JPH06256007A - Production of hetero diamond and production of sintered material of hetero diamond - Google Patents

Production of hetero diamond and production of sintered material of hetero diamond

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JPH06256007A
JPH06256007A JP5041531A JP4153193A JPH06256007A JP H06256007 A JPH06256007 A JP H06256007A JP 5041531 A JP5041531 A JP 5041531A JP 4153193 A JP4153193 A JP 4153193A JP H06256007 A JPH06256007 A JP H06256007A
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JP
Japan
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heterodiamond
diamond
particles
cbn
sintered body
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JP5041531A
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Inventor
Satoshi Katsumata
聡 勝又
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To simply produce hetero diamond having both diamond characteristics and cBN characteristics and its sintered material. CONSTITUTION:Diamond particles and cBN particles are subjected to mechanical alloying to produce hetero diamond. The hetero diamond obtained by this method is sintered to produce sintered hetero diamond.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ヘテロダイヤモンドの
製造法とヘテロダイヤモンド燒結体の製造方法に関す
る。より詳しく言うと、ダイヤモンド粉とcBN粉とか
らダイヤモンドの炭素の一部がホウ素および窒素に置換
された物質であって、ダイヤモンドの優れた性質、特
に、高硬度、高熱伝導度等の性質とcBNの優れた性
質、特に、高温耐性などの性質とを併せ持つ物質である
ヘテロダイヤモンドを安全に生産性よく合成するための
方法と該ヘテロダイヤモンドから上記の優れた性質を有
する種々の形状および性状の燒結体であるヘテロダイヤ
モンド燒結体を製造する方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a heterodiamond and a method for producing a sintered heterodiamond. More specifically, it is a substance obtained by substituting a part of carbon of diamond from boron and nitrogen from diamond powder and cBN powder, and has excellent properties of diamond, in particular, properties such as high hardness and high thermal conductivity, and cBN. And a method for safely and productively synthesizing a heterodiamond, which is a substance having both high temperature resistance and the like, and the sintering of various shapes and properties having the above excellent properties from the heterodiamond. And a method for producing a heterodiamond sintered body which is a body.

【0002】なお、本発明の方法で製造したヘテロダイ
ヤモンドおよびヘテロダイヤモンド燒結体は、たとえ
ば、ヒートシンクの部材、工具類の部材、構造材料、電
子・電気機器用部材あるいは他のセラミックス材料等の
各種の有用な部材あるいはその素材等として種々の分野
に好適に利用することができる。
The heterodiamond and the heterodiamond sintered body produced by the method of the present invention can be used in various kinds of materials such as heat sink members, tool members, structural materials, electronic / electrical equipment members, and other ceramic materials. It can be suitably used in various fields as a useful member or its material.

【0003】[0003]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】ダイヤモ
ンドは極めて硬い物質で耐久性に優れ、熱伝導度も著し
く高く、半導体にもなるなど種々の際立った特性を有し
ていることから、切削工具や研磨工具等の工具類をはじ
め種々の材料分野に利用されている。しかしながら、ダ
イヤモンドは、高温での耐性が不十分であるという欠点
を有しており、その利用分野に制限がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Diamond is an extremely hard substance, has excellent durability, has extremely high thermal conductivity, and has various outstanding properties such as being a semiconductor. It is used in various material fields including tools such as tools and polishing tools. However, diamond has the drawback of poor resistance at high temperatures, limiting its field of use.

【0004】一方、代表的なセラミックのひとつとして
あるcBN(立方晶窒化ホウ素)は、ダイヤモンドより
は硬度に劣り、他の特性についてもダイヤモンドよりも
劣る点も多いが、極めて高い温度例えば1,200℃程
度においても十分な耐熱性を有する。
On the other hand, cBN (cubic boron nitride), which is one of the typical ceramics, is inferior in hardness to diamond and is inferior to diamond in other properties, but at an extremely high temperature, for example, 1,200. It has sufficient heat resistance even at about ° C.

