JPH10101434A - Production of polycrystal type cubic boron nitride and apparatus for generating high temperature and pressure - Google Patents

Production of polycrystal type cubic boron nitride and apparatus for generating high temperature and pressure

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JPH10101434A
JPH10101434A JP8262028A JP26202896A JPH10101434A JP H10101434 A JPH10101434 A JP H10101434A JP 8262028 A JP8262028 A JP 8262028A JP 26202896 A JP26202896 A JP 26202896A JP H10101434 A JPH10101434 A JP H10101434A
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JP
Japan
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pressure
reaction chamber
gasket
plate
cbn
Prior art date
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Pending
Application number
JP8262028A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Hiruta
和幸 蛭田
Taro Inada
太郎 稲田
Masaharu Suzuki
正治 鈴木
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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Publication of JPH10101434A publication Critical patent/JPH10101434A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably produce a polycrystal type cubic boron nitride having high strength and high toughness in large amounts. SOLUTION: This method for producing a polycrystal type cubic boron nitride comprises arranging a cylindrical body 1 through gaskets 11 and 12 between a pair of anvil bodies 2 to form a central space part and successively installing an electrode plate 6, a pressure increasing plate 5 and a metal plate 3 on anvil body side of the central space part and installing a pressure medium 7 on the cylindrical body side to form a reaction chamber and charging a graphite cylinder 8 in which cBN raw material 10 is packed into a reaction chamber of a high temperature and high pressure-generating apparatus and retaining the raw material under thermodynamically stable conditions of cBN. In this case, a ratio (P1/P) of power (P1) expressed by product of anvil top area and generated pressure to power (P) used is kept to <=0.40 under >=7GPa pressure. This high-temperature and high-pressure-generating apparatus is applied to the method for producing the compound.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、近年研削工具や切
削工具に使用されている立方晶窒化ホウ素(cBN)、
なかでも靭性の高い多結晶型cBNの製造方法及びその
製造方法に適用できる高温高圧発生装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to cubic boron nitride (cBN), which has been used for grinding tools and cutting tools in recent years.
In particular, the present invention relates to a method for producing polycrystalline cBN having high toughness and a high-temperature and high-pressure generator applicable to the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、cBNは低圧相BNである六方晶
BN(hBN)等を各種金属元素の窒化物、ホウ化物、
ホウ窒化物等を触媒とし、cBNの熱力学的安定条件
下、例えば圧力5〜6GPa、温度1400℃〜160
0℃で保持する触媒法、又は触媒を使用せずに上記条件
より高圧高温下で保持する直接転換法によって合成され
てきた。特に後者においては、そのhBN原料として高
配向なhBNである熱分解BN(P−BN)を使用する
ことにより、従来より低い圧力・温度、例えば7GPa
以上、1800℃以上程度でcBNが合成できること、
また得られるcBNは微細粒子からなる多結晶体であ
り、機械特性に優れたものであることが知られており、
より高性能な工具材料としての利用が期待されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, cBN has been produced by converting low-pressure phase BN such as hexagonal BN (hBN) into nitrides and borides of various metal elements.
Using boron nitride or the like as a catalyst, under conditions of thermodynamic stability of cBN, for example, a pressure of 5 to 6 GPa, a temperature of 1400 ° C. to 160
It has been synthesized by a catalytic method of holding at 0 ° C. or a direct conversion method of holding at a higher pressure and a higher temperature than the above conditions without using a catalyst. In particular, in the latter, by using pyrolytic BN (P-BN), which is a highly oriented hBN, as the hBN raw material, a pressure and temperature lower than the conventional one, for example, 7 GPa
Above, cBN can be synthesized at about 1800 ° C. or more,
Further, the obtained cBN is a polycrystalline body composed of fine particles, and is known to have excellent mechanical properties.
It is expected to be used as a higher performance tool material.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多結晶型cBNを合成するに際しては、7GPa以
上の高圧力を発生させなければならないことなどから、
圧力封止が困難となりブローアウトと呼ばれる内圧が外
部に吹き出す現象や黒鉛円筒(反応室)が割れ加熱がで
きなくなるといった現象、さらにはhBNからcBNへ
の転換に伴う体積収縮に起因する圧力低下によって転換
が止まってしまい、より多量にcBNを合成することが
できないという問題があった。
However, when synthesizing such polycrystalline cBN, a high pressure of 7 GPa or more must be generated.
Pressure sealing makes it difficult to blow out the internal pressure, called blowout, to the outside, the graphite cylinder (reaction chamber) to crack, and to be unable to heat, and further, the pressure drop due to the volume shrinkage accompanying the conversion from hBN to cBN. There was a problem that the conversion was stopped and it was not possible to synthesize cBN in a larger amount.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
を解決し、高性能な多結晶型cBNを多量かつ安定に製
造することを目的として鋭意検討を重ねた結果、ブロー
アウトや黒鉛円筒の割れの問題は、その適正な形状・寸
法を選択し、また力量のかけ方を適正化することによっ
て防止できること、またcBNへの転換時に発生する圧
力の低下の問題については、加熱中に適宜力量を増加さ
せ、圧力を一定以上に維持することによって解決できる
ことを見い出し、本発明を完成したものである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems and to stably produce a large amount of high-performance polycrystalline cBN. The problem of cylinder cracking can be prevented by selecting the appropriate shape and dimensions and optimizing the amount of force applied. The problem of pressure drop generated during conversion to cBN can be prevented during heating. The present invention has been completed by finding that the problem can be solved by appropriately increasing the power and maintaining the pressure at or above a certain level.

【0005】すなわち、本発明は、以下を要旨とするも
のである。
That is, the present invention provides the following.

【0006】〔請求項1〕 一対のアンビル体(2)の
間に、ガスケット(11)、(12)を介してシリンダ
体(1)を配置して中央空間部を形成させ、その中央空
間部のアンビル体側には電極板(6)、増圧板(5)及
び金属板(3)を順次設置すると共に、シリンダ体側に
は圧力媒体(7)を設置して反応室を形成させ、そのよ
うな高温高圧発生装置の上記反応室にcBN原料(1
0)の充填された黒鉛円筒(8)を装填し、cBNの熱
力学的安定条件下で保持する方法において、使用力量
(P)に対するアンビル先端部面積と発生圧力の積で表
される力量(P1)との比(P1/P)を7GPa以上
の圧力下において0.40以下にすることを特徴とする
多結晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。
[Claim 1] A cylinder body (1) is disposed between a pair of anvil bodies (2) via gaskets (11) and (12) to form a central space, and the central space is formed. An electrode plate (6), an intensifier plate (5) and a metal plate (3) are sequentially installed on the anvil body side, and a pressure medium (7) is installed on the cylinder body side to form a reaction chamber. The cBN raw material (1
In the method of charging the filled graphite cylinder (8) of (0) and holding the same under the thermodynamically stable condition of cBN, the amount of force (P) is expressed as the product of the area of the anvil tip and the generated pressure (P). A method for producing polycrystalline cubic boron nitride, wherein the ratio (P1 / P) to P1) is 0.40 or less under a pressure of 7 GPa or more.

【0007】〔請求項2〕 高温高圧発生装置がフラッ
トベルト型であることを特徴とする請求項1記載の方
法。
[Claim 2] The method according to claim 1, wherein the high-temperature and high-pressure generator is of a flat belt type.

