DE3923671C2

DE3923671C2 - CBN-Schleifmittelkörner aus kubischem Bornitrid und ein Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE3923671C2
Application number: DE3923671A
Authority: DE
Inventors: Hirohiko Ohtsubo; Masakazu Maki; Eiichi Iizuka
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2009-07-19
Also published as: KR910004833B1; US5000760A; KR910002709A; DE3923671A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifmittel, das aus kubischem Bornitrid besteht, ein Verfahren zur Herstellung desselben sowie eine Schleifscheibe, die aus dem gleichen Schleifmittel besteht.

Kubisches Bornitrid (hiernach als CBN bezeichnet) wird hergestellt, indem man hexagonales Bornitrid (hiernach als HBN bezeichnet) unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen, bei denen CBN thermodynamisch beständig ist, behandelt. CBN besitzt nach Diamant die größte Härte. Die chemische Beständigkeit von CBN, insbesondere die Beständigkeit gegenüber zu bearbeitenden Eisenmaterialien, ist der von Diamant überlegen. Der Anteil an als Schleifmittel eingesetztem CBN nimmt daher zu.

Diverse Vorschläge zur Herstellung von CBN-Partikeln sind in den Veröffentlichungen der ungeprüften japanischen Patente 59-57905, 59-73410 und 59-73411 enthalten. Die durch diese allgemeinen Verfahren hergestellten CBN-Partikel können allgemein gesagt auf elektroplattierten Schleifscheiben oder auf metallgebundenen Schleifscheiben ohne Probleme verwendet werden, mit Ausnahme der Fälle, bei denen eine spezielle Schneidqualität gefordert wird.

Die CBN-Partikel für diese Anwendungsfälle sollten dicht und transparent sein sowie scharfe Schneidkanten und eine hohe Druckfestigkeit bis zum Bersten aufweisen.

J 59-199514 beschreibt die Herstellung von kubischem Bornitrid aus hexagonalem Bornitrid unter Verwendung von LiMBN, worin M ein Erdalkalimetall ist, als Katalysator und einer Silicium-Quelle, die in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-% zugesetzt wird. Nach J 61-017405 wird kubisches Bornitrid aus hexagonalem Bornitrid bei hoher Temperatur und hohem Druck unter Verwendung von LiMBN₂, worin M ein Erdalkalimetall ist, und Li₈SiN₄ als Katalysator hergestellt.

Der Anmelder schlug in der Veröffentlichung des ungeprüften japanischen Patentes 61-31306 ein Verfahren zur Herstellung von CBN vor, bei dem LiMBN₂ (M ist Erdalkalimetall) und Ca₅Si₂N₆ als die Katalysatoren eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird eine Spurenmenge von Si in den Katalysatoren in das CBN eingearbeitet was zu einem Anstieg der {111} der Kristalle und einem Schärfen der Ecken der CBN-Partikel führt. Als Ergebnis werden die Eigenschaften von CBN als Schleifmittelpartikel verbessert.

Der Anmelder schlug ferner in der Veröffentlichung des ungeprüften japanischen Patentes 61-17405 vor, LiMBN₂ (M ist Erdalkalimetall) und Li₈SiN₄ als die Katalysatoren einzusetzen und auf diese Weise Si in die CBN-Partikel einzuarbeiten und damit die Ecken der CBN-Partikel zu schärfen.

Die Erfinder untersuchten die äußeren Ebenen der CBN-Partikel, die durch die Verfahren der Veröffentlichungen der ungeprüften japanischen Patente 61-31306 und 61-17405 hergestellt worden waren. Es wurde dabei folgendes entdeckt. Die grundsätzlichen äußeren Bildungsebenen der CBN-Partikel sind 8 {111} Ebenen. In den meisten der äußeren Ebenen schneiden sich jedoch die {111} Ebenen nicht miteinander, während sich {100} Ebenen und {111} Ebenen miteinander schneiden. Folglich besitzen die CBN-Partikel nicht die scharfen Kanten der {111} Polygone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile auszuschalten und CBN-Partikel zur Verfügung zu stellen, die schärfere Kanten und bessere Schleifeigenschaften besitzen als die herkömmlichen CBN-Partikel.

