JPH09295801A - 六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散性のよい微粒子であって、かつ高
結晶性であり潤滑性に優れたｈ−ＢＮ粉末を提供する。 【解決手段】 粗製六方晶窒化ホウ素粉末に、添加剤
としてランタンを主成分とする化合物を混合し、非酸化
性ガス雰囲気下１５００〜２２００℃の温度範囲で加熱
処理する六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は六方晶窒化ホウ素粉
末（以下、単にｈ−ＢＮと記す）の製造方法に関する。
更に詳しくは、分散性のよい微粒子径であり、かつ高結
晶性で潤滑性に優れたｈ−ＢＮの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ｈ−ＢＮ粉末は黒鉛と同様に層状構造を
しており、熱伝導性、電気絶縁性、化学安定性、潤滑
性、耐熱性等に優れている。近年、電子材料分野に於い
て、このｈ−ＢＮの耐熱性、熱伝導性、電気絶縁性に優
れた特性を活かし、放熱用シート、常圧焼結体の用途に
使用されつつある。また、ｈ−ＢＮの摩擦係数は９００
℃付近で０．２以下で安定しており、他の固体潤滑剤
（二硫化モリブデン等）よりも空気中高温域で優れた潤
滑性、化学安定性、耐熱性を示すことから、高温域で使
用可能な固体潤滑剤としても注目されている。

【０００３】該固体潤滑剤として使用するｈ−ＢＮ粉末
は、微粒子径を維持したまま潤滑性能を高める方法は、
未だ知られていないため、粒子径を大きくする技術が、
従来から盛んに検討されている。該潤滑性能を高めるに
は、Ｌｃと呼ばれる００２面の結晶子径によって左右さ
れ、該結晶子径の大きいものほど、潤滑性能が優れてい
る（特公平５−３９８８２号公報）と言われている。

【０００４】また、従来法では潤滑性の低いｈ−ＢＮ微
粉末を成形し、加熱処理する方法（特公平４−６３００
５号公報）、水洗浄した後、不活性ガス気流中で加熱処
理する方法（特公平５−３９８８２号公報）等がある。
また比較的粒子径が大きいｈ−ＢＮ粉末を得る方法とし
て、添加剤を加え、混合、成形し、非酸化性ガス雰囲気
下で加熱処理し、粉砕・分級する方法（特公昭６２−２
７００２号公報）などが知られている。しかしこれらの
方法は、何れも結晶粒子径を大きくすることで潤滑性能
を高めるものであり本発明とはその点が大きく異なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分散
性のよい微粒子径であり、かつ高結晶性で潤滑性に優れ
たｈ−ＢＮ粉末を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、添加剤として特定の化合物を粗製六方晶
窒化ホウ素粉末（以下、単に粗ｈ−ＢＮと記す）に混合
し、加熱処理することによって分散性のよい微粒子径で
あり、かつ高結晶性で潤滑性に優れたｈ−ＢＮ粉末を得
ることを知見し、本発明を完成させるに至った。

【０００７】即ち、本発明は粗製六方晶窒化ホウ素粉末
に、添加剤としてランタンを主成分とする化合物を混合
し、非酸化性ガス雰囲気下１５００〜２２００℃の温度
範囲で加熱処理することを特徴とする六方晶窒化ホウ素
粉末の製造方法に関するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる粗ｈ−ＢＮとは、市販品でも構わない
が、以下に例示する方法によって製造されるものでもよ
い。例えば、ホウ酸またはホウ酸塩をアンモニアと直接
反応させる還元窒化法、ホウ酸塩や無水ホウ酸等に尿
素、メラミン等の含窒素化合物を添加し、非酸化性雰囲
気下で加熱処理する含窒素化合物添加法等が知られてい
る。これらは、比較的低温で合成されるため、結晶成長
が未発達で１次粒子が細かく、未反応生成物を多く含ん
でいる。

【０００９】本発明は、添加剤としてランタンを主成分
とする化合物を使用する。これらを例示するとＬａ
Ｆ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＬａＣＩ_３、Ｌａ（ＯＨ）_３、Ｌａ
Ｂ_６、Ｌａ_２（ＣＯ_３）_３・８Ｈ_２Ｏ等が挙げられ、こ
れらは一種または二種以上用いても差し支えない。該添
加剤の添加量は、特に限定するものではないが、通常粗
ｈ−ＢＮ１００重量部に対して１〜５０重量部の範囲が
好ましく、更に好ましくは２〜３０重量部が好適であ
る。

