JP2021116204A - Sintered body of hexagonal boron nitride - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、六方晶窒化ホウ素を含む焼結体（六方晶窒化ホウ素焼結体）に関する。 The present disclosure relates to a sintered body containing hexagonal boron nitride (hexagonal boron nitride sintered body).
六方晶窒化ホウ素を用いて製造される焼結体は、快削性等の機械加工性に優れるため種々の形状に加工することができる。当該焼結体はまた、窒化ホウ素を含むことから、潤滑性、高熱伝導性、絶縁性、及び化学的安定性等に優れるため、固体潤滑材、溶融ガス及びアルミニウム等に対する離型材、及び反応容器等の種々の用途への展開が期待される。 Sintered bodies produced using hexagonal boron nitride can be processed into various shapes because they are excellent in machinability such as free-cutting property. Since the sintered body also contains boron nitride, it is excellent in lubricity, high thermal conductivity, insulating property, chemical stability, etc., so that it is a solid lubricant, a mold release material for molten gas, aluminum, etc., and a reaction vessel. It is expected to be applied to various uses such as.
焼結体の機械的強度の向上を図る技術として、例えば、特許文献１に、窒化硼素粉末と硼素粉末とからなる原料粉末を、窒素ガス、一酸化炭素ガス、及び不活性ガスからなる群から選ばれる一種類以上のガスの存在下で、加圧焼結してなる窒化硼素焼結体の製造方法であって、前記窒化硼素粉末の酸素量が１．５質量％以上であることを特徴とする窒化硼素焼結体の製造方法が記載されている。 As a technique for improving the mechanical strength of the sintered body, for example, in Patent Document 1, a raw material powder composed of a boron nitride powder and a boron powder is composed of a group consisting of nitrogen gas, carbon monoxide gas, and an inert gas. A method for producing a boron nitride sintered body, which is obtained by pressure sintering in the presence of one or more selected gases, characterized in that the oxygen content of the boron nitride powder is 1.5% by mass or more. A method for producing a boron nitride sintered body is described.
本開示は、密度に対するショア硬さに優れる焼結体を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a sintered body having excellent shore hardness with respect to density.
本開示の一側面は、六方晶窒化ホウ素を含み、上記六方晶窒化ホウ素の含有量が９８質量％以上であり、水銀ポロシメーターによって測定される細孔径分布曲線における対数微分気孔体積が１．００ｍＬ／ｇ以上である、焼結体を提供する。 One aspect of the present disclosure is that it contains hexagonal boron nitride, the content of the hexagonal boron nitride is 98% by mass or more, and the logarithmic differential pore volume in the pore size distribution curve measured by a mercury porosimeter is 1.00 mL /. Provided is a sintered body having a weight of g or more.
上記焼結体は、六方晶窒化ホウ素の含有量が高く、対数微分気孔体積が所定値以上であることから、六方晶窒化ホウ素の粒子が均一であり、形成される気孔径のばらつきが抑制され、密度に対するショア硬さに優れる。このような効果が得られる理由は定かではないが、本発明者らは以下のように推測する。まず、焼結体の密度が同程度である場合、焼結体の硬さは、焼結体を構成する粒子の粒子径及び粒度等の構成の影響を受けると考えられ、焼結体を構成する粒子は、均一性に優れるものであることが望ましい。均一性に優れる六方晶窒化ホウ素の粒子を用いることで、対数微分気孔体積を所定値以上とすることができ、上記気孔径のばらつきが抑制されることによって、焼結体に力が加わった際の局所への応力集中が抑制されるため、上述のような効果が発揮できたものと、本発明者らは推測する。また、気孔径のばらつきが抑制されることによって、ショア硬さの値のばらつきも小さなものとなり得る。 Since the sintered body has a high content of hexagonal boron nitride and a logarithmic differential pore volume of a predetermined value or more, the hexagonal boron nitride particles are uniform and variations in the formed pore diameter are suppressed. Excellent shore hardness with respect to density. The reason why such an effect is obtained is not clear, but the present inventors speculate as follows. First, when the density of the sintered body is about the same, the hardness of the sintered body is considered to be affected by the composition such as the particle size and the particle size of the particles constituting the sintered body, and constitutes the sintered body. It is desirable that the particles to be fired have excellent uniformity. By using hexagonal boron nitride particles having excellent uniformity, the logarithmic differential pore volume can be set to a predetermined value or more, and the variation in pore diameter is suppressed, so that when a force is applied to the sintered body. The present inventors presume that the above-mentioned effects could be exhibited because the stress concentration in the local area was suppressed. Further, by suppressing the variation in the pore diameter, the variation in the shore hardness value can be small.
上記焼結体は、上記対数微分気孔体積を示すピークの位置が０．４〜１．０μｍであり、上記ピークの半値幅が０．２８μｍ以下であってよい。対数微分気孔体積を示すピークの半値幅が所定値以下であることで、より気孔分布が狭く、組織の均一性により一層優れ、ショア硬さにより優れる。 In the sintered body, the position of the peak indicating the logarithmic differential pore volume may be 0.4 to 1.0 μm, and the half width of the peak may be 0.28 μm or less. When the half width of the peak indicating the logarithmic differential pore volume is not more than a predetermined value, the pore distribution is narrower, the texture uniformity is further improved, and the shore hardness is superior.
上記焼結体は、全気孔率が２０体積％以上であってよい。 The sintered body may have a total porosity of 20% by volume or more.
本開示によれば、密度に対するショア硬さに優れる焼結体を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a sintered body having excellent shore hardness with respect to density.
以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described. However, the following embodiments are examples for explaining the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents.
本明細書において「○○〜△△」で示される数値範囲は特に断らない限り、「○○以上△△以下」を意味する。本明細書における「部」又は「％」は特に断らない限り、質量基準である。また本明細書における圧力の単位は、特に断らない限り、ゲージ圧であり、「Ｇ」又は「ｇａｇｅ」といった表記を省略する。 Unless otherwise specified, the numerical range indicated by "○○ to △△" in the present specification means "○○ or more and △△ or less". Unless otherwise specified, "parts" or "%" in the present specification are based on mass. Further, the unit of pressure in the present specification is a gauge pressure unless otherwise specified, and the notation such as "G" or "gage" is omitted.
本明細書において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 Unless otherwise specified, the materials exemplified in the present specification may be used alone or in combination of two or more. The content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component in the composition are present, unless otherwise specified. ..
焼結体の一実施形態は、六方晶窒化ホウ素を含み、六方晶窒化ホウ素の一次粒子同士が焼結されて形成されるものであってよい。窒化ホウ素焼結体は通常、複数の孔部（細孔）を有する多孔性の焼結体である。上記焼結体は、六方晶窒化ホウ素を含み、同程度の密度を有する従来の焼結体と比較して、ショア硬さに優れる。 One embodiment of the sintered body may include hexagonal boron nitride and may be formed by sintering primary particles of hexagonal boron nitride. The boron nitride sintered body is usually a porous sintered body having a plurality of pores (pores). The sintered body contains hexagonal boron nitride and is excellent in shore hardness as compared with a conventional sintered body having a similar density.
焼結体は、六方晶窒化ホウ素を含み、好ましくは六方晶窒化ホウ素からなる。焼結体における六方晶窒化ホウ素の含有量は、焼結体の全量を基準として、例えば、９５質量％以上、９７質量％以上、９９質量％以上、又は９９．５質量％以上であってよく、１００質量％であってもよい。 The sintered body contains hexagonal boron nitride, preferably composed of hexagonal boron nitride. The content of hexagonal boron nitride in the sintered body may be, for example, 95% by mass or more, 97% by mass or more, 99% by mass or more, or 99.5% by mass or more based on the total amount of the sintered body. , 100% by mass.
また、上記六方晶窒化ホウ素の純度は９８質量％以上であるが、９９質量％以上であってよい。六方晶窒化ホウ素粉末の純度が上記範囲内であることで、不純物による融点の低下などが抑制されることから、高温雰囲気下で使用可能な焼結体とすることができる。六方晶窒化ホウ素粉末の純度が上記範囲内であることでまた、上記焼結体は、より高純度の窒化ホウ素焼結体となる。 The purity of the hexagonal boron nitride is 98% by mass or more, but may be 99% by mass or more. When the purity of the hexagonal boron nitride powder is within the above range, a decrease in the melting point due to impurities is suppressed, so that a sintered body that can be used in a high temperature atmosphere can be obtained. When the purity of the hexagonal boron nitride powder is within the above range, the sintered body becomes a higher-purity boron nitride sintered body.
本明細書における六方晶窒化ホウ素粉末の含有量及び純度は、滴定によって算出される値を意味する。具体的には、まず、試料を水酸化ナトリウムでアルカリ分解させ、水蒸気蒸留法によって分解液からアンモニアを蒸留して、ホウ酸水溶液に捕集する。次に、この捕集液を対象として、硫酸規定液で滴定することによって、上記試料中の窒素原子（Ｎ）の含有量を求める。得られた窒素原子の含有量から、以下の式（１）に基づいて、試料中の六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の含有量を決定し、六方晶窒化ホウ素粉末の純度を算出する。なお、六方晶窒化ホウ素の式量は２４．８１８ｇ／ｍｏｌ、窒素原子の原子量は１４．００６ｇ／ｍｏｌを用いる。 The content and purity of hexagonal boron nitride powder in the present specification mean values calculated by titration. Specifically, first, the sample is alkaline-decomposed with sodium hydroxide, ammonia is distilled from the decomposition liquid by a steam distillation method, and the sample is collected in a boric acid aqueous solution. Next, the content of the nitrogen atom (N) in the sample is determined by titrating the collected liquid with a sulfuric acid-regulated liquid. From the obtained nitrogen atom content, the content of hexagonal boron nitride (hBN) in the sample is determined based on the following formula (1), and the purity of the hexagonal boron nitride powder is calculated. The formula amount of hexagonal boron nitride is 24.818 g / mol, and the atomic weight of nitrogen atom is 14.006 g / mol.
