JPH08198681A - 窒化ほう素複合体の製造方法 - Google Patents
窒化ほう素複合体の製造方法Info
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- JPH08198681A JPH08198681A JP7023509A JP2350995A JPH08198681A JP H08198681 A JPH08198681 A JP H08198681A JP 7023509 A JP7023509 A JP 7023509A JP 2350995 A JP2350995 A JP 2350995A JP H08198681 A JPH08198681 A JP H08198681A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 尿素、ほう酸、金属元素化合物の混合体を、
２００℃以上２３００℃以下の温度で加熱することによ
り金属元素または金属元素化合物を分散担持する窒化ほ
う素を製造する。 【効果】 極めて簡単な操作で金属元素を均一に分散担
持する窒化ほう素、すなわち、窒化ほう素複合体を得
る。
２００℃以上２３００℃以下の温度で加熱することによ
り金属元素または金属元素化合物を分散担持する窒化ほ
う素を製造する。 【効果】 極めて簡単な操作で金属元素を均一に分散担
持する窒化ほう素、すなわち、窒化ほう素複合体を得
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、窒化ほう素複合体の
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、窒化ほ
う素焼結体の製造等において有用な、金属元素単体また
はその化合物を含有する窒化ほう素（ＢＮ）の製造方法
に関するものである。
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、窒化ほ
う素焼結体の製造等において有用な、金属元素単体また
はその化合物を含有する窒化ほう素（ＢＮ）の製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】窒化ほう素は、耐熱、耐食、
潤滑、絶縁性等に極めて優れているため、単独、または
他の物質との複合化して用いられる物質であり、例えば
窒化ほう素とほう化チタニウム（ほう化チタン）との混
合焼結体は窒化ほう素の特徴を持ちながら電気伝導を有
する複合材料として、また窒化ほう素にほう酸、カルシ
ウム、ケイ素等の酸化物または窒化物を焼結助剤または
混合材として加えて焼結したものは構造材料として工業
的に利用されている。
潤滑、絶縁性等に極めて優れているため、単独、または
他の物質との複合化して用いられる物質であり、例えば
窒化ほう素とほう化チタニウム（ほう化チタン）との混
合焼結体は窒化ほう素の特徴を持ちながら電気伝導を有
する複合材料として、また窒化ほう素にほう酸、カルシ
ウム、ケイ素等の酸化物または窒化物を焼結助剤または
混合材として加えて焼結したものは構造材料として工業
的に利用されている。
【０００３】ところでこれらの添加物を含む窒化ほう
素、すなわち、窒化ほう素複合体の製造は、窒化ほう素
と添加成分とを機械的に混合することにより行われてお
り、その混合状態が製品の品質に作用する。たとえば、
窒化ほう素の性質を十分生かすために添加物を少量にす
ると、添加物の万遍無い分散が困難なため、焼結の不均
一による強度低下を招き、また、多量にすると偏析を起
こす等の問題があった。
素、すなわち、窒化ほう素複合体の製造は、窒化ほう素
と添加成分とを機械的に混合することにより行われてお
り、その混合状態が製品の品質に作用する。たとえば、
窒化ほう素の性質を十分生かすために添加物を少量にす
ると、添加物の万遍無い分散が困難なため、焼結の不均
一による強度低下を招き、また、多量にすると偏析を起
こす等の問題があった。
【０００４】一方、この発明の発明者は、先に、ほう窒
化マグネシウムが窒化ほう素の高圧相への転換触媒とし
て有効であることを見出し、さらにほう窒化マグネシウ
ムを微量含む常圧相窒化ほう素複合体を作成し、これを
高温高圧処理することにより透光性の立方晶窒化ほう素
焼結体を得る方法を開発した。この際、微量のほう窒化
マグネシウムを高度に分散担持させる方法として、マグ
ネシウムを外部から拡散含浸する方法も発明した。しか
しながら、この方法を用いてもなお、窒化ほう素の表面
から内部に向かってマグネシウムの濃度勾配ができ、試
料が大きいと内部まで含浸できず、立方晶化ほう素への
転換が不十分になる問題があった。
化マグネシウムが窒化ほう素の高圧相への転換触媒とし
て有効であることを見出し、さらにほう窒化マグネシウ
ムを微量含む常圧相窒化ほう素複合体を作成し、これを
高温高圧処理することにより透光性の立方晶窒化ほう素
焼結体を得る方法を開発した。この際、微量のほう窒化
マグネシウムを高度に分散担持させる方法として、マグ
ネシウムを外部から拡散含浸する方法も発明した。しか
しながら、この方法を用いてもなお、窒化ほう素の表面
から内部に向かってマグネシウムの濃度勾配ができ、試
料が大きいと内部まで含浸できず、立方晶化ほう素への
転換が不十分になる問題があった。
【０００５】そこでこの発明は、以上の通りの従来技術
の欠点を解消し、添加物を均一に分散させる一般的な方
法を提供することを目的としている。
の欠点を解消し、添加物を均一に分散させる一般的な方
法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、尿素、ほう酸、金属元素化合物
