JPH02164433A - 多結晶型立方晶窒化ほう素粒子の製造方法 - Google Patents
多結晶型立方晶窒化ほう素粒子の製造方法Info
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- JPH02164433A JPH02164433A JP63318576A JP31857688A JPH02164433A JP H02164433 A JPH02164433 A JP H02164433A JP 63318576 A JP63318576 A JP 63318576A JP 31857688 A JP31857688 A JP 31857688A JP H02164433 A JPH02164433 A JP H02164433A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鉄系金属材料等の加工に用いられ、特に靭性
が高く優れた研削性能を示す立方晶窒化ほう素(cBN
)の多結晶型粒子の製造方法に関する。
が高く優れた研削性能を示す立方晶窒化ほう素(cBN
)の多結晶型粒子の製造方法に関する。
ることから、鋼、ステンレス、N1基特殊合金などの鉄
系金属材料の加工用工具材料として広く用いられている
。研削加工にはcBHの粒子を用い、通常は例えば米国
特許第2947(517号に記載されているような触媒
成長法で合成重れた単結晶型の粒子が用いられる。
系金属材料の加工用工具材料として広く用いられている
。研削加工にはcBHの粒子を用い、通常は例えば米国
特許第2947(517号に記載されているような触媒
成長法で合成重れた単結晶型の粒子が用いられる。
単結晶型粒子はへき開によって鋭い切れ刃が得られる利
点があるが、靭性が低く、砥粒自身の強度に問題がある
。単結晶型砥粒のこのような問題を解決するものとして
、特に直接転換法と呼ばれる方法で合成される多結晶型
の高靭性cBN砥粒がある。これは例えば特開昭47−
34099号公報、特公昭61−2625号公報、特公
昭66−44417号公報、特願昭63−7575号明
細書等に記載されている。待に、これらの先行技術には
、cBNへの転換全阻害するといわれている水、酸素不
純物を含1ない高純度の低圧相型BN(六方晶型もしく
は乱層構造B N ) k、触媒を添加することなく単
体のtまで、CBNの安定領域でしかも十分に速い転換
速度の得られる温度圧力条件で所定時間保持し、低圧相
型B N f cBNに転換して得られるcBN粒子で
あってζcBHのサブミクロン−数ミクロン程度の微細
な一次粒子が互いに強固に結合して、砥粒として好まし
い粒径(数十ミクロン−数百ミクロン)の二次粒子が形
成されることが示されている。この粒子は多結晶型のた
め、通常の単結晶砥粒のようなへき開性がなく、単結晶
型よりも高い靭性t、従ってより丁ぐれた研削性能を示
す。
点があるが、靭性が低く、砥粒自身の強度に問題がある
。単結晶型砥粒のこのような問題を解決するものとして
、特に直接転換法と呼ばれる方法で合成される多結晶型
の高靭性cBN砥粒がある。これは例えば特開昭47−
34099号公報、特公昭61−2625号公報、特公
昭66−44417号公報、特願昭63−7575号明
細書等に記載されている。待に、これらの先行技術には
、cBNへの転換全阻害するといわれている水、酸素不
純物を含1ない高純度の低圧相型BN(六方晶型もしく
は乱層構造B N ) k、触媒を添加することなく単
体のtまで、CBNの安定領域でしかも十分に速い転換
速度の得られる温度圧力条件で所定時間保持し、低圧相
型B N f cBNに転換して得られるcBN粒子で
あってζcBHのサブミクロン−数ミクロン程度の微細
な一次粒子が互いに強固に結合して、砥粒として好まし
い粒径(数十ミクロン−数百ミクロン)の二次粒子が形
成されることが示されている。この粒子は多結晶型のた
め、通常の単結晶砥粒のようなへき開性がなく、単結晶
型よりも高い靭性t、従ってより丁ぐれた研削性能を示
す。
多結晶型cBN砥粒1?夷造する際に最も一般的に用い
られる低圧相型BN原料は、六方晶BN(hBN)もし
くは熱分解窒化ほう素(P−BN)の粉末であり、これ
t例えば特公昭53−34189号公報や同53−54
190号公報に開示されている高温超高圧装置に充填し
、高温超高圧処理を行なう。しかし、この方法では原料
が粉末であるために、原料粒子間に空隙か存在し、高温
超高圧装置の試料部への原料充填効率が低下し、生産性
