JPS6033204A - Ｂν粉末の製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は六方晶ＢＮ（以下ＢＮという）粉末の製造法に
関し、特に高充てん性、高結晶性のＢＮ粉末を得ること
を目的とする。

８Ｎはｆｔｆｌ滑材の外、熱伝導性、電気絶縁性に優れ
、また中性子吸収作用を有するため、樹脂、ゴム、セラ
ミック材等を結合材とする放熱材、中性子遮蔽材のフィ
ラーとしても使用されている。

これらのフィラーとして重要なことは高充てん性である
こと、さらには結晶性が大なことである。

ＢＮは一般に（よう酸、無水酸化はう素、もしくはほう
砂をアンモニアガス中で加熱するか、或いはこれらほう
酸等に尿素、ジアミン等の加熱分解によりアンモニアガ
スを発生する含窒素有機化合物を混合し、加熱して粗Ｗ
ＢＮを得、次いでさらに高温に加熱して再結晶化し、製
品とされている。

粗製ＢＮは通常１００〜１４００℃の温度で反応して得
られたもので、結晶が未発達であり、１次結晶の大きさ
は０．１μより小さく、Ｘ線回折法で測定されるＣ軸方
向の結晶化度を示す指数１０値も５０〜３００人と小さ
い（学振炭素材利１１７委員会法）。

また、粗製ＢＮは無水酸化はう素からＢＮに転化する前
駆体としてＢ−０−Ｎ系中間化合物状態で１〜１２％の
酸素をＢＮ結晶内に含んでおり、この酸素は未窒化の遊
離の酸化はう素状態の酸素とは異なり、水洗等の常温処
理では除去されないと考えられている。

この粗製ＢＮを不活性雰囲気中で粗製Ｂ　Ｎの反応住成
温度より高温で再加熱すると、ＢＮ結晶中の酸素は遊離
の無水酸化はう素としてＢＮ結晶中より分腑し、Ｊｉ散
除去ξれる。再加Ｗ４淘度が高くなるとともに酸化はう
素として遊離するＭＭが多くなり、２０００’Ｃを越え
るとほぼ全ｍがＭ離り−る。

これに並行してＢＮの結晶も発達し、１次結晶の大きさ
は１〜１０μになり、ＬＣ値は１ｏｏｏｏ八を越える。

通常市販されているＢＮは約１９００”Ｃ以上に加熱さ
れたもので、１次結晶の人込さは１μ以上、ＬＣ値は１
０００Å以上である。

このように、結晶の発達したＢＮ粉末を得るためには粗
製ＢＮを不活性気中等で再加熱すればよいが、粗製ＢＮ
自体では双粘性に乏しく、再加熱後の粉体の嵩密度は低
く、市販粉末の場合振ｍ嵩密度で０．１〜０，３ａ／ｃ
ｃシがなく、樹脂とＢＮ粉体の複合体を得ようとする場
合充てん性が悪く、８Ｎの特性を発揮するような複合物
が得難い。

従来、充てん性の良′いＢＮ粉体を得る方法としては、
市販のＢＮ粉体に酸化（Ｊう累、或いは酸化はう素−酸
化カルシウムをバインダーとして加えてホットプレスし
た焼結体を粉砕覆るか、同ＢＮ粉末に８２０３−Ｃａ　
Ｏ等のほう酸カルシウム塩、或いははうけい酸ガラスを
加えて焼結した焼結体を粉砕する方法があるが、面前の
場合はホットプレス焼結体自体生産性が低く、従って得
られる粉末が高価になる。また、後者の方法では所定組
成のカルシウムはう酸塩、はうけい酸塩が市販品で得難
く、また溶融により自製するには容器との濡れによる融
体の這い上りがあり難しい。

本発明者は容易に結晶の発達した充てｌυ性のよいＢＮ
粉末の製造法を検討した結果、粗製Ｂ　Ｎ　ｌ＞に存在
する酸素が再加熱で８２０３になることを利用し、そこ
にアルカリ土類金属の酸化物、或いは弗化物を存在させ
ることにより、これらが焼結バインダーとしてｍ密化に
効果があり、更に結晶発達にも効果のあることを見出し
、本発明に至ったものである。

即ち、本発明はＢＮ結晶中に１〜１２％、好ましくは２
〜１０％の酸素を含む粗製１３Ｎ粉末に対し、１〜１０
％、好ましくは２〜７％のアルカリ土類金属の酸化物、
或いは弗化物のいずれかの１種、または２種以上の粉末
を添加して圧粉体に成形し、これを不活性ガス等の気流
中、少なくと６１７００’Ｃ以上の温度で焼結させ、粉
砕、分級して結晶の発達した充てん性のよいＢＮ粉末を
４ｇる方法である。

粗製ＢＮ中の酸素含有鎖が１％未満ではＢＮ結晶が発達
しすぎて圧粉体の成形が困難となり、また１２％を越え
ると加熱時の揮発量が多くなり、焼結体密度が低く、そ
の結果これを粉砕して得られる粉末の嵩密度も低下する
。

アルカリ土類金属の酸化物、弗化物としては８２０３と
複塩をつくり、又、ＢＮ結晶発達に効果のあるＣａ　Ｏ
，Ｍｇ０，３ａ　ｏ、Ｃａ　Ｆ２、ＭｇＦ２　、Ｂａ　
Ｆ２が好ましい。

またこれらの酸化物、弗化物の代りに加熱して酸化物、
弗化物となる炭酸塩、水酸化物、塩基性炭ＭｊＭ１虐基
性弗化物等を用いてｂにい。そのＤは酸化物、弗化物換
算でＣａ記の岳となるようにすればよい。

アルカリ土類金属の酸化物もしくは弗化物の添加ｍは１
％未満か又は１０％（内割り％）を越えると焼結性、結
晶性が低く、さらに弗化物の場合は１０％を越えると焼
結の除用いるアルミナ質の保護管、ガス吹込み管の損傷
が甚しい。従ってこれらの添加量は１〜１０％が適し、
好ましくは２〜７％である。

ＢＮ粉末にこれらの添加物を混合した圧粉体の成形は金
型プレス、ラバープレス等の成形装置を用いて行ない、
その生の高密度が１．３ｇ／ｃｃ以上とすることが好ま
しい。この嵩密度が低いと焼結後、粉砕して得られる粉
末の振動充てん高密度が上らない。圧粉体の密度が１．
３ｇ／ｃｃ以上であれば、振動充てん高密度として望ま
しい０．６ｇ／ｃｃ以上の製品粉末が得られる。　□ 圧粉体の加熱はＡｒ１Ｎ２ガス等の不活性ガス、ＮＨ３
ガス、これらの混合ガス雰囲気下で行なう。

加熱温度は１７００℃以上、好ましくは２０００〜２２
００℃である。１７００℃未満で′は結晶の発達が十分
でなく、また２２００℃を越えると加熱容器として用い
゛る黒鉛とＢＮの反応が始まり、８４Ｇの生成があり、
好ましくない。

加熱後、圧粉体は冷却し、ロールミル、ボールミル等の
粉砕機に、より粉砕し、分級する。通常、合成樹脂等の
フィラーとして使用り゛る場合は４０メツシユ篩で分級
し、篩下の平均粒径４５〜８０μｎｌとなるように粉砕
条件を選ぶことが好ましい。

４０メツシユより粗い粒があると樹脂等との複合時表面
が粗くなり、また平均粒径が８０μＩＩＩを越えると嵩
密度が低くなり、４５μ１１１より小さいと微粉部分の
吸湿性が影響して流動性も低下してくる。

本発明のＢＮ粉末は充てん性、結晶性が良いので、樹脂
、シリコーンゴムとの複合体において、多量にＢＮを含
有せしめることができ、例えば放熱シートであれば、熱
放散性が良好となる。

実施例１〜４ はう酸を燐酸カルシウム（フィラー）と混合、粉砕し、
造粒及び乾燥後アンモニアガス中で８５０℃に加熱、窒
化し、常法によりフィラー及び未反応物を除去し粗製Ｂ
Ｎを得た。この粗製ＢＮ中の酸素量は１０％であった。

この粗製ＢＮに対し、それぞれ炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、炭酸バリウム、弗化カルシウムを添加混合
した。添加量は酸化物、及び弗化物の状態で１１製１３
　Ｎに対し５％とした。これを１５００ｋｇ／　Ｃｍ２
の加圧力で６０耐の円柱状に成形し高密）哀１．３７〜
−１．４７ｇ／ｃｃの圧粉体を得た。この圧粉体を黒鉛
ルツボに入れ、高周波加熱炉に挿入し、ルツボ内に窒素
ガスをＩ　Ｑ／＋１１ｉｎ、流しながら２Ｈｒで２００
０〜２１００℃に昇温、この温度に２１−１　ｒ保持し
た。窒素ガスを流しながら冷却し、黒鉛ルツボよりＢＮ
圧粉体を取り加物の場合にも、高高密度の粉末であった
。

比較例１ 上記実施例と同様にして得た粗製１３　Ｎを実施例と同
じ条件で６０　ｍ　ｎｌφの圧粉体とし、窒素ガスを流
しながら加熱、冷却、粉砕、分級した。（９られたＢＮ
粉末の振動高密度１ユ表１に示す如く、０．５５ｇ／ｃ
ｃであった。

実施例５〜８ 乾燥朋水はう砂と尿素を混合し、アンモニアガス中で１
０００℃まで加熱窒化し、常法により未反応物を除−去
しＣ粗製ＢＮ粉末を得た。この粗製ＢＮ粉末中の酸素量
は３％であった。

この粗製ＢＮ粉末にそれぞれＣａ　Ｏ，ＭｇＯ。

ＭｇＦ２．３ａ　Ｆ２を添加混合し、実施例１〜４と同
様に圧粉体形状で加熱後、粉砕、分級して表１に示す如
き嵩密度のＢＮ粉末を得た。

比較例２ 上記実施例５〜８と同様にして得た粗製ＢＮに添加物を
添加せずに上記と同じ条件で処理し、ＢＮ粉末を得た。

実施例５〜８で得たＢＮ粉末は比較例２で得たものに比
べ、焼結効果があり、振動高密度も高くなっている。

比較例３ 実施例５〜８ど同様にして得た粗製ＢＮ粉末を１４００
℃に再加熱し、水洗、乾燥により、酸素含有ｆｆ！　０
．５％の粗製［３Ｎ粉末を得た。この低酸素粗製ＰＮＩ
介生じつい１２％（、＋ｎ相嘉の岸醋カルシウムを加え
て前記各実施例と同様に焼成、粉砕、分級を行なったが
、この場合には成形が困難で、圧粉体の高密度が低いた
め焼結後の粉末のｍ密度も実施例に比べ低下していた。

（以下余白）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸素１〜１２重量％含む結晶未発達のＢＮ粉末にアルカ
   リ土類金属の酸化物、弗化物、もしくは加熱により酸化
   物、弗化物となる化合物から選ばれた少なくとも１種の
   粉末を酸化物、弗化物換算で１〜１０重量％混合、成形
   し、不活性ガスもしくはＮＨ３気流中、１７００℃以上
   で焼結し、この焼結体を粉砕、分級することを特徴とす
   るＢＮ粉末の製造法。