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WO2024195609A1 - 窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 - Google Patents

窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2024195609A1
WO2024195609A1 PCT/JP2024/009344 JP2024009344W WO2024195609A1 WO 2024195609 A1 WO2024195609 A1 WO 2024195609A1 JP 2024009344 W JP2024009344 W JP 2024009344W WO 2024195609 A1 WO2024195609 A1 WO 2024195609A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
silicon nitride
powder
containing component
content
chromium
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.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/009344
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
厚樹 五十嵐
一輝 鎌田
賢史 平田
竜之介 長與
聖治 小橋
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.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denka 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 Denka Co Ltd filed Critical Denka Co Ltd
Priority to CN202480020343.6A priority Critical patent/CN120916972A/zh
Priority to JP2025508329A priority patent/JPWO2024195609A1/ja
Publication of WO2024195609A1 publication Critical patent/WO2024195609A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C04B35/587—Fine ceramics

Definitions

  • This disclosure relates to silicon nitride powder and its manufacturing method, as well as silicon nitride sintered body and its manufacturing method.
  • Silicon nitride sintered compacts are a material with excellent strength, hardness, toughness, heat resistance, corrosion resistance, and thermal shock resistance, and are therefore used in various industrial parts such as die-casting machines and melting furnaces, as well as insulating substrates for automotive parts.
  • silicon nitride powder with a high alpha conversion rate is used as the raw material for silicon nitride sintered compacts.
  • Patent Document 1 attempts to produce silicon nitride powder with a high alpha conversion rate using a continuous fluidized bed reactor in order to improve productivity.
  • Patent Document 1 proposes using metallic silicon powder as the raw material, with a total metal impurity content of 1.3 wt% or less and an Fe content of 0.3 wt% or less.
  • the present disclosure provides a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation and a method for producing the same. It provides silicon nitride powder with excellent sinterability and sufficiently reduced quality variation. It provides a method for producing silicon nitride powder that can efficiently produce silicon nitride powder with excellent sinterability and sufficiently reduced quality variation.
  • One aspect of the present disclosure provides the following silicon nitride powder:
  • the silicon nitride powder of [1] above has a high alpha conversion rate and therefore has excellent sinterability.
  • the nitriding reaction during production proceeds with high uniformity, and quality variation is sufficiently reduced. If this silicon nitride powder is used, for example, as a sintering raw material, a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation can be obtained.
  • the use of silicon nitride powder is not limited to the production of silicon nitride sintered bodies.
  • the silicon nitride powder of [1] above may be the following [2] or [3].
  • the silicon nitride powder of [2] above has sufficiently excellent sinterability and can sufficiently suppress abnormal grain growth.
  • the silicon nitride powder of [3] above undergoes a more uniform nitriding reaction during production. This further reduces the variation in quality.
  • the original performance of silicon nitride can be fully maintained. Therefore, when used as a sintering raw material, it is possible to obtain a silicon nitride sintered body with a further reduced variation in quality and excellent performance.
  • One aspect of the present disclosure provides the following method for producing silicon nitride powder.
  • the raw material powder contains at least one selected from the group consisting of a chromium-containing component and a nickel-containing component, and satisfies one or both of the following: the chromium-containing component has a Cr-equivalent content of 100 to 1000 ⁇ g/g; and the nickel-containing component has a Ni-equivalent content of 50 to 1000 ⁇ g/g;
  • the method for producing silicon nitride powder described above in [4] uses a raw material powder containing a predetermined amount of at least one selected from the group consisting of a chromium-containing component and a nickel-containing component, which promotes the nitriding reaction.
  • silicon nitride powder with excellent sinterability and sufficiently reduced quality variation can be efficiently produced using a continuous furnace.
  • the manufacturing method of the above [4] may be the following [5] or [6].
  • the manufacturing method [5] above makes it possible to obtain silicon nitride powder that is excellent in sinterability and has sufficiently reduced quality variation.
  • the manufacturing method [6] above makes it possible to more efficiently manufacture silicon nitride powder having the above characteristics.
  • One aspect of the present disclosure provides the following silicon nitride sintered body:
  • the silicon nitride sintered body of [7] above contains a specified amount of at least one selected from the group consisting of a chromium-containing component and a nickel-containing component, so the particles that make up the silicon nitride sintered body are highly uniform. This makes it possible to sufficiently reduce the variation in quality.
  • the silicon nitride sintered body of [7] above has a Weibull coefficient of 9 or more, so the variation in bending strength is also sufficiently small.
  • the silicon nitride sintered body of [7] above may be the following [8].
  • One aspect of the present disclosure provides the following method for producing a silicon nitride sintered body.
  • a method for producing a silicon nitride sintered body comprising sintering a sintering raw material containing the silicon nitride powder described in any one of [1] to [3] above, or the silicon nitride powder obtained by the production method described in any one of [4] to [6] above, to obtain a silicon nitride sintered body.
  • the silicon nitride sintered body of [9] above has a sintering raw material containing the silicon nitride powder described above or silicon nitride powder obtained by the manufacturing method described above, so the particles constituting the silicon nitride sintered body can have high uniformity. This makes it possible to sufficiently reduce quality variation.
  • silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation and a method for producing the same. It is possible to provide a silicon nitride powder with excellent sinterability and sufficiently reduced quality variation. It is possible to provide a method for producing silicon nitride powder that can efficiently produce silicon nitride powder with excellent sinterability and sufficiently reduced quality variation.
  • the numerical ranges exemplified in the format of "a-b" are numerical ranges inclusive of a and b, with a lower limit being a and an upper limit being b.
  • the present disclosure also includes numerical ranges in which the upper or lower limit of each numerical range is replaced with the numerical value of any of the examples, and numerical ranges in which the upper or lower limit is replaced with the upper or lower limit of another numerical range.
  • the silicon nitride powder (Si 3 N 4 powder) according to one embodiment contains a silicon nitride component having an alpha conversion rate of 90.0% or more, and at least one selected from the group consisting of a chromium-containing component and a nickel-containing component.
  • the silicon nitride powder may contain only the silicon nitride component and the chromium-containing component or only the nickel-containing component, or may contain both the silicon nitride component and the chromium-containing component and the nickel-containing component.
  • the silicon nitride powder contains silicon nitride as a main component.
  • the content of the silicon nitride in the silicon nitride powder may be 90% by mass or more, 95% by mass or more, 98% by mass or more, or 99% by mass or more.
  • the content of the silicon nitride in the silicon nitride powder can be measured using a commercially available X-ray diffraction device.
  • the alpha-phase ratio of the silicon nitride component (phase ratio of alpha-Si 3 N 4 to the whole Si 3 N 4 ) is 90.0% or more. Since such silicon nitride powder has excellent sinterability, when used as a sintering raw material, a silicon nitride sintered body having excellent mechanical properties and sufficiently reduced quality variation can be obtained. From the viewpoint of improving the bending strength of the silicon nitride sintered body, the alpha-phase ratio of the silicon nitride component may be 91.0% or more, 92.0% or more, or 93.0% or more.
  • the alpha-phase ratio of the silicon nitride component may be 98.0% or less, 97.0% or less, or 96.5% or less.
  • An example of the alpha-phase ratio of the silicon nitride component is 90.0 to 98.0%.
  • the alpha-phase ratio of the silicon nitride component can be determined by the method described in the examples.
  • the chromium-containing component in the silicon nitride powder may be a chromium compound such as chromium oxide or chromium nitride, or may be elemental chromium (metallic chromium).
  • the nickel-containing component in the silicon nitride powder may be a nickel compound such as nickel oxide or nickel nitride, or may be elemental nickel (metallic nickel).
  • the chromium-containing component and nickel-containing component may be contained in the metallic silicon particles, may be intentionally added to the raw material powder before sintering, or may be mixed in during the manufacturing process.
  • the Cr content of the chromium-containing component in the silicon nitride powder may be 50 to 250 ⁇ g/g.
  • Such silicon nitride powder has a narrow composition distribution because of the sufficient nitridation. Therefore, it is possible to obtain a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation.
  • the Cr content in the silicon nitride powder may be 240 ⁇ g/g or less, 200 ⁇ g/g or less, or 190 ⁇ g/g or less. This allows the original properties of silicon nitride to be more sufficiently maintained.
  • the Cr content in the silicon nitride powder may be 60 ⁇ g/g or more, 70 ⁇ g/g or more, or 80 ⁇ g/g or more.
  • Such silicon nitride powder has a further advanced nitridation, so it is possible to obtain a silicon nitride sintered body with further reduced quality variation.
  • Ni content of the nickel-containing component in the silicon nitride powder may be 5 to 60 ⁇ g/g.
  • Such silicon nitride powder has a narrow composition distribution because nitridation has progressed sufficiently. Therefore, a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation can be obtained.
  • the Ni content in the silicon nitride powder may be 50 ⁇ g/g or less, 40 ⁇ g/g or less, or 30 ⁇ g/g or less. This allows the original properties of silicon nitride to be more fully maintained.
  • the Ni content in the silicon nitride powder may be 7 ⁇ g/g or more, 8 ⁇ g/g or more, or 10 ⁇ g/g or more.
  • Such silicon nitride powder has a further progressed nitridation, so a silicon nitride sintered body with further reduced quality variation can be obtained.
  • Silicon nitride powder containing both a chromium-containing component and a nickel-containing component does not need to satisfy the numerical ranges for both the Cr content and Ni content described above, but only needs to satisfy the numerical range for at least one of the Cr content and Ni content.
  • the sum of the Cr content and Ni content (Cr+Ni content) in the silicon nitride powder may be 35 ⁇ g/g or more, 40 ⁇ g/g or more, or 50 ⁇ g/g or more.
  • the Cr+Ni content may be 280 ⁇ g/g or less, 240 ⁇ g/g or less, or 200 ⁇ g/g or less.
  • One example of the range of the Cr+Ni content is 30 to 300 ⁇ g/g.
  • the Cr and Ni contents in silicon nitride powder can be quantified by ICP atomic emission spectrometry.
  • ICP atomic emission spectrometry For example, an ICPE-9000 (instrument name, manufactured by Shimadzu Corporation) can be used as a measuring device.
  • the silicon nitride powder of this embodiment contains a silicon nitride component with a high alpha conversion rate, and also contains a predetermined amount of at least one of a chromium-containing component and a nickel-containing component. Since nitridation has progressed sufficiently in such silicon nitride powder, the compositional variation is small. Therefore, when used as a sintering raw material, a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation can be obtained.
  • the use of silicon nitride powder is not limited to the production of silicon nitride sintered bodies, and it may be mixed with other types of powders (e.g., ceramic powders such as boron nitride) to produce a composite, for example.
  • the silicon nitride powder may contain components other than silicon nitride, the chromium-containing component, and the nickel-containing component. Such components include calcium-containing components, halogens, iron-containing components, etc.
  • the calcium-containing component and halogens (fluorine) may be derived from the fluorite used in synthesizing silicon nitride.
  • the iron-containing component may be derived from metal silicon particles, the manufacturing process, etc.
  • Such silicon nitride powder and silicon nitride sintered body can be produced using relatively low-cost raw materials and manufacturing processes, thereby reducing manufacturing costs.
  • the average particle size of the silicon nitride powder may be 0.5 to 2.0 ⁇ m. Such silicon nitride powder has sufficiently excellent sinterability and can sufficiently suppress abnormal grain growth during sintering.
  • the upper limit of the average particle size of the silicon nitride powder may be 1.6 ⁇ m, 1.4 ⁇ m, 1.2 ⁇ m, or 1.0 ⁇ m. This can further suppress abnormal grain growth during sintering.
  • the lower limit of the average particle size of the silicon nitride powder may be 0.6 ⁇ m or 0.7 ⁇ m. This can further increase the sinterability.