を低下させる原因となっていた。即ち、超高圧を用いる
合成方法は一般にバッチ式であり、限られた容積の試料
部空間にできるだけ高密度に原料を充填することが生産
効率を高める必須条件であるが、多結晶型CBN粒子の
従来の合成方法では、粉末状の原料を用いるために数十
係以上の空隙が必然的に存在し、充填効率を制限する大
きな要因となっていた。また低圧相BN、特にP−BN
の緻密成形体を直接転換法によ、j)cBNの緻密焼結
体に転換し、これ’rw隼粉砕してcBN多結晶粒子と
する方法(%公昭63−44417号公報)も提案され
ているが、強固に焼結した硬質cBN f粉砕するため
に、多大の機械的エネルギーを要し、粉砕効率が悪く、
粒子径の制御が難しり、シかも粉砕工程での不純物混入
が避けられないなど、工業的には問題が多く採用できな
い方法であった。
られる低圧相型BN原料は、六方晶BN(hBN)もし
くは熱分解窒化ほう素(P−BN)の粉末であり、これ
t例えば特公昭53−34189号公報や同53−54
190号公報に開示されている高温超高圧装置に充填し
、高温超高圧処理を行なう。しかし、この方法では原料
が粉末であるために、原料粒子間に空隙か存在し、高温
超高圧装置の試料部への原料充填効率が低下し、生産性
を低下させる原因となっていた。即ち、超高圧を用いる
合成方法は一般にバッチ式であり、限られた容積の試料
部空間にできるだけ高密度に原料を充填することが生産
効率を高める必須条件であるが、多結晶型CBN粒子の
従来の合成方法では、粉末状の原料を用いるために数十
係以上の空隙が必然的に存在し、充填効率を制限する大
きな要因となっていた。また低圧相BN、特にP−BN
の緻密成形体を直接転換法によ、j)cBNの緻密焼結
体に転換し、これ’rw隼粉砕してcBN多結晶粒子と
する方法(%公昭63−44417号公報)も提案され
ているが、強固に焼結した硬質cBN f粉砕するため
に、多大の機械的エネルギーを要し、粉砕効率が悪く、
粒子径の制御が難しり、シかも粉砕工程での不純物混入
が避けられないなど、工業的には問題が多く採用できな
い方法であった。
本発明は、多結晶型cBN粒子の従来の合成方法が有し
ていたかかる問題点を解決し、従来と同等性能の多結晶
型cBN粒子全1従来よりも高い生産性で製造すること
を目的とするものである。
ていたかかる問題点を解決し、従来と同等性能の多結晶
型cBN粒子全1従来よりも高い生産性で製造すること
を目的とするものである。
すなわち、本発明は、熱分解9化ほう素成形体を高温超
高圧下に保持し無触媒でcBNK転換する方法において
、原料P−BNの立方晶窒化ほう素への転換が70重重
量風上95重量係以下となる範囲で加熱全土め、室温ま
で冷却して生成物を回収し粉砕後、未反応原料のP−B
Nと転換したcBNとを分離することt−特徴とする多
結晶型cBN粒子の製造方法である。
高圧下に保持し無触媒でcBNK転換する方法において
、原料P−BNの立方晶窒化ほう素への転換が70重重
量風上95重量係以下となる範囲で加熱全土め、室温ま
で冷却して生成物を回収し粉砕後、未反応原料のP−B
Nと転換したcBNとを分離することt−特徴とする多
結晶型cBN粒子の製造方法である。
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
本発明では原料としてP−BN成形体を用いる。
P−BNは、米国特許第3152006号明細書等に記
載されたCVD (化学気相蒸着)法により合成される
高純度の低圧相BN成形体である。通常市販されている
P−BNは、純度99.991以上、密度2.0〜2.
18 E 7cm”の密度−に有し、カッX線回折法に
よつ、て測定される(002)面間隔(dooz )は
3.40から3.44オングストロ一ム程度で、いわゆ
る乱層構造のBNである。一方、特願昭63−7575
号明細書で開示されているものは、(002)面間隔が
3.35オングストローム以下のほぼ完全な大方晶構造
のBNで、かつ通常の六方晶B N (GBN )より
も高純度の高結晶性P−BNも存在する。本発明では、
いずれのP−BNも原料として使用できるが、後者の原
料音用いる方が、cBNへの転換をより低温低圧力で行
々うことが出来るので、高圧装置の負担が少なく、製造
上有利である。
載されたCVD (化学気相蒸着)法により合成される
高純度の低圧相BN成形体である。通常市販されている
P−BNは、純度99.991以上、密度2.0〜2.
