JPH0472792B2 - - Google Patents
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- JPH0472792B2 JPH0472792B2 JP59054656A JP5465684A JPH0472792B2 JP H0472792 B2 JPH0472792 B2 JP H0472792B2 JP 59054656 A JP59054656 A JP 59054656A JP 5465684 A JP5465684 A JP 5465684A JP H0472792 B2 JPH0472792 B2 JP H0472792B2
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- boron nitride
- borazine
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Classifications
-
- 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
- C04B35/583—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 boron nitride
- C04B35/5831—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 boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder
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Description
【発明の詳細な説明】
（本発明の技術分野）
本発明は少なくともCBNをその構成成分の１
つとする立方晶窒化ホウ素焼結体の製造法に関す
る。
つとする立方晶窒化ホウ素焼結体の製造法に関す
る。
（従来技術）
立方晶窒化ホウ素焼結体の製造法として従来か
ら多くの提案がなされているが、これらは要する
に大きくは２つの流れとしてとらえることができ
る。すなわちその１つは一旦超高圧高温の手段に
よりCBNを合成し、得られた該CBNを結合剤と
なる金属及び／又は化合物と混合及び超高圧高温
の手段を用いて焼結体を形成する方法であり、他
の１つの流れはBNを出発原料とし、これを結合
剤となる金属及び／又は化合物と混合、超高圧高
温の手段を用いて該BNをCBNに転換すると同時
に焼結体を形成すると言うものである。
ら多くの提案がなされているが、これらは要する
に大きくは２つの流れとしてとらえることができ
る。すなわちその１つは一旦超高圧高温の手段に
よりCBNを合成し、得られた該CBNを結合剤と
なる金属及び／又は化合物と混合及び超高圧高温
の手段を用いて焼結体を形成する方法であり、他
の１つの流れはBNを出発原料とし、これを結合
剤となる金属及び／又は化合物と混合、超高圧高
温の手段を用いて該BNをCBNに転換すると同時
に焼結体を形成すると言うものである。
言うまでもなく両者の方法を比較するときは、
前者が最も費用のかかる超高圧高温の手段を２度
利用するに対し、後者が１度で済むと言う点で後
者が望ましい方法なのであるが、しかし現実に工
業的に実用されているのはほとんどが前者の方法
である。その理由は極めて明瞭である。すなわち
従来提案されている後者の方法ではBNからCBN
への転換が100％行なわれることがほとんどなく、
残留するBNが焼結体の性質・性能を著しく損う
からである。
前者が最も費用のかかる超高圧高温の手段を２度
利用するに対し、後者が１度で済むと言う点で後
者が望ましい方法なのであるが、しかし現実に工
業的に実用されているのはほとんどが前者の方法
である。その理由は極めて明瞭である。すなわち
従来提案されている後者の方法ではBNからCBN
への転換が100％行なわれることがほとんどなく、
残留するBNが焼結体の性質・性能を著しく損う
からである。
CBNへの転換率を幾分でも向上させる方法と
して触媒物質を用いる方法が提案されている。例
えば特公昭51−16199号公報に記載されているよ
うにhBNに触媒としてCoを加え、高圧高温反応
によりCBNに転換させ、同時に焼結させる方法、
或は特公昭52−17838号公報に記載されているよ
うにAINに周期律表第ｂ，ｂ，ａ，ａ，
ａ，ａ，族元素およひ珪素から成る群より
選ばれた一種以上を触媒として用い、hBNを高
圧高温反応によりCBNに転換させ同時に焼結さ
せる方法等が知られている。
して触媒物質を用いる方法が提案されている。例
えば特公昭51−16199号公報に記載されているよ
うにhBNに触媒としてCoを加え、高圧高温反応
によりCBNに転換させ、同時に焼結させる方法、
或は特公昭52−17838号公報に記載されているよ
うにAINに周期律表第ｂ，ｂ，ａ，ａ，
ａ，ａ，族元素およひ珪素から成る群より
選ばれた一種以上を触媒として用い、hBNを高
圧高温反応によりCBNに転換させ同時に焼結さ
せる方法等が知られている。
しかしながら、これらの製造法によるCBNを
主構成相とする窒化硼素焼結体は、いずれも金属
元素が結合成分として存在するため硬度が低く工
具材料としたとき特性が劣り、またその他の用途
において熱伝導性、化学的安定性等が低い欠点が
あつた。
主構成相とする窒化硼素焼結体は、いずれも金属