【0005】最近、ダイヤモンドと同形の構造を持ち、
ダイヤモンドの炭素の一部がホウ素と窒素に置き換わっ
たヘテロダイヤモンドという新規物質が合成され、新素
材としての注目を集めている。このようなヘテロダイヤ
モンドは、ダイヤモンドの長所とcBNの長所を併せ持
つと見られ、特に、高硬度と耐熱性を共に満足すること
から、切削工具、研磨工具等の工具類の部材、あるいは
新規な半導体材料など各種の分野で新材料としての期待
が大きい。
Recently, it has the same shape as diamond,
A new substance called heterodiamond, in which part of the carbon of diamond is replaced by boron and nitrogen, has been synthesized and is attracting attention as a new material. Such a hetero diamond is considered to have both the advantages of diamond and the advantages of cBN, and in particular, since it satisfies both high hardness and heat resistance, it is a member of tools such as cutting tools and polishing tools, or a new semiconductor. There are great expectations as a new material in various fields such as materials.

【0006】しかしながら、上記のヘテロダイヤモンド
の合成は、グラファイトの炭素の一部がホウ素に置き換
わったヘテログラファイト(原子比C:B:N=1:
1:1)に銅粉末を触媒として添加し、これを金属筒内
に詰めて該筒内で火薬を爆発させ、百万分の一秒程度の
短時間で35万気圧という高圧をかけることによって行
なわれ、約30%という収率でヘテロダイヤモンドを得
ていると報告されている(化学技術研究所の新聞報告:
日経産業新聞、平成4年12月11日)。
However, in the synthesis of the above-mentioned heterodiamond, heterographite (atom ratio C: B: N = 1: 1 in which part of carbon in graphite is replaced by boron) is used.
By adding copper powder as a catalyst to 1: 1), filling it in a metal cylinder, exploding the explosive in the cylinder, and applying a high pressure of 350,000 atm in a short time of about one millionth of a second. It was reported that heterodiamonds were obtained in a yield of about 30% (Chemical Technology Research Institute newspaper report:
Nikkei Sangyo Shimbun, December 11, 1992).

【0007】しかしながら、この製造法では、爆発を利
用しているので、危険性が高く設備費も大きくなるとい
う問題点がある。また、このような方法では、たとえ収
率が30%というかなり大きな値となっても、一バッチ
で少量しか合成することができず、生産性が著しく悪い
という欠点を有している。
However, in this manufacturing method, since explosion is used, there is a problem that the danger is high and the equipment cost is high. Further, in such a method, even if the yield is a considerably large value of 30%, only a small amount can be synthesized in one batch, and there is a drawback that the productivity is extremely poor.

【0008】本発明は、前記事情に基づいてなされたも
のである。
The present invention has been made based on the above circumstances.

【0009】本発明の第一の目的は、前記問題点を解決
し、ダイヤモンド粉とcBN粉とからダイヤモンドの炭
素の一部がホウ素および窒素に置換された物質であっ
て、ダイヤモンドの優れた性質、特に、高硬度、高熱伝
導度等の性質とcBNの優れた性質、特に、耐熱性など
の性質とを合わせ持つ物質であるヘテロダイヤモンドを
安全に生産性よく得ることができるヘテロダイヤモンド
の新規でかつ実用上著しく有利な製造法を提供すること
にある。
The first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a diamond powder and a cBN powder in which a part of the carbon of diamond is replaced with boron and nitrogen. In particular, it is a novel heterodiamond which can be safely and productively obtained as a heterodiamond which is a substance having both properties such as high hardness and high thermal conductivity and excellent properties of cBN, in particular, heat resistance. Moreover, it is to provide a manufacturing method which is remarkably advantageous in practical use.

【0010】また、本発明の第二の目的は、上記の新規
な製造法で得たヘテロダイヤモンドから上記の優れた性
質を有する種々の形状および性状のヘテロダイヤモンド
燒結体を好適に製造するための方法を提供することにあ
る。
A second object of the present invention is to suitably produce a heterodiamond sintered body of various shapes and properties having the above-mentioned excellent properties from the heterodiamond obtained by the above novel production method. To provide a method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記第一
の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。その際、最近新
金属材料の新しい製造技法として脚光を浴びつつあるメ
カニカルアロイング(Mechanical Alloying ;MA)法
に着目した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to achieve the first object. At that time, we focused on the mechanical alloying (MA) method, which has recently been in the limelight as a new manufacturing technique for new metal materials.