  • the average particle size of each powder in this specification is determined based on the method described in JIS Z 8825:2013 "Particle size analysis - Laser diffraction and scattering method".
  • the particle size distribution (cumulative distribution) measured based on the above method, where the horizontal axis is the particle size [ ⁇ m] on a logarithmic scale and the vertical axis is the frequency [volume %]
  • the particle size when the cumulative value from the smallest particle size reaches 50% of the total is the average particle size (D50, median size).
  • the measuring device described in the examples can be used.
  • the average particle size of silicon nitride powder can be adjusted by changing the particle size of the raw material powder, the firing temperature and firing time when producing silicon nitride powder, and the conditions when crushing the calcined body.
  • the BET specific surface area of the silicon nitride powder may be 5 to 15 m 2 /g. Such silicon nitride powder has sufficiently excellent sinterability and can sufficiently suppress abnormal grain growth.
  • the upper limit of the BET specific surface area of the silicon nitride powder may be 14 m 2 /g or 13 m 2 /g. This can further increase the sinterability.
  • the lower limit of the BET specific surface area of the silicon nitride powder may be 6 m 2 /g or 7 m 2 /g. This can further suppress abnormal grain growth during sintering.
  • the BET specific surface area of each powder in this specification is a value measured by the BET single-point method using nitrogen gas in accordance with the method described in JIS Z 8830:2013 "Method for measuring specific surface area of powder (solid) by gas adsorption.”
  • the BET specific surface area of silicon nitride powder can be adjusted by changing the particle size of the raw material powder and the firing temperature and firing time when producing silicon nitride powder.
  • the method for producing silicon nitride powder includes a step of sintering a raw material powder containing metal silicon powder using a continuous furnace in an atmosphere containing nitrogen gas and hydrogen gas to obtain a calcined body containing silicon nitride components with an alpha conversion rate of 90.0% or more.
  • the silicon nitride powder described above may be produced by this production method. Therefore, the contents described in the embodiment of the silicon nitride powder also apply to this production method.
  • the metal silicon powder may be made by crushing metal silicon particles (or lumps). Examples of crushing devices include a hammer mill, a pin mill, a ball mill, a vibration mill, a bead mill, and a jet mill.
  • the average particle size (median size, D50) of the metal silicon powder may be 15 to 30 ⁇ m. From the viewpoint of smoothly progressing nitriding, the average particle size of the metal silicon powder may be 28 ⁇ m or less, 26 ⁇ m or less, or 24 ⁇ m or less. If the raw material is nitrided in a powdered state, excessive heat may be generated. From the viewpoint of suppressing such heat generation, the average particle size of the metal silicon powder may be 16 ⁇ m or more, or 18 ⁇ m or more. The average particle size of the metal silicon powder can be measured in the same manner as the average particle size of the silicon nitride powder.
  • the purity of the metal silicon powder may be 98% by mass or more, or 99% by mass or more.
  • the metal silicon powder may also contain impurities that are mixed in during pulverization using a pulverizer.
  • the metallic silicon powder may be used as the raw material powder as it is, or the raw material powder may be prepared by blending the metallic silicon powder with a powder containing at least one component selected from the group consisting of fluorite, metallic chromium, chromium compounds, metallic nickel, and nickel compounds. Examples of chromium compounds and nickel compounds include oxides and nitrides.
  • the raw material powder may also be prepared by blending the metallic silicon powder with an alloy powder (e.g., stainless steel) containing a chromium component and a nickel component.
  • the raw material powder contains a metallic silicon component as a main component, and at least one selected from the group consisting of a chromium-containing component and a nickel-containing component as a secondary component.
  • the raw material powder may contain a metallic silicon component and either a chromium-containing component or a nickel-containing component.
  • the raw material powder may contain a metallic silicon component and both a chromium-containing component and a nickel-containing component.
  • the content of the metallic silicon component in the raw material powder may be 95% by mass or more, 97% by mass or more, or 98% by mass or more.
  • the content of the metallic silicon component in the raw material powder can be measured using a commercially available X-ray fluorescence analyzer.
  • the Cr content of the chromium-containing component in the raw material powder may be 100 to 1000 ⁇ g/g. With such raw material powder, nitridation proceeds sufficiently smoothly. Therefore, silicon nitride powder with sufficiently reduced composition variation can be obtained in a short time. By using such silicon nitride powder as a sintering raw material, a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation can be obtained.
  • the Cr content in the raw material powder may be 960 ⁇ g/g or less, 900 ⁇ g/g or less, or 850 ⁇ g/g or less. This allows the obtained silicon nitride powder to more fully maintain the original properties of silicon nitride.
  • the Cr content in the raw material powder may be 150 ⁇ g/g or more, or 190 ⁇ g/g or more. By using such raw material powder, nitridation can proceed more smoothly.
  • Ni content of the nickel-containing component in the raw powder may be 50 to 1000 ⁇ g/g.
  • nitridation proceeds sufficiently smoothly. Therefore, silicon nitride powder with sufficiently reduced composition variation can be obtained in a short time.
  • silicon nitride powder as a sintering raw material, a silicon nitride sintered body with sufficiently reduced quality variation can be obtained.
  • the Ni content in the raw powder may be 970 ⁇ g/g or less, 900 ⁇ g/g or less, 800 ⁇ g/g or less, 600 ⁇ g/g or less, or 500 ⁇ g/g or less.
  • the Ni content in the raw powder may be 60 ⁇ g/g or more, 80 ⁇ g/g or more, or 100 ⁇ g/g or more. By using such raw powder, nitridation can proceed more smoothly.
  • the raw powder containing both the chromium-containing component and the nickel-containing component does not need to satisfy the numerical ranges of both the Cr content and the Ni content described above, but only needs to satisfy the numerical range of at least one of the Cr content and the Ni content.
  • the total value of the Cr content and the Ni content in the raw powder may be 160 ⁇ g/g or more, 170 ⁇ g/g or more, or 180 ⁇ g/g or more.
  • the Cr+Ni content may be 1800 ⁇ g/g or less, 1600 ⁇ g/g or less, 1400 ⁇ g/g or less, or 1100 ⁇ g/g or less.
  • An example of the range of the Cr+Ni content is 150 to 2000 ⁇ g/g.
  • the Cr and Ni contents in the raw material powder can be quantified by ICP atomic emission spectrometry.
  • ICP atomic emission spectrometry For example, an ICPE-9000 (instrument name, manufactured by Shimadzu Corporation) can be used as a measuring device.
  • the raw material powder may contain fluorite to promote nitridation of the metal silicon.
  • the content of fluorite per 100 parts by mass of the metal silicon powder may be 0.2 to 3 parts by mass. From the viewpoint of sufficiently promoting the nitridation of the metal silicon, the content of fluorite per 100 parts by mass of the metal silicon powder may be 0.5 parts by mass or more, or 0.8 parts by mass or more. From the viewpoint of reducing the Ca and F contents in the obtained silicon nitride powder, the content of fluorite per 100 parts by mass of the metal silicon powder may be 2 parts by mass or less, or 1.5 parts by mass or less.
  • the raw material powder may contain components other than the metallic silicon component, the chromium-containing component, the nickel-containing component, and the fluorite.
  • Such components include an iron-containing component.
  • the iron-containing component may be derived from metallic silicon particles, the manufacturing process, etc.
  • Such raw material powders can be prepared at low cost, thereby reducing the manufacturing costs of silicon nitride powder and sintered silicon nitride bodies.
  • the raw material powder is sintered in a continuous furnace to obtain a calcined body containing silicon nitride components.
  • the continuous furnace may be, for example, a tunnel-type pusher furnace with a container transport system, a roller hearth kiln, or the like. With such a continuous furnace, the container containing the raw material powder can be continuously heated inside the furnace. Since the raw material powder can be sintered without being molded, the nitriding reaction proceeds efficiently. This makes it possible to obtain a calcined body containing silicon nitride components in a short time.
  • the silicon nitride component contained in such a calcined body has a high alpha conversion rate. The specific numerical value of the alpha conversion rate is as explained in the embodiment of the silicon nitride powder.
  • the container to be filled with the raw material powder can be made of a material that does not change in quality even at temperatures of about 1500°C in an inert gas atmosphere.
  • the container can be made of, for example, carbon, alumina, or boron nitride.
  • There are no particular restrictions on the structure of the container and it can be one that has a storage section for storing the raw material powder.
  • the container can be one that has a container body with a recess and a lid that covers the recess in the main body. Also, multiple containers can be stacked, with the upper container used as the lid for the lower container.
  • the maximum temperature when sintering the raw material powder contained in a container is 1300-1500°C.
  • the temperature is increased to this temperature at a rate of 10-150°C/hour.
  • the temperature may be increased from 30°C to 1100°C at a rate of 50-150°C/hour, and then increased from 1100°C to the maximum temperature at a rate of 10-40°C/hour. This allows the exothermic reaction caused by the nitriding of the raw material powder to be appropriately controlled.
  • the atmosphere during firing may contain nitrogen gas and hydrogen gas. From the viewpoint of promoting nitridation of metal silicon, the ratio of nitrogen gas in the firing atmosphere may be 95.1 vol% or more, or may be 96.0 vol% or more. From the viewpoint of reducing oxides such as SiO 2 contained in the raw material powder and promoting nitridation, the ratio of hydrogen gas in the firing atmosphere may be 2.0 vol% or more, 3.0 vol% or more, or 4.0 vol% or more. An example of the ratio of nitrogen gas in the firing atmosphere is 95.1 to 98.0 vol%. An example of the ratio of hydrogen gas in the firing atmosphere is 2.0 to 4.9 vol%.
  • the atmosphere during firing may contain gases other than nitrogen gas and hydrogen gas. Examples of such gases include argon gas.
  • the ratio (vol%) of each gas in this specification is a value in standard state (0 ° C, 1 atm).
  • the time for heating the raw material powder to 1100°C or higher in the continuous furnace may be 24 hours or less, 22 hours or less, or 20 hours or less. Even if the heating time at high temperatures is shortened in this way, nitridation proceeds smoothly because the raw material powder contains chromium-containing components and/or nickel-containing components. Therefore, silicon nitride powder with sufficiently high purity can be obtained.
  • the time for heating to 1100°C or higher may be 10 hours or more, or 12 hours or more.
  • the temperature After reaching the maximum temperature in the continuous furnace, the temperature may be held for several hours, or cooling may begin immediately. There is no particular limit to the cooling rate, and the temperature may be reduced at a rate of, for example, 10 to 200°C/hour. When the temperature reaches approximately 300°C or less, it may be cooled in the air. Until then, the temperature may be reduced in the above atmosphere.
  • the calcined body obtained by the above-mentioned firing contains silicon nitride (silicon nitride component) as the main component.
  • silicon nitride silicon nitride component
  • the composition and particle size of the silicon nitride powder are as described above.
  • the pulverization may be carried out using, for example, a coarse pulverizer, a wet attritor, a ball mill, a vibrating mill, etc.
  • the silicon nitride component contained as the main component in the calcined body has a high alpha conversion rate, so the calcined body can be pulverized smoothly.
  • the crushed calcined body may be mixed with hydrofluoric acid having a hydrogen fluoride concentration of 10 to 40 mass % to reduce impurities.
  • the crushed calcined body may be dispersed in hydrofluoric acid for treatment.
  • the hydrogen fluoride concentration in the hydrofluoric acid may be 15 to 30 mass %.
  • the temperature of the hydrofluoric acid in the treatment step is, for example, 40 to 80°C.
  • the time for which the silicon nitride powder is immersed in hydrofluoric acid is, for example, 1 to 10 hours.
