JPS6124328B2 - - Google Patents
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- JPS6124328B2 JPS6124328B2 JP53015984A JP1598478A JPS6124328B2 JP S6124328 B2 JPS6124328 B2 JP S6124328B2 JP 53015984 A JP53015984 A JP 53015984A JP 1598478 A JP1598478 A JP 1598478A JP S6124328 B2 JPS6124328 B2 JP S6124328B2
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は硬質物質に関するものである。多くの
硬質物質が知られていて研摩材として工業上広く
使用されている。硬質物質の例は、ダイヤモン
ド、立方晶系窒化硼素、炭火珪素、炭化タングス
テン、及び炭化硼素である。ダイヤモンドと立方
晶系窒化硼素は既知の最も硬い物質である。
硬質物質が知られていて研摩材として工業上広く
使用されている。硬質物質の例は、ダイヤモン
ド、立方晶系窒化硼素、炭火珪素、炭化タングス
テン、及び炭化硼素である。ダイヤモンドと立方
晶系窒化硼素は既知の最も硬い物質である。
本発明の一つの目的は研摩材として使用できる
新規の硬質物質及びこのような物質の製造方法を
提供することである。
新規の硬質物質及びこのような物質の製造方法を
提供することである。
本発明による硬質物質は四面体形態のＢxＣyＮ
zから本質的に成り立ち、このｘ、ｙ、及びｚは
１より大きい任意の値であるかまたは１に等し
い。「四面体」という用語はこの物質中の各原子
が三次元構造をとるように四個の最隣接原子へ四
面体的に結合していることを意味する。本発明の
硬質物質は上記定義の相関関係になる硼素、炭
素、及び窒素から本質的に成り立つている。換言
すれば、この物質は少量の不純物を含んでいてよ
い。
zから本質的に成り立ち、このｘ、ｙ、及びｚは
１より大きい任意の値であるかまたは１に等し
い。「四面体」という用語はこの物質中の各原子
が三次元構造をとるように四個の最隣接原子へ四
面体的に結合していることを意味する。本発明の
硬質物質は上記定義の相関関係になる硼素、炭
素、及び窒素から本質的に成り立つている。換言
すれば、この物質は少量の不純物を含んでいてよ
い。
この硬質物質に於て、各種の比ｘ：ｙ、ｘ：
ｚ、及びｙ：ｚは一般的には２：１をこえること
がなく、逆もそうである。本物質の一つの例に於
ては、ｘはｚに等しくかつｙに等しくない。
ｚ、及びｙ：ｚは一般的には２：１をこえること
がなく、逆もそうである。本物質の一つの例に於
ては、ｘはｚに等しくかつｙに等しくない。
本物質の代表的でかつ好ましい例はｘ、ｙ及び
ｚがすべて１に等しいものである。これは四面体
形態の物質BCNであり、付図に於て線図的にそ
れの理想形態で図解されている。各種の四面体間
の角度は109゜である。Ｂ、Ｃ、及びＮの原子は
＜110＞結晶面へ平行な列として実質上並んでい
る。特定種の各原子は他の二種類の種の原子へ結
合するのみであり、すなわちＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、及
びＮ−Ｎの結合は理想的構造に於ては存在すべき
でない。この構造の積重なりの欠陥はいくらかの
Ｂ−Ｂ、Ｃ−ＣあるいはＮ−Ｎの結合の存在をも
たらし得る。
ｚがすべて１に等しいものである。これは四面体
形態の物質BCNであり、付図に於て線図的にそ
れの理想形態で図解されている。各種の四面体間
の角度は109゜である。Ｂ、Ｃ、及びＮの原子は
＜110＞結晶面へ平行な列として実質上並んでい
る。特定種の各原子は他の二種類の種の原子へ結
合するのみであり、すなわちＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、及
びＮ−Ｎの結合は理想的構造に於ては存在すべき
でない。この構造の積重なりの欠陥はいくらかの
Ｂ−Ｂ、Ｃ−ＣあるいはＮ−Ｎの結合の存在をも
たらし得る。
本発明の硬質物質、具体的には好ましい材料
BCN、はダイヤモンド及び立方晶系窒化硼素と
匹敵し得る硬度をもつている。この物質は立方晶
系窒化硼素とダイヤモンドの軟かい結晶面とに引
掻き傷をつけるものであり、ヌープ（knoop）硬