元素が結合成分として存在するため硬度が低く工
具材料としたとき特性が劣り、またその他の用途
において熱伝導性、化学的安定性等が低い欠点が
あつた。
本発明の発明者らは先にこれらの欠点を排除す
るために金属触媒を全く用いることのないBNを
出発材料とするCBN焼結体の製造法を提案した。
特開昭55−32771（特公昭58−34429）がそれであ
る。この方法は、出発材料としてのBNとそれの
CBNへの転換反応において触媒として働くAIN
を混合し、これを適当な容器に充填し、更にキシ
レン、トルエン、エチルアルコールなどの有機溶
剤をこれに注入して容器内の酸素量が２容量％以
下になるように調製したる後これらを超高圧高温
下にさらし原料BNをCBNに転換すると同時に焼
結体を得るという方法である。この方法によれば
上記有機溶剤は超高圧高温処理の過程で結合水素
を解放し、この発生機の水素は原料BN中に物理
的、化学的に存在していた有害な酸素を取去り、
AINの触媒作用と相俟つてBNは完全にCBNに
転換され、同時にCBN同志が結合した焼結体が
得られる。しかしながら本発明の発明者らは上記
方法による焼結体を更に詳しく研究した結果、次
のような欠点のあることを知るにいたつた。すな
わちキシレン、トルエンなどの有機溶剤は上記の
如く作用して原料BN中に存在する有害な酸素を
取去りCBNへの転換、焼結体の形成に寄与する
のであるが、そのあとに残さとして炭素を残し、
これがCBN同志の結合を妨げ、焼結体としての
強度を不十分にしていることが知られたのであ
る。
るために金属触媒を全く用いることのないBNを
出発材料とするCBN焼結体の製造法を提案した。
特開昭55−32771（特公昭58−34429）がそれであ
る。この方法は、出発材料としてのBNとそれの
CBNへの転換反応において触媒として働くAIN
を混合し、これを適当な容器に充填し、更にキシ
レン、トルエン、エチルアルコールなどの有機溶
剤をこれに注入して容器内の酸素量が２容量％以
下になるように調製したる後これらを超高圧高温
下にさらし原料BNをCBNに転換すると同時に焼
結体を得るという方法である。この方法によれば
上記有機溶剤は超高圧高温処理の過程で結合水素
を解放し、この発生機の水素は原料BN中に物理
的、化学的に存在していた有害な酸素を取去り、
AINの触媒作用と相俟つてBNは完全にCBNに
転換され、同時にCBN同志が結合した焼結体が
得られる。しかしながら本発明の発明者らは上記
方法による焼結体を更に詳しく研究した結果、次
のような欠点のあることを知るにいたつた。すな
わちキシレン、トルエンなどの有機溶剤は上記の
如く作用して原料BN中に存在する有害な酸素を
取去りCBNへの転換、焼結体の形成に寄与する
のであるが、そのあとに残さとして炭素を残し、
これがCBN同志の結合を妨げ、焼結体としての
強度を不十分にしていることが知られたのであ
る。
（本発明の構成及びその効果）
本発明は上記の知見に基づき完成されたもので
あり、出発原料として少なくともBNを含む混合
粉末を用意し、該出発原料の該混合粉末はポラジ
ン及び／又はその誘導体（以下ボラジン等と略記
する）により湿潤または浸漬された状態で適当な
高圧用容器に充填され、しかるのち適当な高圧装
置に該高圧用容器ごと埋設し、圧力を4.5GPa以
上、温度を700℃以上にまで上昇せしめ、選ばれ
た該圧力、該温度に相応して適当な時間該圧力、
温度を保持し、該出発材料のBN及び該ポラジン
等の加熱分解で生成するBNをCBNに転換すると
ともに該CBNを含む強靱な焼結体を形成すると
いうものである。
あり、出発原料として少なくともBNを含む混合
粉末を用意し、該出発原料の該混合粉末はポラジ
ン及び／又はその誘導体（以下ボラジン等と略記
する）により湿潤または浸漬された状態で適当な
高圧用容器に充填され、しかるのち適当な高圧装
置に該高圧用容器ごと埋設し、圧力を4.5GPa以
上、温度を700℃以上にまで上昇せしめ、選ばれ
た該圧力、該温度に相応して適当な時間該圧力、
温度を保持し、該出発材料のBN及び該ポラジン
等の加熱分解で生成するBNをCBNに転換すると
ともに該CBNを含む強靱な焼結体を形成すると
いうものである。
本発明の最大の特徴は、少なくともBNを含む
出発原料が、超高圧高温処理を受ける前にポラジ
ン等により湿潤又は浸漬された状態で高圧用容器
に充填されるところにある。発明者らはその作用
と効果について研究を重ねた結果次のような重要
な知見を得た。
出発原料が、超高圧高温処理を受ける前にポラジ
ン等により湿潤又は浸漬された状態で高圧用容器
に充填されるところにある。発明者らはその作用
と効果について研究を重ねた結果次のような重要
な知見を得た。
先づ第一には、出発原料である該混合粉末の空
隙を満たすようにポラジン等を加えることによ
り、該空隙から空気を追出す。このことにより該
混合粉末を充填した容器内の酸素の量は２容量％
以下に保たれ、この条件の充足によりBNから
CBNへの転換率は著しく向上する。
隙を満たすようにポラジン等を加えることによ
り、該空隙から空気を追出す。このことにより該
混合粉末を充填した容器内の酸素の量は２容量％
以下に保たれ、この条件の充足によりBNから
CBNへの転換率は著しく向上する。
第二には、該空隙を満たすように加えられた該
ボラジン等は加圧加熱の過程で熱分解し、水素を
解放するがこの発生機の水素は原料BNに物理
的、化学的に結合又は吸着している頑固な酸素を