試料中の六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の含有量［質量％］＝窒素原子（Ｎ）の含有量［質量％］×１．７７２・・・（１） Hexagonal Boron Nitride (hBN) Content [Mass%] = Nitrogen Atom (N) Content [Mass%] x 1.772 ... (1)
上記焼結体は、水銀ポロシメーターによって測定される細孔径分布曲線における対数微分気孔体積の下限値が１．００ｍＬ／ｇ以上であるが、例えば、１．０５ｍＬ／ｇ以上、１．０８ｍＬ／ｇ以上、１．１５ｍＬ／ｇ以上、又は１．３０ｍＬ／ｇ以上であってよい。上記対数微分気孔体積が上記範囲内であることで、焼結体中の気孔径のばらつきがより抑制され、焼結体のショア硬さ向上させることができ、またショア硬さのばらつきを抑制することができる。上記焼結体の、水銀ポロシメーターによって測定される細孔径分布曲線における対数微分気孔体積の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば、２．０ｍＬ／ｇ以下、又は１．９ｍＬ／ｇ以下であってよい。上記対数微分気孔体積は上述の範囲内で調整することができ、例えば、１．００〜２．０ｍＬ／ｇ、又は１．０５〜１．９ｍＬ／ｇであってよい。上記対数微分気孔体積は、例えば、粒子径のばらつきが抑制された六方晶窒化ホウ素粉末を用いて調製することによって制御することができる。 In the above sintered body, the lower limit of the logarithmic differential pore volume in the pore size distribution curve measured by the mercury porosimeter is 1.00 mL / g or more, and for example, 1.05 mL / g or more and 1.08 mL / g or more. , 1.15 mL / g or more, or 1.30 mL / g or more. When the logarithmic differential pore volume is within the above range, the variation in the pore diameter in the sintered body can be further suppressed, the shore hardness of the sintered body can be improved, and the variation in the shore hardness can be suppressed. be able to. The upper limit of the logarithmic differential pore volume in the pore size distribution curve measured by the mercury porosimeter of the sintered body is not particularly limited, but is, for example, 2.0 mL / g or less, or 1.9 mL / g. It may be: The logarithmic pore volume can be adjusted within the above range, and may be, for example, 1.00 to 2.0 mL / g or 1.05 to 1.9 mL / g. The logarithmic differential pore volume can be controlled, for example, by preparing a hexagonal boron nitride powder in which variation in particle size is suppressed.
上記対数微分気孔体積を示すピークの位置は、０．４〜１．０μｍであってよい。上記ピークの半値幅の上限値は、例えば、０．２９μｍ以下、０．２８μｍ以下、０．２７μｍ以下、０．２７μｍ未満、０．２５μｍ以下、又は０．２５μｍ未満であってよい。上記対数微分気孔体積を示すピークの半値幅が上記範囲内であることで、より気孔分布が狭く、組織の均一性により一層優れ、ショア硬さをより向上させることができる。上記対数微分気孔体積を示すピークの半値幅の下限値は、特に限定されるものではないが、通常、０．１１μｍ以上、又は０．１２ｍ以上である。上記対数微分気孔体積を示すピークの半値幅は上述の範囲内で調整してよく、例えば、０．１１〜０．２９μｍ、又は０．１２〜０．２８μｍであってよい。上記ピークの半値幅は、例えば、粒子径のばらつきが抑制された六方晶窒化ホウ素粉末を用いること、加圧成型の条件及び焼成条件等を調整によって制御することができる。 The position of the peak indicating the logarithmic differential pore volume may be 0.4 to 1.0 μm. The upper limit of the half width of the peak may be, for example, 0.29 μm or less, 0.28 μm or less, 0.27 μm or less, less than 0.27 μm, 0.25 μm or less, or less than 0.25 μm. When the half width of the peak indicating the logarithmic differential pore volume is within the above range, the pore distribution is narrower, the uniformity of the structure is further improved, and the shore hardness can be further improved. The lower limit of the half width of the peak indicating the logarithmic differential pore volume is not particularly limited, but is usually 0.11 μm or more, or 0.12 m or more. The half width of the peak indicating the logarithmic differential pore volume may be adjusted within the above range, and may be, for example, 0.11 to 0.29 μm or 0.12 to 0.28 μm. The half-value width of the peak can be controlled by, for example, using hexagonal boron nitride powder in which variation in particle size is suppressed, pressure molding conditions, firing conditions, and the like.
焼結体の全気孔率の下限値は、例えば、２０体積％以上、２１体積％以上、又は２２体積％以上であってよい。焼結体の全気孔率の上限値は、例えば、５０体積％以下、４９体積％以下、又は４８体積％以下であってよい。焼結体の全気孔率は上述の範囲内で調整してよく、例えば、２０〜５０体積％、２１〜４９体積％、又は２２〜４８体積％であってよい。 The lower limit of the total porosity of the sintered body may be, for example, 20% by volume or more, 21% by volume or more, or 22% by volume or more. The upper limit of the total porosity of the sintered body may be, for example, 50% by volume or less, 49% by volume or less, or 48% by volume or less. The total porosity of the sintered body may be adjusted within the above range, and may be, for example, 20 to 50% by volume, 21 to 49% by volume, or 22 to 48% by volume.
本明細書における細孔径分布、ピークの半値幅及び全気孔率は、ＪＩＳ Ｒ １６５５：２００３「ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔分布試験方法」に準拠して水銀圧入法に基づき測定される値である。本明細書において「半値幅」は、半値全幅（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）を意味する。 The pore size distribution, peak half-value width, and total porosity in the present specification are measured based on the mercury injection method in accordance with JIS R 1655: 2003 "Method for testing the pore distribution of molded bodies by the mercury injection method for fine ceramics". The value. As used herein, the term "full width at half maximum" means the full width at half maximum (FWHM).
焼結体は、密度に対するショア硬さに優れる。また当該焼結体は、ショア硬さの値のばらつきが抑制されている。すなわち、本開示の一側面に係る焼結体のショア硬さは、従来の六方晶窒化ホウ素粉末を用いて形成され、同一密度を有する焼結体のショア硬さよりも優れる。焼結体の密度に対するショア硬さの比（焼結体のショア硬さ／焼結体の密度）は、例えば、６．０ｃｍ３／ｇ以上、６．５ｃｍ３／ｇ以上、７．０ｃｍ３／ｇ以上、又は７．２ｃｍ３／ｇ以上とすることができる。本明細書におけるショア硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４６：２０００「ショア硬さ試験−試験方法」に記載の方法に準拠して測定される値であり、Ｄ形試験機を用いて測定する。 The sintered body is excellent in shore hardness with respect to density. Further, in the sintered body, the variation in the shore hardness value is suppressed. That is, the shore hardness of the sintered body according to one aspect of the present disclosure is superior to the shore hardness of the sintered body having the same density, which is formed by using the conventional hexagonal boron nitride powder. The ratio of the shore hardness to the density of the sintered body (shore hardness of the sintered body / density of the sintered body) is, for example, 6.0 cm 3 / g or more, 6.5 cm 3 / g or more, 7.0 cm 3 It can be / g or more, or 7.2 cm 3 / g or more. The shore hardness in the present specification is a value measured according to the method described in JIS Z 2246: 2000 "Shore hardness test-test method", and is measured using a D-type tester.
成形体の密度は、特に制限されるものではないが、例えば、１．４〜１．８ｇ／ｃｍ３程度に調整してもよい。未焼成時の成型物の密度は、例えば、プレス機の圧力、冷間等方圧加圧法（ｃｏｌｄ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ：ＣＩＰ）による圧縮時圧力等によって調整することができる。焼結体の密度は、未焼成時の成型物の密度を調製することで制御することができる。 The density of the molded product is not particularly limited, but may be adjusted to , for example, about 1.4 to 1.8 g / cm 3. The density of the molded product when it is not fired can be adjusted by, for example, the pressure of a press machine, the pressure during compression by a cold isotropic pressing method (CIP), or the like. The density of the sintered body can be controlled by adjusting the density of the molded product when it is not fired.
上述の焼結体は、例えば、以下のような方法で製造することができる。焼結体の製造方法の一実施形態は、六方晶窒化ホウ素粉末を含む粉末を成型し成型物を得る工程と、上記成型物を加熱することで焼成して焼結体を得る工程とを有する。上記成型物を得る工程は、上記粉末とバインダーとを含むスラリーを調製し、噴霧乾燥機等で球状化処理した後に成型してもよい。球状化処理によって造粒した粉末を用いることで、成型物密度を向上させ、焼結体の組織をより緻密なものとすることができる。成型には、金型を用いてもよく、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）を用いてもよい。 The above-mentioned sintered body can be produced, for example, by the following method. One embodiment of the method for producing a sintered body includes a step of molding a powder containing hexagonal boron nitride powder to obtain a molded product, and a step of heating the molded product to obtain a sintered body. .. In the step of obtaining the molded product, a slurry containing the powder and the binder may be prepared, spheroidized with a spray dryer or the like, and then molded. By using the powder granulated by the spheroidizing treatment, the density of the molded product can be improved and the structure of the sintered body can be made finer. A mold may be used for molding, or a cold isotropic pressure pressurization method (CIP) may be used.
成型物を得るための粉末は、六方晶窒化ホウ素粉末を含む。六方晶窒化ホウ素粉末としては、好ましくは、粒子径のばらつきが抑制されている粉末を用いる。このような六方晶窒化ホウ素粉末としては、例えば、一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比が１以下である六方晶窒化ホウ素粉末が挙げられる。ここで、一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比とは、［一次粒子の長径の偏差σ］／［一次粒子の平均長径］で表される値を意味する。 The powder for obtaining the molded product contains hexagonal boron nitride powder. As the hexagonal boron nitride powder, preferably, a powder in which the variation in particle size is suppressed is used. Examples of such hexagonal boron nitride powder include hexagonal boron nitride powder in which the ratio of the deviation of the major axis to the average major axis of the primary particles is 1 or less. Here, the ratio of the deviation of the major axis to the average major axis of the primary particle means a value represented by [deviation of the major axis of the primary particle σ] / [average major axis of the primary particle].
