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DE3531790A1 - Verfahren zur herstellung de (beta)-form von si(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)n(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts) - Google Patents

Verfahren zur herstellung de (beta)-form von si(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)n(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts)

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Publication number
DE3531790A1
DE3531790A1 DE19853531790 DE3531790A DE3531790A1 DE 3531790 A1 DE3531790 A1 DE 3531790A1 DE 19853531790 DE19853531790 DE 19853531790 DE 3531790 A DE3531790 A DE 3531790A DE 3531790 A1 DE3531790 A1 DE 3531790A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
amorphous
oxidizing atmosphere
pressure
down arrow
produced
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.)
Ceased
Application number
DE19853531790
Other languages
English (en)
Inventor
Kenro Hayashi
Reiji Hadano Kanagawa Oguma
Masayuki Chigasaki Kanagawa Tamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
Publication of DE3531790A1 publication Critical patent/DE3531790A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der ß-Form von Si3N4 (im folgenden einfach als B-Si3N4 bezeichnet) aus amorphem und/oder Si3N4 der α-Form (im folgenden einfach als (X-Si3N4 bezeichnet) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines B-Si3N4 enthaltenden Si3N4-Gegenstands.
Amorphes Si3N4 und kristallines Si3N4 der α - oder ß-Form sind bekannt. Unter diesen drei Typen von Si3N4 wird B-Si3N4 als dasjenige angesehen, daß die höchste Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Silicium oder
dergleichen hat.
15
Bei konventionellen Verfahren wird zur Herstellung von B-Si3N4 amorphes oder (X-Si3N4 von niedriger Reinheit, das Metalloxide wie Y2°3 un^/oder Metallnitride wie TiN in einer Menge von etwa 5 bis 20 Gew.% enthält, einer ο
Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1500 bis 1700 C unterworfen. Demgemäß enthält das mit den konventionellen Verfahren hergestellte B-Si3N4 eine relativ große Menge an Verunreinigungen.
Weiterhin ist reaktionsgesintertes Sx3N4 als B-Sx3N4
bekannt, das eine relativ hohe chemische Reinheit hat? aber auch das reaktionsgesinterte Si3N4 enhält nicht weniger als 0,5 Gew.% Verunreinigungen wie Al, C und O, die insgesamt auf die Verunreinigungen in dem Si3N4-AuS-gangsmaterial oder dem Si3N4-Quellenmaterial zurückzuführen sind.
Andererseits ist das chemische Dampfabscheidungsverfahren (CVD Chemical Vapour Deposition) als ein Verfahren zur Herstellung von Si3N4 mit hoher Reinheit bekannt. Jedoch ist das Si3N4 mit hoher Reinheit, das bisher durch das CVD-Verfahren hergestellt worden ist, amorph und/oder von der α-Form.
Bisher war kein Verfahren bekannt, das die Umwandlung des so erhaltenen CVD-Si3N4 in die ß-Form unter Erhaltung der hohen Reinheit des Si3N4 erlaubt.
Aufgabe der Erfindung ist es, zur Überwindung der genannten Nachteile ein Verfahren zur Herstellung von B-Si3N4 mit hoher chemischer Reinheit zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von B-Si3N4 gelöst, bei dem man amorphes und/oder α -Si3N4 von hoher chemischer Reinheit in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unter erhöhtem Druck auf eine Temperatur von 16000C oder höher erhitzt.
Das zu erhitzende Si3N4 kann vollständig amorphes Si3N4 oder ausschließlich ο -Si3N4 sein.
Der sich auf die Reinheit des Si3N4 beziehende Ausdruck
"hohe chemische Reinheit" bedeutet, daß der Gehalt oder 25
Anteil der Elemente, die von den jenigen verschieden sind, die Si3N4 ausmachen, nicht mehr als 0,5 Gew.% beträgt.