取去り上記第一の効果を更に高める。
ボラジン等は加圧加熱の過程で熱分解し、水素を
解放するがこの発生機の水素は原料BNに物理
的、化学的に結合又は吸着している頑固な酸素を
取去り上記第一の効果を更に高める。
第三には該ボラジン等は上記の如く加圧加熱の
過程で熱分解し水素を解放して結局BNを残す
が、このようにして得られる加圧下熱分解BNは
極めて純度が高い一方、比較的結晶度が低く、こ
のようなBNはCBN合成のためには最も好ましい
ものである。すなわち発明者らの研究によると結
晶度の高い市販のBNとボラジン等から加圧下熱
分解によつて得られた純度が高く結晶度の低い非
晶質BNとのCBNへの変換に要する活性化エネル
ギーは、AINの存在の下でそれぞれ前者が40〜
60Kcal／モルであるのに対し、後者では約
20Kcal／モルであり、従つて純度高く結晶度の
低いBNはCBNへの変換率は極めて高いのであ
る。
過程で熱分解し水素を解放して結局BNを残す
が、このようにして得られる加圧下熱分解BNは
極めて純度が高い一方、比較的結晶度が低く、こ
のようなBNはCBN合成のためには最も好ましい
ものである。すなわち発明者らの研究によると結
晶度の高い市販のBNとボラジン等から加圧下熱
分解によつて得られた純度が高く結晶度の低い非
晶質BNとのCBNへの変換に要する活性化エネル
ギーは、AINの存在の下でそれぞれ前者が40〜
60Kcal／モルであるのに対し、後者では約
20Kcal／モルであり、従つて純度高く結晶度の
低いBNはCBNへの変換率は極めて高いのであ
る。
すなわち、本発明の発明者らによる先の発明
（特開昭55−32771）においては、添加したキシレ
ン等がCBN焼結体に有害な炭素を残したのに対
し、本発明ではCBNの合成及びその焼結体の形
成に最も好ましい性質をもつたBNを残したもの
である。
（特開昭55−32771）においては、添加したキシレ
ン等がCBN焼結体に有害な炭素を残したのに対
し、本発明ではCBNの合成及びその焼結体の形
成に最も好ましい性質をもつたBNを残したもの
である。
かくして本発明の最も重要な特徴であるボラジ
ン等の添加がそうする作用効果は明白であり、そ
の効果として本発明の有する作用効果もまた極め
て明白である。これを更に詳しく説明する。
ン等の添加がそうする作用効果は明白であり、そ
の効果として本発明の有する作用効果もまた極め
て明白である。これを更に詳しく説明する。
ボラジン等は常温常圧で液体である。高圧用容
器に充填させる出発原料は、充填前に各成分粉末
を配合、混合して調製されるが、このときボラジ
ン等で湿潤しながら、いわゆる湿式混合をしても
よい。従来法では一般に乾式で混合し、しかる後
この混合粉で適当な圧粉体を作り、これを上記高
圧用容器に充填するのであるが、上記の如くボラ
ジンで湿式混合した場合は上記圧粉体形成の工程
を省き、湿潤状態の混合粉をそのまま上記高圧用
容器に充填することもできる。
器に充填させる出発原料は、充填前に各成分粉末
を配合、混合して調製されるが、このときボラジ
ン等で湿潤しながら、いわゆる湿式混合をしても
よい。従来法では一般に乾式で混合し、しかる後
この混合粉で適当な圧粉体を作り、これを上記高
圧用容器に充填するのであるが、上記の如くボラ
ジンで湿式混合した場合は上記圧粉体形成の工程
を省き、湿潤状態の混合粉をそのまま上記高圧用
容器に充填することもできる。
一般と同様に乾式混合を行い成形プレスで圧粉
体を作る方法を採用する場合には、成形圧力を適
当に選ぶことにより圧粉体の見掛け密度を適当に
することができる。逆に言えば圧粉体の有孔率を
適当にすることができる。従つて上記高圧用容器
に上記圧粉体を充填した後、これにボラジン等を
注入すれば上記圧粉体の有孔率に応じてボラジン
等の注入量が決まり、且つ注入されるボラジン等
は上記圧粉体を構成する成分粒子間の隙間をくま
なく廻り満たし、実質100％の密度の状態で出発
原料とボラジン等が上記高圧用容器を満たすこと
になる。このことは成分粒子間隙間に存在する空
気を追い出す効果のみならず焼結体形成の過程
で、上記高圧用容器に、極めて静水圧に近い圧力
状態を実現することになり、CBNへの転換及び
焼結体の形成には理想的な条件ということができ
る。
体を作る方法を採用する場合には、成形圧力を適
当に選ぶことにより圧粉体の見掛け密度を適当に
することができる。逆に言えば圧粉体の有孔率を
適当にすることができる。従つて上記高圧用容器
に上記圧粉体を充填した後、これにボラジン等を
注入すれば上記圧粉体の有孔率に応じてボラジン
等の注入量が決まり、且つ注入されるボラジン等
は上記圧粉体を構成する成分粒子間の隙間をくま
なく廻り満たし、実質100％の密度の状態で出発
原料とボラジン等が上記高圧用容器を満たすこと
になる。このことは成分粒子間隙間に存在する空
気を追い出す効果のみならず焼結体形成の過程
で、上記高圧用容器に、極めて静水圧に近い圧力
状態を実現することになり、CBNへの転換及び
焼結体の形成には理想的な条件ということができ
る。
更に、上記成分粒子間を連続的に満たしている
ボラジン等は焼結の過程において水素を解放して
熱分解し、その発生機の水素は上記高圧用容器内
の各成分粒子を浄化する。そして熱分解の結果あ
とに残るBNは上記出発原料の各成分粒子間を連
続的に廻り、超高圧高温の条件下で、上記出発原
料中に含まれたBNと共にCBNに転換し、連続し
た３次元網目構造を形成する。
