JPH10101435A - 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法 - Google Patents
多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法Info
- Publication number
- JPH10101435A JPH10101435A JP8262029A JP26202996A JPH10101435A JP H10101435 A JPH10101435 A JP H10101435A JP 8262029 A JP8262029 A JP 8262029A JP 26202996 A JP26202996 A JP 26202996A JP H10101435 A JPH10101435 A JP H10101435A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cbn
- pressure
- plate
- reaction chamber
- boron nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度かつ高靱性の多結晶型立方晶窒化ホウ
素を多量かつ安定に製造すること。 【解決手段】 一対のアンビル体（２）の間に、ガスケ
ット（１１）、（１２）を介してシリンダ体（１）を配
置して中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビ
ル体側には電極板（６）、増圧板（５）及び金属板
（３）を順次設置するとともに、シリンダ体側には圧力
媒体（７）を設置して反応室を形成させ、そのような高
温高圧発生装置の上記反応室にｃＢＮ原料（１０）の充
填された黒鉛円筒（８）を装填し、ｃＢＮの熱力学条件
下で保持する方法において、上記ｃＢＮの熱力学条件下
の保持途中から力量を増加させることを特徴とする多結
晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。
素を多量かつ安定に製造すること。 【解決手段】 一対のアンビル体（２）の間に、ガスケ
ット（１１）、（１２）を介してシリンダ体（１）を配
置して中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビ
ル体側には電極板（６）、増圧板（５）及び金属板
（３）を順次設置するとともに、シリンダ体側には圧力
媒体（７）を設置して反応室を形成させ、そのような高
温高圧発生装置の上記反応室にｃＢＮ原料（１０）の充
填された黒鉛円筒（８）を装填し、ｃＢＮの熱力学条件
下で保持する方法において、上記ｃＢＮの熱力学条件下
の保持途中から力量を増加させることを特徴とする多結
晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近年研削工具や切
削工具に使用されている立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、
なかでも靭性の高い多結晶型ｃＢＮの製造方法に関する
ものである。
削工具に使用されている立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、
なかでも靭性の高い多結晶型ｃＢＮの製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ｃＢＮは低圧相ＢＮである六方晶
ＢＮ（ｈＢＮ）等を各種金属元素の窒化物、ホウ化物、
ホウ窒化物等を触媒とし、ｃＢＮの熱力学的安定条件
下、例えば５〜６ＧＰａ、温度１４００℃〜１６００℃
で保持する触媒法、または触媒を使用せずに上記条件よ
り高圧高温下で保持する直接転換法によって合成されて
きた。特に後者においては、そのｈＢＮ原料として高配
向なｈＢＮである熱分解ＢＮ（Ｐ−ＢＮ）を使用するこ
とにより、従来より低い圧力・温度、例えば７ＧＰａ以
上、１８００℃以上程度でｃＢＮが合成できること、ま
た得られるｃＢＮは微細粒子からなる多結晶体であり、
機械特性に優れたものであることが知られており、より
高性能な工具材料としての利用が期待されている。
ＢＮ（ｈＢＮ）等を各種金属元素の窒化物、ホウ化物、
ホウ窒化物等を触媒とし、ｃＢＮの熱力学的安定条件
下、例えば５〜６ＧＰａ、温度１４００℃〜１６００℃
で保持する触媒法、または触媒を使用せずに上記条件よ
り高圧高温下で保持する直接転換法によって合成されて
きた。特に後者においては、そのｈＢＮ原料として高配
向なｈＢＮである熱分解ＢＮ（Ｐ−ＢＮ）を使用するこ
とにより、従来より低い圧力・温度、例えば７ＧＰａ以
上、１８００℃以上程度でｃＢＮが合成できること、ま
た得られるｃＢＮは微細粒子からなる多結晶体であり、
機械特性に優れたものであることが知られており、より
高性能な工具材料としての利用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多結晶型ｃＢＮを合成するに際しては、その初期圧
力として所定の圧力を発生させても、ｈＢＮからｃＢＮ
への転換に伴う体積収縮に起因する圧力低下によって転
換が止まってしまい、より多量にｃＢＮを合成すること
ができないという問題があった。
うな多結晶型ｃＢＮを合成するに際しては、その初期圧
力として所定の圧力を発生させても、ｈＢＮからｃＢＮ
への転換に伴う体積収縮に起因する圧力低下によって転
換が止まってしまい、より多量にｃＢＮを合成すること
ができないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決し、高性能な多結晶型ｃＢＮを多量に製造する
ことを目的に鋭意検討を重ねた結果、ｃＢＮへの転換時
に発生する圧力低下の問題に対し、加熱中に適宜力量を
増加させることにより、圧力を一定以上に維持すること
によって多量にｃＢＮが製造できることを見い出し、本
発明を完成したものである。
点を解決し、高性能な多結晶型ｃＢＮを多量に製造する
ことを目的に鋭意検討を重ねた結果、ｃＢＮへの転換時
に発生する圧力低下の問題に対し、加熱中に適宜力量を
増加させることにより、圧力を一定以上に維持すること
によって多量にｃＢＮが製造できることを見い出し、本
発明を完成したものである。
【０００５】すなわち、本発明は以下を要旨とするもの
である。
である。
【０００６】〔請求項１〕一対のアンビル体（２）の間
に、ガスケット（１１）、（１２）を介してシリンダ体
（１）を配置して中央空間部を形成させ、その中央空間
部のアンビル体側には電極板（６）、増圧板（５）及び
金属板（３）を順次設置するとともに、シリンダ体側に
は圧力媒体（７）を設置して反応室を形成させ、そのよ
うな高温高圧発生装置の上記反応室にｃＢＮ原料（１
０）の充填された黒鉛円筒（８）を装填し、ｃＢＮの熱
力学条件下で保持する方法において、上記ｃＢＮの熱力
学条件下の保持途中から力量を増加させることを特徴と
する多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。
に、ガスケット（１１）、（１２）を介してシリンダ体
（１）を配置して中央空間部を形成させ、その中央空間
部のアンビル体側には電極板（６）、増圧板（５）及び
金属板（３）を順次設置するとともに、シリンダ体側に
は圧力媒体（７）を設置して反応室を形成させ、そのよ
うな高温高圧発生装置の上記反応室にｃＢＮ原料（１
０）の充填された黒鉛円筒（８）を装填し、ｃＢＮの熱
力学条件下で保持する方法において、上記ｃＢＮの熱力
学条件下の保持途中から力量を増加させることを特徴と
する多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。
【０００７】〔請求項２〕高温高圧発生装置がフラット
ベルト型であることを特徴とする請求項１記載の方法。 〔請求項３〕ｃＢＮ原料（１０）が熱分解窒化ホウ素板
であることを特徴とする請求項１記載の方法。
ベルト型であることを特徴とする請求項１記載の方法。 〔請求項３〕ｃＢＮ原料（１０）が熱分解窒化ホウ素板
であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【０００８】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００９】本発明で使用される高温高圧発生装置の基
本構成は、フラットベルト型（例えば特公昭５９−５５
４７号公報）とガ−ドル型（例えば特開昭６１−２１５
２９３号公報）のいずれであってもよいが、フラットベ
ルト型が好ましい。
本構成は、フラットベルト型（例えば特公昭５９−５５
４７号公報）とガ−ドル型（例えば特開昭６１−２１５
２９３号公報）のいずれであってもよいが、フラットベ
ルト型が好ましい。
【００１０】図１にフラットベルト型高温高圧発生装置
を使用したｃＢＮ合成装置の概略断面図の一例を示し
た。図１は、一対のアンビル体２の間にガスケット１
１、１２を介してシリンダ体１を配置することによって
中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビル体側
には電極板６、増圧板５及び金属板３を順次設置すると
ともに、シリンダ体側には圧力媒体７を設置して反応室
を形成させ、その反応室にはｃＢＮ原料１０の充填され
た黒鉛円筒８が装填されていることを表している。な
お、４は通電用金属リング、９は食塩封止リング、１３
は黒鉛製蓋であり、φ１は反応室の外径、φ２は圧力媒
体の外径、φ３はシリンダ体の内径、φ４はガスケット
１１の外径であり、またＨ１は反応室の高さであり、黒
鉛円筒の高さと蓋の厚みの和で表される。Ｈ２はＨ１と
２枚の電極板、２枚の増圧板及び２枚の金属板の厚みの
総和、Ｈ３はガスケット１１とガスケット１２との接触
部の高さである。高温高圧発生装置の圧力発生は、一対
のアンビル体に荷重をかけることによって行われ、加熱
は、一対のアンビル体より通電用金属リング、電極板を
経て黒鉛円筒（ヒ−タ−）に交流を印加して行われる。
を使用したｃＢＮ合成装置の概略断面図の一例を示し
た。図１は、一対のアンビル体２の間にガスケット１
１、１２を介してシリンダ体１を配置することによって
中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビル体側
には電極板６、増圧板５及び金属板３を順次設置すると
ともに、シリンダ体側には圧力媒体７を設置して反応室
を形成させ、その反応室にはｃＢＮ原料１０の充填され
た黒鉛円筒８が装填されていることを表している。な
お、４は通電用金属リング、９は食塩封止リング、１３
は黒鉛製蓋であり、φ１は反応室の外径、φ２は圧力媒
体の外径、φ３はシリンダ体の内径、φ４はガスケット
１１の外径であり、またＨ１は反応室の高さであり、黒
鉛円筒の高さと蓋の厚みの和で表される。Ｈ２はＨ１と
２枚の電極板、２枚の増圧板及び２枚の金属板の厚みの
総和、Ｈ３はガスケット１１とガスケット１２との接触
部の高さである。高温高圧発生装置の圧力発生は、一対