【0012】このメカニカルアロイング法とは、原料を
ボールミルで機械的に粉砕、混合することにより合金化
する方法である。このMA方法によると、粉砕ないし混
合時の温度を自由に設定することができ、しかも、溶融
や熱反応といった熱エネルギーに依存する従来の方法で
は比重や融点、沸点などの大きな相違により均一に固溶
化ないし化合させることが困難であった原料を好適に適
用することができて、従来法では得られなかった新しい
金属材料や製造が容易でなかった金属材料(たとえば、
各種金属間合金類、金属間化合物、酸化物分散強化合
金、アモルファス合金など)を容易に製造することので
きることが次第に明らかになってきた(たとえば、NI
KKEI NEW MATERIALS,1990年7
月30日号参照)。
The mechanical alloying method is a method of alloying by mechanically pulverizing and mixing raw materials with a ball mill. According to this MA method, the temperature at the time of pulverization or mixing can be freely set, and moreover, in the conventional method that relies on thermal energy such as melting and thermal reaction, it is uniformly solidified due to large differences in specific gravity, melting point, boiling point and the like. Raw materials that were difficult to dissolve or combine can be preferably applied, and new metal materials that could not be obtained by conventional methods or metal materials that were not easily manufactured (for example,
It has become increasingly clear that various intermetallic alloys, intermetallic compounds, oxide dispersion strengthened alloys, amorphous alloys, etc. can be easily produced (for example, NI.
KKEI NEW MATERIALS, 1990, 7
See the 30th of the month).

【0013】しかしながら、調査の結果、このMA法を
ダイヤモンドからのヘテロダイヤモンドの製造に適用し
た例はないことが判明した。
However, as a result of the investigation, it has been found that there is no example in which the MA method is applied to the production of heterodiamond from diamond.

【0014】そこで、本発明者らは、ダイヤモンドとc
BNとから、こうしたMA法によってヘテロダイヤモン
ド(ダイヤモンドの炭素の一部がホウ素および窒素で置
換された物質)の合成が可能かどうか検討を行った。そ
の結果、驚くべきことに、ダイヤモンド粒子とcBN粒
子をメカニカルアロイングすることによって所望のヘテ
ロダイヤモンドが得られることを見出し、同時に、この
MA法を用いる本発明の方法は、従来の爆発を利用する
方法に比べて安全である上にごく簡単な設備で著しく生
産性よく所望のヘテロダイヤモンドを製造することがで
きる実用上著しく有利な方法であることも見出した。
Therefore, the present inventors have found that diamond and c
From BN, it was examined whether it is possible to synthesize heterodiamond (a substance in which a part of carbon of diamond is replaced with boron and nitrogen) by such an MA method. As a result, it was surprisingly found that the desired heterodiamonds can be obtained by mechanically alloying diamond particles and cBN particles, and at the same time, the method of the present invention using this MA method utilizes conventional explosion. It was also found that it is a practically extremely advantageous method that is safer than the method and is capable of producing a desired heterodiamond with extremely high productivity with very simple equipment.

【0015】また、本発明者らは、こうして合成したヘ
テロダイヤモンドは各種の形状および性状の燒結体に加
工することができることも見出し、その燒結体の製造方
法についても確立した。
The present inventors have also found that the heterodiamond thus synthesized can be processed into a sintered body of various shapes and properties, and have established a method for producing the sintered body.

【0016】なお、こうして製造したヘテロダイヤモン
ドおよびその燒結体は、ダイヤモンドが持つ優れた性
質、特に、高硬度、高熱伝導度等などの性質とcBNが
持つ優れた性質、特に、耐熱性などの性質とを併せ持つ
極めて優れた特性を具備しており、前記各種の用途分野
に好適に利用することのできる有用な材料あるいは素材
であることも見出した。
The thus produced heterodiamond and the sintered body thereof have excellent properties of diamond, such as high hardness and high thermal conductivity, and excellent properties of cBN, especially heat resistance. It has also been found that it is a useful material or material that has extremely excellent properties that also have the following properties and can be suitably used in the various fields of application.

【0017】本発明者らは、こうした知見に基づいて本
発明を完成するに至った。
The present inventors have completed the present invention based on these findings.

