JPH03159964A - 透光性高純度立方晶窒化ほう素焼結体の製造法 - Google Patents
透光性高純度立方晶窒化ほう素焼結体の製造法Info
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Landscapes
- 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、焼結助剤を全く用いない静的超高圧法により
、透光性高鈍度立方晶窒化ほう素焼結体を製造する方法
に関するものである。
、透光性高鈍度立方晶窒化ほう素焼結体を製造する方法
に関するものである。
（従来の技術及び解決しようとする課題）立方晶窒化ほ
う素（以下、ｒｃＢＮＪと略称する）は、ダイヤモンド
に次ぐ硬度を有すると共に、化学的にも、熱的にも極め
て安定な物質である。
う素（以下、ｒｃＢＮＪと略称する）は、ダイヤモンド
に次ぐ硬度を有すると共に、化学的にも、熱的にも極め
て安定な物質である。
このように優れた性質を有するｃＢＮ結晶は、一般に、
六方晶窒化ほう素（以下、ｒｈＢＮＪと略称する）に触
媒を加え、静的高圧法により、５ＧＰａ以上、１． ５
０ ０℃以上の条件下で合成されているが、現在の技
術では、大型のｃＩ３ Ｎ単結晶を安定に合成すること
は非常に困難である。
六方晶窒化ほう素（以下、ｒｈＢＮＪと略称する）に触
媒を加え、静的高圧法により、５ＧＰａ以上、１． ５
０ ０℃以上の条件下で合成されているが、現在の技
術では、大型のｃＩ３ Ｎ単結晶を安定に合成すること
は非常に困難である。
そこで、ｃＢＮ微結晶に金属や、炭化物、窒化物、酸化
物等の焼結助剤を相当量添加し、ｃＢＮ焼結体を静的高
圧法により工業生産し、工具利料、その他の用途に市販
されている。このｃＢＮ焼結体は、焼結助剤を相当量含
有するため、ｃＢＮ単結晶に比較して、その硬さ、熱伝
導等の性質が劣っている。
物等の焼結助剤を相当量添加し、ｃＢＮ焼結体を静的高
圧法により工業生産し、工具利料、その他の用途に市販
されている。このｃＢＮ焼結体は、焼結助剤を相当量含
有するため、ｃＢＮ単結晶に比較して、その硬さ、熱伝
導等の性質が劣っている。
しかし、ｃＢＮ本来の性質に近い焼結体としては、焼結
助剤の量を極めて少なくするか、焼結助剤を全く含有し
ない物であることが望ましい。
助剤の量を極めて少なくするか、焼結助剤を全く含有し
ない物であることが望ましい。
従来、このような焼結体を意図した製造方法としては、
■ｈＢＨのホッ１〜プレスがＣ結体にＭ ｇ３Ｂ ２
Ｎ ４の触媒を拡散含浸させたものを高温高圧処理する
方法（特公昭６０−２８７８２号公報）、■触媒を使用
せずに低結晶性ｈＢＮ粉末を出発物質として高温高圧条
件下（好ましい処理条件：圧力６ＧＰａ以上、温度１４
５０−１６００℃）で処理する方法（「マテリアルス・
リサーチ・ブルチンＪ Ｖｏｌ． １ ７ （１．９７
２）、ｐ．９９９−１００４）、■気相から析出させた
熱分解窒化ほう素（パイ口リティックボロンナイトライ
ド、以下ｒｐＢＮＪと略称する）を高温高圧条件下（好
ましい処理条件：圧力６．５ＧＰａ以上、温度２１００
〜２５００℃）で処理する方法（特開昭５４−３３５１
０号公報）、等が知られている。
Ｎ ４の触媒を拡散含浸させたものを高温高圧処理する
方法（特公昭６０−２８７８２号公報）、■触媒を使用
せずに低結晶性ｈＢＮ粉末を出発物質として高温高圧条
件下（好ましい処理条件：圧力６ＧＰａ以上、温度１４
５０−１６００℃）で処理する方法（「マテリアルス・
リサーチ・ブルチンＪ Ｖｏｌ． １ ７ （１．９７
２）、ｐ．９９９−１００４）、■気相から析出させた
熱分解窒化ほう素（パイ口リティックボロンナイトライ
ド、以下ｒｐＢＮＪと略称する）を高温高圧条件下（好
ましい処理条件：圧力６．５ＧＰａ以上、温度２１００
〜２５００℃）で処理する方法（特開昭５４−３３５１
