DE19721082A1 - Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von kubischem BornitridInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur
Synthese von kubischem Bornitrid aus hexagonalem Bornitrid.
Kubisches Bornitrid nimmt gegenüber dem Diamanten den zweiten
Rang im Hinblick auf die Härte ein, es hat jedoch eine höhere
chemische Beständigkeit und aus diesem Grund wird es in
steigendem Maß wichtig als Schleifmaterial, Poliermaterial
und Material für Schneidwerkzeuge.
Zur Herstellung von kubischem Bornitrid wurden vielfältige
Verfahren vorgeschlagen, das bekannteste dieser Verfahren,
welches in großem Umfang industriell anwendet wird, ist aber
ein Verfahren zur Umwandlung von hexagonalem Bornitrid in
kubisches Bornitrid unter den Bedingungen von hoher
Temperatur, hohem Druck von etwa 5,5 GPa und 1600°C in
Gegenwart eines Lösungsmittels (Katalysators). Die bekannten
Lösungsmittel (Katalysatoren) für dieses Verfahren sind
üblicherweise Nitride und Bornitride von Alkalimetallen und
Erdalkalimetallen. Unter diesen wurden die Lösungsmittel bzw.
Katalysatoren vom Lithiumtyp eingehend untersucht und
Lithiumnitrid und Lithiumbornitrid werden als besonders
wirksame Lösungsmittel bzw. Katalysatoren angesehen
(beispielsweise US-PS 3 772 428).
Jedoch wird bei der Verwendung der vorstehend erwähnten
Lösungsmittel (Katalysatoren) eine hohe Temperatur und hoher
Druck benötigt, um kubisches Bornitrid in zufriedenstellender
Ausbeute zu erhalten. Die oben angegebenen Methoden sind
daher in großtechnischer Hinsicht nicht zufriedenstellend.
Außerdem hat das durch Verwendung dieser Lösungsmittel
(Katalysatoren) erhaltene kubische Bornitrid unregelmäßige
Gestalt und zeigt schlechte Ausbildung von euhedrischen
Ebenen.
Im Hinblick auf diese Situation ist es daher Aufgabe der
Erfindung, ein Verfahren zum Umwandeln von hexagonalem
Bornitrid in kubisches Bornitrid zur Verfügung zu stellen,
das mit hoher Ausbeute und unter Verwendung von niedrigeren
Temperaturen und Drücken als die bekannten Verfahren
durchgeführt wird.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen wird
erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von kubischem
Bornitrid angegeben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß
hexagonales Bornitrid in Gegenwart mindestens eines aus der
Gruppe der Carbide von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen
ausgewählten Carbids oder in Gegenwart mindestens einer
ersten Verbindung, die aus der Gruppe der Carbide von
Alkalimetallen und Erdalkalimetallen ausgewählt ist, und
mindestens einer zweiten Verbindung, die aus der Gruppe der
Amide und Imide von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen
ausgewählt ist, unter Temperatur- und Druckbedingungen im
Stabilitätsbereich von kubischem Bornitrid gehalten wird, um
das hexagonale Bornitrid in kubisches Bornitrid umzuwandeln.
Das als Ausgangsmaterial zu verwendende hexagonale Bornitrid
kann handelsübliches pulverförmiges hexagonales Bornitrid
(hBN) sein. Eine Verunreinigung mit sauerstoffhaltigen
Verunreinigungen in Form von Boroxid etc. verlangsamt die
Umwandlung von hBN in kubisches Bornitrid (cBN) und daher
werden Materialien mit niedrigem Sauerstoffgehalt bevorzugt.
Die Körnung dieses Materials unterliegt keiner besonderen
Beschränkung, im allgemeinen ist jedoch eine Körnung
entsprechend 150 Siebmaschen (JIS) oder weniger geeignet. Der
Grund ist der, daß eine zu grobe Körnung zu einer niedrigeren
Reaktivität gegenüber dem Lösungsmittel (Katalysator) führt.
Die Carbide, Amide und Imide von Alkalimetallen und
Erdalkalimetallen enthalten vorzugsweise wenig
sauerstoffhaltige Verunreinigungen, wie im Fall des hBN-
Ausgangsmaterials, und werden gewöhnlich als Pulver
entsprechend 150 Siebmaschen oder mit kleinerer Korngröße
eingesetzt. Wenn die Teilchengröße dieser Verbindungen zu
groß ist, wird die Reaktivität gegenüber hexagonalem
Bornitrid vermindert.
