JPS6047203B2 - α型窒化珪素の製造方法 - Google Patents
α型窒化珪素の製造方法Info
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- JPS6047203B2 JPS6047203B2 JP8626077A JP8626077A JPS6047203B2 JP S6047203 B2 JPS6047203 B2 JP S6047203B2 JP 8626077 A JP8626077 A JP 8626077A JP 8626077 A JP8626077 A JP 8626077A JP S6047203 B2 JPS6047203 B2 JP S6047203B2
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- molded product
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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
- C01B21/06—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
- C01B21/0682—Preparation by direct nitridation of silicon
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属珪素（Ｓｉ）を直接窒化するα型窒化珪
素（Ｓ１。
素（Ｓ１。
Ｎ０）の製造方法に関するものである。従来、５１の直
接窒化する方法は公知である。
接窒化する方法は公知である。
例えば１２００〜１２５００Ｃの温度で長時間加熱する
方法があるが、反応時間を短縮しようとすると１４００
℃以上の高温とする必要があるが、生成したα−Ｓｉ３
Ｎ。がβ−Ｓｉ、Ｎ、に変移する欠点がある。また特開
昭５０−１２８６９８号にはＳｉ粉末に窒化反応促進剤
としてに）Ｎａ）およびＬｉの化合物を添加する方法が
あるが、これら窒化反応促進剤と５１粉末とは部分的に
反応をするので、１時間以上長時間混合しなければこれ
らの窒化反応促進剤が均一混合できない欠点がある。本
発明は、まず粒子１００メッシュ以下のＳｉ粉末または
この５１粉末に窒化反応促進剤としてアルカリ金属およ
びアルカリ土類金属のハロゲン化物の中から選ばれた１
種以上を０．０１〜３重量％含有させた組成物粉末を成
形し、該成形物を窒化炉内に装填し窒素またはアンモニ
アのガス雰囲気下、１１００〜１２５０℃の温度で加熱
窒化し、該成形物中のＳｉ。
方法があるが、反応時間を短縮しようとすると１４００
℃以上の高温とする必要があるが、生成したα−Ｓｉ３
Ｎ。がβ−Ｓｉ、Ｎ、に変移する欠点がある。また特開
昭５０−１２８６９８号にはＳｉ粉末に窒化反応促進剤
としてに）Ｎａ）およびＬｉの化合物を添加する方法が
あるが、これら窒化反応促進剤と５１粉末とは部分的に
反応をするので、１時間以上長時間混合しなければこれ
らの窒化反応促進剤が均一混合できない欠点がある。本
発明は、まず粒子１００メッシュ以下のＳｉ粉末または
この５１粉末に窒化反応促進剤としてアルカリ金属およ
びアルカリ土類金属のハロゲン化物の中から選ばれた１
種以上を０．０１〜３重量％含有させた組成物粉末を成
形し、該成形物を窒化炉内に装填し窒素またはアンモニ
アのガス雰囲気下、１１００〜１２５０℃の温度で加熱
窒化し、該成形物中のＳｉ。
Ｎ。の含有量を少くとも５５重量％とした後、該成形物
を１００メッシュ以下に粉砕し、これに前記反応促進剤
を０．０１〜３重量％添加混合し、次いでこれを成形し
、該成形物を窒化炉内に装填し、窒素またはアンモニア
のガス雰囲気下、１２５０〜１４０００Ｃの温度て再窒
化することを特徴とするα−Ｓｊ３Ｎ。の製造方法であ
る。以下さらに本発明を詳しく説明する。
を１００メッシュ以下に粉砕し、これに前記反応促進剤