一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比は１以下であるが、一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比の上限値は、例えば、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下、又は０．５以下であってよい。上記上限値が上記範囲内であると、一次粒子の長径のばらつきがより低減し、焼結体の密度に対するショア硬さをより向上させることができる。一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比の下限値は、特に限定されるものではないが、例えば、０．２以上、又は０．３以上であってよい。一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比は上述の範囲内で調整してよく、例えば、０．２〜１、０．２〜０．８、又は０．３〜０．５であってよい。一次粒子に関する上記比は、例えば、六方晶窒化ホウ素粉末を製造する際の加熱温度及び加熱時間などを調整することによって制御できる。 The ratio of the major axis deviation to the average major axis of the primary particles is 1 or less, but the upper limit of the ratio of the major axis deviation to the average major axis of the primary particles is, for example, 0.9 or less, 0.8 or less, 0.7 or less. , 0.6 or less, or 0.5 or less. When the upper limit value is within the above range, the variation in the major axis of the primary particles can be further reduced, and the shore hardness with respect to the density of the sintered body can be further improved. The lower limit of the ratio of the deviation of the major axis to the average major axis of the primary particles is not particularly limited, but may be, for example, 0.2 or more, or 0.3 or more. The ratio of the major axis deviation to the average major axis of the primary particles may be adjusted within the above range and may be, for example, 0.2 to 1, 0.2 to 0.8, or 0.3 to 0.5. .. The above ratio with respect to the primary particles can be controlled, for example, by adjusting the heating temperature and heating time when producing the hexagonal boron nitride powder.
六方晶窒化ホウ素は一次粒子の粒子形状のばらつきが小さなものであってよい。六方晶窒化ホウ素の一次粒子の形状は、例えば、鱗片状及び円盤状等であってよい。一次粒子の長径に対する周囲長の値と円周率との差の絶対値（｜［一次粒子の周囲長］／［一次粒子の長径］−円周率｜で表される絶対値）を個別の粒子で測定した時の平均値を調整してよい。上記平均値の上限値は、例えば、０．２２以下、０．２１以下、又は０．２０以下であってよい。一次粒子に関する上記平均値の上限値が上記範囲内であることによって、一次粒子の形状のばらつきが低く、焼結体用の原料としてより好適である。上記平均値の下限値は、限りなく小さい方が望ましいが、例えば、０．０３以上、又は０．０４以上であってよい。一次粒子に関する上記平均値の下限値が上記範囲内であることによって、焼結体をより均一な組織構造とすることができ、ショア硬さのばらつきが低減できる。一次粒子の長径に対する周囲長の平均値は上述の範囲内で調整してよく、例えば、０．０３〜０．２２、又は０．０４〜０．２１であってよい。一次粒子に関する上記平均値は、例えば、六方晶窒化ホウ素粉末を製造する際の原料粉末の成分及び組成（例えば、ホウ酸量等）、並びに加熱温度及び加熱時間などを調整することによって制御できる。 Hexagonal boron nitride may have a small variation in the particle shape of the primary particles. The shape of the primary particles of hexagonal boron nitride may be, for example, scaly or disc-shaped. The absolute value of the difference between the value of the perimeter and the circumference with respect to the major axis of the primary particle (| [absolute value represented by the perimeter of the primary particle] / [major axis of the primary particle] -pi) is individually specified. The average value when measured with particles may be adjusted. The upper limit of the average value may be, for example, 0.22 or less, 0.21 or less, or 0.20 or less. When the upper limit of the above average value for the primary particles is within the above range, the variation in the shape of the primary particles is small, and it is more suitable as a raw material for a sintered body. The lower limit of the average value is preferably as small as possible, but may be, for example, 0.03 or more, or 0.04 or more. When the lower limit of the average value for the primary particles is within the above range, the sintered body can have a more uniform structure structure, and the variation in shore hardness can be reduced. The average value of the perimeter with respect to the major axis of the primary particles may be adjusted within the above range, and may be, for example, 0.03 to 0.22 or 0.04 to 0.21. The average value of the primary particles can be controlled, for example, by adjusting the composition and composition (for example, the amount of boric acid, etc.) of the raw material powder in producing the hexagonal boron nitride powder, and the heating temperature and heating time.
本明細書において一次粒子の長径、長径の偏差、及び周囲長は、六方晶窒化ホウ素粉末に対する走査型電子顕微鏡による観察によって決定される値を意味する。具体的には、少量の六方晶窒化ホウ素粉末をカーボンテープに付着させ、エアダスターで過剰分を吹き飛ばす。その後、上記カーボンテープの上記六方晶窒化ホウ素粉末が付着した面上に、オスミウムコーティングを施して、走査型電子顕微鏡観察用の測定サンプルを調製する。なお、六方晶窒化ホウ素粉末によって、カーボンテープ上への分散が不十分な場合には、あらかじめエタノール等の溶媒に六方晶窒化ホウ素粉末を分散させた分散液を調製し、当該分散液をカーボンテープ上に滴下し、溶媒を低減することによって測定サンプルを調製してもよい。走査型電子顕微鏡観察の観測倍率は、３００〜１０００倍としてよく、支障がなければ５００倍とすることが望ましい。取り込んだ画像中の１００個以上の粒子を対象として、画像解析式粒度分布測定ソフトウエア（Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ）を用いて画像解析を行い、上述の値を決定する。なお、一次粒子の長径は、観測される一粒子の中で最も遠い２点間の距離を意味する。 In the present specification, the major axis, major axis deviation, and peripheral length of the primary particles mean values determined by observation with a scanning electron microscope on hexagonal boron nitride powder. Specifically, a small amount of hexagonal boron nitride powder is attached to the carbon tape, and the excess is blown off with an air duster. Then, an osmium coating is applied on the surface of the carbon tape to which the hexagonal boron nitride powder is attached to prepare a measurement sample for observation with a scanning electron microscope. If the hexagonal boron nitride powder is insufficiently dispersed on the carbon tape, a dispersion liquid in which the hexagonal boron nitride powder is dispersed in a solvent such as ethanol is prepared in advance, and the dispersion liquid is used as the carbon tape. Measurement samples may be prepared by dropping on top and reducing the solvent. The observation magnification of the scanning electron microscope observation may be 300 to 1000 times, and it is desirable to set it to 500 times if there is no problem. Image analysis is performed on 100 or more particles in the captured image using image analysis type particle size distribution measurement software (Mac-View), and the above-mentioned values are determined. The major axis of the primary particle means the distance between the two farthest points in the observed single particle.
六方晶窒化ホウ素粉末における一次粒子の平均粒径（メジアン径、ｄ５０）の上限値は、例えば、３５μｍ以下、３０μｍ以下、２５μｍ以下、又は２０μｍ以下であってよい。一次粒子の平均粒径の上限値が上記範囲内であることで、六方晶窒化ホウ素粉末を用いて形成される焼結体の組織をより緻密なものとすることができ、ショア硬さをより向上できる。上記一次粒子の平均粒径の下限値は、例えば、２．０μｍ以上、４．０μｍ以上、６．０μｍ以上、又は９．０μｍ以上であってよい。一次粒子の平均粒径の下限値が上記範囲内であることによって、同じく六方晶窒化ホウ素粉末を用いて形成される焼結体の組織をより緻密なものとすることができ、ショア硬さをより向上できる。上記一次粒子の平均粒径は上述の範囲内で調整してよく、例えば、２．０〜３５μｍ、２．０〜３０μｍ、又は９．０〜３０μｍであってよい。一次粒子の平均粒径は、例えば、六方晶窒化ホウ素粉末を製造する際の原料粉末の成分及び組成（例えば、ホウ酸量等）、並びに加熱温度及び加熱時間などを調整することによって制御できる。 The upper limit of the average particle size (median diameter, d50) of the primary particles in the hexagonal boron nitride powder may be, for example, 35 μm or less, 30 μm or less, 25 μm or less, or 20 μm or less. When the upper limit of the average particle size of the primary particles is within the above range, the structure of the sintered body formed by using the hexagonal boron nitride powder can be made finer, and the shore hardness can be improved. Can be improved. The lower limit of the average particle size of the primary particles may be, for example, 2.0 μm or more, 4.0 μm or more, 6.0 μm or more, or 9.0 μm or more. When the lower limit of the average particle size of the primary particles is within the above range, the structure of the sintered body also formed by using the hexagonal boron nitride powder can be made finer, and the shore hardness can be increased. Can be improved further. The average particle size of the primary particles may be adjusted within the above range, and may be, for example, 2.0 to 35 μm, 2.0 to 30 μm, or 9.0 to 30 μm. The average particle size of the primary particles can be controlled, for example, by adjusting the composition and composition (for example, the amount of boric acid, etc.) of the raw material powder in producing the hexagonal boron nitride powder, and the heating temperature and heating time.
本明細書において一次粒子の平均粒径は、ＩＳＯ １３３２０：２００９に準拠し、粒度分布測定機（日機装株式会社製、商品名：ＭＴ３３００ＥＸ）を用いて測定するものとする。上記測定で得られる平均粒径は、体積統計値による平均粒径であり、平均粒径はメジアン値（ｄ５０）である。粒度分布測定に際し、該凝集体を分散させる溶媒には水を、分散剤にはヘキサメタリン酸を用いる。このとき水の屈折率には１．３３を、また、六方晶窒化ホウ素粉末の屈折率については１．８０の数値を用いる。 In the present specification, the average particle size of the primary particles shall be measured using a particle size distribution measuring machine (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., trade name: MT3300EX) in accordance with ISO 13320: 2009. The average particle size obtained by the above measurement is the average particle size according to the volume statistical value, and the average particle size is the median value (d50). When measuring the particle size distribution, water is used as the solvent for dispersing the aggregates, and hexametaphosphate is used as the dispersant. At this time, 1.33 is used for the refractive index of water, and 1.80 is used for the refractive index of hexagonal boron nitride powder.