Die Erfinder stellten fest, daß die Habitus-Ebenen von CBN dadurch reich an {111} Ebenen werden, daß sie 0,01 Gew.-% oder mehr (Prozentangaben sind hiernach immer Gew.-%, wenn nicht anders angegeben) an Si enthalten und ein spezielles Herstellverfahren angewendet wird.

Obwohl bekannte Vorschläge zur Verwendung von Si-enthaltenden Katalysatoren und in bezug auf den Einbau von Si aus diesen Katalysatoren in CBN existieren, können durch diese Verfahren die {111} Ebenen nicht vermehrt werden. Diese Verfahren sind daher nicht wirksam, um scharfe Kantenlinien an den CBN-Partikeln auszubilden.

Ein Verfahren zur Herstellung der CBN-Schleifmittelkörner gemäß der Erfindung besteht darin, daß eine C-Quelle, eine Si-Quelle und mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Alkalihydrid oder Erdalkalihydrid besteht, zusammen mit einem synthetisierenden Katalysator von CBN, bei dem es sich um ein Alkalihydrid oder ein Erdalkalihydrid handeln kann, mit HBN vermischt und unter hoher Temperatur und hohem Druck behandelt werden. Dieses Verfahren kann wie folgt verwirklicht werden:

(1) Eine C-Quelle, eine Si-Quelle und ein Alkalihydrid oder ein Erdalkalihydrid werden zusammen mit einem Katalysator zur Herstellung von CBN, der weder ein Alkalihydrid noch ein Erdalkalihydrid ist, zusammen mit HBN vermischt und unter hoher Temperatur und hohem Druck behandelt.
(2) Eine C-Quelle, eine Si-Quelle und ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Alkalihydrid, einem Erdalkalihydrid, einem Katalysator zur Herstellung von CBN der weder das Alkalihydrid noch das Erdalkalihydrid ist, besteht, werden mit HBN vermischt und unter hoher Temperatur und hohem Druck behandelt.
(3) Eine C-Quelle, eine Si-Quelle, ein Alkalihydrid und/oder ein Erdalkalihydrid und ein Katalysator zur Herstellung von CBN werden mit HBN vermischt und unter hoher Temperatur und hohem Druck behandelt.

Die erfindungsgemäß erhaltenen CBN-Schleifmittelkörner können mit Hilfe eines Bindemittels oder über ein Elektroplattierungsverfahren miteinander verbunden oder auf einen Schleifscheibenkörper gebunden werden.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Elektronenmikroskopfotographie, die die CBN-Schleifmittelkörner gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Elektronenmikroskopfotographie, die herkömmliche CBN-Schleifmittelkörner zeigt,

Fig. 3 ein CBN-Tetraeder, das durch vier {111} Ebenen gebildet wird,

Fig. 4 ein CBN-Octaeder, das durch Abtrennen eines jeden Scheitels des Tetraeders gebildet worden ist und

Fig. 5 einen CBN-Kristall, der durch Abtrennen von Teilen eines Octaeders durch {111} Ebenen gebildet worden ist.

Die {111} Ebenen treten auf CBN auf, bei dem es sich um allgemeines Material oder um ein solches handeln kann, in das Si eingearbeitet worden sein kann. Es treten jedoch auch andere Ebenen auf solchem CBN-Material auf, mit dem Ergebnis, daß sich diese {111} Ebenen nicht direkt miteinander schneiden.

CBN ist ein polarer Kristall von B-Atomen und N-Atomen. Es gibt {111} Ebenen der B-Atome und {111} Ebenen der N-Atome. Wenn die Zahl der {111} Ebenen der B-Atome der der N-Atome an einem CBN-Kristall entspricht, wird ein CBN-Kristall in der Form eines normalen Octaeders gebildet. Der in Fig. 4 gezeigte CBN-Kristall ist ein solches Octaeder, das dem in Fig. 3 gezeigten Tetraeder entspricht, bei dem die vier Scheitelpunkte durch {111} Ebenen abgetrennt wurden. Dies ist die prinzipielle Form eines erfindungsgemäß ausgebildeten CBN-Kristalls.

