JPH0593B2 - - Google Patents
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- JPH0593B2 JPH0593B2 JP58186102A JP18610283A JPH0593B2 JP H0593 B2 JPH0593 B2 JP H0593B2 JP 58186102 A JP58186102 A JP 58186102A JP 18610283 A JP18610283 A JP 18610283A JP H0593 B2 JPH0593 B2 JP H0593B2
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- Japan
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- cbn
- hbn
- boron nitride
- alkaline earth
- earth metal
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は六方晶窒化ほう素より立方晶窒化ほう
素を合成する方法に関し、さらに詳しくは、不純
な六方晶窒化ほう素を用いて良質の立方晶窒化ほ
う素を合成する方法に関する。
素を合成する方法に関し、さらに詳しくは、不純
な六方晶窒化ほう素を用いて良質の立方晶窒化ほ
う素を合成する方法に関する。
立方晶窒化ほう素（以下CBNという）はダイ
ヤモンド類似型結晶構造を持つ高硬度物質である
ことは知られている。硬度の点ではダイヤモンド
に劣るが、一方熱的、化学的性質はダイヤモンド
のそれより優れているので、焼入鋼、特殊鋼、セ
ラミツク等の新しい研磨、切削材としての用途が
開発されている。また適当な元素をその結晶格子
内にドープすることにより、Ｐ型Ｎ型両性半導体
の製造が可能で、その優れた熱伝導率を生かして
電子材料としての応用への期待も大きい。このよ
うな観点から所望の粒径ならびに結晶形態をもつ
高純度、高品質のCBNの単結晶が要望されてい
る。
ヤモンド類似型結晶構造を持つ高硬度物質である
ことは知られている。硬度の点ではダイヤモンド
に劣るが、一方熱的、化学的性質はダイヤモンド
のそれより優れているので、焼入鋼、特殊鋼、セ
ラミツク等の新しい研磨、切削材としての用途が
開発されている。また適当な元素をその結晶格子
内にドープすることにより、Ｐ型Ｎ型両性半導体
の製造が可能で、その優れた熱伝導率を生かして
電子材料としての応用への期待も大きい。このよ
うな観点から所望の粒径ならびに結晶形態をもつ
高純度、高品質のCBNの単結晶が要望されてい
る。
従来、立方晶窒化ほう素は六方晶窒化ほう素
（以下HBNという）に触媒物質を用いて変換さ
せる製造法が知られている。
（以下HBNという）に触媒物質を用いて変換さ
せる製造法が知られている。
その触媒物質としては、元素周期律表における
ａ、ａ、族元素と、それらの窒化物あるいは
合金が主として用いられていた。他に錫、鉛、ア
ンチモンの単体又は合金、尿素、アンモニウム塩
等も知られている。しかしながら、前記の金属触
媒を使用すると、不安定ほう化物、遊離ほう素が
副生され、得られるCBNの結晶中に、ほう素が
混入され結晶は黒色、不透明で、その粒子強度も
著しく小さくなる欠点がある。また窒化物を使用
すると未反応窒化物が残留し、得られるCBN結
晶中にも窒化物がとじ込められ、高品質のものが
得られなかつた。
ａ、ａ、族元素と、それらの窒化物あるいは
合金が主として用いられていた。他に錫、鉛、ア
ンチモンの単体又は合金、尿素、アンモニウム塩
等も知られている。しかしながら、前記の金属触
媒を使用すると、不安定ほう化物、遊離ほう素が
副生され、得られるCBNの結晶中に、ほう素が
混入され結晶は黒色、不透明で、その粒子強度も
著しく小さくなる欠点がある。また窒化物を使用
すると未反応窒化物が残留し、得られるCBN結
晶中にも窒化物がとじ込められ、高品質のものが
得られなかつた。
一方、尿素またはアンモニウム塩を使用する
と、得られるCBNの粒子径は0.1〜0.5ミクロンと
極めて小さいものしか得られず加えてこれらの触
媒でHBNからCBNへの変換する機構が未た解明
されず、所望の結晶を得る条件の設定が困難であ
つた。
と、得られるCBNの粒子径は0.1〜0.5ミクロンと
極めて小さいものしか得られず加えてこれらの触