０号公報）、等が知られている。
しかしながら、以下に考察するとおり、これらの製造方
法にはそれぞれ問題があり、これらの方法によって得ら
れるｃＢＮ焼結体は、未だｃ． Ｂ Ｎの特性を十分に
発揮しているとは云い難い。
法にはそれぞれ問題があり、これらの方法によって得ら
れるｃＢＮ焼結体は、未だｃ． Ｂ Ｎの特性を十分に
発揮しているとは云い難い。
まず、前記■の方法の場合、優れている点は、比較的穏
やかな高温高圧条件で透光性ｃＢＮ焼結体が合威可能で
あり、得られたｃＢＮ焼結体は高熱伝導性であること等
である。しかし，この方法で合或されたｃＢＮ焼結体は
、焼結助剤に用いた３− Ｍｇ３Ｂ ｚ Ｎ ４などが焼結体中に少量残留すると
いう欠点がある。すなわち、この残留焼結助剤が高温条
件下において、ｃＢＮ−＋ｈＢＮ変換の触媒として働く
ため、焼結体の機械的、熱的性質の著しい低下が高温条
件下において生し易い。出発物質に焼結助剤を使用し、
焼結助剤を焼結体中に全く残留させないような技術は、
高温高圧焼結法では、現在まで開発されていない。
やかな高温高圧条件で透光性ｃＢＮ焼結体が合威可能で
あり、得られたｃＢＮ焼結体は高熱伝導性であること等
である。しかし，この方法で合或されたｃＢＮ焼結体は
、焼結助剤に用いた３− Ｍｇ３Ｂ ｚ Ｎ ４などが焼結体中に少量残留すると
いう欠点がある。すなわち、この残留焼結助剤が高温条
件下において、ｃＢＮ−＋ｈＢＮ変換の触媒として働く
ため、焼結体の機械的、熱的性質の著しい低下が高温条
件下において生し易い。出発物質に焼結助剤を使用し、
焼結助剤を焼結体中に全く残留させないような技術は、
高温高圧焼結法では、現在まで開発されていない。
そこで、焼結助剤を全く使用せずに、ｈ Ｂ Ｎ又はｐ
ＢＮを出発物質として用い、ｈＢＮ．ｐＢＮ→ｃＢＮ直
接変換反応を利用した反応焼結法によりｃＢＮ焼結体を
合威する方法が、前記■及び■の焼結体製造法である。
ＢＮを出発物質として用い、ｈＢＮ．ｐＢＮ→ｃＢＮ直
接変換反応を利用した反応焼結法によりｃＢＮ焼結体を
合威する方法が、前記■及び■の焼結体製造法である。
これらの製造方法で得られるｃＩ３Ｎ焼結体は、前記■
の方法で得られる焼結体に比較し，高温条件下でのｃＢ
Ｎ−｝ｈＢＮ変換が起こりにくい利点がある。これは、
焼結助剤を含有しないことが主な理由と考えられる。し
かし、これらの（２）、■の方法では、得られるｃＢＮ
焼結体は灰色半透明から黒色不透明であり、透光性焼結
体は得られない。
の方法で得られる焼結体に比較し，高温条件下でのｃＢ
Ｎ−｝ｈＢＮ変換が起こりにくい利点がある。これは、
焼結助剤を含有しないことが主な理由と考えられる。し
かし、これらの（２）、■の方法では、得られるｃＢＮ
焼結体は灰色半透明から黒色不透明であり、透光性焼結
体は得られない。
ー４
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、高温条件下で
の耐熱性に優れた透光性τｊ；純度○ＢＮ焼結体を製造
し得る方法を提供することを目的とするものである。
の耐熱性に優れた透光性τｊ；純度○ＢＮ焼結体を製造
し得る方法を提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明者らは、前記■、■の方法に着１」シ、これらの
方法で得られるｃＢＮ焼結体は、焼結助剤を含有しない
ために高温条件下で安定であるものの、透光性を示さな
いので、この原因について検討した結果、ｃＢＮ粒子間
に僅かな空隙が存在するか、ｃＢＮ粒子間の直接結合が
少ないことに起因して透光性が得られないという結論に
達した。
方法で得られるｃＢＮ焼結体は、焼結助剤を含有しない
ために高温条件下で安定であるものの、透光性を示さな
いので、この原因について検討した結果、ｃＢＮ粒子間
に僅かな空隙が存在するか、ｃＢＮ粒子間の直接結合が