【0018】すなわち、本発明は、ダイヤモンド粒子と
cBN粒子とをメカニカルアロイングすることを特徴と
するヘテロダイヤモンドの製造法である。
That is, the present invention is a method for producing a heterodiamond which is characterized by mechanically alloying diamond particles and cBN particles.

【0019】また、本発明は、該ヘテロダイヤモンドを
粒子状のものから所望の形状および性状の成形材に加工
するに際して特に好適に適用することができる方法とし
て、上記本発明の方法によって合成したヘテロダイヤモ
ンドを燒結することを特徴とするヘテロダイヤモンド燒
結体の製造方法である。
Further, the present invention is a method which can be particularly suitably applied when processing the heterodiamond from a particulate material to a molding material having a desired shape and property, and the heterosynthesized by the above-mentioned method of the present invention. A method for producing a heterodiamond sintered body, which comprises sintering diamond.

【0020】本発明のヘテロダイヤモンドの製造法にお
いては、ダイヤモンド粒子とcBN粒子とをメカニカル
アロイングすることによって所望のヘテロダイヤモンド
を得る。このメカニカルアロイングによると、ダイヤモ
ンド粒子とcBN粒子とが共粉砕されていく過程におい
てこれらがメカノケミカル的に反応し、次第にダイヤモ
ンドの炭素の一部がホウ素および窒素に置換され、所望
のヘテロダイヤモンドに変化していくことをX線分析等
から確認している。したがって、この製造法によると、
炭素:ホウ素:窒素の原子比が1:1:1になっている
ヘテロダイヤモンドに限らず、種々の原子比のヘテロダ
イヤモンドを容易に得ることができる。また、条件によ
っては、このヘテロダイヤモンドとダイヤモンドおよび
/またはcBNの組成物であるヘテロダイヤモンド組成
物も得ることができる。こうしたヘテロダイヤモンド組
成物も本発明の製造法による製品としてみなされ、種々
の用途に利用することができる。
In the method for producing a heterodiamond according to the present invention, a desired heterodiamond is obtained by mechanically alloying diamond particles and cBN particles. According to this mechanical alloying, diamond particles and cBN particles react mechanochemically in the process of co-milling, gradually replacing a part of carbon of diamond with boron and nitrogen, and forming a desired hetero diamond. It has been confirmed by X-ray analysis that it will change. Therefore, according to this manufacturing method,
Not limited to heterodiamonds having an atomic ratio of carbon: boron: nitrogen of 1: 1: 1, heterodiamonds having various atomic ratios can be easily obtained. Depending on the conditions, a heterodiamond composition which is a composition of this heterodiamond and diamond and / or cBN can also be obtained. Such a heterodiamond composition is also regarded as a product produced by the production method of the present invention and can be used for various purposes.

【0021】本発明のヘテロダイヤモンド製造法におい
て、原料として使用するダイヤモンドとしては、天然ダ
イヤモンド、各種合成ダイヤモンドあるいはこれらの任
意の割合の混合物のいずれも使用することができる。こ
れらは、粒子状のものとしてcBN粒子とのメカニカル
アロイングに供される。
In the method for producing a heterodiamond according to the present invention, the diamond used as a raw material may be natural diamond, various synthetic diamonds, or a mixture thereof in any proportion. These are subjected to mechanical alloying with cBN particles in the form of particles.

【0022】このメカニカルアロイングに供する前記ダ
イヤモンド粒子の粒径としては、特に制限はないが、通
常100μm以下である。この粒径があまり大きいと所
定のメカニカルアロイングに要する時間が長くなる。
The particle size of the diamond particles used for the mechanical alloying is not particularly limited, but is usually 100 μm or less. If this particle size is too large, the time required for the predetermined mechanical alloying becomes long.

【0023】一方の原料として使用するcBNとして
は、各種の合成品を使用することができ、これらも、必
要に応じて適当な粒径の粒子に予備粉砕するなどして、
粒子状に調製されてから前記ダイヤモンド粒子とのメカ
ニカルアロイングに供される。
As the cBN used as one of the raw materials, various synthetic products can be used, and these are also preliminarily pulverized into particles having an appropriate particle size, if necessary.
It is prepared into particles and then subjected to mechanical alloying with the diamond particles.