ボラジン等は焼結の過程において水素を解放して
熱分解し、その発生機の水素は上記高圧用容器内
の各成分粒子を浄化する。そして熱分解の結果あ
とに残るBNは上記出発原料の各成分粒子間を連
続的に廻り、超高圧高温の条件下で、上記出発原
料中に含まれたBNと共にCBNに転換し、連続し
た３次元網目構造を形成する。
出発原料に例えばWCやTiCなどの硬質化合物
を含む場合は、該硬質化合物は超高圧高温下で塑
性変形しながら焼結が進行し、それら自信も互に
連続した３次元網目構造を作ることが多く、上記
のCBNの網目構造と上記硬質化合物の網目構造
が互にからみ合い、結果として極めて強靱な立方
晶窒化ホウ素焼結体を形成するのである。
を含む場合は、該硬質化合物は超高圧高温下で塑
性変形しながら焼結が進行し、それら自信も互に
連続した３次元網目構造を作ることが多く、上記
のCBNの網目構造と上記硬質化合物の網目構造
が互にからみ合い、結果として極めて強靱な立方
晶窒化ホウ素焼結体を形成するのである。
CBNの量が比較的少なく、従つて硬質化合物
の量が比較的多い場合は当然CBNの網目構造が
不完全になることがあるが、この場合には硬質化
合物の網目構造が完全で全体の強度を保ち、その
反対の場合はCBNの網目構造が発達し、全体の
強度を保つと言う関係にある。
の量が比較的多い場合は当然CBNの網目構造が
不完全になることがあるが、この場合には硬質化
合物の網目構造が完全で全体の強度を保ち、その
反対の場合はCBNの網目構造が発達し、全体の
強度を保つと言う関係にある。
（実施例）
本発明の最も重要な点は再三述べるように少な
くともBNを含む出発原料にボラジン等を添加す
るところにある。従つてこの基本的な要件を満足
させて展開できる実施態様は甚だ多様である。事
実発明者らは出発原料がBNのみから成る場合か
ら周期律表第ａ，ａ，ａ族元素およひ珪
素、アルミニウムの各種化合物の含まれる場合ま
で添加注入したボラジンから合成されたCBNに
よつて強靱な焼結体が得られるのを確認したので
ある。以下具体的実施例の二三を示す。
くともBNを含む出発原料にボラジン等を添加す
るところにある。従つてこの基本的な要件を満足
させて展開できる実施態様は甚だ多様である。事
実発明者らは出発原料がBNのみから成る場合か
ら周期律表第ａ，ａ，ａ族元素およひ珪
素、アルミニウムの各種化合物の含まれる場合ま
で添加注入したボラジンから合成されたCBNに
よつて強靱な焼結体が得られるのを確認したので
ある。以下具体的実施例の二三を示す。
実施例 １
出発原料として550mgの結晶度の低いhBN粉末
を内径11mmのジルコニユーム製カプセルに投入
し、該カプセル開封のまま押型に装入1ton／cm2の
圧力で該hBN粉末の圧粉体を作った。測定の結
果上記圧粉体の空孔率は約34容量％であつた。該
カプセル内に収まつた上記圧粉体に対し注入器を
用いてボラジンを窒素雰囲気中で滴下注入し、上
記圧粉体に該ボラジンを十分に浸透させた後該カ
プセルを封止し、カーボンヒータ内臓のガードル
型高温高圧装置内に埋設、８分間で7GPaまで昇
圧後、それを追つて５分間で1700℃まで昇温し
た。その状態を30分間保持した後降温し、しかる
後降圧して本発明による試料、本発明試料１、を
得た。
を内径11mmのジルコニユーム製カプセルに投入
し、該カプセル開封のまま押型に装入1ton／cm2の
圧力で該hBN粉末の圧粉体を作った。測定の結
果上記圧粉体の空孔率は約34容量％であつた。該
カプセル内に収まつた上記圧粉体に対し注入器を
用いてボラジンを窒素雰囲気中で滴下注入し、上
記圧粉体に該ボラジンを十分に浸透させた後該カ
プセルを封止し、カーボンヒータ内臓のガードル
型高温高圧装置内に埋設、８分間で7GPaまで昇
圧後、それを追つて５分間で1700℃まで昇温し
た。その状態を30分間保持した後降温し、しかる
後降圧して本発明による試料、本発明試料１、を
得た。
ボラジンの滴下注入の工程を除いては全く上述
の手順どおりにして別に比較のための試料、比較
試料１、を得た。
の手順どおりにして別に比較のための試料、比較
試料１、を得た。
また本発明試料１の作成手順のうちボラジンの
滴下注入に代えてキシレンを滴下注入し、他は全
く本発明試料の作成手順と同様にして比較試料２
を得た。
滴下注入に代えてキシレンを滴下注入し、他は全
く本発明試料の作成手順と同様にして比較試料２
を得た。
Ｘ線回折によつて調査したところ比較試料１及
び２ではCBNの存在は認められなかつたのに対
し、本発明試料１ではCBNによる回折ピークが
強く現われるのが認められた。光学顕微鏡によつ
て本発明試料１は粒径１〜3μmの多結晶焼結体と
なつていることが確認された。
び２ではCBNの存在は認められなかつたのに対
し、本発明試料１ではCBNによる回折ピークが
強く現われるのが認められた。光学顕微鏡によつ
て本発明試料１は粒径１〜3μmの多結晶焼結体と
なつていることが確認された。
実施例 ２
出発原料として60容量％の結晶度の低いCBN
と25容量％のTiC，10容量％のTiN，との混合粉
末550mgを用意し、これをステンレス製のカプセ
ルに投入し該カプセル開封のまま1ton／cm2の圧力
を加えて上記混合粉末の圧粉体を作り、該カプセ
ル内に収まつた上記圧粉体に対し、注入器を用い
てボラジンを注入し、上記圧粉体に十分に浸透さ
せた後該カプセルを封止し、カーボンヒータ内臓
のガードル型高温高圧装置内に埋設８分間で
7GPaまで昇圧後５分間で1700℃まで昇温した。
