DE1131645B

DE1131645B - Verfahren zur Herstellung von kubisches Bornitrid enthaltenden Gemischen

Info

Publication number: DE1131645B
Application number: DEF23703A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Albrecht Fischer
Original assignee: ALBRECHT FISCHER DIPL PHYS DR
Current assignee: ALBRECHT FISCHER DIPL PHYS DR
Priority date: 1957-08-07
Filing date: 1957-08-07
Publication date: 1962-06-20

Description

Verfahren zur Herstellung von kubisches Bornitrid enthaltenden Gemischen Durch die Arbeiten von H. Welker wurde bekannt, daß die Festigkeitswerte von Kristallen mit gemischten Bindungen, insbesondere von AIII Bv-Verbindungen, wegen der quantenmechanischen Resonanz zwischen homöopolarem und heteropolarem Bindungsanteil höher liegen als die Festigkeitswerte rein homöopolarer oder rein heteropolarer Kristalle, wenn man vergleichbare isoelektronische Reihen betrachtet. Insbesondere ist durch diese Arbeiten der Schluß nahegelegt, daß kubisch kristallisierendes Bornitrid (BN) als AI"Bv-Nachahmung des Diamants mit dem Diamant vergleichbare Festigkeitswerte haben muß. Ebenso wie bei Diamant zur Synthese sehr hohe Drücke und Temperaturen notwendig sind, um die thermodynamischen Bedingungen der Bildung der bei Normalbedingungen instabilen Modifikation zu erfüllen, was bereits P. W. Bridgman gezeigt hat, so daß die Diamantsynthese weniger eine wissenschaftliche als eine apparative Leistung ist, sind auch zur Synthese des kubischen BN, das bei normalen Bedingungen eine im Graphitgitter kristallisierende, weise Substanz ist, hohe Temperaturen und Drücke nötig; wenngleich nicht so hohe wie bei der Diamantsynthese. Die Herstellung der thermodynamischen Existenzbedingungen allein genügt jedoch in der Regel zur Herstellung der Kristalle noch nicht, da die Umwandlung sehr langsam erfolgen würde. Zum Aufbrechen der stabilen Sechserrinae des Graphitgitters gehört nämlich eine beträchtliche Energie. Es ist daher bei der Diamantsynthese günstiger, wenn man statt von Graphit von Siliciumcarbid (Si C) ausgeht. Dieses Material, das bereits Diamantstruktur besitzt, nimmt bei hohen Temperaturen und Drücken zusätzlichen Kohlenstoff gelöst auf, bzw. es verdampft Silicium unter Zurücklassung von überschüssigem Kohlenstoff, so daß sich infolge übersättigung allmählich Kohlenstoff ausscheidet, der im Si C gewissermaßen sein Gitter schon vorfindet und deshalb leicht in der Diamantmodifikation auskristallisiert.
Man wird natürlich bestrebt sein, auch beim B N, das infolge größerer Härte, Unbrennbarkeit, weniger extremer Herstellungsbedingungen und beinahe ebensoguter Feuchigkeitsbeständigkeit wertvoller ist als Diamant, einen solchen Gitterbildungskatalysator zu benutzen.
Es wurde nun festgestellt, daß 41N, eine farblose. im Diamantgitter kristallisierende Substanz, bei hohen Temperaturen und Drücken einen hohen Prozentsatz von B N zu lösen vermag. Durch Übersätti-(Yung, welche durch sehr langsames Abkühlen zustande kommen kann, scheidet sich kubisches B N auf den AI N-B N-Mischkristallen ab. Die Kristallisation im Diamantgitter wird durch die bereits im AI N vorgebildete Diamantstruktur begünstigt.
Borphosphid (BP) katalysiert aus den gleichen Gründen in der gleichen Weise die Kristallisation von kubischem B N.
Die Durchführung dieses Verfahrens erfolgt in einer Apparatur, die Gegenstand d'es Patents 1057 581 ist. Der im Druckgefäß ,eigebaute Heizleiter besteht aus einer Pulverpackung aus Titan-, Zirkon-, Vanadin- oder Tantalnitriden oder -boriden, die in eine dichte Packung von stark B N-haltigem Al N-Pulver eingepreßt ist und oben vom Preßstempel, unten vom Boden des Druckgefäßes abgeschlossen wird. Die Ausbildung des Druckgefäßes erfolgt im übrigen nach den von P. W. Bridgman angegebenen Methoden. Die Apparatur wird mittels hydraulischer Presse unter Druck gesetzt und durch niedergespannten Starkstrom erwärmt. Das Material des Heizleiters wird aus den genannten Substanzen so ausgewählt, daß es einen höheren Schmelzpunkt als B N und AIN hat und diese Stoffe nur in geringem Maße löst.
Für technische Zwecke ist die erhaltene Sintermasse sehr wertvoll. Nach Zerkleinerung und Pulverung läßt sich das Material als Schleifpulver zur Diamantbearbeitung verwenden. Das weichere AIN-B N dient als Einbettungssubstanz für die B N-Hartkristalle, die beim Schleifvorgang wegen der schnelleren Abnutzung des Einbettungsmaterials rasch zur Oberfläche kommen und den weiteren Schleifvorgang bestimmen.

Claims

PATENTANSPRUCH. Verfahren zur Herstellung von kubisches Bornitrid enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch von Bornitrid und Aluminiumnitrid oder von Bornitrid und Borphosphid unter hohem Druck erhitzt und anschließend sehr langsam abkühlen läßt.