JPH07101706A - Ａｌ−Ｂ−Ｐ系における三元素化合物、その製造方法およびその使用 - Google Patents
Ａｌ−Ｂ−Ｐ系における三元素化合物、その製造方法およびその使用Info
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- JPH07101706A JPH07101706A JP6171566A JP17156694A JPH07101706A JP H07101706 A JPH07101706 A JP H07101706A JP 6171566 A JP6171566 A JP 6171566A JP 17156694 A JP17156694 A JP 17156694A JP H07101706 A JPH07101706 A JP H07101706A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/08—Other phosphides
- C01B25/088—Other phosphides containing plural metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B35/00—Boron; Compounds thereof
- C01B35/08—Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, selenium or tellurium
- C01B35/14—Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, sulfur, selenium or tellurium
-
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
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- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は元素アルミニウム、ホウ素およびリ
ンを含む三元素化合物にその製造方法、およびその使用
に関するものである。 【効果】 本件三元素化合物は極めて高い硬度と化学的
な攻撃に対する抵抗性とを有すし、研磨材料として有用
である。
ンを含む三元素化合物にその製造方法、およびその使用
に関するものである。 【効果】 本件三元素化合物は極めて高い硬度と化学的
な攻撃に対する抵抗性とを有すし、研磨材料として有用
である。
Description
【０００１】本発明は新規なＡｌ−Ｂ−Ｐ系における三
元素化合物に、その製造方法に、およびその使用に関す
るものである。
元素化合物に、その製造方法に、およびその使用に関す
るものである。
【０００２】Ａｌ−Ｂ−Ｐ系における三元素化合物は、
これまで知られていなかった。ウルマン工業化学事典
（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏ
ｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），第
５版，巻Ａ４，３０３ページ以下には、化合物Ａｌ
Ｂ2、ＡｌＢ12、ＢＰ、Ｂ12Ｐ2およびＢ13Ｐ2がＡｌ−
Ｂ系およびＢ−Ｐ系における二元相として挙げられてい
る。これらの化合物の中で、ＡｌＢ12は硬質金属との組
合わせで切削工具に使用されている。ＤＥ−Ａ１１２４
０２７はＢＰの研磨の応用面用の使用を記載しており、
ＵＳ−Ａ３，２８６，４１１は酸化物結合Ｂ13Ｐ2の砥
石の製造を記載している。不幸なことであるが、二元化
合物の欠点には比較的低い硬度（ＡｌＢ12）および不満
足な機械的性質（リン化ホウ素）が含まれる。
これまで知られていなかった。ウルマン工業化学事典
（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏ
ｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），第
５版，巻Ａ４，３０３ページ以下には、化合物Ａｌ
Ｂ2、ＡｌＢ12、ＢＰ、Ｂ12Ｐ2およびＢ13Ｐ2がＡｌ−
Ｂ系およびＢ−Ｐ系における二元相として挙げられてい
る。これらの化合物の中で、ＡｌＢ12は硬質金属との組
合わせで切削工具に使用されている。ＤＥ−Ａ１１２４
０２７はＢＰの研磨の応用面用の使用を記載しており、
ＵＳ−Ａ３，２８６，４１１は酸化物結合Ｂ13Ｐ2の砥
石の製造を記載している。不幸なことであるが、二元化
合物の欠点には比較的低い硬度（ＡｌＢ12）および不満
足な機械的性質（リン化ホウ素）が含まれる。
【０００３】本発明により提起された問題は、硬質材料
として使用し得る新規な化合物および種々の粒子寸法の
この種の化合物の製造方法を提供することであった。
として使用し得る新規な化合物および種々の粒子寸法の