【0024】この製造法において、メカニカルアロイン
グに供する前記ダイヤモンド粒子とcBN粒子との割合
としては、特に制限はないが、ダイヤモンド粒子100
重量部に対して、cBN粒子を、通常、5〜200重量
部、好ましくは、75〜150重量部の範囲に選定する
のが適当である。
In this manufacturing method, the ratio of the diamond particles and the cBN particles to be subjected to mechanical alloying is not particularly limited, but the diamond particles 100
It is suitable to select the cBN particles in an amount of usually 5 to 200 parts by weight, preferably 75 to 150 parts by weight, based on parts by weight.

【0025】なお、この割合を適宜に変化させることに
よって、得られるヘテロダイヤモンドにおける、炭素:
ホウ素:窒素の原子比を調整することができるし、ま
た、メカニカルアロイングの条件によっては、前記した
ようにヘテロダイヤモンドの微粒子とダイヤモンドおよ
び/またはcBN微粒子とからなる種々の組成のヘテロ
ダイヤモンド組成物を得ることもできる。したがって、
これらダイヤモンド粒子とcBN粒子との割合は、前記
範囲に必ずしも限定されずに目的生成物の組成やメカニ
カルアロイングの条件を考慮して選定すればよい。
The carbon in the heterodiamond obtained by appropriately changing this ratio:
It is possible to adjust the atomic ratio of boron: nitrogen, and depending on the mechanical alloying conditions, heterodiamond compositions of various compositions comprising heterodiamond fine particles and diamond and / or cBN fine particles as described above. You can also get Therefore,
The ratio of these diamond particles and cBN particles is not necessarily limited to the above range and may be selected in consideration of the composition of the target product and the conditions of mechanical alloying.

【0026】本発明の製造法において、前記ダイヤモン
ド粒子とcBN粒子とのメカニカルアロイングは、装置
や手法など従来のメカニカルアロイング法に従って容易
に行うことができる。
In the manufacturing method of the present invention, the mechanical alloying of the diamond particles and the cBN particles can be easily performed according to a conventional mechanical alloying method such as an apparatus or a method.

【0027】たとえば、このメカニカルアロイングに用
いる装置としては、ボールミル、攪拌型ボールミル、遊
星型ボールミルなどを好適に使用することができる。こ
れらによって、ダイヤモンド粒子とcBN粒子とを機械
的に共粉砕し、分散・混合することによって所定のメカ
ニカルアロイングを達成する。
For example, a ball mill, a stirring type ball mill, a planetary type ball mill or the like can be preferably used as an apparatus used for this mechanical alloying. With these, the diamond particles and the cBN particles are mechanically co-ground and dispersed and mixed to achieve a predetermined mechanical alloying.

【0028】このメカニカルアロイングを好適に達成す
るための上記ボールミル類の好ましい操作条件について
説明を加えると以下の通りである。
The preferred operating conditions of the above ball mills for suitably achieving this mechanical alloying will be described below.

【0029】前記各種のボールミルによる粒子の粉砕力
Fは、一般に、次の式(1)で表すことができる F=(1/W)×n×(m/d)×V2 ×t・・・・・(1) ただし、式(1)において、Wは処理量(単位;k
g)、nはボール数(単位;個)、mはボールの質量
(単位;kg)、dはポット径(単位;m)、Vはボー
ル速度(単位;m/s)、tは粉砕時間(単位;s)で
ある。
The crushing force F of particles by the various ball mills can be generally expressed by the following formula (1): F = (1 / W) × n × (m / d) × V 2 × t. (1) However, in the formula (1), W is a processing amount (unit: k
g), n is the number of balls (unit: piece), m is the mass of the ball (unit: kg), d is the pot diameter (unit: m), V is the ball speed (unit: m / s), t is the grinding time. (Unit: s).

【0030】この粉砕力Fが、通常、4×106 (単
位;kg・m・s-1/kg)以上になるように条件を設
定することが好ましい。
It is preferable to set the conditions so that the crushing force F is usually 4 × 10 6 (unit: kg · m · s −1 / kg) or more.

【0031】また、その際、ボールの速度Vを0.4〜
6.0m/sの範囲に選定し、かつ粉砕時間tを、3〜
60時間程度にするのが好ましい。
At that time, the velocity V of the ball is 0.4 to
It is selected in the range of 6.0 m / s, and the grinding time t is 3 to
It is preferably about 60 hours.

【0032】ここで、前記ボール速度Vは、次の式
(2)で求めることができる。
Here, the ball velocity V can be obtained by the following equation (2).

【0033】 V=(d×π×R)/60 (2) ただし、式(2)中の、dは前記ポット径(単位;
m)、πは円周率、Rはボールミルの回転数(単位;
r.p.m.)である。
V = (d × π × R) / 60 (2) where d is the pot diameter (unit;
m), π is the circular constant, R is the rotation speed of the ball mill (unit:
r. p. m. ).

【0034】なお、この粉砕・混合によるメカニカルア
ロイングは、粉砕混合生成物の粒径が、できるだけ微細
な粒子になるように行うことが望ましく、具体的にはた
とえば、その粒径が0.05〜10μm、特に、0.0
5〜5μmの範囲になるように行うことが好ましい。
The mechanical alloying by crushing and mixing is preferably performed so that the particle size of the crushed and mixed product is as fine as possible. Specifically, for example, the particle size is 0.05. -10 μm, especially 0.0
It is preferable that the treatment is performed within a range of 5 to 5 μm.

【0035】以上のように、前記ダイヤモンド粒子とc
BN粒子とを共粉砕しつつ混合することによって所定の
メカニカルアロイングを好適に達成することができ、所
望のヘテロダイヤモンドを容易に生産性よく得ることが
できる。
As described above, the diamond particles and c
By mixing the BN particles while co-milling, a predetermined mechanical alloying can be suitably achieved, and a desired heterodiamond can be easily obtained with high productivity.

【0036】本発明の製造法によるヘテロダイヤモンド
は、上記したように微細な粒子として得られる。このヘ
テロダイヤモンドは、用途によっては微粒子そのままの
形態で利用することができるが、所望の形状および性状
の成形体に容易に成形加工することができ、種々の用途
に適合した成形加工品として広く利用することができ
る。
The heterodiamond according to the manufacturing method of the present invention is obtained as fine particles as described above. Depending on the application, this heterodiamond can be used in the form of fine particles as it is, but it can be easily molded into a molded product of the desired shape and properties, and is widely used as a molded product suitable for various applications. can do.

【0037】このヘテロダイヤモンド微粒子を成形体に
する方法として、たとえば、これを燒結して燒結体にす
る方法、すなわち本発明のヘテロダイヤモンド燒結体の
製造方法を好適に採用することができる。
As a method of forming the heterodiamond fine particles into a compact, for example, a method of sintering the heterodiamond fine particles to form a sintered body, that is, a method for producing the heterodiamond sintered body of the present invention can be preferably adopted.

【0038】以下、本発明のヘテロダイヤモンド燒結体
の製造方法について説明する。
The method for producing the heterodiamond sintered body of the present invention will be described below.

【0039】この燒結体の製造は、少なくとも、前記本
発明の製造法で得たヘテロダイヤモンドをその燒結原料
として使用する限り、公知の各種の燒結法を用いて行う
ことができる。
The sintered body can be manufactured by various known sintering methods as long as the heterodiamond obtained by the manufacturing method of the present invention is used as the sintering raw material.

【0040】この燒結体の製造原料として使用する前記
ヘテロダイヤモンドは、通常、その粒径が、10μm以
下、好ましくは5μm以下であると好適である。したが
って、通常は、前記本発明の製造法で得られたヘテロダ
イヤモンド微粒子をそのままこの燒結体の製造原料とし
て使用するのが良い。
The above-mentioned heterodiamond used as a raw material for producing the sintered body usually has a particle size of 10 μm or less, preferably 5 μm or less. Therefore, it is usually preferable to use the heterodiamond fine particles obtained by the production method of the present invention as it is as a raw material for producing the sintered body.

【0041】また、必要に応じて前記ヘテロダイヤモン
ド微粒子に他の成分を添加し、これを燒結体の製造原料
として使用してもよい。
If desired, other components may be added to the above-mentioned heterodiamond fine particles and used as a raw material for producing a sintered body.

【0042】前記原料微粒子からのヘテロダイヤモンド
燒結体の製造は、公知の各種の燒結体製造の技術、たと
えば、ホットプレス法(HP法)、熱間静水圧加圧法
(HIP法)、冷間静水圧加圧法(CIP法)等の通常
の方法によって容易に行うことができる。その際、前も
って原料微粒子を圧縮加圧等によって予備成形した後、
所定の温度で燒結してもよいし、あるいは該微粒子を直
接圧縮加圧下で燒結することによって成形加工してもよ
いし、場合に応じて種々の手法を適用すればよい。
The production of a heterodiamond sintered body from the above-mentioned raw material fine particles is carried out by various known techniques for producing a sintered body, for example, a hot pressing method (HP method), a hot isostatic pressing method (HIP method), a cold still method. It can be easily performed by a usual method such as a hydraulic pressurizing method (CIP method). At that time, after preforming the raw material fine particles by compression and pressure in advance,
It may be sintered at a predetermined temperature, or may be molded by directly sintering the fine particles under compression and pressure, or various techniques may be applied depending on the case.

【0043】燒結温度は、通常、1,000〜1,80
0℃の範囲に選定するのが好適である。
The sintering temperature is usually 1,000 to 1,80.
It is preferable to select in the range of 0 ° C.

【0044】燒結の際に印加する圧力あるいは予備成形
の際に印加する圧力は、通常、常圧〜3,000kg/
cm2 の範囲から適宜選択するのがよい。
The pressure applied during sintering or the pressure applied during preforming is usually from atmospheric pressure to 3,000 kg /
It is preferable to appropriately select from the range of cm 2 .

【0045】燒結時間は、通常、10分間〜1時間程度
である。
The sintering time is usually about 10 minutes to 1 hour.

【0046】以上のようにして、前記本発明の製造法で
得たヘテロダイヤモンドから、所望の各種の形状および
性状を有する目的とするヘテロダイヤモンド燒結体を好
適に製造することができる。
As described above, the desired heterodiamond sintered body having various desired shapes and properties can be suitably produced from the heterodiamond obtained by the production method of the present invention.

【0047】こうして得られたヘテロダイヤモンドおよ
びヘテロダイヤモンド燒結体は、ダイヤモンドの優れた
性質、特に、高硬度、高熱伝導度等などの性質とcBN
の優れた性質、特に、耐熱性などの性質とを合わせ持つ
ので、たとえば、ヒートシンクの部材、工具類の部材、
構造材料、電子・電気機器用部材あるいは他のセラミッ
クス材料等の各種の有用な部材あるいはその素材等とし
て種々の分野に好適に利用することができる。
The thus obtained heterodiamond and the sintered body of heterodiamond have excellent properties of diamond, particularly, properties such as high hardness and high thermal conductivity, and cBN.
Since it has the excellent properties of, especially heat resistance and the like, for example, heat sink members, tool members,
It can be suitably used in various fields as various useful members such as structural materials, members for electronic / electrical devices or other ceramic materials, or materials thereof.

【0048】[0048]

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、これらによ
って本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

【0049】(実施例1)粒径が5〜12μmのダイヤ
モンド粒子500gと粒径が20〜50μmのcBN粒
子500gを、遊星型ボールミルに仕込み、ボールとし
てSUS304製の直径10mmの球状ボール50個を
使用し、該ボールミルによって10時間共粉砕処理する
ことによってメカニカルアロイングを行い、粒径が約
0.05〜2μmの生成物を得た。
Example 1 500 g of diamond particles having a particle size of 5 to 12 μm and 500 g of cBN particles having a particle size of 20 to 50 μm were charged into a planetary ball mill, and 50 spherical balls made of SUS304 and having a diameter of 10 mm were used. It was used and mechanically alloyed by co-milling for 10 hours with the ball mill to obtain a product having a particle size of about 0.05 to 2 μm.

【0050】この生成物について、X線回折分析を行っ
たところ表1に示すように、炭素の一部がホウ素および
窒素で置換された構造を有する所望のヘテロダイヤモン
ドが生成していることが確認された。
When X-ray diffraction analysis was performed on this product, as shown in Table 1, it was confirmed that a desired heterodiamond having a structure in which part of carbon was replaced by boron and nitrogen was formed. Was done.

