六方氮化硼粉末技術(shù)領(lǐng)域

技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及六方氮化硼粉末。
背景技術(shù)
[0002] 氮化硼的潤(rùn)滑性、高熱傳導(dǎo)性及絕緣性等優(yōu)異。因此，氮化硼被用于固體潤(rùn)滑材料、針對(duì)熔融氣體及鋁等的脫模材料、散熱材料用的填充材料、以及燒結(jié)體用的原料等各種用途中。
[0003] 氮化硼粉末被用作鎂、鋁、及鋁合金等模具鑄造時(shí)的脫模材料。例如，將氮化硼粉末與分散劑一起與水混合而制備漿料，將該漿料涂布于模具表面，進(jìn)行燒制，由此被用于設(shè)置脫模層(例如，專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2等)。模具形狀愈發(fā)復(fù)雜化、精密化，對(duì)用作脫模材料的氮化硼粉末而言要求有更優(yōu)異的脫模性。
[0004] 氮化硼粉末使結(jié)晶性提高而作為散熱材料使用。提高結(jié)晶性而使晶粒生長(zhǎng)而得的氮化硼的一次粒子具有鱗片形狀。因此，氮化硼的一次粒子具有因該形狀而產(chǎn)生的熱各向異性。從降低各向異性的影響的觀點(diǎn)考慮，有時(shí)使上述一次粒子聚集、將氮化硼作為聚集粒子來(lái)使用。已知有通過(guò)將一次粒子的粒徑控制得較小而制造聚集粒子的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)3)。另外，已知有制造用作散熱材料用的填充材料的、球形度高的亞微米的球狀氮化硼微粒的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)4)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)昭55?29506號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)昭63?270798號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2016?60661號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)4：國(guó)際公開(kāi)第2015/122379號(hào)
發(fā)明內(nèi)容
[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 本發(fā)明的目的在于，提供通用性高的六方氮化硼粉末。本發(fā)明的目的還在于，提供如上所述的六方氮化硼粉末的制造方法。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供純度為98質(zhì)量％以上、比表面積低于2.0m2/g的六方氮化硼粉末。
[0015] 上述六方氮化硼粉末由于有高純度，并且比表面積低于2.0m2/g，因而可以用于各種用途。例如，作為脫模材料而使用時(shí)，由于比表面積小，因而可以形成致密的脫模層，可發(fā)揮出優(yōu)異的脫模性。此外，例如，作為散熱用填料而使用時(shí)，對(duì)六方氮化硼粉末的要求特性與脫模材料是共通的，由于純度高且比表面積低，因而填充性優(yōu)異，也可發(fā)揮出優(yōu)異的填料特性。并且，在用于化妝品用途時(shí)，同樣地，由于作為六方氮化硼的純度更高且比表面積低，因而可以成為可靠性優(yōu)異的優(yōu)選的原料。
[0016] 上述六方氮化硼粉末的鈉及鈣的合計(jì)含量可以低于50ppm、也可以為30ppm以下。通過(guò)使六方氮化硼粉末中的鈉及鈣的合計(jì)含量在上述范圍內(nèi)，例如，能夠進(jìn)一步抑制雜質(zhì)金屬含浸于制品等，因而對(duì)于作為電子材料的制造中使用的脫模材料而言是有用的。通過(guò)使六方氮化硼粉末中的鈉及鈣的合計(jì)含量在上述范圍內(nèi)，還能夠進(jìn)一步提高熱傳導(dǎo)性，因而作為散熱材料也是有用的。
[0017] 上述六方氮化硼粉末的一次粒子的平均粒徑可以為2.0～35μm，一次粒子的平均粒徑也可以為9.0～30μm。通過(guò)使一次粒子的平均粒徑在上述范圍內(nèi)，可形成更致密的脫模層，因而作為脫模材料更有用。