Wenn, wie in Fig. 5 gezeigt, {100} Ebenen auftreten und die Kanten der {111} Ebenen einfassen, besitzt der gebildete CBN-Kristall eine herkömmliche Form. Im Gegensatz dazu fördern die erfindungsgemäß in den CBN-Kristall während dessen Wachstum eingearbeiteten Si-Atome das Wachstum der {111} Ebenen und unterdrücken das Wachstum der {100} Ebenen.

Die Zahl der Kristalle, die nur durch die {111} Ebenen gebildet werden, sowie deren Zwillingskristalle beträgt 50% oder mehr in bezug auf die Zahl der Schleifmittelkörner, die durch die vorstehend beschriebene Ausführungsform (1) hergestellt wurden.

Fig. 1 zeigt in einer 75-fachen Vergrößerung einige der CBN-Partikeln, die in einer Charge des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels 1 hergestellt wurden. Wie aus dieser Fotographie deutlich hervorgeht, tritt eine Anzahl von dreieckförmigen Ebenen und Pyramidenkanten auf.

Fig. 2 zeigt die Formen von herkömmlichen CBN-Partikeln, in die Si gemäß dem Verfahren der Veröffentlichung des ungeprüften japanischen Patentes 61-31306 eingearbeitet wurde. Obwohl an diesen CBN-Partikeln scharfe Kanten auftreten, sind sie allgemein gerundet, so daß sich daher ihre äußere Form grundsätzlich von der der Partikel der vorliegenden Erfindung unterscheidet.

Wahrscheinlich sind die Gründe für das Nichtauftreten von scharfen Kanten bei den CBN-Schleifmittelkörnern, die durch die herkömmlichen Verfahren gewonnen wurden, darauf zurückzuführen, daß unnormale Substanzen, wie beispielsweise B₂O₃, im Synthesesystem vorhanden sind und den Kristallwachstumsvorgang derart verhindern, daß das Wachstum in einer parallelen Richtung zu den {111} Ebenen relativ behindert wird, während das Wachstum in einer Richtung senkrecht zu den {111} Ebenen relativ gefördert wird. Folglich treten zwischen den {111} Ebenen {100} Ebenen auf. Um daher die CBN-Schleifmittelkörner mit scharfen Schneidkanten zu synthetisieren, erscheint es erforderlich, den Einfluß des gesamten Synthetisierungssystems, insbesondere von jeglichen Oxyden, auf das CBN während des Kristallwachstums auszuschließen.

Die Erfinder versuchten, eine C-Quelle in das Rohmaterial einzuarbeiten, um auf diese Weise die oxydischen Anteile, wie beispielsweise B₂O₃, unter hoher Temperatur und hohem Druck bei der Synthese von CBN zu reduzieren und zu zersetzen und ihren Einfluß auf das Wachstum auszuschließen oder zu vermindern. Als Ergebnis davon wurde ein CBN-Kristall entwickelt, der reich an {111} Ebenen ist und scharfe Kantenlinien und Ecken besitzt.

Der Anmelder schlug in der Veröffentlichung des ungeprüften japanischen Patentes 58-120505 vor, eine C-Quelle, beispielsweise Graphit, mit HBN zu vermischen und das auf diese Weise hergestellte Rohmaterial unter hoher Temperatur und hohem Druck zu behandeln. Im Gegensatz dazu werden erfindungsgemäß die C-Quelle und die Si-Quelle miteinander kombiniert, wobei es diese Kombination ermöglicht, einen CBN-Kristall zu erhalten, bei dem die {111} Ebenen sich grendlich entwickelt haben und entlang der Kantenlinien in direktem Kontakt miteinander stehen.

Das Alkalihydrid und das Erdalkalihydrid ermöglichen die Synthese eines reinen CBN-Kristalls, der eine geringe Zahl von Fehlern und eine transparente Erscheinungsform besitzt. Alkalihydrid und Erdalkalihydrid wirken darüber hinaus als Katalysator und als Reinigungsmittel, um einen Kristall zu erhalten, der wenige Fehler und eine hohe Festigkeit aufweist. Alkalihydrid und Erdalkalihydrid fördern darüber hinaus die Wirkung von Si.