【0008】〔請求項3〕 一対のアンビル体(2)の
間に、ガスケット(11)、(12)を介してシリンダ
体(1)を配置して中央空間部を形成させ、その中央空
間部のアンビル体側には電極板(6)、増圧板(5)及
び金属板(3)を順次設置すると共に、シリンダ体側に
は圧力媒体(7)を設置して反応室を形成させ、そのよ
うな高温高圧発生装置の上記反応室にcBN原料(1
0)の充填された黒鉛円筒(8)を装填し、cBNの熱
力学的安定条件下で保持する方法において、以下の
(a)〜(d)の条件で実施することを特徴とする多結
晶型立方晶窒化ホウ素の製造方法。 (a)シリンダ体の内径(φ3)に対する反応室の高さ
(H1)の比(H1/φ3)が0.48以上0.68以
下。 (b)反応室の高さ(H1)に対する反応室の高さ(H
1)と電極板、増圧板及び金属板の厚みとの総和(H
2)の比(H2/H1)が1.6以上、2.3以下。 (c)シリンダ体の内径(φ3)に対する圧力媒体の外
径(φ2)の比(φ2/φ3)が0.82以上、0.8
6以下。 (d)ガスケット(11)とガスケット(12)との接
触部の高さ(H3)が(H2/2)−14×φ3/50
以上、(H2/2)−12×φ3/50以下。
[Claim 3] A cylinder body (1) is arranged between a pair of anvil bodies (2) via gaskets (11) and (12) to form a central space, and the central space is formed. An electrode plate (6), an intensifier plate (5) and a metal plate (3) are sequentially installed on the anvil body side, and a pressure medium (7) is installed on the cylinder body side to form a reaction chamber. The cBN raw material (1
0) The method of loading the filled graphite cylinder (8) and maintaining the same under the thermodynamically stable condition of cBN, wherein the method is carried out under the following conditions (a) to (d). A method for producing a cubic boron nitride. (A) The ratio (H1 / φ3) of the height (H1) of the reaction chamber to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.48 or more and 0.68 or less. (B) The height (H1) of the reaction chamber relative to the height (H1) of the reaction chamber
1) and the sum of the thicknesses of the electrode plate, the booster plate and the metal plate (H
2) The ratio (H2 / H1) is 1.6 or more and 2.3 or less. (C) The ratio (φ2 / φ3) of the outer diameter (φ2) of the pressure medium to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.82 or more and 0.8
6 or less. (D) The height (H3) of the contact portion between the gasket (11) and the gasket (12) is (H2 / 2) -14 × φ3 / 50.
Above, (H2 / 2) −12 × φ3 / 50 or less.

【0009】〔請求項4〕 高温高圧発生装置がフラッ
トベルト型であることを特徴とする請求項3記載の方
法。
(4) The method according to (3), wherein the high-temperature and high-pressure generator is of a flat belt type.

【0010】〔請求項5〕 cBNの熱力学的安定条件
が、使用力量(P)に対するアンビル先端部面積と発生
圧力の積で表される力量(P1)との比(P1/P)が
0.40以下であることを特徴とする請求項3記載の方
法。
[Claim 5] The thermodynamic stability condition of cBN is such that the ratio (P1 / P) of the force (P1) represented by the product of the area of the tip of the anvil and the generated pressure to the working force (P) is 0. 4. The method according to claim 3, wherein the value is .40 or less.

【0011】〔請求項6〕 シリンダ体の内径(φ3)
に対する黒鉛円筒からなる反応室の外径(φ1)の比
(φ1/φ3)が0.68以下であることを特徴とする
請求項3記載の方法。
[Claim 6] Inner diameter of cylinder body (φ3)
4. The method according to claim 3, wherein the ratio (φ1 / φ3) of the outer diameter (φ1) of the reaction chamber made of the graphite cylinder to 0.6 is 0.68 or less.

【0012】〔請求項7〕 cBNの熱力学的安定条件
下で保持している最中に力量を増加させることを特徴と
する請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
[7] The method according to any one of [1] to [6], wherein the power is increased while the cBN is maintained under thermodynamically stable conditions.

【0013】〔請求項8〕 cBN原料(10)が密度
2.05g/cm3 以上の熱分解窒化ホウ素板であるこ
とを特徴とする請求項7記載の方法。
[8] The method according to [7], wherein the cBN raw material (10) is a pyrolytic boron nitride plate having a density of 2.05 g / cm 3 or more.

【0014】〔請求項9〕 電極板(6)がモリブデン
製、増圧板(5)がジルコニア製、金属板(3)がステ
ンレス製であることを特徴とする請求項7記載の方法。
[9] The method according to claim 7, wherein the electrode plate (6) is made of molybdenum, the booster plate (5) is made of zirconia, and the metal plate (3) is made of stainless steel.

【0015】〔請求項10〕 ガスケット(11)がパ
イロフィライトガスケット、ガスケット(12)が紙ガ
スケットであることを特徴とする請求項7記載の方法。
10. The method according to claim 7, wherein the gasket (11) is a pyrophyllite gasket and the gasket (12) is a paper gasket.

【0016】〔請求項11〕 圧力媒体(7)が5〜3
0重量%のジルコニア粉末を含む食塩を成分とした相対
密度92%以上の中空円筒状成形体であることを特徴と
する請求項7記載の方法。
[Claim 11] When the pressure medium (7) is 5 to 3
The method according to claim 7, characterized in that the molded article is a hollow cylindrical molded article having a relative density of 92% or more containing sodium chloride containing 0% by weight of zirconia powder as a component.

【0017】〔請求項12〕 ジルコニア製増圧板が、
立方晶及び/又は正方晶と単斜晶からなり、次の(1)
式で算出されたXm値が0.3以下(0を含む)である
ことを特徴とする請求項7記載の方法。
[Claim 12] The zirconia intensifier plate is
The following (1) is composed of cubic and / or tetragonal and monoclinic.
The method according to claim 7, wherein the Xm value calculated by the equation is 0.3 or less (including 0).

【数3】 (Equation 3)

【0018】〔請求項13〕 一対のアンビル体(2)
の間に、ガスケット(11)、(12)を介してシリン
ダ体(1)を配置して中央空間部を形成させ、その中央
空間部のアンビル体側には電極板(6)、増圧板(5)
及び金属板(3)を順次設置すると共に、シリンダ体側
には圧力媒体(7)を設置して反応室を形成させ、その
反応室に黒鉛円筒(8)が装填されてなる装置におい
て、さらに更に以下の(a)〜(d)の条件が付加され
てなることを特徴とする高温高圧発生装置。 (a)シリンダ体の内径(φ3)に対する反応室の高さ
(H1)の比(H1/φ3)が0.48以上0.68以
下。 (b)反応室の高さ(H1)に対する反応室の高さ(H
1)と電極板、増圧板及び金属板の厚みとの総和(H
2)の比(H2/H1)が1.6以上、2.3以下。 (c)シリンダ体の内径(φ3)に対する圧力媒体の外
径(φ2)の比(φ2/φ3)が0.82以上、0.8
6以下。 (d)ガスケット(11)とガスケット(12)との接
触部の高さ(H3)が(H2/2)−14×φ3/50
以上、(H2/2)−12×φ3/50以下。
[Claim 13] A pair of anvil bodies (2)
The cylinder body (1) is arranged via gaskets (11) and (12) to form a central space, and an electrode plate (6) and a pressure booster (5) are provided on the anvil body side of the central space. )
And a metal plate (3) are sequentially installed, a pressure medium (7) is installed on the cylinder body side to form a reaction chamber, and a graphite cylinder (8) is loaded in the reaction chamber. A high-temperature and high-pressure generator characterized by adding the following conditions (a) to (d). (A) The ratio (H1 / φ3) of the height (H1) of the reaction chamber to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.48 or more and 0.68 or less. (B) The height (H1) of the reaction chamber relative to the height (H1) of the reaction chamber
1) and the sum of the thicknesses of the electrode plate, the booster plate and the metal plate (H
2) The ratio (H2 / H1) is 1.6 or more and 2.3 or less. (C) The ratio (φ2 / φ3) of the outer diameter (φ2) of the pressure medium to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.82 or more and 0.8
6 or less. (D) The height (H3) of the contact portion between the gasket (11) and the gasket (12) is (H2 / 2) -14 × φ3 / 50.
Above, (H2 / 2) −12 × φ3 / 50 or less.