その状態を30分間持続した後降温し、次いで降圧
し、本発明による試料、本発明試料２、を得た。
と25容量％のTiC，10容量％のTiN，との混合粉
末550mgを用意し、これをステンレス製のカプセ
ルに投入し該カプセル開封のまま1ton／cm2の圧力
を加えて上記混合粉末の圧粉体を作り、該カプセ
ル内に収まつた上記圧粉体に対し、注入器を用い
てボラジンを注入し、上記圧粉体に十分に浸透さ
せた後該カプセルを封止し、カーボンヒータ内臓
のガードル型高温高圧装置内に埋設８分間で
7GPaまで昇圧後５分間で1700℃まで昇温した。
その状態を30分間持続した後降温し、次いで降圧
し、本発明による試料、本発明試料２、を得た。
ボラジンを滴下注入する代わりにボラジンの誘
導対ボラゾビフエニル（BNH）を滴下注入し、
他の手順は上記本発明試料２と全く同様にして本
発明試料３、を得た。
導対ボラゾビフエニル（BNH）を滴下注入し、
他の手順は上記本発明試料２と全く同様にして本
発明試料３、を得た。
ボラジン等を注入する代りにトルエンを注入
し、他の手順は上記本発明試料２と全く同様の手
順を踏んで比較試料３を得た。
し、他の手順は上記本発明試料２と全く同様の手
順を踏んで比較試料３を得た。
本発明試料２及び３と比較試料３とについてＸ
線回折試験により調査したところ本発明試料２及
び３では強いCBNによる回折ピークが認められ
たのに対し、比較試料ではhBNの回折ピークは
みられたがCBNによる回折ピークは殆んど認め
られなかつた。
線回折試験により調査したところ本発明試料２及
び３では強いCBNによる回折ピークが認められ
たのに対し、比較試料ではhBNの回折ピークは
みられたがCBNによる回折ピークは殆んど認め
られなかつた。
本発明試料２及び３を顕微鏡下で詳細に調査し
たところではCBNは粒径２〜5μmの多結晶体と
なつており、TiC，TiN及びそれらの固溶体で構
成される硬質化合物相と互いにからみ合う立体的
な網目構造をなしていることがわかつた。600℃
におけるビツカース硬度は本発明試料２及び３に
おいてそれぞれ3300及び3230kgf／mm2であつた。
たところではCBNは粒径２〜5μmの多結晶体と
なつており、TiC，TiN及びそれらの固溶体で構
成される硬質化合物相と互いにからみ合う立体的
な網目構造をなしていることがわかつた。600℃
におけるビツカース硬度は本発明試料２及び３に
おいてそれぞれ3300及び3230kgf／mm2であつた。
実施例 ３
出発原料として60容量％の結晶度の低いhBN
と25容量％のTiC，15容量％のAlNとの混合粉末
550mgを用意し、これをステンレス製のカプセル
に投入し、該カプセル開封のまま1ton／cm2の圧力
を加えて上記混合粉末の圧粉体を作つた。該カプ
セル内に収まつた上記圧粉体に対し、注入器を用
いてボラジンを滴下注入し、上記圧粉体に十分に
浸透させた後該カプセルを封止し、カーボンヒー
タ内臓のガードル型高温高圧装置内に埋設し８分
間で7GPaまで昇圧後５分間保持した後降温し、
次いで降圧し、本発明による試料、本発明試料４
を得た。ボラジンを滴下注入する代りにベンゼン
を滴下注入し、他の手順は上記本発明試料４と同
様にして比較のための試料、比較試料４を得た。
と25容量％のTiC，15容量％のAlNとの混合粉末
550mgを用意し、これをステンレス製のカプセル
に投入し、該カプセル開封のまま1ton／cm2の圧力
を加えて上記混合粉末の圧粉体を作つた。該カプ
セル内に収まつた上記圧粉体に対し、注入器を用
いてボラジンを滴下注入し、上記圧粉体に十分に
浸透させた後該カプセルを封止し、カーボンヒー
タ内臓のガードル型高温高圧装置内に埋設し８分
間で7GPaまで昇圧後５分間保持した後降温し、
次いで降圧し、本発明による試料、本発明試料４
を得た。ボラジンを滴下注入する代りにベンゼン
を滴下注入し、他の手順は上記本発明試料４と同
様にして比較のための試料、比較試料４を得た。
Ｘ線回折試験によると比較試料４は本発明試料
４とほぼ同程度に強いCBNによる回折ピークが
観測され、hBNによる回折ピークは観測されな
かつた。両試料の600℃におけるビツカース硬度
は本発明試料４で3200Kgｆ／mm、比較試料４では
3080Kgｆ／mmであつた。
４とほぼ同程度に強いCBNによる回折ピークが
観測され、hBNによる回折ピークは観測されな
かつた。両試料の600℃におけるビツカース硬度
は本発明試料４で3200Kgｆ／mm、比較試料４では
3080Kgｆ／mmであつた。
又、両試料からそれぞれ旋削バイト用の刃先チ
ツプを作成し、SCN3の浸炭焼入鋼（表面硬さ
HRC62）に対して断続切削試験を試みた。被削
材直径250mm、２スロツト型、切削速度100ｍ／
分、切込0.25mm、送り0.15mm／rev乾式の条件で
の断続試験において刃先にチツピングを生ずるま
での時間により、両試験の耐チツピング性を比較
した結果は、本発明試料４では12分間の切削後も
尚チツピングは現われないのに対し比較試料４で
は６分間で堤防破損型のチツピングがあらわれ
た。発明者らの詳わしい調査の結果比較試料４に
はCBN結晶と構成化合物結晶の粒界に非ダイヤ
モンドカーボンが存在し、構造全体の強度を損つ
ていることが知られた。
ツプを作成し、SCN3の浸炭焼入鋼（表面硬さ
HRC62）に対して断続切削試験を試みた。被削
材直径250mm、２スロツト型、切削速度100ｍ／
