BE831816A - Production de nitrure de bore cubique - Google Patents

Description

  Production de nitrure de bore cubique 

  
La présente invention est relativee à du nitrure de bore cubique.

  
Le nitrure de bore cubique est unee substance dure dont la dureté n'est inférieure qu'àà celle

  
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E.U.A. 2 947 617. Le nitrure de bore cubiques (NBC) est produit en soumettant du nitrure de bores hexagonal

  
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graphiquement stable en présence d'un solvarrtt/catalyseur approprié. Le nitrure de bore cubique es&#65533;t produit en présence d'une substance qui agit comme soolvant ou comme catalyseur ou les deux. De telles substtances sont,

  
 <EMI ID=3.1> 

  
comme catalyseurs. Des exemples de catalyseurss appropriés sont donnés dans le brevet des E.U.A. précitée et ils comprennent des métaux alcalins, des métaux aàlcalinoterreux, le plomb, l'antimoine, l'étain et legs nitrures

  
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l'objet du brevet des E.U.A. 2 941 248. Cet appareil consiste-essentiellement en un élément de ceinture

  
ou matrice annulaire présentant des ouvertures coniques le traversant et une paire de poinçons tronconiques concentriques qui sont aptes à se mouvoir

  
dans les ouvertures pour y définir une chambre de réaction ou zone. Une matière formant joint appropriée telle que la pyrophyllite est employée entre les éléments constitués des poinçons et de la matrice

  
à des fins d'étanchéité et sur la surface interne de la matrice faisant face à la zone de réaction pour isoler thermiquement cette partie de la matrice.

  
La température de la chambre de réaction peut être élevée par connexion des poinçons à une source d'énergie électrique, créant ainsi un circuit chauffant à résistance passant par les poinçons et le contenu de la chambre de réaction.

  
Le nitrure de bore cubique est un bon abrasif pour le meulage d'aciers tels que des aciers rapides. Pour des opérations d'abrasion, il fait généralement partie d'une meule abrasive à liant résineux.

  
Suivant l'invention, un procédé de préparation de particules allongées de nitrure de bore cubique comprend les étapes d'établissement d'une zone de réaction, en disposant des couches sensiblement distinctes de nitrure de bore hexagonal et de catalyseur dans la zone de réaction de telle façon que, lorsque le contenu de la zone de réaction est soumis à des conditions de température et de pression convenant pour la formation de nitrure de bore cubique, des plages de faiblesse soient crées dans la couche de nitrure de bore hexagonal, et de soumission du contenu de la zone de réaction à des conditions de température et de pression convenant pour la formation de nitrure

  
de bore cubique. On pense que les particules allongées sont produites comme le solvant pénètre les plages

  
de faiblesse. Naturellement, quelques particules qui ne sont pas de forme allongée sont produites simultanément avec les particules allongées.

  
Les conditions de température et de pression et le catalyseur peuvent être n'importe lesquels qui sont connus dans la technique pour la production de nitrure de bore cubique. Des exemples de températures, de pressions et de catalyseurs convenables peuvent être trouvés dans le brevet des E.U.A. 2 947 617 précité. Cependant, en général, les températures utilisées se situent entre des limites de 1500[deg.]C à 2000[deg.]C et les pressions utilisées se situent entre des limites de
50 kilobars à 100 kilobars. Les catalyseurs préférés sont les nitrures des métaux alcalins et des métaux alcalino-terreux, en particulier, le nitrure de calcium et le nitrure de lithium.

  
La disposition préférée pour le nitrure de bore hexagonal (NBH) et le catalyseur consiste à établir un manchon de NBH autour d'un noyau du catalyseur. Il a été trouvé que des plages radiales de faiblesse sont produites dans le manchon de NBH lorsqu'il est soumis aux conditions nécessaires

  
de température et de pression et que le catalyseur pénètre dans ces plages de faiblesse pour produire

  
les particules allongées. Le manchon de NBH pourvu

  
du noyau de solvant peut être placé dans un manchon

  
de pyrophyllite et le tout est ensuite introduit dans la zone de réaction d'un appareil à hautes températures et pressions, de la façon classique.

  
Le manchon de NBH peut être un manchon continu ou il peut être constitué d'une série de segments qui, ensemble, définissent le manchon. Les dimensions données au noyau et au manchon sont de préférence celles convenant pour un ajustement serré de l'un dans l'autre. Le noyau peut se présenter en poudre non tassée mais il est de préférence tassé pour former un corps cohérent. N'importe quel procédé approprié de tassement connu dans la technique peut être utilisé. Un disque de NBH peut être disposé à chacune des extrémités opposées dû noyau.

  
Le rapport pondéral du nitrure de bore hexagonal au catalyseur, en particulier pour la disposition manchon/noyau, peut se situer de 10:1 à

  
3:1, de préférence, de 6:1 à 5:1.

  
Les particules allongées de nitrure de bore cubique produites par le procédé décrit ci-dessus ont été trouvées particulières et elles se caractérisent par un axe long et un axe court perpendiculaire, le rapport de l'axe long à l'axe court étant d'au moins 3:1, l'axe long se trouvant dans la direction

  
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ses caractéristiques, l'invention a pour objet de telles particules allongées de niture de bore cubique, obtenues par n'importe quel procédé.

  
Des exemples des particules allongées de nitrure de bore cubique de l'invention sont représentés dans les photographies jointes, comme figures 1 et 2. Le grossissement de la photographie

  
de la figure 1 est de 269 et celui de la photographie de la figure 2 est de 273. Il est à noter que les axes longs de ces particules sont dans la direction cristallographique &#65533;111&#65533; et que les particules ont une surface irrégulière.

  
Pour déterminer le rapport de l'axe long

  
à l'axe court, on prend les dimensions les plus importantes des axes long et court .

  
La taille des particules peut varier mais, dans l'ensemble, elle se situe de 74 à 250 &#65533;. Les

  
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Les nouvelles particules de l'invention sont généralement friables, ce qui les rend particulièrement aptes à des opérations de meulage dans lesquelles leur friabilité permet la production en continu de surfaces de coupe fraîches durant l'opération de meulage. Les particules peuvent être incorporées dans la partie abrasive d'outils abrasifs tels que des outils abrasifs à liant de résine et à liant métallique. On préfère

  
que l'orientation des particules dans la partie abrasive de l'outil soit telle que leurs axes longs

  
soient sensiblement perpendiculaires à la surface de travail.

  
A cause de leur friabilité, les particules sont de préférence utilisées dans des meules abrasives à liant de résine. La surface irrégulière des particules aide à les ancrer dans la matrice de résine. Pour encore améliorer cet ancrage, on préfère que les particules soient revêtues d'un métal, de préférence,

  
de nickel. Pour obtenir l'efficacité maximale, comme mentionné plus haut, on préfère que les particules soient orientées dans la partie abrasive de la meule

  
de façon que leurs axes longs soient sensiblement perpendiculaires à la face de travail.

  
Les meules abrasives à liant de résine sont bien connues dans la technique, comme le sont leurs procédés de fabrication. En bref, les meules abrasives

  
à liant de résine sont fabriquées en disposant un moule approprié autour d'un moyeu, en général, fait d'une matière telle que la bakélite, en introduisant un mélangt des constituants de départ de la résine en poudre, de nitrure de bore cubique et de charge dans le moule,

  
et en appliquant de la pression et un chauffage au mélange dans le moule pour amener la résine à durcir.

  
La résine peut être une résine phénol-formaldéhyde ou polyimide ou n'importe quelle autre résine connue dans la technique des meules abrasives. 

  
La proportion de nitrure de bore cubique dans la partie abrasive active de la meule varie en fonction du type de meule. La teneur en nitrure de bore cubique de la partie abrasive s'élève géné-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
Les particules peuvent être orientées

  
par l'application d'un champ de force, en utilisant des techniques connues. Le champ de force appliqué peut être électrostatique. Suivant une variante,

  
les particules peuvent être revêtues d'une matière magnétique comme un métal ferromagnétique et les particules être orientées par l'application d'un champ magnétique externe.

  
Dans un exemple de l'invention, un noyau

  
de nitrure de lithium tassé -est placé à l'intérieur d'un manchon de nitrure de bore hexagonal. Les dimensions du noyau et du manchon sont telles qu'on obtient un ajustement serrant. Des disques de nitrure de bore hexagonal sont ensuite placés au-dessus et au-dessous du noyau. La figure 3 des dessins annexés illustre schématiquement la disposition. En se référant à cette figure, le noyau est représenté par la notation de référence 10 et le manchon et les disques sont représentés en 12 et 14 respectivement. Le rapport pondéral du nitrure de bore hexagonal au nitrure de lithium est d'environ 6:1.

  
L'ensemble composite nitrure de lithium/ NBH est ensuite placé dans un manchon de pyrophyllite et le-tout est introduit dans la zone de réaction d'un appareil à hautes températures et pressions du type

Claims (1)

1. décrit dans le brevet des E.U.A. 2 941 248.

   Dans la zone de réaction, la température

   et la pression sont respectivement élevées à 1500[deg.]C

   et 55 kilobars en élevant d'abord la pression et ensuite la température aux valeurs souhaitées. Ces conditions sont maintenues pendant environ 10 minutes et on laisse ensuite d'abord la température puis la pression revenir aux conditions ambiantes. Le nitrure de bore cubique contenu dans la capsule de réaction est récupéré en utilisant des techniques classiques. Le nitrure de bore cubique produit contient un important pourcentage de particules allongées en forme d'aiguilles du type illustré par les figures

   1 et 2.

   Les particules allongées produites ont pour <EMI ID=8.1>

   REVENDICATIONS.

   1.- Procédé de préparation de particules allongées de nitrure de bore cubique, comprenant les étapes d'établissement d'une zone de réaction, d'introduction de nitrure de bore hexagonal et de catalyseur en contact l'un avec l'autre dans la zone de réaction, et de soumission du contenu de la zone de réaction à des conditions de température et de pression convenant pour la formation de nitrure de bore cubique, caractérisé en ce que De nitrure de bore hexagonal et le catalyseur sont mis en contact l'un avec l'autre sous la forme de couches sensiblement distinctes de façon telle que lorsque le contenu de la zone de réaction est soumis à des conditions de température et de pression convenant pour la formation de nitrure de bore cubique, des plages de faiblesse soient crées dans la couche de nitrure de bore hexagonal.

   2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on donne au nitrure de bore hexagonal la forme d'un manchon entourant un noyau du catalyseur.

   3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport pondéral du nitrure de bore hexagonal au catalyseur est compris entre des limites de 10:1 à 3:1.

   4-- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport pondéral du nitrure de bore hexagonal au catalyseur est compris entre des limites de 6:1 à 5:1.

   <EMI ID=9.1>

   revendications précédentes, caractérisé en ce que le catalyseur est choisi parmi des nitrure de métaux alcalins et de métaux alcalino-terreux.

   6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le catalyseur est choisi parmi le nitrure de calcium et le nitrure de lithium.

   7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température est comprise entre des limites de 1500[deg.]C à 2000[deg.]C et en ce que la pression est comprise entre des limites de 50 kilobars à 100 kilobars. 8.- Particule allongée de nitrure de bore cubique préparée par un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.

   9.- Particule allongée de nitrure de bore cubique, caractérisée par un axe long et un axe court transversal, le rapport de l'axe long à l'axe court étant d'au moins 3:1, l'axe long se trouvant dans la

   <EMI ID=10.1>

   10.- Particule allongée de nitrure de bore cubique suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle possède une surface irrégulière.

   11.- Particule allongée de nitrure de bore cubique suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce qu'elle est friable.

   12.- Particule allongée de nitrure de bore cubique suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que sa taille se situe

   <EMI ID=11.1>

   13.- Particule allongée de nitrure de bore cubique suivant la revendication 12, caractérisée

   <EMI ID=12.1>

   14.- Particule allongée de nitrure de bore cubique suivant l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce qu'elle est revêtue d'un métal.

   15.- Particule allongée de nitrure de bore cubique suivant la revendication 14, caractérisée en ce que le métal est le nickel.