少ないことに起因して透光性が得られないという結論に
達した。
これらの問題点を解決すれば、焼結助剤を全く使用しな
いで、高温条件下で十分使用可能な透光性高純度ｃＢＮ
焼結体が合成可能であるとの知見を得た。
いで、高温条件下で十分使用可能な透光性高純度ｃＢＮ
焼結体が合成可能であるとの知見を得た。
この知見に基づいて、本発明者らは、高温高圧焼結法に
ついて更に研究を重ね、ここに本発明をなしたものであ
る。
ついて更に研究を重ね、ここに本発明をなしたものであ
る。
すなわち、本発明は、酸素含有量が０．０６ｗｔ；％以
下のｈＢＮを、ｃＢＮの熱力学的安定条件下の７ＧＰａ
以上の圧力及び２１００℃以上の温度で，焼結助剤を用
いずに高温高圧焼結することを特徴とする透光性高純度
立方晶窒化ほう素焼結体の製造法を要旨とするものであ
る。
下のｈＢＮを、ｃＢＮの熱力学的安定条件下の７ＧＰａ
以上の圧力及び２１００℃以上の温度で，焼結助剤を用
いずに高温高圧焼結することを特徴とする透光性高純度
立方晶窒化ほう素焼結体の製造法を要旨とするものであ
る。
以下に本発明を更に詳述する。
（作用）
本発明に用いる出発物質のｈＢＮは、粉末又は焼結体の
いずれでもよく、高純度のものであることが好ましい。
いずれでもよく、高純度のものであることが好ましい。
但し、出発物質の酸素含有量が０．０６ｔｙｔ％以下の
ものを用いる必要がある。出発物質の酸素含有量が０．
０６ｗｔ％より多いと、透光性のｃＢＮ焼結体が得られ
ない。
ものを用いる必要がある。出発物質の酸素含有量が０．
０６ｗｔ％より多いと、透光性のｃＢＮ焼結体が得られ
ない。
そのためには、例えば、市販の高純度ｈＢＮ粉末や焼結
体を出発物質として用いて、真空中、１６００℃×２時
間の処理後、窒素ガス中、２１００℃×２時間以上の処
理をする。この処理により、出発物質の酸素含有量をＱ
．Ｑ６ｔａｔ％以下にすることができる。
体を出発物質として用いて、真空中、１６００℃×２時
間の処理後、窒素ガス中、２１００℃×２時間以上の処
理をする。この処理により、出発物質の酸素含有量をＱ
．Ｑ６ｔａｔ％以下にすることができる。
次いで、得られた高純度ｈＢＮ粉末又は焼結体１（出発
物質）を高温高圧処理する。この高温高圧処理の条件は
、ｃＢＮの熱力学的安定条件下で、７ＧＰａ以上の圧力
、２１００℃以上の温度とする必要があり、焼結助剤は
全く不要である。この圧力条件は、タリウム，バリウム
及びビスマスの室温下で圧力により誘起される相転移を
各々３．７ＧＰａ、５，５ＧＰａ、７．７ＧＰａの圧力
定点とし、作製した荷重一圧力曲線の関係に基づくもの
である。また、温度条件は、所定の圧力下で、白金・ロ
ジウム（６ωｔ％）一白金・ロジウム（３０ωｔ％）熱
電対を用い、１８００℃まで測定し、電力対温度の関係
を予め求め、この関係の外挿から１８００゜Ｃ以上の温
度での電力を推定し、電力制御により、透光性、ｃＢＮ
焼結体の得られる温度を求めたものである。
物質）を高温高圧処理する。この高温高圧処理の条件は
、ｃＢＮの熱力学的安定条件下で、７ＧＰａ以上の圧力
、２１００℃以上の温度とする必要があり、焼結助剤は
全く不要である。この圧力条件は、タリウム，バリウム
及びビスマスの室温下で圧力により誘起される相転移を
各々３．７ＧＰａ、５，５ＧＰａ、７．７ＧＰａの圧力
定点とし、作製した荷重一圧力曲線の関係に基づくもの
である。また、温度条件は、所定の圧力下で、白金・ロ
ジウム（６ωｔ％）一白金・ロジウム（３０ωｔ％）熱
電対を用い、１８００℃まで測定し、電力対温度の関係
を予め求め、この関係の外挿から１８００゜Ｃ以上の温
度での電力を推定し、電力制御により、透光性、ｃＢＮ
焼結体の得られる温度を求めたものである。
本発明法の実施には、高温高圧装置が必要であるが、例
えば、本出願人が先に提案したベルＩ・型高圧装置（特
願平１−１８６１０６）が使用できる。