【0019】〔請求項14〕 高温高圧発生装置がフラ
ットベルト型であることを特徴とする請求項13記載の
装置。
[14] The apparatus according to the above [13], wherein the high-temperature and high-pressure generator is of a flat belt type.

【0020】〔請求項15〕 シリンダ体の内径(φ
3)に対する黒鉛円筒からなる反応室の外径(φ1)の
比(φ1/φ3)が0.68以下であることを特徴とす
る請求項13又は14記載の装置。
[Claim 15] The inner diameter of the cylinder body (φ
The apparatus according to claim 13 or 14, wherein the ratio (φ1 / φ3) of the outer diameter (φ1) of the reaction chamber comprising the graphite cylinder to 3) is 0.68 or less.

【0021】〔請求項16〕 電極板(6)がモリブデ
ン製、増圧板(5)がジルコニア製、金属板(3)がス
テンレス製、ガスケット(11)がパイロフィライトガ
スケット、ガスケット(12)が紙ガスケットであるこ
とを特徴とする請求項13又は14記載の装置。
[Claim 16] The electrode plate (6) is made of molybdenum, the booster plate (5) is made of zirconia, the metal plate (3) is made of stainless steel, the gasket (11) is a pyrophyllite gasket, and the gasket (12) is Apparatus according to claim 13 or 14, wherein the apparatus is a paper gasket.

【0022】〔請求項17〕 圧力媒体(7)が5〜3
0重量%のジルコニア粉末を含む食塩を成分とした相対
密度92%以上の中空円筒状成形体であることを特徴と
する請求項13又は14記載の装置。
[Claim 17] When the pressure medium (7) is 5 to 3
The apparatus according to claim 13 or 14, wherein the apparatus is a hollow cylindrical molded body having a relative density of 92% or more containing sodium chloride containing 0% by weight of zirconia powder as a component.

【0023】〔請求項18〕 ジルコニア製増圧板が、
立方晶及び/又は正方晶と単斜晶からなり、上記(1)
式で算出されたXm値が0.3以下(0を含む)である
ことを特徴とする13又は14記載の装置。
[Claim 18] The zirconia intensifier plate is
(1) consisting of cubic and / or tetragonal and monoclinic
15. The apparatus according to 13 or 14, wherein the Xm value calculated by the equation is 0.3 or less (including 0).

【0024】以下、本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0025】本発明で使用される高温高圧発生装置の基
本構成は、フラットベルト型(例えば特公昭59−55
47号公報)とガードル型(例えば特開昭61−215
293号公報)のいずれであってもよいが、フラットベ
ルト型が好ましい。
The basic structure of the high-temperature and high-pressure generator used in the present invention is a flat belt type (for example, Japanese Patent Publication No. 59-55).
No. 47 gazette) and a girdle type (for example, JP-A-61-215).
293), but a flat belt type is preferable.

【0026】図1にフラットベルト型高温高圧発生装置
を使用したcBN合成装置の概略断面図の一例を示し
た。図1は、一対のアンビル体2の間にガスケット1
1、12を介してシリンダ体1を配置することによって
中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビル体側
には電極板6、増圧板5及び金属板3を順次設置すると
共に、シリンダ体側には圧力媒体7を設置して反応室を
形成させ、その反応室にはcBN原料10の充填された
黒鉛円筒8が装填されていることを表している。
FIG. 1 shows an example of a schematic sectional view of a cBN synthesizing apparatus using a flat belt type high-temperature high-pressure generator. FIG. 1 shows a gasket 1 between a pair of anvil bodies 2.
A central space is formed by arranging the cylinder body 1 via 1 and 12, and an electrode plate 6, an intensifying plate 5 and a metal plate 3 are sequentially installed on the anvil body side of the central space part, and Indicates that a pressure medium 7 is installed to form a reaction chamber, and a graphite cylinder 8 filled with cBN raw material 10 is loaded in the reaction chamber.

【0027】なお、4は通電用金属リング、9は食塩封
止リング、13は黒鉛製蓋であり、φ1は反応室の外
径、φ2は圧力媒体の外径、φ3はシリンダ体の内径、
φ4はガスケット11の外径であり、またH1は反応室
の高さ、H2はH1と2枚の電極板、2枚の増圧板及び
2枚の金属板の厚みとの総和、H3はガスケット11と
ガスケット12との接触部の高さである。さらには、P
は使用力量、P1はアンビル先端部面積と発生圧力の積
で表される力量である。
Reference numeral 4 denotes an energizing metal ring, 9 denotes a salt sealing ring, 13 denotes a graphite lid, φ1 denotes the outer diameter of the reaction chamber, φ2 denotes the outer diameter of the pressure medium, φ3 denotes the inner diameter of the cylinder body,
φ4 is the outer diameter of the gasket 11, H1 is the height of the reaction chamber, H2 is the sum of the thickness of H1 and the thickness of two electrode plates, two pressure intensifier plates and two metal plates, and H3 is the gasket 11 And the height of the contact portion between the gasket 12 and the gasket 12. Furthermore, P
Is the amount of power used, and P1 is the amount of power expressed by the product of the area of the tip of the anvil and the generated pressure.

【0028】高温高圧発生装置の圧力発生は、一対のア
ンビル体に荷重をかけることによって行われる。その
際、荷重は増圧板を通して反応室に負荷される荷重とガ
スケットに負荷される荷重とに分配されるが、同一荷重
をかけた場合、増圧板に負荷される力量が大きいほど反
応室内の圧力は高くなる。加熱は、一対のアンビル体よ
り通電用金属リング、電極板を経てヒーターに交流を印
加して行われる。
The generation of pressure by the high-temperature and high-pressure generator is performed by applying a load to a pair of anvil bodies. At that time, the load is distributed between the load applied to the reaction chamber through the booster plate and the load applied to the gasket. However, when the same load is applied, the larger the force applied to the booster plate, the higher the pressure in the reaction chamber. Will be higher. Heating is performed by applying an alternating current to the heater from a pair of anvil bodies via a metal ring for conduction and an electrode plate.

【0029】本発明の特徴の1つは、上記高温高圧発生
装置を用い、cBN原料としてhBN好ましくはP−B
N板を用いて多結晶型cBNを合成する場合、cBNの
熱力学的安定条件下の圧力7GPa以上のを発生させた
場合に生じやすいブローアウト現象や黒鉛円筒の割れ
を、黒鉛円筒(反応室)の形状・寸法を適正化すること
によって防いだことである。すなわち、本発明者らは、
反応室の形状・寸法ないしは電極板、増圧板、金属板等
の高温高圧発生装置の構成部材の寸法等について、様々
なケースについて試験を行った結果、ブローアウトや黒
鉛円筒の割れは、上記反応室や構成部材の寸法ばかりで
なく、7GPa以上の圧力を発生させる際の力量に大き
く依存していること、さらには7GPa以上の圧力を発
生させる際にかけた使用力量Pに対する、アンビル先端
部面積と発生圧力の積で表される力量P1との比(P1
/P)(以下、この比を「圧力発生効率」と呼ぶことも
ある。)が極めて重要であることを見い出したものであ
る。
One of the features of the present invention is that the above-mentioned high-temperature and high-pressure generator is used, and as a cBN raw material, hBN, preferably P-B
When synthesizing polycrystalline cBN using an N plate, the blow-out phenomenon and the cracking of the graphite cylinder, which are likely to occur when a pressure of 7 GPa or more is generated under thermodynamically stable conditions of cBN, are reduced by the graphite cylinder (reaction chamber). This was prevented by optimizing the shape and dimensions of ()). That is, the present inventors,
Tests were conducted on the shape and dimensions of the reaction chamber or the components of the high-temperature and high-pressure generator, such as the electrode plate, booster plate, and metal plate, in various cases.As a result, blow-out and cracks in the graphite cylinder showed Not only the dimensions of the chambers and the components, but also greatly depend on the force at the time of generating a pressure of 7 GPa or more. The ratio to the force P1 expressed by the product of the generated pressures (P1
/ P) (hereinafter, this ratio may be referred to as “pressure generation efficiency”) is extremely important.