Durch das Verfahren der vorstehend erwähnten Ausführungsform (1) werden die in Fig. 1 dargestellten CBN-Schleifmittelkörner gewonnen.

Die Verfahren der Ausführungsformen (2) und (3) führen zu CBN-Körnern, die eine geringere Anzahl von direkten Schnittstellen von {111} Ebenen besitzen als in Fig. 1 gezeigt, deren Schleifmitteleigenschaften jedoch den herkömmlichen CBN-Körnern überlegen sind.

Die Bestandteile der erfindungsgemäß verwendeten Ausgangsmaterialien werden nachfolgend weiter erläutert.

Durch das erfindungsgemäß in das CBN-Material eingearbeitete Si wird die Gitterkonstante von CBN erhöht und dessen Festigkeit verbessert. Ein bevorzugter Anteil des Si-Gehaltes in bezug auf die Festigkeit liegt bei 0,01% oder mehr. Wenn der Si-Gehalt jedoch 1,0% übersteigt, tritt Si im CBN-Kristall als makroskopischer Fehler auf und setzt dessen Festigkeit herab. Ein bevorzugter Si-Gehalt reicht daher von 0,01 bis 1,0%.

HBN mit einem Reinheitsgrad von 95% oder mehr führt unveränderlich zu CBN, das die gewünschte Form an Scheitelpunkten besitzt. Fettsäuren, wie beispielsweise Stearinsäure und Palmitinsäure, Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Docosan (CH₃(CH)₂₀CH₃) und Terphenyl, Stickstoff-enthaltende organische Verbindungen, wie beispielsweise Melamin und Harnstoff, oder Kohlenstoff in elementarer Form oder in der Form von Verbindungen, beispielsweise Graphit, Ruß und B₄C, können als C-Quelle verwendet werden. Von diesen C-Quellen werden neben Graphit, der kristallin und beständig ist, diejenigen bevorzugt, bei denen das C ein Bestandteil der Verbindung zum Zeitpunkt der Zugabe ist und dann durch die Zersetzung während der Wachstumsperiode des CBN in eine aktive Form überführt wird. Die Menge der verwendeten C-Quelle ist vorzugsweise auf 0,04 bis 68,4 mal, bezogen auf ein mal B₂O₃ begrenzt. Die Menge der für das HBN mit üblicher Reinheit verwendeten C-Quelle liegt bei 0,01 bis 15% bezogen auf die gesamten Ausgangsmaterialien.

Si-Pulver und solche Verbindungen, wie B₄Si und Si₃N₄, können als Si-Quelle verwendet werden. Die Si-Quelle kann mit den Ausgangsmaterialien vermischt werden. Um jedoch den Si-Gehalt des CBN zu erhöhen, ist Si vorzugsweise ursprünglich im Synthesekatalysator für CBN enthalten. Si kann im Synthesekatalysator von CBN durch Erhitzen und Aufschmelzen der Si-Quelle und des Katalysators enthalten ein. Die Menge an verwendetem Si beträgt vorzugsweise 10^-5 bis 10^-6 mol bezogen auf 1 mol von HBN. Wenn diese Menge weniger als 10^-5 mol beträgt, ist die Menge an in das CBN eingearbeitetem Si sehr gering. Wenn andererseits diese Menge mehr als 10^-2 mol beträgt, treten im CBN makroskopische Fehler auf, wie vorstehend beschrieben.

LiH, NaH, CaH₂, SrH₂ u.ä. können als Alkalihydrid und Erdalkalihydrid eingesetzt werden und wirken als H-Quelle. Eine bevorzugte Menge der H-Quelle beträgt 0,1 bis 10%, bezogen auf die gesamten Ausgangsmaterialien.