六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積の上限値は、例えば、２．０ｍ２／ｇ未満、１．５ｍ２／ｇ以下、又は０．８ｍ２／ｇ以下であってよい。六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積の上限値が上記範囲内であると、当該六方晶窒化ホウ素粉末を用いて得られる焼結体は、焼結体組織をより一層均一性に優れるものとすることができ、ショア硬さを更に向上させることができ、またショア硬さのばらつきを更に低減ができる。上記比表面積の下限値は、例えば、０．１ｍ２／ｇ以上、０．２ｍ２／ｇ以上、又は０．３ｍ２／ｇ以上であってよい。六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積の下限値が上記範囲内であると、粗大粒子が少なく、焼結体の密度をより向上できる。上記比表面積は上述の範囲内で調整してよく、例えば、０．１ｍ２／ｇ以上２．０ｍ２／ｇ未満、又は０．２〜１．５ｍ２／ｇ以上であってよい。六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積は、例えば、原料粉末を加熱処理して一次粒子を形成させる際の加熱温度及び加熱時間を調整すること（比較的低温で長時間の加熱処理を行う等）等によって制御できる。 The upper limit of the specific surface area of the hexagonal boron nitride powder may be, for example, less than 2.0 m 2 / g, 1.5 m 2 / g or less, or 0.8 m 2 / g or less. When the upper limit of the specific surface area of the hexagonal boron nitride powder is within the above range, the sintered body obtained by using the hexagonal boron nitride powder shall have a more uniform structure. The shore hardness can be further improved, and the variation in shore hardness can be further reduced. The lower limit of the specific surface area may be, for example, 0.1 m 2 / g or more, 0.2 m 2 / g or more, or 0.3 m 2 / g or more. When the lower limit of the specific surface area of the hexagonal boron nitride powder is within the above range, the number of coarse particles is small and the density of the sintered body can be further improved. Well above specific surface area is adjusted within the above range, for example, 0.1 m 2 / g or more 2.0m below 2 / g, or 0.2~1.5m may be at 2 / g or more. For the specific surface area of the hexagonal boron nitride powder, for example, the heating temperature and heating time when the raw material powder is heat-treated to form primary particles are adjusted (for example, heat treatment is performed at a relatively low temperature for a long time). Can be controlled by.
本明細書において六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積は、ＪＩＳ Ｚ ８８０３：２０１３に準拠し、測定装置を用い測定するものとする。当該比表面積は、窒素ガスを使用したＢＥＴ一点法を適用して算出した値である。 In the present specification, the specific surface area of the hexagonal boron nitride powder shall be measured using a measuring device in accordance with JIS Z 8803: 2013. The specific surface area is a value calculated by applying the BET one-point method using nitrogen gas.
六方晶窒化ホウ素粉末は製法等に応じて、複数の一次粒子が凝集した凝集塊を含有し得る。六方晶窒化ホウ素粉末が上記凝集塊を含有する場合、上記凝集塊の含有量は、六方晶窒化ホウ素粉末の全量を基準として、例えば、８質量％以下、５質量％以下、３質量％以下、又は１．５質量％以下であってよい。上記凝集塊の含有量が上記範囲内であることで、ショア硬さの低下をより抑制することができ、またショア硬さのばらつきの増大を抑制することができる。上記凝集塊の含有量が上記範囲内であることで、焼きムラ等の発生を抑制することができ、より均一な窒化ホウ素焼結体を製造できる。六方晶窒化ホウ素粉末は、好ましくは上記凝集塊を含まない。 The hexagonal boron nitride powder may contain agglomerates in which a plurality of primary particles are agglomerated, depending on the production method and the like. When the hexagonal boron nitride powder contains the agglomerates, the content of the agglomerates is, for example, 8% by mass or less, 5% by mass or less, and 3% by mass or less, based on the total amount of the hexagonal boron nitride powder. Alternatively, it may be 1.5% by mass or less. When the content of the agglomerates is within the above range, the decrease in shore hardness can be further suppressed, and the increase in variation in shore hardness can be suppressed. When the content of the agglomerates is within the above range, the occurrence of uneven baking and the like can be suppressed, and a more uniform boron nitride sintered body can be produced. The hexagonal boron nitride powder preferably does not contain the above agglomerates.
六方晶窒化ホウ素粉末は、例えば、以下のような方法で製造することができる。六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法の一実施形態は、炭素含有化合物及びホウ素含有化合物を含む原料粉末を、窒素含有化合物を含むガス雰囲気、且つ０．２５ＭＰａ以上５．０ＭＰａ未満の圧力下において、１６００℃以上の温度で加熱処理して第一の加熱処理物を得る第一工程と、上記第一工程よりも高く、１８５０℃未満の温度で第一の加熱処理物を加熱処理して第二の加熱処理物を得る第二工程と、上記第二工程よりも高い温度で、上記第二の加熱処理物を焼成して六方晶窒化ホウ素粉末を得る第三工程と、を有する。 The hexagonal boron nitride powder can be produced, for example, by the following method. One embodiment of the method for producing hexagonal boron nitride powder is 1600 in which a raw material powder containing a carbon-containing compound and a boron-containing compound is mixed in a gas atmosphere containing a nitrogen-containing compound and under a pressure of 0.25 MPa or more and less than 5.0 MPa. The first step of heat-treating the first heat-treated product at a temperature of ° C. or higher and the second step of heat-treating the first heat-treated product at a temperature lower than 1850 ° C., which is higher than the first step. It has a second step of obtaining a heat-treated product and a third step of calcining the second heat-treated product at a temperature higher than that of the second step to obtain a hexagonal boron nitride powder.
第一工程は、原料粉末を、構成元素として窒素原子を有する化合物の存在下で、加圧及び加熱することで窒化ホウ素を生成させる工程である。原料粉末は、炭素含有化合物及びホウ素含有化合物を含む。 The first step is a step of producing boron nitride by pressurizing and heating the raw material powder in the presence of a compound having a nitrogen atom as a constituent element. The raw material powder contains a carbon-containing compound and a boron-containing compound.
炭素含有化合物は構成元素として炭素原子を有する化合物である。炭素含有化合物は、ホウ素含有化合物及び構成元素として窒素原子を有する化合物と反応して窒化ホウ素を形成する。炭素含有化合物としては、純度が高く比較的安価な原料を用いることができる。このような炭素含有化合物としては、例えば、カーボンブラック及びアセチレンブラック等が挙げられる。 A carbon-containing compound is a compound having a carbon atom as a constituent element. The carbon-containing compound reacts with the boron-containing compound and the compound having a nitrogen atom as a constituent element to form boron nitride. As the carbon-containing compound, a raw material having high purity and relatively inexpensive can be used. Examples of such carbon-containing compounds include carbon black and acetylene black.
ホウ素含有化合物は構成元素としてホウ素を有する化合物である。ホウ素含有化合物は、炭素含有化合物及び構成元素として窒素原子を有する化合物と反応して窒化ホウ素を形成する化合物である。ホウ素含有化合物としては、純度が高く比較的安価な原料を用いることができる。このようなホウ素含有化合物としては、例えば、ホウ酸及び酸化ホウ素などが挙げられる。ホウ素含有化合物は、好ましくはホウ酸を含む。この場合、ホウ酸は加熱によって脱水し酸化ホウ素となり、原料粉末の加熱処理中に液相を形成すると共に粒成長を促す助剤としても働くことができる。 The boron-containing compound is a compound having boron as a constituent element. The boron-containing compound is a compound that reacts with a carbon-containing compound and a compound having a nitrogen atom as a constituent element to form boron nitride. As the boron-containing compound, a raw material having high purity and relatively inexpensive can be used. Examples of such a boron-containing compound include boric acid and boron oxide. The boron-containing compound preferably contains boric acid. In this case, boric acid is dehydrated by heating to become boron oxide, which can also act as an auxiliary agent for forming a liquid phase and promoting grain growth during the heat treatment of the raw material powder.
上述の製造方法は、例えば、原料粉末の調製工程を備えてもよい。ホウ素含有化合物がホウ酸を含む場合、当該原料粉末の調製工程は、更にホウ素含有化合物を脱水する工程を含んでいてもよい。ホウ素含有化合物を脱水する工程を有することで、第一工程で得られる窒化ホウ素の収量を向上させることができる。 The above-mentioned production method may include, for example, a step of preparing a raw material powder. When the boron-containing compound contains boric acid, the step of preparing the raw material powder may further include a step of dehydrating the boron-containing compound. By having the step of dehydrating the boron-containing compound, the yield of boron nitride obtained in the first step can be improved.
原料粉末は、炭素含有化合物及びホウ素含有化合物に加えて、その他の化合物を含有してもよい。その他の化合物としては、例えば、核剤としての窒化ホウ素等が挙げられる。原料粉末が核剤としての窒化ホウ素を含有することで、合成される六方晶窒化ホウ素粉末の平均粒径をより容易に制御することができる。原料粉末は、好ましくは核剤を含む。原料粉末が核剤を含む場合、比表面積の小さな六方晶窒化ホウ素粉末（例えば、比表面積が２．０ｍ２／ｇ未満である六方晶窒化ホウ素粉末）の製造がより容易となる。 The raw material powder may contain other compounds in addition to the carbon-containing compound and the boron-containing compound. Examples of other compounds include boron nitride as a nucleating agent. Since the raw material powder contains boron nitride as a nucleating agent, the average particle size of the hexagonal boron nitride powder to be synthesized can be more easily controlled. The raw material powder preferably contains a nucleating agent. When the raw material powder contains a nucleating agent, it becomes easier to produce a hexagonal boron nitride powder having a small specific surface area (for example, a hexagonal boron nitride powder having a specific surface area of less than 2.0 m 2 / g).
核剤としての窒化ホウ素の粉末を使用する場合には、上記核剤の含有量は、原料粉末１００質量部を基準として、例えば、０．０５〜８質量部であってよい。上記核剤の含有量の下限値を０．０５質量部以上とすることで、核剤を含むことの効果をより向上させることができる。上記核剤の含有量の上限値を８質量部以下とすることで、六方晶窒化ホウ素粉末の収量を向上させることができる。 When a boron nitride powder is used as the nucleating agent, the content of the nucleating agent may be, for example, 0.05 to 8 parts by mass with reference to 100 parts by mass of the raw material powder. By setting the lower limit of the content of the nuclear agent to 0.05 parts by mass or more, the effect of containing the nuclear agent can be further improved. By setting the upper limit of the content of the nucleating agent to 8 parts by mass or less, the yield of the hexagonal boron nitride powder can be improved.
