JPS6047204B2 - 窒化ケイ素粉末の製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素粉末の製造方法Info
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- JPS6047204B2 JPS6047204B2 JP4647278A JP4647278A JPS6047204B2 JP S6047204 B2 JPS6047204 B2 JP S6047204B2 JP 4647278 A JP4647278 A JP 4647278A JP 4647278 A JP4647278 A JP 4647278A JP S6047204 B2 JPS6047204 B2 JP S6047204B2
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- silicon nitride
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- nitrogen
- powder
- nitride powder
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は窒化ケイ素粉末の製造方法に関する。
さらに詳しくは、一般式（Ｉ）：
ＳｉＲ１（Ｒ２）３（Ｉ）
式中、Ｒ゛は炭素数１〜４個のアルキル基を表わし、Ｒ
”は水素原子または塩素原子を表わす。
”は水素原子または塩素原子を表わす。
で示されるケイ素化合物、一般式（Π）■
Ｓｉ（Ｒ３）Ｏ（Π）
式中、Ｒ゜は水素原子、塩素原子または炭素数Ｊ１〜４
個のアルコキシ基を表わす。
個のアルコキシ基を表わす。
で示されるケイ素化合物の少なくとも１種および炭素粉
末の混合物をＰＨＩ山王に調製し、得られた沈澱物を窒
素を含む非酸化性雰囲気中、４００〜１１００℃て焼成
し、得られた酸素の一部が窒素で置ク換された物質を窒
素を含む非酸化性雰囲気中、１３００〜１５５０℃て焼
成することを特徴とする窒化ケイ素粉末の製造方法に関
する。
末の混合物をＰＨＩ山王に調製し、得られた沈澱物を窒
素を含む非酸化性雰囲気中、４００〜１１００℃て焼成
し、得られた酸素の一部が窒素で置ク換された物質を窒
素を含む非酸化性雰囲気中、１３００〜１５５０℃て焼
成することを特徴とする窒化ケイ素粉末の製造方法に関
する。
窒化ケイ素は高温安定性、高温強度が優れた材料であり
、高温構造材料、特に高温ガスタービン用部材としての
応用が注目されている。
、高温構造材料、特に高温ガスタービン用部材としての
応用が注目されている。
従来、窒化ケイ素を製造する方法として、（１）金属ケ
イ素を直接窒化させる方法、（２）四塩化ケイ素やシラ
ンとアンモニアを気相で反応させる方法、（３）シリカ
粉末を炭素と窒素で還元・窒化させる方法等が知られて
いる。
イ素を直接窒化させる方法、（２）四塩化ケイ素やシラ
ンとアンモニアを気相で反応させる方法、（３）シリカ
粉末を炭素と窒素で還元・窒化させる方法等が知られて
いる。
（１）の方法においては、反応が発熱反応であるため、
発熱制御のためプロセス上工夫を要し、例えば、金属ケ
イ素粉末としては、比較的粗粒のものを選ひ、窒化後微
粉砕して窒化ケイ素粉末を得ている。
発熱制御のためプロセス上工夫を要し、例えば、金属ケ
イ素粉末としては、比較的粗粒のものを選ひ、窒化後微
粉砕して窒化ケイ素粉末を得ている。
この場合、微粉砕工程における不純物の混入が避けられ
ず、不純物が混入したものは一般耐熱材料の原料として
は使用できるが、高温ガスタービン用部材などの原料と
しては適さない。（２）の方法は気相法てあるため、例
えば半導体素子の表面を窒化ケイ素で被覆するため等に
は適するが、量産性に欠け、無機耐熱材料の工業的製造
法にはなり得ない。（３）の方法は反応操作が簡単であ
るという利点を有する反面、生成物はα型窒化ケイ素、
β型窒化ケイ素、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉ２
ＯＮ２）および炭化ケイ素等の混合系であり、α型窒化
ケイ素の収率が低いという欠点があつた。本発明は上記
従来技術とは異なつた新しい窒化ケイ素粉末の製造方法
を提供することを目的とするものてあつて、本発明者等
はより良好な物性を有する窒化ケイ素粉末を得るために
鋭意研究した結果、窒化ケイ素粉末の開発に成功し、本
発明を；完成するに至つた。
ず、不純物が混入したものは一般耐熱材料の原料として
は使用できるが、高温ガスタービン用部材などの原料と
しては適さない。（２）の方法は気相法てあるため、例
えば半導体素子の表面を窒化ケイ素で被覆するため等に
は適するが、量産性に欠け、無機耐熱材料の工業的製造
法にはなり得ない。（３）の方法は反応操作が簡単であ
るという利点を有する反面、生成物はα型窒化ケイ素、
β型窒化ケイ素、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉ２
ＯＮ２）および炭化ケイ素等の混合系であり、α型窒化