Aufgabe der Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Gegenstands, der B-Si3N4
enthält und Si3N4 von hoher chemischer Reinheit umfaßt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines B-Si3N4 enthaltenden Si3N4~Gegenstands, bei dem man ein Teil aus Si3N4, das amorphes und/oder
a- Si3N4 mit hoher chemischer Reinheit enthält, in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unter erhöhtem Druck auf eine Temperatur von 16000C oder höher erhitzt.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt das Verhältnis von B-Si3N4 zu dem Si3N--Gegenstand 50 % oder mehr.
Da das amorphe und/oder α -Si3N4 in einer nichtoxidieren- -IO den Atmosphäre unter erhöhtem Druck auf eine Temperatur von 16000C oder höher erhitzt wird, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von B-Si3N4 das ß-Si3N4 selbst dann hergestellt werden, wenn wesentliche Verunreinigungen wie TiN oder Sauerstoff nicht enthalten -) 5 sind.
Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsoder Syntheseverfahren das B-Si3N4 in einem Zustand erhalten werden, in dem es hohe chemische Reinheit aufweist, weil Si3N4 mit hoher chemischer Reinheit erhitzt wird.
Wenn die Atmosphäre bei dem Erhitzen nicht nicht-oxidierend ist, dann besteht die Gefahr, daß mindestens ein Teil des Si3N4 möglicherweise oxidiert wird.
Wenn das Erhitzen bei einem Druck unterhalb dem Normaldruck (1 bar bzw. 1 atm), beispielsweise unter einem erniedrigten Druck von 0,1 bar (0,1 atm) auf 17000C ausgeführt wird, dann kann das Si3N4 zu Si und N_ zersetzt werden.
Wenn die Temperatur des Erhitzens niedriger als 1600°c ist, dann erfolgt selbst unter erhöhtem Druck nur eine geringe Bildung von B-Si3N4.
Bei einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung und Synthese von B-Si3N4 wird amorphes und/oder Ct-Si3N4 mit hoher chemischer Reinheit verwendet, das durch ein CVD-Verfahren hergestellt ist. 5
Im Fall der Herstellung von amorphem und/oder α -Si3N4
durch das CVD-Verfahren kann entweder das Niederdruckverfahren oder das Normaldruckverfahren verwendet werden. Als Reaktionsgase können Kombinationen aus SiCl. und NH.,,
SiH. und NH3, S1H2CI2 und NH3 und jede andere erwünschte Kombination mit der Maßgabe verwendet werden, daß sie hochgradig chemisch rein sind.
Die Temperatur in der Reaktionskammer beträgt vorzugsweise etwa 700 bis 1300 C, aber sie kann, falls erwünscht, niedriger als 700°C oder höher als 13000C sein. Bei der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung oder Synthese von B-Si3N4 wird ein Trägerkörper oder eine Trägerbasis, auf welcher amorphes und/oder α -Si3N4
durch das CVD-Verfahren abgeschieden wird, aus Graphitmaterial oder aus einem graphithaltigen Material aufgebaut. Anstelle von Graphit kann auch Silicium, Quarzglas, Aluminiumoxid oder dergleichen verwendet werden. Die Gestalt des Trägerkörpers oder der Trägerbasis wird beispielsweise im Hinblick auf die Leichtigkeit der Abscheidung des Si3N4 bei dem CVD-Verfahren und gegebenenfalls im Hinblick auf die Leichtigkeit der Entfernung des Trägerkörpers oder der Trägerbasis gewählt.
Dem Trägerkörper oder der Trägerbasis kann eine solche Gestalt gegeben werden, daß das Si3N4 in einer Form abgeschieden werden kann, welche die Form eines Si3N4 Gegenstandes je nach der Verwendung des Si3N4 verkörpert. 5
Erfindungsgemäß enthält das Gas für die nxchtoxidierende Atmosphäre vorzugsweise N~ und/oder NH3, deren Druck als Partialdruck mindestens 2,03 bar (2 atm) beträgt.