18 E 7cm”の密度−に有し、カッX線回折法に
よつ、て測定される(002)面間隔(dooz )は
3.40から3.44オングストロ一ム程度で、いわゆ
る乱層構造のBNである。一方、特願昭63−7575
号明細書で開示されているものは、(002)面間隔が
3.35オングストローム以下のほぼ完全な大方晶構造
のBNで、かつ通常の六方晶B N (GBN )より
も高純度の高結晶性P−BNも存在する。本発明では、
いずれのP−BNも原料として使用できるが、後者の原
料音用いる方が、cBNへの転換をより低温低圧力で行
々うことが出来るので、高圧装置の負担が少なく、製造
上有利である。
この原料上円板形状に加工し、高圧セルにいれ、それを
たとえば特公昭53−34189号公報、同53−34
190号公報に開示されているフラットベルト型の高温
・高圧装置に充填し、加圧・加熱する。ここで、加圧・
加熱の保持時間はp−BNのcBNへの転換率が70係
以上95チ以下となるように設定する。転換率が70係
未満では従来の粉末原料全充填する方法と生産効率が変
わらず、本発明の目的が達成されない。また、95係を
こえると強固に焼結したcBHの緻密体となるため、そ
の後の粉砕が困難になり、結局生産効率が低下してしま
う。加圧・加熱の好ましい保持時間は、原料P −B、
Nの1類、圧力、温度によって変化するが、たとえば通
常の市販の乱層構造型P−BNを原料とする場合には、
圧力6.5GPa、温度2000から24 D D ’
Cで10ないし25分、また特願昭63−7575号明
細書に開示逼れている高純度・高結晶性P−BN’@−
原料にする場合には、圧力5−9 GPa 、m度18
00から2000’Cで10ないし25分、1fcより
低い温度では60ないし50分である。
たとえば特公昭53−34189号公報、同53−34
190号公報に開示されているフラットベルト型の高温
・高圧装置に充填し、加圧・加熱する。ここで、加圧・
加熱の保持時間はp−BNのcBNへの転換率が70係
以上95チ以下となるように設定する。転換率が70係
未満では従来の粉末原料全充填する方法と生産効率が変
わらず、本発明の目的が達成されない。また、95係を
こえると強固に焼結したcBHの緻密体となるため、そ
の後の粉砕が困難になり、結局生産効率が低下してしま
う。加圧・加熱の好ましい保持時間は、原料P −B、
Nの1類、圧力、温度によって変化するが、たとえば通
常の市販の乱層構造型P−BNを原料とする場合には、
圧力6.5GPa、温度2000から24 D D ’
Cで10ないし25分、また特願昭63−7575号明
細書に開示逼れている高純度・高結晶性P−BN’@−
原料にする場合には、圧力5−9 GPa 、m度18
00から2000’Cで10ないし25分、1fcより
低い温度では60ないし50分である。
このような条件で処理したもの?先ず冷却し、しかる後
に圧力を下げて高圧セルから反応生成物全回収する。反
応生成物はX線回折法により、転換されたcBNと原料
P−BNの混合物であることが容易に確認でき、更に電
子顕微鏡などでその微構造km察すると、微細なcBH
の一次粒子が強固に結合し之多結晶cBNの粒子の粒界
にP−BHに特徴的な積層構造?した未反応領域が存在
することがわかる。これはおそら(、cBNへの転換反
応が、原料P−BN内部において先ずcBNの核が均一
に生成し、この核を中心に2次的な核生成を起こしなか
らcBNの多結晶粒子が成長しており、転換反応全途中
で止めると、個々の多結晶cBN粒子間に未反応のP−
BNが残ジ、上述した構造となるためと思われる。した
がって、例示した圧力温度条件で、更に保持時間全延長
するとP−BNのcBNへの転換が更に進んでcBNの
みからなる強固に焼結した緻密体となる(従来技術)が
、本発明では完全な緻密体となる前に反応を止めること
が重要である。また上述した温度よりも低い条件で転換
を行なっても多結晶cBNと未反応P−BHの混合物が
得られるが、一般に低温で得られた多結晶粒子は一次粒
子同士の結合力が弱く、目的とする高靭性cBN粒子の
合成には適していない。
に圧力を下げて高圧セルから反応生成物全回収する。反
応生成物はX線回折法により、転換されたcBNと原料
P−BNの混合物であることが容易に確認でき、更に電
子顕微鏡などでその微構造km察すると、微細なcBH
の一次粒子が強固に結合し之多結晶cBNの粒子の粒界
にP−BHに特徴的な積層構造?した未反応領域が存在
することがわかる。これはおそら(、cBNへの転換反
応が、原料P−BN内部において先ずcBNの核が均一
に生成し、この核を中心に2次的な核生成を起こしなか
らcBNの多結晶粒子が成長しており、転換反応全途中
で止めると、個々の多結晶cBN粒子間に未反応のP−
BNが残ジ、上述した構造となるためと思われる。した
がって、例示した圧力温度条件で、更に保持時間全延長
するとP−BNのcBNへの転換が更に進んでcBNの
みからなる強固に焼結した緻密体となる(従来技術)が
、本発明では完全な緻密体となる前に反応を止めること
が重要である。また上述した温度よりも低い条件で転換
を行なっても多結晶cBNと未反応P−BHの混合物が
得られるが、一般に低温で得られた多結晶粒子は一次粒
子同士の結合力が弱く、目的とする高靭性cBN粒子の
合成には適していない。
この生成物は強固な多結晶cBN粒子が、柔らかく機械
的に弱いP−BNで結合した構造上しているので、機械
的粉砕操作によジ容易にP−BNの部分で破壊し、個々
の多結晶cBN粒子に分離できる。粉砕処理で経た生成
物は多結晶cBN粒子と微細に粉砕されたP−BN粒子
とからなる粉末状の混合物であるので、比重分離や、約
300°CでのP−EINのアルカリ融解などの公知の
方法によって分離可能である。生成する個々の多結晶c
BN粒子の大きさ、及び多結晶粒子?構成する一次粒子
の大きさは高圧高温処理条件によって変化し、−般に高
温、低圧はど大きく成長した多結晶粒子、−次粒子が生
成する。
的に弱いP−BNで結合した構造上しているので、機械
的粉砕操作によジ容易にP−BNの部分で破壊し、個々
の多結晶cBN粒子に分離できる。粉砕処理で経た生成
物は多結晶cBN粒子と微細に粉砕されたP−BN粒子
とからなる粉末状の混合物であるので、比重分離や、約
300°CでのP−EINのアルカリ融解などの公知の
方法によって分離可能である。生成する個々の多結晶c
BN粒子の大きさ、及び多結晶粒子?構成する一次粒子
の大きさは高圧高温処理条件によって変化し、−般に高
温、低圧はど大きく成長した多結晶粒子、−次粒子が生
成する。
以下、本発明全実施例により更に説明する。。
〔実施例〕
市販P−BN板、及び特願昭63−7575号に記載さ
れた方法で0合成された高結晶性のP−BNN13φX
1朋tの円板に加工し、これら會原料として、内径25
#Imのシリンダを有するフラットベルト型装filf
fi用い、種々の高温高圧条件で処理して、生成物2X
線回折法によジ同定した。その結果上表1に示す。尚、
比較例には従来法として40から60メツシユの太き嘔
に粉砕したP−BN粉末七原料として用いる場合も含め
である。次いで、生成物をボールミルで10分間解砕し
た後300°0のKOHのアルカリ溶融により未反応P
−BNk除去した。残留物はX線回折法によジcBNで
あること全確認した。
れた方法で0合成された高結晶性のP−BNN13φX
1朋tの円板に加工し、これら會原料として、内径25
#Imのシリンダを有するフラットベルト型装filf
fi用い、種々の高温高圧条件で処理して、生成物2X
線回折法によジ同定した。その結果上表1に示す。尚、
比較例には従来法として40から60メツシユの太き嘔
に粉砕したP−BN粉末七原料として用いる場合も含め
である。次いで、生成物をボールミルで10分間解砕し
た後300°0のKOHのアルカリ溶融により未反応P
−BNk除去した。残留物はX線回折法によジcBNで
あること全確認した。
本発明の実施例ではいずれも高圧装置の試料室空間の5
0から60憾穆度がcBN合成に利用され、しかも生成
物は未反応P−BNk粒界に含むので、ボールミルによ
り容易に解砕され、アルカリ溶融により未反応P−BN
’(r除去して多結晶cBN粒子だけが取り出せる。し
かし、高@高圧処理の保持時間音実施例よりも長く取り
、P−BNのcBNへの転換率が911越え九比較例1
〜4では生成物は強固に焼結した緻密体で、ボールミル
で30分処理しても殆ど粉砕・解砕されず、多結晶cB
N粒子會回収することはできなかった。また従来法であ
る比較例6.7では生成した多結晶cBN粒子の回収は
容易であったが、高圧装置試料室空間の利用効率は60
q6程度と本発明の5〜6割しかなく、従って合成処理
1回当りの生産量も本発明の5〜6割でしかなかった。
0から60憾穆度がcBN合成に利用され、しかも生成
物は未反応P−BNk粒界に含むので、ボールミルによ
り容易に解砕され、アルカリ溶融により未反応P−BN
’(r除去して多結晶cBN粒子だけが取り出せる。し
かし、高@高圧処理の保持時間音実施例よりも長く取り
、P−BNのcBNへの転換率が911越え九比較例1
〜4では生成物は強固に焼結した緻密体で、ボールミル
で30分処理しても殆ど粉砕・解砕されず、多結晶cB
N粒子會回収することはできなかった。また従来法であ
る比較例6.7では生成した多結晶cBN粒子の回収は
容易であったが、高圧装置試料室空間の利用効率は60
q6程度と本発明の5〜6割しかなく、従って合成処理
1回当りの生産量も本発明の5〜6割でしかなかった。
本発明によれば、多結晶cBN粒子台成時の原料充填効
率はほぼ倍増し、高温高圧合成1回当りの生産量も7〜
9割増加するので、高靭性の多結晶cBN粒子の生産コ
ス
率はほぼ倍増し、高温高圧合成1回当りの生産量も7〜
9割増加するので、高靭性の多結晶cBN粒子の生産コ
ス
Claims (1)
- (1)熱分解窒化ほう素成形体原料を高温超高圧下に保
持し無触媒で立方晶窒化ほう素に転換する方法において
、原料熱分解窒化ほう素の立方晶窒化ほう素への転換が
70重量%以上95重量%以下となる範囲で加熱を止め
、室温まで冷却して生成物を回収し粉砕後、未反応原料
の熱分解窒化ほう素と転換した立方晶窒化ほう素とを分
