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1990 年度 実績報告書

高純度金属窒化物の作製に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 01470066
研究機関北海道大学

研究代表者

小平 紘平  北海道大学, 工学部, 教授 (60002002)

研究分担者 古崎 毅  北海道大学, 工学部, 助手 (90190149)
樋口 幹雄  北海道大学, 工学部, 助手 (40198990)
キーワード窒化物 / 窒化アルミニウム / 高熱伝導性 / 放射基板材料
研究概要

金属アルミニウムの窒化過程はすでに詳細に検討したので、窒化反応に対する昇温速度および窒素流量の影響を調べた。アルミニウム粉末をN_2流量0.51/min、昇温速度を2℃/minにすることによって、850℃で窒化がかなり進行した。昇温速度が遅い場合、粒子表面にAlN殻が生成する前にAlが溶融するため、融着が著しく、窒化が妨げられる。またN_2流量を21/minにしたところ、ほぼAlNの単一相となった。したがって、昇温速度、N_2流量を制御することにより、反応温度が850℃でも十分に窒化が進行することが分かった。しかし、窒化後の試料は塊状になっており粉砕が困難であった。これに対して、アルミニウム粉末に30wt%のAlNを添加し窒化を行なったところ、粉砕性は著しく向上した。AlNを添加しない場合、昇温過程でAl粒子表面に生成したAlN殻を内部のアルミニウム融液が破って外へ飛び出し、粒子同士が融着している。一方、AlNを添加した場合は、AlNがAl粒子間に入って融着を防いだため、粉砕が容易になった。また昇温速度を0.5℃/minにすることによって、粉砕性はさらに向上した。昇温速度を遅くすると、AlN殻は厚く形成されるため、殻が割れることはなく、小さな亀裂を生じる程度である。そしてその亀裂からN_2ガスが入り込み内部の熔融Alと反応し、新たなAlN殻をつくる。この繰り返しにより窒化が進行する。したがって、粒子同士の融着を防ぐには昇温速度を遅くすることとAlNを添加することが効果的である。窒化を完全に行なうため、試料を軽く粉砕し、1600℃で30min、窒化を行なったところ、灰色は消え、AlN100%の白色粉末が得られた。この粉末は粒径0.5μm程度でよく揃っており、なおかつ分散性が非常に良いことが分かる。

  • 研究成果

    (1件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (1件)

  • [文献書誌] 小平 紘平・樋口 幹雄: "直接窒化による窒化アルミニウム粉末の合成" 日本セラミックス協会学術論文誌.

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公開日: 1993-08-11   更新日: 2016-04-21  

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