のアンビル体に荷重をかけることによって行われ、加熱
は、一対のアンビル体より通電用金属リング、電極板を
経て黒鉛円筒（ヒ−タ−）に交流を印加して行われる。
【００１１】本発明の特徴は、従来法で多結晶型ｃＢＮ
を直接転換法で多量に合成できなかった原因を究明した
点にある。すなわち、従来、一般的にｃＢＮを合成する
際には、高温高圧発生装置に一定の力量をかけ、これを
保持しつつ加熱を行う方法が採用されているが、この方
法ではｈＢＮからｃＢＮへの体積収縮により、初期に反
応室にかかっていた力量が減少して反応室の圧力が低下
してしまい、転換に必要な圧力を下回ってしまうため転
換が止まり、合成量が伸びないことを突き止めたのであ
る。
を直接転換法で多量に合成できなかった原因を究明した
点にある。すなわち、従来、一般的にｃＢＮを合成する
際には、高温高圧発生装置に一定の力量をかけ、これを
保持しつつ加熱を行う方法が採用されているが、この方
法ではｈＢＮからｃＢＮへの体積収縮により、初期に反
応室にかかっていた力量が減少して反応室の圧力が低下
してしまい、転換に必要な圧力を下回ってしまうため転
換が止まり、合成量が伸びないことを突き止めたのであ
る。
【００１２】このような状況下のもと、本発明者らは、
ｃＢＮの合成量を増加する手段について種々検討した結
果、初期力量をあげ発生圧力を高めることは有効な手段
であるが、この方法では、合成量がある程度増加し得て
もある時点で圧力低下が起こり、転換できる圧力を下回
ってしまうという根本的な問題を解決することはできな
いことがわかった。
ｃＢＮの合成量を増加する手段について種々検討した結
果、初期力量をあげ発生圧力を高めることは有効な手段
であるが、この方法では、合成量がある程度増加し得て
もある時点で圧力低下が起こり、転換できる圧力を下回
ってしまうという根本的な問題を解決することはできな
いことがわかった。
【００１３】そこで、さらに検討を重ねた結果、圧力低
下に見合った補圧をｃＢＮの熱力学的安定条件下の保持
途中から行い、転換できる圧力レベルを維持することが
有効であることを見い出すに至った。この補圧は、反応
室にかかる力量を加熱合成中に一定にするか、もしくは
大きくするものであり、実際には高温高圧発生装置で使
用している使用力量を加熱中に増加させることにより達
成するものである。力量をどの程度増加させるかは、目
的とするｃＢＮ合成量にもとづき任意に選択することが
できるが、本発明者らの検討結果では、反応室高さが同
一の場合、反応室径が大きい場合ほど力量を大きく増加
させねば、原料仕込み量に対するｃＢＮの合成量が伸び
ないことを見い出している。
下に見合った補圧をｃＢＮの熱力学的安定条件下の保持
途中から行い、転換できる圧力レベルを維持することが
有効であることを見い出すに至った。この補圧は、反応
室にかかる力量を加熱合成中に一定にするか、もしくは
大きくするものであり、実際には高温高圧発生装置で使
用している使用力量を加熱中に増加させることにより達
成するものである。力量をどの程度増加させるかは、目
的とするｃＢＮ合成量にもとづき任意に選択することが
できるが、本発明者らの検討結果では、反応室高さが同
一の場合、反応室径が大きい場合ほど力量を大きく増加
させねば、原料仕込み量に対するｃＢＮの合成量が伸び
ないことを見い出している。
【００１４】本発明で使用されるｃＢＮ原料はｈＢＮで
あり、好ましくは熱分解窒化ホウ素（Ｐ−ＢＮ）板であ
る。特にＰ−ＢＮ板においては、その密度が２．０５ｇ
／ｃｍ3 以上のものを使用すると圧力発生がしやすく好
適である。
あり、好ましくは熱分解窒化ホウ素（Ｐ−ＢＮ）板であ
る。特にＰ−ＢＮ板においては、その密度が２．０５ｇ
／ｃｍ3 以上のものを使用すると圧力発生がしやすく好
適である。
【００１５】なお、本発明における合成量をＰ−ＢＮ板
を使用した場合を例にとって説明すると次の通りとな
る。黒鉛円筒からなる反応室には、直径が反応室内径と
同じＰ−ＢＮ円板が数枚から数十枚の単位で密に充填さ
れる。この反応室に高温高圧をかけ合成を行い合成終了
後に試料を回収する。回収された試料は原料Ｐ−ＢＮ円
板と類似した円板状の形態を有しており、各々の円板に
ついてはｃＢＮへの転換度合いをみるためＸ線回折測定
が行われる。このとき、ｈＢＮ００２面の回折強度ＩhB
N(002)及びｃＢＮ１１１面の回折強度ＩcBN(111)をもと
に、ＩcBN(111)×１００／〔ＩcBN(111)＋ＩhBN(002)〕
で定義される量を転換率とよび、ある転換率以上を合格
とした場合、この基準値以上の転換率を有する円板の総
重量が合成量に当たる。
を使用した場合を例にとって説明すると次の通りとな
る。黒鉛円筒からなる反応室には、直径が反応室内径と
同じＰ−ＢＮ円板が数枚から数十枚の単位で密に充填さ
れる。この反応室に高温高圧をかけ合成を行い合成終了
後に試料を回収する。回収された試料は原料Ｐ−ＢＮ円
板と類似した円板状の形態を有しており、各々の円板に
ついてはｃＢＮへの転換度合いをみるためＸ線回折測定
が行われる。このとき、ｈＢＮ００２面の回折強度ＩhB
N(002)及びｃＢＮ１１１面の回折強度ＩcBN(111)をもと
に、ＩcBN(111)×１００／〔ＩcBN(111)＋ＩhBN(002)〕
で定義される量を転換率とよび、ある転換率以上を合格
とした場合、この基準値以上の転換率を有する円板の総
重量が合成量に当たる。
【００１６】本発明では、反応室、その他の高温高圧発
生装置の構成部材の寸法や材質には制約されないが、以
下に好適例を紹介する。
生装置の構成部材の寸法や材質には制約されないが、以
下に好適例を紹介する。
【００１７】まず、反応室の高さＨ１は、シリンダ体の
内径φ３に対する比（Ｈ１／φ３）が０．４８以上、
０．６８以下とすることが圧力発生及び圧力封止の点か
ら好ましい。例えばφ３が５０ｍｍであれば、２４ｍｍ
以上、３４ｍｍ以下となる。なお、この値は黒鉛製蓋１
３の厚みも含んでおり、通常、蓋の厚みはφ３に対し３
％程度とするのがよい。
内径φ３に対する比（Ｈ１／φ３）が０．４８以上、
０．６８以下とすることが圧力発生及び圧力封止の点か
ら好ましい。例えばφ３が５０ｍｍであれば、２４ｍｍ
以上、３４ｍｍ以下となる。なお、この値は黒鉛製蓋１
３の厚みも含んでおり、通常、蓋の厚みはφ３に対し３
％程度とするのがよい。
【００１８】また、反応室の外径φ１は、シリンダ体の
内径φ３に対する比（φ１／φ３）が０．６８以下とす
ることが加熱安定性の点から好適である。また、この黒
鉛円筒からなる反応室の黒鉛部の厚みは、シリンダ体の
内径φ３に対し２〜４％程度とするのがよく、例えばφ
３が５０ｍｍの場合、１ｍｍ〜２ｍｍ程度の肉厚とする
のがよい。
内径φ３に対する比（φ１／φ３）が０．６８以下とす
ることが加熱安定性の点から好適である。また、この黒
鉛円筒からなる反応室の黒鉛部の厚みは、シリンダ体の
内径φ３に対し２〜４％程度とするのがよく、例えばφ
３が５０ｍｍの場合、１ｍｍ〜２ｍｍ程度の肉厚とする
のがよい。
【００１９】圧力媒体７については、その外径φ２が、
アンビル先端の直径と同一とするのがよい。また、組成
としては通常食塩が使用されるが、断熱性向上の意味か
らジルコニア粉末を添加するのがよく、その含有割合は
５〜３０重量％とするのが好ましい。５重量％未満では
断熱性向上の効果が小さく、また３０重量％を越えると
成形が困難となるとともに、圧力媒体自体の弾性率も増
加するため、反応室に所定の圧力を発生させることが困
難となる。
アンビル先端の直径と同一とするのがよい。また、組成
としては通常食塩が使用されるが、断熱性向上の意味か
らジルコニア粉末を添加するのがよく、その含有割合は
５〜３０重量％とするのが好ましい。５重量％未満では
断熱性向上の効果が小さく、また３０重量％を越えると
成形が困難となるとともに、圧力媒体自体の弾性率も増
加するため、反応室に所定の圧力を発生させることが困
難となる。
【００２０】また、圧力媒体は相対密度が９２％以上、
好ましくは９６％以上とすることがよい。これによっ
て、黒鉛円筒からなる反応室の支持効果を高めることが
でき、黒鉛円筒の割れ等の防止効果が増大する。
好ましくは９６％以上とすることがよい。これによっ
て、黒鉛円筒からなる反応室の支持効果を高めることが
でき、黒鉛円筒の割れ等の防止効果が増大する。
【００２１】さらに、本発明では圧力媒体が流動するの
を効率よく抑制するため、圧力媒体が電極板６と接触す
る上下面の外周部に、外径が圧力媒体の外径φ２と同じ
で、高さが０．１４×φ３以下で、肉厚が後述する通電
用金属リング４よりも厚い、食塩封止リング９と呼ばれ
る金属製リングを装着することもできる。
を効率よく抑制するため、圧力媒体が電極板６と接触す
る上下面の外周部に、外径が圧力媒体の外径φ２と同じ
で、高さが０．１４×φ３以下で、肉厚が後述する通電
用金属リング４よりも厚い、食塩封止リング９と呼ばれ
る金属製リングを装着することもできる。
【００２２】次に、本発明で使用される増圧板５として
は、高弾性率かつ低熱伝導性の材料が好ましく、通常は
ジルコニアセラミックスが使用される。ジルコニアセラ
ミックスは、一般的に立方晶及び／又は正方晶と単斜晶
からなる相を有しているが、このなかでも単斜晶量の少
ないものを使用することが好ましい。なお、増圧板に
は、通電ができるようにその外周部に通電用金属リング
４が装着される。この通電用金属リングとしては、外径
が圧力媒体の外径φ２と同じで、肉厚が食塩封止リング
９よりも小さく、高さが増圧板と同じものが使用され
る。
は、高弾性率かつ低熱伝導性の材料が好ましく、通常は
ジルコニアセラミックスが使用される。ジルコニアセラ
ミックスは、一般的に立方晶及び／又は正方晶と単斜晶
からなる相を有しているが、このなかでも単斜晶量の少
ないものを使用することが好ましい。なお、増圧板に
は、通電ができるようにその外周部に通電用金属リング
４が装着される。この通電用金属リングとしては、外径
が圧力媒体の外径φ２と同じで、肉厚が食塩封止リング
９よりも小さく、高さが増圧板と同じものが使用され
る。
【００２３】通常、電極板６としてはモリブデン製電極
板、金属板３としてはステンレス製、モリブデン製、タ
ングステン製の金属板、特にステンレス製金属板が使用
され、また、ガスケット１１としてはパイロフィライト
ガスケットが、ガスケット１２としては紙ガスケットが
使用される。合成に際しては、使用力量や反応室の寸法
等により発生圧力が変わるが、本発明では紙ガスケット
枚数の変更により発生圧力を調整することができる。
板、金属板３としてはステンレス製、モリブデン製、タ
ングステン製の金属板、特にステンレス製金属板が使用
され、また、ガスケット１１としてはパイロフィライト
ガスケットが、ガスケット１２としては紙ガスケットが
使用される。合成に際しては、使用力量や反応室の寸法
等により発生圧力が変わるが、本発明では紙ガスケット
枚数の変更により発生圧力を調整することができる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげてさらに具体的
に本発明を説明する。
