JP2564804B2 - Method for manufacturing aluminum nitride - Google Patents
Method for manufacturing aluminum nitrideInfo
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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
- C01B21/072—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 aluminium
- C01B21/0726—Preparation by carboreductive nitridation
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、窒化アルミニウム（以下「AlN」と記
す。）の製造方法に係り、特に高い反応効率で、高結晶
性の微粉体状AlN粉体を製造する方法に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing aluminum nitride (hereinafter referred to as “AlN”), and particularly high reaction efficiency and highly crystalline fine powder AlN powder. It relates to a method of manufacturing a body.
［従来の技術］ AlNは1860年代に初めて合成された物質であり、ウル
ツ鉱型六方晶系に属し、約2500℃で昇華分解する。通
常、絶縁体の熱伝導率は自由フォノン伝導に依存するこ
とから、このような共有結合性が強いウルツ鉱型結晶構
造をもつAlNは、理論的に良好な高温熱伝導体であると
して期待され、その無毒性や、高周波特性などの点から
も、ベリリヤやアルミナに代わるものとして今後の発展
が強く望まれている。[Prior Art] AlN is a substance first synthesized in the 1860s, belongs to the wurtzite hexagonal system, and decomposes by sublimation at about 2500 ° C. In general, the thermal conductivity of an insulator depends on free phonon conduction, so AlN having a wurtzite crystal structure with such a strong covalent bond is expected to be a theoretically good high-temperature thermal conductor. In view of its nontoxicity and high frequency characteristics, future development is strongly desired as an alternative to beryllia and alumina.
AlNの焼結体は、耐熱性、耐食性、高温熱伝導性、耐
熱衝撃性、絶縁性及び比較的高い強度を有しているた
め、高放熱基板、各種ヒートシンク材等の電子工業材
料、溶融金属用浴材、真空蒸着用容器など、工業的に幅
広い分野でその応用、発展が大いに望まれている。Since AlN sintered bodies have heat resistance, corrosion resistance, high temperature thermal conductivity, thermal shock resistance, insulation and relatively high strength, they are high heat dissipation substrates, electronic industrial materials such as various heat sink materials, and molten metal. There is great demand for its application and development in a wide range of industrial fields such as bath materials and vacuum deposition containers.
ところで、AlNは、SiCやSi3N4と同様に共有結合性の
高い物質であり、難焼結性であることあら、良好な焼結
体が得難いという欠点を有しているが、AlNの焼結性や
その特性の向上には、焼結するAlN粉体の性質の改良に
負うところが大きい。By the way, AlN is a substance having a high covalent bond like SiC and Si 3 N 4, and it has a drawback that it is difficult to obtain a good sintered body because it is difficult to sinter. The improvement of the sinterability and its properties depends largely on the improvement of the properties of the AlN powder to be sintered.
従来、AlNの合成方法は、大きく分けて次の４通りの
方法が知られている。Conventionally, AlN synthesis methods are roughly classified into the following four methods.
アルミナ（Al2O3）の窒素中での炭素による還元反
応 金属アルミニウムと窒素あるいはアンモニアとの反
応 アルミニウムのアンモニウム化合物の熱分解反応 アルミニウム化合物とアンモニアの反応 これらの方法のうち、特にの方法については種々検
討がなされており、多くの特許が提案されている。Reduction Reaction of Alumina (Al 2 O 3 ) with Carbon in Nitrogen Reaction of Metal Aluminum with Nitrogen or Ammonia Thermal Decomposition Reaction of Aluminum Ammonium Compound Reaction of Aluminum Compound with Ammonia Among these methods, various methods have been studied, and many patents have been proposed.
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、一般に、上記のような窒化反応を効
率良く行なわせることは難しく、通常、未反応アルミナ
が残存してしまう。この解決策として、例えば特開昭59
−50008にみられるように、アルミナに対し炭素を化学
量論比以上に添加する方法が提案されているが、この場
合には、反応後、余剰炭素除去のために空気中で加熱処
理が必要となる。[Problems to be Solved by the Invention] However, in general, it is difficult to efficiently carry out the above nitriding reaction, and unreacted alumina usually remains. As a solution to this, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
As shown in -50008, a method has been proposed in which carbon is added to alumina in a stoichiometric ratio or more, but in this case, after the reaction, heat treatment in air is required to remove excess carbon. Becomes
また、の還元窒化反応は、1500℃以上という高温が
必要である上に、得られる粉体も粉砕しなければ数μｍ
以下にならず、そのために焼結に悪影響を及ぼす不純物
や酸素の混入が避けられないという欠点も有している。
この欠点を軽減するものとして、特開昭59−50008にあ
るように反応原料として特別なアルミナ及び炭素粒子を
用いたり、特開昭60−60910などのように、液体分散媒
を用いて原料を混合するなどの方策が提案されている
が、十分な効果が得られていない。In addition, the reduction nitriding reaction requires a high temperature of 1500 ° C. or higher, and the obtained powder is several μm unless pulverized.
There is also a drawback that impurities and oxygen that adversely affect sintering are unavoidable because of the following.
To alleviate this drawback, special alumina and carbon particles are used as a reaction raw material as described in JP-A-59-50008, or a raw material is prepared by using a liquid dispersion medium as in JP-A-60-60910. Although measures such as mixing have been proposed, sufficient effects have not been obtained.
一方、の反応の応用として、アルミナの代わりに水
酸化アルミニウムを出発原料として用いる合成方法が既
に特公昭59−51483に記載されており、この方法におい
ては、炭素質としてはカーボンブラック、オイルコーク
ス、グラファイトの粉末が用いられている。この方法で
は、AlとＣとの比によって、例えば化学量論比付近にお
いても、窒化反応副生成物が多種多様に生成するという
問題がある。On the other hand, as an application of the reaction (1), a synthesis method using aluminum hydroxide as a starting material instead of alumina has already been described in JP-B-59-51483, and in this method, carbon black as a carbonaceous material, oil coke, Graphite powder is used. This method has a problem that various nitriding reaction by-products are formed depending on the ratio of Al to C, for example, even in the vicinity of the stoichiometric ratio.
このように、従来のAlN製造技術では様々な問題点が
あるために、製造されたAlN粉体から得られるAlN焼結体
はAlN焼結体本来の十分な性能を示さないものとなる。As described above, since there are various problems in the conventional AlN manufacturing technology, the AlN sintered body obtained from the manufactured AlN powder does not exhibit the original sufficient performance of the AlN sintered body.
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来法の欠点を、製造プロセスに新しい
概念を導入することにより取り除き、より低温かつ短時
間の加熱で、焼結性の良好なAlN微粉体を製造する方法
を提供するものであって、 水酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムを生成す
る物質と、残炭率の高い有機物質とを含む混合物を炭化
処理した後、窒素元素を含む雰囲気中で加熱することを
特徴とする窒化アルミニウムの製造方法、 を要旨とするものである。[Means for Solving Problems] The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the conventional method by introducing a new concept into the manufacturing process, and the AlN fine powder having good sinterability by heating at a lower temperature for a shorter time. Which provides a method for producing a carbonized product of aluminum hydroxide or a mixture containing a substance producing aluminum hydroxide and an organic substance having a high residual carbon content, and then heating the mixture in an atmosphere containing a nitrogen element. A method for manufacturing aluminum nitride, which is characterized in that
即ち、本発明者らは、前述の従来の合成方法をもとに
鋭意検討を重ねた結果、AlN微粉体を効率的かつ高純度
で低温合成するためには、反応系にアルミニウムを含む
原料と炭素質原料とが高い均一性のもとに存在する必要
があるという結論に達し、そのためには、分子レベルの
混合状態に近い状態で混合されていることが不可欠であ
ると確信するに到った。しかして、更に研究を行なった
結果、炭素質原料として残炭率の高い有機物質を、ま
た、アルミニウム源として水酸化アルミニウムあるいは
水酸化アルミニウムを生成する物質を用い、両者が均一
に混合されることにより、このような混合状態が得られ
ることを見出し、本発明を完成させた。That is, the present inventors have conducted intensive studies based on the above-mentioned conventional synthesis method, and in order to efficiently synthesize AlN fine powder at low temperature with high purity, a raw material containing aluminum in the reaction system is used. We have come to the conclusion that the carbonaceous feedstock must exist with a high degree of homogeneity, and we have come to the conviction that in order to do so, it is essential that they are mixed in a state close to the mixed state at the molecular level. It was As a result of further research, it was confirmed that an organic substance having a high residual carbon rate as a carbonaceous raw material and an aluminum hydroxide or a substance that produces aluminum hydroxide as an aluminum source were used and both were uniformly mixed. The inventors have found that such a mixed state can be obtained, and have completed the present invention.
以下に本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明において、アルミニウム源として用いられる水
酸化アルミニウムは、反応効率の点から、その平均粒径
は80μｍ以下であることが望ましく、更に好ましくは平
均粒径が25μｍ以下の粉体であることが望ましい。この
平均粒径に関しては小さければ小さいほど、本発明の目
的を達成するのを容易にする。従って、水酸化アルミニ
ウムは、特に粒径10μｍ以下の微粉を用いるのが好まし
い。In the present invention, from the viewpoint of reaction efficiency, the aluminum hydroxide used as the aluminum source preferably has an average particle size of 80 μm or less, and more preferably a powder having an average particle size of 25 μm or less. . The smaller the mean particle size, the easier it is to achieve the objects of the invention. Therefore, it is particularly preferable to use fine powder of aluminum hydroxide having a particle size of 10 μm or less.
上記のような水酸化アルミニウム粉末以外にも水酸化
アルミニウムを生成する物質を用いても良く、例えばこ
のような物質としては、アルミニウムアルコキシドのよ
うに加水分解によって水酸化アルミニウムを生成する物
質等が挙げられる。Other than the above-mentioned aluminum hydroxide powder, a substance that produces aluminum hydroxide may be used. For example, such a substance may be a substance that produces aluminum hydroxide by hydrolysis such as aluminum alkoxide. To be
一方、残炭率の高い有機物質としては、非酸化性雰囲
気下で加熱したときに炭素を生成するものであればよ
く、特に制限はないが、好ましくは、非酸化性雰囲気
下、800℃で30分加熱したときの残炭率が20重量％以上
の有機高分子が好適である。このような高分子として
は、例えば、フェノール樹脂、ポリイソシアネート、フ
ラン樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができるが、作
業性の点からは、フェノール樹脂が望ましい。フェノー
ル樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂あるいはノ
ボラック型フェノール樹脂等が採用し得るが、これに限
定されるものではない。また、その形態としては、比較
的低分子量の液状物から高分子量の粉体、粒状物まで、
いずれの形態のものをも用いることができる。On the other hand, as the organic material having a high residual carbon ratio, any material may be used as long as it produces carbon when heated in a non-oxidizing atmosphere, and is not particularly limited, but preferably, in a non-oxidizing atmosphere, at 800 ° C. An organic polymer having a residual carbon content of 20% by weight or more when heated for 30 minutes is suitable. As such a polymer, for example, phenol resin, polyisocyanate, furan resin, melamine resin and the like can be mentioned, but from the viewpoint of workability, phenol resin is preferable. As the phenol resin, a resol type phenol resin, a novolac type phenol resin, or the like can be adopted, but the phenol resin is not limited to this. Further, as its form, from relatively low molecular weight liquid material to high molecular weight powder, granular material,
Any form can be used.
なお、本発明においては、炭素質原料として、これら
の残炭率の高い有機物質と共に粉末状炭素の併用するこ
ともできる。In the present invention, powdery carbon may be used together with these organic substances having a high residual carbon rate as a carbonaceous raw material.
アルミニウム源の水酸化アルミニウム又は水酸化アル
ミニウムを生成する物質と、炭素質原料の残炭率の高い
有機物質との混合比は、炭素質原料の有機物質を非酸化
性雰囲気中で800℃、30分加熱することにより残存する
炭素量とアルミニウム源のアルミニウムとの比、Al/Cモ
ル比で決定される。即ち、通常、アルミナとカーボンに
より理想的に反応が進行した場合にはAl/Cのモル比は2/
3となる。反応は、この化学量論比付近で行なうことが
経済上好ましいが、Al/C比が大きいところでは副生成物
であるアルミナが生成する可能性があり、また、この比
が小さい場合にも、残存する炭素の脱炭処理に時間がか
かり好ましくない。ゆえに、Al/Cモル比は、0.2＜Al/C
＜0.8の範囲内、特に脱炭処理を行なわない場合には、
0.6＜Al/C＜0.8の範囲内となるように、各原料を混合す
るのが好ましい。しかし、これらの比に関しては、生成
するAlNの性能を損なわない限り、任意に選択すること
が可能であり、本発明においては特に制限されるもので
はない。The mixing ratio of the aluminum source aluminum hydroxide or a substance that produces aluminum hydroxide and the carbonaceous raw material having a high residual carbon content is 800 ° C. in the non-oxidizing atmosphere at 30 ° C. in the non-oxidizing atmosphere. It is determined by the ratio of the amount of carbon remaining after heating for a minute and aluminum as the aluminum source, and the Al / C molar ratio. That is, usually, when the reaction proceeds ideally with alumina and carbon, the molar ratio of Al / C is 2 /.
It becomes 3. It is economically preferable to carry out the reaction in the vicinity of this stoichiometric ratio, but when the Al / C ratio is large, there is a possibility that alumina, which is a by-product, will be formed, and even when this ratio is small, It takes time to decarburize the remaining carbon, which is not preferable. Therefore, the Al / C molar ratio is 0.2 <Al / C
Within the range of <0.8, especially when decarburization is not performed,
It is preferable to mix the respective raw materials so that the ratio is within the range of 0.6 <Al / C <0.8. However, these ratios can be arbitrarily selected as long as they do not impair the performance of the produced AlN, and are not particularly limited in the present invention.
本発明においては、アルミニウム源の水酸化アルミニ
ウム又は水酸化アルミニウムを生成する物質と、炭素質
原料の残炭率の高い有機物質とを含む混合物を調製して
これを炭化処理するにあたっては、この混合物を固化し
ておくことが好ましく、このために、有機物質を硬化さ
せるための硬化触媒を同時に混合使用するのが好まし
い。硬化触媒としては、例えば炭素質原料がレゾール型
フェノール樹脂の場合には、塩酸、硫酸等の無機酸、又
は、トルエンスルフォン酸等の有機酸等が使用でき、ま
た、ノボラック型フェノール樹脂の場合には、アルカリ
系触媒、アンモニア、アミン等が使用できる。In the present invention, when a mixture containing an aluminum source aluminum hydroxide or a substance that produces aluminum hydroxide and an organic substance having a high carbon residue rate of a carbonaceous raw material is prepared and carbonized, this mixture is used. Is preferably solidified, and for this purpose, a curing catalyst for curing the organic substance is preferably mixed and used at the same time. As the curing catalyst, for example, when the carbonaceous raw material is a resol type phenolic resin, an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or an organic acid such as toluenesulfonic acid can be used, and in the case of a novolac type phenolic resin. As the alkali, an alkaline catalyst, ammonia, amine or the like can be used.
即ち、本発明の好適な実施方法においては、必要に応
じてこれらの硬化触媒と前述の如きアルミニウム源及び
炭素質原料とを混合、好ましくは極めて十分に撹拌混合
し、必要に応じて加熱することにより、混合物中の有機
物質を均一に固化させて固形物とする。この場合、より
高度な混合のためには、回転するロール間において強い
剪断力をかける方法を採用することもできる。また、後
の還元窒化反応を妨げない限りにおいては、原料物質の
混合均一性向上のために界面活性剤を添加する方法も採
用し得る。That is, in a preferred method for carrying out the present invention, if necessary, these curing catalysts are mixed with the above-mentioned aluminum source and carbonaceous raw material, preferably with extremely sufficient stirring and mixing, and heated if necessary. Thus, the organic substance in the mixture is uniformly solidified into a solid. In this case, a method of applying a strong shearing force between the rotating rolls can be adopted for higher mixing. Further, a method of adding a surfactant may be adopted in order to improve the mixing uniformity of the raw materials as long as the subsequent reduction nitriding reaction is not hindered.
このようにして得られた混合物の固形物は、非酸化性
雰囲気中、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム雰囲気中
で、500℃以上、望ましくは800℃以上1200℃以下の温度
で加熱することにより、炭素質成分を炭化させる。The solid matter of the mixture thus obtained is heated in a non-oxidizing atmosphere, for example, in a nitrogen, argon or helium atmosphere at a temperature of 500 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. Carbonize quality components.
炭化処理により得られた炭化物前駆体は、更に窒素元
素を含む雰囲気、たとえば窒素、アンモニア等の雰囲気
中で、好ましくは1400〜1800℃において加熱焼成する。The carbide precursor obtained by the carbonization treatment is further heated and calcined at 1400 to 1800 ° C. in an atmosphere containing a nitrogen element, for example, an atmosphere of nitrogen, ammonia or the like.
このような本発明の方法によれば、比較的低温加熱に
て、AlN微粉体を高反応効率で製造することが可能であ
る。According to such a method of the present invention, AlN fine powder can be produced with high reaction efficiency by heating at a relatively low temperature.
［作用］ 本発明のAlNの製造方法では、原料物質として、化学
反応可能な官能基を有する原料の均一混合物を炭化して
得られた物質を用いているために、アルミナとカーボン
あるいは水酸化アルミニウムとカーボンを用いる従来法
には見られない、非常に高度で均一な還元窒化反応が生
起し、その反応をより低温で進行させることを可能とす
る。即ち、本発明で用いる原料は、アルミニウム酸化物
を還元するための炭素が分子レベルでアルミニウム酸化
物と均一に接し、このため、アルミニウム酸化物の還元
及び窒素分子による極めて効率的な窒化反応を容易に生
起することが可能となるのである。[Operation] In the method for producing AlN of the present invention, since a material obtained by carbonizing a homogeneous mixture of raw materials having a chemically reactive functional group is used as the raw material, alumina and carbon or aluminum hydroxide are used. A highly advanced and uniform reductive nitriding reaction occurs, which is not seen in the conventional method using carbon and carbon, and allows the reaction to proceed at a lower temperature. That is, in the raw material used in the present invention, the carbon for reducing the aluminum oxide uniformly contacts the aluminum oxide at the molecular level, which facilitates the reduction of the aluminum oxide and the extremely efficient nitriding reaction by nitrogen molecules. It is possible to occur in.
このように効率的な炭素還元及び窒化が行なわれるこ
とにより、高純度かつ高結晶性の微粒AlN粉体をより低
温度で得ることが可能とされる。By carrying out efficient carbon reduction and nitriding in this way, it is possible to obtain highly pure and highly crystalline fine AlN powder at a lower temperature.
更に、本発明においては、従来不可能であった化学量
論比での反応を行なわせることも可能であり、後に続く
脱炭処理を省略することができる。Furthermore, in the present invention, it is possible to carry out a reaction at a stoichiometric ratio, which has heretofore been impossible, and the subsequent decarburization treatment can be omitted.
［実施例］ 次に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実
施例に限定されるものではない。EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless it exceeds the gist.
実施例１ 水酸化アルミニウム（平均粒径1.0μｍ）40.0gとレゾ
ール型フェノール樹脂18.48gを混合し、トルエンスルフ
ォン酸を硬化剤として4.62gを加えて、３本ロールを用
いてよく混合し硬化反応を行なった。Example 1 40.0 g of aluminum hydroxide (average particle size 1.0 μm) and 18.48 g of resol-type phenol resin were mixed, 4.62 g of toluenesulfonic acid was added as a curing agent, and the mixture was thoroughly mixed using a three-roll to cure reaction. Was done.
得られた固体を、窒素雰囲気下、３℃/minを800℃ま
で昇温した。この操作により上記固体は固化され黒色化
した。The obtained solid was heated to 800 ° C. at 3 ° C./min in a nitrogen atmosphere. By this operation, the solid was solidified and turned black.
得られた炭化物前駆体を、窒素雰囲気中（流量４/m
in）、1400℃まで６℃/minで昇温し、1400℃で２時間保
持した（還元窒化反応）後、冷却して取り出しサンプル
とした。The obtained carbide precursor was placed in a nitrogen atmosphere (flow rate 4 / m
in), the temperature was raised to 1400 ° C. at 6 ° C./min, and the temperature was maintained at 1400 ° C. for 2 hours (reduction nitriding reaction), followed by cooling to obtain a sample.
サンプルのＸ線回折分析の結果、AlNのピークが鋭く
検出され、そのプロフィールは、JCPDSカード25−1133
に記載されているAlNの回折線の位置、強度とも良い一
致がみられた。なお、このサンプルのAlNの強度比、色
は第１表に示す通りである。As a result of the X-ray diffraction analysis of the sample, a sharp peak of AlN was detected, and its profile is shown in JCPDS card 25-1133.
The position and intensity of the AlN diffraction lines described in Section 1 and 2 were in good agreement. The AlN intensity ratio and color of this sample are as shown in Table 1.
ところで、水酸化アルミニウムを同様の方法で1400℃
に加熱するとα−Al2O3となるが、本例では、炭化物前
駆体、焼成したサンプルのどちらにおいてもα−Al2O3
に相当するピークは全く検出されなかった。また、水酸
化アルミニウムのピークが、炭化物前駆体において検出
されなかったことから、炭化物前駆体中においてアルミ
ニウム酸化物は均一に分散し、結晶状態では存在しない
ものと判断される。By the way, aluminum hydroxide in the same manner at 1400 ℃
When heated to, α-Al 2 O 3 is obtained, but in this example, α-Al 2 O 3 was used in both the carbide precursor and the fired sample.
No peak corresponding to was detected. Further, since the peak of aluminum hydroxide was not detected in the carbide precursor, it is judged that the aluminum oxide is uniformly dispersed in the carbide precursor and does not exist in the crystalline state.
また、焼成したサンプルを電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、平均粒径0.5μｍ以下の非常に微細な粒子からなる
均一微粉体であることが認められた。In addition, when the fired sample was observed with an electron microscope, it was confirmed that it was a uniform fine powder composed of very fine particles having an average particle size of 0.5 μm or less.
比較例１ アルミナ（平均粒径0.4μｍ）とカーボン（灰分0.2
％、平均粒径72nm）を揮発性有機液体中で良く混合し、
乾燥したものを、実施例１と同様に還元窒化反応を行な
った。Comparative Example 1 Alumina (average particle size 0.4 μm) and carbon (ash content 0.2
%, Average particle size 72 nm) well mixed in a volatile organic liquid,
The dried product was subjected to a reduction nitriding reaction in the same manner as in Example 1.
得られたサンプルのＸ線回折分析によると、主生成物
はアルミナで、その他にAlNも生成したが、実施例１で
得られたサンプルのAlNの最強線強度と比較すると強度
比は21％であった。なお、このサンプルのAlN強度比及
び色は第１表に示す通りである。According to the X-ray diffraction analysis of the obtained sample, alumina was the main product and AlN was also produced in addition to the above, but the intensity ratio was 21% when compared with the strongest line intensity of AlN of the sample obtained in Example 1. there were. The AlN intensity ratio and color of this sample are as shown in Table 1.
比較例２ 水酸化アルミニウム（平均粒径1.0μｍ）とカーボン
（灰分0.2％、平均粒径72nm）を用いて、比較例１と同
様に還元窒化反応を行なった。Comparative Example 2 Using aluminum hydroxide (average particle size 1.0 μm) and carbon (ash content 0.2%, average particle size 72 nm), a reduction nitriding reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1.
得られたサンプルの分析によれば、やはり主生成物は
アルミナで、AlNも生成したが、実施例１で得られたサ
ンプルと比較するとAlNの最強線の強度比は16％であっ
た。なお、このサンプルのAlN強度比及び色は第１表に
示す通りである。According to the analysis of the obtained sample, alumina was also the main product and AlN was also produced, but the intensity ratio of the strongest line of AlN was 16% as compared with the sample obtained in Example 1. The AlN intensity ratio and color of this sample are as shown in Table 1.
実施例２ 水酸化アルミニウム（平均粒径1.0μｍ）40.0gとレゾ
ール型フェノール樹脂18.48gを混合し、トルエンスルフ
ォン酸を硬化剤として4.62g加え、更によく混合し硬化
反応を行なった。Example 2 40.0 g of aluminum hydroxide (average particle size 1.0 μm) and 18.48 g of a resol-type phenol resin were mixed, 4.62 g of toluenesulfonic acid was added as a curing agent, and the mixture was further mixed to carry out a curing reaction.
得られた固体を、非酸化性雰囲気下、３℃/minで800
℃まで昇温した。この操作により上記固体物は炭化され
黒色化した。The obtained solid is 800 at 3 ° C / min in a non-oxidizing atmosphere.
The temperature was raised to ° C. By this operation, the solid substance was carbonized and turned black.
得られた炭化物前駆体を窒素雰囲気中（流量４/mi
n）、1000℃まで75℃/minで、更に1600℃まで30℃/min
で昇温した。1600℃で４時間保持した後、冷却して取り
出してサンプルとした。The obtained carbide precursor was placed in a nitrogen atmosphere (flow rate 4 / mi
n), 75 ℃ / min up to 1000 ℃, 30 ℃ / min up to 1600 ℃
The temperature was raised. After holding at 1600 ° C. for 4 hours, it was cooled and taken out to obtain a sample.
このサンプルのＸ線回折分析結果を第１図に示す。第
１図より、得られたサンプルはAlN粉体であることが明
らかである。なお、このサンプルのAlN強度比及び色は
第１表に示す通りである。The X-ray diffraction analysis result of this sample is shown in FIG. From FIG. 1, it is clear that the obtained sample is AlN powder. The AlN intensity ratio and color of this sample are as shown in Table 1.
また、焼成したサンプルを電子顕微鏡で観察すると、
平均粒径0.5μｍ以下の非常に微細な粒子からなりたっ
ていることがわかった。このサンプル粉体の走査型電子
顕微鏡写真を第２図に示す。Also, when observing the fired sample with an electron microscope,
It was found that the particles were composed of very fine particles having an average particle size of 0.5 μm or less. A scanning electron micrograph of this sample powder is shown in FIG.
以上の結果を第１表にまとめて示す。 Table 1 summarizes the above results.
［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の窒化アルミニウムの製造
方法は、水酸化アルミニウムあるいは水酸化アルミニウ
ムを生成する物質を、加熱することにより炭素を生じる
有機物質と混合し、これを好ましくは硬化触媒により硬
化させ、炭化して得られた前駆体を原料とし、これを窒
素を含む雰囲気中で加熱焼成することにより窒化アルミ
ニウムを得る新規合成法であり、アルミニウム質と炭素
質を極めて高度に反応させることができる。 [Effects of the Invention] As described in detail above, in the method for producing aluminum nitride of the present invention, aluminum hydroxide or a substance that produces aluminum hydroxide is mixed with an organic substance that produces carbon by heating, and this is preferably used. Is a novel synthetic method for obtaining aluminum nitride by using a precursor obtained by curing with a curing catalyst and carbonization as a raw material, and heating and firing this in an atmosphere containing nitrogen. Can be reacted to.
このため、本発明によれば、より低温での反応の進行
が可能となり、高い収率で、副生成物であるアルミナを
含まない高純度かつ高結晶性の粉体を得ることができ
る。しかも、得られる粉体は、非常に高度な微粉であ
り、AlN焼結体の製造にあたり、粉砕を必要としない。
従って、各種用途の高特性AlN焼結体用原料粉体として
極めて有用である。Therefore, according to the present invention, it is possible to proceed the reaction at a lower temperature, and it is possible to obtain a high-purity and highly crystalline powder that does not contain alumina as a by-product in a high yield. Moreover, the obtained powder is a very high degree of fine powder, and does not require crushing in manufacturing the AlN sintered body.
Therefore, it is extremely useful as a raw material powder for high-performance AlN sintered bodies for various purposes.
第１図は実施例２で得られたAlNの粉末Ｘ線回折図であ
る。第２図はサンプル粉体の粒子構造を示す顕微鏡写真
である。FIG. 1 is a powder X-ray diffraction diagram of AlN obtained in Example 2. FIG. 2 is a micrograph showing the particle structure of the sample powder.
Claims (4)
ムを生成する物質と、残炭率の高い有機物質とを含む混
合物を炭化処理した後、窒素元素を含む雰囲気中で加熱
することを特徴とする窒化アルミニウムの製造方法。1. A nitriding method, comprising: carbonizing a mixture containing aluminum hydroxide or a substance that produces aluminum hydroxide and an organic substance having a high residual carbon ratio, and then heating the mixture in an atmosphere containing a nitrogen element. Aluminum manufacturing method.
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の窒化アルミニ
ウムの製造方法。2. The method for producing aluminum nitride according to claim 1, wherein the mixture is solidified and then carbonized.
下にて800℃で30分加熱したときの残炭率が20重量％以
上の有機高分子であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項に記載の窒化アルミニウムの製造方
法。3. An organic polymer having a high residual carbon rate is an organic polymer having a residual carbon rate of 20% by weight or more when heated at 800 ° C. for 30 minutes in a non-oxidizing atmosphere. The method for producing aluminum nitride according to claim 1 or 2.
する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項
に記載の窒化アルミニウムの製造方法。4. The method for producing aluminum nitride according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixture contains powdery carbon.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61174602A JP2564804B2 (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Method for manufacturing aluminum nitride |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP61174602A JP2564804B2 (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Method for manufacturing aluminum nitride |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS6330307A JPS6330307A (en) | 1988-02-09 |
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Families Citing this family (3)
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1986
- 1986-07-24 JP JP61174602A patent/JP2564804B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPS6330307A (en) | 1988-02-09 |
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