窒素含有化合物は構成元素として窒素原子を有する化合物であり、炭素含有化合物及びホウ素含有化合物と反応して窒化ホウ素を形成する化合物である。構成元素として窒素原子を有する化合物としては、例えば、窒素及びアンモニア等が挙げられる。構成元素として窒素原子を有する化合物は、ガス（窒素含有ガスともいう）の形で供給されてよい。窒素含有ガスは、窒化反応による窒化ホウ素の形成を促進する観点、及びコストを低減する観点から、好ましくは窒素ガスを含み、より好ましくは窒素ガスである。窒素含有ガスとして複数の気体の混合ガスを用いる場合、混合ガス中における窒素ガスの割合が、好ましくは９５体積／体積％以上であってよい。 The nitrogen-containing compound is a compound having a nitrogen atom as a constituent element, and is a compound that reacts with a carbon-containing compound and a boron-containing compound to form boron nitride. Examples of the compound having a nitrogen atom as a constituent element include nitrogen and ammonia. A compound having a nitrogen atom as a constituent element may be supplied in the form of a gas (also referred to as a nitrogen-containing gas). The nitrogen-containing gas preferably contains nitrogen gas, and is more preferably nitrogen gas, from the viewpoint of promoting the formation of boron nitride by the nitriding reaction and reducing the cost. When a mixed gas of a plurality of gases is used as the nitrogen-containing gas, the ratio of the nitrogen gas in the mixed gas may be preferably 95% by volume / volume% or more.
第一工程は加圧下で行われる。第一工程における圧力の下限値は、０．２５ＭＰa以上であるが、例えば、０．３０ＭＰａ以上、又は０．５０ＭＰａ以上であってよい。第一工程における圧力の下限値を上記範囲内とすることで、ホウ素含有化合物等の原料の揮発をより抑制し、副生成物である炭化ホウ素の生成を抑制することができる。また第一工程における圧力の下限値を上記範囲内とすることで、窒化ホウ素粉末の比表面積の増加を抑制することができる。第一工程における圧力の上限値は、５．０ＭＰａ未満であるが、例えば、４．０ＭＰａ以下、３．０ＭＰａ以下、２．０ＭＰａ以下、１．０ＭＰａ以下、又は１．０ＭＰａ未満であってよい。第一工程における圧力の上限値を上記範囲内とすることで、窒化ホウ素の一次粒子の成長を促進することができる。第一工程における圧力は上記の範囲内で調整してよく、例えば、０．２５ＭＰａ以上５．０ＭＰａ未満、０．２５〜１．０ＭＰａ、又は０．２５ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満であってよい。 The first step is carried out under pressure. The lower limit of the pressure in the first step is 0.25 MPa or more, but may be, for example, 0.30 MPa or more or 0.50 MPa or more. By setting the lower limit of the pressure in the first step within the above range, the volatilization of raw materials such as boron-containing compounds can be further suppressed, and the formation of boron carbide, which is a by-product, can be suppressed. Further, by setting the lower limit of the pressure in the first step within the above range, an increase in the specific surface area of the boron nitride powder can be suppressed. The upper limit of the pressure in the first step is less than 5.0 MPa, but may be, for example, 4.0 MPa or less, 3.0 MPa or less, 2.0 MPa or less, 1.0 MPa or less, or less than 1.0 MPa. By setting the upper limit of the pressure in the first step within the above range, the growth of the primary particles of boron nitride can be promoted. The pressure in the first step may be adjusted within the above range, and may be, for example, 0.25 MPa or more and less than 5.0 MPa, 0.25 to 1.0 MPa, or 0.25 MPa or more and less than 1.0 MPa.
第一工程は加熱下で行われる。第一工程における加熱温度の下限値は、１６００℃以上であるが、例えば、１６５０℃以上、又は１７００℃以上であってよい。第一工程における加熱温度の下限値を上記範囲内とすることで、反応を促進させ、第一工程で得られる窒化ホウ素の収量を向上させることができる。第一工程における加熱温度の上限値は、例えば、例えば、１８００℃未満、又は１７５０℃以下であってよい。第一工程における加熱温度の上限値を上記範囲内とすることで、副生成物の生成を十分に抑制することができる。第一工程における加熱温度は上述の範囲内で調整してよく、例えば、１６５０℃以上１８００℃未満、１６５０〜１７５０℃であってよい。第一工程において、昇温速度は特に制限されるものでは無いが、例えば、０．５℃／分以上であってよい。 The first step is carried out under heating. The lower limit of the heating temperature in the first step is 1600 ° C. or higher, but may be, for example, 1650 ° C. or higher, or 1700 ° C. or higher. By setting the lower limit of the heating temperature in the first step within the above range, the reaction can be promoted and the yield of boron nitride obtained in the first step can be improved. The upper limit of the heating temperature in the first step may be, for example, less than 1800 ° C. or 1750 ° C. or lower. By setting the upper limit of the heating temperature in the first step within the above range, the formation of by-products can be sufficiently suppressed. The heating temperature in the first step may be adjusted within the above range, and may be, for example, 1650 ° C. or higher and lower than 1800 ° C., 1650 to 1750 ° C. In the first step, the rate of temperature rise is not particularly limited, but may be, for example, 0.5 ° C./min or more.
第一工程における加熱時間は、例えば、１〜１０時間、１〜５時間、又は２〜４時間であってよい。窒化ホウ素を合成する反応の序盤である第一工程において、比較的低温で所定時間の間、維持することで、反応系をより均質化することができ、ひいては第一工程で形成される窒化ホウ素をより均質化できる。なお、本明細書において加熱時間とは、加熱対象物の周囲環境の温度が所定の温度に到達してから当該温度で維持する時間（保持時間）を意味する。 The heating time in the first step may be, for example, 1 to 10 hours, 1 to 5 hours, or 2 to 4 hours. In the first step, which is the beginning of the reaction for synthesizing boron nitride, the reaction system can be more homogenized by maintaining the reaction system at a relatively low temperature for a predetermined time, and thus the boron nitride formed in the first step. Can be more homogenized. In addition, in this specification, a heating time means the time (holding time) that the temperature of the ambient environment of the object to be heated reaches a predetermined temperature and is maintained at the temperature.
第二工程は、第一工程で得られた第一の加熱処理物を、第一工程における加熱温度よりも高い温度で更に加熱処理して第二の加熱処理物を得る工程である。本工程において、結晶粒のより均一な成長を促すと共に、反応系における原料及び助剤をより十分に消費させることができる。 The second step is a step of further heat-treating the first heat-treated product obtained in the first step at a temperature higher than the heating temperature in the first step to obtain a second heat-treated product. In this step, it is possible to promote more uniform growth of crystal grains and to consume more raw materials and auxiliaries in the reaction system.
第二工程における加熱温度は、上記第一工程における加熱温度よりも高く、１８５０℃未満の温度である。第二工程は、第一工程に連続して行ってもよく、第一工程における温度以外の条件は維持したままであってよい。すなわち、第二工程も窒素含有ガス等を含む加圧環境下で第一の加熱処理物を加熱する工程であってよい。 The heating temperature in the second step is higher than the heating temperature in the first step and is less than 1850 ° C. The second step may be carried out continuously to the first step, and conditions other than the temperature in the first step may be maintained. That is, the second step may also be a step of heating the first heat-treated product in a pressurized environment containing a nitrogen-containing gas or the like.
第二工程における加熱時間は、例えば、３〜１５時間、５〜１０時間、又は６〜９時間であってよい。 The heating time in the second step may be, for example, 3 to 15 hours, 5 to 10 hours, or 6 to 9 hours.
第三工程は、第二工程で得られた第二の加熱処理物を、更に高温で焼成して六方晶窒化ホウ素粉末を得る工程である。本工程において、窒化ホウ素の結晶性が向上し、六方晶窒化ホウ素の一次粒子が得られる。得られる六方晶窒化ホウ素の一次粒子は、鱗片状の形状を有する。さらに本工程における加熱温度を高く設定することによって、助剤等の残存量を低減し、純度をより向上させることで、得られる六方晶窒化ホウ素粉末を焼結体の原料としてより好適なものとすることができる。 The third step is a step of calcining the second heat-treated product obtained in the second step at a higher temperature to obtain hexagonal boron nitride powder. In this step, the crystallinity of boron nitride is improved, and primary particles of hexagonal boron nitride are obtained. The obtained hexagonal boron nitride primary particles have a scaly shape. Further, by setting the heating temperature high in this step, the residual amount of the auxiliary agent and the like is reduced and the purity is further improved, so that the obtained hexagonal boron nitride powder is more suitable as a raw material for the sintered body. can do.
第三工程における圧力は第一工程及び第二工程と同じであっても、異なってもよい。第三工程における圧力が第一工程及び第二工程と異なる場合、第三工程の圧力は、第一工程及び第二工程における圧力よりも低くてよい。 The pressure in the third step may be the same as or different from that in the first step and the second step. When the pressure in the third step is different from that in the first step and the second step, the pressure in the third step may be lower than the pressure in the first step and the second step.