度が4050Kg/cm2と9000Kg/cm2との間にある。
BCN、はダイヤモンド及び立方晶系窒化硼素と
匹敵し得る硬度をもつている。この物質は立方晶
系窒化硼素とダイヤモンドの軟かい結晶面とに引
掻き傷をつけるものであり、ヌープ（knoop）硬
度が4050Kg/cm2と9000Kg/cm2との間にある。
本硬質物質は後述の方法によつて単一粒子の形
かあるいは多結晶形態でつくり出される。
かあるいは多結晶形態でつくり出される。
本物質は研削材であり、そのまま研麿輪、鋸、
及び研削用セツトとして研削用装置の中で使用す
ることができる。
及び研削用セツトとして研削用装置の中で使用す
ることができる。
本発明はさらに新しい硬質物質をつくる方法を
提供するものである。この方法は硼素、窒素及び
炭素の適切な供給源を本物質をつくり出すために
十分な温度と圧力へ曝す工程を含んでいる。
提供するものである。この方法は硼素、窒素及び
炭素の適切な供給源を本物質をつくり出すために
十分な温度と圧力へ曝す工程を含んでいる。
一つの形態に於ては、本方法は六方晶系（黒鉛
性）または無定形である硼素炭素窒化物をこれ用
の溶媒の存在下に於て温度及び圧力の上昇した条
件へ曝すことを含み、圧力は50キロバールをこ
え、温度は1300℃をこえる。圧力は一般的には
100キロバールをこえることがなく、温度は一般
的には2000℃をこえることがない。これらの昇温
及び昇圧の条件は本物質を製造するのに十分な時
間の間維持される。一般には、この時間は約10乃
至60分である。
性）または無定形である硼素炭素窒化物をこれ用
の溶媒の存在下に於て温度及び圧力の上昇した条
件へ曝すことを含み、圧力は50キロバールをこ
え、温度は1300℃をこえる。圧力は一般的には
100キロバールをこえることがなく、温度は一般
的には2000℃をこえることがない。これらの昇温
及び昇圧の条件は本物質を製造するのに十分な時
間の間維持される。一般には、この時間は約10乃
至60分である。
硼素炭素窒化物用の溶媒は用いられる昇温及び
昇圧の条件の下でこの物質を濡らしかつ溶解し得
るものでなければならない。適当した溶媒は周期
率第８族の一つの金属とアルミニウムとの混合物
または合金である。第８族金属は好ましくはコバ
ルト、ニツケルまたは鉄である。第８族金属対ア
ルミニウムの比は代表的には重量基準で15：１乃
至１：15の範囲にある。
昇圧の条件の下でこの物質を濡らしかつ溶解し得
るものでなければならない。適当した溶媒は周期
率第８族の一つの金属とアルミニウムとの混合物
または合金である。第８族金属は好ましくはコバ
ルト、ニツケルまたは鉄である。第８族金属対ア
ルミニウムの比は代表的には重量基準で15：１乃
至１：15の範囲にある。
硼素炭素窒化物は硼素とカーボンブラツクとを
窒素雰囲気中に於て1800乃至2000℃の温度に於て
窒化することのような当業既知の方法によつてつ
くられてよい。この点に関する論文の例は、本明
細書中で引用されているが、 １ Poroshkovaya Metallurgiya No.1（97）、27
−33頁、1971年１月。
窒素雰囲気中に於て1800乃至2000℃の温度に於て
窒化することのような当業既知の方法によつてつ
くられてよい。この点に関する論文の例は、本明
細書中で引用されているが、 １ Poroshkovaya Metallurgiya No.1（97）、27
−33頁、1971年１月。
２ Proc.Int.Conf.Chemical Vapour
Deposition、1972年第３版。
Deposition、1972年第３版。
本硬質物質の合成は、米国特許第2941248号の
主題を形成する所謂「ベルト」装置のような適当
な高温高圧装置の中で実施される。この装置は、
勾配のある一つの開口が貫通している環状ベルト
あるいはダイ構成部材と、反応室を内部に限定す
るために開口の中に移動できる一対の同心的截頭
円錐状のパンチ（punch）、とから本質的に成り
立つている。パイロフイライトのような適当なガ
スケツト材料を、パンチとダイ構成部材との間に
シールの目的で、かつ、反応帯に面するダイの部
分を熱的に絶縁するためにその内面上に用いる。
反応室の温度はパンチ構成部材を電力源へ接続し
それによつてパンチと反応室中の反応物質とを通
ずる抵抗加熱回路をつくり出すことによつて上げ
られてよい。
主題を形成する所謂「ベルト」装置のような適当
な高温高圧装置の中で実施される。この装置は、