Synthesekatalysatoren für CBN sind vorzugsweise:

(a) Alkalimetall, wie beispielsweise Li, Na und K, ihre Nitride (Li₃N, Na₃N) und ihre Doppelnitride (Li₃BN₂)
(b) Erdalkalimetalle, wie beispielsweise Ca, Sr, Mg und Ba, Nitride von Ca, Sr, Mg und Ba (Ca₃N₂, Sr₃N₂, Mg₃N₂ und Ba₃N₂) Doppelnitride (Ca₃BN₂) und
(c) Komplexnitride von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen (LiCaBN₂, LiBa_BN2). Der Synthesekatalysator (c) wird bevorzugt, da die CBN-Schleifmittelkörner wünschenswert scharfe Scheitelpunkte besitzen und in zuverlässiger Weise hergestellt werden können. Die Menge des verwendeten Synthesekatalysators beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-Teile bezogen auf 100 Gew.-Teile HBN.

Die Erfindung wird hiernach anhand von Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben.

Beispiel 1

HBN (Produkt UHB-1 von der Firma Showa Denko mit einer Korngröße von 6 bis 8 µm im Durchschnitt, einem Reinheitsgrad von 98% und einem B₂O₃-Gehalt von 0,5%) in einer Menge von 100 Teilen (Gewichtsteilen, wie hiernach immer) wurde mit 2,65 Teilen von Melamin (C₃H₆N₆) als C-Quelle, zwei Teilen von LiH als Alkalihydrid und 15 Teilen von LiCaBN₂ mit einem Si-Gehalt von 1% als Synthesekatalysator für CBN vermischt und danach geformt. Die erhaltenen Proben wurden bei 40-60 kbar und 1.400- 1600 °C behandelt. Es war möglich, die in Fig. 1 gezeigten CBN-Partikel zu erhalten, die eine gelbe Farbe aufweisen und transparent waren, dreieckförmige {111} Ebenen besaßen und eine Anzahl von scharfen Kanten aufweisen. Der durchschnittliche Korndurchmesser der CBN-Partikel betrug 130 µm, während der Si-Gehalt bei 0,103% lag.

Etwa 870 CBN-Partikel wurden mit einer 75-fachen Vergrößerung und 10 Gesichtsfeldern SEM-fotografiert. Die Ergebnisse zeigten, daß die Anteile von Körnern, die andere Ebenen als {111} besaßen, etwa 2,3% betrugen. Die anderen Ebenen {111} waren hauptsächlich {100} Ebenen.

Beispiel 2

Es wurde eine Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, daß das in Beispiel 1 verwendete Melamin durch einen Teil von Stearinsäure - CH₃ (CH₂)₁₆COOH - ersetzt wurde. Es war möglich, CBN-Partikel zu erhalten die eine relativ dunkle, schwarzbraune Farbe aufweisen und eine Anzahl von {111} Ebenen sowie scharfe Kanten besaßen, wie bei Beispiel 1.

Beispiel 3

Die Korngröße des bei Beispiel 1 erhaltenen CBN-Partikel wurde auf 120/140 eingestellt. Danach wurde eine Schleifscheibe mit einem Außendurchmesser von 150 mm und einer Dicke von 10 mm durch Elektroplattieren der eingestellten CBN-Partikel hergestellt. Die Spezifikation in bezug auf die Menge an verwendetem CBN u.ä. waren die gleichen wie bei dem Produkt SBN-T, bei dem es sich um ein herkömmliches Produkt des Anmelders handelt und bei dem blockige CBN-Partikel für eine Schleifscheibe verwendet werden. Dieses Produkt wurde zu Vergleichszwecken herangezogen. Die Schleifbedingungen der Schleifscheiben waren wie folgt:
Drehzahl der Schleifscheibe - 2000 U/min
Tischdrehzahl - 15 U/min
Vorschub - 40 µm
Bearbeitetes Material - M-2 Stahl.

Die zum Schleifen von 60 cm³ des bearbeiteten Materiales mit der herkömmlichen Schleifscheibe und der erfindungsgemäß ausgebildeten Schleifscheibe eingesetzte Leistung betrug einerseits 3030 W und andererseits 2640 W. Der letztgenannte Wert ist 13% niedriger als der erstgenannte Wert.