Wenn das Gas für die nxchtoxidierende Atmosphäre keine Gase enthält, die einen N-Bestandteil wie N2 und/oder NH3 aufweisen/dann kann möglicherweise das Si3N4 beim Erhitzen zersetzt werden.
Das Gas für die nxchtoxidierende Atmosphäre kann Edelgase wie Argon und Helium zusätzlich zu N2 und/oder NH3 enthalten, wobei N2 und/oder NH3 vorzugsweise einen Partialdruck von mindestens 2,03 bar (2atm) aufweisen.
Bei einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform besteht das Gas für die nxchtoxidierende Atmosphäre im wesentlichen aus N2, aus NH3 oder aus der Mischung von gasförmigem N2 und gasförmigem NH3.
Im Fall, daß das Atmosphärengas im wesentlichen N2 enthält, ist es bevorzugt, daß das Atmosphärengas bei dem Erhitzen einen Druck von mindestens 2,03 bar (2 atm) und eine Temperatur von 1600 C oder höher aufweist. Im Fall, daß das Atmosphärengas im wesentlichen aus NH3 besteht, weist das Atmosphärengas vorzugsweise einen Druck von mindestens 3,04 bar (3 atm) und eine Temperatur von 16000C oder höher beim Erhitzen auf. Im Fall, daß das Atmosphärengas nur die Mischung aus gasförmigem NH3 und gasförmigem N2 enthält, weist das Atmosphärengas vorzugsweise einen Druck von mindestens 2,03 bar (2 atm) und eine
Temperatur von 16000C oder höher beim Erhitzen auf.
Erfindungsgemäß weist das nichtoxidierende Atmosphärengas vorzugsweise einen Druck von mindestens 2,03 bar (2 atm) und insbesondere von mindestens 5,07 bar (5 atm) auf.
Wenn der Druck des nichtoxidxerenden Atmosphärengases bei dem Erhitzen nicht höher als 2,03 bar (2 atm) ist, dann wird die Herstellungsgeschwindigkeit der Bildung von B-Si3N4 vermindert oder erniedrigt, selbst wenn der Druck höher als 1 atm ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von B-Si3N4 ist es erwünscht, die Temperatur für das Erhitzen auf etwa 1700 bis 18000C anzuheben, um die Bildungs- oder Herstellungsrate oder -geschwindigkeit des B-Si3N4 zu erhöhen. Um den hergestellten Anteil oder das Verhältnis von B-Si3N4 zu erhöhen, ist es bevorzugt, den Druck auf etwa 10,13 bar (10 atm) zu steigern oder anzuheben und die Heiztemperatur auf etwa 1700 bis 18000C zu steigern oder anzuheben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:
25
Figur 1 eine erläuternde Darstellung eines Ofens zur
Herstellung von amorphem und/oder α -Si3N4 durch
ein CVD-Verfahren?
Figur 2 eine erläuternde Darstellung eines Ofens zum
Ausbrennen einer Graphitplatte, auf der amorphes und/oder α -Si3N4 abgeschieden wird;
Figur 3 eine erläuternde Darstellung eines Ofens für die Wärmebehandlung unter erhöhtem Druck zur Herstellung von B-Si3N4 aus amorphem und/oder 0-Si3N4 mit hoher chemischer Reinheit gemäß der Erfindung; und
Figur 4 eine erläuternde Darstellung eines Graphitträgers zur Herstellung eines B-Si3N4 enthaltenden Glühtiegels gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform.
Beispiel 1
(1) Zuerst wurde unter Verwendung eines Reaktionsofens 1, wie in Figur 1 dargestellt, eine a-Si3N4-Schicht 3 auf einer Graphitplatte 2 durch ein CVD-Verfahren unter vermindertem Druck hergestellt.