媒でHBNからCBNへの変換する機構が未た解明
されず、所望の結晶を得る条件の設定が困難であ
つた。
本発明者らは、さきにHBNに触媒として窒化
ほう素ストロンチウム（Sr3B2N4）または窒化ほ
う素バリウム（Ba3B2N4）を添加することによ
り、反応条件の温度、圧力領域の許容範囲が広
く、結晶粒成長速度の制御が容易であり、そのた
め、大粒で高純度良質のCBNの単結晶を容易に
製造出来る方法を発明した。
ほう素ストロンチウム（Sr3B2N4）または窒化ほ
う素バリウム（Ba3B2N4）を添加することによ
り、反応条件の温度、圧力領域の許容範囲が広
く、結晶粒成長速度の制御が容易であり、そのた
め、大粒で高純度良質のCBNの単結晶を容易に
製造出来る方法を発明した。
しかし上記方法は、原料のHBNの不純物がや
や多いと、これが結晶内に巻込まれ良質のCBN
が得られず、原料HBNとして高純度のものを必
要とする難点があつた。
や多いと、これが結晶内に巻込まれ良質のCBN
が得られず、原料HBNとして高純度のものを必
要とする難点があつた。
本発明者らは、上記の事情を考慮して、不純物
を含有したHBNを原料として良質のCBNを合成
する方法について鋭意研究した結果、LiH、
NaH、KH、CaH2、MgH2、SrH2等のアルカリ
金属又はアルカリ土類金属の水素化物が、原料
HBNの含有不純物に対して浄化作用を有するこ
とを発見した。
を含有したHBNを原料として良質のCBNを合成
する方法について鋭意研究した結果、LiH、
NaH、KH、CaH2、MgH2、SrH2等のアルカリ
金属又はアルカリ土類金属の水素化物が、原料
HBNの含有不純物に対して浄化作用を有するこ
とを発見した。
本発明は上記の発見に基づいてなされたもの
で、その要旨は、HBNより高温、高圧下でCBN
を合成する方法において、触媒としてX3B2N4
（但しＸは、アルカリ土類金属）にアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の水素化物を添加したもの
を用いることを特徴とするCBNの合成法にある。
で、その要旨は、HBNより高温、高圧下でCBN
を合成する方法において、触媒としてX3B2N4
（但しＸは、アルカリ土類金属）にアルカリ金属
又はアルカリ土類金属の水素化物を添加したもの
を用いることを特徴とするCBNの合成法にある。
以下本発明の方法を説明する。
本発明において触媒として使用するX3B2N4の
製法は、例えばＸがSrの場合、金属ストロンチ
ウムまたは窒化ストロンチウムとHBNとをスト
ロンチウム対ほう素のモル比３：２の割合で混合
し、N2気流中で950〜1200℃で２時間以上加熱す
ることによつて得られる。その他のX3B2N4もSr
に代えてBe、Mg、Ca、Baを用いることによつ
て同様にして得られる。
製法は、例えばＸがSrの場合、金属ストロンチ
ウムまたは窒化ストロンチウムとHBNとをスト
ロンチウム対ほう素のモル比３：２の割合で混合
し、N2気流中で950〜1200℃で２時間以上加熱す
ることによつて得られる。その他のX3B2N4もSr
に代えてBe、Mg、Ca、Baを用いることによつ
て同様にして得られる。
本発明の方法によつてCBNを合成するには、
X3B2N4、HBN、およびLiH、NaH、KH、
CaH2、MgH2、SrH2等、アルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の水素化物の微粉末を所定の割合
で混合し、面圧1.5〜2.0t／cm2の圧力によつて圧粉
成形して所定寸法の成形体とする。これをダイヤ
モンド合成に使用される周知の高圧高温反応器に
装填し、CBN安定域である40〜60Kbar、1300〜
1600℃に所定時間保持してHBNをCBNに変換せ
しめる。或いは、HBNの粉末或いは、X3B2N4
粉末にアルカリ又はアルカリ土類金属の水素化物
微の粉末を添加し、これらをそれぞれ薄円板状に
圧粉成形し、上記成分が所定の割合となるように
上記薄板を積層しこれを高圧高温反応器に装填し
てもよい。またHBNは上記X3B2N4の合成の際
過剰に使用し、過剰分のHBNを含有せしめたも
のを使用してもよい。
X3B2N4、HBN、およびLiH、NaH、KH、
CaH2、MgH2、SrH2等、アルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の水素化物の微粉末を所定の割合