に本発明を説明する。
【００２５】〔実施例１〕シリンダ体の内径が５０ｍ
ｍ、アンビル体先端部の直径が４２ｍｍのフラット型高
温高圧発生装置の中央空間部及びその周辺部に、図１に
従い以下の部材を配置した。
ｍ、アンビル体先端部の直径が４２ｍｍのフラット型高
温高圧発生装置の中央空間部及びその周辺部に、図１に
従い以下の部材を配置した。
【００２６】（１）黒鉛円筒８からなる反応室の外径
（φ１）を２８ｍｍ、肉厚を１．５ｍｍ、蓋１３の厚み
を１．５ｍｍとし、反応室の高さ（Ｈ１）を３０ｍｍと
した。 （２）ｃＢＮ原料１０として、密度２．１０ｇ／ｃｍ3
のＰ−ＢＮ円板２０枚を上記反応室に密に充填した。充
填されたＰ−ＢＮ円板の総重量は、２７．８ｇであっ
た。 （３）圧力媒体７は、１０重量％ジルコニア粉含有の食
塩であり、その相対密度を９６％とした。 （４）ガスケット１１をパイロフィライトガスケットと
し、その外径（φ４）を８０ｍｍ、ガスケット１１とガ
スケット１２（紙ガスケット）との接触部の高さ（Ｈ
３）を１４．５ｍｍとした。 （５）増圧板５は、ジルコニアセラミックスとした。 （６）電極板６は、モリブデン製電極板、金属板３は、
ステンレス板（ＳＵＳ板）であり、いずれもその径は４
２ｍｍとし、また厚みはそれぞれ０．２ｍｍ及び０．８
ｍｍとした。 （７）通電用金属リング４は、外径４２ｍｍ、肉厚１ｍ
ｍ、高さ１１．４ｍｍとし、食塩封止リング９は、外径
４２ｍｍ、肉厚１．４ｍｍ、高さ６ｍｍとした。 （８）ガスケット１２を紙ガスケットとし、その外径２
００ｍｍ、内径８１ｍｍ、厚み０．４５ｍｍであるもの
を２８枚重ねた。
（φ１）を２８ｍｍ、肉厚を１．５ｍｍ、蓋１３の厚み
を１．５ｍｍとし、反応室の高さ（Ｈ１）を３０ｍｍと
した。 （２）ｃＢＮ原料１０として、密度２．１０ｇ／ｃｍ3
のＰ−ＢＮ円板２０枚を上記反応室に密に充填した。充
填されたＰ−ＢＮ円板の総重量は、２７．８ｇであっ
た。 （３）圧力媒体７は、１０重量％ジルコニア粉含有の食
塩であり、その相対密度を９６％とした。 （４）ガスケット１１をパイロフィライトガスケットと
し、その外径（φ４）を８０ｍｍ、ガスケット１１とガ
スケット１２（紙ガスケット）との接触部の高さ（Ｈ
３）を１４．５ｍｍとした。 （５）増圧板５は、ジルコニアセラミックスとした。 （６）電極板６は、モリブデン製電極板、金属板３は、
ステンレス板（ＳＵＳ板）であり、いずれもその径は４
２ｍｍとし、また厚みはそれぞれ０．２ｍｍ及び０．８
ｍｍとした。 （７）通電用金属リング４は、外径４２ｍｍ、肉厚１ｍ
ｍ、高さ１１．４ｍｍとし、食塩封止リング９は、外径
４２ｍｍ、肉厚１．４ｍｍ、高さ６ｍｍとした。 （８）ガスケット１２を紙ガスケットとし、その外径２
００ｍｍ、内径８１ｍｍ、厚み０．４５ｍｍであるもの
を２８枚重ねた。
【００２７】以上のようにして構成された高温高圧発生
装置の発生圧力を測定するため、反応室中心部にＡｇペ
レットを投入し、熱電対の先端をこのＡｇペレットに接
触させ、圧力媒体、パイロフィライトガスケット及び紙
ガスケットを通して、外部に熱電対を引き出した。この
装置に３０００トンの力量をかけ、これを保持しながら
加熱を行い、Ａｇの溶融温度から発生圧力を調べたとこ
ろ、７．６ＧＰａであった。
装置の発生圧力を測定するため、反応室中心部にＡｇペ
レットを投入し、熱電対の先端をこのＡｇペレットに接
触させ、圧力媒体、パイロフィライトガスケット及び紙
ガスケットを通して、外部に熱電対を引き出した。この
装置に３０００トンの力量をかけ、これを保持しながら
加熱を行い、Ａｇの溶融温度から発生圧力を調べたとこ
ろ、７．６ＧＰａであった。
【００２８】次に、上記で構成された高温高圧発生装置
を用い、以下の条件でｃＢＮの合成を行った。すなわ
ち、初めに力量３０００トンまで徐々にかけていき、こ
の力量に到達した時点で、これを保持しつつ加熱を開始
し、２１００℃まで昇温した。加熱保持温度２１００℃
に到達した時点で力量の増加を開始し、２０分間で３５
００トンまで力量を増加させ、この力量を保持しながら
さらに２０分加熱を行った。この後、加熱を止め徐々に
力量を下げ大気圧まで戻し、試料を回収した。
を用い、以下の条件でｃＢＮの合成を行った。すなわ
ち、初めに力量３０００トンまで徐々にかけていき、こ
の力量に到達した時点で、これを保持しつつ加熱を開始
し、２１００℃まで昇温した。加熱保持温度２１００℃
に到達した時点で力量の増加を開始し、２０分間で３５
００トンまで力量を増加させ、この力量を保持しながら
さらに２０分加熱を行った。この後、加熱を止め徐々に
力量を下げ大気圧まで戻し、試料を回収した。
【００２９】回収した試料は、黒色の円板状の板であ
り、各々の板について、その表面をＸ線回折法により測
定し、上式によりｃＢＮへの転換率（％）を算出したと
ころ、９７％以上に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は２
２．８ｇであり、これは原料仕込み量に対し８２％とな
った。
り、各々の板について、その表面をＸ線回折法により測
定し、上式によりｃＢＮへの転換率（％）を算出したと
ころ、９７％以上に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は２
２．８ｇであり、これは原料仕込み量に対し８２％とな
った。
【００３０】〔実施例２〕反応室の外径（φ１）を３
１．４ｍｍとし、黒鉛円筒の肉厚を１．２ｍｍとしたこ
と、この径にあったＰ−ＢＮ板を密に充填し、紙ガスケ
ット枚数を２６枚としたこと以外はすべて実施例１と同
様な部材配置とした。この構成で力量２５５０トン下で
の発生圧力を実施例１と同様な手法にて測定したとこ
ろ、７．３ＧＰａであった。
１．４ｍｍとし、黒鉛円筒の肉厚を１．２ｍｍとしたこ
と、この径にあったＰ−ＢＮ板を密に充填し、紙ガスケ
ット枚数を２６枚としたこと以外はすべて実施例１と同
様な部材配置とした。この構成で力量２５５０トン下で
の発生圧力を実施例１と同様な手法にて測定したとこ
ろ、７．３ＧＰａであった。
【００３１】次に、この高温高圧発生装置を用いてｃＢ
Ｎの合成を行った。すなわち、２５５０トンまで力量を
徐々にかけていき、この力量に到達した時点で、これを
保持しつつ加熱を開始し、２１００℃まで昇温した。加
熱保持温度２１００℃に到達した時点で力量をあげはじ
め、２０分間で４０００トンまで力量を増加させ、この
力量を保持しながら、さらに２０分加熱を行った。この
後、加熱を止め徐々に力量を下げ大気圧まで戻し、試料
を回収した。回収試料について、９７％以上に転換した
Ｐ−ＢＮ円板の総重量は、原料仕込量に対し８０％であ
った。
Ｎの合成を行った。すなわち、２５５０トンまで力量を
徐々にかけていき、この力量に到達した時点で、これを
保持しつつ加熱を開始し、２１００℃まで昇温した。加
熱保持温度２１００℃に到達した時点で力量をあげはじ
め、２０分間で４０００トンまで力量を増加させ、この
力量を保持しながら、さらに２０分加熱を行った。この
後、加熱を止め徐々に力量を下げ大気圧まで戻し、試料
を回収した。回収試料について、９７％以上に転換した
Ｐ−ＢＮ円板の総重量は、原料仕込量に対し８０％であ
った。
【００３２】〔実施例３〕シリンダ体の内径が４０ｍ
ｍ、アンビル体先端部の直径が３３．６ｍｍのフラット
型高温高圧発生装置の中央空間部及びその周辺部に、図
１に従い以下の部材を配置した。
ｍ、アンビル体先端部の直径が３３．６ｍｍのフラット
型高温高圧発生装置の中央空間部及びその周辺部に、図
１に従い以下の部材を配置した。
【００３３】（イ）黒鉛円筒８からなる反応室の外径
（φ１）を２２．４ｍｍ、肉厚を１．２ｍｍ、蓋の厚み
を１．５ｍｍ、反応室の高さ（Ｈ１）を２４ｍｍとし
た。 （ロ）ｃＢＮ原料１０として、密度２．０８ｇ／ｃｍ3
のＰ−ＢＮ円板２０枚を上記反応室に密に充填した。充
填されたＰ−ＢＮ円板の総重量は、１３．７ｇであっ
た。 （ハ）圧力媒体７は、１０重量％ジルコニア粉含有の食
塩であり、その相対密度を９６％とした。 （ニ）ガスケット１１をパイロフィライトガスケットと
し、その外径（φ４）を６４ｍｍ、ガスケット１１とガ
スケット１２（紙ガスケット）との接触部の高さ（Ｈ
３）を１１．６ｍｍとした。 （ホ）増圧板５は、ジルコニアセラミックスとした。 （ヘ）電極板６は、モリブデン製電極板、金属板３は、
ステンレス板（ＳＵＳ板）であり、いずれもその径は３
３．６ｍｍとし、また厚みはそれぞれ０．２ｍｍ及び
０．６ｍｍとした。 （ト）通電用金属リング４は、外径３３．６ｍｍ、肉厚
０．８ｍｍ、高さ９．１ｍｍとし、食塩封止リング９
は、外径３３．６ｍｍ、肉厚１．２ｍｍ、高さ５ｍｍと
した。 （チ）ガスケット１２を紙ガスケットとし、その外径１
６０ｍｍ、内径６５ｍｍ、厚み０．４５ｍｍであるもの
を２２枚重ねた。
（φ１）を２２．４ｍｍ、肉厚を１．２ｍｍ、蓋の厚み
を１．５ｍｍ、反応室の高さ（Ｈ１）を２４ｍｍとし
た。 （ロ）ｃＢＮ原料１０として、密度２．０８ｇ／ｃｍ3
のＰ−ＢＮ円板２０枚を上記反応室に密に充填した。充
填されたＰ−ＢＮ円板の総重量は、１３．７ｇであっ
た。 （ハ）圧力媒体７は、１０重量％ジルコニア粉含有の食
塩であり、その相対密度を９６％とした。 （ニ）ガスケット１１をパイロフィライトガスケットと
し、その外径（φ４）を６４ｍｍ、ガスケット１１とガ
スケット１２（紙ガスケット）との接触部の高さ（Ｈ
３）を１１．６ｍｍとした。 （ホ）増圧板５は、ジルコニアセラミックスとした。 （ヘ）電極板６は、モリブデン製電極板、金属板３は、
ステンレス板（ＳＵＳ板）であり、いずれもその径は３
３．６ｍｍとし、また厚みはそれぞれ０．２ｍｍ及び
０．６ｍｍとした。 （ト）通電用金属リング４は、外径３３．６ｍｍ、肉厚
０．８ｍｍ、高さ９．１ｍｍとし、食塩封止リング９
は、外径３３．６ｍｍ、肉厚１．２ｍｍ、高さ５ｍｍと
した。 （チ）ガスケット１２を紙ガスケットとし、その外径１
６０ｍｍ、内径６５ｍｍ、厚み０．４５ｍｍであるもの
を２２枚重ねた。
【００３４】以上のような構成からなる高温高圧発生装
置に力量をかけ、１９５０トン下における発生圧力を測
定したところ、７．６ＧＰａであった。
置に力量をかけ、１９５０トン下における発生圧力を測
定したところ、７．６ＧＰａであった。
【００３５】次に、上記で構成された高温高圧発生装置
を用い、以下の条件でｃＢＮの合成を行った。すなわ
ち、初めに力量１９５０トンまで徐々にかけていき、こ
の力量に到達した時点で、これを保持しつつ加熱を開始
し、２０５０℃まで昇温した。加熱保持温度２０５０℃
に到達した時点で力量をあげはじめ、２０分間で２２５
０トンまで力量を増加させ、この力量を保持しながら、
さらに２０分加熱を行った。この後、加熱を止め徐々に
力量を下げ大気圧まで戻し、試料を回収した。回収試料
について、９７％以上に転換したＰ−ＢＮ円板の総重量
は、原料仕込量に対し７９％であった。
を用い、以下の条件でｃＢＮの合成を行った。すなわ
ち、初めに力量１９５０トンまで徐々にかけていき、こ
の力量に到達した時点で、これを保持しつつ加熱を開始
し、２０５０℃まで昇温した。加熱保持温度２０５０℃
に到達した時点で力量をあげはじめ、２０分間で２２５
０トンまで力量を増加させ、この力量を保持しながら、
さらに２０分加熱を行った。この後、加熱を止め徐々に
力量を下げ大気圧まで戻し、試料を回収した。回収試料
について、９７％以上に転換したＰ−ＢＮ円板の総重量
は、原料仕込量に対し７９％であった。
【００３６】〔比較例１〕力量増加を行わず、力量３０
００トンのまま４０分加熱保持したこと以外は、実施例
１と同様にｃＢＮ合成を行った。その結果、９７％以上
に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は、原料仕込み量に対し
５３％であった。
００トンのまま４０分加熱保持したこと以外は、実施例
１と同様にｃＢＮ合成を行った。その結果、９７％以上
に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は、原料仕込み量に対し
５３％であった。
【００３７】〔比較例２〕力量増加を行わず、力量２５
５０トンのまま４０分加熱保持したこと以外は、実施例
２と同様にｃＢＮ合成を行った。その結果、９７％以上
に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は、原料仕込み量に対し
２６％であった。
５０トンのまま４０分加熱保持したこと以外は、実施例
２と同様にｃＢＮ合成を行った。その結果、９７％以上
に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は、原料仕込み量に対し
２６％であった。
【００３８】〔比較例３〕力量増加を行わず、力量１９
５０トンのまま４０分加熱保持したこと以外は、実施例
３と同様にｃＢＮ合成を行った。その結果、９７％以上
に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は、原料仕込み量に対し
４２％であった。
５０トンのまま４０分加熱保持したこと以外は、実施例
３と同様にｃＢＮ合成を行った。その結果、９７％以上
に転換したＰ−ＢＮ板の総重量は、原料仕込み量に対し
４２％であった。
【００３９】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、高強度かつ
高靱性の多結晶型ｃＢＮを多量かつ安定に製造すること
ができる。
高靱性の多結晶型ｃＢＮを多量かつ安定に製造すること
ができる。
【図１】ｃＢＮ合成装置の概略断面図。
１ シリンダ体 ２ アンビル体 ３ 金属板 ４ 通電用金属リング ５ 増圧板 ６ 電極板 ７ 圧力媒体 ８ 黒鉛円筒 ９ 食塩封止リング １０ ｃＢＮ原料 １１ ガスケット １２ ガスケット １３ 黒鉛製蓋 φ１ 反応室の外径 φ２ 圧力媒体の外径 φ３ シリンダ体の内径 φ４ ガスケット１１の外径 Ｈ１ 反応室の高さ Ｈ２ 反応室の高さＨ１と２枚の電極板６と２枚の増圧
板５と２枚の金属板３との厚みの総和 Ｈ３ ガスケット１１とガスケット１２との接触部の高
さ Ｐ 使用力量 Ｐ１ アンビル先端部面積と発生圧力の積で表される力
量
板５と２枚の金属板３との厚みの総和 Ｈ３ ガスケット１１とガスケット１２との接触部の高
さ Ｐ 使用力量 Ｐ１ アンビル先端部面積と発生圧力の積で表される力
量
Claims (3)
- 【請求項１】 一対のアンビル体（２）の間に、ガスケ
ット（１１）、（１２）を介してシリンダ体（１）を配
置して中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビ
ル体側には電極板（６）、増圧板（５）及び金属板
（３）を順次設置するとともに、シリンダ体側には圧力
媒体（７）を設置して反応室を形成させ、そのような高
温高圧発生装置の上記反応室にｃＢＮ原料（１０）の充
填された黒鉛円筒（８）を装填し、ｃＢＮの熱力学条件
下で保持する方法において、上記ｃＢＮの熱力学条件下
の保持途中から力量を増加させることを特徴とする多結
晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。 - 【請求項２】 高温高圧発生装置がフラットベルト型で
あることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ｃＢＮ原料（１０）が熱分解窒化ホウ素
板であることを特徴とする請求項１記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8262029A JPH10101435A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8262029A JPH10101435A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10101435A true JPH10101435A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17370045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8262029A Pending JPH10101435A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10101435A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003513787A (ja) * | 1999-11-19 | 2003-04-15 | デ ビアス インダストリアル ダイアモンズ （プロプライエタリイ）リミテッド | 立方晶窒化ホウ素クラスター |
| JP2012187612A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Japan Atomic Energy Agency | 高圧発生装置及び磁化測定装置 |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP8262029A patent/JPH10101435A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003513787A (ja) * | 1999-11-19 | 2003-04-15 | デ ビアス インダストリアル ダイアモンズ （プロプライエタリイ）リミテッド | 立方晶窒化ホウ素クラスター |
| JP2012187612A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Japan Atomic Energy Agency | 高圧発生装置及び磁化測定装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4275896B2 (ja) | ダイヤモンド多結晶体およびその製造方法 | |
| US2992900A (en) | Method for producing improved diamond crystals | |
| US4104441A (en) | Polycrystalline diamond member and method of preparing same | |
| JP2007022888A (ja) | 高硬度ダイヤモンド多結晶体およびその製造方法 | |
| WO1997012999A1 (en) | Single step synthesis and densification of ceramic-ceramic and ceramic-metal composite materials | |
| CA2070437A1 (en) | Cubic boron nitride abrasive and process for preparing same | |
| US4551316A (en) | Process for producing boron nitride of cubic system | |
| JP4203900B2 (ja) | ダイヤモンド多結晶体およびその製造方法 | |
| EP0429665A1 (en) | Method of producing ceramic sinter | |
| JPS61186404A (ja) | 焼結方法 | |
| JP2000264608A (ja) | 燃焼合成反応によるＢＮ、ＡｌＮ又はＳｉ３Ｎ４の製造方法 | |
| US4466938A (en) | Method for reducing damage to diamond crystals during sintering | |
| US8021639B1 (en) | Method for rapidly synthesizing monolithic polycrystalline diamond articles | |
| JPH10101435A (ja) | 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法 | |
| US3334968A (en) | Method for synthetically making diamond | |
| JPH0314794B2 (ja) | ||
| JPH10101434A (ja) | 多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法及び高温高圧発生装置 | |
| US6200515B1 (en) | One-step synthesis and consolidation of nanophase materials | |
| JPH0816253B2 (ja) | ダイヤモンドおよび立方晶系窒化ホウ素圧縮体の製造方法 | |
| JPH09206582A (ja) | 超高圧高温発生装置及びｃＢＮの合成法 | |
| RU2066295C1 (ru) | Способ получения порошкового материала на основе карбида титана | |
| JP3444678B2 (ja) | 超高圧高温発生装置及びｃＢＮの合成法 | |
| JP2628668B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素焼結体 | |
| Ekimov et al. | Diamond crystallization in the system B4C–C | |
| JP2733269B2 (ja) | 単結晶型立方晶窒化ほう素粒子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050720 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051116 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060711 |