ケイ素の収率が低いという欠点があつた。本発明は上記
従来技術とは異なつた新しい窒化ケイ素粉末の製造方法
を提供することを目的とするものてあつて、本発明者等
はより良好な物性を有する窒化ケイ素粉末を得るために
鋭意研究した結果、窒化ケイ素粉末の開発に成功し、本
発明を；完成するに至つた。
本発明の製造方法に従えば、窒化ケイ素粉末は、以下の
工程によつて製造される。
工程によつて製造される。
第１段階は、
一般式（１） ５式中、
Ｒ１およびＲ２は前記と同じ意味を表わす。
Ｒ１およびＲ２は前記と同じ意味を表わす。
で示されるケイ素化合物、
一般式（■） ４
−ー ＼ （
■ノ式中、Ｒ３は前記と同じ意味を表わす。
−ー ＼ （
■ノ式中、Ｒ３は前記と同じ意味を表わす。
で示されるケイ素化合物の少なくとも１種および炭素粉
末の混合物をＰＨｌ踵下に調製し、得られた酸素が一部
窒素で置換された沈澱物を窒素を含む非酸化性雰囲気中
、４００〜１１００℃て焼成して中間物質を得る工程で
ある。
末の混合物をＰＨｌ踵下に調製し、得られた酸素が一部
窒素で置換された沈澱物を窒素を含む非酸化性雰囲気中
、４００〜１１００℃て焼成して中間物質を得る工程で
ある。
原料として用いられる混合物の上記一般式（１）で示さ
れるケイ素化合物としてはトリクロロメチルシラン（Ｃ
Ｈ３ＳｉＣｌ２）、メチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、
トリクロロエチルシラン（Ｃ２ｌ（５ＳｉＣ１３）、エ
チルシラン（Ｃ２Ｈ５ＳｉＨ３）等が挙げられる。
れるケイ素化合物としてはトリクロロメチルシラン（Ｃ
Ｈ３ＳｉＣｌ２）、メチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、
トリクロロエチルシラン（Ｃ２ｌ（５ＳｉＣ１３）、エ
チルシラン（Ｃ２Ｈ５ＳｉＨ３）等が挙げられる。
上記一般式（■）て示されるケイ素化つ合物としては、
四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、テトラヒドロキシシラン
（ＳｉＨ４）、テトラエトキシシラン（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）
４Ｓｉ）等が挙げられる。これらのケイ素化合物は工業
的に高純度で入手可能である。炭素粉末としては、カー
ボンブラック等が挙げられ、７平均粒径１μ以下である
ことが好ましい。この混合物の割合は、一般式（１）で
示されるケイ素化合物、一般式（■）で示されるケイ素
化合物および炭素粉末の重量比がＯ〜１．０：０〜１．
０：０．３〜４．０、好ましくは０〜１．０：０〜１．
０：０．４・〜２．０である（ただし、ケイ素化合物は
いずれもＳｉＯ２の量として）。この混合物を塩酸、水
酸化アンモニウム、水溶性有機アミン類、例えばメチル
アミン、エチルアミン、プロピルアミン等好ましくは水
酸化アンモニウムでＰＨを１源下、好ましくは８〜１０
に調製して加水分解して沈澱物を得る。
四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、テトラヒドロキシシラン
（ＳｉＨ４）、テトラエトキシシラン（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）
４Ｓｉ）等が挙げられる。これらのケイ素化合物は工業
的に高純度で入手可能である。炭素粉末としては、カー
ボンブラック等が挙げられ、７平均粒径１μ以下である
ことが好ましい。この混合物の割合は、一般式（１）で
示されるケイ素化合物、一般式（■）で示されるケイ素
化合物および炭素粉末の重量比がＯ〜１．０：０〜１．
０：０．３〜４．０、好ましくは０〜１．０：０〜１．
０：０．４・〜２．０である（ただし、ケイ素化合物は
いずれもＳｉＯ２の量として）。この混合物を塩酸、水
酸化アンモニウム、水溶性有機アミン類、例えばメチル
アミン、エチルアミン、プロピルアミン等好ましくは水
酸化アンモニウムでＰＨを１源下、好ましくは８〜１０
に調製して加水分解して沈澱物を得る。
また、酸を用いる場合には心程度まて使用できる。この
ようにして得られた沈澱物では、炭素粒子の周囲に炭化
水素を含有するケイ素化合物が吸着している。このケイ
素化合物は、一般式（■） 式中Ｒ４は炭素１〜４個のアルキル基を表わし、！は３
以下の整数を表わし、ｙは吸着水の量を表わす。
ようにして得られた沈澱物では、炭素粒子の周囲に炭化
水素を含有するケイ素化合物が吸着している。このケイ
素化合物は、一般式（■） 式中Ｒ４は炭素１〜４個のアルキル基を表わし、！は３
以下の整数を表わし、ｙは吸着水の量を表わす。
で示されるケイ素化合物と考えられる。
このようにして得られた沈澱物は３００℃程度で加熱処
理して脱水しておくことが好ましい。次いてこの沈澱物
を窒素を含む非酸性雰囲気中、４００〜１１００℃で少
なくとも３扮間程度焼成し中間物質を得る。
理して脱水しておくことが好ましい。次いてこの沈澱物
を窒素を含む非酸性雰囲気中、４００〜１１００℃で少
なくとも３扮間程度焼成し中間物質を得る。
この反応は炭素数１〜４個のアルキル基が窒素に置換し