第三工程の圧力の下限値は、例えば、０．２５ＭＰa以上、０．３０ＭＰａ以上、又は０．５０ＭＰａ以上であってよい。第三工程における圧力の下限値を上記範囲内とすることで、得られる六方晶窒化ホウ素粉末における純度をより向上させることができる。第三工程における圧力の上限値は、特に制限されるものではないが、例えば、５．０ＭＰａ未満、４．０ＭＰａ以下、３．０ＭＰａ以下、２．０ＭＰａ以下、１．０ＭＰａ以下、又は１．０ＭＰａ未満であってよい。第三工程における圧力の上限値を上記範囲内とすることで、六方晶窒化ホウ素粉末の製造コストをより低減することができ、工業的に優位である。第三工程における圧力は上記の範囲内で調整してよく、例えば、０．２５ＭＰａ以上５．０ＭＰａ未満、０．２５〜１．０ＭＰａ、又は０．２５ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満であってよい。 The lower limit of the pressure in the third step may be, for example, 0.25 MPa or more, 0.30 MPa or more, or 0.50 MPa or more. By setting the lower limit of the pressure in the third step within the above range, the purity of the obtained hexagonal boron nitride powder can be further improved. The upper limit of the pressure in the third step is not particularly limited, but is, for example, less than 5.0 MPa, 4.0 MPa or less, 3.0 MPa or less, 2.0 MPa or less, 1.0 MPa or less, or 1.0 MPa. May be less than. By setting the upper limit of the pressure in the third step within the above range, the production cost of the hexagonal boron nitride powder can be further reduced, which is industrially advantageous. The pressure in the third step may be adjusted within the above range, and may be, for example, 0.25 MPa or more and less than 5.0 MPa, 0.25 to 1.0 MPa, or 0.25 MPa or more and less than 1.0 MPa.
第三工程における焼成温度は第二工程における加熱温度よりも高い温度に設定する。第三工程における焼成温度の下限値は、例えば、１８５０℃以上、又は１９００℃以上であってよい。第三工程における焼成温度の下限値を上記範囲内とすることで、六方晶窒化ホウ素の純度をより向上させると共に、一次粒子の成長を促進して、六方晶窒化ホウ素粉末の比表面積をより小さなものとすることができる。第三工程における焼成温度の上限値は、例えば、２０１０℃以下、２０５０℃以下、又は２０００℃以下であってよい。第三工程における焼成温度の上限値を上記範囲内とすることで、六方晶窒化ホウ素の黄変化を抑制することができる。第三工程における焼成温度は上述の範囲内で調整してよく、例えば、１８５０〜２１００℃、１８５０〜２０５０℃、又は１９００〜２０２５℃であってよい。 The firing temperature in the third step is set to a temperature higher than the heating temperature in the second step. The lower limit of the firing temperature in the third step may be, for example, 1850 ° C. or higher, or 1900 ° C. or higher. By setting the lower limit of the firing temperature in the third step within the above range, the purity of hexagonal boron nitride is further improved, the growth of primary particles is promoted, and the specific surface area of the hexagonal boron nitride powder is made smaller. Can be. The upper limit of the firing temperature in the third step may be, for example, 2010 ° C. or lower, 2050 ° C. or lower, or 2000 ° C. or lower. By setting the upper limit of the firing temperature in the third step within the above range, the yellowing of hexagonal boron nitride can be suppressed. The firing temperature in the third step may be adjusted within the above range, and may be, for example, 1850 to 2100 ° C, 1850 to 2050 ° C, or 1900 to 2025 ° C.
第三工程における焼成時間（高温での加熱時間）は、例えば、０．５時間以上、１時間以上、３時間以上、又は５時間以上であってよい。第三工程における焼成時間を上記範囲内とすることで、六方晶窒化ホウ素の純度をより向上させると共に、一次粒子の成長をより十分なものとすることができる。第三工程における焼成時間はまた、例えば、３０時間以下、２５時間以下、２０時間以下、１５時間以下、又は１０時間以下であってよい。第三工程における焼成時間を上記範囲内とすることで、より安価に六方晶窒化ホウ素粉末を製造することができる。第三工程における焼成時間は上述の範囲内で調整してよく、例えば、０．５〜３０時間、１〜２５時間、又は３〜１０時間であってよい。 The firing time (heating time at high temperature) in the third step may be, for example, 0.5 hours or more, 1 hour or more, 3 hours or more, or 5 hours or more. By setting the firing time in the third step within the above range, the purity of hexagonal boron nitride can be further improved and the growth of primary particles can be made more sufficient. The firing time in the third step may also be, for example, 30 hours or less, 25 hours or less, 20 hours or less, 15 hours or less, or 10 hours or less. By setting the firing time in the third step within the above range, hexagonal boron nitride powder can be produced at a lower cost. The firing time in the third step may be adjusted within the above range, and may be, for example, 0.5 to 30 hours, 1 to 25 hours, or 3 to 10 hours.
上述の製造方法は、第一工程、第二工程及び第三工程の他に、その他の工程を有していてもよい。その他の工程としては、例えば、上述の原料粉末の調製工程、原料粉末の脱水工程、原料粉末の加圧成型工程、第一及び第二の加熱処理物の粉砕工程、並びに、六方晶窒化ホウ素の粉砕工程等が挙げられる。上述の製造方法が原料粉末の加圧成型工程を有する場合、原料粉末が高密度に存在する環境で焼成を行うことができ、第一工程及び第二工程で得られる窒化ホウ素の収量をより向上させることができる。なお、本明細書における粉砕工程には、粉砕の他、解砕も含まれるものとする。 The above-mentioned manufacturing method may have other steps in addition to the first step, the second step and the third step. Other steps include, for example, the above-mentioned raw material powder preparation step, raw material powder dehydration step, pressure molding step of raw material powder, crushing step of first and second heat-treated products, and hexagonal boron nitride. Examples include a crushing process. When the above-mentioned production method has a pressure molding step of the raw material powder, firing can be performed in an environment where the raw material powder is present at a high density, and the yield of boron nitride obtained in the first step and the second step is further improved. Can be made to. The crushing step in the present specification includes crushing as well as crushing.
上述の六方晶窒化ホウ素粉末の製造方法は、いわゆる炭素還元法を応用した製造方法といえる。上述の製造方法によることで、一次粒子の平均粒径、粒子形状、及び比表面積が調製された、より均質な六方晶窒化ホウ素粉末を容易に得ることができる。得られる六方晶窒化ホウ素の一次粒子は他の製法を用いた場合に比べて比表面積の調整が容易であるが、これは、上述の製法であれば肉厚な一次粒子が得られる傾向にあるためと推測する。 The above-mentioned method for producing hexagonal boron nitride powder can be said to be a production method applying the so-called carbon reduction method. By the above-mentioned production method, a more uniform hexagonal boron nitride powder in which the average particle size, particle shape, and specific surface area of the primary particles are prepared can be easily obtained. The specific surface area of the obtained hexagonal boron nitride primary particles is easier to adjust than when other manufacturing methods are used, but this is because the above-mentioned manufacturing method tends to obtain thick primary particles. I guess it's because.
焼結体の製造方法において成型物を得るための粉末は、六方晶窒化ホウ素粉末に加えて、例えば、アモルファス窒化ホウ素粉末、その他の窒化物、及び焼結助剤等を含んでもよい。その他の窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム、及び窒化ケイ素からなる群から選択される少なくとも一種の窒化物を含有してよい。上記粉末は、好ましくは六方晶窒化ホウ素粉末及びアモルファス窒化ホウ素粉末を含み、より好ましくはその他の窒化物を含まない。 The powder for obtaining a molded product in the method for producing a sintered body may contain, for example, amorphous boron nitride powder, other nitrides, a sintering aid, and the like, in addition to the hexagonal boron nitride powder. Other nitrides may contain, for example, at least one nitride selected from the group consisting of aluminum nitride and silicon nitride. The powder preferably contains hexagonal boron nitride powder and amorphous boron nitride powder, and more preferably does not contain other nitrides.
焼結助剤は、例えば、酸化イットリア、酸化アルミナ及び酸化マグネシウム等の希土類元素の酸化物、炭酸リチウム及び炭酸ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、並びにホウ酸等であってよい。焼結助剤を配合する場合は、焼結助剤の添加量は、例えば、六方晶窒化ホウ素粉末、アモルファス窒化ホウ素粉末、及び焼結助剤の合計１００質量部に対して、例えば、０．０１質量部以上又は０．１質量部以上であってよい。焼結助剤の添加量は、六方晶窒化ホウ素粉末、アモルファス窒化ホウ素粉末、及び焼結助剤の合計１００質量部に対して、例えば、２０質量部以下、１５質量部以下又は１０質量部以下であってよい。 The sintering aid may be, for example, an oxide of a rare earth element such as itria oxide, alumina oxide and magnesium oxide, a carbonate of an alkali metal such as lithium carbonate and sodium carbonate, and boric acid. When the sintering aid is blended, the amount of the sintering aid added is, for example, 0. It may be 01 parts by mass or more or 0.1 parts by mass or more. The amount of the sintering aid added is, for example, 20 parts by mass or less, 15 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less with respect to a total of 100 parts by mass of the hexagonal boron nitride powder, the amorphous boron nitride powder, and the sintering aid. May be.
成型物の焼結温度の下限値は、例えば、１６００℃以上、又は１７００℃以上であってよい。成型物の焼結温度の上限値は、例えば、２２００℃以下又は２０００℃以下であってよい。成型物の焼結時間は、例えば、１時間以上、又は３時間以上であってよく、また３０時間以下、又は１０時間以下であってよい。焼結時の雰囲気は、例えば、窒素、ヘリウム、及びアルゴン等の不活性ガス雰囲気下であってよい。 The lower limit of the sintering temperature of the molded product may be, for example, 1600 ° C. or higher, or 1700 ° C. or higher. The upper limit of the sintering temperature of the molded product may be, for example, 2200 ° C. or lower or 2000 ° C. or lower. The sintering time of the molded product may be, for example, 1 hour or more, 3 hours or more, and 30 hours or less, or 10 hours or less. The atmosphere at the time of sintering may be, for example, an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, helium, and argon.
焼結には、例えば、バッチ式炉及び連続式炉等を用いることができる。バッチ式炉としては、例えば、マッフル炉、管状炉、及び雰囲気炉等を挙げることができる。連続式炉としては、例えば、ロータリーキルン、スクリューコンベア炉、トンネル炉、ベルト炉、プッシャー炉、及び琴形連続炉等を挙げることができる。 For sintering, for example, a batch type furnace, a continuous type furnace, or the like can be used. Examples of the batch type furnace include a muffle furnace, a tube furnace, an atmosphere furnace, and the like. Examples of the continuous furnace include a rotary kiln, a screw conveyor furnace, a tunnel furnace, a belt furnace, a pusher furnace, a koto-shaped continuous furnace, and the like.