の混合融液を、加熱することにより金属元素または金属
元素化合物を分散担持する窒化ほう素を得ることを特徴
とする窒化ほう素複合体製造方法を提供する。また、こ
の発明は、２００℃以上２３００℃以下の温度において
加熱することや、金属元素化合物として硝酸塩を用いる
方法をも提供する。さらにまた、この発明は、この方法
により得られる銅を５μｍ以下の粒径の微粒子で分散担
持することをも特徴とする窒化ほう素複合体製造方法を
も提供する。
を解決するものとして、尿素、ほう酸、金属元素化合物
の混合融液を、加熱することにより金属元素または金属
元素化合物を分散担持する窒化ほう素を得ることを特徴
とする窒化ほう素複合体製造方法を提供する。また、こ
の発明は、２００℃以上２３００℃以下の温度において
加熱することや、金属元素化合物として硝酸塩を用いる
方法をも提供する。さらにまた、この発明は、この方法
により得られる銅を５μｍ以下の粒径の微粒子で分散担
持することをも特徴とする窒化ほう素複合体製造方法を
も提供する。
【０００７】
【作用】従来、窒化ほう素複合体の不均一性の問題は、
予め合成した窒化ほう素を用いることに起因していた
が、この点について、この発明の発明者は先に炭窒化ほ
う素系複合化合物の合成の研究において、ほう素、窒素
及び炭素を含む化合物を気相熱分解する方法により、炭
素の均一分散を図った。しかしながら、この方法を広く
応用するには化合物の合成の問題があった。
予め合成した窒化ほう素を用いることに起因していた
が、この点について、この発明の発明者は先に炭窒化ほ
う素系複合化合物の合成の研究において、ほう素、窒素
及び炭素を含む化合物を気相熱分解する方法により、炭
素の均一分散を図った。しかしながら、この方法を広く
応用するには化合物の合成の問題があった。
【０００８】ところで、従来から窒化ほう素の合成法と
して、尿素とほう酸の溶融混合物を熱分解する方法が知
られており、この溶融混合物は多くの塩類を溶融するこ
とができる。そこで、この発明では、尿素とほう酸との
系に注目し、この系に金属元素化合物を添加し、次いで
加熱、溶融して熱分解することにより、窒化ほう素の合
成と同時に添加物との複合化を図ることを可能とした。
して、尿素とほう酸の溶融混合物を熱分解する方法が知
られており、この溶融混合物は多くの塩類を溶融するこ
とができる。そこで、この発明では、尿素とほう酸との
系に注目し、この系に金属元素化合物を添加し、次いで
加熱、溶融して熱分解することにより、窒化ほう素の合
成と同時に添加物との複合化を図ることを可能とした。
【０００９】金属元素化合物は、基本的に、尿素および
ほう酸の融液に溶解するものとし、相互に溶融するもの
であれば好適に使用することができる。金属としては、
Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ等の典型元素、Ｃｕ，Ａｇ等の
貴金属元素、Ｔｉ，Ｙ，Ｚｒ等の遷移金属元素、希土類
元素等の適宜なものでよく、その化合物としては硝酸塩
等の無機塩類や有機酸塩が、加熱により分解されやすい
ため、好適に使用される。また、これらの塩類は、分解
して酸化物になりやすく、還元されて金属単体、炭化
物、ほう化物、窒化物になりやすいことからも好都合で
ある。
ほう酸の融液に溶解するものとし、相互に溶融するもの
であれば好適に使用することができる。金属としては、
Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ等の典型元素、Ｃｕ，Ａｇ等の
貴金属元素、Ｔｉ，Ｙ，Ｚｒ等の遷移金属元素、希土類
元素等の適宜なものでよく、その化合物としては硝酸塩
等の無機塩類や有機酸塩が、加熱により分解されやすい
ため、好適に使用される。また、これらの塩類は、分解
して酸化物になりやすく、還元されて金属単体、炭化
物、ほう化物、窒化物になりやすいことからも好都合で
ある。
【００１０】代表的なものとしては、銅とその硝酸塩が
例示される。この代表例についてさらに後述の実施例と
して説明することができる。なお、この発明では、尿
素、ほう酸、そして金属元素化合物の混合融液を、好ま
しくは、２００〜２３００℃の温度において加熱する。
そして、これら原材料の配合割合は、そのモル比とし
て、通常は、１：０．１〜１０：０．００１〜０．１程
度とする。
例示される。この代表例についてさらに後述の実施例と
して説明することができる。なお、この発明では、尿
素、ほう酸、そして金属元素化合物の混合融液を、好ま
しくは、２００〜２３００℃の温度において加熱する。
そして、これら原材料の配合割合は、そのモル比とし
て、通常は、１：０．１〜１０：０．００１〜０．１程
度とする。
【００１１】還元性条件を好む場合には尿素を多く使用
し、また、金属元素化合物は、目的に応じて増減するこ
とができる。原料は、攪拌混合してもよく、添加混合
は、適宜な手順としてよい。加熱操作は、不活性ガス、
窒素、アンモニア等の雰囲気において行うことが望まし
い。以下、さらに詳しく実施例として説明する。
し、また、金属元素化合物は、目的に応じて増減するこ
とができる。原料は、攪拌混合してもよく、添加混合
は、適宜な手順としてよい。加熱操作は、不活性ガス、
窒素、アンモニア等の雰囲気において行うことが望まし
い。以下、さらに詳しく実施例として説明する。
【００１２】
【実施例】ほう酸と尿酸と硝酸銅３水塩をモル比で１：
２．５：０．１の割合で混合し１５０℃に加熱して融解
した。引き続きダイヤフラムポンプで減圧しながら２０
０℃に３時間保持すると、次第に粘性を増し発泡しなが
ら青色に固化した。この固形物を軽く粉砕しアンモニア
気流中で１１００℃に加熱、２時間保持したところ粉末
