吹込み、該ハロゲン化珪素を該プラズマガ
ス流中の活性化された窒素および水素と反応させてなる
無定形超微粒子状窒化ｆ１素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10435784A JPS60246212A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 無定形超微粒子状窒化珪素とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10435784A JPS60246212A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 無定形超微粒子状窒化珪素とその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246212A true JPS60246212A (ja) | 1985-12-05 |
Family
ID=14378603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10435784A Pending JPS60246212A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 無定形超微粒子状窒化珪素とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5470446A (en) * | 1993-04-01 | 1995-11-28 | Tioxide Specialties Limited | Process for the production of silicon nitride |
-
1984
- 1984-05-23 JP JP10435784A patent/JPS60246212A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5470446A (en) * | 1993-04-01 | 1995-11-28 | Tioxide Specialties Limited | Process for the production of silicon nitride |
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