この種の化合物の製造方法を提供することであった。
【０００４】これらの要求は、本発明の主題である以下
の新規な化合物により充足された。問題の化合物は元素
アルミニウム、ホウ素およびリンの三元素化合物であ
る。
の新規な化合物により充足された。問題の化合物は元素
アルミニウム、ホウ素およびリンの三元素化合物であ
る。
【０００５】一つの好ましい具体例においては、各元素
は本発明記載の三元素化合物中で１ないし９８モル％の
量存在する。好ましくは少なくとも５０モル％のホウ素
が本発明記載の三元素化合物中に存在する。少なくとも
８５モル％のホウ素が存在する化合物が特に高い硬度値
を示す。これらの化合物には、圧倒的大部分が正二十面
体Ｂ12単位よりなり、その間にアルミニウム原子、リン
原子および任意にホウ素原子が存在する化合物が含まれ
る。これらは化学的な攻撃に対する極端な抵抗性を特色
としている。たとえば、これらは濃厚な酸に対して、ま
た、王水に対してさえ抵抗性を有し、結晶形状において
は熔融アルカリ金属により徐々に攻撃を受けるのみであ
る。これらの化合物のＸ−線回折分析は一般に、これら
の相の結晶構造がα−斜方六面体のホウ素と密接な関連
を有するために、斜方六面体の対称性を有する基本小室
を示す。
は本発明記載の三元素化合物中で１ないし９８モル％の
量存在する。好ましくは少なくとも５０モル％のホウ素
が本発明記載の三元素化合物中に存在する。少なくとも
８５モル％のホウ素が存在する化合物が特に高い硬度値
を示す。これらの化合物には、圧倒的大部分が正二十面
体Ｂ12単位よりなり、その間にアルミニウム原子、リン
原子および任意にホウ素原子が存在する化合物が含まれ
る。これらは化学的な攻撃に対する極端な抵抗性を特色
としている。たとえば、これらは濃厚な酸に対して、ま
た、王水に対してさえ抵抗性を有し、結晶形状において
は熔融アルカリ金属により徐々に攻撃を受けるのみであ
る。これらの化合物のＸ−線回折分析は一般に、これら
の相の結晶構造がα−斜方六面体のホウ素と密接な関連
を有するために、斜方六面体の対称性を有する基本小室
を示す。
【０００６】好ましい具体例の一つにおいては、本発明
記載の三元素化合物の平均粒子寸法は８０μｍを超え
る。このことは、大部分の工業的な応用面には粗大粒子
材料が必要であるので、本件化合物を研磨剤に使用する
場合に特に重要である。
記載の三元素化合物の平均粒子寸法は８０μｍを超え
る。このことは、大部分の工業的な応用面には粗大粒子
材料が必要であるので、本件化合物を研磨剤に使用する
場合に特に重要である。
【０００７】本発明はまた、本発明記載の三元素化合物
の製造方法に関するものでもある。本発明記載の三元素
化合物を製造するにはリン化アルミニウムと単体ホウ素
との、またはリン化アルミニウムとリン化ホウ素との、
またはリン化アルミニウムとリン化ホウ素と単体ホウ素
との混合物を液体アルミニウムの基材中で反応させるこ
とができる。一つの好ましい具体例においては、この反
応は１１００℃ないし１８００℃の温度で実施する。反
応の完了後の冷却速度が０．１ないし３０Ｋ／分である
場合に特に良好な結果が得られる。粗大粒子材料を製造
するには、反応剤混合物に対するアルミニウム基材の重
量比が４を超えることが有利である。アルミニウムは粒
状体または針状体の形状で使用するのが最良である。微
細粉末は接着性の酸化物皮膜がアルミニウム熔融物の形
成を複雑にするので、好結果が得られていない。酸化物
の生成を避けるには、反応を不活性気体雰囲気中で実施
することが好ましい。本件反応を実施するための坩堝材
料としては、酸化アルミニウムまたは二ホウ化チタニウ
ムが特に好結果を得ている。
の製造方法に関するものでもある。本発明記載の三元素
化合物を製造するにはリン化アルミニウムと単体ホウ素
との、またはリン化アルミニウムとリン化ホウ素との、
またはリン化アルミニウムとリン化ホウ素と単体ホウ素
との混合物を液体アルミニウムの基材中で反応させるこ
とができる。一つの好ましい具体例においては、この反
応は１１００℃ないし１８００℃の温度で実施する。反
応の完了後の冷却速度が０．１ないし３０Ｋ／分である
場合に特に良好な結果が得られる。粗大粒子材料を製造
するには、反応剤混合物に対するアルミニウム基材の重
量比が４を超えることが有利である。アルミニウムは粒
状体または針状体の形状で使用するのが最良である。微
細粉末は接着性の酸化物皮膜がアルミニウム熔融物の形
成を複雑にするので、好結果が得られていない。酸化物
の生成を避けるには、反応を不活性気体雰囲気中で実施
することが好ましい。本件反応を実施するための坩堝材
料としては、酸化アルミニウムまたは二ホウ化チタニウ
ムが特に好結果を得ている。
【０００８】得られる生成物の粒子寸法は、反応温度、
冷却速度およびアルミニウム熔融物中の遊離体の濃度の
選択を通じて変化させることができる。遊離体の混合比
は得られる三元素化合物の組成を制御する。