  • the silicon nitride sintered body according to one embodiment can be obtained by using the silicon nitride powder described above.
  • the silicon nitride sintered body may be obtained by firing a molded body of silicon nitride powder.
  • the silicon nitride sintered body contains a silicon nitride component as a main component and at least one selected from the group consisting of a chromium-containing component and a nickel-containing component as a secondary component.
  • the content of the silicon nitride component in the silicon nitride sintered body may be 90 mass% or more, 93 mass% or more, 95 mass% or more, or 97 mass% or more.
  • the content of the silicon nitride component in the silicon nitride sintered body can be measured using a commercially available X-ray diffraction device.
  • the chromium-containing component in the silicon nitride sintered body may be a chromium compound such as chromium oxide or chromium nitride, or may be simple chromium (metallic chromium).
  • the nickel-containing component in the silicon nitride sintered body may be a nickel compound such as nickel oxide or nickel nitride, or may be simple nickel (metallic nickel).
  • the Cr content of the chromium-containing component in the silicon nitride sintered body may be 10 to 220 ⁇ g/g. Since such a silicon nitride sintered body uses silicon nitride powder in which nitridation has progressed sufficiently, the particles constituting the silicon nitride sintered body are highly uniform. In other words, the composition distribution is sufficiently narrow. Therefore, the quality variation can be sufficiently reduced.
  • the Cr content in the silicon nitride sintered body may be 180 ⁇ g/g or less, 170 ⁇ g/g or less, 160 ⁇ g/g or less, or 100 ⁇ g/g or less.
  • the Cr content in the silicon nitride powder may be 20 ⁇ g/g or more, 30 ⁇ g/g or more, or 40 ⁇ g/g or more. Since such a silicon nitride sintered body is obtained using silicon nitride powder in which nitridation has progressed further, the quality variation can be further reduced.
  • Ni content of the nickel-containing component in the silicon nitride sintered body may be 1 to 60 ⁇ g/g. Since such a silicon nitride sintered body is obtained using silicon nitride powder in which nitridation has progressed sufficiently, the particles constituting the silicon nitride sintered body are highly uniform. In other words, the composition distribution is sufficiently narrow. Therefore, the quality variation can be sufficiently reduced.
  • the Ni content in the silicon nitride sintered body may be 55 ⁇ g/g or less, 50 ⁇ g/g or less, or 45 ⁇ g/g or less. This allows the original properties of silicon nitride to be more sufficiently maintained.
  • the Ni content in the silicon nitride sintered body may be 5 ⁇ g/g or more, 10 ⁇ g/g or more, or 15 ⁇ g/g or more. Since such a silicon nitride sintered body is obtained using silicon nitride powder in which nitridation has progressed further, the quality variation can be further reduced.
  • Silicon nitride sintered bodies containing both a chromium-containing component and a nickel-containing component do not need to satisfy the above-mentioned numerical ranges for both the Cr content and the Ni content, but only need to satisfy the numerical range for at least one of the Cr content and the Ni content.
  • the total value of the Cr content and the Ni content in the silicon nitride sintered body may be 30 ⁇ g/g or more, 40 ⁇ g/g or more, 50 ⁇ g/g or more, or 60 ⁇ g/g or more.
  • the Cr+Ni content may be 280 ⁇ g/g or less, 260 ⁇ g/g or less, 240 ⁇ g/g or less, or 220 ⁇ g/g or less.
  • An example of the range of the Cr+Ni content is 20 to 300 ⁇ g/g.
  • the chromium-containing component in the silicon nitride sintered body may be a chromium compound such as chromium oxide or chromium nitride, or may be simple chromium (metallic chromium).
  • the nickel-containing component in the silicon nitride sintered body may be a nickel compound such as nickel oxide or nickel nitride, or may be simple nickel (metallic nickel).
  • the chromium-containing component and nickel-containing component may be derived from the silicon nitride powder or may be derived from the manufacturing process.
  • the Cr and Ni contents in sintered silicon nitride can be quantified by ICP atomic emission spectroscopy.
  • ICP atomic emission spectroscopy For example, an ICPE-9000 (instrument name, manufactured by Shimadzu Corporation) can be used as a measuring device.
  • the silicon nitride sintered body may contain components other than silicon nitride, the chromium-containing component, and the nickel-containing component.
  • Such components include components derived from sintering aids, iron-containing components, etc.
  • sintering aids include oxide-based ones such as Y 2 O 3 , MgO, and Al 2 O 3.
  • the content of the components derived from the sintering aids in the silicon nitride sintered body may be, for example, 3 to 10 mass %.
  • the Weibull coefficient (m) of the silicon nitride sintered body may be 9 or more, 10 or more, or 11 or more. This allows the variation in quality to be sufficiently reduced.
  • the Weibull coefficient (m) in this specification is a shape parameter in JIS R 1625:2010, and can be obtained by statistically processing the bending strength ( ⁇ ).
  • the single-mode, two-parameter Weibull distribution function (F( ⁇ )) is expressed by the following formula (1).
  • ⁇ is the bending strength measured in accordance with JIS R 1601:2008
  • ⁇ is the scale parameter.
  • the Weibull coefficient m can be obtained as the slope of a straight line in a Weibull plot obtained by a graph with the vertical axis being ln(ln(1/(1-F( ⁇ )))) and the horizontal axis being ln ⁇ .
  • F( ⁇ ) 1-exp[-( ⁇ / ⁇ ) m ]...(1)
  • the bending strength of the silicon nitride sintered body measured in accordance with JIS R 1601:2008 may be 920 MPa or more, 1000 MPa or more, or 1050 MPa or more.
  • the relative density of the silicon nitride sintered body may be 97% or more, or 98% or more, from the viewpoint of improving bending strength.
  • the bulk density of the silicon nitride sintered body may be 3.1 g/ cm3 or more, from the viewpoint of improving bending strength.
  • the relative density and bulk density of the silicon nitride sintered body in this specification are measured by the Archimedes method.
  • the method for producing a silicon nitride sintered body includes a sintering step of molding and firing a sintering raw material containing the above-mentioned silicon nitride powder as a main component.
  • the sintering raw material may contain an oxide-based sintering aid in addition to the silicon nitride powder.
  • the oxide-based sintering aid include Y 2 O 3 , MgO, and Al 2 O 3.
  • the content of the oxide-based sintering aid in the sintering raw material may be, for example, 3 to 10 mass %.
  • the above-mentioned sintering raw materials are pressed at a molding pressure of, for example, 3.0 to 200 MPa to obtain a molded body.
  • the molded body may be produced by uniaxial pressing or by CIP. It may also be fired while being molded by hot pressing.
  • the molded body may be fired in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
  • the pressure during firing may be 0.7 to 1 MPa.
  • the firing temperature may be 1700 to 2100°C or 1800 to 2000°C.
  • the firing time at the firing temperature may be 2 to 20 hours or 4 to 16 hours.
  • the heating rate to the firing temperature may be, for example, 1.0 to 10.0°C/hour. In this manner, a silicon nitride sintered body can be obtained.
  • the above-mentioned manufacturing method uses a sintering raw material containing silicon nitride powder in which nitridation has progressed sufficiently uniformly, so the uniformity of the particles that make up the silicon nitride sintered body can be increased. In other words, the distribution of the composition can be made sufficiently narrow.
  • Such silicon nitride sintered bodies have sufficiently reduced quality variation and are highly reliable.
  • Example 1 Preparation and Evaluation of Metallic Silicon Powder> A metal silicon chunk having a particle size of 10 to 50 mm was prepared. The metal silicon chunk was coarsely crushed using a crushing device (device name: jaw crusher, manufactured by Makino Corporation) and a crushing device (device name: roll crusher, manufactured by Makino Corporation), and then finely crushed using a crushing device (device name: vibration mill, manufactured by Chuo Kakoki Co., Ltd.) to obtain a metal silicon powder. The crushing time by the vibration mill was 300 minutes. The particle size distribution of the metal silicon powder was measured. The particle size distribution was measured by a laser diffraction and scattering method.
  • a crushing device device name: jaw crusher, manufactured by Makino Corporation
  • a crushing device device name: roll crusher, manufactured by Makino Corporation
  • the crushing time by the vibration mill was 300 minutes.
  • the particle size distribution of the metal silicon powder was measured. The particle size distribution was measured by a laser diffraction and scattering method.
  • the measurement was performed in accordance with the method described in JIS Z 8825:2013 "Particle size analysis - laser diffraction and scattering method".
  • the measurement of the particle size distribution was performed by weighing 60 mg of metal silicon powder into a 500 mL container. A 20% aqueous solution of sodium hexametaphosphate (2 mL) and water (200 g) were mixed therewith as a dispersant. The container was set in an ultrasonic disperser manufactured by Sharp Corporation so that the entire portion containing the dispersion liquid was immersed, and ultrasonic dispersion was performed for 1 minute. The above-mentioned particle size distribution measurement was performed using the sample after ultrasonic dispersion. LS13 320 (device name, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) was used to measure the particle size distribution. The average particle size (D50, median diameter) of the metal silicon powder was as shown in Table 1.
  • the above-mentioned metal silicon powder was mixed with fluorite and nickel oxide powder (NiO) to prepare a raw material powder.
  • the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass %, and the amount of nickel oxide powder was 200 mass ppm.
  • the Cr-equivalent content (Cr content) of the chromium-containing component and the Ni-equivalent content (Ni content) of the nickel-containing component in the raw material powder thus prepared were measured by ICP emission spectrometry.
  • the measurement device used was ICPE-9000 (device name, manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement results were as shown in Table 1. Table 1 also shows the total value of the Cr content and the Ni content.
  • a plurality of graphite containers having recesses were prepared.
  • the recesses of each of the plurality of containers were filled with raw material powder.
  • Each container was filled with 1.4 kg of raw material powder.
  • the filling height H of the raw material powder in the recesses was 30 mm.
  • the containers filled with the raw material powder were introduced into a container-transporting continuous furnace, and the metal silicon component contained in the raw material powder was nitrided.
  • the temperature was raised from room temperature to 1100°C in an atmosphere containing nitrogen gas and hydrogen gas over 11 hours, and then from 1100°C to 1400°C over 18 hours.
  • the ratio of nitrogen gas in the atmosphere was 96% by volume, and the ratio of hydrogen gas was 4% by volume.
  • After raising the temperature to 1400°C it was cooled to 200°C in the above atmosphere to obtain a calcined body containing silicon nitride as the main component.
  • the raw material powder was heated to 1100°C or higher for 18 hours. The calcined body was then allowed to cool to room temperature in the air.
  • the calcined body was coarsely crushed using a coarse crushing device (device name: jaw crusher, manufactured by Makino Co., Ltd.) and a crushing device (device name: roll crusher, manufactured by Makino Co., Ltd.), and then wet-pulverized in a ball mill to obtain a pulverized product.
  • a coarse crushing device device name: jaw crusher, manufactured by Makino Co., Ltd.
  • a crushing device device name: roll crusher, manufactured by Makino Co., Ltd.
  • the crushing time was 10 hours (wet-pulverization time).
  • the above-mentioned pulverized material obtained by wet pulverization was immersed in hydrofluoric acid (hydrofluoric acid concentration: 30% by mass) at a temperature of 70°C for 2 hours for acid treatment. The pulverized material was then removed from the hydrofluoric acid, washed with water, and dried under a nitrogen atmosphere. In this way, silicon nitride powder was obtained.
  • the alpha-phase ratio of the silicon nitride component contained in the silicon nitride powder was measured by the following procedure. X-ray diffraction of the silicon nitride powder was performed with CuK ⁇ radiation using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, device name: Ultima IV). The alpha phase was represented by the diffraction line intensity I a102 of the (102) plane and the diffraction line intensity I a210 of the (210) plane. The beta phase was represented by the diffraction line intensity I b101 of the (101) plane and the diffraction line intensity I b210 of the (210) plane.