えば、本出願人が先に提案したベルＩ・型高圧装置（特
願平１−１８６１０６）が使用できる。
このベルト型高圧装置は、第ｌ図に示す構成であ＝７
？て、８ＧＰａ領域の圧力で常用することが可能である
。
。
第１図中、（１）はゴム製Ｏリンク、（２）は戒形ガス
ケット、（３）はパイ口フイライトガスケット、（４）
はステンレス板、（５）は通電リング、（６）はＮａＣ
ｎ − １ ０ｕｔ％Ｚｒ○２からなる圧力媒体、（
７）はＺｒ○２焼結体、（８）はＭｏ板である。この圧
力媒体（６）の内に試料部（９）が配置される。
ケット、（３）はパイ口フイライトガスケット、（４）
はステンレス板、（５）は通電リング、（６）はＮａＣ
ｎ − １ ０ｕｔ％Ｚｒ○２からなる圧力媒体、（
７）はＺｒ○２焼結体、（８）はＭｏ板である。この圧
力媒体（６）の内に試料部（９）が配置される。
この試料部（９）の構成は、第２図に示すように、黒鉛
ヒーター（１０）と、外側Ｔａカプセル（↓１■）と、
内側Ｔａカプセル（１１■）とを有し、ｈＢＮ試料（１
２）を充填した内側Ｔａカプセル（１１■）がＮａＣ
Ｑ − １ ０ｕｔ％ＺｒＯ．又はＮａＣ Ｑ − ２
０ｔｖｔ％Ｚｒ○２からなる圧力媒体（６）、（１３
）に充填されている。
ヒーター（１０）と、外側Ｔａカプセル（↓１■）と、
内側Ｔａカプセル（１１■）とを有し、ｈＢＮ試料（１
２）を充填した内側Ｔａカプセル（１１■）がＮａＣ
Ｑ − １ ０ｕｔ％ＺｒＯ．又はＮａＣ Ｑ − ２
０ｔｖｔ％Ｚｒ○２からなる圧力媒体（６）、（１３
）に充填されている。
この高圧装置を使用した実験の一例を以下に示す。まず
、第２図に示す試料構戊を用い、酸素含有量Ｑ．Ｑ６ｔ
ｉｔ％のｈＢＮ焼結体を’ｌＧＰａ、２１００℃の条件
で高温高圧処理した。なお、温度は前述の１８００℃ま
での電力対温度の関係を外挿−８ して電力制御により求めたものである。その結果、透光
性ｃＢＮ焼結体が得られた。この焼結体をＸ線回折で調
八たところ、ｃＢＮ以外の回折線は全く認められなかっ
た。また、試料断面をエネルギー分散型のＥＰＭＡで調
べたが、Ｔａ等の重元素は全く認められなかった。この
透光性ｃＢＮ焼結体は、非常に高純度であることが確認
された。
、第２図に示す試料構戊を用い、酸素含有量Ｑ．Ｑ６ｔ
ｉｔ％のｈＢＮ焼結体を’ｌＧＰａ、２１００℃の条件
で高温高圧処理した。なお、温度は前述の１８００℃ま
での電力対温度の関係を外挿−８ して電力制御により求めたものである。その結果、透光
性ｃＢＮ焼結体が得られた。この焼結体をＸ線回折で調
八たところ、ｃＢＮ以外の回折線は全く認められなかっ
た。また、試料断面をエネルギー分散型のＥＰＭＡで調
べたが、Ｔａ等の重元素は全く認められなかった。この
透光性ｃＢＮ焼結体は、非常に高純度であることが確認
された。
なお、第２図の試料構或で重要なことは、ＮａＣＤ．−
ＺｒＯ２圧力媒体からの試料へのＮａＣＱのる。第２図
の場合は、ｈＢＮ焼結体（試料）をＴａカプセルに入れ
、０．４０Ｐａの圧力で密閉し、更にその外側をＴａ箔
で包んである。この遮蔽が十分でないと、決して透光性
のｃＢＮ焼結体は得られない。Ｘ線回折により検出され
ない程度のＮ．ａＣＱが混入しても、ｃＢＮ焼結体に空
隙が多くなり、ｃＢＮ粒子の粒或長が顕著になる。その
結果、ｈ Ｂ Ｎ −＊ ｃ Ｂ Ｎ変換反応は完全に
進行するが、決して透光性ｃＢＮ焼結体は得られない。
ＺｒＯ２圧力媒体からの試料へのＮａＣＱのる。第２図
の場合は、ｈＢＮ焼結体（試料）をＴａカプセルに入れ
、０．４０Ｐａの圧力で密閉し、更にその外側をＴａ箔
で包んである。この遮蔽が十分でないと、決して透光性
のｃＢＮ焼結体は得られない。Ｘ線回折により検出され
ない程度のＮ．ａＣＱが混入しても、ｃＢＮ焼結体に空
隙が多くなり、ｃＢＮ粒子の粒或長が顕著になる。その
結果、ｈ Ｂ Ｎ −＊ ｃ Ｂ Ｎ変換反応は完全に
進行するが、決して透光性ｃＢＮ焼結体は得られない。
また、第２図に示したものと同様の試料構成を用い、６
．５Ｇ，Ｐａ、２１００゜Ｃの条件で、酸素含有量０．
０６ｗｔ％のｈＢＮ焼結体を処理した。得られた試料は
、ｃＢＮに完全に変換していたが、透光性焼結体は得ら
れなかった。このことからも、透光性高純度ｃＢＮ焼結
体の合成には、６．５ＧＰａよりも高い圧力条件下で．
２１００℃以上の焼結温度が必要であることが確認され
た。
．５Ｇ，Ｐａ、２１００゜Ｃの条件で、酸素含有量０．
０６ｗｔ％のｈＢＮ焼結体を処理した。得られた試料は
、ｃＢＮに完全に変換していたが、透光性焼結体は得ら
れなかった。このことからも、透光性高純度ｃＢＮ焼結
体の合成には、６．５ＧＰａよりも高い圧力条件下で．
２１００℃以上の焼結温度が必要であることが確認され
た。
（実施例）
次に本発明の実施例を示すが、前述の実験例も本発明の
実施例足り得ることは云うまでもない。
実施例足り得ることは云うまでもない。
失巖槻よ
酸素含有量０．０６ｗｔ％のｈＢＮ焼結体を第２図に示
す試料構或にし、第工図に示す高圧装置を使用して７．
７ＧＰａ、２１５０℃の条件で３０分間処理した。回収
した試料は完全に１゛ａで覆われていた。
す試料構或にし、第工図に示す高圧装置を使用して７．
７ＧＰａ、２１５０℃の条件で３０分間処理した。回収
した試料は完全に１゛ａで覆われていた。
このＴａを研削除去後、光学顕微鏡観察したところ、異
常粒成長の全く認められない均質な焼結体であった。
常粒成長の全く認められない均質な焼結体であった。
この焼結体の裏面に文字を貼り付け、透過光で写真撮影
したところ、焼結体の下地の文字が焼結体を通してはっ
きりと読むことができた。この焼結体の厚さは０． ７
ｍｍであり、その色は淡緑色であった。また、この焼
結体の赤外線スペク１−ルを２５０〜４０００ｃｍ−１
波数領域で測定したところ、１ ０ ０ ０−２ ２
０ ０ｃｍ−１の領域を除き、光を透過していた。
したところ、焼結体の下地の文字が焼結体を通してはっ
きりと読むことができた。この焼結体の厚さは０． ７
ｍｍであり、その色は淡緑色であった。また、この焼
結体の赤外線スペク１−ルを２５０〜４０００ｃｍ−１
波数領域で測定したところ、１ ０ ０ ０−２ ２
０ ０ｃｍ−１の領域を除き、光を透過していた。
また、Ｘ線回折により焼結体を調べた結果、ＣＢＮの回
折線以外の回折線は全く認められなかった。また、焼結
体の一部を切断研磨し、Ｅ ＰＭＡで調べたところ．Ｔ
ａ．Ｎａ．Ｚｒは全く検出されなかった。
折線以外の回折線は全く認められなかった。また、焼結
体の一部を切断研磨し、Ｅ ＰＭＡで調べたところ．Ｔ
ａ．Ｎａ．Ｚｒは全く検出されなかった。
更に、焼結体の破面をＳＥＭ観察したところ、第３図に
示すように粒界のはっきりしない緻密な組織の焼結体で
あった。焼結体を溶融Ｎ ａ Ｏ Ｉ−Ｉでエッチング
し、粒径を調べた結果、２〜５μｍの粒子からなる均質
焼結体であった。また、焼結体のビッカース硬さは、荷
重２ｋｇで測定したところ、５０ＧＰａ以上であった。
示すように粒界のはっきりしない緻密な組織の焼結体で
あった。焼結体を溶融Ｎ ａ Ｏ Ｉ−Ｉでエッチング
し、粒径を調べた結果、２〜５μｍの粒子からなる均質
焼結体であった。また、焼結体のビッカース硬さは、荷
重２ｋｇで測定したところ、５０ＧＰａ以上であった。
１１−
これらより、得られた焼結体は、透光性で、非常に高純
度且つ高硬度であり、粒子径は２〜５μｍの均質なｃＢ
Ｎ焼結体であることが確認された。
度且つ高硬度であり、粒子径は２〜５μｍの均質なｃＢ
Ｎ焼結体であることが確認された。
星較七ユ
市販の高純度ｈ’ Ｂ Ｎ焼結体の酸素含有量を測定し
たところ、０ ． ３ ｗｔ％であった。この焼結体を
実施例１と同様な試料構或にし、７．７ＧＰａ、２１５
０℃で３０分間の条件で焼結した。得られた試料は、ｃ
ＢＮに完全に変換していたが、黒色不透明であった。