【0030】すなわち、本発明においては、圧力発生効
率が7GPa以上の圧力下において0.40以下である
ことが必要である。圧力発生効率は、反応室(黒鉛円
筒)の寸法、高温高圧発生装置の構成部材の寸法等によ
って変化する。圧力発生効率はその式P1/Pをみても
わかるように、使用圧力Pは、反応室にかかる力量P1
とガスケットにかかる力量(P−P1)とに分配される
が、本発明者らの検討では、P1が大き過ぎるとガスケ
ットにかかる力量(P−P1)が小さいため、反応室で
発生した圧力をガスケットで封止できずに、圧力がもれ
ブロ−アウトが発生し、また黒鉛円筒がガスケット側に
引きずられて割れが生じることを確認すると共に、この
ような現象を防ぐには圧力発生効率が0.40以下でな
ければならないことを見い出したものである。
That is, in the present invention, the pressure generation efficiency needs to be 0.40 or less at a pressure of 7 GPa or more. The pressure generation efficiency changes depending on the dimensions of the reaction chamber (graphite cylinder), the dimensions of the components of the high-temperature and high-pressure generator, and the like. As can be seen from the equation P1 / P, the operating pressure P is determined by the force P1 applied to the reaction chamber.
And the force applied to the gasket (P-P1). According to the study of the present inventors, if P1 is too large, the force applied to the gasket (P-P1) is small. It was confirmed that the gasket could not be sealed, pressure leaked, blowout occurred, and the graphite cylinder was dragged to the gasket side to cause cracks. It has been found that it must be less than 0.40.

【0031】本発明において、圧力発生効率が0.40
を越え0.45以下であると、黒鉛円筒が割れて加熱す
ることができなくなったり、またたとえ加熱をすること
ができたとしても、加熱終了後に力量を下げ除圧する時
点でブローアウトが発生する。また、圧力発生効率が
0.45を越えることが予想される状態で力量をかける
と、加圧時にブローアウトが発生することもある。
In the present invention, the pressure generation efficiency is 0.40
If it is more than 0.45 and not more than 0.45, the graphite cylinder will be broken and cannot be heated, or even if it can be heated, blowout will occur when the power is reduced and pressure is reduced after the end of heating. . Also, if a force is applied in a state where the pressure generation efficiency is expected to exceed 0.45, blowout may occur at the time of pressurization.

【0032】ここで、圧力発生効率の算出法について説
明すると、圧力発生効率を算出するには、反応室内にか
かる力量P1を求める必要があり、それには反応室内に
Agペレットを入れ、使用力量Pをかけて加熱し、Ag
の溶融温度を測定して発生圧力を求める、いわゆるAg
溶融法を採用することができる。このときの発生圧力を
Aとし、アンビル先端部面積をSとした場合、上記P1
はA・Sで表され、圧力発生効率は(A・S)/Pとな
る。これを具体的な数値で示すと、3200トンの力量
を使用し、アンビル先端部面積が13cm2 である場
合、発生圧力が7.7GPaであるときの圧力発生効率
は0.32となる。
Here, the method of calculating the pressure generation efficiency will be described. In order to calculate the pressure generation efficiency, it is necessary to determine the force P1 applied to the reaction chamber. And heat, Ag
Of the so-called Ag by measuring the melting temperature of
A melting method can be employed. When the pressure generated at this time is A and the area of the tip of the anvil is S, the above P1
Is represented by A · S, and the pressure generation efficiency is (A · S) / P. When this is shown by specific numerical values, when the power of 3200 tons is used and the anvil tip area is 13 cm 2 , the pressure generation efficiency when the generated pressure is 7.7 GPa is 0.32.

【0033】本発明において、上記した圧力発生効率を
得る手段の一例は、反応室の寸法を適正化することであ
る。
In the present invention, one example of the means for obtaining the above-mentioned pressure generation efficiency is to optimize the dimensions of the reaction chamber.

【0034】まず、黒鉛円筒からなる反応室の高さH1
であるが、シリンダ体の内径φ3に対する反応室の高さ
H1の比(H1/φ3)が0.48以上、0.68以下
にする。この比が0.68を越えて反応室の高さを大き
くすると、必要とする圧力を発生させるに際し、反応室
の圧縮量を大きくせねばならず、7GPa以上の圧力を
発生させるには必然的に黒鉛円筒が撓み、圧力媒体によ
る支持が効かずに割れが起こる。また、H1/φ3の比
が0.48未満の状態では、後述するH2/H1の比及
びガスケット11の寸法を適正化しても、ガスケット1
1自体の圧縮代がとれないので、圧力発生が困難となっ
たり、圧力封止が不十分となり、ブロ−アウトが発生す
るようになる。なお、本発明においては、黒鉛円筒の上
下に黒鉛製蓋13がかぶせられることもあるが、その場
合の黒鉛製蓋の厚みは黒鉛円筒の肉厚と同程度とするこ
とが好ましい。本発明における反応室の高さH1は、黒
鉛製蓋の厚みを含むものである。
First, the height H1 of the reaction chamber made of a graphite cylinder
However, the ratio (H1 / φ3) of the height H1 of the reaction chamber to the inner diameter φ3 of the cylinder body is set to 0.48 or more and 0.68 or less. If this ratio exceeds 0.68 and the height of the reaction chamber is increased, the amount of compression of the reaction chamber must be increased when generating the required pressure, and it is inevitable to generate a pressure of 7 GPa or more. Then, the graphite cylinder bends, and the support by the pressure medium is not effective, and cracks occur. When the ratio of H1 / φ3 is less than 0.48, even if the ratio of H2 / H1 and the dimensions of the gasket 11 described later are optimized, the gasket 1
Since the compression allowance of 1 itself cannot be taken, pressure generation becomes difficult, pressure sealing becomes insufficient, and blow-out occurs. In the present invention, the graphite lid 13 may be put on and under the graphite cylinder, but in this case, the thickness of the graphite lid is preferably approximately the same as the thickness of the graphite cylinder. The height H1 of the reaction chamber in the present invention includes the thickness of the graphite lid.

【0035】次に、重要なことは、反応室の高さH1に
対する、該反応室の高さH1と上下2枚の電極板6、上
下2枚の増圧板5及び上下2枚の金属板3の厚みの総和
H2との比(H2/H1)を1.6以上、2.3以下に
することである。
What is important is that the height H1 of the reaction chamber, the two upper and lower electrode plates 6, the two upper and lower pressure plates 5, and the two upper and lower metal plates 3 with respect to the height H1 of the reaction chamber are important. The ratio (H2 / H1) of the total thickness H2 to the total thickness H2 is set to 1.6 or more and 2.3 or less.

【0036】本発明において、H2/H1の比を調整し
てブローアウトや黒鉛円筒割れを効率よく防止できる理
由は以下の通りである。仮にH2を一定とした場合、こ
の比を大きくすることは、反応室の高さH1を小さくす
ることであり、一方、この比を小さくすることはH1を
大きくすることである。まず、H1を大きくした場合、
所定の圧力を得るにはより多くの圧縮量が必要となる。
圧縮量を大きくし、所定の圧力を発生させるには、ガス
ケット12の厚みを薄くする等の調整方法があるが、こ
の方法では圧縮時にガスケット11の流動を抑え切れな
くなるからである。一方、ガスケット12の厚みの調整
に頼らず、より多くの力量をかける方法もあるが、ガス
ケットの圧縮量には限界があるため、H1を大きくし過
ぎた構成では、圧力発生に限界がある。本発明者らが、
検討した結果によれば、7GPa以上の圧力を無理なく
発生させるには、H2/H1の比を1.6以上好ましく
は1.8以上とすることがよいことがわかった。一方、
この比を大きくすること、すなわちH1を小さくし、少
ない圧縮量で所定の圧力を発生させるようにした場合、
十分にガスケット11が圧縮されずに圧力が発生してし
まうために封止不足となり、ブローアウトが発生しやす
くなる。この点について更に検討をしたところ、H2/
H1の上限は2.3であることを見い出した。
In the present invention, the reason why blowout and graphite cylinder cracking can be efficiently prevented by adjusting the ratio of H2 / H1 is as follows. Assuming that H2 is constant, increasing this ratio means reducing the height H1 of the reaction chamber, while reducing this ratio means increasing H1. First, when H1 is increased,
To achieve a given pressure, more compression is required.
In order to increase the compression amount and generate a predetermined pressure, there is an adjustment method such as reducing the thickness of the gasket 12, but this method cannot completely suppress the flow of the gasket 11 during compression. On the other hand, there is a method in which a greater amount of force is applied without relying on the adjustment of the thickness of the gasket 12, but there is a limit to the amount of compression of the gasket, so that a configuration in which H1 is set too large has a limit in pressure generation. The present inventors,
According to the results of the study, it was found that the ratio of H2 / H1 should be 1.6 or more, preferably 1.8 or more in order to generate a pressure of 7 GPa or more without difficulty. on the other hand,
If this ratio is increased, that is, H1 is reduced and a predetermined pressure is generated with a small compression amount,
Since pressure is generated without sufficiently compressing the gasket 11, sealing is insufficient, and blowout is likely to occur. Further investigation on this point revealed that H2 /
It has been found that the upper limit of H1 is 2.3.

【0037】さらに、重要なことは圧力媒体である。圧
力媒体7は、反応室の外周部を覆っているものであり、
中空円筒状成形体からなるものである。その外径φ2は
アンビル体先端部の直径と同一であることが好ましく、
またシリンダ体の内径φ3に対する比(φ2/φ3)を
0.82以上、0.86以下とする。その理由は、この
比が0.82未満であると、ガスケット11の肉厚を厚
くしなければならず、封止が不十分となりブローアウト
が発生しやすくなる。また、この比が0.86を越える
と、アンビル先端部の面積が大となり、単位面積あたり
の力量が低減し、7GPa以上の圧力を発生させること
が困難となる。
What is more important is the pressure medium. The pressure medium 7 covers the outer peripheral portion of the reaction chamber,
It consists of a hollow cylindrical molded body. Its outer diameter φ2 is preferably the same as the diameter of the tip of the anvil body,
Further, the ratio (φ2 / φ3) to the inner diameter φ3 of the cylinder body is set to 0.82 or more and 0.86 or less. The reason is that if this ratio is less than 0.82, the thickness of the gasket 11 must be increased, and the sealing is insufficient and blowout tends to occur. If the ratio exceeds 0.86, the area of the tip of the anvil becomes large, the power per unit area is reduced, and it is difficult to generate a pressure of 7 GPa or more.

【0038】次に、ガスケット11、12であるが、ガ
スケット11とガスケット12との接触部の高さH3を
(H2/2)−14×φ3/50以上、(H2/2)−
12×φ3/50以下とすることが重要なことである。
H3の値が上記下限値よりも小さくすると、ガスケット
11が薄くなり、十分にガスケットが圧縮されないので
圧力封止不足が生じ、ブローアウトの原因となる。ま
た、H3の値が上記上限値を上回ると、ガスケット11
が厚くなり、ガスケット12でその流動を抑えきれなく
なり、ブローアウト等の原因になる。なお、ガスケット
11の外径φ4は、1.5×φ3以上、1.7×φ3以
下であることが好ましい。
Next, regarding the gaskets 11 and 12, the height H3 of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 should be not less than (H2 / 2) −14 × φ3 / 50 and (H2 / 2) −
It is important to make it 12 × φ3 / 50 or less.
If the value of H3 is smaller than the above lower limit, the gasket 11 becomes thinner and the gasket is not sufficiently compressed, resulting in insufficient pressure sealing and causing blowout. If the value of H3 exceeds the upper limit, the gasket 11
Becomes thick, and the gasket 12 cannot completely suppress the flow, which causes blowout and the like. The outer diameter φ4 of the gasket 11 is preferably 1.5 × φ3 or more and 1.7 × φ3 or less.

【0039】また、上記した本発明の高温高圧発生装置
を用いてcBNを合成するに際しては、その高温高圧発
生装置はフラットベルト型であることが好ましく、また
その圧力発生効率は0.40以下であることが好まし
い。
When synthesizing cBN using the above-described high-temperature and high-pressure generator of the present invention, the high-temperature and high-pressure generator is preferably a flat belt type, and the pressure generation efficiency is 0.40 or less. Preferably, there is.

【0040】さらには、黒鉛円筒8からなる反応室の径
については、シリンダ体の内径φ3に対する黒鉛円筒か
らなる反応室の外径φ1の比(φ1/φ3)を0.68
以下とすることが好ましい。この比が0.68を越えて
反応室の外径を大きくすると、cBN原料の充填された
黒鉛円筒を圧力媒体によって支持することが困難とな
り、黒鉛円筒が割れる。
Further, as for the diameter of the reaction chamber composed of the graphite cylinder 8, the ratio (φ1 / φ3) of the outer diameter φ1 of the reaction chamber composed of the graphite cylinder to the inner diameter φ3 of the cylinder body is 0.68.
It is preferable to set the following. When the ratio exceeds 0.68 and the outer diameter of the reaction chamber is increased, it becomes difficult to support the graphite cylinder filled with the cBN raw material by the pressure medium, and the graphite cylinder breaks.

【0041】本発明は、上記した圧力発生効率下におい
てcBN原料を無触媒で保持するか、または上記適正化
した高温高圧発生装置を用いcBN原料を無触媒で保持
することによって多量かつ安定にcBNを製造すること
ができる。保持圧力は7GPa以上、保持温度は180
0℃以上であることが好ましい。反応室に充填されたc
BN原料中、どの程度の量が完全なcBNとなって得ら
れるかは、圧力・温度に依存し、同一圧力の場合は温度
を高めた方がよい。ただし、温度を高くしすぎると、c
BNの安定領域外となり、逆に転換できなくなるため、
圧力と温度のバランスが重要となる。
According to the present invention, a large amount and stable cBN can be obtained by holding the cBN raw material without a catalyst under the above-mentioned pressure generation efficiency or by holding the cBN raw material without a catalyst using the above-mentioned optimized high-temperature and high-pressure generator. Can be manufactured. Holding pressure is 7 GPa or more, holding temperature is 180
The temperature is preferably 0 ° C. or higher. C filled in the reaction chamber
How much of the BN raw material can be obtained as complete cBN depends on the pressure and temperature. In the case of the same pressure, it is better to increase the temperature. However, if the temperature is too high, c
Because it is out of the stable range of BN and cannot be converted conversely,
The balance between pressure and temperature is important.

【0042】さて、本発明を提案するに至った動機の1
つは、従来法では多結晶型cBNを直接転換法で多量に
合成できなかったことにあることは上記した。また、そ
の原因は、高温高圧発生装置にかけられた使用力量Pが
一定の条件下では、hBNからcBNへの体積収縮によ
り、初期に反応室にかかっていた力量P1が減少して反
応室の圧力が低下してしまい、転換に必要な圧力を下回
ってしまうことにあることも上記した通りである。
Now, one of the motivations that led to the present invention was proposed.
First, as described above, polycrystalline cBN could not be synthesized in large amounts by the direct conversion method in the conventional method. Also, the reason is that under the condition that the working power P applied to the high-temperature and high-pressure generator is constant, the volume P1 initially applied to the reaction chamber decreases due to the volume contraction from hBN to cBN, and the pressure in the reaction chamber decreases. As described above, the pressure decreases and the pressure required for the conversion is reduced.