  • the average particle size (D50, median size) and BET specific surface area of the silicon nitride powder are shown in Table 1.
  • the average particle size of the silicon nitride powder was measured in the same manner as for the metal silicon powder.
  • the BET specific surface area of the silicon nitride powder was measured by the single-point BET method using nitrogen gas in accordance with JIS Z 8803:2013.
  • the Cr-equivalent content (Cr content) of chromium-containing components in the silicon nitride powder and the Ni-equivalent content (Ni content) of nickel-containing components were measured by ICP atomic emission spectrometry.
  • the measuring device used was an ICPE-9000 (device name, manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement results are shown in Table 1. Table 1 also shows the total values of the Cr content and Ni content measured in this way.
  • the mixed powder obtained by drying was then molded in a mold at a pressure of 10 MPa, and then further molded by CIP at a pressure of 100 MPa.
  • the obtained molded body was set in a carbon crucible together with a packing powder consisting of a mixed powder of silicon nitride powder and BN powder, and sintered at a temperature of 1800 ° C for 4 hours in a nitrogen pressure atmosphere of 1 MPa to produce a silicon nitride sintered body.
  • Cr content Cr-equivalent content of chromium-containing components in the silicon nitride sintered body
  • Ni content Ni-equivalent content of nickel-containing components
  • Example 2 Metallic silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. Fluorite and chromium oxide powder (Cr 2 O 3 ) were blended and mixed with this metallic silicon powder. The blending amount of fluorite based on the metallic silicon powder was 1 mass %, and the blending amount of chromium oxide powder was 220 mass ppm. Aside from using the raw material powder prepared in this manner, silicon nitride powder and silicon nitride sintered body were prepared in the same manner as in Example 1, and each was evaluated. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 A metal silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. This metal silicon powder was mixed with fluorite, chromium oxide powder (Cr 2 O 3 ), and nickel oxide powder (NiO). In Example 3, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, the amount of chromium oxide powder was 1300 mass ppm, and the amount of nickel oxide was 1200 mass ppm. In Example 4, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, the amount of chromium oxide powder was 90 mass ppm, and the amount of nickel oxide was 20 mass ppm. A silicon nitride powder and a silicon nitride sintered body were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the raw material powders prepared in this manner were used. The results were as shown in Table 1.
  • Example 5 Metal silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. Fluorite, chromium oxide powder (Cr 2 O 3 ) and nickel oxide powder (NiO) were blended and mixed with this metal silicon powder. In Examples 5 and 6, the blending amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, the blending amount of chromium oxide powder was 220 mass ppm, and the blending amount of nickel oxide was 80 mass ppm.
  • Silicon nitride powder and silicon nitride sintered body were prepared in the same manner as in Example 1, except that the raw material powder prepared in this manner was used and the wet grinding time of the calcined body when preparing the silicon nitride powder was 6 hours in Example 5 and 14 hours in Example 6, and each was evaluated. The results were as shown in Table 1.
  • Example 7 Metallic silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. Fluorite, chromium oxide powder ( Cr2O3 ) , and nickel oxide powder (NiO) were blended and mixed with this metallic silicon powder. The blending amount of fluorite based on the metallic silicon powder was 1 mass%, the blending amount of chromium oxide powder was 220 mass ppm, and the blending amount of nickel oxide was 80 mass ppm.
  • Silicon nitride powder and sintered silicon nitride were prepared and evaluated using the same procedures as in Example 1, except that the raw material powder prepared in this manner was used and the ratio of hydrogen gas in the atmosphere of the continuous furnace during the preparation of the silicon nitride powder (the remainder being nitrogen gas) was set as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
  • Example 9 A metal silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. Fluorite and stainless steel powder (SUS304) were blended and mixed with this metal silicon powder. In Example 9, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, and the amount of stainless steel powder was 200 mass ppm. In Example 10, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, and the amount of stainless steel powder was 90 mass ppm. In Example 11, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, and the amount of stainless steel powder was 1300 mass ppm. A silicon nitride powder and a silicon nitride sintered body were prepared in the same manner as in Example 1, except that the raw material powders prepared in this manner were used, and each was evaluated. The results were as shown in Table 2.
  • Example 12 The grinding time by the grinding device (device name: vibration mill (manufactured by Chuo Kakoki Co., Ltd.) used to obtain metal silicon powder from the metal silicon chunks was changed from 300 minutes to 420 minutes. Fluorite and stainless steel powder (SUS304) were blended and mixed with the metal silicon powder thus obtained. The blending amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass %, and the blending amount of stainless steel powder was 80 mass ppm. A silicon nitride powder and a silicon nitride sintered body were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the raw material powder prepared in this manner was used. The results are shown in Table 2.
  • Example 13 The grinding time by the grinding device (device name: vibration mill (manufactured by Chuo Kakoki Co., Ltd.) used to obtain metal silicon powder from the metal silicon chunks was changed from 300 minutes to 240 minutes. Fluorite and stainless steel powder (SUS304) were blended and mixed with the metal silicon powder thus obtained. The blending amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass %, and the blending amount of stainless steel powder was 1000 mass ppm. A silicon nitride powder and a silicon nitride sintered body were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the raw material powder prepared in this manner was used. The results are shown in Table 3.
  • Example 14 Metal silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. This metal silicon powder was mixed with fluorite and one or both of metal chromium powder (Cr) and metal nickel powder (Ni). In Example 14, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, and the amount of metal nickel powder was 150 mass ppm. In Example 15, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, and the amount of metal chromium powder was 150 mass ppm. In Example 16, the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%, the amount of metal chromium powder was 150 mass ppm, and the amount of metal nickel was 50 mass ppm. Except for using the raw material powder prepared in this manner, silicon nitride powder and silicon nitride sintered body were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results were as shown in Table 3.
  • Example 1 Metallic silicon powder was prepared in the same manner as in Example 1. This metallic silicon powder was mixed with only fluorite to prepare a raw material powder. A silicon nitride powder and a silicon nitride sintered body were prepared in the same manner as in Example 1, except that the raw material powder prepared in this manner was used, and each was evaluated. The results are shown in Table 3.
  • Example 2 The grinding time by the grinding device (device name: vibration mill, manufactured by Chuo Kakoki Co., Ltd.) when obtaining metal silicon powder from metal silicon chunks was changed from 300 minutes to 210 minutes.
  • the metal silicon powder thus obtained was mixed with fluorite, chromium oxide powder (Cr 2 O 3 ) and nickel oxide powder (NiO).
  • the amount of fluorite based on the metal silicon powder was 1 mass%
  • the amount of chromium oxide powder was 220 mass ppm
  • the amount of nickel oxide was 80 mass ppm.
  • a silicon nitride powder and a silicon nitride sintered body were prepared and evaluated in the same procedure as in Example 1, except that the raw material powder thus prepared was used. The results were as shown in Table 3.
  • the Weibull coefficients of the silicon nitride sintered bodies of Examples 1 to 16 were 9 or more, which was greater than those of Comparative Examples 1 and 2. This confirmed that the silicon nitride sintered bodies of Examples 1 to 16 had less variation in bending strength than the silicon nitride sintered bodies of Comparative Examples 1 and 2, and that the variation in quality had been sufficiently reduced.
  • silicon nitride sintered body with sufficiently reduced variation in quality. It is possible to provide a silicon nitride powder with excellent sinterability and sufficiently reduced variation in quality. It is possible to provide a method for producing silicon nitride powder that can efficiently produce the above-mentioned silicon nitride powder.

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Abstract

窒化ケイ素粉末は、α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分と、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つと、を含む。窒化ケイ素粉末は、クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が５０～２５０μｇ／ｇであること、及び、ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たす。

Description

窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体及びその製造方法
　本開示は、窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体及びその製造方法に関する。
　窒化ケイ素焼結体は、強度、硬度、靭性、耐熱性、耐食性、耐熱衝撃性等に優れた材料であることから、ダイカストマシン及び溶解炉等の各種産業用の部品、及び自動車部品の絶縁基板等に利用されている。窒化ケイ素焼結体の原料となる窒化ケイ素粉末としては、高品質の焼結体を得るために、α化率が高い窒化ケイ素粉末が用いられる。
　特許文献１では、生産性向上のため、連続流動層反応装置を用いて高いα化率を有する窒化ケイ素粉末を製造することが試みられている。この特許文献１では、原料として、金属不純物の合計含有量が１．３重量％以下であり、且つＦｅ含有量が０．３重量％以下である金属ケイ素粉末を用いることが提案されている。
特開２０００－３３５９０７号公報
　本開示では、品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素焼結体及びその製造方法を提供する。焼結性に優れ、品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素粉末を提供する。焼結性に優れ、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素粉末を効率よく製造することが可能な窒化ケイ素粉末の製造方法を提供する。
　本開示の一側面は、以下の窒化ケイ素粉末を提供する。
［１］α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分と、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つと、を含み、前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が５０～２５０μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たす、窒化ケイ素粉末。
　上記［１］の窒化ケイ素粉末は、高いα化率を有することから焼結性に優れる。また、微量のクロム含有成分及び／又はニッケル含有成分を含むため、製造の際に窒化反応が高い均一性で進行しており、品質のばらつきが十分に低減されている。この窒化ケイ素粉末を、例えば焼結原料として用いれば、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。ただし、窒化ケイ素粉末の用途は、窒化ケイ素焼結体の製造に限定されるものではない。
　上記［１］の窒化ケイ素粉末は、以下の［２］又は［３］であってもよい。
［２］平均粒子径が０．５～２．０μｍ、及び、ＢＥＴ比表面積が５～１５ｍ２／ｇである、［１］に記載の窒化ケイ素粉末。
［３］前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量と、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量の合計値が３０～３００μｇ／ｇである、［１］又は［２］に記載の窒化ケイ素粉末。
　上記［２］の窒化ケイ素粉末は、十分に優れた焼結性を有するとともに、異常粒成長を十分に抑制することができる。上記［３］の窒化ケイ素粉末は、製造の際に窒化反応が一層高い均一性で進行している。このため、品質のばらつきが一層低減されている。また、窒化ケイ素の本来の性能を十分に維持することができる。したがって、焼結原料として用いれば、品質のばらつきが一層低減され、優れた性能を備える窒化ケイ素焼結体を得ることができる。
　本開示の一側面は、以下の窒化ケイ素粉末の製造方法を提供する。
［４］平均粒子径が１５～３０μｍの金属シリコン粉末を含む原料粉末を、窒素ガスと水素ガスとを含む雰囲気中で連続炉を用いて焼成して、α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分を含む仮焼体を得る工程を有し、
　前記原料粉末は、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が１００～１０００μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５０～１０００μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たし、
　前記雰囲気における前記窒素ガスの比率が９５．１体積％以上であり、前記雰囲気における前記水素ガスの比率が２．０体積％以上である、窒化ケイ素粉末の製造方法。
　上記［４］の窒化ケイ素粉末の製造方法は、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを所定量含む原料粉末を用いることから、窒化反応が促進される。このため、焼結性に優れ、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素粉末を、連続炉を用いて効率よく製造することができる。
　上記［４］の製造方法は、以下の［５］又は［６］であってもよい。
［５］前記連続炉では容器に充填された前記原料粉末を焼成し、前記仮焼体を粉砕して得られる前記窒化ケイ素粉末は、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が５０～２５０μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たす、［４］に記載の窒化ケイ素粉末の製造方法。
［６］前記連続炉において前記原料粉末を１１００℃以上に加熱する時間が２４時間以下である、［４］又は［５］に記載の窒化ケイ素粉末の製造方法。
　上記［５］の製造方法では、焼結性に優れるとともに、品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素粉末を得ることができる。上記［６］の製造方法では、一層効率よく上記特性を有する窒化ケイ素粉末を製造することができる。
　本開示の一側面は、以下の窒化ケイ素焼結体を提供する。
［７］クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が１０～２２０μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が１～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たし、ワイブル係数が９以上である、窒化ケイ素焼結体。
　上記［７］の窒化ケイ素焼結体は、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを所定量含有するため、窒化ケイ素焼結体を構成する粒子の均一性が高い。このため、品質のばらつきを十分に小さくすることができる。上記［７］の窒化ケイ素焼結体は、ワイブル係数が９以上であることから曲げ強さのばらつきも十分に小さい。
　上記［７］の窒化ケイ素焼結体は、以下の［８］であってもよい。
［８］前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量と、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量の合計値が２０～３００μｇ／ｇである、［７］に記載の窒化ケイ素焼結体。
　本開示の一側面は、以下の窒化ケイ素焼結体の製造方法を提供する。
　［９］上記［１］～［３］のいずれか一つに記載の窒化ケイ素粉末、又は［４］～［６］のいずれか一つに記載の製造方法で得られる窒化ケイ素粉末を含む焼結原料を焼成して窒化ケイ素焼結体を得ることを含む、窒化ケイ素焼結体の製造方法。
　上記［９］の窒化ケイ素焼結体は、焼結原料が上述の窒化ケイ素粉末又は上述の製造方法で得られる窒化ケイ素粉末を含むため、窒化ケイ素焼結体を構成する粒子の均一性を高くすることができる。このため、品質のばらつきを十分に小さくすることができる。
　品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素焼結体及びその製造方法を提供することができる。焼結性に優れ、品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素粉末を提供することができる。焼結性に優れ、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素粉末を効率よく製造することが可能な窒化ケイ素粉末の製造方法を提供することができる。
　本開示の実施形態を以下に説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。なお、本実施形態において、「ａ～ｂ」の形式で例示する数値範囲は、下限をａ、上限をｂとし、ａ，ｂを含む数値範囲である。各数値範囲の上限又は下限をいずれかの実施例の数値で置き換えたもの、及び他の数値範囲の上限又は下限で置き換えたものも、本開示に含まれる。
　一実施形態に係る窒化ケイ素粉末（Ｓｉ３Ｎ４粉末）は、α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分と、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む。窒化ケイ素粉末は、窒化ケイ素成分とクロム含有成分のみ又はニッケル含有成分のみとを含んでいてよく、窒化ケイ素成分とクロム含有成分及びニッケル含有成分の両方とを含んでいてもよい。
　窒化ケイ素粉末は、主成分として窒化ケイ素成分を含む。窒化ケイ素粉末における窒化ケイ素成分の含有量は９０質量％以上、９５質量％以上、９８質量％以上又は９９質量％以上であってもよい。窒化ケイ素粉末における窒化ケイ素成分の含有量は、市販のＸ線回折装置を用いて測定することができる。