状の物質を得た。これをＸ線回折法、Ｘ線マイクロアナ
ライザーおよび走査型電子顕微鏡で調べたところ、図１
に示すように粒径０．１μｍ以下の銅微粒子を分散担持
する乱層構造窒化ほう素であることがわかった。
２．５：０．１の割合で混合し１５０℃に加熱して融解
した。引き続きダイヤフラムポンプで減圧しながら２０
０℃に３時間保持すると、次第に粘性を増し発泡しなが
ら青色に固化した。この固形物を軽く粉砕しアンモニア
気流中で１１００℃に加熱、２時間保持したところ粉末
状の物質を得た。これをＸ線回折法、Ｘ線マイクロアナ
ライザーおよび走査型電子顕微鏡で調べたところ、図１
に示すように粒径０．１μｍ以下の銅微粒子を分散担持
する乱層構造窒化ほう素であることがわかった。
【００１３】これを加圧焼結用の黒鉛坩堝に充填し、１
９５０℃に加熱し１時間保持したところ、外形がよく発
達した結晶子からなる六方晶窒化ほう素が得られた。さ
らに、前記の乱層構造を有する複合体を３０ＭＰａに加
圧しながら１９５０℃に加熱したところ、密度が９７％
で銅を５μｍ以下の微粒で含有する焼結体が得られた。
この複合体を構成する窒化ほう素結晶子の配向性は従来
とはことなり板状の広い面が加圧軸に平行に配向してい
た。
９５０℃に加熱し１時間保持したところ、外形がよく発
達した結晶子からなる六方晶窒化ほう素が得られた。さ
らに、前記の乱層構造を有する複合体を３０ＭＰａに加
圧しながら１９５０℃に加熱したところ、密度が９７％
で銅を５μｍ以下の微粒で含有する焼結体が得られた。
この複合体を構成する窒化ほう素結晶子の配向性は従来
とはことなり板状の広い面が加圧軸に平行に配向してい
た。
【００１４】これらのことから銅は均一分散により結晶
化助剤として効果的に作用することがわかった。また、
窒化ほう素は極めて焼結しにくい物質であるが、この複
合体を加圧焼結体とすることにより９７％以上の密度を
もち、結晶配向性が従来と異なる焼結体が得られた。こ
のことから、微細分散した銅は特異な焼結助剤として作
用することがわかった。
化助剤として効果的に作用することがわかった。また、
窒化ほう素は極めて焼結しにくい物質であるが、この複
合体を加圧焼結体とすることにより９７％以上の密度を
もち、結晶配向性が従来と異なる焼結体が得られた。こ
のことから、微細分散した銅は特異な焼結助剤として作
用することがわかった。
【００１５】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明にお
いて、極めて簡単な操作で金属元素を均一に分散担持す
る窒化ほう素、すなわち、窒化ほう素複合体を得ること
ができる。また、均一分散により添加物を極めて効果的
に作用させることができる。
いて、極めて簡単な操作で金属元素を均一に分散担持す
る窒化ほう素、すなわち、窒化ほう素複合体を得ること
ができる。また、均一分散により添加物を極めて効果的
に作用させることができる。
【図１】この発明の実施例において得られた銅微粒子を
分散担持した窒化ほう素の図面に代わる走査型電子顕微
鏡写真である。
分散担持した窒化ほう素の図面に代わる走査型電子顕微
鏡写真である。
Claims (4)
- 【請求項１】 尿素、ほう酸、金属元素化合物の混合融
液を、加熱することにより金属元素または金属元素化合
物を分散担持する窒化ほう素を得ることを特徴とする窒
化ほう素複合体の製造方法。 - 【請求項２】 ２００℃以上２３００℃以下の温度に加
熱する請求項１の窒化ほう素複合体の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１において、金属元素化合物とし
て混合融液を形成する硝酸塩を用いる窒化ほう素複合体
の製造方法。 - 【請求項４】 ５μｍ以下の粒径の銅微粒子を分散担持
することを特徴とする窒化ほう素複合体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023509A JP2799426B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 窒化ほう素複合体の製造方法 |
| US08/535,816 US5602062A (en) | 1995-01-18 | 1995-09-28 | Method for preparing a boron nitride composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023509A JP2799426B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 窒化ほう素複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08198681A true JPH08198681A (ja) | 1996-08-06 |
| JP2799426B2 JP2799426B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=12112431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7023509A Expired - Lifetime JP2799426B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 窒化ほう素複合体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5602062A (ja) |