【0043】このような状況下において、本発明者ら
は、上記した本発明のcBNの製造方法において、さら
にcBNの合成量を増加する手段について種々検討した
結果、初期圧力を高めることは有効な手段であるが、こ
の方法では、合成量がある程度増加し得てもある時点で
圧力低下が起こり、転換できる圧力を下回ってしまうと
いう根本的な問題は解決することができない。
Under such circumstances, the present inventors have conducted various studies on means for further increasing the amount of cBN synthesized in the above-described method for producing cBN of the present invention. As a result, it is effective to increase the initial pressure. As a measure, this method cannot solve the fundamental problem that even if the synthesis amount can be increased to some extent, the pressure drops at a certain point, and the pressure falls below the convertible pressure.

【0044】そこで、さらに検討を重ねた結果、圧力低
下に見合った補圧をcBNの熱力学的安定条件下の保持
中に行い、転換できる圧力レベルを維持することが有効
であることを見い出すに至った。この補圧は、反応室に
かかる力量P1を加熱合成中に一定にするか、もしくは
大きくするものであり、実際には高温高圧発生装置で使
用している使用力量PをcBNの合成中に増加させるこ
とによって達成するものである。力量をどの程度増加さ
せるかは、目的とするcBN合成量にもとづいて任意に
選択することができるが、合成量を多くしたい場合、必
要な力量も大きくなることは当然である。
Therefore, as a result of further study, it was found that it is effective to carry out a supplementary pressure commensurate with the pressure drop while maintaining the cBN under thermodynamically stable conditions to maintain a convertible pressure level. Reached. This supplementary pressure is to make the power P1 applied to the reaction chamber constant or increase during the heat synthesis, and actually increase the power P used in the high-temperature high-pressure generator during the synthesis of cBN. This is achieved by causing How much the power is increased can be arbitrarily selected based on the target amount of cBN synthesis, but it is natural that the required power also increases when the synthesis amount is increased.

【0045】さらに、上記の圧力低下は増圧板5の変形
によっても生じることを見い出した。一般に高温高圧発
生装置では、増圧板としてジルコニア板が広く用いられ
ているが、その理由は、高弾性率であること及び熱伝導
率が低いことによるものである。しかし、本発明者らが
検討したところ、弾性率もさることながら、ジルコニア
板の気孔率が重要であることがわかった。なぜなら、気
孔率が大きいもの、すなわち緻密化度合いが不十分なも
のを使用すると高圧下で加熱をすると、焼結が起こり気
孔が潰され結果的に変形し、この変形に伴い、圧力が低
下していくからである。したがって、使用するジルコニ
ア板は気孔率が小さいことが望ましく、8%未満より好
ましくは4%未満であるのがよい。
Further, it has been found that the above-mentioned pressure drop is also caused by the deformation of the pressure intensifier plate 5. In general, in a high-temperature and high-pressure generator, a zirconia plate is widely used as an intensifying plate, because of its high elastic modulus and low thermal conductivity. However, the present inventors have studied and found that the porosity of the zirconia plate is important, as well as the elastic modulus. This is because, if a material having a high porosity, that is, a material having an insufficient degree of densification, is used, if heated under high pressure, sintering will occur and the pores will be crushed and deformed as a result. Because it goes. Therefore, it is desirable that the zirconia plate used has a small porosity, and it is preferable that the porosity be less than 8%, more preferably less than 4%.

【0046】ここで、本発明で使用される高温高圧発生
装置の構成部材について説明すると、増圧板については
上記したようにジルコニア製増圧板が好ましい。なかで
も、以下に説明する結晶構造のジルコニア板が好まし
い。すなわち、一般的にジルコニアは、単斜晶、正方晶
及び立方晶の3相が共存したもの、単斜晶と正方晶、単
斜晶と立方晶、正方晶と立方晶の2相が共存したもの、
さらには立方晶または正方晶の1相単独のものが知られ
ており、このうち、単斜晶は、高温高圧下で正方晶に相
転移し体積収縮を起こすことが知られている。本発明者
らは、以上の結晶構造を持つジルコニア板を増圧板とし
て使用しcBNの合成を行ったところ、ジルコニア中の
単斜晶とcBNの合成量とには相関があり、単斜晶量の
少ないジルコニア板を使用した方がcBN合成量が増加
することを見い出すとともに、その理由として、単斜晶
量が多いと高温高圧下での相転移量が増し、体積収縮と
いう一種の変形が増すためであることを突き止めた。以
上のことから、本発明で好適な増圧板は、立方晶及び/
又は正方晶と単斜晶からなり,上記(1)式で算出され
たXm値が0.3以下(0を含む)のジルコニア板であ
る。
Here, the components of the high-temperature and high-pressure generator used in the present invention will be described. As described above, a zirconia booster plate is preferable as the booster plate. Among them, a zirconia plate having a crystal structure described below is preferable. In other words, zirconia generally has three phases of monoclinic, tetragonal and cubic, coexist with monoclinic and tetragonal, monoclinic and cubic, and tetragonal and cubic. thing,
Further, a single cubic or tetragonal phase is known, and among these, it is known that a monoclinic crystal undergoes a phase transition to a tetragonal crystal under high temperature and pressure to cause volume shrinkage. The present inventors performed synthesis of cBN by using a zirconia plate having the above crystal structure as a booster plate. As a result, there was a correlation between the amount of monoclinic crystals in zirconia and the amount of cBN synthesized. It is found that the use of zirconia plates with a small amount of zirconia increases the amount of synthesized cBN. The reason for this is that if the amount of monoclinic crystals is large, the amount of phase transition under high temperature and high pressure increases, and a kind of deformation called volume shrinkage increases. I found it to be a good thing. From the above, the booster plate suitable for the present invention is cubic and / or
Alternatively, the zirconia plate is made of a tetragonal system and a monoclinic system, and has an Xm value calculated by the above equation (1) of 0.3 or less (including 0).

【0047】圧力媒体については、通常、食塩が使用さ
れるが、断熱性を向上させるために5〜30重量%のジ
ルコニア粉末が混合されていることが好ましい。5重量
%未満のジルコニア粉末の含有量では断熱性が十分でな
く、また30重量%を越えると成形が困難となり、さら
には成形できたとしてもジルコニア量が多いために圧力
媒体自体の弾性率が高くなるため、反応室を圧縮できず
に所定の圧力を発現できなくなる。
As the pressure medium, salt is usually used, but preferably 5 to 30% by weight of zirconia powder is mixed in order to improve heat insulation. When the content of the zirconia powder is less than 5% by weight, the heat insulating property is not sufficient, and when the content exceeds 30% by weight, molding becomes difficult. Since the pressure becomes high, the reaction chamber cannot be compressed and a predetermined pressure cannot be developed.

【0048】圧力媒体の相対密度としては、92%以上
特に96%以上とすることが好ましい。圧力媒体は黒鉛
円筒からなる反応室を支持するためのものであるので、
その相対密度が低いと黒鉛円筒が撓み、割れ等が生じ
る。また、本発明においては圧力媒体が流動するのをよ
り抑えるため、電極板と接触する上下面の外周部に、外
径が圧力媒体の外径φ2と同じで、高さが0.14×φ
3以下で、肉厚が後述する通電用金属リング4よりも厚
い、食塩封止リング9と呼ばれる金属製リングを装着す
ることもできる。
The relative density of the pressure medium is preferably at least 92%, particularly preferably at least 96%. Since the pressure medium is for supporting the reaction chamber consisting of a graphite cylinder,
If the relative density is low, the graphite cylinder bends and cracks occur. Further, in the present invention, in order to further suppress the flow of the pressure medium, the outer diameter of the upper and lower surfaces in contact with the electrode plate is the same as the outer diameter φ2 of the pressure medium and the height is 0.14 × φ.
It is also possible to mount a metal ring called a salt sealing ring 9 having a thickness of 3 or less and a thickness greater than that of a metal ring 4 for electricity to be described later.

【0049】電極板6としてはモリブデン製電極板、金
属板3としてはステンレス製、モリブデン製、タングス
テン製の金属板特にステンレス製金属板が使用され、ま
たガスケット11としてはパイロフィライトガスケッ
ト、ガスケット12としては紙ガスケットが使用され
る。
The electrode plate 6 is a molybdenum electrode plate, the metal plate 3 is a stainless steel, molybdenum, tungsten metal plate, particularly a stainless steel metal plate. The gasket 11 is a pyrophyllite gasket, a gasket 12. Is a paper gasket.

【0050】本発明で使用されるcBN原料はhBNで
あり、好ましくは密度2.05g/cm3 以上のP−B
N板である。P−BNの粉末を用いると反応室内の充填
量が少なくなり、また密度2.05g/cm3 未満のP
−BN板であっては発生圧力に問題がある。
The cBN raw material used in the present invention is hBN, preferably P-B having a density of 2.05 g / cm 3 or more.
It is an N plate. When P-BN powder is used, the filling amount in the reaction chamber is reduced, and P-BN having a density of less than 2.05 g / cm 3 is used.
-The BN plate has a problem in the generated pressure.

【0051】以下、上記した本発明で使用される高温高
圧発生装置の好適な態様を、シリンダ体の内径φ3が5
0mmである場合を例にとって具体的に説明する。
The preferred embodiment of the high-temperature and high-pressure generator used in the present invention will be described below.
A specific description will be given taking the case of 0 mm as an example.

【0052】本発明で適正化された反応室の高さH1
は、シリンダ体の内径φ3に対する比(H1/φ3)が
0.48以上、0.68以下とするだけではなく、反応
室の高さH1に対する、H1と上下2枚の電極板、増圧
板及び金属板の厚みとの総和H2の比(H2/H1)
が、1.6以上、2.3以下にすることである。したが
って、内径50mmのシリンダ体を使用し、H2を以下
のようにした場合の適正な反応室の高さH1は次のよう
になる。
The height H1 of the reaction chamber optimized according to the present invention
Not only the ratio (H1 / φ3) to the inner diameter φ3 of the cylinder body is 0.48 or more and 0.68 or less, but also the height H1 of the reaction chamber and H1 and two upper and lower electrode plates, an intensifier plate and Ratio of the sum H2 to the thickness of the metal plate (H2 / H1)
Is set to 1.6 or more and 2.3 or less. Therefore, when a cylinder having an inner diameter of 50 mm is used and H2 is set as follows, the appropriate reaction chamber height H1 is as follows.

【0053】すなわち、H2が54.8mmである場合
の適正な反応室の高さH1は、24〜34mmである。
また、H2を小さくし、51mmとした場合は、H1は
22〜32mmである。仮に、この上限を越えてH1を
大きくすると、同一圧力を発生させるためには圧縮量を
大きくせねばならず、圧力発生自体が困難となる。ま
た、たとえ圧力発生ができたとしても、反応室の撓み量
が大きくなり、割れが生じやすくなる。一方、下限値を
下回ると圧力発生に際し、封止が不十分となりブローア
ウトが発生しやすくなる。
That is, when H2 is 54.8 mm, the appropriate height H1 of the reaction chamber is 24-34 mm.
When H2 is reduced to 51 mm, H1 is 22 to 32 mm. If H1 is increased beyond the upper limit, the amount of compression must be increased in order to generate the same pressure, and it becomes difficult to generate the pressure itself. Further, even if pressure can be generated, the amount of deflection of the reaction chamber increases, and cracks easily occur. On the other hand, when the pressure is lower than the lower limit, when the pressure is generated, the sealing is insufficient and blowout is likely to occur.

【0054】なお、本発明においては、電極板及び金属
板の厚みは、任意に選択できるが、通常はシリンダ体の
内径φ3に対し、それぞれ0.01×φ3以下の厚みに
するのがよく、また増圧板の厚みは(H2−H1)/2
の値から上記電極板と上記金属板の厚みを差し引いた値
となる。なお、増圧板には、通電ができるようにその外
周部に通電用金属リング(4)が装着されおり、その通
電用金属リングとしては、外径が圧力媒体の外径φ2と
同じであり、肉厚が食塩封止リング9よりも小さく、高
さが増圧板の高さと同じものが好適に使用される。
In the present invention, the thicknesses of the electrode plate and the metal plate can be arbitrarily selected. However, it is usually preferable that the thickness is 0.01 × φ3 or less with respect to the inner diameter φ3 of the cylinder body. The thickness of the intensifier plate is (H2-H1) / 2.
Is the value obtained by subtracting the thickness of the electrode plate and the thickness of the metal plate from the above value. An energizing metal ring (4) is mounted on the outer periphery of the pressure intensifier plate so that energization can be performed. The energizing metal ring has the same outer diameter as the outer diameter φ2 of the pressure medium, It is preferable to use one having a thickness smaller than that of the salt sealing ring 9 and having the same height as the height of the pressure booster plate.

【0055】次に、黒鉛円筒からなる反応室の黒鉛部の
厚みについては、シリンダ体の内径φ3の大きさに対
し、2〜4%程度の厚み寸法を取ることが好ましく、内
径50mmのシリンダ体に対しては、1mm〜2mm程
度の肉厚とするのがよい。この範囲より薄い場合は割れ
が発生しやすくなり、また厚い場合には所定温度に加熱
するのに大電流が必要となる。本発明では、この黒鉛円
筒の肉厚は、上記値に限定されることはなく、高温高圧
発生装置の電気容量等に応じて任意に選択することがで
きる。
Next, the thickness of the graphite portion of the reaction chamber made of a graphite cylinder is preferably about 2 to 4% of the inner diameter φ3 of the cylinder body, and is preferably about 50%. Is preferably about 1 mm to 2 mm in thickness. If it is thinner than this range, cracks are likely to occur, and if it is thicker, a large current is required to heat it to a predetermined temperature. In the present invention, the thickness of the graphite cylinder is not limited to the above value, but can be arbitrarily selected according to the electric capacity of the high-temperature and high-pressure generator.

【0056】なお、本発明においては、シリンダ体の内
径に対する、黒鉛円筒からなる反応室の外径の好適な比
(φ1/φ3)は0.68以下であるから、内径50m
mのシリンダ体に対しては、反応室の外径を34mm以
下とすればよい。圧力媒体による反応室の支持効果をよ
り効果的に発現させるには、32mm以下(φ1/φ3
の比が0.64以下)とすることがより好ましい。
In the present invention, since the preferred ratio (φ1 / φ3) of the outer diameter of the reaction chamber made of a graphite cylinder to the inner diameter of the cylinder body is 0.68 or less, the inner diameter is 50 m.
For a cylinder body of m, the outer diameter of the reaction chamber may be 34 mm or less. In order to more effectively exert the effect of supporting the reaction chamber by the pressure medium, it is required to be 32 mm or less (φ1 / φ3
Is more preferably 0.64 or less.

【0057】また、中空円筒体状成形体からなる圧力媒
体の外径φ2は、アンビル体先端の直径と同一であるこ
とが好ましく、またその外径φ2はシリンダ体の内径φ
3に対する比(φ2/φ3)が0.82以上、0.86
以下であることから、シリンダ体の内径が50mmであ
る場合は、φ2の値は41mm以上、43mm以下とな
る。
It is preferable that the outer diameter φ2 of the pressure medium formed of the hollow cylindrical molded body is the same as the diameter of the tip of the anvil body, and the outer diameter φ2 is the inner diameter φ of the cylinder body.
The ratio (φ2 / φ3) to 3 is 0.82 or more, 0.86
From the following, when the inner diameter of the cylinder body is 50 mm, the value of φ2 is 41 mm or more and 43 mm or less.