勾配のある一つの開口が貫通している環状ベルト
あるいはダイ構成部材と、反応室を内部に限定す
るために開口の中に移動できる一対の同心的截頭
円錐状のパンチ（punch）、とから本質的に成り
立つている。パイロフイライトのような適当なガ
スケツト材料を、パンチとダイ構成部材との間に
シールの目的で、かつ、反応帯に面するダイの部
分を熱的に絶縁するためにその内面上に用いる。
反応室の温度はパンチ構成部材を電力源へ接続し
それによつてパンチと反応室中の反応物質とを通
ずる抵抗加熱回路をつくり出すことによつて上げ
られてよい。
硼素炭素窒化物と溶媒とは一般的には粉末混合
物の形態で反応室へ充填される。この溶媒中で分
散した硬質物質の小結晶が生成される。この結晶
は硫酸のような酸の中でこの溶媒を溶解すること
によつて、ダイヤモンド及び立方晶系窒化硼素の
回収に用いられる方法と同様にして回収される。
物の形態で反応室へ充填される。この溶媒中で分
散した硬質物質の小結晶が生成される。この結晶
は硫酸のような酸の中でこの溶媒を溶解すること
によつて、ダイヤモンド及び立方晶系窒化硼素の
回収に用いられる方法と同様にして回収される。
本発明による硬質物質を製造する方法のもう一
つの形に於ては、硼素、窒素及び炭素は原料物質
を120キロバールをこえる圧力と同時に3000℃を
こえる温度とに曝すことによつて本硬質物質へ直
接的に変換される。この形態の方法は本硬質物質
の多結晶塊を生成させる。この極めて面倒な温度
及び圧力の条件はおよそマイクロ秒の間のみ保持
されるが、しかし、適切な収量を得るために数回
反覆されてよい。この形態の方法にとつて適当し
た装置は米国特許明細書第3488153号に記述及び
図解されている。硼素、窒素、及び炭素の供給源
は六方晶系または無定形の硼素炭素窒化物あるい
は六方晶系窒化硼素及び黒鉛の混合物であつてよ
い。
つの形に於ては、硼素、窒素及び炭素は原料物質
を120キロバールをこえる圧力と同時に3000℃を
こえる温度とに曝すことによつて本硬質物質へ直
接的に変換される。この形態の方法は本硬質物質
の多結晶塊を生成させる。この極めて面倒な温度
及び圧力の条件はおよそマイクロ秒の間のみ保持
されるが、しかし、適切な収量を得るために数回
反覆されてよい。この形態の方法にとつて適当し
た装置は米国特許明細書第3488153号に記述及び
図解されている。硼素、窒素、及び炭素の供給源
は六方晶系または無定形の硼素炭素窒化物あるい
は六方晶系窒化硼素及び黒鉛の混合物であつてよ
い。
本発明は何ら制約を意味するものではない以下
の実施例によつて解説される。
の実施例によつて解説される。
実施例 １
四面体形態にありかつ付図に図解する通りの
BCNの独立した個々の粒子が以下の方法によつ
てつくられた。
BCNの独立した個々の粒子が以下の方法によつ
てつくられた。
結晶性の硼素炭素窒化物を硼素とカーボンブラ
ツクとを窒素雰囲気中で約1900℃の温度に於て、
前記論文１に記述の方法で窒化することによつて
つくらつ。この結晶性物質は粉末化した鉄／アル
ミニウム合金（鉄10重量部対アルミニウム１重量
部）と混合した。この粉末状混合物を鉄製カツプ
の中に入れ、このカツプをタンタル箔に包んだ。
この包んだカツプを前述の米国特許第2941248号
に記載の型のベルト装置の中の高圧カプセル中に
置いた。カプセルの内容物を次に75キロバールの
圧力と約1600℃の同時温度へ曝した。この昇温条
件を40分間保つた。温度を次に周辺温度へもど
し、圧力を解放した。カプセルを装置からとり出
し、その内容物を稀硫酸中で溶解した。BCNの
結晶は硫酸から重力的に沈析した。100ミクロン
に至る寸法の単結晶が回収され、これらは付図に
図解する型のBCNであることがＸ線回折および
化学分析により同定された。
ツクとを窒素雰囲気中で約1900℃の温度に於て、
前記論文１に記述の方法で窒化することによつて
つくらつ。この結晶性物質は粉末化した鉄／アル
ミニウム合金（鉄10重量部対アルミニウム１重量
部）と混合した。この粉末状混合物を鉄製カツプ
の中に入れ、このカツプをタンタル箔に包んだ。
この包んだカツプを前述の米国特許第2941248号
に記載の型のベルト装置の中の高圧カプセル中に
置いた。カプセルの内容物を次に75キロバールの
圧力と約1600℃の同時温度へ曝した。この昇温条
件を40分間保つた。温度を次に周辺温度へもど
し、圧力を解放した。カプセルを装置からとり出