| JP (1) | JP2799426B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94032296A (ru) * | 1994-09-07 | 1996-07-20 | Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамического изделия на основе нитрида бора |
| US8828325B2 (en) * | 2007-08-31 | 2014-09-09 | Caterpillar Inc. | Exhaust system having catalytically active particulate filter |
| US8277936B2 (en) * | 2008-12-22 | 2012-10-02 | E I Du Pont De Nemours And Company | Hexagonal boron nitride compositions characterized by interstitial ferromagnetic layers, process for preparing, and composites thereof with organic polymers |
| US10208238B2 (en) | 2010-10-08 | 2019-02-19 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Boron carbide fiber reinforced articles |
| US10954167B1 (en) | 2010-10-08 | 2021-03-23 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods for producing metal carbide materials |
| US9803296B2 (en) | 2014-02-18 | 2017-10-31 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Metal carbide fibers and methods for their manufacture |
| US10793478B2 (en) | 2017-09-11 | 2020-10-06 | Advanced Ceramic Fibers, Llc. | Single phase fiber reinforced ceramic matrix composites |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6172606A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-14 | Kawasaki Steel Corp | 焼結特性の優れた六方晶窒化硼素の製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1260671A (en) * | 1984-06-07 | 1989-09-26 | Takahisa Koshida | High-purity powder of hexagonal boron nitride and a method for the preparation thereof |
| JPS62176904A (ja) * | 1986-01-30 | 1987-08-03 | Kawasaki Steel Corp | 水可溶性硼素化合物の少ない六方晶窒化硼素とその製造方法 |
| JPH01176208A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-12 | Ube Kagaku Kogyo Kk | 六方晶窒化硼素微粉末の製造方法 |
| JPH01203205A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-16 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 窒化硼素粉末の製造法 |
| US5100845A (en) * | 1991-03-13 | 1992-03-31 | Union Carbide Coatings Service Technology Corporation | Process for producing titanium diboride and boron nitride powders |
-
1995
- 1995-01-18 JP JP7023509A patent/JP2799426B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-28 US US08/535,816 patent/US5602062A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6172606A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-14 | Kawasaki Steel Corp | 焼結特性の優れた六方晶窒化硼素の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2799426B2 (ja) | 1998-09-17 |
| US5602062A (en) | 1997-02-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |