JPS6272507A - サイアロン粉末の製法 - Google Patents
サイアロン粉末の製法Info
- Publication number
- JPS6272507A JPS6272507A JP60212671A JP21267185A JPS6272507A JP S6272507 A JPS6272507 A JP S6272507A JP 60212671 A JP60212671 A JP 60212671A JP 21267185 A JP21267185 A JP 21267185A JP S6272507 A JPS6272507 A JP S6272507A
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- JP
- Japan
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- powder
- sialon
- aluminum
- silicon
- nitrogen
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- 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
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
- C01B21/0821—Oxynitrides of metals, boron or silicon
- C01B21/0826—Silicon aluminium oxynitrides, i.e. sialons
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はサイアロン粉末、特にβ−サイアロン粉末の製
法に関する。
法に関する。
(従来技術及びその問題点)
β−窒化珪素の珪素の位置にアルミニウムが、窒素の位
置に酸素が置換型固溶した物質がβ−サイアロンである
。サイアロンはSi−/1l−0−N系の化合物と固溶
体との総称であるが、通常単にサイアロンと言えばβ−
サイアロンを意味し、一般式 S i g、−1A l
z Oz No−Z (式中、2はOより大きく4.2
以下の数である。)で表される。
置に酸素が置換型固溶した物質がβ−サイアロンである
。サイアロンはSi−/1l−0−N系の化合物と固溶
体との総称であるが、通常単にサイアロンと言えばβ−
サイアロンを意味し、一般式 S i g、−1A l
z Oz No−Z (式中、2はOより大きく4.2
以下の数である。)で表される。
本明細書においては特に断らない限り、サイアロンはβ
−サイアロンを意味する。
−サイアロンを意味する。
サイアロンは高温における耐酸化性が大きく、溶融金属
又はスラグに対する耐蝕性も優れているため、サイアロ
ン粉末は各種耐火物原料として有用なものである。また
、サイアロン粉末を焼結して得られるサイアロン焼結体
は高温強度及び硬度が大きく、エンジン部品、ガスター
ビン部品あるいは切削工具として優れている。
又はスラグに対する耐蝕性も優れているため、サイアロ
ン粉末は各種耐火物原料として有用なものである。また
、サイアロン粉末を焼結して得られるサイアロン焼結体
は高温強度及び硬度が大きく、エンジン部品、ガスター
ビン部品あるいは切削工具として優れている。
サイアロン質粉末の製法としては、例えば以下のような
方法が知られている。
方法が知られている。
(1)天然のシリカ−アルミナ系鉱物であるカオリナイ
ト等の粘土鉱物に炭素を加え、窒素気流中で加熱するこ
とにより還元窒化する方法[窯業製会誌、工1.442
(1983)]。
ト等の粘土鉱物に炭素を加え、窒素気流中で加熱するこ
とにより還元窒化する方法[窯業製会誌、工1.442
(1983)]。
(2)シラス等のシリカ原料にアルミニウム金属を加え
、窒素気流中で加熱する方法。
、窒素気流中で加熱する方法。
(3)水酸化アルミニウムとシリカゲルとの共沈澱物を
アンモニア雰囲気下で加熱する方法[アメリカン セラ
ミック ソサイアティー ブリティン、■、191
(1979)]。
アンモニア雰囲気下で加熱する方法[アメリカン セラ
ミック ソサイアティー ブリティン、■、191
(1979)]。
(4)シリコンアルコキシドとアルミニウムアルコキシ
ドとの混合粉末を加水分解して得たシリカニアルミナ混
合物に炭素粉末を均一分散させ、窒素ガス雰囲気下で加
熱する方法(特開昭60−145902号公報)。
ドとの混合粉末を加水分解して得たシリカニアルミナ混
合物に炭素粉末を均一分散させ、窒素ガス雰囲気下で加
熱する方法(特開昭60−145902号公報)。
上記(1)及び(2)の方法は、天然原料を使用するた
め、多量の不純物がサイアロン粉末中に残留する欠点が
ある。(3)の方法は反応が完結いないため未反応物が
生成サイアロン粉末中に残る欠点がある。(4)の方法
では、かなり高い純度で微粒のサイアロン粉末が得られ
るが、それでも未反応の炭素が残るとか[窯業協会比、
エエ、69 (1985)参照]、任意の組成のサイア
ロン粉末を得ることが困難である【窯業協会比、エエ、
34 (1985)参照]とかの欠点があり、原料及び
プロセスの面から工業的製法としては満足のいくもので
はない。
め、多量の不純物がサイアロン粉末中に残留する欠点が
ある。(3)の方法は反応が完結いないため未反応物が
生成サイアロン粉末中に残る欠点がある。(4)の方法
では、かなり高い純度で微粒のサイアロン粉末が得られ
るが、それでも未反応の炭素が残るとか[窯業協会比、
エエ、69 (1985)参照]、任意の組成のサイア
ロン粉末を得ることが困難である【窯業協会比、エエ、
34 (1985)参照]とかの欠点があり、原料及び
プロセスの面から工業的製法としては満足のいくもので
はない。
(発明の目的及び要旨)
本発明は、高純度で微細粒状のサイアロン粉末の工業的
製法を提供することを目的とする。
製法を提供することを目的とする。
本発明の要旨は、
(a)非晶質窒化珪素粉末、
(b)珪素又はアルミニウムの酸素含有化合物(以下物
質すと云うことがある)、及び (c)金属アルミニウム、窒化アルミニウム又は珪素(
以下物質Cと云うことがある) を所望のサイアロン組成になるように混合した後、混合
物を含窒素ガス雰囲気下に1300〜1800℃の温度
範囲に加熱して結晶化させることにある。
質すと云うことがある)、及び (c)金属アルミニウム、窒化アルミニウム又は珪素(
以下物質Cと云うことがある) を所望のサイアロン組成になるように混合した後、混合
物を含窒素ガス雰囲気下に1300〜1800℃の温度
範囲に加熱して結晶化させることにある。
(発明の効果)
本発明によれば、高純度で微粒かつ均一粒度であって、
前記式において任意の2 (但し、2は0より大きく4
.2以下である。)を有するサイアロン単一組成の粉末
を製造することができる・本発明で得られるサイアロン
粉末は焼結性に優れており、その焼結体は、結晶質窒化
珪素粉末、アルミナ粉末及び窒化アルミニウム粉末の混
合物を焼結する従来法で得られる焼結体に比較して、均
一でむらの少ない組成を有しており、信頼性の高い構造
材料となる。
前記式において任意の2 (但し、2は0より大きく4
.2以下である。)を有するサイアロン単一組成の粉末
を製造することができる・本発明で得られるサイアロン
粉末は焼結性に優れており、その焼結体は、結晶質窒化
珪素粉末、アルミナ粉末及び窒化アルミニウム粉末の混
合物を焼結する従来法で得られる焼結体に比較して、均
一でむらの少ない組成を有しており、信頼性の高い構造
材料となる。
(発明の詳細な説明)
非晶質窒化珪素粉末とは、公知の方法、例えば四ハロゲ
ン化珪素とアンモニアとを液相又は気相で反応させた反
応生成物をさらに加熱処理して得られる物質であり、通
常のX線回折によって明確な回折現象が現れない、所謂
非晶質の粉末である。
ン化珪素とアンモニアとを液相又は気相で反応させた反
応生成物をさらに加熱処理して得られる物質であり、通
常のX線回折によって明確な回折現象が現れない、所謂
非晶質の粉末である。
上記反応生成物の加熱処理の条件によっては、X線回折
で僅かに回折現象が現れる粉末も得られるが、このよう
な粉末も本発明における非晶質窒化珪素粉末に包含され
る。
で僅かに回折現象が現れる粉末も得られるが、このよう
な粉末も本発明における非晶質窒化珪素粉末に包含され
る。
珪素の酸素含有化合物の例としては、シリカ、シリカ含
有物、シリカ前駆体、例えばシリコンアルコキシドが挙
げられ、中でも非晶質のシリカが好ましく使用される。
有物、シリカ前駆体、例えばシリコンアルコキシドが挙
げられ、中でも非晶質のシリカが好ましく使用される。
アルミニウムの酸素含有化合物の例としては、アルミナ
、アルミナ含有物、アルミナ前駆体、例えば水酸化アル
ミニウム、アルミニウムアルコキシドが挙げられ、中で
もアルミナが好ましく使用され、特にγ−アルミナのよ
うに1000℃以上の高温で熱処理されていないアルミ
ナが最も好ましく使用される。
、アルミナ含有物、アルミナ前駆体、例えば水酸化アル
ミニウム、アルミニウムアルコキシドが挙げられ、中で
もアルミナが好ましく使用され、特にγ−アルミナのよ
うに1000℃以上の高温で熱処理されていないアルミ
ナが最も好ましく使用される。
珪素又はアルミニウムの酸素含有化合物は粉末状である
ことが望ましい。再化合物は単独で使用しても良く、併
用しても良い。
ことが望ましい。再化合物は単独で使用しても良く、併
用しても良い。
金属アルミニウム、窒化アルミニウム又は珪素も粉末状
であることが望ましい。これらの物質は単独で使用する
こともでき、併用することもできる。
であることが望ましい。これらの物質は単独で使用する
こともでき、併用することもできる。
本発明において、珪素又はアルミニウムの酸素含有化合
物はサイアロン中の酸素を供給する働きをし、金属アル
ミニウム又は珪素は、結晶化の途中で含窒素ガス雰囲気
から窒素を吸収して、非晶質窒化珪素粉末に基づく窒素
と共にサイアロン中の窒素を供給し制御する働きをする
ものとあ考えられる。
物はサイアロン中の酸素を供給する働きをし、金属アル
ミニウム又は珪素は、結晶化の途中で含窒素ガス雰囲気
から窒素を吸収して、非晶質窒化珪素粉末に基づく窒素
と共にサイアロン中の窒素を供給し制御する働きをする
ものとあ考えられる。
非晶質窒化珪素粉末、物質す及び物質Cの配合割合は、
混合された粉末の全珪素、全アルミニウム及び全酸素が
、目的とするサイアロン組成となるような割合であれば
良い。
混合された粉末の全珪素、全アルミニウム及び全酸素が
、目的とするサイアロン組成となるような割合であれば
良い。
非晶質窒化珪素粉末、物質す及び物質Cを混合する方法
については特に制限はなく、それ自体公知の方法、例え
ば、王者を乾式混合する方法、不活性液体中で王者を湿
式混合した後、不活性液体を除去する方法等を適宜採用
することができる。
については特に制限はなく、それ自体公知の方法、例え
ば、王者を乾式混合する方法、不活性液体中で王者を湿
式混合した後、不活性液体を除去する方法等を適宜採用
することができる。
混合装置としては、■型混合機、ボールミル及び振動ボ
ールミルが好ましく使用される。王者の混合物の別の調
製方法としては、非晶質窒化珪素粉末の前駆体、例えば
シリコンジイミド又はシリコンテトラミドに物質す及び
物質Cを混合分散させ、この分散物を加熱処理する方法
も採用することができる。上記各種の調製方法において
は、非晶質窒化珪素粉末あるいはその前駆体は酸素、水
に対して極めて敏感であるので、制御された不活性雰囲
気下で取り扱う必要がある。
ールミルが好ましく使用される。王者の混合物の別の調
製方法としては、非晶質窒化珪素粉末の前駆体、例えば
シリコンジイミド又はシリコンテトラミドに物質す及び
物質Cを混合分散させ、この分散物を加熱処理する方法
も採用することができる。上記各種の調製方法において
は、非晶質窒化珪素粉末あるいはその前駆体は酸素、水
に対して極めて敏感であるので、制御された不活性雰囲
気下で取り扱う必要がある。
非晶質窒化珪素、物質す及び物質Cの混合物を、含窒素
ガス雰囲気下に加熱して、結晶化されたサイアロン粉末
を得る。
ガス雰囲気下に加熱して、結晶化されたサイアロン粉末
を得る。
含窒素ガス雰囲気の例としては、窒素ガス、アンモニア
の雰囲気、これらを含有するアルゴン雰囲気などがある
。
の雰囲気、これらを含有するアルゴン雰囲気などがある
。
加熱温度は1300−1800℃である。加熱温度が1
300℃より低いと、結晶化に長時間を要して工業的で
はなく、加熱温度が1800℃を超えると、−酸化珪素
などの分散飛散が起こり、所望のサイアロン組成からず
れた粉末が生成するので好ましくない、加熱時間は通常
20時間以下である。
300℃より低いと、結晶化に長時間を要して工業的で
はなく、加熱温度が1800℃を超えると、−酸化珪素
などの分散飛散が起こり、所望のサイアロン組成からず
れた粉末が生成するので好ましくない、加熱時間は通常
20時間以下である。
混合粉末の加熱時に使用される加熱炉については特に制
限がなく、例えば、高周波誘導加熱方式又は抵抗加熱方
式によるバッチ式炉、ロータリー炉、流動他炉、ブツシ
ャ−炉などを使用すること ゛ができる。
限がなく、例えば、高周波誘導加熱方式又は抵抗加熱方
式によるバッチ式炉、ロータリー炉、流動他炉、ブツシ
ャ−炉などを使用すること ゛ができる。
本発明で得られるサイアロン粉末は、−次粒子の大きさ
が0.2〜2μで微細かつ均一粒度の粉末である。
が0.2〜2μで微細かつ均一粒度の粉末である。
(実施例)
以下に実施例を示す。
実施例1
シリコンジイミドを1200℃で熱処理して得た非晶質
窒化珪素粉末127.6g、γ−アルミナ(比表面積:
100イ/g)38.8g及び金属アルミニウム粉末(
比表面積1.3rrf/g)16.0gを窒素ガス−雰
囲気下、振動ミルで1時間混合した。この混合粉末をカ
ーボン製ルツボに充填して高周波誘導炉にセットし、窒
素ガス雰囲気下で、室温から1200℃までを1時間、
1200℃から1400℃までを4時間、さらに140
0℃から1600℃までを2時間の昇温スケジュールで
加熱することによって結晶化させた。
窒化珪素粉末127.6g、γ−アルミナ(比表面積:
100イ/g)38.8g及び金属アルミニウム粉末(
比表面積1.3rrf/g)16.0gを窒素ガス−雰
囲気下、振動ミルで1時間混合した。この混合粉末をカ
ーボン製ルツボに充填して高周波誘導炉にセットし、窒
素ガス雰囲気下で、室温から1200℃までを1時間、
1200℃から1400℃までを4時間、さらに140
0℃から1600℃までを2時間の昇温スケジュールで
加熱することによって結晶化させた。
得られた粉末を調べたところ、−次粒子の大きさは0.
3〜0.6μで揃っており、X線回折でもβ−サイアロ
ンであることが確認された。各元素の分析値を第1表に
示すが、目的とした組成のサイアロン粉末が得られてい
ることがわかる。尚、不純物である鉄は180ppm、
カルシウムは200pp−であった。
3〜0.6μで揃っており、X線回折でもβ−サイアロ
ンであることが確認された。各元素の分析値を第1表に
示すが、目的とした組成のサイアロン粉末が得られてい
ることがわかる。尚、不純物である鉄は180ppm、
カルシウムは200pp−であった。
実施例2
原料混合物の組成を第1表に記載のように変えた以外は
実施例1と同様の方法を繰返した。得られた粉末の一次
粒子径は0.4〜0.7μで、X線回折でもβ−サイア
ロンであることが確認された。
実施例1と同様の方法を繰返した。得られた粉末の一次
粒子径は0.4〜0.7μで、X線回折でもβ−サイア
ロンであることが確認された。
各元素の分析値を第1表に示す。
実施例3
原料混合物の配合割合を第1表に記載のように変え、さ
らに結晶化の昇温スケジュールを、室温から1200℃
までを1時間、1200℃から1400℃までを6.7
時間、1400℃から1700℃までを3時間に変えた
以外は実施例1と同様の方法を繰返した。得られた粉末
の一次粒子径は0、2〜0.5μで、X線回折でもβ−
サイアロンであることが確認された。各元素の分析値を
第1表に示す。
らに結晶化の昇温スケジュールを、室温から1200℃
までを1時間、1200℃から1400℃までを6.7
時間、1400℃から1700℃までを3時間に変えた
以外は実施例1と同様の方法を繰返した。得られた粉末
の一次粒子径は0、2〜0.5μで、X線回折でもβ−
サイアロンであることが確認された。各元素の分析値を
第1表に示す。
味 滞で一〜禦
桃JiA艮 、。
実施例4
非晶質窒化珪素粉末116.7g、300℃で熱処理し
たシリカゲル(比表面積:320rrr/g)16、8
g及び金属アルミニウム15.1 gを実施例1と同
様にして振動ミルで混合した。この組成はZ m lの
サイアロンを目標とするものである。混合粉末を実施例
3におけると同様にして加熱した。
たシリカゲル(比表面積:320rrr/g)16、8
g及び金属アルミニウム15.1 gを実施例1と同
様にして振動ミルで混合した。この組成はZ m lの
サイアロンを目標とするものである。混合粉末を実施例
3におけると同様にして加熱した。
得られた粉末は一次粒子径が0.2〜0.5μのβ−サ
イアロン粉末であった。この粉末の各元素の分析値(重
置%)は以下のとおりであった。
イアロン粉末であった。この粉末の各元素の分析値(重
置%)は以下のとおりであった。
川−孟ヱ土ま三立人 鼠−1亘−1
実測値 49.0 9.6 5,9 35.