分、切込0.25mm、送り0.15mm／rev乾式の条件で
の断続試験において刃先にチツピングを生ずるま
での時間により、両試験の耐チツピング性を比較
した結果は、本発明試料４では12分間の切削後も
尚チツピングは現われないのに対し比較試料４で
は６分間で堤防破損型のチツピングがあらわれ
た。発明者らの詳わしい調査の結果比較試料４に
はCBN結晶と構成化合物結晶の粒界に非ダイヤ
モンドカーボンが存在し、構造全体の強度を損つ
ていることが知られた。
実施例 ４
出発原料として結晶度の低いhBNを80容量％
と、WC10容量％Co10容量％との混合粉末550mg
を用意し、メノー製乳鉢に入れ、これを窒素雰囲
気中で攪拌混合しながら手早く約0.25c.c.ボラジン
を加え上記混合粉末のスラリーを作り、これをジ
ルコニウム製カプセルに封入した後実施例１と同
様の手順を踏んで強固な立方晶窒化ホウ素焼結体
を得た。
と、WC10容量％Co10容量％との混合粉末550mg
を用意し、メノー製乳鉢に入れ、これを窒素雰囲
気中で攪拌混合しながら手早く約0.25c.c.ボラジン
を加え上記混合粉末のスラリーを作り、これをジ
ルコニウム製カプセルに封入した後実施例１と同
様の手順を踏んで強固な立方晶窒化ホウ素焼結体
を得た。
実施例 ５
出発原料として既成のCBN粉末550mgを用意
し、これをジルコニウム製カプセルに投入、
1ton／cm2の圧力で加圧、該カプセルに収納された
ままのCBN圧粉体を作つた。該CBNの圧粉体の
見掛密度からこの有孔率は約34％と推定された。
窒素雰囲気中で、これにボラジンを注ぎ充分に含
浸透させた後該カプセルを封止し、カーボンヒー
タ内臓のガードル型高温高圧製装置内に埋設５分
間で7GPaまで上昇後５分間で1700℃まで昇温し
た。その状態を30分間保持した後降温し、次いで
降圧し、本発明試料５を得た。
し、これをジルコニウム製カプセルに投入、
1ton／cm2の圧力で加圧、該カプセルに収納された
ままのCBN圧粉体を作つた。該CBNの圧粉体の
見掛密度からこの有孔率は約34％と推定された。
窒素雰囲気中で、これにボラジンを注ぎ充分に含
浸透させた後該カプセルを封止し、カーボンヒー
タ内臓のガードル型高温高圧製装置内に埋設５分
間で7GPaまで上昇後５分間で1700℃まで昇温し
た。その状態を30分間保持した後降温し、次いで
降圧し、本発明試料５を得た。
本発明試料５は半透明白色の強固な焼結体とな
つたのに対し、比較試料５にあつてはプラスチツ
ク・ハンマーによつて容易に破砕され、強固な焼
結体は得られなかつた。
つたのに対し、比較試料５にあつてはプラスチツ
ク・ハンマーによつて容易に破砕され、強固な焼
結体は得られなかつた。
（産業上の利用性）
よく知られているようにCBNは、ダイヤモン
ドに次ぐ高い硬度を有し、熱伝導率も極めて高
く、しかも鉄系材料に対して化学的に安全なため
近時特にその必要性の高い鉄系難削材の切削には
も早不可欠のものである。又一方でCBNはその
高い熱伝導性を共に極めて高い電気抵抗のため
に、超高密度の電子回路におけるヒート・シンク
への応用についても脚光を浴びている。
ドに次ぐ高い硬度を有し、熱伝導率も極めて高
く、しかも鉄系材料に対して化学的に安全なため
近時特にその必要性の高い鉄系難削材の切削には
も早不可欠のものである。又一方でCBNはその
高い熱伝導性を共に極めて高い電気抵抗のため
に、超高密度の電子回路におけるヒート・シンク
への応用についても脚光を浴びている。
本発明はそのCBNの焼結体の製造方法に関し
て簡便にして極めて効率の高い、経済性にすぐれ
た方法を提供するものであつて、産業上の利用性
は極めて高いものである。
て簡便にして極めて効率の高い、経済性にすぐれ
た方法を提供するものであつて、産業上の利用性
は極めて高いものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化ホウ素（以下BNと略記する）を含む出
発原料をボラジン、ボラジンの誘導体及び／又は
加圧下加熱分解によつて水素を解放しBNを生じ
るようなホウ素と窒素と水素の化合物（以下総称
してボラジン等と略記する）で湿潤又は浸漬し立
方晶窒化ホウ素（以下CBNと略記する）の安定
温度圧力条件下で処理し、CBNを含む焼結体を
製造する方法。 ２ 出発原料に含まれるBNが非晶質窒化ホウ素
（以下aBNと略記する）、六方晶窒化ホウ素（以
下hBNと略記する）、ウルツ型高密度相窒化ホウ
素（以下WBNと略記する）及び／又はCBNであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項の
CBNを含む焼結体を製造する方法。 ３ 出発原料には、不可避不純物の他にはBNの
みが含まれていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載のCBNを含む焼結体を
製造する方法。 ４ BNの他に、周期律表第ａ，ａ，ａ
族、珪素、アルミニウム、鉄族金属などの金属群
及びそれらの金属の化合物群の両群から選ばれる
少なくとも１種が含まれる出発原料をボラジン等
で湿潤又は浸漬しCBNの安定温度圧力条件下で
処理し、CBNを含む焼結体を製造する方法。 ５ 出発原料には、aBN又はhBNをCBNに転換
する場合に触媒として働く物質を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第４項のCBNを含む焼結