【００１０】しかし、これらランタンを主成分とする化
合物が、水及び酸に可溶なＬａ_２Ｏ _３等の化合物を用い
る場合の添加量は３〜３０重量部が好ましい。一方、Ｌ
ａＦ _３、ＬａＢ_６等の水及び酸に不溶な化合物は、多量
に添加するとｈ−ＢＮの特性を損なうので、１〜１０重
量部程度とすることが好ましい。

【００１１】本発明は、粗ｈ−ＢＮと添加剤としてラン
タンを主成分とする化合物を混合し、加熱処理する温度
範囲は１５００〜２２００℃であり、更には、１６００
〜１９００℃の温度範囲で処理するのがよい。加熱処理
温度が１５００℃未満では充分にｈ−ＢＮの結晶を成長
させることができず、また２２００℃を越える温度で
は、粒子径が大きくなり好ましくない。

【００１２】粗ｈ−ＢＮと添加剤としてランタンを主成
分とする化合物を混合し、加熱処理する際には、非酸化
性ガス雰囲気下で行う。酸化性ガス雰囲気では、ｈ−Ｂ
ＮはＢ_２Ｏ_３等に変換されるので、非酸化性ガス雰囲気
下で行う必要がある。ここで用いる非酸化性ガスには、
窒素ガス、ヘリウムガス、アンモニアガス等を用いるの
が好ましい。

【００１３】本発明は、ランタン化合物のうちＬａ_２Ｏ
_３、あるいは加熱してＬａ_２Ｏ_３となる添加剤等、酸に
可溶なものを混合し、焼成したものは酸洗浄すること
で、添加剤を除去し高純度ｈ−ＢＮを得ることができ
る。

【００１４】使用する酸の種類は、汎用の硫酸、硝酸、
塩酸等の無機酸、または酢酸、シュウ酸、酒石酸、安息
香酸等の有機酸を用いるのが好ましい。用いる酸の温度
および濃度は特に限定されるものではないが、温度は１
０〜５０℃程度が好ましく、濃度は通常１〜１０重量％
程度が好ましい。濃度が１重量％未満では処理時間に長
時間を要するので好ましくない。また１０重量％を越え
るとｈ−ＢＮの溶解により収率が低下するので好ましく
ない。

【００１５】処理時間は、酸の濃度にもよるが３０〜２
００ｍｉｎの時間を要して攪拌するのが好ましい。酸洗
浄されたｈ−ＢＮは、吸引瓶等を用いて濾過する。そし
て、濾過後ｈ−ＢＮに付着する酸性分を市水または純水
を用い除去し、乾燥する。乾燥には、熱風乾燥機や真空
乾燥機等を使用し８０〜１２０℃前後の温度で処理する
のが好ましい。

【００１６】このようにして、粗ｈ−ＢＮに、添加剤と
してランタンを主成分とする化合物を混合し、非酸化性
ガス雰囲気下で１５００〜２２００℃の温度範囲で加熱
処理することにより、分散性のよい微粒子であり、かつ
高結晶性で潤滑性に優れたｈ−ＢＮを得ることができ
る。

【００１７】本発明は、添加剤としてランタンを主成分
とする化合物を混合、加熱処理することにより、微粒子
でも潤滑性の優れたｈ−ＢＮを得ることができる。これ
は００２面の結晶子径のサイズを求めることで評価する
ことができる。この００２面の結晶子径（以下、単にＬ
ｃと記す）は、Ｘ線回析の２θ＝３３°のピークの半価
幅を測定し、下記（１）式によって求めることができ
る。そして、この値が大きいほど潤滑性が優れているこ
とを意味する。

【００１８】 β；ピーク半価幅 λ；１．５４０５６［Å］

【００１９】また、本発明は分散性のよい微粒子径であ
り、かつ高結晶性で潤滑性に優れたｈ−ＢＮ粒子を得る
ことにある。分散性のよい微粒子径を得るためには、平
均粒子径を２μｍ以下にするのが好ましく、また、高結
晶性で潤滑性に優れたｈ−ＢＮ粒子を得るには、Ｌｃ値
６００Å以上が好ましく、更に好ましくは７００Å以上
が好適である。したがって、粗ｈ−ＢＮ粉末をただ単に
１５００〜２２００℃で再焼成しただけでは、Ｌｃを著
しく成長させるには至らない。そこで、ｈ−ＢＮ微粒子
の平均粒子径を維持しつつ、Ｌｃのみ選択的に成長を促
すために添加剤としてランタンを主成分とする化合物が
必要となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例をもって説明する。
尚、部または％は特記しない限り、重量部または重量％
を表す。 実施例１ ホウ酸７２０部、メラミン８００部、尿素２００部、硝
酸ナトリウム６０部を混合し、これをＮ_２ガスを流通さ
せた炉を用い１２５０℃で加熱処理し、平均粒子径０．
４μｍ、Ｌｃの結晶子サイズ２３０Å、比表面積１２．
３ｍ^２／ｇの粗ｈ−ＢＮを得た。該粗ｈ−ＢＮ１００部
に対し、添加剤として試薬一級のＬａ_２Ｏ_３を２０部加
え、Ｖ形混合機で混合した。次にこの混合粉を、高周波
炉を用いＢＮコーティングした黒鉛るつぼに入れ、Ｎ_２
ガスを流通させて８００℃／ｈの昇温速度で１８５０℃
まで加熱し、更に２時間保持した後、室温まで冷却し
た。冷却後取り出し、焼成した粉２０部を５％のＨＮＯ
_３水溶液２５０部に入れ、１時間撹拌した後、吸引濾過
した。次にこの濾過ケーキ上に純水４００部を散布し、
酸性分を取り除き濾過を中止し、熱風乾燥機を使用して
８０℃で乾燥した。その結果は表１に示す如く、得られ
たｈ−ＢＮの平均粒子径及び比表面積を測定したとこ
ろ、粒子径の成長は小さいものの、Ｌｃの結晶子サイズ
は９６０Åと大きく成長し、添加したＬａ_２Ｏ_３の残存
量は５０ｐｐｍであった。

【００２１】実施例２〜３ 添加剤及び添加量を、表１に掲げるランタン化合物とし
た以外は、実施例１と同様の方法で処理した。結果は表
１に示す。

【００２２】実施例４〜５ 添加剤及び添加量を表１に掲げるランタン化合物とし、
また酸洗浄を行わない以外は、実施例１と同様の方法で
処理した。結果は表１に示す。

【００２３】実施例６ 加熱温度を１６００℃で２時間保持した以外は実施例１
と同様に行った。結果は表１に示す。

【００２４】実施例７ Ｎ_２ガスを流通させて８００℃／ｈの昇温速度で２００
０℃まで加熱し、更に２時間保持した以外は実施例１と
同様に行った。結果は表１に示す。

【００２５】比較例１ Ｎ_２ガスを流通させて８００℃／ｈの昇温速度で１４０
０℃まで加熱し、更に２時間保持した以外は、実施例１
と同様に行った。結果は表１に示す。

【００２６】比較例２ 実施例１の粗ｈ−ＢＮに添加剤を加えず、Ｎ_２ガスを流
通させて８００℃／ｈの昇温速度で１８５０℃まで加熱
した以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１に示
す如く、粒子径の成長は小さく、Ｌｃの結晶子サイズも
４３０Åと成長していない。

【００２７】比較例３ 添加剤をＣａＦ_２に替え、添加量を５部とした以外は実
施例１と同様の方法で処理した。結果は表１に示す如
く、Ｌｃの結晶子サイズは７３０Åと結晶子は成長して
いるものの、平均粒子径も大きくなっている。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明のｈ−ＢＮは、結晶未発達かつ未
反応物の多い粗ｈ−ＢＮに、添加剤としてランタンを主
成分とする化合物を混合し、非酸化性ガス雰囲気で加熱
処理することによって分散性のよい微粒子であり、かつ
高結晶性で潤滑性に優れたｈ−ＢＮを提供することにあ
る。また、洗浄することによって除去可能なランタン化
合物については、更に高純度なｈ−ＢＮを提供すること
が可能である。その結果、化粧品材料用や絶縁材に用い
られる他、特に電子材料分野に於ける耐熱性、熱伝導
性、電気絶縁性を必要とする放熱用シートのフィラー
や、潤滑性、化学安定性、耐熱性が要求される固体潤滑
剤としても最適である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗製六方晶窒化ホウ素粉末に、添加剤
   としてランタンを主成分とする化合物を混合し、非酸化
   性ガス雰囲気下１５００〜２２００℃の温度範囲で加熱
   処理することを特徴とする六方晶窒化ホウ素粉末の製造
   方法。
2. 【請求項２】 粗製六方晶窒化ホウ素粉末１００重量
   部に対し、添加剤としてランタンを主成分とする化合物
   １〜５０重量部を混合する請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 粗製六方晶窒化ホウ素粉末に、添加剤
   としてランタンを主成分とする化合物を混合し、加熱処
   理した後、酸に可溶なランタンを主成分とする化合物
   を、無機酸または有機酸で洗浄する請求項１記載の製造
   方法。
4. 【請求項４】 六方晶窒化ホウ素粉末が平均粒子径２
   μｍ以下で、かつＸ線回析による測定結果、００２面の
   結晶子サイズが６００Å以上である請求項１記載の製造
   方法。