で混合し、面圧1.5〜2.0t／cm2の圧力によつて圧粉
成形して所定寸法の成形体とする。これをダイヤ
モンド合成に使用される周知の高圧高温反応器に
装填し、CBN安定域である40〜60Kbar、1300〜
1600℃に所定時間保持してHBNをCBNに変換せ
しめる。或いは、HBNの粉末或いは、X3B2N4
粉末にアルカリ又はアルカリ土類金属の水素化物
微の粉末を添加し、これらをそれぞれ薄円板状に
圧粉成形し、上記成分が所定の割合となるように
上記薄板を積層しこれを高圧高温反応器に装填し
てもよい。またHBNは上記X3B2N4の合成の際
過剰に使用し、過剰分のHBNを含有せしめたも
のを使用してもよい。
上記触媒X3B2N4と原料HBNの混合割合は、
X3B2N4／HBNが５〜50重量％が好ましい。ま
たアルカリ金属又はアルカリ土類金属の、水素化
物は、水素化物／HBN0.1〜10重量％の範囲がよ
い。0.1重量％以下では浄化作用の効果があまり
なく10重量％より多いとCBNの収率が低下する。
X3B2N4／HBNが５〜50重量％が好ましい。ま
たアルカリ金属又はアルカリ土類金属の、水素化
物は、水素化物／HBN0.1〜10重量％の範囲がよ
い。0.1重量％以下では浄化作用の効果があまり
なく10重量％より多いとCBNの収率が低下する。
次に実施例、比較例により本発明の作用効果を
示す。
示す。
実施例 １
不純物として酸素0.8重量％、アルカリ、アル
カリ土類金属を除く金属不純物0.2重量％を含有
するHBNとSr3B2N4およびNaHをそれぞれ150
メツシユ以下の粒度に粉砕し、これらを重量比
で、10：１：0.15の割合で混合し、成形圧1.5t／
cm2で26mmφ×32mmＨの圧粉成形体とした。これを
高圧高温反応装置に装填し、圧力：50Kbar、温
度：1450℃の条件で10分間処理し、CBNを合成
した。生成したCBNは緻密で、透明性がよく、
自形粒の良質なもので、CBNへの変換率は42％
であつた。
カリ土類金属を除く金属不純物0.2重量％を含有
するHBNとSr3B2N4およびNaHをそれぞれ150
メツシユ以下の粒度に粉砕し、これらを重量比
で、10：１：0.15の割合で混合し、成形圧1.5t／
cm2で26mmφ×32mmＨの圧粉成形体とした。これを
高圧高温反応装置に装填し、圧力：50Kbar、温
度：1450℃の条件で10分間処理し、CBNを合成
した。生成したCBNは緻密で、透明性がよく、
自形粒の良質なもので、CBNへの変換率は42％
であつた。
実施例 ２
触媒としてSr2B2N4の代りにBa3B2N4、NaH
の代りにCaH2を用い、HBN：Ba3B2N4：CaH2
の重量比を10：1.5：0.1とした外は、実施例１と
同じにしてCBNを合成した。生成したCBNは、
実施例１と同様良質なもので、CBNへの変換率
は37％であつた。
の代りにCaH2を用い、HBN：Ba3B2N4：CaH2
の重量比を10：1.5：0.1とした外は、実施例１と
同じにしてCBNを合成した。生成したCBNは、
実施例１と同様良質なもので、CBNへの変換率
は37％であつた。
比較例 １
NaHを使用せずHBN：Sr3B2N4の重量比を
10：１とした外は、実施例１と同じにしてCBN
を合成した。生成したCBNは、内部に巣を有し
不透明で、強度が弱く、崩壊し易いものであつ
た。また、CBNへの変換率は43％であつた。
10：１とした外は、実施例１と同じにしてCBN
を合成した。生成したCBNは、内部に巣を有し
不透明で、強度が弱く、崩壊し易いものであつ
た。また、CBNへの変換率は43％であつた。
比較例 ２
CaH2を使用せず、HBN：Ba3B2N4の重量比
を10：1.5とした外は実施例２と同じにしてCBN
を合成した。生成したCBNは、比較例１と同様
良質でなく、CBNへの変換率は39％であつた。
を10：1.5とした外は実施例２と同じにしてCBN
を合成した。生成したCBNは、比較例１と同様
良質でなく、CBNへの変換率は39％であつた。
比較例 ３
HBC：Sr3B2N4：NaHの重量比を10：0.8：1.2
とした外は実施例１と同じようにしてCBNを合
成した。生成したCBNは良質なものであつたが
CBNへの変換率は21％であつた。
とした外は実施例１と同じようにしてCBNを合
成した。生成したCBNは良質なものであつたが
CBNへの変換率は21％であつた。
以上のようにアルカリ金属或いはアルカリ土類