Die Carbide von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, die
erfindungsgemäß eingesetzt werden, sind im wesentlichen
Li₂C₂, Na₂C₂, K₂C₂, Rb₂C₂, Cs₂C₂, Be₂C, BeC₂, MgC₂, Mg₂C₃,
CaC₂, SrC₂, BaC₂ etc.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Amide und Imide von
Alkalimetallen und Erdalkalimetallen sind im wesentlichen
LiNH₂, NaNH₂₁ KNH₂, RbNH₂, CsNH₂,
Li₂NH, Na₂NH, K₂NH, Rb₂NH, Cs₂NH,
Be(NH₂)₂, Mg(NH₂)₂, Ca(NH₂)₂, Sr(NH₂)₂, Ba(NH₂)₂,
BeNH, MgNH, CaNH, SrNH, BaNH, etc.
Es können jedoch auch feste Lösungen, Komplexverbindungen,
nicht-stöchiometrische Verbindungen etc. der obigen
Verbindungen eingesetzt werden, wobei die gleichen Wirkungen
erzielt werden.
Als mindestens eine Verbindung, die unter Carbiden von
Alkalimetallen und Erdalkalimetallen ausgewählt wird, werden
Carbide von Li, Mg und Ca bevorzugt. Carbide von
Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, die verschieden sind
von Li, Mg und Ca, ermöglichen die Umwandlung von hexagonalem
Bornitrid in kubisches Bornitrid nur bei einer Temperatur und
einem Druck, die höher sind als jene im Fall der Carbide von
Li, Mg oder Ca. Das unter Verwendung eines Carbids von Li, Mg
oder Ca erhältliche kubische Bornitrid ist ausgezeichnet im
Hinblick auf das Schleifverhältnis und auf die notwendige
Schleifenergie im Vergleich mit den anderen Carbiden.
Besonders bevorzugt für die Herstellung von kubischem
Bornitrid ist CaC₂. Wenn CaC₂ verwendet wird, wird kubisches
Bornitrid mit ausgezeichnetem Aussehen und mit gut
ausgebildeten euhedrischen Ebenen erhalten, was zu einem
hohen Schleifverhältnis führt.
Bevorzugte Kombinationen aus mindestens einer ersten
Verbindung, ausgewählt unter Carbiden von Alkalimetallen
und/oder Erdalkalimetallen, mit mindestens einer zweiten
Verbindung, ausgewählt unter Amiden und Imiden von
Alkalimetallen und/oder Erdalkalimetallen, sind Kombinationen
aus mindestens einem Carbid von Li, Mg und/oder Ca mit
mindestens einem Amid und/oder Imid von Li, Mg und/oder Ca.
Amide und Imide von anderen Alkalimetallen und
Erdalkalimetallen als Li, Mg und Ca ermöglichen. Die
Umwandlung von hBN zu cBN nur bei einer Temperatur und einem
Druck, die höher sind als jene im Fall der Verwendung von
Amiden oder Imiden von Li, Mg oder Ca. Das unter Verwendung
eines Amids oder Imids von anderen Alkali- und
Erdalkalimetallen als Li, Mg und Ca erhältliche cBN hat ein
Schleifverhältnis und eine zum Schleifen erforderliche
Energie, die etwas schlechter sind als bei Verwendung eines
Amids oder Imids von Li, Mg oder Ca. Eine besonders
bevorzugte Kombination ist CaC₂ mit mindestens einem Amid von
Li und Mg. Diese Kombination ermöglicht die Ausbildung eines
cBN mit ausgezeichneter Umwandlungsrate in cBN bei
niedrigerem Druck und mit hoher Schleifwirksamkeit.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnete daß die
Umwandlung von hBN in cBN in Gegenwart mindestens eines
Carbids eines oder mehrerer Alkali- und/oder Erdalkalimetalle
oder in Gegenwart sowohl mindestens einer ersten Verbindung,
ausgewählt unter Carbiden von Alkali- und/oder
Erdalkalimetallen, als auch mindestens einer zweiten
Verbindung, ausgewählt unter Amiden und Imiden von Alkali- und/oder
Erdalkalimetallen durchgeführt wird.
Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens kann hBN in cBN
mit gut ausgebildeten euhedrischen Ebenen und scharfen Kanten
umgewandelt werden, welches ausgezeichnete Wirksamkeit beim
Schneiden besitzt. Dieses Ergebnis ist auf den Lösungseffekt
(katalytischen Effekt) der vorstehend angegebenen Verbindung
bzw. Verbindung bzw. Verbindungen zurückzuführen. Wenn eine
Kombination aus mindestens einem Carbid und mindestens einem
Amid und/oder Imid von Alkali- und/oder Erdalkalimetallen
eingesetzt wird, kann hBN in cBN mit gut ausgebildeten
euhedrischen Planen und scharfen Kanten umgewandelt werden,
welches ausgezeichnete Schneidwirkung zeigt, wobei die
Umwandlung unter vergleichsweise niedrigeren Temperatur- und
Druckbedingungen erfolgen kann.
Es wird allgemein angenommen, daß hBN mit verschiedenen
Zusätzen, die als Lösungsmittel oder Katalysator wirken,
reagiert, wobei die Reaktion zur Bildung von cBN beschleunigt
wird, und es wird ebenso angenommen, daß bei der vorliegenden
Erfindung das Carbid oder dessen Kombination mit einem Amid
oder Imid auch in gleicher Weise als Lösungsmittel oder
Katalysator wirkt.
Die Menge des erfindungsgemäß verwendeten mindestens eines
Carbids von Alkali- und/oder Erdalkalimetallen ist derart,
daß die Gesamtzahl der Metallatome, die den Zusatz (die
Carbide) ausmachen, 0,1 bis 30 Teile, vorzugsweise 0,5 bis 20
Teile auf 100 Teile der das hBN bildenden Zahl der Boratome
(Zahl der hBN-Moleküle) ausmacht. Wenn die Menge des Zusatzes
weniger als 0,1 Teil beträgt, ist die Wirkung des Zusatzes
nicht ausreichend und die Produktivität für cBN wird
vermindert. Wenn die Menge des Zusatzes oder des oder der
Carbide mehr als 30 Teile beträgt, besitzt das gebildete cBN
schwarze Einschlüsse und die Schleifwirksamkeit wird
verschlechtert. Wenn eine Kombination aus mindestens einer
ersten Verbindung, ausgewählt unter Carbiden von Alkali- und
Erdalkalimetallen, mit mindestens einer zweiten Verbindung,
ausgewählt unter Amiden und Imiden von Alkali- und
Erdalkalimetallen, eingesetzt wird, beträgt die Gesamtzahl
der die Zusätze (das Carbid, Amid und Imid) bildenden
Metallatome 0,2 bis 50 Teile, vorzugsweise 0,5 bis 40 Teile,
bezogen auf 100 Teile der Zahl der hBN-Moleküle. Das
Verhältnis der mindestens einen ersten Verbindung zu der
mindestens einen zweiten Verbindung beträgt vorzugsweise
70 : 30 bis 5 : 95, insbesondere 50 : 50 bis 5 : 95, angegeben als
Verhältnis der Metallatome, welche die entsprechende erste
Verbindung und die entsprechende zweite Verbindung bilden.
Wenn die Menge der Kombination aus mindestens einer ersten
Verbindung mit mindestens einer zweiten Verbindung weniger
als 0,2 Teil beträgt, ist die Wirkung der Zusätze nicht
ausreichend und die Produktion von cBN wird verschlechtert.
Da andererseits selbst bei einer Menge von mehr als 50 Teilen
keine weitere Verbesserung der Umwandlungsrate erreicht wird,
ist eine so hohe Menge nicht wirtschaftlich. Aus diesem Grund
wird keines der angegebenen Mengenverhältnisse (unterhalb des
unteren Grenzwerts und oberhalb des oberen Grenzwerts)
bevorzugt.
Wenn das Verhältnis mindestens einer ersten Verbindung,
ausgewählt unter Carbiden von Alkali- und Erdalkalimetallen,
zu mindestens einer zweiten Verbindung, ausgewählt unter
Amiden und Imiden von Alkali- und Erdalkalimetallen, mehr als
70 : 30 beträgt, enthält das gebildete cBN schwarze
Einschlüsse, wobei die Schleifwirkung verschlechtert ist.
Wenn das Verhältnis weniger als 5 : 95 beträgt, ist die
Lösungswirkung (katalytische Wirkung) des mindestens einen
Amids und/oder Imids von Alkali- und Erdalkalimetallen zu
hoch, daß die gebildeten cBN-Teilchen unregelmäßige Gestalt
haben und ihre Schleifwirksamkeit verschlechtert ist.