離することを特徴とする多結晶型立方晶窒化ほう素粒子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318576A JPH02164433A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 多結晶型立方晶窒化ほう素粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318576A JPH02164433A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 多結晶型立方晶窒化ほう素粒子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02164433A true JPH02164433A (ja) | 1990-06-25 |
Family
ID=18100675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318576A Pending JPH02164433A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 多結晶型立方晶窒化ほう素粒子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02164433A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003251222A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Showa Denko Kk | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
| US7189774B2 (en) | 2000-11-28 | 2007-03-13 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Method for making high thermal diffusivity boron nitride powders |
| US7494635B2 (en) * | 2003-08-21 | 2009-02-24 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Boron nitride agglomerated powder |
| US7662324B2 (en) | 2001-04-30 | 2010-02-16 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc | Polymer processing aid and method for processing polymers |
| USRE47635E1 (en) | 2001-08-07 | 2019-10-08 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | High solids hBN slurry, hBN paste, spherical hBN powder, and methods of making and using them |
| CN115845734A (zh) * | 2022-07-12 | 2023-03-28 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种耐冲击硬质合金六面顶锤及其制备方法和应用 |
-
1988
- 1988-12-19 JP JP63318576A patent/JPH02164433A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7189774B2 (en) | 2000-11-28 | 2007-03-13 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Method for making high thermal diffusivity boron nitride powders |
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| JP2003251222A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-09 | Showa Denko Kk | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
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| CN115845734A (zh) * | 2022-07-12 | 2023-03-28 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种耐冲击硬质合金六面顶锤及其制备方法和应用 |
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