易いため速やかに行なわれる。窒素を含む非酸化性雰囲
気としては、窒素および／またはアンモニアが好ましい
が、その他に窒素−アルゴン、窒素一水素、窒素−ー酸
化炭素を用いても良い。
易いため速やかに行なわれる。窒素を含む非酸化性雰囲
気としては、窒素および／またはアンモニアが好ましい
が、その他に窒素−アルゴン、窒素一水素、窒素−ー酸
化炭素を用いても良い。
また窒素および／またはアンモニアをプラズマ法により
活性化した雰囲気を用いることが特に好ましい。焼成温
度は４００〜１１００℃好ましくは６００〜９００℃で
行なう。４００℃未満ではほとんど窒素が置換せず、１
１００℃を越える温度では中間物質の粒子寸法が増大し
、窒化ケイ素の生成に支障を来たす。
活性化した雰囲気を用いることが特に好ましい。焼成温
度は４００〜１１００℃好ましくは６００〜９００℃で
行なう。４００℃未満ではほとんど窒素が置換せず、１
１００℃を越える温度では中間物質の粒子寸法が増大し
、窒化ケイ素の生成に支障を来たす。
このようにして得られた中間物質は、炭素粉末粒子の周
囲に一部窒化したケイ素酸化物を吸着しており、窒素を
Ｏより多く８重量％より少ない量好ましくは０．５〜７
．５重量％含有し、水素を固溶していても良い。
囲に一部窒化したケイ素酸化物を吸着しており、窒素を
Ｏより多く８重量％より少ない量好ましくは０．５〜７
．５重量％含有し、水素を固溶していても良い。
またこの中間物質は窒化ケイ素製造用の好適な原料とな
り、この中間物質を単離することもできる。なお、この
中間物質は一般式（■）式中Ｘ１は０より大きく０．５
より小さい値を表わす。
り、この中間物質を単離することもできる。なお、この
中間物質は一般式（■）式中Ｘ１は０より大きく０．５
より小さい値を表わす。
で示される物質が炭素粉末粒子の周囲に吸着した構造に
なつていると考えられる。次にこの中間物質を窒素を含
む非酸化性雰囲気中、１３００〜１５５０℃て焼成する
。
なつていると考えられる。次にこの中間物質を窒素を含
む非酸化性雰囲気中、１３００〜１５５０℃て焼成する
。
窒素を含む非酸化性雰囲気は前記と同じである。焼成温
度は１３００〜１５５００Ｃ好ましくは１３５０〜１４
８０℃て行なう。１３００℃以下ては窒化ケイ素の収率
が低く、１５５０゜Ｃ以上では炭化ケイ素が生成するた
め好ましくない。
度は１３００〜１５５００Ｃ好ましくは１３５０〜１４
８０℃て行なう。１３００℃以下ては窒化ケイ素の収率
が低く、１５５０゜Ｃ以上では炭化ケイ素が生成するた
め好ましくない。
この窒化反応は、中間体化合物が窒素を含んでおり、こ
の窒素を核として反応が速やかに進行する。また、微細
な炭素粉末に中間体化合物が吸着しているため接触面積
が大きく、炭素還元が円滑に進み、その結果窒化反応が
速やかに進行する。なお炭素粉末を過剰に添加した場合
には炭素が残留するので６００〜７００℃で加熱して酸
化除去することができる。このようにして得られた窒化
ケイ素粉末は、α型窒化ケイ素が高収率で得られ、一般
的に平均粒径１μ以下の微細な粉末であり、焼結原料と
して高品質の粉末である。
の窒素を核として反応が速やかに進行する。また、微細
な炭素粉末に中間体化合物が吸着しているため接触面積
が大きく、炭素還元が円滑に進み、その結果窒化反応が
速やかに進行する。なお炭素粉末を過剰に添加した場合
には炭素が残留するので６００〜７００℃で加熱して酸
化除去することができる。このようにして得られた窒化
ケイ素粉末は、α型窒化ケイ素が高収率で得られ、一般
的に平均粒径１μ以下の微細な粉末であり、焼結原料と
して高品質の粉末である。
以下、実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１トリクロロメチルシラン溶液、テトラエトキシ
シラン溶液および炭素粉末を種々の割合で混合して混合
物を調製した。
実施例１トリクロロメチルシラン溶液、テトラエトキシ
シラン溶液および炭素粉末を種々の割合で混合して混合
物を調製した。
これらの混合物を水酸化アノンモニウムでＰＨを１０に
調製し、加水分解させ、得られた沈澱物を枦過し、２５
０〜３００′Ｃで５時間加熱処理後、アンモニアー窒素
雰囲気、もしくはプラズマ法によるアンモニアー窒素活
性雰囲気下、４００〜１１００゜Ｃで２〜５時間加熱処
理して中間物質５を得た。この中間物質の平均粒度、窒
素含有率（重量％）および金属不純物量を調べた。結果
を第１表に示す。実施例２ 実施例１で得られた中間物質を種々の割合に訓製して、
窒素を含む非酸化性雰囲気下１３５０〜１５５１℃で２
〜５時間加熱処理した後、７００℃で空気雰ゞ囲気下８
時間加熱処理して窒化ケイ素粉末を得た。
調製し、加水分解させ、得られた沈澱物を枦過し、２５
０〜３００′Ｃで５時間加熱処理後、アンモニアー窒素
雰囲気、もしくはプラズマ法によるアンモニアー窒素活
性雰囲気下、４００〜１１００゜Ｃで２〜５時間加熱処
理して中間物質５を得た。この中間物質の平均粒度、窒
素含有率（重量％）および金属不純物量を調べた。結果
を第１表に示す。実施例２ 実施例１で得られた中間物質を種々の割合に訓製して、
