(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
β−サイアロン（化学式Ｓｉ６−Ｚ  ＡｌＺ  Ｎ８−Ｚ  ，０＜Ｚ≦４．２）を高温高圧処理し製造された高圧相のスピネル型サイアロンと非晶質物質との混合粉末を分離・精製する方法において、フッ化水素酸で非晶質物質を溶解分離することを特徴とするスピネル型サイアロンの粉末の分離・精製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごく最近、その存在と合成法が発明された高圧相スピネル型サイアロン粉末の分離・精製に関し、詳しくは、従来知られている種々の圧縮法を用いて低圧相β−サイアロンを立方晶スピネル型サイアロンに変換させる所謂高圧合成法により得られるスピネル型サイアロンの分離・精製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧相スピネル型サイアロンやその合成法はごく最近発明されたばかりであり（特願２０００−３１２６４２号）、その分離・精製法は、従来全く知られていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スピネル型サイアロンを合成し、その物性などを調べ、新しく物質開発を行う目的で、従来技術である衝撃波を利用した衝撃処理技術などの高圧合成を利用した合成法が使われるが、現状では、どうしてもスピネル型サイアロンと一緒に非晶質物質が出現する。この非晶質物質を分離し、スピネル型サイアロンのみを精製する技術が不可欠であった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とする所は、立方晶スピネル型サイアロンに共存する非晶質物質を効率良く分離、精製方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、衝撃処理により得られたスピネル型サイアロンを含む試料から非晶質物質をフッ化水素酸を使って溶解除去することでスピネル型サイアロンの分離・精製が行えることを見い出した。本発明の方法を用いることによりスピネル型サイアロンの大量合成も可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の高圧相のスピネル型サイアロンの分離・精製方法においては、β型サイアロン粉末と銅粉との混合粉末の圧力成形体に約５０ＧＰａの衝撃圧縮処理を行い、瞬間的に発生する高温高圧状態を利用して物質合成を行う既知の衝撃加圧法で得られた非晶質物質を含むスピネル型サイアロン粉末等を対象とする。この方法では、非晶質物質混合粉末が生成する。
【０００７】
次に、スピネル型サイアロン粉末と非晶質物質混合粉末中に含まれる非晶質物質の分離・精製方法について説明する。
分離・精製の対象とするスピネル型サイアロンと非晶質物質との混合粉末は、微粉末、具体的には粒子径が１０μｍ以下の粉末であることが好ましく、１μｍ以下の粉末であることが更に好ましい。しかも、それらの粒子径の分布が出来るだけ均一であることが望ましい。１０μｍを越えるような大きな粒子が存在したり、粒子径が不揃いであると、スピネル型サイアロンに覆われた非晶質物質があったり、溶解に時間がかかったりして効率が悪くなる。
【０００８】
非晶質物質中に含まれるＳｉ３  Ｎ４  ，Ａｌ２  Ｏ３  ，ＡｌＮ、およびＳｉＯ２  の各成分はフッ化水素酸と次のように反応する。
Ｓｉ３  Ｎ４  ＋１２ＨＦ＝４ＮＨ３  ＋３ＳｉＦ４
Ａｌ２  Ｏ３  ＋６ＨＦ＝３Ｈ２  Ｏ＋２ＡｌＦ３
ＡｌＮ＋３ＨＦ＝ＮＨ３  ＋ＡｌＦ３
ＳｉＯ２  ＋４ＨＦ＝２Ｈ２  Ｏ＋ＳｉＦ４
【０００９】
これらの反応式から、１モルのＳｉ３  Ｎ４  、Ａｌ２  Ｏ３  、ＡｌＮ、およびＳｉＯ２  の各成分に対してそれぞれ、１２、６、３、４モルのフッ化水素が反応する。従って、１回で処理可能な混合粉末量は、サイアロンの組成、非晶質物質中に含まれるＳｉ３  Ｎ４  、Ａｌ２  Ｏ３  、ＡｌＮ、およびＳｉＯ２  の各成分割合、およびフッ化水素量で規定される。
【００１０】
上記反応を効率良く右に進め溶解させるためには、定量以上のフッ化水素を使用する必要がある。この量はモル比で２０〜２００倍が望ましい。このモル比が２０倍未満では、反応を促進させる効果が少なく、２００倍を越えても反応促進の効果がそれ以上望めず、かえって未反応のフッ化水素が残存して好ましくない。フッ化水素酸に少量の硝酸または硫酸を触媒として加えることで反応速度を増大させることができる。硝酸または硫酸の割合は、フッ化水素酸量の１０〜２０容量％程度でよい。
【００１１】
分離・精製は室温で所定時間処理することで行われる。粒子径が１μｍ以下の場合には、室温２０−２５℃で１時間が望ましい。室温が低い場合には、時間を余計に要し、高い場合には、短時間で処理できる。粒子径が大きいものでは時間をかける必要がある。使用する容器は、フッ化水素酸と反応しない四フッ化エチレン樹脂やポリエチレン製のものを使う。
【００１２】
【実施例】
実施例１
β型サイアロン（組成式：Ｓｉ４．２  Ａｌ１．８  Ｏ１．８  Ｎ６．２  ）粉末と銅粉との混合粉末の圧力成形体に約５０ＧＰａの衝撃圧縮処理を行い、非晶質物質を含むスピネル型サイアロン粉末を得た。
この粉末約１００ｍｇをポリエチレン製ビーカー中に秤量し、濃度４６重量％のフッ化水素酸５ｍｌと硝酸１ｍｌ加えて室温２０℃に１時間放置後、ろ紙（Ｎｏ．５Ｃ）でろ過し、ろ紙上の不溶微粉末を多量の水で洗浄し乾燥した。この粉末を粉末Ｘ線回折法で同定した。その結果を図１に示した。
【００１３】
図１において、１は本発明の方法を実施するための衝撃処理前の粉末（β型サイアロンＳｉ４．２  Ａｌ１．８  Ｏ１．８  Ｎ６．２  ）、２は衝撃処理で得られた粉末および３はその粉末についてフッ化水素酸処理後の残留粉末の粉末Ｘ線回折図を例示したものである。
【００１４】
この結果、粉末２で見えた２θで２０〜４０度付近の高いバックグラウンドが消失しスピネル構造に由来するピークが相対的に強くなり、非晶質物質が除去されていることが明らかになった。従って、１時間の化学的処理で非晶質物質が完全にフッ化水素酸と反応し、スピネル型サイアロンは僅かに反応するものの、大部分は反応せず、固体のままである。よって、この固体を採取することでスピネル型サイアロンを分離・精製することが出来た。
【００１５】
実施例２
同様に、β型サイアロン（組成式：Ｓｉ３．２  Ａｌ２．８  Ｏ２．８  Ｎ５．２  ）粉末と銅粉との混合粉末の圧力成形体に約５０ＧＰａの衝撃圧縮処理を行い、非晶質物質を含むスピネル型サイアロン粉末を得た。
この粉末約１００ｍｇをポリエチレン製ビーカー中に秤量し、濃度４６重量％のフッ化水素酸５ｍｌと硝酸１ｍｌ加えて室温２０℃に１時間放置後、ろ紙（Ｎｏ．５Ｃ）でろ過し、ろ紙上の不溶微粉末を多量の水で洗浄し乾燥した。この粉末を粉末Ｘ線回折法で同定した。その結果を図２に示した。
【００１６】
図２において、１は本発明の方法を実施するための衝撃処理前の粉末（β型サイアロンＳｉ３．２  Ａｌ２．８  Ｏ２．８  Ｎ５．２  ）、２は衝撃処理で得られた粉末および３はその粉末についてフッ化水素酸処理後の残留粉末の粉末Ｘ線回折図を例示したものである。
【００１７】
この結果、粉末２で見えた２θで２０〜４０度付近の高いバックグラウンドが消失しスピネル構造に由来するピークが相対的に強くなり、非晶質物質が除去されていることが明らかになった。従って、１時間の化学的処理で非晶質物質が完全にフッ化水素酸と反応し、スピネル型サイアロンは僅かに反応するものの、大部分は反応せず、固体のままである。よって、この固体を採取することでスピネル型サイアロンを分離・精製することが出来た。
【００１８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば次のような効果を奏する。本発明のスピネル型サイアロンの分離・精製方法によれば、スピネル型サイアロン中に含まれる非晶質物質を効率良く分離、溶解し、スピネル型サイアロンの純度を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例１のサイアロン粉末Ｓｉ４．２  Ａｌ１．８  Ｏ１．８  Ｎ６．２  の粉末Ｘ線回折図を示すグラフである。
【図２】図２は、実施例２のサイアロン粉末Ｓｉ３．２  Ａｌ２．８  Ｏ２．８  Ｎ５．２  の粉末Ｘ線回折図を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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