冷却速度およびアルミニウム熔融物中の遊離体の濃度の
選択を通じて変化させることができる。遊離体の混合比
は得られる三元素化合物の組成を制御する。
【０００９】本発明はまた、本件三元素化合物の研磨材
料中の研磨粒子としての使用に関するものでもある。
料中の研磨粒子としての使用に関するものでもある。
【００１０】以下の実施例は、いかなる様式においても
限定することなく、本発明を説明することを意図したも
のである。
限定することなく、本発明を説明することを意図したも
のである。
【００１１】
【実施例１】２．２７ｇの無定形ホウ素、１．２５ｇの
リン化ホウ素および０．５８ｇのリン化アルミニウムを
２５ｇのアルミニウムチップと混合し、得られる混合物
を管状炉中、アルゴン下で１６００℃に加熱した。１時
間の反応時間ののちに、上記の混合物を１Ｋ／分の速度
で室温に冷却した。アルミニウム基材を半濃塩酸に溶解
させ、残留物を熱王水で数時間処理した。
リン化ホウ素および０．５８ｇのリン化アルミニウムを
２５ｇのアルミニウムチップと混合し、得られる混合物
を管状炉中、アルゴン下で１６００℃に加熱した。１時
間の反応時間ののちに、上記の混合物を１Ｋ／分の速度
で室温に冷却した。アルミニウム基材を半濃塩酸に溶解
させ、残留物を熱王水で数時間処理した。
【００１２】３．７６ｇの生成物が大きな金属性の黒色
結晶の形状で得られた。元素分析は７１．３％のホウ
素、２６．０％のリンおよび２．６％のアルミニウムを
示したが、これはＡｌ0.18Ｂ12.26Ｐ1.55の組成に相当
する。電子分散Ｘ−線分析は、５００ｎｍの解像限界ま
で、結晶中のアルミニウムとリンとの均一な分布を示し
た。格子定数ａ＝５．９６３（１）Ａおよびｃ＝１１．
８７２（１）Ａの斜方六面体の基本小室がＸ−線回折法
により測定された。この材料は、２Ｎの試験負荷下で測
定して３４ＧＰａのビッカース硬度を有していた。
結晶の形状で得られた。元素分析は７１．３％のホウ
素、２６．０％のリンおよび２．６％のアルミニウムを
示したが、これはＡｌ0.18Ｂ12.26Ｐ1.55の組成に相当
する。電子分散Ｘ−線分析は、５００ｎｍの解像限界ま
で、結晶中のアルミニウムとリンとの均一な分布を示し
た。格子定数ａ＝５．９６３（１）Ａおよびｃ＝１１．
８７２（１）Ａの斜方六面体の基本小室がＸ−線回折法
により測定された。この材料は、２Ｎの試験負荷下で測
定して３４ＧＰａのビッカース硬度を有していた。
【００１３】
【実施例２】１．３０ｇの無定形ホウ素、０．４２ｇの
リン化ホウ素および０．５８ｇのリン化アルミニウムを
２０ｇのアルミニウムチップと混合し、得られる混合物
を管状炉中、アルゴン下で１６５０℃に加熱した。１時
間の反応時間ののちに、上記の混合物を２Ｋ／分の速度
で室温に冷却した。アルミニウム基材を半濃塩酸に溶解
させ、残留物を熱王水で数時間処理した。
リン化ホウ素および０．５８ｇのリン化アルミニウムを
２０ｇのアルミニウムチップと混合し、得られる混合物
を管状炉中、アルゴン下で１６５０℃に加熱した。１時
間の反応時間ののちに、上記の混合物を２Ｋ／分の速度
で室温に冷却した。アルミニウム基材を半濃塩酸に溶解
させ、残留物を熱王水で数時間処理した。
【００１４】１．８６ｇの生成物が大きな金属性の黒色
結晶の形状で得られた。元素分析は６８．０％のホウ
素、２７．４％のリンおよび４．４％のアルミニウムを
示したが、これはＡｌ0.3Ｂ12.0Ｐ1.7の組成に相当す
る。電子分散Ｘ−線分析は５００ｎｍの解像限界まで、
結晶中のアルミニウムとリンとの均一な分布を示した。
この材料は、２Ｎの試験負荷下で測定して３３ＧＰａの
ビッカース硬度を有していた。
結晶の形状で得られた。元素分析は６８．０％のホウ
素、２７．４％のリンおよび４．４％のアルミニウムを
示したが、これはＡｌ0.3Ｂ12.0Ｐ1.7の組成に相当す
る。電子分散Ｘ−線分析は５００ｎｍの解像限界まで、
結晶中のアルミニウムとリンとの均一な分布を示した。
この材料は、２Ｎの試験負荷下で測定して３３ＧＰａの
ビッカース硬度を有していた。
【００１５】本発明の主なる特徴および態様は以下のと
おりである。
おりである。
【００１６】１．元素アルミニウム、ホウ素およびリン
を含む三元素化合物。
を含む三元素化合物。
【００１７】２．上記の各元素のそれぞれが１ないし９
０モル％の量存在することを特徴とする１記載の三元素
化合物。
０モル％の量存在することを特徴とする１記載の三元素
化合物。
【００１８】３．ホウ素が少なくとも５０モル％の量存
在することを特徴とする１記載の三元素化合物。
在することを特徴とする１記載の三元素化合物。
【００１９】４．ホウ素が少なくとも８５モル％の量存
在することを特徴とする３記載の三元素化合物。
在することを特徴とする３記載の三元素化合物。
【００２０】５．ホウ素の圧倒的大部分が正二十面体Ｂ
12単位の形状で存在し、その間にアルミニウム原子、リ
ン原子および任意にホウ素原子が存在することを特徴と