[0018] 發(fā)明的效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供通用性高的六方氮化硼粉末。根據(jù)本發(fā)明，還可以提供如上所述的六方氮化硼粉末的制造方法。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，例如，可以提供在脫模材料等方面有用的六方氮化硼粉末。
具體實(shí)施方式
[0021] 以下，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。但是，以下的實(shí)施方式為用于說(shuō)明本發(fā)明的例示，并非旨在將本發(fā)明限定至以下的內(nèi)容。
[0022] 除非另有說(shuō)明，本說(shuō)明書(shū)中“○○～△△”表示的數(shù)值范圍是指“○○以上△△以下”。除非另有說(shuō)明，本說(shuō)明書(shū)中的“份”或“％”是指質(zhì)量基準(zhǔn)。此外，除非另有說(shuō)明，本說(shuō)明書(shū)中的壓力的單位為表壓，省略“G”或“gage”這樣的表述。
[0023] 除非另有說(shuō)明，本說(shuō)明書(shū)中例示的材料可以單獨(dú)使用一種或組合兩種以上而使用。在存在多種相當(dāng)于組合物中的各成分的物質(zhì)的情況下，除非另有說(shuō)明，組合物中的各成分的含量是指組合物中存在的該多種物質(zhì)的合計(jì)量。
[0024] 六方氮化硼粉末的一實(shí)施方式中，純度為98質(zhì)量％以上、比表面積低于2.0m2/g。上述六方氮化硼粉末可以用于各種用途，例如，可以用于固體潤(rùn)滑材料、脫模材料、散熱材料用的填充材料、化妝品用的原料、以及燒結(jié)體用的原料等各種用途。
[0025] 六方氮化硼粉末的純度的下限值為98質(zhì)量％以上，例如，可以為99質(zhì)量％以上。通過(guò)使六方氮化硼粉末的純度在上述范圍內(nèi)，可抑制由雜質(zhì)引起的熔點(diǎn)降低等，因而例如用作脫模材料時(shí)，即使在高溫條件下使用也能充分地維持脫模性。六方氮化硼粉末的純度通過(guò)本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)的實(shí)施例中記載的方法測(cè)定。
[0026] 六方氮化硼粉末的比表面積的上限值低于2.0m2/g，例如可以為1.5m2/g以下、或2 2 2 2
0.8m /g以下。上述比表面積的下限值例如可以為0.1m /g以上、0.2m /g以上、或0.3m/g以
2 2
上。上述比表面積可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以為0.1m/g以上且低于2.0m/g，或
2
0.2～1.5m /g以上。六方氮化硼粉末的比表面積例如可以通過(guò)對(duì)原料粉末進(jìn)行加熱處理而形成一次粒子時(shí)的加熱溫度及加熱時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)等來(lái)控制。
[0027] 本說(shuō)明書(shū)中，六方氮化硼粉末的比表面積根據(jù)JIS Z 8803：2013使用測(cè)定裝置進(jìn)行測(cè)定。該比表面積為利用使用了氮?dú)獾腂ET單點(diǎn)法而算出的值。
[0028] 六方氮化硼粉末中的一次粒子的平均粒徑的上限值例如可以為35μm以下、30μm以下、25μm以下、或20μm以下。通過(guò)使一次粒子的平均粒徑的上限值在上述范圍內(nèi)，例如，在用作脫模材料時(shí)，能夠進(jìn)一步提高鑄模與脫模層的密合性。另外，通過(guò)減小一次粒子的平均粒徑的上限值，能夠提高用作散熱材料用的填充材料時(shí)的操作性。上述一次粒子的平均粒徑的下限值例如可以為2.0μm以上、4.0μm以上、6.0μm以上、或9.0μm以上。通過(guò)使一次粒子的平均粒徑的下限值在上述范圍內(nèi)，例如，在用作脫模材料時(shí)，能夠形成更致密的脫模層。上述一次粒子的平均粒徑可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以為2.0～35μm、2.0～30μm、或9.0～30μm。一次粒子的平均粒徑例如可以通過(guò)對(duì)原料粉末的組成、原料粉末的燒成時(shí)間等進(jìn)行調(diào)節(jié)而控制。