　窒化ケイ素成分のα化率（Ｓｉ３Ｎ４全体に対するα－Ｓｉ３Ｎ４の相比率）は９０．０％以上である。このような窒化ケイ素粉末は焼結性に優れるため、焼結原料として用いると優れた機械的特性を有し、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。窒化ケイ素焼結体の曲げ強さを向上する観点から、窒化ケイ素成分のα化率は、９１．０％以上、９２．０％以上、又は９３．０％以上であってよい。窒化ケイ素粉末の製造コストを低減する観点から、窒化ケイ素成分のα化率は、９８．０％以下、９７．０％以下、又は９６．５％以下であってもよい。窒化ケイ素成分のα化率の一例は、９０．０～９８．０％である。窒化ケイ素成分のα化率は、実施例に記載の方法で求めることができる。
　窒化ケイ素粉末におけるクロム含有成分は、酸化クロム、窒化クロム等のクロム化合物であってよく、クロム単体（金属クロム）であってもよい。窒化ケイ素粉末におけるニッケル含有成分は、酸化ニッケル、窒化ニッケル等のニッケル化合物であってよく、ニッケル単体（金属ニッケル）であってもよい。クロム含有成分及びニッケル含有成分は、金属シリコン粒子に含まれていてよく、焼成前に原料粉末に意図的に添加されたもの、又は、製造プロセスにおいて混入したものであってもよい。
　窒化ケイ素粉末におけるクロム含有成分のＣｒ換算の含有量（以下、「Ｃｒ含有量」という場合もある。）は５０～２５０μｇ／ｇであってよい。このような窒化ケイ素粉末は、窒化が十分に進行しているため、組成の分布が狭い。したがって、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。窒化ケイ素粉末におけるＣｒ含有量は、２４０μｇ／ｇ以下、２００μｇ／ｇ以下、又は１９０μｇ／ｇ以下であってもよい。これによって、窒化ケイ素の本来の特性を一層十分に維持することができる。窒化ケイ素粉末におけるＣｒ含有量は、６０μｇ／ｇ以上、７０μｇ／ｇ以上、又は８０μｇ／ｇ以上であってもよい。このような窒化ケイ素粉末は、窒化が一層進行しているため、品質のばらつきが一層低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。
　窒化ケイ素粉末におけるニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量（以下、「Ｎｉ含有量」という場合もある。）は５～６０μｇ／ｇであってよい。このような窒化ケイ素粉末は、窒化が十分に進行しているため、組成の分布が狭い。したがって、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。窒化ケイ素粉末におけるＮｉ含有量は、５０μｇ／ｇ以下、４０μｇ／ｇ以下、又は３０μｇ／ｇ以下であってもよい。これによって、窒化ケイ素の本来の特性を一層十分に維持することができる。窒化ケイ素粉末におけるＮｉ含有量は、７μｇ／ｇ以上、８μｇ／ｇ以上、又は１０μｇ／ｇ以上であってもよい。このような窒化ケイ素粉末は、窒化が一層進行しているため、品質のばらつきが一層低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。
　クロム含有成分及びニッケル含有成分の両方を含有する窒化ケイ素粉末は、上述のＣｒ含有量及びＮｉ含有量の両方の数値範囲を満足する必要はなく、Ｃｒ含有量及びＮｉ含有量の少なくとも一つの数値範囲を満たしていればよい。一層窒化が均一に促進した窒化ケイ素粉末とする観点から、窒化ケイ素粉末におけるＣｒ含有量とＮｉ含有量の合計（Ｃｒ＋Ｎｉ含有量）は、３５μｇ／ｇ以上であってよく、４０μｇ／ｇ以上、又は５０μｇ／ｇ以上であってよい。窒化ケイ素の本来の性能を十分に維持する観点から、Ｃｒ＋Ｎｉ含有量は、２８０μｇ／ｇ以下、２４０μｇ／ｇ以下、又は２００μｇ／ｇ以下であってよい。Ｃｒ＋Ｎｉ含有量の範囲の一例は、３０～３００μｇ／ｇである。
　窒化ケイ素粉末におけるＣｒ含有量及びＮｉ含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法によって定量することができる。測定装置としては、例えばＩＣＰＥ－９０００（装置名、株式会社島津製作所製）を用いることができる。
　本実施形態の窒化ケイ素粉末は、α化率が高い窒化ケイ素成分を含有しつつ、クロム含有成分及びニッケル含有成分の少なくとも一方を所定量含有する。このような窒化ケイ素粉末は窒化が十分に進行しているため、組成のばらつきが小さい。したがって、焼結原料として用いれば、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。なお、窒化ケイ素粉末の用途は、窒化ケイ素焼結体作製用に限定されず、例えば、他の種類の粉末（例えば、窒化ホウ素等のセラミック粉末）と混合して複合体を製造してもよい。
　窒化ケイ素粉末は、窒化ケイ素、クロム含有成分及びニッケル含有成分以外の成分を含んでいてもよい。そのような成分として、カルシウム含有成分、ハロゲン、鉄含有成分等が挙げられる。カルシウム含有成分及びハロゲン（フッ素）は、窒化ケイ素を合成する際に用いる蛍石に由来するものであってよい。鉄含有成分は、金属シリコン粒子、製造プロセス等に由来するものであってよい。このような窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体は、比較的低コストの原料及び製造プロセスを用いることが可能であるため、製造コストを低減することができる。
　窒化ケイ素粉末の平均粒子径は０．５～２．０μｍであってよい。このような窒化ケイ素粉末は、十分に優れた焼結性を有するとともに、焼結の際の異常粒成長を十分に抑制することができる。窒化ケイ素粉末の平均粒子径の上限は、１．６μｍ、１．４μｍ、１．２μｍ又は１．０μｍであってよい。これによって、焼結の際の異常粒成長を一層抑制することができる。窒化ケイ素粉末の平均粒子径の下限は、０．６μｍ又は０．７μｍであってよい。これによって、焼結性を一層高くすることができる。
　本明細書における各粉末の平均粒子径は、ＪＩＳ　Ｚ　８８２５：２０１３「粒子径解析－レーザー回折・散乱法」に記載の方法に基づいて求められる。上記方法に基づいて測定された、横軸を対数目盛の粒子径［μｍ］、縦軸を頻度［体積％］として示される粒子径分布（累積分布）において、小粒径からの積算値が全体の５０％に達したときの粒子径を平均粒子径（Ｄ５０、メディアン径）とする。測定装置は、実施例に記載のものを用いることができる。窒化ケイ素粉末の平均粒子径は、原料粉末の粒子径、窒化ケイ素粉末を製造する際の焼成温度及び焼成時間、並びに仮焼体を粉砕するときの条件を変えることで調整することができる。
　窒化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積は、５～１５ｍ２／ｇであってよい。このような窒化ケイ素粉末は、十分に優れた焼結性を有するとともに、異常粒成長を十分に抑制することができる。窒化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積の上限は、１４ｍ２／ｇ、又は１３ｍ２／ｇであってよい。これによって、焼結性を一層高くすることができる。窒化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積の下限は、６ｍ２／ｇ又は７ｍ２／ｇであってよい。これによって、焼結の際の異常粒成長を一層抑制することができる。
　本明細書における各粉末のＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ　Ｚ　８８３０：２０１３「ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」に記載の方法に準拠し、窒素ガスを使用してＢＥＴ一点法により測定される値である。窒化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積は、原料粉末の粒子径、窒化ケイ素粉末を製造する際の焼成温度及び焼成時間を変えることで調整することができる。
　一実施形態に係る窒化ケイ素粉末の製造方法は、金属シリコン粉末を含む原料粉末を、窒素ガスと水素ガスとを含む雰囲気中で連続炉を用いて焼成して、α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分を含む仮焼体を得る工程を有する。この製造方法によって、上述の窒化ケイ素粉末を製造してよい。したがって、窒化ケイ素粉末の実施形態において説明した内容は、この製造方法にも適用される。
　金属シリコン粉末としては、金属シリコン粒子（又は塊）を粉砕したものを用いてもよい。粉砕装置としては、ハンマーミル、ピンミル、ボールミル、振動ミル、ビーズミル、及び、ジェットミル等が挙げられる。金属シリコン粉末の平均粒子径（メディアン径、Ｄ５０）は、１５～３０μｍであってよい。窒化を円滑に進行させる観点から、金属シリコン粉末の平均粒子径は２８μｍ以下、２６μｍ以下、又は２４μｍ以下であってもよい。原料を粉末状態のまま窒化させると、過剰に発熱する場合がある。このような発熱を抑制する観点から、金属シリコン粉末の平均粒子径は、１６μｍ以上、又は１８μｍ以上であってよい。金属シリコン粉末の平均粒子径は、窒化ケイ素粉末の平均粒子径と同じ方法で測定することができる。
　金属シリコン粉末の純度は、９８質量％以上、又は９９質量％以上であってよい。金属シリコン粉末は、金属シリコン粒子に由来する不純物の他に、粉砕装置で粉砕する際に混入する不純物を含んでいてもよい。
　金属シリコン粉末をそのまま原料粉末として用いてもよいし、金属シリコン粉末と、蛍石、金属クロム、クロム化合物、金属ニッケル、及びニッケル化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つの成分を含む粉末とを配合して原料粉末を調製してもよい。クロム化合物及びニッケル化合物としては、例えば、酸化物及び窒化物が挙げられる。また、クロム成分及びニッケル成分を含む合金粉末（例えば、ステンレス）を、金属シリコン粉末に配合して原料粉末を調製してもよい。
　原料粉末は、主成分として金属シリコン成分を含み、副成分としてクロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む。原料粉末は、金属シリコン成分と、クロム含有成分及びニッケル含有成分のどちらか一方と、を含んでいてよい。原料粉末は、金属シリコン成分と、クロム含有成分及びニッケル含有成分の両方と、を含んでいてもよい。原料粉末における金属シリコン成分の含有量は、９５質量％以上、９７質量％以上、又は９８質量％以上であってよい。原料粉末における金属シリコン成分の含有量は、市販の蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定することができる。
　原料粉末におけるクロム含有成分のＣｒ換算の含有量（以下、「Ｃｒ含有量」という場合もある。）は１００～１０００μｇ／ｇであってよい。このような原料粉末は、窒化が十分円滑に進行する。このため、短時間で、組成のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素粉末を得ることができる。このような窒化ケイ素粉末を焼結原料として用いれば、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。原料粉末におけるＣｒ含有量は、９６０μｇ／ｇ以下、９００μｇ／ｇ以下、又は８５０μｇ／ｇ以下であってもよい。これによって、得られる窒化ケイ素粉末は窒化ケイ素の本来の特性を一層十分に維持することができる。原料粉末におけるＣｒ含有量は、１５０μｇ／ｇ以上、又は１９０μｇ／ｇ以上であってもよい。このような原料粉末を用いれば、窒化を一層円滑に進行させることができる。
　原料粉末におけるニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量（以下、「Ｎｉ含有量」という場合もある。）は５０～１０００μｇ／ｇであってよい。このような原料粉末は、窒化が十分円滑に進行する。このため、短時間で、組成のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素粉末を得ることができる。このような窒化ケイ素粉末を焼結原料として用いれば、品質のばらつきが十分に低減された窒化ケイ素焼結体を得ることができる。原料粉末におけるＮｉ含有量は、９７０μｇ／ｇ以下、９００μｇ／ｇ以下、８００μｇ／ｇ以下、６００μｇ／ｇ以下、又は５００μｇ／ｇ以下であってもよい。これによって、得られる窒化ケイ素粉末は窒化ケイ素の本来の特性を一層十分に維持することができる。原料粉末におけるＮｉ含有量は、６０μｇ／ｇ以上、８０μｇ／ｇ以上、又は１００μｇ／ｇ以上であってもよい。このような原料粉末を用いれば、窒化を一層円滑に進行させることができる。
　クロム含有成分及びニッケル含有成分の両方を含有する原料粉末は、上述のＣｒ含有量及びＮｉ含有量の両方の数値範囲を満足する必要はなく、Ｃｒ含有量及びＮｉ含有量の少なくとも一つの数値範囲を満たしていればよい。一層窒化を均一に促進させる観点から、原料粉末におけるＣｒ含有量とＮｉ含有量の合計値（Ｃｒ＋Ｎｉ含有量）は、１６０μｇ／ｇ以上であってよく、１７０μｇ／ｇ以上、又は１８０μｇ／ｇ以上であってよい。窒化ケイ素の本来の性能を十分に維持する観点から、Ｃｒ＋Ｎｉ含有量は、１８００μｇ／ｇ以下、１６００μｇ／ｇ以下、１４００μｇ／ｇ以下、又は１１００μｇ／ｇ以下であってよい。Ｃｒ＋Ｎｉ含有量の範囲の一例は、１５０～２０００μｇ／ｇである。
　原料粉末におけるＣｒ含有量及びＮｉ含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法によって定量することができる。測定装置としては、例えばＩＣＰＥ－９０００（装置名、株式会社島津製作所製）を用いることができる。
　原料粉末は金属シリコンの窒化を促進するため、蛍石を含んでいてよい。金属シリコン粉末１００質量部に対する蛍石の含有量は、０．２～３質量部であってよい。金属シリコンの窒化を十分に促進する観点から、金属シリコン粉末１００質量部に対する蛍石の含有量は、０．５質量部以上、又は０．８質量部以上であってもよい。得られる窒化ケイ素粉末におけるＣａ及びＦ含有量を低減する観点から、金属シリコン粉末１００質量部に対する蛍石の含有量は、２質量部以下、又は１．５質量部以下であってもよい。
　原料粉末は、金属シリコン成分、クロム含有成分、ニッケル含有成分及び蛍石以外の成分を含んでいてもよい。そのような成分として、鉄含有成分等が挙げられる。鉄含有成分は、金属シリコン粒子、製造プロセス等に由来するものであってよい。このような原料粉末は低コストで調製可能であることから、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体の製造コストを低減することができる。
　連続炉を用いて原料粉末を焼成し、窒化ケイ素成分を含む仮焼体を得る。連続炉は、例えば容器搬送式のトンネル式プッシャー炉、ローラーハースキルン等であってよい。このような連続炉であれば、原料粉末を収容した容器を炉内で連続的に加熱することができる。原料粉末を成形することなく焼成できるため、窒化反応が効率よく進行する。これによって、短時間で窒化ケイ素成分を含む仮焼体を得ることができる。このような仮焼体に含まれる窒化ケイ素成分は高いα化率を有する。具体的なα化率の数値は、窒化ケイ素粉末の実施形態で説明したとおりである。
　原料粉末を充填する容器は、不活性ガス雰囲気中で１５００℃程度の温度まで変質しない材質のものを用いることができる。容器は、例えば、カーボン製、アルミナ製、又は窒化ホウ素製のものを用いることができる。容器の構造は特に制限されず、例えば、原料粉末を収容する収容部を有するものを用いることができる。ハンドリング性の観点から、凹部を有する容器本体と、この本体部の凹部を覆う蓋体とを備えるものであってよい。また、容器を複数段積み重ねて、上側の容器を下側の容器の蓋体として用いてもよい。
　連続炉において、容器に収容された原料粉末を焼成する際の最高温度は、１３００～１５００℃である。このような温度まで、１０～１５０℃／時の速度で昇温する。例えば、３０℃から１１００℃まで、５０～１５０℃／時の速度で昇温し、１１００℃から最高温度まで１０～４０℃／時の速度で昇温してもよい。これによって、原料粉末の窒化による発熱反応を適度に制御することができる。
　焼成時の雰囲気は、窒素ガスと水素ガスを含んでよい。金属シリコンの窒化を促進する観点から、焼成雰囲気における窒素ガスの比率は９５．１体積％以上であり、９６．０体積％以上であってもよい。原料粉末に含まれるＳｉＯ２等の酸化物を還元し、窒化を促進する観点から、焼成雰囲気における水素ガスの比率は２．０体積％以上であり、３．０体積％以上、又は４．０体積％以上であってもよい。焼成雰囲気における窒素ガスの比率の一例は９５．１～９８．０体積％である。焼成雰囲気における水素ガスの比率の一例は２．０～４．９体積％である。焼成時の雰囲気は、窒素ガス及び水素ガス以外のガスを含んでいてもよい。そのようなガスとしてはアルゴンガスが挙げられる。本明細書における各ガスの比率（体積％）は、標準状態（０℃、１ａｔｍ）における値である。
　連続炉内で原料粉末を１１００℃以上に加熱する時間は、２４時間以下、２２時間以下、又は２０時間以下であってよい。このように高温での加熱時間を短くしても、原料粉末がクロム含有成分及び／又はニッケル含有成分を含むことから、窒化が円滑に進行する。したがって、十分に純度が高い窒化ケイ素粉末を得ることができる。１１００℃以上に加熱する時間は、１０時間以上、又は１２時間以上であってよい。連続炉内で最高温度到達後、数時間保持してもよいし、直ぐに降温を開始してもよい。降温速度に特に制限はなく、例えば１０～２００℃／時の速度で降温してよい。概ね３００℃以下になったら、大気中で冷却してもよい。それまでは、上記雰囲気中で降温してよい。
　上述の焼成によって得られる仮焼体は、主成分として窒化ケイ素（窒化ケイ素成分）を含む。この仮焼体を粉砕すれば、窒化ケイ素粉末を得ることができる。窒化ケイ素粉末の組成及び粒径等は上述したとおりである。粉砕は、例えば、粗粉砕装置、湿式アトライタ、ボールミル、振動ミル等を用いて行ってよい。仮焼体に主成分として含まれる窒化ケイ素成分が高いα化率を有するため、仮焼体を円滑に粉砕することができる。
　粉砕後に、必要に応じて、処理工程を行ってもよい。例えば、粉砕した仮焼体と弗化水素濃度が１０～４０質量％である弗酸とを配合し、不純物を低減してもよい。例えば、弗酸中に粉砕した仮焼体を分散させて処理してもよい。弗酸における弗化水素濃度は１５～３０質量％であってよい。処理工程における弗酸の温度は、例えば４０～８０℃である。また、窒化ケイ素粉末を弗酸に浸漬する時間は、例えば１～１０時間である。
　一実施形態に係る窒化ケイ素焼結体は、上述の窒化ケイ素粉末を用いて得ることができる。窒化ケイ素焼結体は、窒化ケイ素粉末の成形体を焼成することによって得られるものであってよい。窒化ケイ素焼結体は、主成分として窒化ケイ素成分を含み、副成分としてクロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む。窒化ケイ素焼結体における窒化ケイ素成分の含有量は９０質量％以上、９３質量％以上、９５質量％以上、又は９７質量％以上であってもよい。窒化ケイ素焼結体における窒化ケイ素成分の含有量は、市販のＸ線回折装置を用いて測定することができる。
　窒化ケイ素焼結体におけるクロム含有成分は、酸化クロム、窒化クロム等のクロム化合物であってよく、クロム単体（金属クロム）であってもよい。窒化ケイ素焼結体におけるニッケル含有成分は、酸化ニッケル、窒化ニッケル等のニッケル化合物であってよく、ニッケル単体（金属ニッケル）であってもよい。
　窒化ケイ素焼結体におけるクロム含有成分のＣｒ換算の含有量（以下、「Ｃｒ含有量」という場合もある。）は１０～２２０μｇ／ｇであってよい。このような窒化ケイ素焼結体は、窒化が十分に進行した窒化ケイ素粉末を用いているため、窒化ケイ素焼結体を構成する粒子の均一性が高い。すなわち、組成の分布が十分に狭い。このため、品質のばらつきを十分に低減することができる。窒化ケイ素焼結体におけるＣｒ含有量は、１８０μｇ／ｇ以下、１７０μｇ／ｇ以下、１６０μｇ／ｇ以下、又は１００μｇ／ｇ以下であってもよい。これによって、窒化ケイ素の本来の特性を一層十分に維持することができる。窒化ケイ素粉末におけるＣｒ含有量は、２０μｇ／ｇ以上、３０μｇ／ｇ以上、又は４０μｇ／ｇ以上であってもよい。このような窒化ケイ素焼結体は、窒化が一層進行した窒化ケイ素粉末を用いて得られるため、品質のばらつきを一層低減することができる。
　窒化ケイ素焼結体におけるニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量（以下、「Ｎｉ含有量」という場合もある。）は１～６０μｇ／ｇであってよい。このような窒化ケイ素焼結体は、窒化が十分に進行した窒化ケイ素粉末を用いて得られるため、窒化ケイ素焼結体を構成する粒子の均一性が高い。すなわち、組成の分布が十分に狭い。このため、品質のばらつきを十分に低減することができる。窒化ケイ素焼結体におけるＮｉ含有量は、５５μｇ／ｇ以下、５０μｇ／ｇ以下、又は４５μｇ／ｇ以下であってもよい。これによって、窒化ケイ素の本来の特性を一層十分に維持することができる。窒化ケイ素焼結体におけるＮｉ含有量は、５μｇ／ｇ以上、１０μｇ／ｇ以上、又は１５μｇ／ｇ以上であってもよい。このような窒化ケイ素焼結体は、窒化が一層進行した窒化ケイ素粉末を用いて得られるため、品質のばらつきを一層低減することができる。
　クロム含有成分及びニッケル含有成分の両方を含有する窒化ケイ素焼結体は、上述のＣｒ含有量及びＮｉ含有量の両方の数値範囲を満足する必要はなく、Ｃｒ含有量及びＮｉ含有量の少なくとも一つの数値範囲を満たしていればよい。品質のばらつきが一層低減された窒化ケイ素焼結体とする観点から、窒化ケイ素焼結体におけるＣｒ含有量とＮｉ含有量の合計値（Ｃｒ＋Ｎｉ含有量）は、３０μｇ／ｇ以上であってよく、４０μｇ／ｇ以上、５０μｇ／ｇ以上、又は６０μｇ／ｇ以上であってよい。窒化ケイ素の本来の性能を十分に維持する観点から、Ｃｒ＋Ｎｉ含有量は、２８０μｇ／ｇ以下、２６０μｇ／ｇ以下、２４０μｇ／ｇ以下、又は２２０μｇ／ｇ以下であってよい。Ｃｒ＋Ｎｉ含有量の範囲の一例は、２０～３００μｇ／ｇである。
　窒化ケイ素焼結体におけるクロム含有成分は、酸化クロム、窒化クロム等のクロム化合物であってよく、クロム単体（金属クロム）であってもよい。窒化ケイ素焼結体におけるニッケル含有成分は、酸化ニッケル、窒化ニッケル等のニッケル化合物であってよく、ニッケル単体（金属ニッケル）であってもよい。クロム含有成分及びニッケル含有成分は、窒化ケイ素粉末に由来してもよいし、製造プロセスに由来してもよい。
　窒化ケイ素焼結体におけるＣｒ含有量及びＮｉ含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法によって定量することができる。測定装置としては、例えばＩＣＰＥ－９０００（装置名、株式会社島津製作所製）を用いることができる。
　窒化ケイ素焼結体は、窒化ケイ素、クロム含有成分及びニッケル含有成分以外の成分を含んでいてもよい。そのような成分として、焼結助剤に由来する成分、及び鉄含有成分等が挙げられる。焼結助剤としては、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３等の酸化物系のものが挙げられる。窒化ケイ素焼結体における焼結助剤に由来する成分の含有量は、例えば３～１０質量％であってよい。
　窒化ケイ素焼結体のワイブル係数（ｍ）は、９以上、１０以上、又は１１以上であってよい。これによって、品質のばらつきを十分に低減することができる。本明細書におけるワイブル係数（ｍ）は、ＪＩＳ　Ｒ　１６２５：２０１０における形状母数であり、曲げ強さ（σ）を統計処理することによって得ることができる。単一モード・２母数ワイブル分布関数（Ｆ（σ））は、以下の式（１）で表される。式（１）中、σはＪＩＳ　Ｒ　１６０１：２００８に準拠して測定される曲げ強さであり、ηは尺度母数である。ワイブル係数ｍは、縦軸をｌｎ（ｌｎ（１／（１－Ｆ（σ）））、横軸をｌｎσとするグラフで得られるワイブルプロットにおいて、直線の傾きとして求めることができる。このようにして求められるワイブル係数ｍが大きいほど曲げ強さのばらつきが小さい。したがって、品質のばらつきが低減されており、信頼性に優れる。
　Ｆ（σ）＝１－ｅｘｐ［－（σ／η）ｍ］・・・（１）
　窒化ケイ素焼結体のＪＩＳ　Ｒ　１６０１：２００８に準拠して測定される曲げ強さは、９２０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、又は１０５０ＭＰａ以上であってもよい。窒化ケイ素焼結体の相対密度は、曲げ強さ向上の観点から、９７％以上、又は９８％以上であってもよい。窒化ケイ素焼結体のかさ密度は、曲げ強さ向上の観点から、３．１ｇ／ｃｍ３以上であってよい。本明細書における窒化ケイ素焼結体の相対密度及びかさ密度は、アルキメデス法によって測定される。
　一実施形態に係る窒化ケイ素焼結体の製造方法は、上述の窒化ケイ素粉末を主成分として含む焼結原料を成形して焼成する焼結工程を有する。焼結原料は、窒化ケイ素粉末の他に、酸化物系焼結助剤を含んでいてもよい。酸化物系焼結助剤としてはＹ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３等が挙げられる。焼結原料における酸化物系焼結助剤の含有量は、例えば３～１０質量％であってよい。
　上記焼結工程では、上述の焼結原料を例えば３．０～２００ＭＰａの成形圧力で加圧して成形体を得る。成形体は一軸加圧して作製してもよいし、ＣＩＰによって作製してもよい。また、ホットプレスによって成形しながら焼成してもよい。成形体の焼成は、窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で行ってよい。焼成時の圧力は、０．７～１ＭＰａであってよい。焼成温度は１７００～２１００℃であってよく、１８００～２０００℃であってもよい。当該焼成温度における焼成時間は２～２０時間であってよく、４～１６時間であってよい。焼成温度までの昇温速度は、例えば１．０～１０．０℃／時間であってよい。このようにして、窒化ケイ素焼結体を得ることができる。
　上述の製造方法では、窒化が十分均一に進行した窒化ケイ素粉末を含む焼結原料を用いることから、窒化ケイ素焼結体を構成する粒子の均一性を高くすることができる。すなわち、組成の分布を十分に狭くすることができる。このような窒化ケイ素焼結体は、品質のばらつきが十分に低減されており、信頼性に優れる。
　以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。
　実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明するが、本開示は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
＜金属シリコン粉末の調製及び評価＞
　１０～５０ｍｍの粒径を有する金属シリコン塊を準備した。この金属シリコン塊を、粉砕装置（装置名：ジョークラッシャー、株式会社マキノ製）及び粉砕装置（装置名：ロールクラッシャー、株式会社マキノ製）を用いて粗粉砕した後、粉砕装置（装置名：振動ミル、中央化工機株式会社製）を用いて微粉砕し、金属シリコン粉末を得た。この振動ミルによる粉砕時間は、３００分間とした。この金属シリコン粉末の粒子径分布を測定した。粒子径分布は、レーザー回折・散乱法によって測定した。具体的には、ＪＩＳ　Ｚ　８８２５：２０１３「粒子径解析－レーザー回折・散乱法」に記載の方法に準拠して行った。粒子径分布の測定は、５００ｍＬの容器に６０ｍｇの金属シリコン粉末を計り取った。これに、分散剤として、ヘキサメタリン酸ナトリウムの２０％水溶液（２ｍＬ）と水（２００ｇ）を配合した。この容器を、シャープ株式会社製の超音波分散機に、分散液の収容部分が全て浸漬されるようにセットし、１分間の超音波分散を行った。超音波分散後の試料を用いて上述の粒子径分布測定を行った。粒子径分布の測定には、ＬＳ１３　３２０（装置名、ベックマン・コールター社製）を用いた。金属シリコン粉末の平均粒子径（Ｄ５０、メディアン径）は、表１に示すとおりであった。
＜原料粉末の調製及び評価＞
　上述の金属シリコン粉末に、蛍石及び酸化ニッケル粉末（ＮｉＯ）を配合して混合し、原料粉末を調製した。金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化ニッケル粉末の配合量は２００質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末におけるクロム含有成分のＣｒ換算の含有量（Ｃｒ含有量）、及びニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量（Ｎｉ含有量）を、ＩＣＰ発光分光分析によって測定した。測定装置としては、ＩＣＰＥ－９０００（装置名、株式会社島津製作所社製）を用いた。測定結果は、表１に示すとおりであった。表１には、Ｃｒ含有量とＮｉ含有量の合計値も示した。
＜窒化ケイ素粉末の調製＞
　凹部を有する複数のグラファイト製の容器を準備した。複数の容器のそれぞれの凹部に原料粉末を充填した。各容器のサイズは、縦×横×高さ＝３００ｍｍ×３００ｍｍ×７０ｍｍであった。各容器に１．４ｋｇの原料粉末を充填した。凹部における原料粉末の充填高さＨは、３０ｍｍであった。原料粉末が充填された容器を、容器搬送式の連続炉に導入して、原料粉末に含まれる金属シリコン成分を窒化した。
　連続炉において、窒素ガスと水素ガスとを含む雰囲気中、室温から１１００℃まで１１時間で昇温した後、１１００℃から１４００℃まで、１８時間かけて昇温した。当該雰囲気における窒素ガスの比率は９６体積％、水素ガスの比率は４体積％とした。１４００℃まで昇温した後、上記雰囲気中において２００℃まで冷却して、主成分として窒化ケイ素を含む仮焼体を得た。原料粉末を１１００℃以上に加熱した時間は１８時間であった。その後、大気中で仮焼体を室温まで放冷した。仮焼体を、粗粉砕装置（装置名：ジョークラッシャー、株式会社マキノ製）、及び粉砕装置（装置名：ロールクラッシャー、株式会社マキノ製）を用いて粗粉砕した後、ボールミルで湿式粉砕して粉砕物を得た。湿式粉砕は、容器に対するボールの充填率を６０体積％とし、溶媒として水を用い、粉砕時間を１０時間（湿式粉砕時間）とした。湿式粉砕して得られた上記粉砕物を、温度７０℃のフッ化水素酸（フッ化水素酸濃度：３０質量％）中に２時間浸漬して酸処理した。その後、フッ化水素酸から粉砕物を取り出して水で洗浄し、窒素雰囲気下で乾燥した。このようにして窒化ケイ素粉末を得た。
＜窒化ケイ素粉末の評価＞
　窒化ケイ素粉末に含まれる窒化ケイ素成分のα化率は、以下の手順で測定した。Ｘ線回折装置（株式会社リガク製、装置名：Ｕｌｔｉｍａ　ＩＶ）を用い、ＣｕＫα線で窒化ケイ素粉末のＸ線回折を行った。α相は、（１０２）面の回折線強度Ｉａ１０２と、（２１０）面の回折線強度Ｉａ２１０で代表した。β相は、（１０１）面の回折線強度Ｉｂ１０１と、（２１０）面の回折線強度Ｉｂ２１０で代表した。これらの回折線強度を用いて、以下の式によってα化率を算出した。結果は表１に示すとおりであった。
　　α化率（％）=
　　　（Ｉａ１０２＋Ｉａ２１０）／（Ｉａ１０２＋Ｉａ２１０＋Ｉｂ１０１＋Ｉｂ２１０）×１００
　窒化ケイ素粉末の平均粒子径（Ｄ５０、メディアン径）とＢＥＴ比表面積は、表１に示すとおりであった。窒化ケイ素粉末の平均粒子径は、金属シリコン粉末と同じ方法で測定した。窒化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ　Ｚ　８８０３：２０１３に準拠し、窒素ガスを使用してＢＥＴ一点法により測定した。
　窒化ケイ素粉末におけるクロム含有成分のＣｒ換算の含有量（Ｃｒ含有量）、及びニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量（Ｎｉ含有量）は、ＩＣＰ発光分光分析によって測定した。測定装置としては、ＩＣＰＥ－９０００（装置名、株式会社島津製作所社製）を用いた。測定結果は表１に示すとおりであった。表１には、このようにして測定したＣｒ含有量とＮｉ含有量の合計値も示した。
＜窒化ケイ素焼結体の製造＞
　調製した窒化ケイ素粉末９０質量部、平均粒子径１．５μｍのＹ２Ｏ３粉末５質量部、平均粒子径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３粉末４質量部を配合し、エタノール中で４時間湿式混合した。その後、乾燥して得た混合粉末を１０ＭＰａの圧力で金型成形し、その後更に１００ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形した。得られた成形体を、窒化ケイ素粉末及びＢＮ粉末の混合粉末からなる詰め粉とともにカーボン製坩堝にセットし、１ＭＰａの窒素加圧雰囲気中、温度１８００℃で４時間焼成して窒化ケイ素焼結体を製造した。
＜窒化ケイ素焼結体の評価＞
　製造した窒化ケイ素焼結体の３点曲げ抗折強度を測定した。測定は、ＪＩＳ　Ｒ　１６０１：２００８に準拠し、市販の抗折強度計（株式会社島津製作所製、装置名：ＡＧ－２０００）を用いて行った。測定試料を２０個作製して測定を行った（Ｎ＝２０）。ＪＩＳ　Ｒ　１６２５：２０１０に準拠して測定値のワイブルプロットを作成し、ワイブルプロットにおけるグラフの傾き（ｍ）をワイブル係数とした。ワイブル係数は表１に示すとおりであった。
　窒化ケイ素焼結体におけるクロム含有成分のＣｒ換算の含有量（Ｃｒ含有量）、及びニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量（Ｎｉ含有量）は、窒化ケイ素焼結体を振動ミルで粉砕後、ＩＣＰ発光分光分析によって測定した。結果は表１に示すとおりであった。表１には、このようにして測定したＣｒ含有量とＮｉ含有量の合計値も示した。
（実施例２）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石及び酸化クロム粉末（Ｃｒ２Ｏ３）を配合して混合した。金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化クロム粉末の配合量は２２０質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は、表１に示すとおりであった。
（実施例３～４）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石、酸化クロム粉末（Ｃｒ２Ｏ３）及び酸化ニッケル粉末（ＮｉＯ）を配合して混合した。実施例３では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化クロム粉末の配合量は１３００質量ｐｐｍ、及び酸化ニッケルの配合量は１２００質量ｐｐｍとした。実施例４では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化クロム粉末の配合量は９０質量ｐｐｍ、及び酸化ニッケルの配合量は２０質量ｐｐｍとした。このようにして調製した各原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は、表１に示すとおりであった。
（実施例５～６）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石、酸化クロム粉末（Ｃｒ２Ｏ３）及び酸化ニッケル粉末（ＮｉＯ）を配合して混合した。実施例５及び６では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化クロム粉末の配合量は２２０質量ｐｐｍ、及び酸化ニッケルの配合量は８０質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末を用いたこと、及び、窒化ケイ素粉末を調製する際の仮焼体の湿式粉砕時間を、実施例５では６時間、実施例６では１４時間としたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は、表１に示すとおりであった。
（実施例７，８）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石、酸化クロム粉末（Ｃｒ２Ｏ３）及び酸化ニッケル粉末（ＮｉＯ）を配合して混合した。金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化クロム粉末の配合量は２２０質量ｐｐｍ、及び酸化ニッケルの配合量は８０質量ｐｐｍとした。
　このようにして調製した原料粉末を用いたこと、及び窒化ケイ素粉末の調製の際に連続炉の雰囲気における水素ガスの比率（残部は窒素ガス）を表２に示すとおりとしたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は表２に示すとおりであった。
（実施例９～１１）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石、及びステンレス粉末（ＳＵＳ３０４）を配合して混合した。実施例９では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、及びステンレス粉末の配合量は２００質量ｐｐｍとした。実施例１０では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、及びステンレス粉末の配合量は９０質量ｐｐｍとした。実施例１１では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、及びステンレス粉末の配合量は１３００質量ｐｐｍとした。このようにして調製した各原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は、表２に示すとおりであった。
（実施例１２）
　金属シリコン塊から金属シリコン粉末を得る際の粉砕装置（装置名：振動ミル（中央化工機株式会社製）による粉砕時間を３００分間から４２０分間に変更した。このようにして得られた金属シリコン粉末に、蛍石、及びステンレス粉末（ＳＵＳ３０４）を配合して混合した。金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、及びステンレス粉末の配合量は８０質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は表２に示すとおりであった。
（実施例１３）
　金属シリコン塊から金属シリコン粉末を得る際の粉砕装置（装置名：振動ミル（中央化工機株式会社製）による粉砕時間を３００分間から２４０分間に変更した。このようにして得られた金属シリコン粉末に、蛍石、及びステンレス粉末（ＳＵＳ３０４）を配合して混合した。金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、及びステンレス粉末の配合量は１０００質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は表３に示すとおりであった。
（実施例１４～１６）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石と、金属クロム粉末（Ｃｒ）及び金属ニッケル粉末（Ｎｉ）の一方又は両方と、を配合して混合した。実施例１４では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、金属ニッケル粉末の配合量は１５０質量ｐｐｍとした。実施例１５では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、金属クロム粉末の配合量は１５０質量ｐｐｍとした。実施例１６では、金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、金属クロム粉末の配合量は１５０質量ｐｐｍ、及び金属ニッケルの配合量は５０質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は表３に示すとおりであった。
（比較例１）
　実施例１と同じ手順で金属シリコン粉末を調製した。この金属シリコン粉末に、蛍石のみを配合して混合し、原料粉末を調製した。このようにして調製した原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は表３に示すとおりであった。
（比較例２）
　金属シリコン塊から金属シリコン粉末を得る際の粉砕装置（装置名：振動ミル、中央化工機株式会社製）による粉砕時間を３００分間から２１０分間に変更した。このようにして得られた金属シリコン粉末に、蛍石、酸化クロム粉末（Ｃｒ２Ｏ３）及び酸化ニッケル粉末（ＮｉＯ）を配合して混合した。金属シリコン粉末を基準とする蛍石の配合量は１質量％、酸化クロム粉末の配合量は２２０質量ｐｐｍ、及び酸化ニッケルの配合量は８０質量ｐｐｍとした。このようにして調製した原料粉末を用いたこと以外は、実施例１と同じ手順で、窒化ケイ素粉末及び窒化ケイ素焼結体を調製し、それぞれの評価を行った。結果は表３に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例１～１６の窒化ケイ素焼結体のワイブル係数は９以上であり、比較例１，２よりも大きかった。このことから、実施例１～１６の窒化ケイ素焼結体は、比較例１，２の窒化ケイ素焼結体よりも、曲げ強さのばらつきが少なくなっており、品質のばらつきが十分に低減されていることが確認された。
　品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素焼結体を提供することができる。焼結性に優れ、品質のばらつきが十分に低減されている窒化ケイ素粉末を提供することができる。上述の窒化ケイ素粉末を効率よく製造することが可能な窒化ケイ素粉末の製造方法を提供することができる。

Claims (9)

  1. 　α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分と、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つと、を含み、
    　前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が５０～２５０μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たす、窒化ケイ素粉末。
  2. 　平均粒子径が０．５～２．０μｍ、及び、ＢＥＴ比表面積が５～１５ｍ２／ｇである、請求項１に記載の窒化ケイ素粉末。
  3. 　前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量と、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量の合計値が３０～３００μｇ／ｇである、請求項１又は２に記載の窒化ケイ素粉末。
  4. 　平均粒子径が１５～３０μｍの金属シリコン粉末を含む原料粉末を、窒素ガスと水素ガスとを含む雰囲気中で連続炉を用いて焼成して、α化率が９０．０％以上である窒化ケイ素成分を含む仮焼体を得る工程を有し、
    　前記原料粉末は、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が１００～１０００μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５０～１０００μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たし、
    　前記雰囲気における前記窒素ガスの比率が９５．１体積％以上であり、前記雰囲気における前記水素ガスの比率が２．０体積％以上である、窒化ケイ素粉末の製造方法。
  5. 　前記連続炉では容器に充填された前記原料粉末を焼成し、
    　前記仮焼体を粉砕して得られる前記窒化ケイ素粉末は、クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が５０～２５０μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が５～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たす、請求項４に記載の窒化ケイ素粉末の製造方法。
  6. 　前記連続炉において前記原料粉末を１１００℃以上に加熱する時間が２４時間以下である、請求項４又は５に記載の窒化ケイ素粉末の製造方法。
  7. 　クロム含有成分及びニッケル含有成分からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、
    　前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量が１０～２２０μｇ／ｇであること、及び、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量が１～６０μｇ／ｇであること、の一方又は両方を満たし、
    　ワイブル係数が９以上である、窒化ケイ素焼結体。
  8. 　前記クロム含有成分のＣｒ換算の含有量と、前記ニッケル含有成分のＮｉ換算の含有量の合計値が２０～３００μｇ／ｇである、請求項７に記載の窒化ケイ素焼結体。
  9. 　請求項１又は２に記載の窒化ケイ素粉末を含む焼結原料を焼成して窒化ケイ素焼結体を得ることを含む、窒化ケイ素焼結体の製造方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5930767A (ja) * 1982-08-12 1984-02-18 工業技術院長 窒化珪素反応焼結体の製造方法
JPS6437469A (en) * 1987-08-04 1989-02-08 Kazuaki Shimizu Production of ceramic of silicon nitride
JPH03193611A (ja) * 1989-12-21 1991-08-23 Denki Kagaku Kogyo Kk 複合窒化ケイ素粉末の製造方法
JPH10265269A (ja) * 1997-03-21 1998-10-06 Natl Inst For Res In Inorg Mater 窒化ケイ素焼結体の熱処理法
JP2014148429A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Kyocera Corp 窒化珪素質多孔体およびフィルタ
JP2020023406A (ja) * 2016-12-12 2020-02-13 宇部興産株式会社 高純度窒化ケイ素粉末の製造方法
WO2021117829A1 (ja) * 2019-12-11 2021-06-17 宇部興産株式会社 板状の窒化ケイ素質焼結体およびその製造方法
CN113493191A (zh) * 2020-04-08 2021-10-12 新疆晶硕新材料有限公司 制备高纯度α-氮化硅粉的方法及高纯度α-氮化硅粉

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5930767A (ja) * 1982-08-12 1984-02-18 工業技術院長 窒化珪素反応焼結体の製造方法
JPS6437469A (en) * 1987-08-04 1989-02-08 Kazuaki Shimizu Production of ceramic of silicon nitride
JPH03193611A (ja) * 1989-12-21 1991-08-23 Denki Kagaku Kogyo Kk 複合窒化ケイ素粉末の製造方法
JPH10265269A (ja) * 1997-03-21 1998-10-06 Natl Inst For Res In Inorg Mater 窒化ケイ素焼結体の熱処理法
JP2014148429A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Kyocera Corp 窒化珪素質多孔体およびフィルタ
JP2020023406A (ja) * 2016-12-12 2020-02-13 宇部興産株式会社 高純度窒化ケイ素粉末の製造方法
WO2021117829A1 (ja) * 2019-12-11 2021-06-17 宇部興産株式会社 板状の窒化ケイ素質焼結体およびその製造方法
CN113493191A (zh) * 2020-04-08 2021-10-12 新疆晶硕新材料有限公司 制备高纯度α-氮化硅粉的方法及高纯度α-氮化硅粉

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