金属の水素化物は原料HBN中の不純物を浄化す
るため、多少不純物を含有するHBNを用いても
良質のCBNを製造することが出来るのでHBNの
CBN原料としての選択の自由度が大幅に広くな
り、その経済的効果は極めて大きい。
金属の水素化物は原料HBN中の不純物を浄化す
るため、多少不純物を含有するHBNを用いても
良質のCBNを製造することが出来るのでHBNの
CBN原料としての選択の自由度が大幅に広くな
り、その経済的効果は極めて大きい。
Claims (1)
- １ 六方晶窒化ほう素より高温、高圧下で立方晶
窒化ほう素を合成する方法において、触媒として
X3B2N4（但しＸは、アルカリ土類金属）にアル
カリ金属又はアルカリ土類金属の水素化物を添加
したものを用いることを特徴とする立方晶窒化ほ
う素の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18610283A JPS6077110A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 立方晶窒化ほう素の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18610283A JPS6077110A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 立方晶窒化ほう素の合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077110A JPS6077110A (ja) | 1985-05-01 |
| JPH0593B2 true JPH0593B2 (ja) | 1993-01-05 |
Family
ID=16182394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18610283A Granted JPS6077110A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 立方晶窒化ほう素の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077110A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62108717A (ja) * | 1985-11-07 | 1987-05-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 立方晶窒化ほう素の製造方法 |
| KR20030052421A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 조질압연기에서 스트립의 형상 측정 및 개선을 위한보조장치 |
| KR100736291B1 (ko) * | 2003-02-03 | 2007-07-09 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 입방정 질화붕소 및 입방정 질화붕소의 합성 촉매 및입방정 질화붕소의 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56140014A (en) * | 1980-03-31 | 1981-11-02 | Showa Denko Kk | Synthesizing method for cubic system boron nitride |
| JPS5848483B2 (ja) * | 1980-03-31 | 1983-10-28 | 昭和電工株式会社 | 立方晶チツ化ホウ素の合成法 |
| JPS5815012A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-28 | Ishizuka Kenkyusho:Kk | 立方晶窒化硼素の製造法 |
-
1983
- 1983-10-05 JP JP18610283A patent/JPS6077110A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6077110A (ja) | 1985-05-01 |
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