体を製造する方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59054656A JPS60200864A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 立方晶窒化ホウ素を含む焼結体を製造する方法 |
| US06/714,497 US4590034A (en) | 1984-03-22 | 1985-03-21 | Method for preparing sintered body containing cubic boron nitride and method for preparing cubic boron nitride |
| DE8585103359T DE3571602D1 (en) | 1984-03-22 | 1985-03-22 | Method for preparing sintered body containing cubic boron nitride and method for preparing cubic boron nitride |
| EP85103359A EP0155696B1 (en) | 1984-03-22 | 1985-03-22 | Method for preparing sintered body containing cubic boron nitride and method for preparing cubic boron nitride |
| AT85103359T ATE44724T1 (de) | 1984-03-22 | 1985-03-22 | Verfahren zur herstellung von kubisches bornitrid enthaltendem sinterkoerper und verfahren zur herstellung von kubischem bornitrid. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59054656A JPS60200864A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 立方晶窒化ホウ素を含む焼結体を製造する方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4125552A Division JPH0613433B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 立方晶窒化ホウ素を含む焼結体を製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200864A JPS60200864A (ja) | 1985-10-11 |
| JPH0472792B2 true JPH0472792B2 (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=12976824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59054656A Granted JPS60200864A (ja) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | 立方晶窒化ホウ素を含む焼結体を製造する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4590034A (ja) |
| EP (1) | EP0155696B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60200864A (ja) |
| AT (1) | ATE44724T1 (ja) |
| DE (1) | DE3571602D1 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4793859A (en) * | 1985-07-31 | 1988-12-27 | General Electric Company | Infiltration of mo-containing material with silicon |
| JPH0621314B2 (ja) * | 1985-12-28 | 1994-03-23 | 住友電気工業株式会社 | 高硬度工具用焼結体およびその製造方法 |
| JPH0621315B2 (ja) * | 1986-01-06 | 1994-03-23 | 住友電気工業株式会社 | ｃＢＮ焼結体およびその製造方法 |
| FR2597087B1 (fr) * | 1986-04-15 | 1988-06-24 | Centre Nat Rech Scient | Utilisation comme flux, dans la preparation de nitrure de bore cubique, d'un fluoronitrure et procede de preparation du nitrure de bore cubique a l'aide d'un tel flux |
| JPS62256771A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | 倉富 龍郎 | 立方晶窒化硼素焼結体およびその製造法 |