を０．０１〜３重量％添加混合し、次いでこれを成形し
、該成形物を窒化炉内に装填し、窒素またはアンモニア
のガス雰囲気下、１２５０〜１４０００Ｃの温度て再窒
化することを特徴とするα−Ｓｊ３Ｎ。の製造方法であ
る。以下さらに本発明を詳しく説明する。
本発明は原料として５１粉末を窒化反応促進剤の１存在
下又は非存在下成形し、窒化した後、これを粉砕成形し
、再窒化することを特徴とするものてある。
下又は非存在下成形し、窒化した後、これを粉砕成形し
、再窒化することを特徴とするものてある。
一般的に５１粉末は熱伝導性が悪く、その窒化は発熱反
応であり、しかもその融点が約１４００゜Ｃ付近である
ので、窒化反応時の放熱が十分でない・と焼結したり、
溶融したりするので、十分な窒化反応を行うことができ
ない。本発明は、ＳＩ粉末を窒化させ、α−Ｓｉ３Ｎ４
を主成分とするＳｉ３Ｎ４を製造するにあたり、Ｓｉ粉
末を成形し主としてα−Ｓｉ３Ｎ４を形成す斧温度で一
次窒化し、次いで窒化反応熱の制御と窒化率を向上させ
るため、一次窒化成形物を粉砕し成形した後、二次窒化
させα−Ｓｉ３Ｎ４の含有量の高いＳｉ３Ｎ４を生成さ
せようとするものである。
応であり、しかもその融点が約１４００゜Ｃ付近である
ので、窒化反応時の放熱が十分でない・と焼結したり、
溶融したりするので、十分な窒化反応を行うことができ
ない。本発明は、ＳＩ粉末を窒化させ、α−Ｓｉ３Ｎ４
を主成分とするＳｉ３Ｎ４を製造するにあたり、Ｓｉ粉
末を成形し主としてα−Ｓｉ３Ｎ４を形成す斧温度で一
次窒化し、次いで窒化反応熱の制御と窒化率を向上させ
るため、一次窒化成形物を粉砕し成形した後、二次窒化
させα−Ｓｉ３Ｎ４の含有量の高いＳｉ３Ｎ４を生成さ
せようとするものである。
本発明において使用するＳｉは、市販のＳｉ純度９５％
以上で、粒子の大きさは１００メッシュ以下の粉末でな
ければならない。
以上で、粒子の大きさは１００メッシュ以下の粉末でな
ければならない。
Ｓｉ粒子が、１００メッシュをこえると窒化反応が遅れ
るので好ましくない。
るので好ましくない。
粒子が１００メッシュ以下のＳｉにポリビニルアルコー
ル、カルボキシメチルセルローズ、メチルセルローズ、
糖密、バルブ廃液、アラビアゴム等の水溶性結合剤を添
加混合し、成形した後、これを窒化炉て窒化する。
ル、カルボキシメチルセルローズ、メチルセルローズ、
糖密、バルブ廃液、アラビアゴム等の水溶性結合剤を添
加混合し、成形した後、これを窒化炉て窒化する。
この他に、Ｓｉに窒化反応促進剤としてアルカリ金属お
よびアルカリ土類金属のハロゲン化物の１種以上を０．
０１〜３重量％添加すれば、さらにα一Ｓｉ３Ｎ４の含
有量が向上する。
よびアルカリ土類金属のハロゲン化物の１種以上を０．
０１〜３重量％添加すれば、さらにα一Ｓｉ３Ｎ４の含
有量が向上する。
アルカリ金属およびアルカリ土類金属のハロゲン化物は
いずれも使用できるが、本発明において特に弗化物であ
るＮａＦおよびＣａＦ２が有効であり、その効果が著し
い。
いずれも使用できるが、本発明において特に弗化物であ
るＮａＦおよびＣａＦ２が有効であり、その効果が著し
い。
窒化反応促進剤の添加量が０．０１重量％未満では促進
効果が少なく、３重量％を超えるとその効果が緩慢にな
る。次に、これらの混合原料をドラムによる回転造粒あ
るいは１０〜１００００ｋ９１ｃＩｔの圧力で圧縮成形
することによつてブロック状、粒状、プリケツト状の．
成形物が得られる。
効果が少なく、３重量％を超えるとその効果が緩慢にな
る。次に、これらの混合原料をドラムによる回転造粒あ
るいは１０〜１００００ｋ９１ｃＩｔの圧力で圧縮成形
することによつてブロック状、粒状、プリケツト状の．
成形物が得られる。
成形物は、窒化炉内に装填され１１００〜１２５０℃の
温度て窒化する。
温度て窒化する。
窒化ガスとしては窒素、アンモニア等のガスを使用する
。窒化炉は、固定床式で、加熱方式としては炉中心部に
電極を挿入して！通電加熱による方法により窒化させる
が、これに限られるものではない。この一次窒化反応に
よつてＳｉ３Ｎ４を５５重量％以上（その中α−Ｓｉ，
Ｎ４４呼量％を含有）のものが得られる。
。窒化炉は、固定床式で、加熱方式としては炉中心部に
電極を挿入して！通電加熱による方法により窒化させる
が、これに限られるものではない。この一次窒化反応に
よつてＳｉ３Ｎ４を５５重量％以上（その中α−Ｓｉ，
Ｎ４４呼量％を含有）のものが得られる。
本発明において一次窒化反応の終了点っをＳｉ３Ｎ４５
５重量％以上とした理由はこれ以上窒化反応を継続して
も窒化に時間を要するからである。次に、得られた窒化
物を粉砕機で１００メッシュ以下に粉砕する。
５重量％以上とした理由はこれ以上窒化反応を継続して
も窒化に時間を要するからである。次に、得られた窒化
物を粉砕機で１００メッシュ以下に粉砕する。
粉砕機は、通常ボールミル型のものを使用する。この粉
砕物に対し窒化反応促進剤としてアルカリ金属およびア
ルカリ土類金属のハロゲン化物の中から選ばれた１種以
上を０．０１〜０．鍾量％添加し、これに水溶性結合剤
を添加混練後、ブロック、プリケツト、粒状に成形する
。なお反応促進剤としては前記のＮａＦｌＣａＦ２が好
ましく用いられる。なお、一次窒化で窒化反応促進剤を
添加した場ク合、二次窒化においても一次窒化と同じ窒
化反応促進剤及び添加量を用いるが、その理由は一次窒
化で一部金属珪素粉末と反応したり、揮散したりして窒
化反応促進剤としての効果が減少するからである。
砕物に対し窒化反応促進剤としてアルカリ金属およびア
ルカリ土類金属のハロゲン化物の中から選ばれた１種以
上を０．０１〜０．鍾量％添加し、これに水溶性結合剤
を添加混練後、ブロック、プリケツト、粒状に成形する
。なお反応促進剤としては前記のＮａＦｌＣａＦ２が好
ましく用いられる。なお、一次窒化で窒化反応促進剤を
添加した場ク合、二次窒化においても一次窒化と同じ窒
化反応促進剤及び添加量を用いるが、その理由は一次窒
化で一部金属珪素粉末と反応したり、揮散したりして窒
化反応促進剤としての効果が減少するからである。
さらにこの他に金属鉄等の鉄化合物をＳｉ７に対し、０
．０１〜５重量％添加するとα−Ｓｉ３Ｎ４の生成率が
一層向上する。成形方法は前記と同じ方法による。この
成形物を固定床式の窒化炉に装填し、窒素ガスあるいは
アンモニアガスを吹込んで通電加熱ノして窒化する。
．０１〜５重量％添加するとα−Ｓｉ３Ｎ４の生成率が
一層向上する。成形方法は前記と同じ方法による。この
成形物を固定床式の窒化炉に装填し、窒素ガスあるいは
アンモニアガスを吹込んで通電加熱ノして窒化する。
二次窒化温度は一次窒化温度１１００〜１２５０℃より
１００〜１５０℃高い１２５０〜１４００℃である。
１００〜１５０℃高い１２５０〜１４００℃である。
このように限定した理由は一次窒化で成形物中にＳｌ３
Ｎ４が存在するので、反応熱の制御が行われ反応が促進
されるからである。このようにして得られた窒化物は、
Ｓｉ３Ｎ４が９５重量％以上、α−Ｓｉ３Ｎ４が８唾量
％以上である。
Ｎ４が存在するので、反応熱の制御が行われ反応が促進
されるからである。このようにして得られた窒化物は、
Ｓｉ３Ｎ４が９５重量％以上、α−Ｓｉ３Ｎ４が８唾量
％以上である。
以上説明したように本発明の方法は、原料粉末を窒化反
応促進剤存在下又は非存在下成形し、温度１１００〜１
２５０゜ＣてＳｌ３Ｎ４を５５重量％以上生成させ、粉
末窒化による異常な発熱を防止し、さらに得られたα−
Ｓｌ３Ｎ４量を向上させると同時に未窒化物をできるだ
け減少させるため再粉砕し、さらに窒化反応促進剤を添
加し成形して、未窒化の金属珪素を再窒化する方法てあ
る。得られた窒化物は所定の粒度に粉砕して耐火物用、
セラミックス用として使用することができる。又必要に
応じて窒化反応促進剤等は酸処理等の除去手段により除
去することができる。以下実施例、比較例をあけて本発
明を具体的に説明する。
応促進剤存在下又は非存在下成形し、温度１１００〜１
２５０゜ＣてＳｌ３Ｎ４を５５重量％以上生成させ、粉
末窒化による異常な発熱を防止し、さらに得られたα−
Ｓｌ３Ｎ４量を向上させると同時に未窒化物をできるだ
け減少させるため再粉砕し、さらに窒化反応促進剤を添
加し成形して、未窒化の金属珪素を再窒化する方法てあ
る。得られた窒化物は所定の粒度に粉砕して耐火物用、
セラミックス用として使用することができる。又必要に
応じて窒化反応促進剤等は酸処理等の除去手段により除
去することができる。以下実施例、比較例をあけて本発
明を具体的に説明する。
なお実施例、比較例の第１表〜第５表の記載は次のよう
にして行つたものである。
にして行つたものである。
（１）反応促進剤の配合割合は、内割の重量比（％）で
示す。
示す。
（２）窒化珪素及びα窒化珪素の量は理学電機（株）製
商品名「ジーグラーフレツクス２０１３」のＸ線回折装
置を用いて求めた。
商品名「ジーグラーフレツクス２０１３」のＸ線回折装
置を用いて求めた。
実施例１
１００メッシュ以下のＳｉ粉末に濃度３重量％ポリビニ
ルアルコール水溶液１轍量％を添加し、充分混練し１５
０ｋ９ノｄの圧力下３０×３０×３０Ｔｆ＄Ｌのブロッ
クに成形し、窒素ガス雰囲気下１２００℃の温度で５時
間窒化した。
ルアルコール水溶液１轍量％を添加し、充分混練し１５
０ｋ９ノｄの圧力下３０×３０×３０Ｔｆ＄Ｌのブロッ
クに成形し、窒素ガス雰囲気下１２００℃の温度で５時
間窒化した。
その成形物を１００メッシュ以下に粉砕し、Ｘ線回折に
よる分析結果、成形物中のＩ３Ｎ４は５５重量％、その
中α−Ｓｉ３Ｎ４は５踵量％でろつた。この窒化物をボ
ールミルで１００メッシュ以下に分砕し、第１表に示す
反応促進剤を添加した後、ｍｌ度３重量％ポリビニルア
ルコール水溶液１５重量名添加混練後１５０ｋｇノｄの
圧力下３０×３０Ｘ３０ＴＩ＄＆のブａツクに成形した
。
よる分析結果、成形物中のＩ３Ｎ４は５５重量％、その
中α−Ｓｉ３Ｎ４は５踵量％でろつた。この窒化物をボ
ールミルで１００メッシュ以下に分砕し、第１表に示す
反応促進剤を添加した後、ｍｌ度３重量％ポリビニルア
ルコール水溶液１５重量名添加混練後１５０ｋｇノｄの
圧力下３０×３０Ｘ３０ＴＩ＄＆のブａツクに成形した
。
このブロックを窒化炉に装填し、窒素ガス雰囲気下１３
５０℃の温度で４時間窒化し、得られた窒化吻の組成は
第１表に示す。
５０℃の温度で４時間窒化し、得られた窒化吻の組成は
第１表に示す。
実施例２
１００メッシュ以下のＳｉ粉末に第２表に示す反応促進
剤を添加した後、濃度３重量％ポリビニルアルコール水
溶液１．５重量％を添加混練後、１５０ｋ９１ｄの圧力
下３０×３０×３０ｗｎのブロックに成形した。
剤を添加した後、濃度３重量％ポリビニルアルコール水
溶液１．５重量％を添加混練後、１５０ｋ９１ｄの圧力
下３０×３０×３０ｗｎのブロックに成形した。
このブロックを窒化炉に装填し、窒素ガス雰男気下１２
００℃の温度て５時間窒化し、第２表に示１ような窒化
物を得た。この窒化物をボールミルで１００メッシュ以
下に粉砕し、これに第３表に示す反応促進剤をそれぞれ
添加し、さらに濃度３重量％ポリビニルアルコール水溶
液１５重量％を添加混練後、１５０ｋ９１ｃＩ１の圧力
下３０×３０×（至）朗のブロックに成形した。
００℃の温度て５時間窒化し、第２表に示１ような窒化
物を得た。この窒化物をボールミルで１００メッシュ以
下に粉砕し、これに第３表に示す反応促進剤をそれぞれ
添加し、さらに濃度３重量％ポリビニルアルコール水溶
液１５重量％を添加混練後、１５０ｋ９１ｃＩ１の圧力
下３０×３０×（至）朗のブロックに成形した。
この成形物を窒化炉に装填し、窒素ガス雰囲気下１３５
０′Ｃの温度で４時間窒化して得られた窒化物の組成は
第３表に示す。実施例３ ３２５メッシュ以下のＳｉ粉末に第４表に示す反応促進
剤を添加し、さらに濃度２重量％のカルボキシメチルセ
ルロース水溶液１５重量％を添加混練した。
０′Ｃの温度で４時間窒化して得られた窒化物の組成は
第３表に示す。実施例３ ３２５メッシュ以下のＳｉ粉末に第４表に示す反応促進
剤を添加し、さらに濃度２重量％のカルボキシメチルセ
ルロース水溶液１５重量％を添加混練した。
これを回転造粒して得た１０〜５０Ｔ＄ｔの粒状物をＳ
ｉＣ製皿台に載せ、窒化炉に装填し、アンモニアガス雰
囲気下１１５０゜Ｃの温度で３時間窒化し、第４表に示
す窒化物を得た。この窒化物を振動ミルで３２５メッシ
ュ以下に粉砕したものに第５表に示す反応促進剤を添加
し、これに濃度５重量％ポリビニルアルコール水溶液．
を２鍾量％添加し造粒機で造粒し１０〜５０Ｔｆ０！Ｌ
の粒状物を得た。
ｉＣ製皿台に載せ、窒化炉に装填し、アンモニアガス雰
囲気下１１５０゜Ｃの温度で３時間窒化し、第４表に示
す窒化物を得た。この窒化物を振動ミルで３２５メッシ
ュ以下に粉砕したものに第５表に示す反応促進剤を添加
し、これに濃度５重量％ポリビニルアルコール水溶液．
を２鍾量％添加し造粒機で造粒し１０〜５０Ｔｆ０！Ｌ
の粒状物を得た。
Claims (1)
- １ １００メッシュ以下の金属珪素粉末または該金属珪
素粉末に対し、窒化反応促進剤としてアルカリ金属およ
びアルカリ土類金属のハロゲン化物の中から選ばれた１
種以上を０．０１〜３重量％含有させた組成物粉末を成
形し、該成形物を窒素またはアンモニアのガス雰囲気下
、１１００〜１２５０℃の温度で加熱窒化し、該成形物
中の窒化珪素の含有量を少くとも５５重量％以上とした
後、該成形物を１００メッシュ以下に粉砕し、これに前
記窒化反応促進剤を０．０１〜３重量％添加混合し、次
いでこれを成形し、該成形物を窒化炉で１２５０〜１４
００℃の温度で再窒化することを特徴とするα型窒化珪
素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8626077A JPS6047203B2 (ja) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | α型窒化珪素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8626077A JPS6047203B2 (ja) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | α型窒化珪素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5422000A JPS5422000A (en) | 1979-02-19 |
| JPS6047203B2 true JPS6047203B2 (ja) | 1985-10-21 |
Family
ID=13881840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8626077A Expired JPS6047203B2 (ja) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | α型窒化珪素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047203B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5888107A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-26 | Denki Kagaku Kogyo Kk | α型窒化珪素の連続製造法 |
| JPH07102966B2 (ja) * | 1989-02-27 | 1995-11-08 | 電気化学工業株式会社 | 窒化ケイ素の製造方法 |
-
1977
- 1977-07-19 JP JP8626077A patent/JPS6047203B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5422000A (en) | 1979-02-19 |
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