[0029] 在本說(shuō)明書(shū)中，一次粒子的平均粒徑根據(jù)ISO 13320：2009并使用粒度分布測(cè)定機(jī)(日機(jī)裝株式會(huì)社制，商品名：MT3300EX)而測(cè)定。上述測(cè)定中得到的平均粒徑是基于體積統(tǒng)計(jì)值的平均粒徑，平均粒徑為中位值(d50)。在粒度分布測(cè)定時(shí)，使該聚集體分散的溶劑使用水，分散劑使用六偏磷酸。此時(shí)，水的折射率使用1.33的數(shù)值，另外，對(duì)于六方氮化硼粉末的折射率，使用1.80的數(shù)值。
[0030] 上述六方氮化硼粉末的鈉及鈣的含量可以較低。鈉及鈣的合計(jì)含量例如可以低于50ppm、為40ppm以下、35ppm以下、30ppm以下、20ppm以下、或10ppm以下。鈉及鈣的合計(jì)含量還可以在檢測(cè)儀器的檢測(cè)限以下。通過(guò)使鈉及鈣的合計(jì)含量在上述范圍內(nèi)，例如，能夠降低在用作脫模材料時(shí)由制品表面中的雜質(zhì)金屬的影響引起顏色不均的產(chǎn)生、及雜質(zhì)金屬向制品中的轉(zhuǎn)移等引起的絕緣特性的降低的發(fā)生等。在上述制品為電子材料等時(shí)，使用上述六方氮化硼粉末的效果更顯著。上述六方氮化硼中的鈉及鈣的含量例如可以通過(guò)原料粉末的組成、及酸清洗等進(jìn)行調(diào)節(jié)。在六方氮化硼粉末的制造中，作為添加劑，使用堿金屬或堿土類金屬的情況較多，其中，大多使用鈉及鈣。因此，在六方氮化硼粉末中這些元素容易明顯化。因此，從進(jìn)一步提高如上所述的效果的觀點(diǎn)考慮，降低鈉及鈣的合計(jì)含量是優(yōu)選的。另外，可以將鈉及鈣的合計(jì)在上述范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以將鈉含量設(shè)為30ppm以下、20ppm以下、或10ppm以下，可以將鈣含量設(shè)為40ppm以下、30ppm以下、或20ppm以下。
[0031] 對(duì)于上述六方氮化硼粉末而言，根據(jù)制法等，可以包含鈉及鈣、以及其他金屬元素。作為其他金屬元素，例如可舉出錳、鐵及鎳等。上述六方氮化硼粉末中，優(yōu)選其他金屬元素的含量低。上述六方氮化硼粉末中，錳、鐵及鎳的各自的含量可以為20ppm以下、10ppm以下、或5ppm以下。錳、鐵及鎳各自的含量還可以在檢測(cè)儀器的檢測(cè)限以下。
[0032] 本說(shuō)明書(shū)中，六方氮化硼粉末中的金屬含量根據(jù)ICP發(fā)光分析法的加壓酸分解法而測(cè)定。
[0033] 根據(jù)制法等，六方氮化硼粉末可含有多個(gè)一次粒子聚集而成的聚集塊。在六方氮化硼粉末含有上述聚集塊的情況下，以六方氮化硼粉末的總量為基準(zhǔn)，上述聚集塊的含量例如可以為8質(zhì)量％以下、5質(zhì)量％以下、3質(zhì)量％以下、或1.5質(zhì)量％以下。通過(guò)使上述聚集塊的含量在上述范圍內(nèi)，例如，在用作脫模材料的情況下，可以形成均勻性更加優(yōu)異的脫模層，能夠使脫模層的脫模性提高。六方氮化硼粉末優(yōu)選不含上述聚集塊。
[0034] 上述六方氮化硼粉末例如可以通過(guò)以下的方法制造。六方氮化硼粉末的制造方法的一實(shí)施方式包括：第一工序，在包含具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物的氣體氣氛中、并且在0.25MPa以上且低于5.0MPa的壓力下的條件下，于1600℃以上且低于1850℃的溫度對(duì)包含含碳化合物及含硼化合物的原料粉末進(jìn)行加熱處理而得到加熱處理物；和第二工序，于比上述第一工序高的溫度，將上述加熱處理物進(jìn)行燒成而得到六方氮化硼粉末。
[0035] 第一工序是在具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物的存在下，通過(guò)對(duì)原料粉末進(jìn)行加壓及加熱而生成氮化硼的工序。原料粉末包括含碳化合物及含硼化合物。
[0036] 含碳化合物是具有碳原子作為構(gòu)成元素的化合物。含碳化合物與含硼化合物及具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物進(jìn)行反應(yīng)而形成氮化硼。作為含碳化合物，可以使用純度高且較廉價(jià)的原料。作為這樣的含碳化合物，例如可舉出炭黑及乙炔黑等。
[0037] 含硼化合物是具有硼作為構(gòu)成元素的化合物。含硼化合物是與含碳化合物及具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物進(jìn)行反應(yīng)而形成氮化硼的化合物。作為含硼化合物，可以使用純度高且較廉價(jià)的原料。作為這樣的含硼化合物，例如可舉出硼酸及氧化硼等。
[0038] 含硼化合物包含硼酸時(shí)，上述的制造方法例如可以具備原料粉末的制備工序，該原料粉末的制備工序也可以進(jìn)一步包括將含硼化合物脫水的工序。通過(guò)具有將含硼化合物脫水的工序，可以使第一工序中得到的氮化硼的產(chǎn)量提高。
[0039] 原料粉末除了含碳化合物及含硼化合物之外，也可以具有其他化合物。作為其他化合物，例如可舉出作為成核劑的氮化硼粉末等。通過(guò)使原料粉末含有作為成核劑的氮化硼粉末，可以更易于對(duì)所合成的氮化硼粉末的平均粒徑進(jìn)行控制。原料粉末優(yōu)選包含成核劑。在原料粉末包含成核劑時(shí)，氮化硼粉末的比表面積的調(diào)節(jié)變得容易，比表面積低于2
2.0m/g的氮化硼粉末的制造變得更容易。
[0040] 在使用作為成核劑的氮化硼粉末時(shí)，以原料粉末100質(zhì)量份為基準(zhǔn)，作為成核劑的氮化硼粉末的含量例如可以為0.05～8質(zhì)量份。通過(guò)將上述成核劑的含量的下限值設(shè)為0.05質(zhì)量份以上，可以進(jìn)一步提高包含成核劑的情況下的效果。通過(guò)將上述成核劑的含量的上限值設(shè)為8質(zhì)量份以下，可以使氮化硼粉末的產(chǎn)量提高。
[0041] 具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物是與含碳化合物及含硼化合物進(jìn)行反應(yīng)而形成氮化硼的化合物。對(duì)于具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物而言，例如可舉出氮及氨等。具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物可以以氣體(也稱為含氮的氣體)的形式來(lái)供給。從促進(jìn)基于氮化反應(yīng)的氮化硼的形成的觀點(diǎn)、以及降低成本的觀點(diǎn)考慮，含氮的氣體優(yōu)選包含氮?dú)猓鼉?yōu)選是氮?dú)?。使用多種氣體的混合氣體來(lái)作為含氮的氣體時(shí)，混合氣體中的氮?dú)獾谋壤蓛?yōu)選為95體積/體積％以上。
[0042] 第一工序在加壓下條件下進(jìn)行。第一工序中的壓力的下限值為0.25MPa以上，例如可以為0.30MPa以上、或0.50MPa以上。通過(guò)將第一工序中的壓力的下限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以抑制作為副產(chǎn)物的碳化硼的生成，還可以抑制氮化硼粉末的比表面積的增加。第一工序中的壓力的上限值低于5.0MPa，例如可以為4.0MPa以下、3.0MPa以下、2.0MPa以下、1.0MPa以下、或低于1.0MPa。通過(guò)將第一工序中的壓力的上限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以抑制氧化硼的揮發(fā)量降低，縮短燒成時(shí)間。第一工序中的壓力可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以為0.25MPa以上且低于5.0MPa、0.25～1.0MPa、或0.25MPa以上且低于1.0MPa。
[0043] 第一工序在加熱下進(jìn)行。第一工序中的加熱溫度的下限值可以為1600℃以上，例如為1650℃以上、或1700℃以上。通過(guò)將第一工序中的加熱溫度的下限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以促進(jìn)原料粉末的反應(yīng)，并提高第一工序中得到的氮化硼的產(chǎn)量。通過(guò)將第一工序中的加熱溫度的下限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，還可以將可混入原料粉末中的鈉及鈣等金屬元素(之后成為雜質(zhì)金屬元素的金屬元素)更充分地排除至體系外。第一工序中的加熱溫度的上限值例如低于1850℃，例如可以為1800℃以下、或1750℃以下。通過(guò)將第一工序中的加熱溫度的上限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以充分地抑制副產(chǎn)物的生成。第一工序中的加熱溫度可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如，可以為1650℃以上、低于1850℃、1650～1800℃。第一工序中，升溫速度沒(méi)有特別限制，例如可以為0.5℃/分鐘以上。
[0044] 第一工序中的加熱時(shí)間例如可以為2小時(shí)以上、或3小時(shí)以上。第一工序中的加熱時(shí)間例如還可以為12小時(shí)以下、10小時(shí)以下、或8小時(shí)以下。第一工序中的加熱時(shí)間可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以為2～12小時(shí)、或2～10小時(shí)。需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中加熱時(shí)間是指，從加熱對(duì)象物的周圍環(huán)境的溫度到達(dá)規(guī)定的溫度起，維持在該溫度的時(shí)間。
[0045] 第二工序是通過(guò)在具有氮原子作為構(gòu)成元素的化合物的存在下，進(jìn)一步在加壓及高溫下對(duì)第一工序中得到的包含氮化硼的加熱處理物進(jìn)行加熱，由此使提高了結(jié)晶性的氮化硼的一次粒子(六方氮化硼的一次粒子)生長(zhǎng)、脫碳的工序。晶粒生長(zhǎng)而得到的六方氮化硼的一次粒子具有鱗片狀的形狀。
[0046] 第二工序在加壓下進(jìn)行。第二工序中的壓力可以與第一工序相同也可以不同。第二工序的壓力的下限值例如可以為0.25MPa以上、0.30MPa以上、或0.50MPa以上。通過(guò)將第二工序中的壓力的下限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以進(jìn)一步提高得到的六方氮化硼粉末的純度。第二工序中的壓力的上限值沒(méi)有特別限制，例如可以低于5.0MPa、為4.0MPa以下、3.0MPa以下、2.0MPa以下、1.0MPa以下、或低于1.0MPa。通過(guò)將第二工序中的壓力的上限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以進(jìn)一步降低六方氮化硼粉末的制造成本，工業(yè)性方面具有優(yōu)勢(shì)。第二工序中的壓力可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如，可以為0.25MPa以上、低于5.0MPa、0.25～
1.0MPa、或0.25MPa以上、低于1.0MPa。
[0047] 第二工序中的加熱溫度設(shè)定為比第一工序高的溫度。第二工序中的加熱溫度的下限值例如可以為1850℃以上、或1900℃以上。通過(guò)將第二工序中的加熱溫度的下限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，能夠進(jìn)一步提高六方氮化硼的純度，并且促進(jìn)一次粒子的生長(zhǎng)，使六方氮化硼粉末的比表面積更小。第二工序中的加熱溫度的上限值例如可以為2050℃以下、或2000℃以下。通過(guò)將第二工序中的加熱溫度的上限值設(shè)為上述范圍內(nèi)，能夠抑制六方氮化硼的黃變。第二工序中的加熱溫度可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以為1850～2050℃、或1900～2025℃。
[0048] 第二工序中的加熱時(shí)間(高溫?zé)蓵r(shí)間)例如可以為0.5小時(shí)以上、或1小時(shí)以上。通過(guò)將第二工序中的加熱時(shí)間設(shè)為上述范圍內(nèi)，能夠進(jìn)一步提高六方氮化硼的純度，并且使一次粒子的生長(zhǎng)更充分。第二工序中的加熱時(shí)間例如也可以為30小時(shí)以下、或25小時(shí)以下。通過(guò)將第二工序中的加熱時(shí)間設(shè)為上述范圍內(nèi)，能夠更廉價(jià)地制造六方氮化硼粉末。第二工序中的加熱時(shí)間可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可以為0.5～30小時(shí)、或0.5～25小時(shí)。
[0049] 上述制造方法可以包括第一工序及第二工序、以及其他工序。作為其他工序，例如可舉出上述原料粉末的制備工序、原料粉末的脫水工序及原料粉末的加壓成型工序等。在上述制造方法包括原料粉末的加壓成型工序時(shí)，可以在原料粉末高密度地存在的環(huán)境下進(jìn)行燒成，能夠提高第一工序中得到的氮化硼的產(chǎn)量。
[0050] 上述六方氮化硼粉末的制造方法可以說(shuō)是應(yīng)用了所謂的碳還原法的制造方法。通過(guò)利用上述制造方法，從而能夠容易地得到一次粒子的平均粒徑、及比表面積經(jīng)調(diào)整的六方氮化硼粉末。所得到的六方氮化硼的一次粒子與使用其他制法的情況相比，有得到壁厚的一次粒子的傾向，推測(cè)比表面積的調(diào)節(jié)變得容易正是因?yàn)檫@樣的緣故。
[0051] 以上，針對(duì)幾種實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的任何限定。另外，關(guān)于上述的實(shí)施方式的說(shuō)明內(nèi)容可以彼此適用。
[0052] 實(shí)施例
[0053] 以下，用實(shí)施例及比較例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施例。
[0054] (實(shí)施例1)
[0055] [六方氮化硼粉末的制備]
[0056] 使用亨舍爾混合機(jī)將硼酸(株式會(huì)社高純度化學(xué)研究所制)100質(zhì)量份、和乙炔黑(電化株式會(huì)社制，等級(jí)名：HS100)25質(zhì)量份進(jìn)行混合而得到混合粉末(原料粉末)。將得到的混合粉末放入250℃的干燥機(jī)，并保持3小時(shí)，由此進(jìn)行硼酸的脫水。將脫水后的混合粉末200g放入壓制成型機(jī)的直徑100Φ的模具，在加熱溫度：200℃及壓制壓力：30MPa的條件下進(jìn)行成型。將這樣得到的原料粉末的成型體用于燒成。
[0057] 將上述成型體靜置于碳?xì)夥諣t內(nèi)，在加壓至0.8MPa的氮?dú)夥罩?，以升溫速度?℃/分鐘來(lái)升溫至1800℃，于1800℃保持3小時(shí)以進(jìn)行上述成型體的加熱處理(第一工序)。之后，以升溫速度：5℃/分鐘將碳?xì)夥諣t內(nèi)進(jìn)一步升溫至2000℃，在2000℃保持7小時(shí)，將上述成型體的加熱處理物于高溫進(jìn)行燒成(第二工序)。用亨舍爾混合機(jī)將燒成后的松散聚集的氮化硼破碎，通過(guò)網(wǎng)眼尺寸：75μm的篩，得到通過(guò)了篩的粉末。以這樣的方式制備六方氮化硼粉末。
[0058] [六方氮化硼粉末的性狀]
[0059] 針對(duì)以上述方式得到的六方氮化硼粉末，進(jìn)行粉末的純度、粉末的比表面積、一次粒子的平均粒徑、及粉末中的鈣及鈉的合計(jì)含量的測(cè)定。具體而言，利用后述的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。將結(jié)果示于表1。
[0060] ＜六方氮化硼粉末的純度＞
[0061] 通過(guò)以下的方法來(lái)求出六方氮化硼粉末的純度。具體而言，首先，用氫氧化鈉使試樣堿分解，通過(guò)水蒸氣蒸餾法從分解液中蒸餾氨，并將其捕集到硼酸水溶液中。將該捕集液作為對(duì)象，用硫酸標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定來(lái)求出上述試樣中的氮原子(N)的含量。然后，基于以下的式(1)來(lái)確定試樣中的六方氮化硼(hBN)的含量，算出六方氮化硼粉末的純度。
[0062] 試樣中的六方氮化硼(hBN)的含量[質(zhì)量％]＝氮原子(N)的含量[質(zhì)量％]×1.772···(1)
[0063] 需要說(shuō)明的是，六方氮化硼的分子量用24.818g/mol，氮原子的原子量用14.006g/mol。
[0064] ＜六方氮化硼粉末的比表面積＞
[0065] 根據(jù)JIS Z 8803：2013中記載的方法，使用測(cè)定裝置來(lái)測(cè)定包含一次粒子的聚集體的六方氮化硼粉末的比表面積。該比表面積為應(yīng)用使用了氮?dú)獾腂ET單點(diǎn)法算出的值。
[0066] ＜一次粒子的平均粒徑：中位粒徑(d50)＞
[0067] 對(duì)六方氮化硼粉末中的一次粒子的平均粒徑進(jìn)行了測(cè)定。根據(jù)ISO 13320：2009中記載的方法，使用粒度分布測(cè)定機(jī)(日機(jī)裝株式會(huì)社制，商品名：MT3300EX)來(lái)測(cè)定六方氮化硼的一次粒子的平均粒徑。需要說(shuō)明的是，得到的平均粒徑為基于體積統(tǒng)計(jì)值的平均粒徑，為中位值(d50)。測(cè)定粒度分布時(shí)，作為使該聚集體分散的溶劑，使用水，作為分散劑，使用六偏磷酸。此時(shí)水的折射率用1.33，另外，關(guān)于六方氮化硼粉末的折射率，用1.80的數(shù)值。
[0068] ＜六方氮化硼粉末中的鈣及鈉的合計(jì)含量＞
[0069] 通過(guò)ICP發(fā)光分析法的加壓酸分解法來(lái)測(cè)定六方氮化硼粉末中的鈣及鈉的含量。將鈣及鈉的合計(jì)值設(shè)為合計(jì)含量。需要說(shuō)明的是，表1及表2中，“N.D.”表示測(cè)定對(duì)象的元素在檢測(cè)限值以下。
[0070] [針對(duì)使用了六方氮化硼粉末的脫模材料的評(píng)價(jià)]
[0071] 針對(duì)以上述方式得到的六方氮化硼粉末的脫模材料進(jìn)行評(píng)價(jià)(脫模性的評(píng)價(jià))。首2
先，如下制備成為涂布脫模材料的對(duì)象的成型體。在氧量：1.0％并且比表面積：10m/g的氮化硅粉末中添加氧化釔2.5mol％，加入甲醇并用濕式球磨機(jī)進(jìn)行5小時(shí)濕式混合而得到混合物。將得到的混合物過(guò)濾，將濾集物干燥而由此得到混合粉末。將上述混合粉末填充于模具，以20MPa的成型壓力進(jìn)行模具成型之后，以200MPa的成型壓力進(jìn)行CIP成型，由此制備板狀的成型體(5mm×50mm×50mm)。
[0072] 接下來(lái)，使以上述方式得到的六方氮化硼粉末分散于正己烷溶液中，制備濃度：1質(zhì)量％的漿料。將制備的漿料在上述成型體上以厚度成為10μm的方式涂布于上述成型體的兩面，進(jìn)行干燥而制備設(shè)置有脫模層的基材。利用同樣的方法制備30張基材，準(zhǔn)備將30張?jiān)摶闹丿B而成的塊材。將該塊材在具有碳加熱器的電爐內(nèi)靜置，在1900℃及0.9MPa的條件下燒成6小時(shí)。目測(cè)觀察燒成后的上述基材彼此的剝離面，以下述基準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)脫模性。A是指脫模性最優(yōu)異。
[0073] A：任意的基材彼此均自然地脫模，并且在基材的剝離面未觀察到源自雜質(zhì)的黑點(diǎn)等。
[0074] B：任意的基材彼此均自然地脫模，并且在基材的剝離面少量觀察到源自雜質(zhì)的黑點(diǎn)等。
[0075] C：基材彼此未脫模，或在基材的剝離面觀察到源自雜質(zhì)的黑點(diǎn)等。
[0076] (實(shí)施例2)
[0077] 實(shí)施例2中，將第二工序中的加熱溫度設(shè)為1900℃，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式來(lái)制造六方氮化硼粉末。將實(shí)施例2的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1。
[0078] (實(shí)施例3)
[0079] 實(shí)施例3中，將第一工序及第二工序中的壓力設(shè)為0.3MPa，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式來(lái)制造六方氮化硼粉末。將實(shí)施例3的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1。
[0080] (實(shí)施例4)
[0081] 實(shí)施例4中，在實(shí)施例1的原料粉末中進(jìn)一步配合作為成核劑的六方氮化硼(電化株式會(huì)社制，等級(jí)名：GP)1質(zhì)量份，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式來(lái)制造六方氮化硼粉末。將實(shí)施例4的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1。
[0082] (實(shí)施例5)
[0083] 實(shí)施例5中，使用噴射式粉碎機(jī)(第一實(shí)業(yè)株式會(huì)社制，商品名：PJM?80)，在粉碎壓力：0.2MPa的粉碎條件下進(jìn)一步對(duì)實(shí)施例1中得到的六方氮化硼粉末進(jìn)行噴磨粉碎，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式制造六方氮化硼粉末。將實(shí)施例5的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1。
[0084] (實(shí)施例6)
[0085] 實(shí)施例6中，在實(shí)施例1的原料粉末中進(jìn)一步配合作為成核劑的六方氮化硼(電化株式會(huì)社制,等級(jí)名：SGP)10質(zhì)量份，并且將第二工序中的加熱時(shí)間設(shè)為40小時(shí)，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式制造六方氮化硼粉末。將實(shí)施例6的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1。
[0086] (比較例1)
[0087] 將市售品的六方氮化硼粉末作為比較例1。將比較例1的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表2。
[0088] (比較例2)
[0089] 比較例2中，將第二工序中的加熱溫度從2000℃變更為1800℃，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式制造六方氮化硼粉末。將比較例2的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表2。
[0090] (比較例3)
[0091] 比較例3中，將第一工序及第二工序中的壓力設(shè)為0.2MPa，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方式制造六方氮化硼粉末。將比較例3的六方氮化硼粉末的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表2。需要說(shuō)明的是，在比較例3的制造條件下，與實(shí)施例1相比，爐內(nèi)的污染的程度大。
[0092] [表1]
[0093]
[0094] [表2]
[0095]
[0096] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性

[0097] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供通用性高的六方氮化硼粉末。根據(jù)本發(fā)明，還可以提供如上所述的六方氮化硼粉末的制造方法。

專利標(biāo)題： 六方氮化硼粉末
申請(qǐng)?zhí)枺篊N202080069892.4 申請(qǐng)日：2020-11-12
公開(kāi)(公告)號(hào)：CN114466818A 公開(kāi)(公告)日：2022-05-10
發(fā)明人 ： 竹田豪 , 筑地原雅夫 , 田中孝明
申請(qǐng)人： 電化株式會(huì)社
申請(qǐng)人地址： 日本東京都
專利權(quán)人： 電化株式會(huì)社