する４記載の三元素化合物。
12単位の形状で存在し、その間にアルミニウム原子、リ
ン原子および任意にホウ素原子が存在することを特徴と
する４記載の三元素化合物。
【００２１】６．斜方六面体の結晶対称性を有する４記
載の三元素化合物。
載の三元素化合物。
【００２２】７．８０μｍを超える粒子寸法を有する粒
状体の形状の１記載の三元素化合物。８．リン化アルミ
ニウムとホウ素との、またはリン化アルミニウムとリン
化ホウ素との、またはリン化アルミニウムとホウ素とリ
ン化ホウ素との混合物を液体アルミニウム中で反応させ
る段階を含む請求項１記載の三元素化合物の製造方法。
９．１１００℃ないし１８００℃の温度で実施する８記
載の方法。
状体の形状の１記載の三元素化合物。８．リン化アルミ
ニウムとホウ素との、またはリン化アルミニウムとリン
化ホウ素との、またはリン化アルミニウムとホウ素とリ
ン化ホウ素との混合物を液体アルミニウム中で反応させ
る段階を含む請求項１記載の三元素化合物の製造方法。
９．１１００℃ないし１８００℃の温度で実施する８記
載の方法。
【００２３】１０．上記の段階以外に、反応後に０．１
ないし３０Ｋ／分の冷却速度で冷却する段階をも含む８
記載の方法。
ないし３０Ｋ／分の冷却速度で冷却する段階をも含む８
記載の方法。
【００２４】１１．上記の段階以外に、冷却後にアルミ
ニウムを溶解させて化合物を結晶形状で回収する段階を
も含む１０記載の方法。
ニウムを溶解させて化合物を結晶形状で回収する段階を
も含む１０記載の方法。
【００２５】１２．上記の混合物に対するアルミニウム
の重量比が４を超えることを特徴とする８記載の方法。
の重量比が４を超えることを特徴とする８記載の方法。
【００２６】１３．７記載の粒子を含む研磨材料。
Claims (3)
- 【請求項１】 元素アルミニウム、ホウ素およびリンを
含む三元素化合物。 - 【請求項２】 リン化アルミニウムとホウ素との、また
はリン化アルミニウムとリン化ホウ素との、またはリン
化アルミニウムとホウ素とリン化ホウ素との混合物を液
体アルミニウム中で反応させる段階を含む請求項１記載
の三元素化合物の製造方法。 - 【請求項３】 ８０μｍを超える粒子寸法の粒状体の形
状の請求項１記載の化合物を含む研磨材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4322579.9 | 1993-07-07 | ||
| DE4322579A DE4322579C1 (de) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Ternäre Elementverbindungen im System Al-B-P, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07101706A true JPH07101706A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=6492150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6171566A Pending JPH07101706A (ja) | 1993-07-07 | 1994-07-01 | Ａｌ−Ｂ−Ｐ系における三元素化合物、その製造方法およびその使用 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5501715A (ja) |
| EP (1) | EP0633222B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07101706A (ja) |
| KR (1) | KR950003163A (ja) |
| AT (1) | ATE142603T1 (ja) |
| CA (1) | CA2127315A1 (ja) |
| DE (2) | DE4322579C1 (ja) |
| ES (1) | ES2091071T3 (ja) |
| GR (1) | GR3021359T3 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3395986A (en) * | 1958-03-03 | 1968-08-06 | Monsanto Co | Process for the production of boron phosphide |
| US3286411A (en) * | 1963-12-18 | 1966-11-22 | Allis Chalmers Mfg Co | Grinding wheels and stones of oxide bonded b13p2 and method of producing same |
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