たところ、０ ． ３ ｗｔ％であった。この焼結体を
実施例１と同様な試料構或にし、７．７ＧＰａ、２１５
０℃で３０分間の条件で焼結した。得られた試料は、ｃ
ＢＮに完全に変換していたが、黒色不透明であった。
坩鮫奥茎
酸素含有量０．０６りｔ％のｈＢＮ焼結体をＴａカプセ
ルに密閉しないでＴａ箔で包んだ試料構成とした以外は
、実施例１と全く同じ条件で焼結した。
ルに密閉しないでＴａ箔で包んだ試料構成とした以外は
、実施例１と全く同じ条件で焼結した。
得られた焼結体は、ｃＢＮに完全に変換していたが、焼
結体の周囲が同心円状に白く、中心部分は黒色であった
。中心部分は僅かに光を通すが、他の部分は不透明であ
った。焼結体の白い部分は、１０μｍ以上に粒戊長して
いた。これは、Ｔａカプ１２ セルの密閉が十分でないために、試料に部分的にＮａＣ
Ｑが侵入したため、透光性焼結体が得られなかったもの
と考えられる。
結体の周囲が同心円状に白く、中心部分は黒色であった
。中心部分は僅かに光を通すが、他の部分は不透明であ
った。焼結体の白い部分は、１０μｍ以上に粒戊長して
いた。これは、Ｔａカプ１２ セルの密閉が十分でないために、試料に部分的にＮａＣ
Ｑが侵入したため、透光性焼結体が得られなかったもの
と考えられる。
失鳳奥茎
酸素含有量０．０６ｗｔ％のｈＢＮ粉末を７ＧＰａ、２
１００℃、３０分間の条件で、実施例１と全く同し試料
構或を用いて焼結した。得られた試料は、透光性高純度
ｃＢＮ焼結体であることが確認された。この試料の耐熱
性を調べるため、５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒの真空中、１３
００℃の条件で２時間処理したところ、全＜ｈＢＮの析
出は認められなかった。なお、１４００℃、１時間の条
件で処理したところ、一部分がｈＢＮに変換しているこ
とがＸ線回折により認められた。
１００℃、３０分間の条件で、実施例１と全く同し試料
構或を用いて焼結した。得られた試料は、透光性高純度
ｃＢＮ焼結体であることが確認された。この試料の耐熱
性を調べるため、５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒの真空中、１３
００℃の条件で２時間処理したところ、全＜ｈＢＮの析
出は認められなかった。なお、１４００℃、１時間の条
件で処理したところ、一部分がｈＢＮに変換しているこ
とがＸ線回折により認められた。
生較椴主
酸素含有量Ｑ．Ｑ６ｗｔ％のｈＢＮ焼結体に触媒（焼結
助剤） Ｍ ｇａ Ｂ Ｎ ａを拡散含浸させ、０．８
モル％のＭｇ３１３Ｎ３を含む試料を作製した。この試
料を５．８ＧＰａ、１５００℃の条件で焼結した。得ら
れた試料は、透光性ｃＢＮ焼結体で、Ｘ線回折ではＭｇ
３ＢＮ３は全く認められなかった。しかし、ＥＰＭＡで
は微量のＭｇが検出された。この焼結体の耐熱性を調べ
るため、実施例２と同し真空度のもとで、１１００℃、
１時間の条件で処理した。
助剤） Ｍ ｇａ Ｂ Ｎ ａを拡散含浸させ、０．８
モル％のＭｇ３１３Ｎ３を含む試料を作製した。この試
料を５．８ＧＰａ、１５００℃の条件で焼結した。得ら
れた試料は、透光性ｃＢＮ焼結体で、Ｘ線回折ではＭｇ
３ＢＮ３は全く認められなかった。しかし、ＥＰＭＡで
は微量のＭｇが検出された。この焼結体の耐熱性を調べ
るため、実施例２と同し真空度のもとで、１１００℃、
１時間の条件で処理した。
処理後、試料のＸ線回折した結果、一部分がｈＢＮに変
換していた。このように低い温度からｈ ｆ３Ｎの析出
が認められるのは、微量の触媒（焼結助剤）が焼結体中
に残留しているためと考えられる。
換していた。このように低い温度からｈ ｆ３Ｎの析出
が認められるのは、微量の触媒（焼結助剤）が焼結体中
に残留しているためと考えられる。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明によれば、焼結助剤を全く