Beispiel 4

Es wurde eine Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 durchgeführt, mit Ausnahme, daß als Si-Quelle 0,3 Teile von B₄Si bezogen auf 100 Teile von HBN verwendet wurden. Es wurde CBN-Partikel erhalten, die denen von Beispiel 1 entsprachen. Der Si-Gehalt betrug 0,109% (1090 ppm)

Beispiel 5

Es wurde eine Behandlung unter den gleiche Bedingungen wie bei Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß als Si-Quelle 0,3 Teile von metallischem Si bezogen auf 100 Teile von HBN verwendet wurden. Es wurden CBN-Partikel erhalten, die denen von Beispiel 1 entsprachen. Der Si-Gehalt betrug 0,128% (1280 ppm)

Beispiel 6

Ein Teil von Stearinsäure als C-Quelle, 0,5 Teile von Harnstoff als N-Quelle, 10 Teile von LiCaBN₂ mit 1% von darin enthaltendem Si und 4 Teile von CaH₂ bezogen auf 100 Teile von HBN wurden unter den gleichen Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen wie bei Beispiel 1 behandelt. Es wurden CBN-Partikel erhalten, die keine schwarze Farbe aufweisen. Der Si-Gehalt von CBN betrug 970 ppm.

Beispiel 7

Keramisch gebundene Schleifscheiben wurden unter Verwendung der gemäß Beispiel 1 hergestellten CBN-Schleifpartikel sowie von herkömmlichen CBN-Partikeln hergestellt. Der Aufbau der Schleifscheiben war wie folgt:
Korngröße: 170/200
Konzentrationsgrad: 100 (Anteil der Schleifmittelkörner 25 Vol. %)
Porosität: 30 Vol. %
Bindungsanteil: 25 Vol. %
Füllmaterial: weißes Aluminiumoxid (WA220) -20 Vol. %.

Die Abmessungen der Schleifscheiben betrug 205 mm im Durchmesser, 5 mm und 76,2 mm in der Höhe.

Die CBN-Schleifmittelkörner wurden mit Borsilikatglas und Füllmaterial vermischt, in eine Größe von etwa 5 mm × 3 mm × 30 mm geformt und dann bei 950°C 10 h lang unter Umgebungsdruck gebrannt. Die gebrannten Körper wurden an einem Aluminiumrad befestigt, um die Schleifscheiben herzustellen.

Es wurde folgendes Schleifverfahren angewendet: Nasses traversales planares Schleifen; Drehzahl der Schleifscheibe - 2000 U/min, Tischdrehzahl - 15 m/min; Quervorschub - 2 mm/Durchlauf; und Vorschub - 20 µm. Es wurde folgendes Schleifmaterial erhalten:

Beispiel 8

HBN (Produkt UHB-1 von der Firma Showa Denko mit eine Korngröße von 6-8 im Durchschnitt, einer Reinheit von 98% und einem B₂O₃-Gehalt von 0,5%) in einer Menge von 100 Teilen (Gewichtsteilen) wurde mit 2,65 Teilen Melamin (C₃H₆N₆) als C- und N-Quelle und 15 Teilen von LiCaBN₂ mit einem Si-Gehalt von 1% als Synthesekatalysator für CBN vermischt und danach geformt. Die erhaltenen Proben wurden bei 40-60 kbar und 1400-1600 °C behandelt. Es war möglich, CBN-Partikel zu erhalten, die eine gelbe Farbe aufweisen und transparent waren. Der durchschnittliche Korndurchmesser und die Reinheit der CBN-Partikel betrug 130 µm und 99,8%.

Beispiel 9

Es wurde eine Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 8 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das in Beispiel 8 verwendete Melamin mit einem Teil von Stearinsäure - CH₃ (CH₂)₁₆COOH - ersetzt wurde.

Es war möglich, CBN-Partikel zu erhalten, die eine relativ dunkle, schwarzbraune Farbe aufwiesen und eine Reihe von {111} Ebenen sowie scharfe Kanten besaßen, wie bei Beispiel 8.

Beispiel 10

Der gleiche Schleiftest wie bei Beispiel 3 wurde in bezug auf die gemäß Beispiel 8 erhaltenen CBN-Partikel durchgeführt. Zum Schleifen von 60 cm³ an bearbeitetem Material wurde mit einer Leistung von 2788 W (Beispiel 8) und 2848 W (Beispiel 9) gearbeitet, was eine Reduzierung von 8% und 6% in bezug auf die Leistung von 3030 W des herkömmlichen Produktes (SBN-T) des Anmelders darstellt.

Beispiel 11

Ein Teil von Stearinsäure als C-Quelle, 0,5 Teile von Harnstoff als N-Quelle und 10 Teile von Li₃BN₂ mit 1% darin enthaltenem Si wurden unter den gleichen Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen wie bei Beispiel 8 behandelt. Es wurden CBN-Partikel mit scharfen Kanten und keiner schwarzen Farbe erhalten.

Beispiel 12

Ein Teil von Docosan als C-Quelle, 0,5 Teile von Harnstoff als N-Quelle, 0,3 Teile von B₄Si als Si-Quelle und 10 Teile von LiSrBN₂ als Synthesekatalysator für den CBN wurden unter den gleichen Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen wie bei Bespiel 8 behandelt. Es konnten relativ schwarze CBN-Partikel mit scharfen Kanten erhalten werden.

Wie vorstehend erläutert, weisen die erfindungsgemäßen CBN-Schleifmittelkörner schärfere Kanten auf als die herkömmlichen Produkte und besitzen ein verbessertes Schleifvermögen als eine Schleifscheibe, die für eine hohe Schneidqualität erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer zuverlässigen Herstellung von CBN-Schleifmittelkörnern mit scharfen Kanten.

Claims

1. CBN-Schleifmittelkörner, die 0,01 Gew.-% oder mehr Silicium enthalten, wobei der überwiegende Teil der Oberflächen aus einander schneidenden {111} Ebenen besteht.

2. CBN-Schleifmittelkörner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Si-Gehalt 0,01 bis 1,00 Gew.-% beträgt.

3. Verfahren zur Herstellung von CBN-Schleifmittelkörnern durch Behandlung von hexagonalem Bornitrid (HBN) bei einer Temperatur von 1 400 bis 1 600°C und einem Druck von 40 bis 60 kbar in Gegenwart einer Kohlenstoffquelle, Siliciumquelle und ggf. eines Synthesekatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Alkalihydrid und/oder Erdalkalihydrid eingesetzt wird und der Synthesekatalysator ausgewählt ist aus der aus Alkali- und Erdalkalimetallen, ihren Nitriden und Doppelnitriden und Komplexnitriden von Alkali- und Erdalkalimetallen bestehenden Gruppe.

4. Verfahren zur Herstellung von CBN-Schleifmittelkörnern durch Behandlung von HBN bei einer Temperatur von 1 400 bis 1 600°C und einem Druck von 40 bis 60 kbar, dadurch gekennzeichnet, daß eine Si-Quelle, ein Alkalihydrid oder ein Erdalkalihydrid und ein Synthesekatalysator gemäß Anspruch 3 mit HBN vermischt und behandelt werden, wobei das eingesetzte HBN eine Reinheit von 95% oder mehr besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete HBN eine Reinheit von 95% oder mehr besitzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffquelle mindestens ausgewählt ist aus Fettsäuren, Kohlenwasserstoffen, Stickstoff enthaltenden organischen Verbindungen, Graphit, Ruß und B₄C.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der verwendeten C-Quelle 0,01 bis 15%, bezogen auf das Gesamtgewicht der behandelten Materialien, beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Si-Quelle mindestens ausgewählt ist aus B₄Si, Si₃N₄ und Si, und im Synthesekatalysator für CBN enthalten sein kann.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der verwendeten Si-Quelle 10^-5 bis 10^-2 mol, bezogen auf ein mol HBN, beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalihydrid aus der aus Lithium- und Natriumhydrid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalihydrid aus der aus Calcium- und Strontiumhydrid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des verwendeten Alkali- oder Erdalkalihydrids 0,1 bis 10%, bezogen auf die zu behandelnden Materialien, beträgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Materialien des weiteren eine N-Quelle enthalten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die N-Quelle aus der aus Melamin und Harnstoff bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der verwendeten N-Quelle 0,01 bis 10 Teile der zu behandelnden Materialien beträgt.