SiCl4 und NH3 wurden als Reaktionsgas verwendet. SiCl4, das zu 10 % einem Trägergas aus H3 beigemischt war (d.h. SiCl4ZH2 = 1/10 auf molekularer Basis), wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 Liter/Min, aus dem Rohr 4 eingeführt, wahrend NH3, das zu 10 % einem Trägergas aus H2 beigemischt war (d.h. NH3, H2= 1/10 auf molekularer Basis), mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 Liter/Min. aus einem Rohr 5 zugeführt wurde. Ein Rohr 6 war mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) zum Absaugen verbunden, durch welche der Druck in der Kammer 7 des Reaktionsofens 1 auf einer Höhe von etwa 26,7 bar (20 mmHg) gehalten wurde.
In Figur 1 ist auch eine Schlange für die Induktionsheizung 8a und eine mit der Schlange 8a verbundene Kohleheizvorrichtung gezeigt. Die Temperatur der Graphitplatte 1 in der Kammer 7 wurde bei 700 bis 13000C durch die Heizvorrichtung 8 gehalten. Die Graphitplatte 2 hat eine
Größe von 100 mmx 100 mmx 10 mm und war auf einem Trägerbett 10 so fixiert, daß die Oberfläche 9 mit einer Fläche von 100 mm χ 100 χ nach oben frei war. Die (X-Si3N4-Schicht 3 wurde in Form einer Platte mit einer Dicke von 3,2 mm auf der Oberfläche 9 der Graphitplatte 2 in einer Fläche von 100 mm χ 100 mm während 40 Stunden abgeschieden.
(2) Dann wurde unter Verwendung eines Oxidationsofens 21, wie in Figur 2 dargestellt, die Graphitplatte 2 ausgebrannt, um eine a-Si3N4-Platte 22 herzustellen. Im einzelnen wurde der Träger 2, auf welchem die (X-Si3N4-Schicht 3 durch das CVD-Verfahren unter Verwendung des Reaktionsofens 1, wie in Figur 1 dargestellt, abgeschieden worden war, in die Kammer 23 des Oxidationsofens 21
eingebracht, und trockene Luft wurde aus dem Einlaß 24 in das Innere der Kammer 23 mit einer Fließgeschwindigkeit von 5 Liter/Min, eingeführt und dann durch den Auslaß 25 abgenommen.
20
Bei der Oxidationsbehandlung wurde die Temperatur in der Kammer 23
gehalten.
Kammer 23 durch die Heizvorrichtung 26 bei 600 bis 8000C
Um die Graphitplatte 2 auszubrennen, kann anstelle von trockener Luft Sauerstoffgas verwendet werden.
Im Fall, daß Sauerstoffgas verwendet wird, kann die Fließgeschwindigkeit desselben geringer als die der trockenen Luft sein.
Um die Graphitplatte 2 zu entfernen, können auch mechanische Mittel wie Schneiden oder Mahlen verwendet werden.
Weiterhin kann, in Abhängigkeit von der Verwendung des Si3N-, die Graphitplatte 2 fortgelassen werden.
Andererseits können in dem Fall, daß der Träger oder die Basis für die darauf stattfindende Bildung der Si.,N4-Schicht in dem CVD-Verfahren aus einem von Graphit oder Kohlenstoff verschiedenem Material, beispielsweise aus Silicium oder Quarzglas hergestellt ist, die dem Fachmann aus dem Bereich der Halbleiterherstellung bekannten Ätzmittel für die -(O Entfernung des Siliciumträgers usw. verwendet werden.
(3) Dann wurde die durch Ausbrennen der Graphitplatte 2 in dem in Figur 2 gezeigten Oxidationsofen 21 hergestellte Si3N4-Platte 22 in dem Ofen 41 für die Wärmebehandlung, wie in Figur -\5 3 dargestellt, unter erhöhtem Druck behandelt.
Zur Behandlung in dem Ofen 41 wurde die Si3N4-Platte 22 in die Kammer 42 des Ofens 41 eingebracht, und N3-GaS mit einem Druck von 10,13 bar (10 atm) wurde aus einer Leitung 43 in die Kammer 42 eingeführt. Dann wurde die Temperatur in der Kammer 42 durch eine Heizvorrichtung 45 auf 17500C angehoben, worauf ein Gaseinlaß/-Auslaßventil 44 geschlossen wurde. Der Druck des N2~Gases in der Kammer 42 betrug 10,13 bar (10 atm).
Nach der Wärmebehandlung unter erhöhtem Druck während 10 Stunden waren 80 % des Ct-Si3N4, das die anfängliche oder ursprüngliche Si,N4~Platte 22 ausmachte, in B-Si3N4 übergegangen oder umgewandelt, und eine Si3N4~Platte 46 mit einer Zusammensetzung von B-Si3N4 (80 %) und Ct-Si3N4 (20 %) konnte hergestellt werden (im folgenden als Probe 1 bezeichnet).
"-Xt-
/lh
Test 1 (Korrosionsbestandigkeitstest)
Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Si3N4-PIa^e (80 % S-Si3N4 und 20 % 0-Si3N4:Probe 1), ein Ct-Si3N4 vor der Wärmebehandlung unter erhöhtem Druck als Vergleichsbeispiel (Probe 2) und ein Quarzglas- oder Siliciumdioxidglas SiO2 zur Verwendung in einem Glühtiegel, wie er in einem konventionellen Siliciumkristall-Ziehverfahren eingesetzt wird, (Probe 3) als weiteres Vergleichsbeispiel wurden in geschmolzenes Silicium, das sich in einem Quarzglasschmelztiegel befand, bei einer Temperatur von 15500C 2 Stunden lang eingetaucht, und das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Erosion wurde für jede der Probenplatten bestimmt (die jeweils dieselbe Form, 5mmx 100 im χ 3 m Größe vor dem Eintauchen, aufwiesen).
Die erhaltene Erosronsgeschwxndigkeit für jede der Proben ist in Tabelle 1 wiedergegeben.
Tabelle 1; Ergebnis des Korrosionsbeständigkeitstests
Probe Nr.
2 3
Erosionsgeschw.
etwa 10.um/S td.
etwa 15O.um/Std.
etw. 180
I.um/Sb
d.
Korrosionsbeständigkeit
gut
schlecht schlecht
Bemerkungen
ß-SLN. (80S) 3 4
(20S) Ct-Si3N4 (CVD) SiO„
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Probe 1 aus dem Beispiel, die B-Si3N4 (80 %) und 01-Si3N4 (20 %) enthielt, eine bessere Korrosionswiderstandsfähigkeit gegenüber geschmolzener Siliciumflüssigkeit aufwies als die aus konventionellem Quarzglas hergestellte Probe 3 oder die aus Ot-Si3 N4 nach dem CVD-Verfahren hergestellte Probe
Test 2 (Reinheit oder Zusammensetzung)
Die Verunreinigungsgehalte wurden für die gemäß Beispiel 1 hergestellte Probe 1 und für die Probe 4 untersucht, welche ein B-Si3N4 enthielt, das nach einem bekannten Reaktionssinterungsverfahren hergestellt war und eine höhere Reinheit als das gesinterte Si3N4~Produkt aufwies, welches allgemein unter Verwendung eines gewöhnlichen Sinterungsmittels oder einer gewöhnlichen Sinterungshilfe hergestellt wird. Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.
Tabelle 2: Gehalt an Verunreinigungen
Na Ca Fe Al Cr (Einheit: Gew.-ppm)
Art der weniger weniger weniger weniger weniger
Verunreinigung als als als als als Mn Bemerkungen
Probe 1 10 10 10 10 10 weniger fl-SLN, (80«)
40 V10D 3900 2300 400 als J H
Ct-Si N (20S)
10
Probe 4 80 reaktionsgesintertes
Si N (Q-Form)
Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß das Si3N4 der Probe 1 einen wesentlich niedrigeren Gehalt an Verunreinigungen c aufweist als das konventionelle B-Si0N.. Weiterhin enthielt die Probe 1 auch von den in der Tabelle 2 angegebenen verschiedene Metallverunreinigungen in viel geringerer Menge als die Probe 4.
Bewertung
Aus den Ergebnissen der Tests 1 und 2 ergibt sich, daß die gemäß Beispiel 1 hergestellte Probe 1 einem Quarzglas und einem 0-Si3N4 in dem Punkt überlegen war, daß die Korrosionswiderstandsfähigkeit gegenüber geschmolzener Siliciumflüssig-
keit hoher war, und daß sie auch einem konventionellen reaktionsgesinterten B-Si3N4 in dem Punkt überlegen war, daß der Gehalt an Verunreinigungen niedriger war. Z.B. ist die Probe 1 geeignet, als ein Material zur Herstellung eines Schmelztiegels zur Aufnahme und Akkomodation von geschmolzenem Silicium für die Herstellung von einkristallinem oder polykristallinem Silicium oder von amorphem Silicium durch das Hochziehverfahren zu dienen. Im Fall der Herstellung oder Bildung des Schmelztiegels kann das Graphitmaterial als Träger
in die Form oder Anordnung gebracht werden, wie sie beispiels-25
weise durch die Bezugsziffer 50 in der Figur 4 gezeigt ist, so daß bei der Abscheidung des amorphen und/oder 01-Si3N4 in dem CVD-Verfahren das abgeschiedene Produkt sich im wesentlichen in Gestalt des Glühtiegels bildet. In diesem Fall wird das Si3N4 auf der Oberfläche 51 des Graphitmaterials 50 abgeschieden, wie dies durch die Bezugsziffer 52 gezeigt ist.
Das erfindungsgemäß hergestellte B-Si3N4 oder das Si^N -Produkt kann auch bei verschiedenen anderen Verwendungen (als der für einen Glühtiegel) eingesetzt werden, etwa als Turbinenblatt oder in ähnlichen anderen Anwendungen.
Beispiel 2
(1) Amorphes Si3N4 wurde nach dem CVD-Verfahren in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied hergestellt, daß die Temperatur während der chemischen Dampfabscheidung (CVD) auf 10000C eingestellt war.
(2) Die Graphitplatte wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel . 0 1 ausgebrannt.
(3) Die Wärmebehandlung unter erhöhtem Druck wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt.
Das so hergestellte Si3N4 enthielt 75 % Si3N4 der ß-Form und 25 % Si3N4 der α-Form (Probe 5).
Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel.
Si3N4-Platten 22, die wie unter (1) und (2) in Beispiel 1 beschrieben hergestellt worden waren, wurden unter verschiedenen Bedingungen der Wärmebehandlung unter erhöhtem Druck Stunden erhitzt, um die Proben 6 bis 17 gemäß Tabelle 3 herzustellen.
Tabelle jfc Beispiel 3 und Verqleichsbeispiel
Bedingungen für die Wärmebehandlung unter erhöhtem Druck
Ergebnisse
Probe
Nr.		 Atmosphären
gas		 Druck
(bar bzw. atm)		 Temperatur
(0O 		Dicke
(mm)		 Zusammensetzung (S)
Ot β amorph		 15
6 N2 weniger als 1750 etwa 3 mm 85 65
7 N2 2
2		 1750 etwa 3 mm 35 53
8 N2 2 1600 etwa 3 mm *7 2
9 N2 2 weniger als
1600		 etwa 3 mm 98 19
10 NH3 weniger als
2		 1750 etwa 3 mm 81 63
11 NH3 2 1750 etwa 3 mm 37 1
12 NH3 2 weniger als
1600		 etwa 3 mm 99 75
13 NH3 10 1750 etwa 3 mm 25 65
14 N und NH 2 1750 etwa 3 mm 35 78
15 N2 und NH3 10 1750 etwa 3 mm 22 58
16 N und Ar 2 1750 etwa 3 mm 42 64
17 N und Ar 10 1750 etwa 3 mm 36
* ft Ρ»
"3B'3179O
Erosionsgeschw.
.um/Std.		 Korrosions
beständigkeit
15 gut
105 schlecht
17 gut
33 gut
110 schlecht
100 schlecht
19 gut
120 schlecht
17 gut
18 gut
13 gut
35 gut
23 gut
Die Ergebnisse des oben beschriebenen Tests 1 sind für die Proben 5 bis 17 in der Tabelle 4 wiedergegeben. Die Ergebnisse des Tests 2 für jede der Proben 5 bis 17 stimmten mit denen für die Probe 1 überein.
Tabelle te Ergebnisse von Test 1 «fr die Proben 5 bis 17
Frnsiansaesohw. Korrosions-
Nr. um/Std. bestandteil Anteil der ß-F««"1 (»>
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12
13
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16
- · 64
Bewertung'
(1) Zusammenhang zwischen dem Unterschied der Bedingungen für die Warmbehandlung unter erhöhtem Druck und der Herstel-
_ lungsgeschwindigkeit und dem Anteil von B-Si3N4.
Das Verhältnis oder der Anteil von Kristallen der ß-Form steigt t wenn der Verfahrensdruck hoher ist und wenn die Heiztemperatur hoher ist. Wenn jedoch die Behandlung bei rfQ einer Temperatur höher ist als 18500C ausgeführt wirdr dann besteht die Gefahr, daß das Si3N4 zersetzt wird.
(2) Zusammenhang zwischen dem Verhältnis oder dem Anteil von S-Si3N4 und der Korrosionsbeständigkeit.
Die Korrosionsbeständigkeit verbessert sich deutlich, wenn der Anteil an Kristallen der ß-Form 50 % übersteigt.
- Leerseite -

Claims (13)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von B-Si3N4, dadurch
gekennzeichnet, daß man amorphes und/oder Si3N4 der
α-Form von hoher chemischer Reinheit in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unter erhöhtem Druck auf eine
Temperatur von 16000C oder höher erhitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man amorphes und/oder Si3N4 der α -Form verwendet, das durch chemische Dampfabscheidung hergestellt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nichtoxidierende Atmosphäre verwendet, die N2 oder NH3 enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nichtoxidierende Atmosphäre verwendet, die im wesentlichen aus N2 besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nichtoxidierende Atmosphäre verwendet, die eine Mischung aus gasförmigen NH3 und gasförmigen N„ enthält.
ORIGINAL INSPECTBD
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5r dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen unter einer erhöhten Druck von mindestens 2,03 bar (2 atm) ausgeführt wird.
7. Verfahren zur Herstellung eines B-Si3N4 enthaltenden Si3N4-Gegenstands, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Teil, das amorphes und/oder Si3N4 der α-Form von hoher chemischer Reinheit enthält, in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unter erhöhtem Druck auf eine Temperatur von 16000C oder höher erhitzt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man amorphes und/oder Si3N4 der α-Form verwendet, das durch chemische Dampfabscheidung hergestellt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nichtoxidierende Atmosphäre verwendet, die N2 oder NH3 enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nichtoxidierende Atmosphäre verwendet, die im wesentlichen aus N2 besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine nichtoxidierende Atmosphäre verwendet, die eine Mischung aus gasfömigem NH3 und gasförmigem N2 enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen bei einem Druck von nicht wendiger als 2,03 bar (2 atm) ausführt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Produkt herstellt, bei dem das Verhältnis von B-Si3N4 zu dem Si3N--Gegenstand nicht weniger als 50 % beträgt.
DE19853531790 1985-04-11 1985-09-06 Verfahren zur herstellung de (beta)-form von si(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)n(pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts) Ceased DE3531790A1 (de)

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