JPS5939704A - 窒化珪素の合成法 - Google Patents
窒化珪素の合成法Info
- Publication number
- JPS5939704A JPS5939704A JP14681582A JP14681582A JPS5939704A JP S5939704 A JPS5939704 A JP S5939704A JP 14681582 A JP14681582 A JP 14681582A JP 14681582 A JP14681582 A JP 14681582A JP S5939704 A JPS5939704 A JP S5939704A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- powder
- plate
- crystals
- amorphous silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- 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】
本発明は窒化珪素の合成法、特に非晶質の珪素の窒化物
を焼成して窒化珪素を得る際の前記焼成方法に係るもの
である。
を焼成して窒化珪素を得る際の前記焼成方法に係るもの
である。
窒化珪素の焼結体は、最近各種の耐熱材料として各方面
から注目を集め、又、耐食性も高いことからその用途が
広く拓けつつある。
から注目を集め、又、耐食性も高いことからその用途が
広く拓けつつある。
これら用途のうちでも、ガスタービン用のブレードや、
高温炉におけるラジアントチューブ等には優れた性質を
有するが故に特に有用とされている。
高温炉におけるラジアントチューブ等には優れた性質を
有するが故に特に有用とされている。
窒化珪素の製造法としては、種々の方法が提案されてい
るが、これらのうちでも四塩化珪素とアンモニアとを気
相反応せしめる手段は最もポピユラーな方法として知ら
れている。この方法は、一般的には反応に必要量の四塩
化珪素とアンモニアとを、酸素の不在下に５９０〜１５
００℃において気相反応せしめ、一段で窒化珪素のα晶
を合成せしめ、かかる合成品を直ちに焼結体原料とする
ものである。
るが、これらのうちでも四塩化珪素とアンモニアとを気
相反応せしめる手段は最もポピユラーな方法として知ら
れている。この方法は、一般的には反応に必要量の四塩
化珪素とアンモニアとを、酸素の不在下に５９０〜１５
００℃において気相反応せしめ、一段で窒化珪素のα晶
を合成せしめ、かかる合成品を直ちに焼結体原料とする
ものである。
しかしながら、本発明者の検討によると、この様な一段
による合成法では、焼結原料として好ましいとされてい
るα晶窒化珪素への転化率が低く、かなシの量の無定形
な珪素の全化物が混入しており、これが焼結性を阻害し
ていることが見出された。
による合成法では、焼結原料として好ましいとされてい
るα晶窒化珪素への転化率が低く、かなシの量の無定形
な珪素の全化物が混入しており、これが焼結性を阻害し
ていることが見出された。
本発明者は、かかる点に鑑み、合成反応を２段に分け、
前段として四塩化珪素とアンモニアとを特定比率におい
て特定時間、特定温度で反応せしめ、無定形な珪素の？
化物を積極的に合成せしめ、次いでこれを後段の反応と
して窒素若しくはアンモニア気流中において特定時間、
特定温度に保持せしめることにより、焼結性のよいα晶
の窒化珪素が高収率で得られることを見出し、特願昭５
３−４’１７１２号として提案した。
前段として四塩化珪素とアンモニアとを特定比率におい
て特定時間、特定温度で反応せしめ、無定形な珪素の？
化物を積極的に合成せしめ、次いでこれを後段の反応と
して窒素若しくはアンモニア気流中において特定時間、
特定温度に保持せしめることにより、焼結性のよいα晶
の窒化珪素が高収率で得られることを見出し、特願昭５
３−４’１７１２号として提案した。
しかしながら、この一連の方法においては、特に後段の
反応の実施手段によっては一部焼結体用原料粉末として
は望ましくない結晶形であるβ晶が生成する逮れがある
。即ち、窒化珪素原料粉末の小規模生産においては、反
応形式も比較的多種類の中から任意に選択出来、しかも
β晶の生成の抑制も比較的容易に行ない得る。
反応の実施手段によっては一部焼結体用原料粉末として
は望ましくない結晶形であるβ晶が生成する逮れがある
。即ち、窒化珪素原料粉末の小規模生産においては、反
応形式も比較的多種類の中から任意に選択出来、しかも