し、その内容物を稀硫酸中で溶解した。BCNの
結晶は硫酸から重力的に沈析した。100ミクロン
に至る寸法の単結晶が回収され、これらは付図に
図解する型のBCNであることがＸ線回折および
化学分析により同定された。
実施例 ２
上記実施例１に用いたのと同じ硼素炭素窒化物
出発物質を前述の米国特許第3488153号に記載の
型の高温高圧装置の反応カプセルの中に置いた。
この物質を次に約150キロバールの圧力へ曝し
た。一並びのコンデンサ−をカプセルを通して放
電させてカプセル内部におよそマイクロ秒の間
3000℃よりずつと高い温度をつくり出した。圧力
を解放し、暗色の微結晶／多結晶物質をカプセル
から回収したが、これは四面体形態にあるBCN
としてＸ線回折および化学分析により分析され
た。この物質はダイヤモンドの軟かい結晶面に引
掻き傷を与えた。
出発物質を前述の米国特許第3488153号に記載の
型の高温高圧装置の反応カプセルの中に置いた。
この物質を次に約150キロバールの圧力へ曝し
た。一並びのコンデンサ−をカプセルを通して放
電させてカプセル内部におよそマイクロ秒の間
3000℃よりずつと高い温度をつくり出した。圧力
を解放し、暗色の微結晶／多結晶物質をカプセル
から回収したが、これは四面体形態にあるBCN
としてＸ線回折および化学分析により分析され
た。この物質はダイヤモンドの軟かい結晶面に引
掻き傷を与えた。
図は四面体形態にあるBCNの理想形態を線図
的に示したものである。
的に示したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 四面体結晶構造を有するBCN物質からなる
硬質物質。 ２ 六方晶系または無定形の形態にある硼素炭素
窒化物を硼素炭素窒化物用の溶媒の存在で50キロ
バール以上の圧力と同時に1300℃以上の温度で処
理することを特徴とする四面体結晶構造を有する
硬質BCN物質の製造方法。 ３ 前記圧力が50〜100キロバールであり、温度
が1300〜2000℃の範囲である上記第２項記載の方
法。 ４ 前記温度および圧力の上昇した条件を10〜60
分の時間保持する上記第２項または第３項記載の
方法。 ５ 前記溶媒が周期律表第８族の金属とアルミニ
ウムとの混合物または合金である上記第２項〜第
４項のいずれかに記載の方法。 ６ 前記第８族金属がコバルト、ニツケルまたは
鉄である上記第５項記載の方法。 ７ 六方晶系硼素窒化物と、グラフアイトあるい
は六方晶系または無定形の硼素炭素窒化物との混
合物を120キロバール以上の圧力と同時に3000℃
以上の温度で処理することを特徴とする四面体結
晶構造を有する硬質BCN物質の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA00770925A ZA77925B (en) | 1977-02-16 | 1977-02-16 | Hard materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53101000A JPS53101000A (en) | 1978-09-02 |
| JPS6124328B2 true JPS6124328B2 (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=25571242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1598478A Granted JPS53101000A (en) | 1977-02-16 | 1978-02-16 | Hard material |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4187083A (ja) |
| JP (1) | JPS53101000A (ja) |
| AT (1) | AT364173B (ja) |
| AU (1) | AU514510B2 (ja) |
| BE (1) | BE864019A (ja) |
| BR (1) | BR7800911A (ja) |
| CA (1) | CA1091424A (ja) |
| CH (1) | CH632222A5 (ja) |
| DE (1) | DE2806070C2 (ja) |
| FR (1) | FR2380987A1 (ja) |
| GB (1) | GB1588948A (ja) |
| IE (1) | IE46406B1 (ja) |
| IL (1) | IL54047A (ja) |
| IT (1) | IT1095424B (ja) |
| NL (1) | NL7801706A (ja) |
| SE (1) | SE431741B (ja) |
| ZA (1) | ZA77925B (ja) |
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| US3488153A (en) * | 1966-12-01 | 1970-01-06 | Gen Electric | Non-catalytically produced cubic and hexagonal diamond |
| US3637320A (en) * | 1968-12-31 | 1972-01-25 | Texas Instruments Inc | Coating for assembly of parts |
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1977
- 1977-02-16 ZA ZA00770925A patent/ZA77925B/xx unknown
-
1978
- 1978-02-14 IL IL54047A patent/IL54047A/xx unknown
- 1978-02-14 AT AT0104278A patent/AT364173B/de not_active IP Right Cessation
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- 1978-02-14 GB GB5852/78A patent/GB1588948A/en not_active Expired
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- 1978-02-15 BR BR7800911A patent/BR7800911A/pt unknown
- 1978-02-15 NL NL7801706A patent/NL7801706A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-02-16 AU AU33346/78A patent/AU514510B2/en not_active Expired
- 1978-02-16 US US05/878,472 patent/US4187083A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-02-16 BE BE185223A patent/BE864019A/xx not_active IP Right Cessation
- 1978-02-16 IT IT20339/78A patent/IT1095424B/it active
- 1978-02-16 FR FR7804414A patent/FR2380987A1/fr active Granted
- 1978-02-16 JP JP1598478A patent/JPS53101000A/ja active Granted
- 1978-02-16 CH CH168978A patent/CH632222A5/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
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| ZA77925B (en) | 1978-09-27 |
| BR7800911A (pt) | 1978-10-24 |
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| CH632222A5 (en) | 1982-09-30 |
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| SE7801762L (sv) | 1978-08-17 |
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| IE46406B1 (en) | 1983-06-01 |
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