【0051】なお、表1には、比較のために、前記ボー
ルミル処理前の原料粒子混合物(ダイヤモンド粒子とc
BN粒子との等重量混合物)についてのX線分析結果も
示した。
In Table 1, for comparison, the raw material particle mixture (diamond particles and c
The X-ray analysis results for an equal weight mixture with BN particles) are also shown.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】(実施例2)前記実施例1で得た共粉砕生
成物であるヘテロダイヤモンド微粒子を、処理温度1,
350℃、処理圧10atm、処理時間2時間の条件
で、HIP処理して燒結し、所望のヘテロダイヤモンド
燒結体を得た。
(Example 2) The heterodiamond fine particles as the co-ground product obtained in Example 1 were treated at a treatment temperature of 1,
Under the conditions of 350 ° C., treatment pressure of 10 atm, and treatment time of 2 hours, HIP treatment and sintering were performed to obtain a desired heterodiamond sintered body.

【0054】この燒結体は、熱伝導率が7W/(cm・
K)と極めて高く、かつ、空気中における酸化開始温度
が1,400℃と著しく高く、ダイヤモンドとcBNの
長所を合わせ持つことが判明した。
This sintered body has a thermal conductivity of 7 W / (cm ·
K), which is extremely high, and the oxidation initiation temperature in air is 1,400 ° C., which is extremely high, and it has been found to have the advantages of diamond and cBN.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明のヘテロダイヤモンドの製造法で
は、従来の爆発を利用する方法ではなく、ダイヤモンド
粒子とcBN粒子とをボールミル等によって共粉砕しメ
カニカルアロイングするという特定の方法によって、ダ
イヤモンドの炭素の一部がホウ素および窒素に置換され
ている所望のヘテロダイヤモンドを合成するので、この
ダイヤモンドの優れた性質、特に、高硬度、高熱伝導度
等などの特性とcBNの優れた性質、特に、耐熱性など
の特性とを合わせ持つ物質であるヘテロダイヤモンドを
簡単な設備で安全にしかも生産性よく得ることができ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In the method for producing a heterodiamond according to the present invention, the diamond particles and the cBN particles are mechanically alloyed by co-pulverizing them with a ball mill or the like, rather than the conventional method utilizing explosion. Since a desired heterodiamond in which a part of carbon is substituted with boron and nitrogen is synthesized, excellent properties of this diamond, particularly properties such as high hardness and high thermal conductivity, and excellent properties of cBN, especially, Heterodiamond, which is a material that has properties such as heat resistance, can be obtained safely and with high productivity using simple equipment.

【0056】また、本発明のヘテロダイヤモンド燒結体
の製造方法では、上記の優れた本発明の製造法で得たヘ
テロダイヤモンドを製造原料として用いているので、種
々の形状および性状のヘテロダイヤモンド燒結体を大量
にかつ有利に製造することができる。
Further, in the method for producing a heterodiamond sintered body of the present invention, since the heterodiamond obtained by the above-mentioned excellent production method of the present invention is used as a raw material for production, a heterodiamond sintered body having various shapes and properties is obtained. Can be produced in large quantities and advantageously.

【0057】すなわち、本発明によると、ヘテロダイヤ
モンドの新規でかつ実用上著しく有利な製造法とその燒
結体の有利な製造方法を併せて提供することができる。
That is, according to the present invention, it is possible to provide a novel and practically advantageous method for producing a heterodiamond and an advantageous method for producing a sintered body thereof.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ダイヤモンド粒子とcBN粒子とをメカ
ニカルアロイングすることを特徴とするヘテロダイヤモ
ンドの製造法。
1. A method for producing a heterodiamond, which comprises mechanically alloying diamond particles and cBN particles.
【請求項2】 請求項1に記載の方法によって製造した
ヘテロダイヤモンドを燒結することを特徴とするヘテロ
ダイヤモンド燒結体の製造方法。
2. A method for producing a heterodiamond sintered body, which comprises sintering the heterodiamond produced by the method according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002037616A (en) * 2000-04-28 2002-02-06 General Electric Co <Ge> Diamond with thermally-diffused boron and method of producing it
WO2021079912A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-29 デンカ株式会社 Boron nitride powder and production method therefor, boron carbonitride powder, composite material, and heat dissipating member

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