5理論値 49.8 9.6 5.7 34
.9実施例5 非晶質窒化珪素粉末198.1 g、珪素粉末29゜8
g、γ−アルミナ21.3g及び金属アルミニウム16
.1 gを実施例1と同様にして振動ミルで混合した。
5理論値 49.8 9.6 5.7 34
.9実施例5 非晶質窒化珪素粉末198.1 g、珪素粉末29゜8
g、γ−アルミナ21.3g及び金属アルミニウム16
.1 gを実施例1と同様にして振動ミルで混合した。
この混合物を実施例1におけると同様にして加熱した。
得られた粉末は一次粒子径が0.5〜1.0μのβ−サ
イアロン粉末であった。この粉末の各元素の分析値(重
量%)は以下のとおりであった。
イアロン粉末であった。この粉末の各元素の分析値(重
量%)は以下のとおりであった。
珪−棗 ヱ四土三文人 鼠−1皇−1
実測値 49.7 9.9 5,8 34.
6理論値 49.8 9.6 5,7 34
.9実施例6 金属アルミニウム粉末に変えて窒化アルミニウム24.
3 gを使用した以外が実施例1と同様の方法を繰返し
た。得られた粉末は一次粒子径が0.3〜0.6μのβ
−サイアロン粉末であった。この粉末の各元素の分析値
(重量%)は以下のとおりであった。
6理論値 49.8 9.6 5,7 34
.9実施例6 金属アルミニウム粉末に変えて窒化アルミニウム24.
3 gを使用した以外が実施例1と同様の方法を繰返し
た。得られた粉末は一次粒子径が0.3〜0.6μのβ
−サイアロン粉末であった。この粉末の各元素の分析値
(重量%)は以下のとおりであった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (a)非晶質窒化珪素粉末、 (b)珪素又はアルミニウムの酸素含有化合物、及び (c)金属アルミニウム、窒化アルミニウム又は珪素 を所望のサイアロン組成になるように混合した後、混合
物を含窒素ガス雰囲気下に1300〜1800℃の温度
範囲に加熱して結晶化させることを特徴とするサイアロ
ン粉末の製法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212671A JPS6272507A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | サイアロン粉末の製法 |
| US06/910,601 US4812298A (en) | 1985-09-27 | 1986-09-23 | Method for producing sialon powders |
| DE8686307353T DE3668607D1 (de) | 1985-09-27 | 1986-09-24 | Verfahren zum herstellen von sialonpulvern. |
| EP86307353A EP0217633B1 (en) | 1985-09-27 | 1986-09-24 | Method for producing sialon powders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60212671A JPS6272507A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | サイアロン粉末の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272507A true JPS6272507A (ja) | 1987-04-03 |
| JPH0456769B2 JPH0456769B2 (ja) | 1992-09-09 |
Family
ID=16626470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212671A Granted JPS6272507A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | サイアロン粉末の製法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4812298A (ja) |
| EP (1) | EP0217633B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6272507A (ja) |
| DE (1) | DE3668607D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005097011A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Shoei Chem Ind Co | 酸窒化物の製造方法 |
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| WO1993000310A1 (en) * | 1991-06-27 | 1993-01-07 | Benchmark Structural Ceramics Corporation | Improved sialon composition |
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