以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。また、上述した実施形態についての説明内容は、互いに適用することができる。 Although some embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. In addition, the contents of the description of the above-described embodiments can be applied to each other.
以下、本開示について、実施例及び比較例を用いてより詳細に説明する。なお、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present disclosure is not limited to the following examples.
（実施例１）
［六方晶窒化ホウ素粉末の調製］
ホウ酸（株式会社高純度化学研究所製）１００質量部と、アセチレンブラック（デンカ株式会社製、グレード名：ＨＳ１００）２５質量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合して混合粉末（原料粉末）を得た。得られた混合粉末を２５０℃の乾燥機に入れ、３時間保持することでホウ酸の脱水を行った。脱水後の混合粉末２００ｇをプレス成型機の直径１００Φの型に入れ、加熱温度：２００℃及びプレス圧：３０ＭＰａの条件にて成型を行った。このようにして得られた原料粉末のペレットを以降の加熱処理に供した。
(Example 1)
[Preparation of hexagonal boron nitride powder]
100 parts by mass of boric acid (manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 25 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd., grade name: HS100) are mixed using a Henschel mixer to prepare a mixed powder (raw material powder). Obtained. The obtained mixed powder was placed in a dryer at 250 ° C. and held for 3 hours to dehydrate boric acid. 200 g of the dehydrated mixed powder was placed in a mold having a diameter of 100Φ of a press molding machine, and molding was performed under the conditions of heating temperature: 200 ° C. and press pressure: 30 MPa. The pellets of the raw material powder thus obtained were subjected to the subsequent heat treatment.
まず、上記ペレットをカーボン雰囲気炉内に静置し、０．８ＭＰａに加圧された窒素雰囲気において昇温速度：５℃／分で１７５０℃まで昇温し、１７５０℃にて３時間保持して上記ペレットの加熱処理を行い、第一の加熱処理物を得た（第一工程）。次に、カーボン雰囲気炉内を昇温速度：５℃／分で１８００℃まで更に昇温し、１８００℃にて７時間保持して第一の加熱処理物を加熱処理し、第二の加熱処理物を得た（第二工程）。その後、カーボン雰囲気炉内を昇温速度：５℃／分で２０００℃まで更に昇温し、２０００℃にて７時間保持して第二の加熱処理物を高温で焼成した（第三工程）。焼成後の緩く凝集した窒化ホウ素をヘンシェルミキサーで解砕し、目開き：７５μｍの篩を通し、篩を通過した粉末を得た。このようにして、六方晶窒化ホウ素粉末を調製した。得られた六方晶粉末の平均粒径は９．３μｍ、酸素量は０．３％であった。 First, the pellets were allowed to stand in a carbon atmosphere furnace, heated to 1750 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min in a nitrogen atmosphere pressurized to 0.8 MPa, and held at 1750 ° C. for 3 hours. The pellets were heat-treated to obtain a first heat-treated product (first step). Next, the temperature inside the carbon atmosphere furnace was further raised to 1800 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, and the temperature was maintained at 1800 ° C. for 7 hours to heat-treat the first heat-treated product and then heat-treat the second heat-treated product. I got the thing (second step). Then, the temperature inside the carbon atmosphere furnace was further raised to 2000 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, and the temperature was maintained at 2000 ° C. for 7 hours to bake the second heat-treated product at a high temperature (third step). The loosely aggregated boron nitride after firing was crushed with a Henschel mixer and passed through a sieve having a mesh size of 75 μm to obtain a powder that had passed through the sieve. In this way, hexagonal boron nitride powder was prepared. The average particle size of the obtained hexagonal powder was 9.3 μm, and the amount of oxygen was 0.3%.
＜六方晶窒化ホウ素粉末の評価＞
得られた六方晶窒化ホウ素粉末に対して、走査型電子顕微鏡による観察を行い、一次粒子の長径及び周囲長を測定し、平均長径、長径の偏差、平均周囲長を算出し、一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比を算出した。具体的には、少量の六方晶窒化ホウ素粉末をカーボンテープに付着させ、エアダスターで過剰分を吹き飛ばした。次に、上記カーボンテープの上記六方晶窒化ホウ素粉末が付着した面上にオスミウムコーティングを施し、測定サンプルを調製した。測定サンプルを、５００倍の倍率にて、走査型電子顕微鏡による観察を１０視野にて行った。取り込んだ画像中の１視野につき１０個、１０視野合計で１００個の粒子を対象として、画像解析ソフトウエア（Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ）を用いて画像解析を行い、上述の値を決定した。結果を表１に示す。図１に、実施例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を示す走査型電子顕微鏡写真を示す。
<Evaluation of hexagonal boron nitride powder>
The obtained hexagonal boron nitride powder was observed with a scanning electron microscope, the major axis and the peripheral length of the primary particles were measured, the average major axis, the deviation of the major axis, and the average peripheral length were calculated, and the average of the primary particles was calculated. The ratio of the deviation of the major axis to the major axis was calculated. Specifically, a small amount of hexagonal boron nitride powder was attached to the carbon tape, and the excess was blown off with an air duster. Next, an osmium coating was applied on the surface of the carbon tape to which the hexagonal boron nitride powder was attached to prepare a measurement sample. The measurement sample was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 500 times in 10 fields of view. Image analysis was performed using image analysis software (Mac-View) on 10 particles per field of view in the captured image and 100 particles in total in 10 fields of view, and the above values were determined. The results are shown in Table 1. FIG. 1 shows a scanning electron micrograph showing the hexagonal boron nitride powder prepared in Example 1.
［窒化ホウ素の焼結体の調製］
上述の六方晶窒化ホウ素粉末を用いて焼結体の調製を行った。まず、容器に、六方晶窒化ホウ素粉末が６０．０質量％、アモルファス窒化ホウ素粉末（デンカ株式会社製、酸素含有量：１．５％、窒化ホウ素純度９７．６％、平均粒径：６．０μｍ）が４０．０質量％となるようにそれぞれ測り取り、混合して混合粉末を得た。
[Preparation of Boron Nitride Sintered Body]
A sintered body was prepared using the hexagonal boron nitride powder described above. First, in a container, hexagonal boron nitride powder is 60.0% by mass, amorphous boron nitride powder (manufactured by Denka Co., Ltd., oxygen content: 1.5%, boron nitride purity: 97.6%, average particle size: 6. 0 μm) was measured so as to be 40.0% by mass, and mixed to obtain a mixed powder.
上記混合粉末を冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）によって成型した。具体的には、冷間等方加圧装置に充填し、９０ＭＰａの圧力をかけて圧縮し成型物（未焼成物）を得た。得られた成型物を、焼成炉を用いて２０００℃で１０時間保持して焼結させることによって、窒化物の焼結体を調製した。なお、焼成は、炉内を窒素雰囲気下に調整して行った。 The mixed powder was molded by the cold isotropic pressurization method (CIP). Specifically, it was filled in a cold isotropic pressurizing device and compressed by applying a pressure of 90 MPa to obtain a molded product (unfired product). The obtained molded product was held at 2000 ° C. for 10 hours in a firing furnace and sintered to prepare a nitride sintered body. The firing was performed by adjusting the inside of the furnace to a nitrogen atmosphere.
＜焼結体の評価＞
上述のとおり得られた焼結体について、その断面の一部を走査型電子顕微鏡によって観測した。結果を図２に示す。図２は、実施例１で調製した焼結体の断面の一部を示す走査型電子顕微鏡写真である。また、上述のとおり得られた焼結体について、後述する方法に基づき、六方晶窒化ホウ素の含有量、対数微分気孔体積、ピーク半値幅、全気孔率、密度及びショア硬さの評価を行った。結果を表１及び図３に示す。図３は、実施例１で調製した焼結体の細孔径分布を示すグラフである。図３には、比較のため後述する比較例１で調製した焼結体に対する結果を併記する。
<Evaluation of sintered body>
A part of the cross section of the sintered body obtained as described above was observed with a scanning electron microscope. The results are shown in FIG. FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing a part of the cross section of the sintered body prepared in Example 1. In addition, the sintered body obtained as described above was evaluated for hexagonal boron nitride content, logarithmic differential pore volume, peak half width, total porosity, density and shore hardness based on the method described later. .. The results are shown in Table 1 and FIG. FIG. 3 is a graph showing the pore size distribution of the sintered body prepared in Example 1. FIG. 3 also shows the results for the sintered body prepared in Comparative Example 1 described later for comparison.
［六方晶窒化ホウ素の含有量の測定］
焼結体における六方晶窒化ホウ素の含有量は、以下の方法で測定した。まず、得られた焼結体（必要に応じて、粉末状にした試料としてもよい）を水酸化ナトリウムでアルカリ分解させ、水蒸気蒸留法によって分解液からアンモニアを蒸留して、ホウ酸水溶液に捕集する。次に、この捕集液を対象として、硫酸規定液で滴定することによって、焼結体に由来する窒素原子（Ｎ）の含有量を求めた。そして、以下の式に基づいて、焼結体における六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の含有量を算出した。ここで、六方晶窒化ホウ素の式量として２４．８１８ｇ／ｍｏｌ、窒素原子の原子量として１４．００６ｇ／ｍｏｌを用いた。
六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）の含有量［質量％］＝窒素量（Ｎ）［質量％］×１．７７２
[Measurement of hexagonal boron nitride content]
The content of hexagonal boron nitride in the sintered body was measured by the following method. First, the obtained sintered body (which may be a powdered sample if necessary) is alkaline-decomposed with sodium hydroxide, ammonia is distilled from the decomposition solution by a steam distillation method, and the sample is captured in a boric acid aqueous solution. Gather. Next, the content of nitrogen atom (N) derived from the sintered body was determined by titrating this collected liquid with a sulfuric acid regulated liquid. Then, the content of hexagonal boron nitride (hBN) in the sintered body was calculated based on the following formula. Here, 24.818 g / mol was used as the formula amount of hexagonal boron nitride, and 14.006 g / mol was used as the atomic weight of the nitrogen atom.
Hexagonal Boron Nitride (hBN) Content [Mass%] = Nitrogen Amount (N) [Mass%] x 1.772
［対数微分気孔体積、及び全気孔率の測定］
焼結体の対数微分気孔体積、ピークの半値幅及び全気孔率は、ＪＩＳ Ｒ １６５５：２００３「ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔分布試験方法」に準拠して水銀圧入法に基づき測定した。装置としては、株式会社島津製作所製のオートポアＩＶ９５００を用いた。測定は、装置の最高圧力を２２８ＭＰａ、細孔直径の測定範囲を５００μｍ以下０．００５５μｍ以上に設定して行った。得られたグラフは平滑線となるものを採用した。
[Measurement of logarithmic differential pore volume and total porosity]
The logarithmic differential pore volume, peak half-value width and total porosity of the sintered body were measured based on the mercury injection method in accordance with JIS R 1655: 2003 "Method for testing the distribution of pores in a molded body by the mercury injection method of fine ceramics". .. As an apparatus, Autopore IV9500 manufactured by Shimadzu Corporation was used. The measurement was performed by setting the maximum pressure of the apparatus to 228 MPa and the measurement range of the pore diameter to 500 μm or less and 0.0055 μm or more. The graph obtained was a smooth line.
［焼結体の密度の測定］
焼結体の密度は、ＪＩＳ Ｒ １６３４：１９９８「ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法」の記載に準拠し、アルキメデス法を用いて測定した。
[Measurement of sintered body density]
The density of the sintered body was measured by using the Archimedes method in accordance with the description of JIS R 1634: 1998 “Measuring method of sintered body density and open porosity of fine ceramics”.
［焼結体のショア硬さの測定］
焼結体のショア硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４６：２０００に準じて測定した。具体的には、上述のとおり得られた焼結体を、幅４ｍｍ×長さ４０ｍｍ×厚さ３．０ｍｍの測定サンプルに加工し、島津製作所社製のＤ形試験機を用いて、測定を行った。また、ショア硬さの標準偏差は、１サンプルについて２０点以上測定を行い、標準偏差を算出した。
[Measurement of shore hardness of sintered body]
The shore hardness of the sintered body was measured according to JIS Z 2246: 2000. Specifically, the sintered body obtained as described above is processed into a measurement sample having a width of 4 mm, a length of 40 mm, and a thickness of 3.0 mm, and measured using a D-type tester manufactured by Shimadzu Corporation. went. As for the standard deviation of the shore hardness, 20 points or more were measured for one sample, and the standard deviation was calculated.
（実施例２）
第一工程の加熱温度を１７００℃に変更し、第二工程の加熱温度を１８００℃、加熱時間を１時間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、六方晶窒化ホウ素粉末及び焼結体を調製した。得られた六方晶窒化ホウ素及び焼結体について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
(Example 2)
Hexagonal boron nitride powder and baking were carried out in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature in the first step was changed to 1700 ° C, the heating temperature in the second step was changed to 1800 ° C, and the heating time was changed to 1 hour. The boulders were prepared. The obtained hexagonal boron nitride and the sintered body were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
（実施例３）
第一工程、第二工程及び第三工程における昇温速度を、いずれも０．５℃／分に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、六方晶窒化ホウ素粉末及び焼結体を調製した。得られた六方晶窒化ホウ素及び焼結体について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
(Example 3)
Hexagonal boron nitride powder and sintered body were prepared in the same manner as in Example 1 except that the heating rate in the first step, the second step and the third step was changed to 0.5 ° C./min. Prepared. The obtained hexagonal boron nitride and the sintered body were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
（実施例４）
実施例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いて、実施例１とは異なる条件で焼結体を調製した。具体的には、冷間等方加圧法による成形の際の圧力を６０ＭＰaに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体を調製した。得られた焼結体について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
(Example 4)
Using the hexagonal boron nitride powder prepared in Example 1, a sintered body was prepared under conditions different from those in Example 1. Specifically, a sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pressure during molding by the cold isotropic pressure method was changed to 60 MPa. The obtained sintered body was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
（実施例５）
実施例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いて、実施例１とは異なる条件で焼結体を調製した。具体的には、冷間等方加圧法による成形の際の圧力を１８０ＭＰaに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体を調製した。得られた焼結体について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
(Example 5)
Using the hexagonal boron nitride powder prepared in Example 1, a sintered body was prepared under conditions different from those in Example 1. Specifically, a sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pressure during molding by the cold isotropic pressure method was changed to 180 MPa. The obtained sintered body was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
（比較例１）
［六方晶窒化ホウ素粉末の調製］
ホウ酸（株式会社高純度化学研究所製）５０質量部と、メラミン（富士フイルム和光純薬株式会社製）４９質量部と炭酸ナトリウム（富士フイルム和光純薬株式会社製）１質量部を加え、加湿混合して、原料粉末を得た。得られた原料粉末を、管状炉を用いて、窒素雰囲気下、１０００℃で２時間加熱処理し、加熱処理物を得た。得られた加熱処理物１００質量部を、電気炉を用いて、窒素雰囲気下、１７５０℃で４時間焼成することによって、六方晶窒化ホウ素粉末を得た。なお、得られた六方晶窒化ホウ素粉末に対するレーザー回折散乱によって測定した平均粒径は、８．７μｍであった。
(Comparative Example 1)
[Preparation of hexagonal boron nitride powder]
Add 50 parts by mass of boric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 49 parts by mass of melamine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1 part by mass of sodium carbonate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). It was humidified and mixed to obtain a raw material powder. The obtained raw material powder was heat-treated at 1000 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere using a tubular furnace to obtain a heat-treated product. Hexagonal boron nitride powder was obtained by firing 100 parts by mass of the obtained heat-treated product at 1750 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere using an electric furnace. The average particle size of the obtained hexagonal boron nitride powder measured by laser diffraction scattering was 8.7 μm.
＜六方晶窒化ホウ素粉末の評価＞
得られた六方晶窒化ホウ素粉末に対して、実施例１と同様に、一次粒子の長径及び周囲長を測定し、平均長径、長径の偏差、平均周囲長を算出し、一次粒子の平均長径に対する長径の偏差の比を算出した。結果を表１に示す。図４に、比較例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を示す走査型電子顕微鏡写真を示す。
<Evaluation of hexagonal boron nitride powder>
With respect to the obtained hexagonal boron nitride powder, the major axis and the peripheral length of the primary particles were measured, the average major axis, the deviation of the major axis, and the average peripheral length were calculated in the same manner as in Example 1, and the average major axis of the primary particles was calculated. The ratio of major axis deviations was calculated. The results are shown in Table 1. FIG. 4 shows a scanning electron micrograph showing the hexagonal boron nitride powder prepared in Comparative Example 1.
［窒化ホウ素焼結体の調製］
実施例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末に代えて、比較例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体を得た。
[Preparation of Boron Nitride Sintered Body]
A sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hexagonal boron nitride powder prepared in Comparative Example 1 was used instead of the hexagonal boron nitride powder prepared in Example 1.
＜焼結体の評価＞
上述のとおり得られた焼結体について、その断面の一部を走査型電子顕微鏡によって観測した。結果を図５に示す。図５は、比較例１で調製した焼結体の断面の一部を示す走査型電子顕微鏡写真である。また、上述のとおり得られた焼結体について、実施例１と同様に、六方晶窒化ホウ素の含有量、対数微分気孔体積、ピーク半値幅、全気孔率、密度及びショア硬さの評価を行った。結果を表２及び図３に示す。
<Evaluation of sintered body>
A part of the cross section of the sintered body obtained as described above was observed with a scanning electron microscope. The results are shown in FIG. FIG. 5 is a scanning electron micrograph showing a part of the cross section of the sintered body prepared in Comparative Example 1. Further, with respect to the sintered body obtained as described above, the content of hexagonal boron nitride, the logarithmic differential pore volume, the peak width at half maximum, the total porosity, the density and the shore hardness were evaluated in the same manner as in Example 1. rice field. The results are shown in Table 2 and FIG.
（比較例２）
比較例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いて、比較例１とは異なる条件で焼結体を調製した。具体的には、冷間等方加圧法による成形の際の圧力を６０ＭＰaに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体を調製した。得られた焼結体について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。
(Comparative Example 2)
Using the hexagonal boron nitride powder prepared in Comparative Example 1, a sintered body was prepared under conditions different from those in Comparative Example 1. Specifically, a sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pressure during molding by the cold isotropic pressure method was changed to 60 MPa. The obtained sintered body was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
（比較例２）
比較例１で調製した六方晶窒化ホウ素粉末を用いて、比較例１とは異なる条件で焼結体を調製した。具体的には、冷間等方加圧法による成形の際の圧力を１８０ＭＰaに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体を調製した。得られた焼結体について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
(Comparative Example 2)
Using the hexagonal boron nitride powder prepared in Comparative Example 1, a sintered body was prepared under conditions different from those in Comparative Example 1. Specifically, a sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pressure during molding by the cold isotropic pressure method was changed to 180 MPa. The obtained sintered body was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
表１及び表２に示すとおり、実施例で調製した焼結体は、比較例で調製した焼結体に比べて密度に対するショア硬さの比が高くなっており、優れることが確認された。 As shown in Tables 1 and 2, it was confirmed that the sintered body prepared in the examples had a higher ratio of shore hardness to density than the sintered body prepared in the comparative example, and was excellent.
本開示によれば、密度に対するショア硬さに優れる焼結体を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a sintered body having excellent shore hardness with respect to density.
Claims (3)
前記六方晶窒化ホウ素の含有量が９８質量％以上であり、
水銀ポロシメーターによって測定される細孔径分布曲線における対数微分気孔体積が１．００ｍＬ／ｇ以上である、焼結体。 Contains hexagonal boron nitride,
The content of the hexagonal boron nitride is 98% by mass or more, and the content is 98% by mass or more.
A sintered body having a logarithmic differential pore volume of 1.00 mL / g or more in the pore size distribution curve measured by a mercury porosimeter.
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