使用しないで透光性、高純度のｃＢＮ焼結体が得られ、
この焼結体は高硬度で耐熱性に優れているため、特殊な
用途の窓材料、ボンデングツール、難削材料の切削工具
等への応用に適している。
使用しないで透光性、高純度のｃＢＮ焼結体が得られ、
この焼結体は高硬度で耐熱性に優れているため、特殊な
用途の窓材料、ボンデングツール、難削材料の切削工具
等への応用に適している。
なお、本発明での焼結体の合或条件が従来の焼結体合戒
条件に比べて厳しいという難点があるが、得られる焼結
体の特性が非常に優れており、且つ厳しい高温高圧条件
に耐え得る高圧装置も開発されていることを勘案すると
、単に圧力、温度が高いから工業的な製品化が難しいと
断定することは早言１であり、厳しい高温高圧条件での
合或であっても、余りある性能を有する焼結体であるの
で、実用化もさして困難ではない。
条件に比べて厳しいという難点があるが、得られる焼結
体の特性が非常に優れており、且つ厳しい高温高圧条件
に耐え得る高圧装置も開発されていることを勘案すると
、単に圧力、温度が高いから工業的な製品化が難しいと
断定することは早言１であり、厳しい高温高圧条件での
合或であっても、余りある性能を有する焼結体であるの
で、実用化もさして困難ではない。
第１図はベル１・型高圧装置の圧力媒体を含めた試料部
の断面図であり、 第２図は試料部の試料構戒を説明する縦断面図であり、 第３図は実施例で得られた透光性、高純度ｃＢＮ焼結体
の破面の粒子構造に係るＳＥＭ像（二次電子像）を示す
写真である。 １・・ゴム製Ｏリング、２・・成形ガスケット、３・・
・パイ口フイライ１〜ガスケッ１・、４・・・ステンレ
ス板、５・・・通電リング、６・・・ＮａＣ党−１０ｗ
ｔ％Ｚｒ０２（焼結媒体）、７＝ＺｒＯ２焼結体、８−
Ｍｏ板、９・・試料部、１０・・・黒鉛ヒーター、１１
１・・・外側Ｔａカプセル、１１２・・・内側Ｔａカプ
セル、１２・ｈＢＮ試料、１ ３−ＮａＣ Ｑ−２ ０
ｔ１ｔ％Ｚ ｒ Ｏ ２ （焼結媒体）。
の断面図であり、 第２図は試料部の試料構戒を説明する縦断面図であり、 第３図は実施例で得られた透光性、高純度ｃＢＮ焼結体
の破面の粒子構造に係るＳＥＭ像（二次電子像）を示す
写真である。 １・・ゴム製Ｏリング、２・・成形ガスケット、３・・
・パイ口フイライ１〜ガスケッ１・、４・・・ステンレ
ス板、５・・・通電リング、６・・・ＮａＣ党−１０ｗ
ｔ％Ｚｒ０２（焼結媒体）、７＝ＺｒＯ２焼結体、８−
Ｍｏ板、９・・試料部、１０・・・黒鉛ヒーター、１１
１・・・外側Ｔａカプセル、１１２・・・内側Ｔａカプ
セル、１２・ｈＢＮ試料、１ ３−ＮａＣ Ｑ−２ ０
ｔ１ｔ％Ｚ ｒ Ｏ ２ （焼結媒体）。
Claims (1)
- 酸素含有量が０．０６ｗｔ％以下の六方晶窒化ほう素
を、立方晶窒化ほう素の熱力学的安定条件下の７ＧＰａ
以上の圧力及び２１００℃以上の温度で、焼結助剤を用
いずに高温高圧焼結することを特徴とする透光性高純度
立方晶窒化ほう素焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300587A JP2590413B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 透光性高純度立方晶窒化ほう素焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300587A JP2590413B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 透光性高純度立方晶窒化ほう素焼結体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03159964A true JPH03159964A (ja) | 1991-07-09 |
| JP2590413B2 JP2590413B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=17886639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1300587A Expired - Lifetime JP2590413B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 透光性高純度立方晶窒化ほう素焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590413B2 (ja) |
Cited By (17)
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|---|---|---|---|---|
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| US6716544B2 (en) | 2000-03-08 | 2004-04-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated sinter of cubic-system boron nitride |
| US6737377B1 (en) | 1998-05-22 | 2004-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cutting tool of a cubic boron nitride sintered compact |
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| WO2018066261A1 (ja) | 2016-10-06 | 2018-04-12 | 住友電気工業株式会社 | 窒化ホウ素多結晶体の製造方法、窒化ホウ素多結晶体、切削工具、耐摩工具および研削工具 |
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| JPS4927518A (ja) * | 1972-07-11 | 1974-03-12 |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP1300587A patent/JP2590413B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| EP2942341A1 (en) | 2011-08-30 | 2015-11-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cubic boron nitride complex polycrystalline substance, method for manufacturing same, cutting tool, wire-drawing die, and grinding tool |
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| CN110467469A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-19 | 郑州中南杰特超硬材料有限公司 | 一种合成多晶立方氮化硼用前驱物的制备方法 |
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|---|---|
| JP2590413B2 (ja) | 1997-03-12 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |