CZ230992A3 - Isometric boron nitride and process for preparing thereof - Google Patents

Isometric boron nitride and process for preparing thereof Download PDF

Info

Publication number
CZ230992A3
CZ230992A3 CS922309A CS230992A CZ230992A3 CZ 230992 A3 CZ230992 A3 CZ 230992A3 CS 922309 A CS922309 A CS 922309A CS 230992 A CS230992 A CS 230992A CZ 230992 A3 CZ230992 A3 CZ 230992A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
boron nitride
ideal structure
compressed
cubic boron
hexagonal boron
Prior art date
Application number
CS922309A
Other languages
English (en)
Inventor
Francis Raymond Corrigan
Barbara Sweeting
Samuel Anthony
Original Assignee
Int Patent Operation General E
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 Int Patent Operation General E filed Critical Int Patent Operation General E
Publication of CZ230992A3 publication Critical patent/CZ230992A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • C01B35/08Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, selenium or tellurium
    • C01B35/14Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, sulfur, selenium or tellurium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped 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
    • C04B35/58Shaped 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
    • C04B35/583Shaped 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 boron nitride
    • C04B35/5831Shaped 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 boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká krychlového nitridu boru a jeho tvorbu přeměnou ze šestiúhelníkové formy nitridu boru. Konkrétněji se vynález týká použití velkých částic šestiúhelníkového nitridu boru (HBN) ideální struktury při vytváření krychlového nitridu boru. Způsoby podle vynálezu zahrnuji vystavování šestiúhelníkové formy nitridu boru vysokým tlakům a teplotám, a to jak v nepřítomnosti, tak i přítomnosti katalyzátoru pro vytváření krychlového nitridu boru.
Dosavadní stav techniky
Jsou známy tři krystalické formy nitridu boru, a to šestiúhelníkový nitrid boru (HBN), měkká grafitická forma podobná strukturou grafitickému uhlíku; dále wurtzitický nitrid boru (WBN), tvrdá šestiúhelníková forma podobná šestiúhelníkovému diamantu; a krychlový nitrid boru (CBN), tvrdá forma podobná krychlovému diamantu. Tyto tři krystalické struktury nitridu boru mohou být znázorněny jako vytvořené z řady listů nebo vrstev atomů uložených na sebe. Tyto tři struktury jsou ve větších podrobnostech znázorněny na obr.l-a až 1-c v patentovém spisu USA 6. 4 188 194. V krystalech HBN jsou atomy boru a nitridu spolu spojeny ve stejné rovině, jako na sebe ukládané vrstvy. V hustších krystalických strukturách CBN jsou atomy vrstev ukládaných na sebe zvrásněně vysunuty z roviny. Kromě toho jsou vrstvy uspořádány v krystalech HBN ve směru [001], zatímco v krystalu CBN jsou vrstvy uspořádány ve směru [111], Dále je spojení mezi atomy v rámci vrstev krystalu HBN v převažující míře silného kovalentního typu, pouze se slabými Van der Waalsovým vazbami mezi vrstvami. V krystalech CBN jsou vytvořeny silné, v převažující míře kovalentní čtyřhranné vazby mezi každým atomem a jeho čtyřmi sousedy.
-2Je to právě krychlový nitrid boru, který nachází použiti jako abrazivní materiál v typickém případě jako shluková slisovaná látka, jako kompozitní slisovaná látka nebo jako různé typy brusných kotoučů. Shluková slisovaná látka je definována jako shluk obrazivních krystalů, pojených dohromady bud vlastním pojením, nebo pomocí pojivého prostředí anebo kombinací obojího. Podrobný popis určitých typů shlukových slisovaných látek a způsobů jejich výroby poskytují patentové spisy USA č. 3 136 615 a 3 233 988.
Kompozitní slisovaná hmota je definovaná jako shluková slisovaná látka pojená na substrátový materiál, jako je cementovaný karbid wolframu. Pojení k substrátu může být vytvářeno bud během tvorby shlukové slisované látek nebo následně po ní. Podrobný popis určitých forem kompozitních slisovaných látek a způsobů jejich výroby poskytují patentové spisy USA č.3 743 489 a 3 767 371.
Shlukové slisované látky a kompozitní slisované látky na bázi CBN jsou tuhá, soudržná hmota s vysokou pevností, sestávající z velkého počtu chemicky pojených CBN krystalů, používaná ve strojním obrušování a vrtání.
Částice krychlového nitridu boru se také používají jako agregát fyzikálně pojený dohromady kovovou matečnou hmotou, jako je nikl. Příklad takového agregátu je brusný kotouč.
Způsoby převádění šestiúhelníkového nitridu boru na krychlový nitrid boru jsou dobře známé. Patentový spis USA č. 2 947 617 popisuje způsob přípravy krychlového nitridu boru tím, že se vystavuje šestiúhelníková forma nitridu boru v přítomnosti určitého přídavného materiálu velmi vysokým tlakům a teplotám. Tlaky a teploty jsou uvnitř stabilní oblasti krychlového nitridu boru, definované fázovým diagramem nitridu boru. Krychlový nitrid boru se získává po odstranění vysokotlakového a vysokoteplotního stavu. Přidávaný materiál nebo katalyzátor se volí z třídy alkalických kovů, kovů alkalických zemin, cínu, olova, antimonu a nitridů těchto kovů. Stabilní oblast krychlového nitridu boru je oblast znázorněná na obr.l patentového spisu USA č. 2 947 621 nad
-3rovnovážnou čatou fázového diagramu.
Způsob přeměny šestiúhelníkového nitridu boru na krychlový nitrid boru je popsán v patentovém spisu USA č. 3 212 852, za podmínek vyšších tlaků a teplot. Také je možno se odvolat na práci Wakatsukiho a kol., Syntheis of Polycrystalline Cubic BN (VI) a Ichinose a kol.: Synthesis of Poylcrystal1ine Cubic BN (V), obojí v Proceedings of Fourth International Conference of High Pressure (Sborník ze 4.mezinárodní konference o vysokém tlaku, Kyoto, Japonsko (1974), str. 436-445, dále patentový spis USA č. 4 016 244, Japonský patentový spis č. Sho 49-27518, Japonský patentový spis č. Sho 49-27518, Japonský patentový spis č. Sho 49-30357, Japonský patentový spis č. Sho 49-22925, patentový spis USA č.3 852 078, dále práci Wakatsukiho a kol., Synthesis of Polycrystalline Cubic Boron Nitride v Mat.Res.Bull. 7, 999-1004 (1972) a Britský patentový spis č. 1 317 716. Šestiúhelníkový nitrid boru může být přímo přeměňován na slisované látky na bázi CBN v nepřítomnosti katalyzátorů podle patentového spisu USA č. 4 188 194.
Patentový spis USA č. 3 918 219 popisuje katalytickou přeměnu šestiúhelníkového nitridu boru na krychlový nitrid boru ve styku s karbidovou hmotou pro vytváření kompozitního tělesa z krychlového nitridu boru.
Ve všech těchto procesech se používá šestiúhelníkový nitrid boru jako výchozí materiál. Byly zjištěny dvě formy šestiúhelníkového nitridu boru, a to turbostratická struktura a ideální struktura. Turbostratická struktura se vyznačuje pyrolytickým nitridem boru (PBN), který má kontinuální dvourozměrné vrstvy šestiúhelníkových prstenců v nepravidelných intervalech a nahodile orientované. Ideální struktura je charakteristickou pro grafitický nitrid boru (GBN), kde se atomy boru a nitridové atomy střídají uspořádaným a souvislým způsobem v na sobě vrstvených listech 6 členných prstenců.
Pyrolytický nitrid boru je nízkotlaká forma HBN, vytvořená v typickém případě nanášením na bázi par chemie-4kých látek ve formě par BCl3 a +NH3 na grafitový substrát. V naneseném stavu má vysokou čistotu 99,99+%, hustotu okolo 2,0-2,18 g/cm3 a výhodnou orientaci vrstvových desek mezi 50/ a 100/ ve směru [001]. Ideální struktura HBN (GBN) má vyšší hustotu 2,28 g/cm3. Vzdálenost mezi vrstvami v pyrolyr L:;kých materiálech je také větší než je vzálenost v ideální struktuře HBN (v typickém případě 3,42 pro PBN ve srovnání s 3,33 pro GBN).
Jak PBN a hexagonální nitrid boru s ideální strukturou se používají pro přeměnu na CBN jako prášky. I když PBN je k dispozici ve formě listů, mele se na práškovou formu, která sestává v typickém případě z destičkovitých částic s vysokým poměrem stran, které se mohou prosívat na sítu obzvláštní velikosti. Použití PBN s velkými částicemi se ukázalo jako snižující plnicí hustotu článku vysokotlakého zařízení používaného pro přeměnu na CBN, což může být nežádoucí.
Šestiúhelníkový nitrid boru ideální struktury byl až dosud k dispozici s průměrnou velikostí částic menší než 10 mikronů, v typickém případě 5-6 mikronů, pravděpodobně v důsledku povahy jeho výroby.
Jelikož HBN ideální struktury je k poskytován ve formě částicovitých látek, nemůže být článek použitý ve vysokotlakovém/vysokoteplotním zařízení zcela vyplněn materiálem vzhledem k prostorám mezi částicemi, jako u PBN. Hustota lisovaných pilulek získaných z částicových HBN ideální struktury je hluboko pod teoretickým maximem 2,28 g/cm3, v typickém případě okolo 1,85 g/cm3.
Při přípravě krychlového nitridu boru z šestiúhelníkového nitridu boru ideální struktury je žádoucí maximalizovat hustotu výchozího HBN v reakční nádobě pro maximalizování výtěžku z pracovního cyklu vysokotlakého a vysokoteplotního lisu a pro redukování lisovacího rázu v používaném zařízení.
Podstata vynálezu
Bylo zjištěno, že prášky HBN s ideální strukturou a velkými
-5částicemi, mající průměrnou velikost částic okolo 10 mikronů a výše, poskytují zlepšenou plnicí hustotu. Na základě tohoto zjištění je cílem vynálezu zlepšit účinnost procesů přeměny pro výrobu krychlového nitridu boru ze šestiúhelníkového nitridu boru pod vysokým tlakem a při vysokých teplotách. Toto zahrnuje jak postupy, které používají katalyzátory tak i postupy, které je nepoužívají. Tyto prášky HBN s velkými částicemi jsou vhodné pro výrobu částicových CBN ve formě shlukových a/nebo kompozitních slisovaných hmot. Vynález se dále vztahuje na lisované pilulky s vysokou hustotou z takovýchto HBN prášků a shlukové slisované hmoty z nich vyrobené.
Z obsahu popisu a patentových nároků jsou pro odborníky v oboru patrné další cíle a výhody vynálezu.
Vynález přináší postup přeměny, při kterém se reakční směs šestiúhelníkového nitridu boru s ideální strukturou a mající průměrnou velikost částic okolo 10 mikronů nebo výše a hustotu částic okolo 2,28 gm/cm3 vystavuje současnému působení tlakových a teplotních podmínek po dobu dostatečnou pro přeměnu struktury uvedeného šestiúhelníkového nitridu boru na krychlový nitrid boru, načež se reakční směs vrátí na okolní podmínky a získá se krychlový nitrid boru. Zvolený tlak a teplota se určují rovnovážnou čarou fázového diagramu nitridu boru.
Vynález přináší rovněž lisované pilulky s vysokou hustotou z částic HBN ideální struktury a slisované CBN hmoty z nich vyrobené.
Příklady provedeni vynálezu
Výchozí materiál pro provádění vynálezu je šestiúhelníkový nitrid boru s ideální strukturou, také označovaný jako grafitický nitrid boru (GBN), mající průměrnou velikosti částic okolo 10 mikronů nebo více, s výhodou okolo 15 až 50 mikronů. Tento materiál má větší velikost částic než mají běžně dostupné prášky, které máji čistotu 99,9+% a jsou bílý, kluzký pevný materiál o hustotě okolo 2,28 g/cm3.
-6Tyto částice HBN se přeměňují na CBN pomocí obvyklých vysokotlakových a vysokoteplotních podmínek s obvyklým zařízením. Pojem přeměna se zde užívá obecně pro označování změny nebo změn, které se vyskytují v šestiúhelníkové formě nitridů boru na krychlovou formu nitridu boru. Jsou zahrnuty přeměnné reakce při nichž se vyvolává změna krystalické struktury šestiúhelníkového nitridu boru přímo na krychlovou formu krystalické struktury nitridu boru s katalytickým materiálem pro usnadnění procesu nebo bez něj.
Je dávána přednost postupům, které nepoužívají katalyzátor.
Způsob podle vynálezu se může provádět pomocí jakéhokoli vysokotlakého/vysokoteplotního zařízení používajícího běžné tlaky a teploty požadované pro přeměnu. Příklad vyhovujícího lisu je zařízení typu popsaného v patentovém spisu USA č. 2 941 248. Toto vysokotlaké, vysokoteplotní zařízení, zde popsané, zahrnuje dvojici lisovníků z cementovaného karbidu wolframu a mezilehlý pás nebo lisovnicový člen ze stejného materiálu. Lisovnicový člen má v sobě vytvořen otvor, do něhož je uložena reakční nádoba. Mezu lisovníky a lisovnici jsou uloženy tepelně izolační a elektricky nevodivé sestavy vložek, vytvořené z pyrofyllitu.
Reakční nádoba v jednom přednostním provedení zahrnuje válec s dutými stěnami z materiálu jako je keramický kompozit, který se nepřeměňuje během vysokotlakého a vysokoteplotního pochodu do pevnějšího a tužšího stavu a u něhož se neprojevují v podstatě žádné objemové nespojitosti při působení vysokých tlaků a teplot. Jiné materiály, které vyhovují těmto kriteriím, jsou dobře známé. Soustředně okolo reakční nádoby je uložen grafitový elektrický odporový ohřívač, který sám je uložen do válcovitého izolačního obložení .
Zařízení obsahuje jiné složky pro poskytování izolace aelektrického spojení, které se mohou výrazně tvarově měnit.
Jiná zařízení a tvary jsou schopné poskytnout požadované tlaky a teploty pro přeměnu. Například cementovaný karbid slitiny s obsahem uhlíku třídy 55A je jiným uspokojivým ma-Ίteriálem pro raznicový člen, který je schopný vzdorovat tlakům v rozmezí od 10 000 MPa až nad 20 000 MPa.
Reakční směs použitá ve způsobu podle vynálezu může obsahovat v podstatě HBN s ideální strukturou. Kde se jako přísada používá krystalů CBN, množství se může pohybovat v rozmezí od 1% do 50% celkové hmotnosti vytvářené lisované pilulky a/nebo reakčniho prostředí. Kde se použije katalyzátoru, může se poměr katalytického materiálu k šestiúhelníkovému nitridu boru měnit v mimořádně širokých mezích, s výhodou od 0,05 do 40 hmot.%. Pro dosaženi účinné reakce je však třeba, aby množství přítomného nitridu boru bylo dostatečné pro poskytnutí dusíku potřebného pro úplnou přeměnu kovového katalyzátoru na nitrid katalyzátoru.
Předpokládá se, že katalyzázor se nejprve přeměňuje na jeho nitrid a zbývající nitrid boru se rozpouští v nitridu katalyzátoru a následně se znovu vysráží jako krychlový nitrid boru. Když je použitý katalyzátor nitrid, není žádné omezení pokud jde o relativní množství použitého nitridu katalyzátoru a nitridu boru. Vhodné katalyzátory zahrnují katalyzátory v oboru dobře známé, jako katalyzátory zvolené z třídy alkalických kovů, kovů alkalických zemin, cínu, olova a anatimonu a karbidu, oxidu, boridů a nitridů těchto kovů.
Příklady vhodných postupů pro přeměnu krychlového nitridu boru jsou popsány v patentovém spisu USA č. 2 947 617. V typickém případě se pyrofyllitová reakční nádoba obsahující šestiúhelníkový nitrid boru ideální struktury vloží do reakční komory vysokotlakého/vysokoteplotního zařízení, kde tlak proti sobě uložených lisovníků ve tvaru soustředných komolých kuželů zvyšuje tlak na požadovanou úroveň a požadovaná teplota se získává indukčním ohřevem, průchodem elektrického proudu výchozím materiálem nebo ovinutím topných vinutí okolo reakční nádoby. Tlaky a teploty se zeřizují pro vytvoření reakčních podmínek nad rovnovážnou čarou šestiúhelníkového a krychlového nitridu boru na fázovém diagramu nitridu boru. Krychlový nitrid boru se zís-8kává po navrácení rekační nádoby do podmínek okolního prostředí. Šestiúhelníkový nitrid boru ideální struktury se slisovává do válcovitého otvoru vymezovaného dvěma lisovníky a je vystavován tlakům 2000 až 10 000 MPa.
Při přeměně šestiúhelníkového nitridu boru ideální struktury na krychlový nitrid boru způsobem podle vynálezu je obtížné měřit přímými prostředky tlak a teplotu, kterým se reakční látky vystaveny, a to vzhledem k použitým mimořádným tlakům. Každá z těchto podmínek se proto měří nepřímými prostředky. Při měření tlaku je využíváno poznatku, že u určitých kovů dochází k různým změnám v elektrickém odporu při určitých tlacích. Vizmut tak podléhá fázové změně při 2432 MPa, thalium podléhá fázové změně při 4270 MPa, cézium podléhá takové změně při 5248 MPa a barium podléhá takové změně při 7592 MPa. Určením potřebné zátěže hydraulického tlaku pro vyvolání fázové změny v kovu jako je vizmut se určuje pod na křivce tlaku a lisovacího zatížení.i Při provádění stejného pochodu s jinými kovy, jako je: thalium, cézium a barium, jejichž body fázové změny jsou známé, se získá řada bodů na křivce tlaku-lisovacího zatížení.
Bod tání germania se mění přímo s tlakem v mimořádně^ širokém tlakovém rozmezí. Změna v bodu tání pro germanium: byla shledána jako přímka, jestliže se tlak určuje pomocí: výše popsaných křivek tlaku a lisovacího zatíženi. Vyvijí-li se jiná lisovací zatížení na reakční nádobu naplněnou germaniem a určením bodu tání germania se tak může určit skutečný tlak v komoře při daném lisovacím zatížení.
Teplota v reakční nádobě se může určit běžnými prostředky jako umístěním spoje tepelného článku do reakční nádoby a měřením teplot spoje obvyklým způosbem. Do zařízení se přivádí elektrická energie v předem určeném množství a teplota vytvářená touto energii se měří termočlánkovou se^ stavou. Tentýž postup se opakuje několikrát s různými energetickými vstupy pro vytvoření kalibrační křivky energetického přívodu v závislosti na teplotě v reakční nádobě.
-9Když se získá kalibrace zařízení tímto způosbem, určí se teplota obsahu reakční nádoby na základě energetického vstupu do zařízení ve spojení s kalibrační křivkou. Pro získání teploty okolo 1800°C v zařízení popsaném v patentovém spisu USA č. 2 941 248 je všeobecně zapotřebí napětí střídavého proudu okolo 1 až 3 Voltů při proudu od okolo 200 do 600 A pro dodání požadovaných 600 až 700 Wattů přes grafitovou topnou trubici.
S nitridem boru mohou být míchány různé pojivé nebo elektrovodivé látky jako například kovu, jako výchozí materiál pro elektrické vodivé vlastnosti. S takovou reakční směsí poskytuje použiti vytápění typu s vybíjením kondenzátoru vyšší teploty a vyšší tlaky před tím, než dojde k intenzivnímu roztavení a rozkladu. Kovové stěny zařízení tak nejsou vystaveny takovým extrémním a škodlivým teplotám.
Tlakové a teplotní křivky fázového diagramu nitridu boru ukazuji na proměnlivý stupeň raaximáních teplotních mezí, v jejichž rámci může probíhat reakce při níž se tvoři krychlový nitrid boru. I když praktická hlediska by měla vést k tomu, aby teploty a tlaky nebyly příliš vysoko nad udanými minimy, je zřejmé z křivky, že existuje rozsáhlé tlakové a teplotní rozmezí, v rámci něhož je možné nejlépe provádět způosb podle vynálezu.
Částice použité podle vynálezu mohou být podrobeny obvyklým pochodům předběžného zpracování, jako ty, které jsou popsány v patentovém spisu USA č. 4 289 503, kde se prášek vakuově zahřívá a vypaluje pro odstranění těkavých nečistot, zejména povrchových oxidových kontaminantů (oxid boru). Toto vakuové vypalování se provádí při teplotě tepelného rozkladu nebo rozmezí teplot kde se kromě odplynování povrchových oxidových kontaminantů vytváří z rozkladu na povrchu práškových částic zbavených oxidu tenký povlak volného boru.
Krychlový nitrid boru získaný pomocí vynálezu je široce použitelný pro průmyslové účely stejným způsobem jako průmyslové diamanty, například jako abrazivní nebo řezné
-10materiály. Způsob podle vynálezu přináší výhodu ve zvýšené plnicí hustotě v článku vysokotlakého a vysokoteplotního zařízení použitého pro výchozí materiál HBN s výsledným vzrůstem výtěžku produktu. Tento postup také dovoluje zmenšit velikost lisovacího rázu potřebného během přeměftovacího postupu.
Vynález se také vztahuju na lisované pilulky vytvořené z šestiúhelníkového nitridu boru s ideální strukturou a velkou velikostí částic. Když se použije málo katalyzátoru nebo žádný katalyzátor, takové lisované pilulky mají hustotu větší než 2,00 g/cm3, což je více, než u lisovaných pilulek získávaných z běžných HBN prášků. Pro vytvoření lisované pilulky se částicové materiály HBN stlačují při nízké teplotě, s výhodou teplotě místnosti. Lisovaná pilulka může být použita ve vysokotlakém/vysokoteplotním zařízení pro přeměnu na krychlový nitrid boru.
Lisovaná pilulka může také obsahovat katalyzátor požadovaný pro přeměnu a/nebo může být prášek smísen s krystaly CBN v množství od 1 do 50 hmot.%, vztaženo na celkovou hmotu lisované pilulky. Hustota lisované pilulky se může měnit s množstvím a hustotou těchto přísadových materiálů.
Bez dalšího rozpracování se předpokládá, že odborník v oboru může při použití výše uvedeného popisu využívat vynález v jeho plném rozsahu. Následující konkrétní výhodná provedení jsou proto určena pouze pro ilustraci bez omezení rozsahu vynálezu.
Ve výše uvedeném popisu a následujících příkladech jsou všechny teploty ve stupních Celsia a pokud není uvedeno jinak, jsou všechny díly a procentuelní podíly hmotnostní podíly. Na citované patentové spisy a práce se zde odvoláváme jako součást popisu.
PŘÍKLAD
Byly provedeny zkoušky plnicí hustoty jednak s práškovým HBN s velkými částicemi (průměrná velikost částic 30 mikronů) a jednak s práškovým HBN ideální struktury a s'malými čás-11ticemi (méně než 10 mikronů, přibližně 5-6 mikronů) , běžně používanými v obvyklých způsobech přeměňování. Byla provedena porovnáni s práškem ve formě jak je získáván, s práškem po vakuovém vypálení v rozmezí tepelného rozkladu a s vakuově vypálenými prášky smíchanými s 20 hmot.% krystalického CBN.
Byla provedena měření hustoty pěchováním prášků do formy z vytvrzené ocely a plunžrovou soupravou Carverova lisu pro vytvoření lisované pilulky. Nastavené množství každého prášku (8,0 g) bylo zváženo a vloženo do lisu a slisováno nastavenou silou (92 705 N - 63 000 PSI, t.j. 88 038 MPa na plunžru 16,25 mm). Po uvolnění síly se slisovaný prášek vysunul z formy do sestavy pouzdrové objímky a ohřívače (o průměru 16,25 mm) a změřila se výška vylisované objímky v sestavě, což dovoluje výpočet hustoty. Výsledky jsou uvedeny níže
Nevypálený HBN prášek s ideální strukturou
Hustota (g/cm3) % teorie
HBN s vel.část. 2,07 90,8
HBN s malými část. 1,89 82,9
Teorie 2,28
Vypálený HBN prášek s ideální strukturou
Hustota
(g/cm3) % teorie
Vypálený HBN s vel.část. 2,07 90,8
Vypálený HBN s malými část. 1,84 80,7
Teorie 2,28
Směs práškového HBN/CBN
80% vypál.HBN s vel.část./ teorie
86,9
Hustota (g/cm3)
2,19
-1220% přísady CBN 80% HBN s malými část./ 20% přísady CBN Teorie
1,98
2,52
78,6
Výsledky ukazují zjevné zdokonalení v hustotě pilulky získané s HBN s velkými částicemi. Vzorky pěchovaného, vakuově vypáleného prášku s velkými částicemi byly lisovány ve vysokoteplotních a vysokotlakových podmínkách na přeměnu na CBN pro získání dobře slinutých výlisků krystalického CBN.
Předchozí příklad se může opakovat s podobným úspěchem nahražením obecně nebo konkrétně popisovaných reakčních látek a/nebo pracovních podmínek podle vynálezu těmi, jaké byly použity v předchozích příkladech.
Z výše uvedeného popisu může odborník v oboru snadno zjistit podstatné znaky vynálezu a naiž by se odchýlil od jeho ducha a rozsahu, může provést různé změny a obměny v rámci vynálezu pro jeho přizpůsobení různým použitím a podmínkám.
JUOr.
-13CH ί τ ! í i?
Ί3 o
í O r*· ; 7 7 5 f m .»· 1 ,η r7 o ř/: <o.
PATENTOVÉ N« Á K jV ' ·< * <-0 cr o’ '—Μοι»,

Claims (11)

1. Způsob výroby krychlového nitridu boru vyznačeným-’ tím, že se reakční směs, obsahující částice šestiúhelníkového nitridu boru se v podstatě ideální strukturou a mající průměrnou velikost částic okolo 10 mikronů nebo výše, podrobí současným tlakovým a teplotním podmínkám po dobu dostatečnou pro přeměnění částic šestiúhelníkového nitridu boru ideální struktury na krychlový nitrid boru, reakční směs se vrátí na podmínky okolního prostředí a získá se krychlový nitrid boru.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, še tlak a teplota mají hodnoty odpovídající bodu nad rovnovážnými křivkami na fázovém diagramu pro nitrid boru.
3. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že reakční směs přídavně obsahuje 0,05 až 40 hmot.% katalytického materiálu.
4. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že reakční směs přídavně obsahuje 1 až 50 hmot.% krystalů krychlového nitridu boru.
5. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že šestiúhelníkový nitrid boru ideální struktury se předem zpracovává před přeměnou vakuovým vypalováním a má velikost částic 15-50 mikronů.
6. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že šestiúhelníkový nitrid boru se přeměňuje na krychlový nitrid boru ve formě shlukové slisované látky nebo kompozitní slisované látky.
7. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že šestiúhelníkový nitrid boru ideální struktury se stlačuje do lisované pilulky před vystavením tlakovým a teplotním podmínkám vhodným pro přeměnu.
8. Způsob podle nároků 1 vyznačený tím, že částice šestiúhelníkového nitridu boru ideální struktury mají průměrnou velikost částic okolo 30 mikronů a výše.
9. Lisovaná pilulka hustoty větší než 2,00 g/cm3 • -14vyznačená tím, že sestává v podstatě ze stlačených částic šestiúhelníkového nitridu boru s ideální strukturou.
10. Lisovaná pilulka podle nároku 9 vyznačená tím, že přídavně obsahuje krystaly krychlového nitridu boru v množství od 4 do 50 hmot.% a má hustotu větší než 2,20 g/cm3.
11. Krychlový nitrid boru ve formě shlukové slisované látky získané z částic šestiúhelníkového nitridu boru s průměrnou velikostí částic v rozmezí 15 až 50 mikronů a hustotou částic 2,28 g/cm3
CS922309A 1991-07-25 1992-07-23 Isometric boron nitride and process for preparing thereof CZ230992A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/735,503 US5194071A (en) 1991-07-25 1991-07-25 Cubic boron nitride abrasive and process for preparing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ230992A3 true CZ230992A3 (en) 1993-02-17

Family

ID=24956086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS922309A CZ230992A3 (en) 1991-07-25 1992-07-23 Isometric boron nitride and process for preparing thereof

Country Status (12)

Country Link
US (2) US5194071A (cs)
EP (1) EP0524789B1 (cs)
JP (1) JPH05194938A (cs)
KR (1) KR930002238A (cs)
AT (1) ATE143915T1 (cs)
CA (1) CA2070437A1 (cs)
CZ (1) CZ230992A3 (cs)
DE (1) DE69214373T2 (cs)
HU (1) HUT63593A (cs)
MX (1) MX9204377A (cs)
PL (1) PL295386A1 (cs)
ZA (1) ZA925186B (cs)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194071A (en) * 1991-07-25 1993-03-16 General Electric Company Inc. Cubic boron nitride abrasive and process for preparing same
US5271749A (en) * 1992-11-03 1993-12-21 Smith International, Inc. Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride
US5691260A (en) * 1994-12-30 1997-11-25 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Cubic system boron nitride sintered body for a cutting tool
JP3471167B2 (ja) * 1996-05-21 2003-11-25 昭和電工株式会社 立方晶窒化ホウ素の製造方法
US5718619A (en) * 1996-10-09 1998-02-17 Cmi International, Inc. Abrasive machining assembly
US9463552B2 (en) 1997-04-04 2016-10-11 Chien-Min Sung Superbrasvie tools containing uniformly leveled superabrasive particles and associated methods
US9238207B2 (en) 1997-04-04 2016-01-19 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9221154B2 (en) 1997-04-04 2015-12-29 Chien-Min Sung Diamond tools and methods for making the same
US9199357B2 (en) 1997-04-04 2015-12-01 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9409280B2 (en) 1997-04-04 2016-08-09 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9868100B2 (en) 1997-04-04 2018-01-16 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
AU6716900A (en) * 1999-08-31 2001-03-26 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Abrasive material comprising elongate abrasive bodies
US6660241B2 (en) * 2000-05-01 2003-12-09 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Highly delaminated hexagonal boron nitride powders, process for making, and uses thereof
US6794435B2 (en) * 2000-05-18 2004-09-21 Saint Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Agglomerated hexagonal boron nitride powders, method of making, and uses thereof
US6645612B2 (en) 2001-08-07 2003-11-11 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. High solids hBN slurry, hBN paste, spherical hBN powder, and methods of making and using them
US6616725B2 (en) 2001-08-21 2003-09-09 Hyun Sam Cho Self-grown monopoly compact grit
RU2229434C2 (ru) * 2002-07-02 2004-05-27 Открытое акционерное общество "Абразивный завод "Ильич" Способ получения кубического нитрида бора повышенной прочности
UA65367A (en) * 2003-07-18 2004-03-15 V M Bakul Inst Of Super Hard M A method for producing cubic boron nitride
US7494635B2 (en) 2003-08-21 2009-02-24 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Boron nitride agglomerated powder
US20050249978A1 (en) 2004-04-02 2005-11-10 Xian Yao Gradient polycrystalline cubic boron nitride materials and tools incorporating such materials
US7384436B2 (en) * 2004-08-24 2008-06-10 Chien-Min Sung Polycrystalline grits and associated methods
US20070060026A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Chien-Min Sung Methods of bonding superabrasive particles in an organic matrix
US9138862B2 (en) 2011-05-23 2015-09-22 Chien-Min Sung CMP pad dresser having leveled tips and associated methods
US8393934B2 (en) 2006-11-16 2013-03-12 Chien-Min Sung CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods
US8622787B2 (en) * 2006-11-16 2014-01-07 Chien-Min Sung CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods
US9724802B2 (en) 2005-05-16 2017-08-08 Chien-Min Sung CMP pad dressers having leveled tips and associated methods
US8678878B2 (en) 2009-09-29 2014-03-25 Chien-Min Sung System for evaluating and/or improving performance of a CMP pad dresser
US8398466B2 (en) * 2006-11-16 2013-03-19 Chien-Min Sung CMP pad conditioners with mosaic abrasive segments and associated methods
US7553344B2 (en) * 2005-06-07 2009-06-30 Adico, Asia Polydiamond Company, Ltd. Shaped thermally stable polycrystalline material and associated methods of manufacture
US20090120009A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Chien-Min Sung Polycrystalline Grits and Associated Methods
CN101903131B (zh) * 2007-11-13 2013-01-02 宋健民 Cmp垫修整器
TWI388402B (en) 2007-12-06 2013-03-11 Methods for orienting superabrasive particles on a surface and associated tools
CN101463196B (zh) * 2007-12-17 2011-10-19 河南富耐克超硬材料有限公司 超硬磨料的提纯处理方法
CN103221180A (zh) 2010-09-21 2013-07-24 铼钻科技股份有限公司 具有基本平坦颗粒尖端的超研磨工具及其相关方法
WO2012162430A2 (en) 2011-05-23 2012-11-29 Chien-Min Sung Cmp pad dresser having leveled tips and associated methods
CN103043632B (zh) * 2012-12-14 2015-04-08 河南富耐克超硬材料股份有限公司 一种金刚石、立方氮化硼磨料或微粉的提纯方法
EP3231558B1 (en) 2016-04-11 2020-02-05 3M Innovative Properties Company A green body, a grinding wheel and a method for manufacturing at least a green body

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2137200A (en) * 1937-06-28 1938-11-15 Carborundum Co Abrasive article and its manufacture
US2334048A (en) * 1941-12-01 1943-11-09 Norton Co Peripheral diamond grinding wheel
US2947617A (en) * 1958-01-06 1960-08-02 Gen Electric Abrasive material and preparation thereof
US3081161A (en) * 1959-04-23 1963-03-12 Carborundum Co Abrasive articles and their manufacture
US3136615A (en) * 1960-10-03 1964-06-09 Gen Electric Compact of abrasive crystalline material with boron carbide bonding medium
US3212852A (en) * 1962-07-30 1965-10-19 Gen Electric Method for converting hexagonal boron nitride to a new structure
US3233988A (en) * 1964-05-19 1966-02-08 Gen Electric Cubic boron nitride compact and method for its production
US3852078A (en) * 1970-12-24 1974-12-03 M Wakatsuki Mass of polycrystalline cubic system boron nitride and composites of polycrystalline cubic system boron nitride and other hard materials, and processes for manufacturing the same
DE2111180C3 (de) * 1971-03-09 1973-10-11 Institut Fisiki Twojordowo Tela I Poluprowodnikow Akademii Nauk Belorusskoj Ssr, Minsk (Sowjetunion) Verfahren zur Herstellung von kubi schem Bornitrid
US3767371A (en) * 1971-07-01 1973-10-23 Gen Electric Cubic boron nitride/sintered carbide abrasive bodies
US3743489A (en) * 1971-07-01 1973-07-03 Gen Electric Abrasive bodies of finely-divided cubic boron nitride crystals
US3918219A (en) * 1971-07-01 1975-11-11 Gen Electric Catalyst systems for synthesis of cubic boron nitride
DE2248539A1 (de) * 1972-06-30 1973-04-26 Gen Electric Aus kubischem bornitrid und einem weiteren hartstoff zusammengesetzte koerper und verfahren zu deren herstellung
DE2500515A1 (de) * 1974-01-23 1975-07-24 Hitachi Ltd Verfahren zur herstellung von kubischem bornitrid
US4150098A (en) * 1975-05-20 1979-04-17 Sirota Nikolai N Method of producing cubic boron nitride
US4188194A (en) * 1976-10-29 1980-02-12 General Electric Company Direct conversion process for making cubic boron nitride from pyrolytic boron nitride
US4247304A (en) * 1978-12-29 1981-01-27 General Electric Company Process for producing a composite of polycrystalline diamond and/or cubic boron nitride body and substrate phases
US4289503A (en) * 1979-06-11 1981-09-15 General Electric Company Polycrystalline cubic boron nitride abrasive and process for preparing same in the absence of catalyst
IN155783B (cs) * 1980-04-02 1985-03-09 De Beers Ind Diamond
US4401443A (en) * 1981-10-26 1983-08-30 General Electric Company Polycrystalline silicon-bonded cubic boron nitride body and method
US4647546A (en) * 1984-10-30 1987-03-03 Megadiamond Industries, Inc. Polycrystalline cubic boron nitride compact
DE3923671C2 (de) * 1988-07-22 1998-02-19 Showa Denko Kk CBN-Schleifmittelkörner aus kubischem Bornitrid und ein Verfahren zu deren Herstellung
US4944772A (en) * 1988-11-30 1990-07-31 General Electric Company Fabrication of supported polycrystalline abrasive compacts
US4923490A (en) * 1988-12-16 1990-05-08 General Electric Company Novel grinding wheels utilizing polycrystalline diamond or cubic boron nitride grit
US5015265A (en) * 1989-06-14 1991-05-14 General Electric Company Process for making cubic boron nitride from coated hexagonal boron nitride, and abrasive particles and articles made therefrom
US5173091A (en) * 1991-06-04 1992-12-22 General Electric Company Chemically bonded adherent coating for abrasive compacts and method for making same
US5194071A (en) * 1991-07-25 1993-03-16 General Electric Company Inc. Cubic boron nitride abrasive and process for preparing same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05194938A (ja) 1993-08-03
EP0524789B1 (en) 1996-10-09
US5194071A (en) 1993-03-16
DE69214373D1 (de) 1996-11-14
CA2070437A1 (en) 1993-01-26
ZA925186B (en) 1993-04-30
KR930002238A (ko) 1993-02-22
US5466269A (en) 1995-11-14
MX9204377A (es) 1993-01-01
EP0524789A1 (en) 1993-01-27
DE69214373T2 (de) 1997-04-10
PL295386A1 (en) 1993-04-05
HUT63593A (en) 1993-09-28
ATE143915T1 (de) 1996-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ230992A3 (en) Isometric boron nitride and process for preparing thereof
Bundy Direct conversion of graphite to diamond in static pressure apparatus
US5985228A (en) Method for controlling the particle size distribution in the production of multicrystalline cubic boron nitride
Corrigan et al. Direct transitions among the allotropic forms of boron nitride at high pressures and temperatures
US3816085A (en) Diamond-nondiamond carbon polycrystalline composites
KR100380510B1 (ko) 개선된물성을갖는지지된다결정성콤팩트및그의제조방법
KR101365251B1 (ko) 알루미늄ㆍ마그네슘ㆍ규소 복합재료 및 그 제조 방법, 그리고 이 복합재료를 이용한 열전변환 재료, 열전변환 소자, 및 열전변환 모듈
JPS6012991B2 (ja) 高硬度工具用焼結体の製造法
US3968194A (en) Dense polycrystalline silicon carbide
JP6222666B2 (ja) Mg−Si系熱電変換材料及びその製造方法、熱電変換用焼結体、熱電変換素子、並びに熱電変換モジュール
Zhang et al. Field activated sintering techniques: a comparison and contrast
US4466938A (en) Method for reducing damage to diamond crystals during sintering
US3735321A (en) Thermistor
JPH11292630A (ja) ダイヤモンド−炭化ケイ素複合焼結体及びその製造方法
EP1943069B1 (en) Uniaxial pressing and heating apparatus
JP3175170B2 (ja) TiC焼結体の製造方法
CA2005002C (en) Improved method for electroconsolidation of a preformed particulate workpiece
US3509017A (en) Multi-layered pyrolized para-polyphenylene structures and method of making same
JP3342882B2 (ja) 予備成形された加工片の圧密方法
JP7157993B2 (ja) 多結晶性マグネシウムシリサイド及びその利用
US3320059A (en) Voltage-pressure bonding
JPH0639091B2 (ja) 加圧焼結用モ−ルド
JPH037627B2 (cs)
IE913698A1 (en) Unsupported sintered cbn/diamond conjoint compacts and their¹fabrication
CA1154927A (en) Method for reducing damage to diamond crystals during sintering