Gemäß einer bevorzugten Methoden zum Kombinieren der
vorstehend angegebenen Zusätze mit dem hexagonalen Bornitrid
können beide Bestandteile in Pulverform miteinander vermischt
werden, es ist jedoch auch möglich, Schichten aus dem
hexagonalen Bornitrid und den Zusätzen in abwechselnder
Schichtstruktur in einem Reaktionsbehälter anzuordnen.
In der Praxis werden das hBN und der Zusatz bzw. die Zusätze
vorzugsweise unter einem Druck von etwa 1 bis 2 t/cm²
entweder gesondert oder nach dem Einfüllen in den
Reaktionsbehälter verpreßt. Dies bewirkt eine Verbesserung
der Handhabbarkeit der rohen Pulver, wobei die Produktivität
durch Verminderung der Schrumpfung in dem Reaktionsbehälter
erhöht wird.
Die erhaltenen Preßlinge bzw. Schichtkörper können vorher mit
feinen Teilchen von kubischem Bornitrid als Keimbildner
kombiniert worden sein, wobei das Kristallwachstum des
kubischen Bornitrids durch die zugegebenen feinen cBN-
Teilchen als Kristallkeime beschleunigt wird. Diese
Ausführungsform ist Teil der vorliegenden Erfindung. In
diesem Fall können die Keimteilchen mit den erfindungsgemäßen
Zusätzen aus dem Carbid, Amid und/oder Imid beschichtet sein.
Der Reaktionsbehälter kann ein Hochtemperatur-, Hochdruck-
Generator sein, der es ermöglicht, das rohe Pulver (hBN und
Zusätze) oder Preßlinge daraus etc. unter Temperatur- und
Druck-Bedingungen im Stabilitätsbereich von cBN zu halten.
Dieser Bereich der Stabilität (von Temperatur und Druck) ist
von P. Bundy, R.H. Wentorf in J. Chem. Phys. 38(5), S. 1144-1149
(1963) beschrieben und in den meisten Fällen ist eine
Mindesttemperatur von 1100°C und ein Mindestdruck von 3,8 GPa
wirksam. Die Bedingungen variieren jedoch in Abhängigkeit von
den Arten und der Kombination der Zusätze (Lösungsmittel,
Katalysator) und eine Umwandlung in cBN ist auch bei weniger
als 1100°C und 3,8 GPa möglich. Die Verweilzeit ist nicht
besonders beschränkt und sollte ausreichen, um die gewünschte
Umwandlungsrate zu erreichen, in den meisten Fällen beträgt
sie jedoch etwa 1 Sekunde bis 6 Stunden.
In dem vorstehend erwähnten Stabilitätsbereich wird hBN in
cBN umgewandelt und wenn die Temperatur- und Druckbedingungen
außerordentlich hoch sind, kann eine Umwandlungsrate von
nahezu 100% erzielt werden. Gewöhnlich wird jedoch ein Stück
eines Verbundmaterials aus einem Gemisch von hBN und cBN
erhalten.
Das Verbundmaterial-Stück wird zerkleinert, um das cBN zu
isolieren. Die zur Isolierung angewendete Methode kann die in
der japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 49-27757
sein, bei der beispielsweise das Verbundmaterial-Stück auf
eine Größe von 5 mm oder weniger, vorzugsweise 1 mm oder
weniger zerkleinert wird, wonach Natriumhydroxid und eine
kleine Menge an Wasser zugesetzt werden und auf etwa 300°C
erhitzt wird, um hBN selektiv aufzulösen. Nach dem Kühlen,
der Reinigung mit Säure und der Filtration wird dann cBN
erhalten.
Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung weiter
erläutert.
Darin zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Reaktionsbehälters, der
zur Umwandlung von hBN in cBN gemäß den Beispielen eingesetzt
wird.