| JPS6345177A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-26 | 株式会社 香蘭社 | 窒化ボロン系焼結体の製造方法 |
| US4801439A (en) * | 1986-09-15 | 1989-01-31 | Sri International | Catalytic process for making compounds having a non-Lewis acid/base bond between a group IIIA metal and group VA nonmetal |
| DE3790494T1 (de) * | 1986-09-15 | 1990-02-01 | Stanford Res Inst Int | Verfahren zur herstellung einer verbindung, die wenigstens einer nichtlewis-saeure/base-bindung eines metalls der gruppe iiia und eines nichtmetalls der gruppe va enthaelt |
| US4810436A (en) * | 1986-11-21 | 1989-03-07 | Hoechst Celanese Corp. | Process for the formation of boron-containing ceramics from organoboron preceramic polymers |
| EP0314807B1 (en) * | 1987-05-12 | 1993-01-27 | Kabushiki Kaisha Kouransha | Molten metal container |
| FR2629463B1 (fr) * | 1988-04-01 | 1990-12-14 | Rhone Poulenc Chimie | Procede de preparation de polymeres a base de bore et d'azote precurseurs de nitrure de bore |
| US5043120A (en) * | 1988-11-10 | 1991-08-27 | The General Electric Company | Process for preparing polycrystalline CBN ceramic masses |
| US5320988A (en) * | 1988-11-10 | 1994-06-14 | General Electric Company | Process for preparing polycrystalline CBN ceramic masses and resulting product |
| US5204295A (en) * | 1989-02-17 | 1993-04-20 | University Of New Mexico | Precursors for boron nitride coatings |
| US4971779A (en) * | 1989-02-17 | 1990-11-20 | University Of New Mexico | Process for the pyrolytic conversion of a polymeric precursor composition to boron nitride |
| US5188757A (en) * | 1989-02-17 | 1993-02-23 | University Of New Mexico | Precursor compositions for conversion to boron nitride |
| US5010045A (en) * | 1989-06-02 | 1991-04-23 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Low-loss binder for hot pressing boron nitride |
| US5128286A (en) * | 1989-06-20 | 1992-07-07 | Tonen Corporation | Boron-containing, silicon nitride-based ceramic shaped body |
| JP2715794B2 (ja) * | 1992-03-02 | 1998-02-18 | 信越化学工業株式会社 | 立方晶窒化ホウ素焼結体製造用成形体の製造方法 |
| US5326380A (en) * | 1992-10-26 | 1994-07-05 | Smith International, Inc. | Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride |
| US5271749A (en) * | 1992-11-03 | 1993-12-21 | Smith International, Inc. | Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride |
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