JPS5891011A - α相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方法 - Google Patents
α相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方法Info
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- JPS5891011A JPS5891011A JP18887181A JP18887181A JPS5891011A JP S5891011 A JPS5891011 A JP S5891011A JP 18887181 A JP18887181 A JP 18887181A JP 18887181 A JP18887181 A JP 18887181A JP S5891011 A JPS5891011 A JP S5891011A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はα相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方法に関
する。
する。
例えば輩化珪累−酸化イットリウムもしくは酸化マグネ
シウム（５ｉ６Ｎ４− Ｙ２Ｏ３もしくは５ｔ６Ｎ４−
ＭｇＯ）焼結体Ｆｉ、機械的強度が尚く、耐熱性もす
ぐれているため高温ガスタービン部材等に適用されるよ
うになってきている。窒化珪素系焼結体の熱的・機械的
特性は出発原料の性質によって大きく影響され、窒化珪
素についてはできるだけα相官有率の高いことが望まれ
る。
シウム（５ｉ６Ｎ４− Ｙ２Ｏ３もしくは５ｔ６Ｎ４−
ＭｇＯ）焼結体Ｆｉ、機械的強度が尚く、耐熱性もす
ぐれているため高温ガスタービン部材等に適用されるよ
うになってきている。窒化珪素系焼結体の熱的・機械的
特性は出発原料の性質によって大きく影響され、窒化珪
素についてはできるだけα相官有率の高いことが望まれ
る。
ところで、従来、窒化珪素粉末の製造は種々の方法で行
われているが、最近ではα相含有率の島い窒化珪素粉末
が得られる方法としてシリカ粉末とカーボン粉末に窒化
珪素粉末、炭化珪素粉末及び酸窒化珪素系粉末のうち少
なくとも１種を添加して混合原料粉末全調整し、これを
窒素含有非酸化性雰囲気中で加熱処理し、還元・窒化反
応させる方法が採用されている。
われているが、最近ではα相含有率の島い窒化珪素粉末
が得られる方法としてシリカ粉末とカーボン粉末に窒化
珪素粉末、炭化珪素粉末及び酸窒化珪素系粉末のうち少
なくとも１種を添加して混合原料粉末全調整し、これを
窒素含有非酸化性雰囲気中で加熱処理し、還元・窒化反
応させる方法が採用されている。
しかし、上記従来方法では下記のような棟々の欠点があ
る。
る。
（１）窒化珪素は混合原料粉末中の窒化珪素等の添加粉
末を核として、その表面に成長していくので、良好な焼
結性を有する微細な窒化珪素粉末を得るためには、添加
粉末の添加量を多くしなければならない。このように添
加量を多くすると生成する窒化珪素粉末の粒径が均一化
して、成形時の成形密度が小さくなる。
末を核として、その表面に成長していくので、良好な焼
結性を有する微細な窒化珪素粉末を得るためには、添加
粉末の添加量を多くしなければならない。このように添
加量を多くすると生成する窒化珪素粉末の粒径が均一化
して、成形時の成形密度が小さくなる。
（２） ５ｈｏ２とＣから５１３Ｎ４が生成する反応
は５ＩＯ２とＣとの同−同反応が律速段階であるので、
シリカ粉末とカーボン粉末の接触が良好である必要があ
る。しかし、出発原料はいずれも徽細な粉末で、その混
合原料粉末のカサ比重は非常に小さく （０，１３〜０
．２０）、シリカ粒子とカービン粒子との良好な接触状
態が得にくい。また、充填量も少ないので生産効率が悪
い。
は５ＩＯ２とＣとの同−同反応が律速段階であるので、
シリカ粉末とカーボン粉末の接触が良好である必要があ
る。しかし、出発原料はいずれも徽細な粉末で、その混
合原料粉末のカサ比重は非常に小さく （０，１３〜０
．２０）、シリカ粒子とカービン粒子との良好な接触状
態が得にくい。また、充填量も少ないので生産効率が悪
い。
（３）混合原料粉末を容器に光填して還元・窒化反応さ
せる際、混合原料粉末はカサ比重が小さいにもかかわら
ず出発原料が微細なため、粉体床中での間隙が非常に狭
い状態になっている。
せる際、混合原料粉末はカサ比重が小さいにもかかわら
ず出発原料が微細なため、粉体床中での間隙が非常に狭
い状態になっている。
このため、反応により生成するＣＯガスが粉体床中から
外へ拡散しに〈＜、かつ窒化反応に必要なＮ２ガスが粉
体床中に浸透しにくい。この場合、粉体床が厚いと粉体
床内部ではＮ２濃度が低く、ＣＯ濃度が高くなるためＳ
ｉＣやＳｉ２ＯＮ２が副生じたり未反応Ｓ ｉＯ２が残
留して、Ｓｉ、Ｎ４の生成が良好でない。したがって、
粉体床の厚さは約１５論程度に制限される。また、粉体
床内部では反応速度が遅いため５ｔ３Ｎ４生成を完了さ
せるのに時間がかかり生産効率が悪い。
外へ拡散しに〈＜、かつ窒化反応に必要なＮ２ガスが粉
体床中に浸透しにくい。この場合、粉体床が厚いと粉体
床内部ではＮ２濃度が低く、ＣＯ濃度が高くなるためＳ
ｉＣやＳｉ２ＯＮ２が副生じたり未反応Ｓ ｉＯ２が残
留して、Ｓｉ、Ｎ４の生成が良好でない。したがって、
粉体床の厚さは約１５論程度に制限される。また、粉体
床内部では反応速度が遅いため５ｔ３Ｎ４生成を完了さ
せるのに時間がかかり生産効率が悪い。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、混合原料粉末を造粒した後、還元・窒化反応させるこ
とにより生産効率を向上し得るとともに良好な焼結性を
有する微細なα相含有率の高い仝什珪累粉末の衷遣方法
を提供しようとするものである。
、混合原料粉末を造粒した後、還元・窒化反応させるこ
とにより生産効率を向上し得るとともに良好な焼結性を
有する微細なα相含有率の高い仝什珪累粉末の衷遣方法
を提供しようとするものである。
すなわち本発明は、シリカ粉末あるいは５ｉ−０成分を
會む化合物粉末及びカーボン粉末に窒化珪累粉末、炭化
珪累粉末及び酸窒化珪素粉末のうち少々くとも１釉を添
加して混合原料粉末を調整し、これを短径が３０鴫以下
になるように造粒した後、との造粒粒子を１３０ （）
−１５５０℃の窒素含有非酸化性雰囲気中で処理し、還
元・窒化反応させることを％徴とするものである。
會む化合物粉末及びカーボン粉末に窒化珪累粉末、炭化
珪累粉末及び酸窒化珪素粉末のうち少々くとも１釉を添
加して混合原料粉末を調整し、これを短径が３０鴫以下
になるように造粒した後、との造粒粒子を１３０ （）
−１５５０℃の窒素含有非酸化性雰囲気中で処理し、還
元・窒化反応させることを％徴とするものである。
本発明における出発原料として用いられる三成分の粉末
の混合割合はその成分粉末の柚類によって異なるが、例
えばシリカ−カーボン−望化珪累（５ｉ０２− Ｃ−８
１３Ｎ４）混合系の場合、ＳｉＯ： Ｃ： Ｓｌ
３Ｎ ４ ＝ １ 二 〇、 ４〜４ ：
０００５〜１．０の重量割合にするのが望ましい。これ
は５ＩＯ２１に対してＣが０．４未満ではＳｉＯ□が未
反応として残留し、かつ８１２ ＯＮ２の多量生成がみ
らｎる反面α相Ｓ ｉ 、Ｎ４の生成量が少なくなる。
の混合割合はその成分粉末の柚類によって異なるが、例
えばシリカ−カーボン−望化珪累（５ｉ０２− Ｃ−８
１３Ｎ４）混合系の場合、ＳｉＯ： Ｃ： Ｓｌ
３Ｎ ４ ＝ １ 二 〇、 ４〜４ ：
０００５〜１．０の重量割合にするのが望ましい。これ
は５ＩＯ２１に対してＣが０．４未満ではＳｉＯ□が未
反応として残留し、かつ８１２ ＯＮ２の多量生成がみ
らｎる反面α相Ｓ ｉ 、Ｎ４の生成量が少なくなる。
また、Ｃが４を超えるとβ相５１３Ｎ４の生成がみられ
結果的にα相Ｓ ｉ ５Ｎ４の純度が悪化するほか、と
くに欣率低下がみられるためである。一方Ｓ＋０２ １
に対してＳＩ３Ｎ４が０．００５未満ではα相Ｓ Ｉ
３Ｎ ４の高収率化効果が少なく、逆に１を超えると好
ましい粉末特性を有する粉末が得られない。
結果的にα相Ｓ ｉ ５Ｎ４の純度が悪化するほか、と
くに欣率低下がみられるためである。一方Ｓ＋０２ １
に対してＳＩ３Ｎ４が０．００５未満ではα相Ｓ Ｉ
３Ｎ ４の高収率化効果が少なく、逆に１を超えると好
ましい粉末特性を有する粉末が得られない。
本発明において出発原料を混合して混合粉末原料を調装
する方法としては、例えば湿式又は乾式のビールミル法
が挙げられる。
する方法としては、例えば湿式又は乾式のビールミル法
が挙げられる。
本発明における混合原料粉末の造粒は水、アルコール、
アセトン等を用いた湿式法で行い造粒、乾燥してもよい
し、ぼりビニルアルコール。
アセトン等を用いた湿式法で行い造粒、乾燥してもよい
し、ぼりビニルアルコール。
フェノールレジン、小麦粉等の有機バインダー＝５−
又はエチルシリケート、コロイダルシリカ等の無機バイ
ンダーを使用して造粒、乾燥してもよい◎また、造粒法
としては、湿式又は乾式の押出し法１回転法、加圧圧縮
法、流動層造粒法。
ンダーを使用して造粒、乾燥してもよい◎また、造粒法
としては、湿式又は乾式の押出し法１回転法、加圧圧縮
法、流動層造粒法。
遠心流動法、攪拌造粒法、スプレードライヤー法等ある
いはこれらの組合せ法を挙げることができる。混合原料
粉末を造粒することにより、５１０２とＣとの接触状態
がよくなシ、かつ反応容器に光填された造粒粒子のカサ
比重は０．３５〜０．６釉度になるため、８１３Ｎ４生
成反応の律速段階であるＳｉＯ□とＣとの同−同反応が
起こりやすくなる。造粒粒子内部ではＳＩＯ□とＣとの
反応により発生したＳｉＯガスとＣＯガスが粒子に亀裂
を生じさせる。この亀裂を通じてＣＱガスが外部へ拡散
し、Ｎ２ガスが内部へ浸透するため、反応が起こりやす
くなりＳｉ３Ｎ４の生産効率が向上する。造粒粒子の短
径を３０ｍｎ以下としたのは、３０ｔａｎを超えると造
粒粒子内部からのＣＯガスの拡散や内部へのＮ２ガスの
浸透が困難になるためである。また、造粒粒子間の間隙
を広くするために、造粒６一 粒子の短径は０．２ ｔａｂ以上のものが８０チ以上で
あることが望ましい。
いはこれらの組合せ法を挙げることができる。混合原料
粉末を造粒することにより、５１０２とＣとの接触状態
がよくなシ、かつ反応容器に光填された造粒粒子のカサ
比重は０．３５〜０．６釉度になるため、８１３Ｎ４生
成反応の律速段階であるＳｉＯ□とＣとの同−同反応が
起こりやすくなる。造粒粒子内部ではＳＩＯ□とＣとの
反応により発生したＳｉＯガスとＣＯガスが粒子に亀裂
を生じさせる。この亀裂を通じてＣＱガスが外部へ拡散
し、Ｎ２ガスが内部へ浸透するため、反応が起こりやす
くなりＳｉ３Ｎ４の生産効率が向上する。造粒粒子の短
径を３０ｍｎ以下としたのは、３０ｔａｎを超えると造
粒粒子内部からのＣＯガスの拡散や内部へのＮ２ガスの
浸透が困難になるためである。また、造粒粒子間の間隙
を広くするために、造粒６一 粒子の短径は０．２ ｔａｂ以上のものが８０チ以上で
あることが望ましい。
本発明における窒累含南非酸化性雰囲気としては、Ｎ２
． ＮＨ３，Ｎ２− Ｎ２． Ｎ２−不活性ガス等が挙
げられる。
． ＮＨ３，Ｎ２− Ｎ２． Ｎ２−不活性ガス等が挙
げられる。
本発明において９累含有非酸化性雰囲気の温度範囲を１
３００〜１５５０℃としたのは、１３００℃未満ではＳ
ｌ ３Ｎ４が生成し難く、１５５０℃を超えるとＳｉ
Ｃの生成がみられるためである。
３００〜１５５０℃としたのは、１３００℃未満ではＳ
ｌ ３Ｎ４が生成し難く、１５５０℃を超えるとＳｉ
Ｃの生成がみられるためである。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例
シリカ粉末１重量部と吸油量２５０ ｍＶｌｏｏ、ｉ／
のランノブラ１．り０５重量部に平均粒径１．０μｍの
窒化珪素粉末を０１重量部添加し、混合原料粉末を調製
した。次に、この混合原料粉末を押出し造粒法により下
記表に示す如く短径が０．５端・３．０ｍｍ、１５閣の
造粒粒子を造った。つづいて、これらの造粒粒子を黒鉛
製容器に下記表に示す種々の粒子床厚さで充填し、１４
５０℃の窒素雰囲気下で５時間処理し、還元・窒化反応
を行った。この加熱手段としては例えば容器自体もしく
は容器外周の導電体を高周波誘導加熱する方法、又は抵
抗加熱によって加熱する方法が挙げられる。その後、７
００℃の空気中で８時間処理し、残留カーボンを燃焼除
去して窒化珪素粉末を得た。
のランノブラ１．り０５重量部に平均粒径１．０μｍの
窒化珪素粉末を０１重量部添加し、混合原料粉末を調製
した。次に、この混合原料粉末を押出し造粒法により下
記表に示す如く短径が０．５端・３．０ｍｍ、１５閣の
造粒粒子を造った。つづいて、これらの造粒粒子を黒鉛
製容器に下記表に示す種々の粒子床厚さで充填し、１４
５０℃の窒素雰囲気下で５時間処理し、還元・窒化反応
を行った。この加熱手段としては例えば容器自体もしく
は容器外周の導電体を高周波誘導加熱する方法、又は抵
抗加熱によって加熱する方法が挙げられる。その後、７
００℃の空気中で８時間処理し、残留カーボンを燃焼除
去して窒化珪素粉末を得た。
得られた窒化珪素粉末を走査型電子顕微鏡で観察したと
ころ粒状を呈していることが分った。
ころ粒状を呈していることが分った。
また、窒化珪素粉末の粒径の範囲、平均粒径。
窒素含有率、α相含有率、副生物の生成を調べた。その
結果を同表に併記した。
結果を同表に併記した。
々お、下記表には比較例１，２として混合原料粉末を造
粒し碌いものを、参照例として混合原料粉末を短径３５
胴に造粒したものを夫々示した。
粒し碌いものを、参照例として混合原料粉末を短径３５
胴に造粒したものを夫々示した。
９−
上記懺から明らかなように、比較例１．２に対して実施
例１〜６はいずれも窒化珪素粉末の粒径の範囲が広く、
平均粒径が小さい。すなわち、実施例１〜６の窒化珪素
粉末は良好な焼結性を有する。また、比較例２では粒子
床の厚さが２０諭でＳｉＣが副生して窒化珪素粉末の特
性が悪化するが、実施例４．６では粒子床の厚さが８０
＋＋１＋＋＋でも５ｉＣＵ副生じない。すなわち、実施
例では粒子床の厚さを８０欄程度まで厚くすることがで
き、生産効率を向上させることができる。一方、参照例
の如く、造粒粒子の短径が３５爛と本発明の造粒粒子の
短径の範囲（３０咽以下）を超えると、α相含有率が低
いうえにＳｉＣが副生じて窒化珪素粉末の特性が態化す
る。
例１〜６はいずれも窒化珪素粉末の粒径の範囲が広く、
平均粒径が小さい。すなわち、実施例１〜６の窒化珪素
粉末は良好な焼結性を有する。また、比較例２では粒子
床の厚さが２０諭でＳｉＣが副生して窒化珪素粉末の特
性が悪化するが、実施例４．６では粒子床の厚さが８０
＋＋１＋＋＋でも５ｉＣＵ副生じない。すなわち、実施
例では粒子床の厚さを８０欄程度まで厚くすることがで
き、生産効率を向上させることができる。一方、参照例
の如く、造粒粒子の短径が３５爛と本発明の造粒粒子の
短径の範囲（３０咽以下）を超えると、α相含有率が低
いうえにＳｉＣが副生じて窒化珪素粉末の特性が態化す
る。
以上詳述した如く本発明によれば、生産効率を向上し得
るとともに良好な焼結性を有する微細なα相含有率の高
い窒化珪素粉末の製造方法を提供できるものである。
るとともに良好な焼結性を有する微細なα相含有率の高
い窒化珪素粉末の製造方法を提供できるものである。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦＝１０−
Claims (1)
- シリカ粉末あるいは５ｉ−０成分を含む化合物粉末及び
カーボン粉末に窒化珪素粉末、炭化珪素粉末及び酸窒化
珪素系粉末のうち少なくとも１徨を添加して混合原料粉
末を調整し、これを短径が３０ｍ以下になるように造粒
した故、この造粒粒子を１３００〜１５５０℃の窒素含
有非酸化性雰囲気中で処理し、還元・窒化反応させるこ
とを特徴とするα相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18887181A JPS5891011A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | α相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18887181A JPS5891011A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | α相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891011A true JPS5891011A (ja) | 1983-05-30 |
Family
ID=16231327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18887181A Pending JPS5891011A (ja) | 1981-11-25 | 1981-11-25 | α相含有率の高い窒化珪素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5891011A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61242905A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Toshiba Corp | α型窒化ケイ素粉末の製造方法 |
| JPS61295212A (ja) * | 1985-06-24 | 1986-12-26 | Kawasaki Steel Corp | 窒化けい素粉末の製造方法 |
| US5525556A (en) * | 1994-04-14 | 1996-06-11 | The Dow Chemical Company | Silicon nitride/silicon carbide composite powders |
| CN112250046A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-01-22 | 安阳亨利高科实业有限公司 | 一种高α相氮化硅粉体的生产工艺 |
| CN112408992A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-02-26 | 安阳亨利高科实业有限公司 | 高α相氮化硅粉体的生产方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102300A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-27 | Richter Gedeon Vegyeszet | Vinclistine derivatives or acid additives thereof process for preparing same medical comosition containing same and method of producing same |
-
1981
- 1981-11-25 JP JP18887181A patent/JPS5891011A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102300A (en) * | 1976-02-24 | 1977-08-27 | Richter Gedeon Vegyeszet | Vinclistine derivatives or acid additives thereof process for preparing same medical comosition containing same and method of producing same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5538675A (en) * | 1994-04-14 | 1996-07-23 | The Dow Chemical Company | Method for producing silicon nitride/silicon carbide composite |
| US5643843A (en) * | 1994-04-14 | 1997-07-01 | The Dow Chemical Company | Silicon nitride/silicon carbide composite densified materials prepared using composite powders |
| CN112250046A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-01-22 | 安阳亨利高科实业有限公司 | 一种高α相氮化硅粉体的生产工艺 |
| CN112408992A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-02-26 | 安阳亨利高科实业有限公司 | 高α相氮化硅粉体的生产方法 |
| CN112408992B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-08-02 | 安阳亨利高科实业有限公司 | 高α相氮化硅粉体的生产方法 |
| CN112250046B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-11-18 | 安阳亨利高科实业有限公司 | 一种高α相氮化硅粉体的生产工艺 |
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