Verschiedene Zusätze oder elementare Metalle wurden zu
hexagonalem Bornitrid mit einer Korngröße entsprechend 150
Mascheri (JIS-Sieb) oder weniger zugefügt, das als
Verunreinigungen 0,8 Gew.-% Sauerstoff und 0,2 Gew.-% einer
von einem Alkalimetall bzw. einem Erdalkalimetall
verschiedenen Metallverunreinigung enthielt. Die zugefügte
Menge ist in den nachstehenden Tabellen gezeigt. Die in den
Tabellen gezeigten Mengen des Zusatzes sind als Verhältnis
der Gesamtzahl der Metallatome, die den Zusatz bilden, bzw.
der Metallatome des elementaren Metalls, zu der Anzahl der
Moleküle des hexagonalen Bornitrids angegeben. Dieses Gemisch
wurde zur Bildung eines Preßlings mit 26 mm Durchmesser × 32
mm Höhe unter einem Druck von 1,5 t/cm² verpreßt und der
Preßling wurde in dem in Fig. 1 gezeigten Reaktionsbehälter
gehalten.
In dem in Fig. 1 gezeigten Reaktionsbehälter bestand die
Außenwand 1 des Behälters aus Pyrophyllit als
Druckübertragungsmaterial und hat zylindrische Gestalt,
während die Innenseite davon mit einer Heizvorrichtung 2
ausgestattet ist, die aus einem Graphitzylinder und
Pyrophyllit 8 als Trennmaterial gebildet ist. Das obere Ende
und das Bodenende des Behälters sind jeweils mit einem
leitfähigen Stahlring 3 und einer leitfähigen Stahlplatte 4
ausgestattet und ihre Innenseiten sind mit einer gesinterten
Aluminiumoxidplatte 5 und einer Pyrophyllitplatte 6 als
Drucküberträger versehen. Der von dieser Pyrophyllitplatte 6
und dem Pyrophyllitmaterial 8 als Trennmaterial umgebene Raum
wird als Reaktionszone 7 zum Aufnehmen der
Ausgangsmaterialien für die Reaktion verwendet.
Der vorstehend erwähnte Preßling wurde 10 Minuten in diesem
Reaktionsbehälter unter den in den Tabellen gezeigten
Bedingungen behandelt.
Das kubische Bornitrid kann durch Zugabe von Natriumhydroxid
und einer kleinen Wassermenge zu der Probe, die durch
Zerkleinern auf etwa 1 mm oder weniger in einem Mörser oder
dergleichen erhalten wurde, Erhitzen des Gemisches auf 300°C
und nachfolgendes Kühlen, Reinigen mit destilliertem Wasser
und Chlorwasserstoffsäure und Filtration und danach Trocknen
des Filterrückstands, isoliert (gereinigt) werden.
Unter Verwendung der so hergestellten kubischen Bornitride
wurden Schleifscheiben unter Verwendung eines glasartigen
Bindemittels hergestellt.
Die Schleifscheiben hatten folgende Zusammensetzung und
Gestalt:
Größe der cBN-Schleifkörper: Körner passieren ein Sieb einer Maschenweite
von 0,09 mm (170 Maschen) und werden zurückge
halten auf einem Sieb einer Maschengröße von
0,075 mm (200 Maschen) gemäß JIS
Konzentration von cBN in der Schleif scheibe: 25 Vol.-%
Porosität: 30 Vol.-%
Anteil des Binde mittels: 25 Vol.-%
Füllstoff (weißes Alundum WA # 200): 20%
Gestalt der Schleif scheibe: 205 mm ⌀, 5 mm Dicke;
Durchmesser der zentralen Öffnung: 76,2 mm
Konzentration von cBN in der Schleif scheibe: 25 Vol.-%
Porosität: 30 Vol.-%
Anteil des Binde mittels: 25 Vol.-%
Füllstoff (weißes Alundum WA # 200): 20%
Gestalt der Schleif scheibe: 205 mm ⌀, 5 mm Dicke;
Durchmesser der zentralen Öffnung: 76,2 mm
Das kubische Bornitrid wurde mit Borsilikatglas und dem
Füllstoff vermischt, zu einem Formkörper von etwa 5 mm × 3 mm
× 30 mm verformt und 10 Stunden bei 950°C an der Luft
gebrannt. Die gebrannten Formkörper wurden mit dem Umfang
einer Aluminiumscheibe verbunden, wobei eine Schleifscheibe
erhalten wurde.
Schleiftests wurden für die erhaltenen Schleifscheiben unter
Verwendung einer Oberflächen-Schleifvorrichtung unter
folgenden Bedingungen durchgeführt:
Querschleifen auf nasser
Oberfläche:
Umfangsgeschwindigkeit der
Schleifscheibe: 1500 m/min
Tischgeschwindigkeit: 15 m/min
Planvorschubrate: 2 mm/Durchgang
Tiefeneinstellung: 20 µm
geschliffenes Material: SKH-51
Tischgeschwindigkeit: 15 m/min
Planvorschubrate: 2 mm/Durchgang
Tiefeneinstellung: 20 µm
geschliffenes Material: SKH-51
Das Schleifverhältnis (Abtragung des Werkstücks/Verschleiß
der Schleifscheibe) und die notwendige Kraft wurden gemessen
und sind in den nachstehenden Tabellen angegeben.
Ein Teil der vorstehend erhaltenen umgewandelten
Materialklumpens wurde in einem Mörser zerkleinert und durch
Pulver-Röntgenbeugungsspektrometrie geprüft, um die
Umwandlungsrate in kubisches Bornitrid aufgrund des
Intensitätsverhältnisses der Beugungslinien des kubischen
Bornitrids (111) und des hexagonalen Bornitrids (002) unter
Verwendung von CuK α-Strahlung zu bestimmen. Dabei wurde die
Umwandlungsrate festgestellt.
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid,
dadurch gekennzeichnet, daß hexagonales Bornitrid in
Gegenwart mindestens eines Carbids, das aus der Gruppe der
Carbide von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen ausgewählt
ist, unter Bedingungen der Temperatur und des Drucks im
Stabilitätsbereich von kubischem Bornitrid gehalten wird,
wobei das hexagonale Bornitrid in kubisches Bornitrid
umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens
eine Carbid in einer solchen Menge eingesetzt wird, daß die
Gesamtzahl der das mindestens eine Carbid bildenden
Metallatome 0,1 bis 30 auf 100 Moleküle des hexagonalen
Bornitrids beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das mindestens
eine Carbid in einer solchen Menge verwendet wird, daß die
Gesamtzahl der Metallatome, die das mindestens eine Carbid
bilden, 0,5 bis 20 pro 100 Moleküle des hexagonalen
Bornitrids beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
der Stabilitätsbereich von kubischem Bornitrid bei einer
Temperatur von 1100°C oder darüber und einem Druck von 3,8
GPa oder mehr ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
das das umgewandelte kubische Bornitrid und das nicht
umgewandelte hexagonale Bornitrid enthaltende Materialstück
zerkleinert wird, danach mit Natriumhydroxid und Wasser
versetzt und erhitzt wird, um das hexagonale Bornitrid
selektiv aufzulösen, wonach gekühlt wird, eine Reinigung mit
Säure und Filtration durchgeführt werden, wobei das kubische
Bornitrid isoliert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
das mindestens eine Carbid mindestens ein Carbid ist, das
unter den Carbiden von Lithium, Magnesium und Calcium
ausgewählt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
das mindestens eine Carbid CaC₂ umfaßt.
8. Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid,
dadurch gekennzeichnet, daß hexagonales Bornitrid in
Gegenwart mindestens einer ersten Verbindung, die aus der
Gruppe der Carbide von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen
ausgewählt ist, und mindestens einer zweiten Verbindung, die
aus der Gruppe der Amide und Imide von Alkalimetallen und
Erdalkalimetallen ausgewählt ist, unter Temperatur- und
Druckbedingungen im Stabilitätsbereich von kubischem
Bornitrid gehalten wird, wobei das hexagonale Bornitrid in
kubisches Bornitrid umgewandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste und die
zweite Verbindung in einer solchen Menge eingesetzt werden,
daß die Gesamtzahl der die erste und die zweite Verbindung
bildenden Metallatome 0,2 bis 50 pro 100 Moleküle des
hexagonalen Bornitrids beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste und die
zweite Verbindung in einer solchen Menge eingesetzt werden,
daß die Gesamtzahl der die erste und die zweite Verbindung
bildenden Metallatome 0,5 bis 40 pro 100 Teile Moleküle des
hexagonalen Bornitrids beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei
die erste und die zweite Verbindung in solchen Anteilen
eingesetzt werden, daß das Verhältnis der ersten Verbindung
zu der zweiten Verbindung 70 : 30 bis 5 : 95 beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei
die erste und die zweite Verbindung in solchen Anteilen
eingesetzt werden, daß das Verhältnis der ersten Verbindung
zu der zweiten Verbindung 50 : 50 bis 5 : 95 beträgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei
die erste Verbindung mindestens ein Carbid von Li, Mg
und/oder Ca ist und die zweite Verbindung mindestens ein Amid
und/oder Imid von Li, Mg und/oder Ca ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei
die erste Verbindung CaC₂ ist und die zweite Verbindung
mindestens eines der Amide von Li und Mg ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei
der Stabilitätsbereich von kubischem Bornitrid bei einer
Temperatur von 1100°C oder darüber und einem Druck von 3,8
GPa oder mehr ausgewählt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei
das das umgewandelte kubische Bornitrid und das nicht
umgewandelte hexagonale Bornitrid enthaltende Materialstück
zerkleinert wird, danach mit Natriumhydroxid und Wasser
versetzt und erhitzt wird, um das hexagonale Bornitrid
selektiv aufzulösen, wonach gekühlt wird, eine Reinigung mit
Säure und Filtration durchgeführt werden, wobei das kubische
Bornitrid isoliert wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-125712 | 1996-05-21 | ||
JP12571296A JP3471167B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19721082A1 true DE19721082A1 (de) | 1997-11-27 |
DE19721082B4 DE19721082B4 (de) | 2007-08-23 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19721082A Expired - Lifetime DE19721082B4 (de) | 1996-05-21 | 1997-05-20 | Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5837214A (de) |
JP (1) | JP3471167B2 (de) |
KR (1) | KR100487145B1 (de) |
DE (1) | DE19721082B4 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1478594A1 (de) * | 2002-02-28 | 2004-11-24 | Showa Denko K.K. | Verfahren zur herstellung von kubischem bornitrid |
DE19854487B4 (de) * | 1997-11-25 | 2007-11-15 | Showa Denko K.K. | Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid |
DE102011009834A1 (de) | 2011-01-31 | 2012-08-02 | Georg Vogt | Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6248303B1 (en) * | 1997-11-25 | 2001-06-19 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Method of producing cubic boron nitride |
JP4183317B2 (ja) * | 1997-11-25 | 2008-11-19 | 昭和電工株式会社 | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
JP4202521B2 (ja) * | 1999-04-08 | 2008-12-24 | 昭和電工株式会社 | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
DE60212100T2 (de) * | 2001-03-27 | 2006-12-21 | Showa Denko K.K. | Verfahren zur herstellung kubischen bornitrids |
US7001577B2 (en) * | 2001-11-02 | 2006-02-21 | Diamond Innovaitons, Inc. | Low oxygen cubic boron nitride and its production |
US7244406B2 (en) * | 2002-02-28 | 2007-07-17 | Showa Denko K.K. | Method for producing cubic boron nitride |
EP2177585B1 (de) | 2003-08-20 | 2014-11-26 | Showa Denko K.K. | Kubisches Bornitrid, Herstellungsverfahren für kubisches Bornitrid, Zahnrad mit kubischem Bornitrid und gesintertes kubisches Bornitridkompakt |
JP6040947B2 (ja) * | 2014-02-20 | 2016-12-07 | 信越半導体株式会社 | ワークの両頭研削方法 |
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Family Cites Families (12)
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JP2728491B2 (ja) * | 1989-02-22 | 1998-03-18 | 昭和電工株式会社 | 立方晶窒化硼素焼結体の製造方法及びその砥粒の製造方法 |
JP2987415B2 (ja) * | 1991-01-23 | 1999-12-06 | 工業技術院長 | 窒化ほう素の製造方法 |
US5194071A (en) * | 1991-07-25 | 1993-03-16 | General Electric Company Inc. | Cubic boron nitride abrasive and process for preparing same |
US5985228A (en) * | 1992-12-22 | 1999-11-16 | General Electric Company | Method for controlling the particle size distribution in the production of multicrystalline cubic boron nitride |
JP3400842B2 (ja) * | 1993-07-09 | 2003-04-28 | 昭和電工株式会社 | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
US5618509A (en) * | 1993-07-09 | 1997-04-08 | Showa Denko K.K. | Method for producing cubic boron nitride |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19854487B4 (de) * | 1997-11-25 | 2007-11-15 | Showa Denko K.K. | Verfahren zur Herstellung von kubischem Bornitrid |
EP1478594A1 (de) * | 2002-02-28 | 2004-11-24 | Showa Denko K.K. | Verfahren zur herstellung von kubischem bornitrid |
EP1478594A4 (de) * | 2002-02-28 | 2009-04-29 | Showa Denko Kk | Verfahren zur herstellung von kubischem bornitrid |
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