β晶の生成の抑制も比較的容易に行ない得る。
しかし、生産規模が犬になるにつれ、熱エネルギーや操
作性、設備費等の点から反応形式は制約を受け、β晶生
成の抑制も困難となる。
作性、設備費等の点から反応形式は制約を受け、β晶生
成の抑制も困難となる。
大規模な生産手段としての後段反応形式は、一般に得ら
れた珪素の窒化物音、反応′容器中に充填し、容器外部
よシ加熱することにより、α晶化する手段が採られる。
れた珪素の窒化物音、反応′容器中に充填し、容器外部
よシ加熱することにより、α晶化する手段が採られる。
処で、焼結原料としての窒化珪素は、焼結体の焼結性を
高める為、出来る限り微粉状であることが望ましい。こ
の為、前段で得られる珪素の窒化物も微粉状であること
が望ましい。しかし々から、前段で得られた珪素の窒化
物が微粉状であると、嵩比重が小となり、断熱性を有す
ると共に、α晶へ転移する際にけかなシの発熱を伴なう
。この為、微粉末は容器に充填された層のほぼ中層部付
近が著しい高温となる所謂ホットスポット現象が生じ、
この部分がβ晶化する傾向にある。
高める為、出来る限り微粉状であることが望ましい。こ
の為、前段で得られる珪素の窒化物も微粉状であること
が望ましい。しかし々から、前段で得られた珪素の窒化
物が微粉状であると、嵩比重が小となり、断熱性を有す
ると共に、α晶へ転移する際にけかなシの発熱を伴なう
。この為、微粉末は容器に充填された層のほぼ中層部付
近が著しい高温となる所謂ホットスポット現象が生じ、
この部分がβ晶化する傾向にある。
本発明者は、これらの点に鑑み、出来る限り装置を大き
くせず、しかも処理し得る微粉量を多くシ、シかもホッ
トスポットの生じないような前記後段の処理手段を見出
すことを目的として種々研究、検討した結果、被処理粉
体に特定物性を持たせ、かかる粉体を特定条件下に熱処
理せしめることによシ、前記目的を達成し得ることを見
出した。
くせず、しかも処理し得る微粉量を多くシ、シかもホッ
トスポットの生じないような前記後段の処理手段を見出
すことを目的として種々研究、検討した結果、被処理粉
体に特定物性を持たせ、かかる粉体を特定条件下に熱処
理せしめることによシ、前記目的を達成し得ることを見
出した。
かくして本発明は、嵩比重０．１〜０．５を有する非晶
質の珪素の窒化物粉末を棚板状焼成板上に、該板の実伝
熱面積に対し、２〜１０Ｋｙ／ｉで、且該棚板面の投影
面積に対し、１０〜４０Ｋｑ／ｍ′充填し、伝熱面の温
度１４５０〜１７５０℃において０１〜４時間非酸化性
雰囲気下で焼成せしめる事を特徴とする窒化珪素の合成
法を提供するにある。
質の珪素の窒化物粉末を棚板状焼成板上に、該板の実伝
熱面積に対し、２〜１０Ｋｙ／ｉで、且該棚板面の投影
面積に対し、１０〜４０Ｋｑ／ｍ′充填し、伝熱面の温
度１４５０〜１７５０℃において０１〜４時間非酸化性
雰囲気下で焼成せしめる事を特徴とする窒化珪素の合成
法を提供するにある。
本発明において、棚板状焼成板は、単なる平板ではなく
、その垂直断面形状は種々の凹凸形状が採用される。例
えば形状が 工日Ｊ、ｌ畠ｆ、へへＦ 、］畳Ｆ。
、その垂直断面形状は種々の凹凸形状が採用される。例
えば形状が 工日Ｊ、ｌ畠ｆ、へへＦ 、］畳Ｆ。
υｖ、Ｗ、娼へ！、ソ塙−
等その他適宜な凹凸形状及びこれを組合せた形状を採用
し得る。これらの形状を採る理由は、一つの凹部に対し
、成る一定量以上の被焼成窒化物粉末を充填しない為で
あシ、かくすることによシ、ホットスポット現象を回避
する為である。即ち、本発明においては、棚板の全投影
面積が成る大きさに定められると、それに応じてホット
スポットを生じせしめない為、前記の如き断面形状中か
ら適宜な形状を選ぶことになる。
し得る。これらの形状を採る理由は、一つの凹部に対し
、成る一定量以上の被焼成窒化物粉末を充填しない為で
あシ、かくすることによシ、ホットスポット現象を回避
する為である。即ち、本発明においては、棚板の全投影
面積が成る大きさに定められると、それに応じてホット
スポットを生じせしめない為、前記の如き断面形状中か
ら適宜な形状を選ぶことになる。
本発明において、棚板面はいかなる凹凸形状が採られて
も全て伝熱面を構成し、被焼成窒化物粉末が直接接触し
ている棚板面は、本発明に言う実伝熱面積となる。通常
かかる実伝熱面積は凹部が採られる。
も全て伝熱面を構成し、被焼成窒化物粉末が直接接触し
ている棚板面は、本発明に言う実伝熱面積となる。通常
かかる実伝熱面積は凹部が採られる。
本発明において、焼成に供される非晶質の珪素の窒化物
粉末は、嵩比重がｏ、 ｉ〜ｏ５を有することが必要で
ある。嵩比重が前記範囲に満たない場合には、工業的に
生産効率が悪くなシ、逆に前記範囲を超える場合にはα
晶への転移に際し、単位容積当りの発熱量が大きくなり
すぎ、ホットスポットが生じやすくなるので何れも不適
当である。
粉末は、嵩比重がｏ、 ｉ〜ｏ５を有することが必要で
ある。嵩比重が前記範囲に満たない場合には、工業的に
生産効率が悪くなシ、逆に前記範囲を超える場合にはα
晶への転移に際し、単位容積当りの発熱量が大きくなり
すぎ、ホットスポットが生じやすくなるので何れも不適
当である。
又、該粉末の棚板実伝熱面に供給される量は、２〜１０
に９／７が必要である。量が前記範囲に満たない場合に
は、工業的に生産効率が悪くなり、逆に前記範囲を超え
る場合には、α晶転移による発熱の除熱が不十分となシ
ホットスポットを生じやすくなるので何れも不適当であ
る。
に９／７が必要である。量が前記範囲に満たない場合に
は、工業的に生産効率が悪くなり、逆に前記範囲を超え
る場合には、α晶転移による発熱の除熱が不十分となシ
ホットスポットを生じやすくなるので何れも不適当であ
る。
更に本発明においては、棚板面の投影面積に対し、前記
粉末を１０〜４０ Ｋｇ ／ ｍ’充填することが必要
である。充填量が前記範囲に満たない場合には、工業的
々生産効率が低くなシ、逆に前記範囲を超える場合には
、棚板の形状や焼成条件をいかに特定化しようとも実質
的にホットスポットが生じ、本発明の目的を達成し得々
いので何れも不適当である。
粉末を１０〜４０ Ｋｇ ／ ｍ’充填することが必要
である。充填量が前記範囲に満たない場合には、工業的
々生産効率が低くなシ、逆に前記範囲を超える場合には
、棚板の形状や焼成条件をいかに特定化しようとも実質
的にホットスポットが生じ、本発明の目的を達成し得々
いので何れも不適当である。
かくして本発明において、該粉末は、棚板伝熱面の温度
１４５０〜１７５０℃、非酸化性雰囲気下で０１〜４時
間焼成することにより、焼結体原料となるα晶の粉末が
得られる。なお、一般に棚板への被焼成粉末の充填量が
少ない程焼成時間は短かくｋる傾向にある。
１４５０〜１７５０℃、非酸化性雰囲気下で０１〜４時
間焼成することにより、焼結体原料となるα晶の粉末が
得られる。なお、一般に棚板への被焼成粉末の充填量が
少ない程焼成時間は短かくｋる傾向にある。
本発明において用いられる棚板の材質としては、例えば
グラファイト、炭化珪素焼結体、窒化珪素焼結体、アル
ミナ等を適宜採用することが出来る。
グラファイト、炭化珪素焼結体、窒化珪素焼結体、アル
ミナ等を適宜採用することが出来る。
なお、非酸化性雰囲気としては、窒素、水素、アルゴン
、ヘリウム等の雰囲気を適宜採用することができる。
、ヘリウム等の雰囲気を適宜採用することができる。
次に本発明を実施例によシ説明する。
実施例１
内径７０膿、長さ１．５ｍのムシイト質空塔反応管から
々る外熱式流通型反応器を用いて、５１０１４とＮＨａ
奮１０００℃で反応させ（供給ガスモル比ＮＨ３／ ５
ｉｌ１４＝ １．２、反応時間１５θθＣ）、粒径０．
５〜２μ、嵩比重０．２５の非晶質の珪素の窒化物粉末
を得た。次に、投影面積が０．４０８ｍ２（８０ｃｒｎ
×５１ｃｒｎ）、垂直断面として、幅３ｃｎ＋。
々る外熱式流通型反応器を用いて、５１０１４とＮＨａ
奮１０００℃で反応させ（供給ガスモル比ＮＨ３／ ５
ｉｌ１４＝ １．２、反応時間１５θθＣ）、粒径０．
５〜２μ、嵩比重０．２５の非晶質の珪素の窒化物粉末
を得た。次に、投影面積が０．４０８ｍ２（８０ｃｒｎ
×５１ｃｒｎ）、垂直断面として、幅３ｃｎ＋。
高さ］０ｃＩｎの溝８本を有する実伝熱面積１．６６４
−のグラファイト製棚板に、上記の粉末６．７に＋７を
棚板上にほぼ均等に充填しく板の投影面積に対し１５．
４Ｋｑ／ｍ、実伝熱面積に対し３． ｓ Ｋ９／−）窒
素雰囲気下で、１５５０℃×２も焼成（電気加熱）し、
結晶化された窒化珪素粉末を得た。
−のグラファイト製棚板に、上記の粉末６．７に＋７を
棚板上にほぼ均等に充填しく板の投影面積に対し１５．
４Ｋｑ／ｍ、実伝熱面積に対し３． ｓ Ｋ９／−）窒
素雰囲気下で、１５５０℃×２も焼成（電気加熱）し、
結晶化された窒化珪素粉末を得た。
得られた粉末は、粒径０．３〜２μであシ、α晶含有率
（＝” 、ａ、Ｊ’シａ ｘ １ｏ ｏ ）は９０チで
あつた。
（＝” 、ａ、Ｊ’シａ ｘ １ｏ ｏ ）は９０チで
あつた。
実施例 ２〜４
実施例１と同一の反応器及び焼成炉を用いて、実施例１
と同様な処理を行なった結果、得られたものの物性を表
１に示しだ。
と同様な処理を行なった結果、得られたものの物性を表
１に示しだ。
比較例
実施例１と同じ、非晶質の珪素の輩化物粉末を、寸法８
０ｍ×５’１ｍＸ厚さ４ Ｃ１ｎのグラファイト製棚板
（溝なしの平板）に、上記の粉末６．３に９を、はぼ均
等に充填しく板の投影面積に対し１５．４ Ｋｇ ／
ｒｒ？、実伝熱面積に対しても１５．４Ｋｙ ／ ｍ
） 、窒素雰囲気下で、１５５０℃ｘｚ＆焼成（電気加
熱）し、結晶化された窒化珪素粉末を得た。得られた粉
末は、粒径０．４〜２μであシ、α晶含有率は５６％で
あった。
０ｍ×５’１ｍＸ厚さ４ Ｃ１ｎのグラファイト製棚板
（溝なしの平板）に、上記の粉末６．３に９を、はぼ均
等に充填しく板の投影面積に対し１５．４ Ｋｇ ／
ｒｒ？、実伝熱面積に対しても１５．４Ｋｙ ／ ｍ
） 、窒素雰囲気下で、１５５０℃ｘｚ＆焼成（電気加
熱）し、結晶化された窒化珪素粉末を得た。得られた粉
末は、粒径０．４〜２μであシ、α晶含有率は５６％で
あった。
比較例
実施例１と同じ、非晶質の珪素の望化物粉末を、寸法８
０ｃｒｎ×５１ｃｒｎ×厚さ４ｃＩｎのグラファイト製
棚板（溝なしの平板）に、上記の粉末６．３Ｋｇを、は
ぼ均等に充填しく板の投影面積に対し１５．４ Ｋｇ
／ ｍ”、実伝熱面積に対しても１５．４Ｋｇ／’ ｍ
） 、窒素雰囲気下で、１５５０℃×２飢焼成（電気
加熱）し、結晶化された窒化珪素粉末を得た。得られた
粉末は、粒径０４〜２μであり、α晶含有率は５６％で
あった。
０ｃｒｎ×５１ｃｒｎ×厚さ４ｃＩｎのグラファイト製
棚板（溝なしの平板）に、上記の粉末６．３Ｋｇを、は
ぼ均等に充填しく板の投影面積に対し１５．４ Ｋｇ
／ ｍ”、実伝熱面積に対しても１５．４Ｋｇ／’ ｍ
） 、窒素雰囲気下で、１５５０℃×２飢焼成（電気
加熱）し、結晶化された窒化珪素粉末を得た。得られた
粉末は、粒径０４〜２μであり、α晶含有率は５６％で
あった。
Claims (1)
- （１） 嵩比重０．１〜０．５を有する非晶質の珪素
の窒化物粉末を棚板状焼成板上に、該板の実伝熱面積に
対し、２〜１０ Ｋｇ ／ ｍ’で、且該棚板面の投影
面積に対し、１０〜４０ Ｋｇ／ ｎ？充填し、伝熱面
の温度１４５０〜１７５０℃において０．１〜４時間非
酸化性雰囲気下で焼成せしめることを特徴とする窒化珪
素の合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14681582A JPS5939704A (ja) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | 窒化珪素の合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14681582A JPS5939704A (ja) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | 窒化珪素の合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939704A true JPS5939704A (ja) | 1984-03-05 |
| JPH0348122B2 JPH0348122B2 (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=15416151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14681582A Granted JPS5939704A (ja) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | 窒化珪素の合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939704A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525556A (en) * | 1994-04-14 | 1996-06-11 | The Dow Chemical Company | Silicon nitride/silicon carbide composite powders |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855316A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-04-01 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 窒化珪素粉末の製造法 |
-
1982
- 1982-08-26 JP JP14681582A patent/JPS5939704A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855316A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-04-01 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 窒化珪素粉末の製造法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525556A (en) * | 1994-04-14 | 1996-06-11 | The Dow Chemical Company | Silicon nitride/silicon carbide composite powders |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0348122B2 (ja) | 1991-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4145224A (en) | Method for enhancing the crystallization rate of high purity amorphous Si3 N4 powder, powders produced thereby and products therefrom | |
| JPS6112844B2 (ja) | ||
| US4499193A (en) | Process for producing beta'-silicon aluminum oxynitride (B'-SiAlON) using discrete particles | |
| JPH0134925B2 (ja) | ||
| US4619905A (en) | Process for the synthesis of silicon nitride | |
| JPS5913442B2 (ja) | 高純度の型窒化珪素の製造法 | |
| US4208215A (en) | Method for enhancing the crystallization rate of high purity amorphous Si3 N2 powder by intimate contact with a titanium containing material | |
| US4511666A (en) | Process for producing beta'-silicon aluminum oxynitride (B'-SiAlON) | |
| JPH0280318A (ja) | あらかじめ決められた粒子寸法を有する耐火性金属ホウ化物の合成法 | |
| JPS5939704A (ja) | 窒化珪素の合成法 | |
| JPH01119505A (ja) | 粉末状窒化珪素の製法 | |
| JPS6111886B2 (ja) | ||
| JPH0329023B2 (ja) | ||
| JPH0216270B2 (ja) | ||
| JPS61266356A (ja) | 炭化珪素のプラズマア−ク焼結 | |
| JPS6111885B2 (ja) | ||
| CA1235710A (en) | PROCESS FOR PRODUCING .beta.'-SILICON ALUMINUM OXYNITRIDE (.beta.'-SIALON) | |
| JPS5823327B2 (ja) | β型炭化ケイ素粉末の製造方法 | |
| JP2633620B2 (ja) | 炭化ケイ素ウィスカの生成方法 | |
| JPS5891058A (ja) | 窒化珪素と炭化珪素の混合物の製造方法 | |
| JPH03187998A (ja) | 窒化アルミニウムウィスカーの製造方法 | |
| JPS5916968A (ja) | 金属の炭化物若しくは炭窒化物の合成法 | |
| JPS58176109A (ja) | α型窒化けい素の製造方法 | |
| JPS6146403B2 (ja) | ||
| JPS6183605A (ja) | 窒化クロムの製造方法 |