窒素を含む非酸化性雰囲気下１３５０〜１５５１℃で２
〜５時間加熱処理した後、７００℃で空気雰ゞ囲気下８
時間加熱処理して窒化ケイ素粉末を得た。
この粉末の平均粒径、窒素含有率、金属不純物を測定し
た。結果を第２表に示す。また比較例を併せて示す。以
上の実施例から明らかなように本発明の方法に従えば、
窒化ケイ素の微細な粉末が得られ、優秀な焼結材料とな
るものである。
た。結果を第２表に示す。また比較例を併せて示す。以
上の実施例から明らかなように本発明の方法に従えば、
窒化ケイ素の微細な粉末が得られ、優秀な焼結材料とな
るものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次式： ＳｉＲ＾１（Ｒ＾２）＿３ 式中、Ｒ＾１は炭素数１〜４個のアルキル基を表わし、
Ｒ＾２は水素原子または塩素原子を表わす。 で示されるケイ素化合物、次式： Ｓｉ（Ｒ＾３）＿４ 式中、Ｒ＾３は水素原子、塩素原子または炭素数１〜４
個のアルコキシ基を表わす。 で示されるケイ素化合物の少なくとも１種および炭素粉
末の混合物をｐＨ１２以下に調製し、得られた沈澱物を
窒素を含む非酸化性雰囲気中、４００〜１１００℃で焼
成し、得られた酸素の一部が窒素で置換された物質を窒
素を含む非酸化性雰囲気中、１３００〜１５５０℃で焼
成することを特徴とする窒化ケイ素粉末の製造方法。 ２ 次式： Ｓｉ＿３Ｏ＿６＿−＿３＿ｘ＿＿１Ｎ＿２＿ｘ＿＿１式
中、ｘ＿１は０より大きく０．５より小さい数を表わす
。 で示される化合物を炭素粉末に担持させて得られた物質
を窒素を含む非酸化性雰囲気中、１３００〜１５５０℃
で焼成することを特徴とする窒化ケイ素粉末の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4647278A JPS6047204B2 (ja) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | 窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4647278A JPS6047204B2 (ja) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | 窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54138898A JPS54138898A (en) | 1979-10-27 |
| JPS6047204B2 true JPS6047204B2 (ja) | 1985-10-21 |
Family
ID=12748120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4647278A Expired JPS6047204B2 (ja) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | 窒化ケイ素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047204B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58104006A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-21 | Central Glass Co Ltd | 窒化珪素粉末の製造法 |
| JPS616104A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-11 | Tokuyama Soda Co Ltd | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
| JPS61183108A (ja) * | 1985-02-09 | 1986-08-15 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 窒化アルミニウム微粉末の製造法 |
| JPS61174106A (ja) * | 1985-01-26 | 1986-08-05 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 窒化けい素微粉末の製造法 |
| JPS61232208A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-16 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 金属窒化物粉末又は金属炭窒化物粉末の製造方法 |
-
1978
- 1978-04-21 JP JP4647278A patent/JPS6047204B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54138898A (en) | 1979-10-27 |
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