【0058】さらには、本発明で使用されるガスケット
11の寸法は、内径50mmのシリンダ体を例にとる
と、次のようになる。まず、ガスケット11の外径φ4
は、シリンダ体の内径φ3に対し、その許容範囲は1.
5×φ3以上、1.7×φ3以下が望ましいので、75
mm以上、85mm以下とするのがよい。また、ガスケ
ット12との接触部の高さH3は、(H2/2)−14
×φ3/50以上、(H2/2)−12×φ3/50以
下であることから、H2が上記した54.8mmの場合
には13.4mm以上、15.4mm以下となり、また
H2が51mmの場合には11.5mm以上、13.5
mm以下となる。
Further, the dimensions of the gasket 11 used in the present invention are as follows, taking a cylinder having an inner diameter of 50 mm as an example. First, the outer diameter φ4 of the gasket 11
For the inner diameter φ3 of the cylinder body, the allowable range is 1.
Since 5 × φ3 or more and 1.7 × φ3 or less are desirable, 75
mm or more and 85 mm or less. The height H3 of the contact portion with the gasket 12 is (H2 / 2) -14
× φ3 / 50 or more and (H2 / 2) −12 × φ3 / 50 or less, so that when H2 is 54.8 mm as described above, it becomes 13.4 mm or more and 15.4 mm or less, and H2 is 51 mm or less. In this case, 11.5 mm or more, 13.5
mm or less.

【0059】次に、本発明では、cBNの熱力学的安定
条件下の圧力7GPa以上を発生させるに際し、圧力発
生効率(P1/P)を0.40以下にする必要がある。
この値を越えて圧力を発生させるとブローアウトや黒鉛
円筒の割れ等が発生しやすくなる。
Next, in the present invention, when generating a pressure of 7 GPa or more under thermodynamically stable conditions of cBN, the pressure generation efficiency (P1 / P) needs to be 0.40 or less.
If pressure is generated beyond this value, blowout or cracking of the graphite cylinder or the like is likely to occur.

【0060】圧力発生効率は、同一力量を使用しても、
反応室の高さH1や、反応室を含む高さの総和H2、さ
らには使用する増圧板の特性、ガスケット11、12の
寸法等の影響を受ける。したがって、本発明において
は、装置全体の構成及び使用する力量を調整し、圧力発
生効率を0.40以下に調整することができるが、ガス
ケット12の厚みで調整することもできる。その際に使
用されるガスケット12は紙ガスケットが好ましく、ま
たその内径はガスケット11の外径φ4以上の大きさを
持ち、しかもその外径はシリンダ体の内径φ3に対し、
220×φ3/50以下の寸法を持つ円板状のものであ
ることが好ましい。紙ガスケットの材質は任意に選択す
ることができ、この紙ガスケットの所定枚数を積み重ね
て使用する。実際に何枚積み重ねるかについては、実際
に枚数を振って予備試験を行い、発生圧力と使用した力
量から、圧力発生効率が0.40以下になるような枚数
を決定する。なお、この場合のガスケット11はパイロ
フィライトガスケットであることが好ましい。
[0060] The pressure generation efficiency is the same even if the same force is used.
It is affected by the height H1 of the reaction chamber, the total height H2 including the reaction chamber, the characteristics of the intensifier plate used, the dimensions of the gaskets 11 and 12, and the like. Therefore, in the present invention, the pressure generating efficiency can be adjusted to 0.40 or less by adjusting the configuration of the entire apparatus and the amount of power used, but can also be adjusted by the thickness of the gasket 12. The gasket 12 used at this time is preferably a paper gasket, and its inner diameter is larger than the outer diameter φ4 of the gasket 11, and its outer diameter is larger than the inner diameter φ3 of the cylinder body.
It is preferably a disk having a size of 220 × φ3 / 50 or less. The material of the paper gasket can be arbitrarily selected, and a predetermined number of the paper gaskets are stacked and used. Regarding the actual number of sheets to be stacked, a preliminary test is performed by actually changing the number of sheets, and the number of sheets is determined from the generated pressure and the used force so that the pressure generation efficiency becomes 0.40 or less. In this case, the gasket 11 is preferably a pyrophyllite gasket.

【0061】ここでは、内径50mmのシリンダ体を使
用し、内径81mm、外径200mm、厚み0.45m
m/枚の紙ガスケット12を使用して、圧力発生効率を
0.40以下にする際の典型的な紙枚数について説明す
る。
Here, a cylinder body having an inner diameter of 50 mm is used, an inner diameter of 81 mm, an outer diameter of 200 mm, and a thickness of 0.45 m.
A typical number of paper sheets when the pressure generation efficiency is reduced to 0.40 or less using m / sheet paper gasket 12 will be described.

【0062】アンビル先端部の直径が42mmで反応室
の高さH1が30mm、反応室の外径φ1が24mm、
肉厚が1.5mmの黒鉛円筒を用い、モリブデン製電極
板及びSUS304製金属板の厚みが各々0.5mm、
ジルコニア製増厚板の厚みが11.4mm、パイロフィ
ライトガスケットの外径φ4が80mm、その紙ガスケ
ットとの接触部の高さH3が14.5mmである場合、
紙ガスケット枚数を26枚又は28枚とし、力量として
2850トンをそれぞれにかけると、発生圧力は各々
8.3GPa、7.6GPaとなり、これらの圧力発生
効率は0.41及び0.38となる。したがって、この
条件における適正な紙枚数は28枚となる。
The diameter of the tip of the anvil is 42 mm, the height H1 of the reaction chamber is 30 mm, the outer diameter φ1 of the reaction chamber is 24 mm,
Using a graphite cylinder having a thickness of 1.5 mm, the thickness of each of a molybdenum electrode plate and a SUS304 metal plate is 0.5 mm,
When the thickness of the zirconia thickening plate is 11.4 mm, the outer diameter φ4 of the pyrophyllite gasket is 80 mm, and the height H3 of the contact portion with the paper gasket is 14.5 mm,
When the number of paper gaskets is 26 or 28 and 2850 tons are applied to each, the generated pressures are 8.3 GPa and 7.6 GPa, respectively, and the pressure generation efficiencies are 0.41 and 0.38, respectively. Therefore, the appropriate number of sheets under this condition is 28.

【0063】本発明のcBNの好適な製造方法の1つと
して、cBN原料をその熱力学的安定条件下の圧力7G
Pa以上で保持している最中に力量を増加させることを
上記したが、次にその一例を紹介する。
As one preferred method for producing cBN of the present invention, a cBN raw material is subjected to a pressure of 7 G under thermodynamically stable conditions.
As described above, the power is increased while the pressure is maintained at Pa or more, and an example thereof will be described below.

【0064】シリンダ体の内径φ3が50mm、アンビ
ル先端部の直径が42mmで反応室の高さH1が30m
m、反応室の外径φ1が28mm又は29.4mm、黒
鉛円筒の肉厚が前者については1.5mm、後者につい
ては1.2mm、両者に共通した構成部材としてモリブ
デン製電極板の厚みが0.2mm及びSUS304製金
属板の厚みが0.8mm、ジルコニア製増厚板の厚みが
11.4mm、パイロフィライトガスケットの外径φ4
が80mm、その紙ガスケットとの接触部の高さH3が
14.5mm、さらには外径200mm、内径81mm
の紙ガスケット28枚で構成された2種類の高温高圧発
生装置を用い、黒鉛円筒に充填された複数枚のP−BN
板のうち、99%以上がcBNに転換したP−BN板の
枚数の割合を85%以上とするためのcBNの熱力学的
安定条件の一例をあげると次の通りとなる。
The inner diameter φ3 of the cylinder body is 50 mm, the diameter of the tip of the anvil is 42 mm, and the height H1 of the reaction chamber is 30 m.
m, the outer diameter φ1 of the reaction chamber is 28 mm or 29.4 mm, the thickness of the graphite cylinder is 1.5 mm for the former, 1.2 mm for the latter, and the thickness of the molybdenum electrode plate is 0 .2 mm, the thickness of the SUS304 metal plate is 0.8 mm, the thickness of the zirconia thickened plate is 11.4 mm, and the outer diameter of the pyrophyllite gasket is φ4.
Is 80 mm, the height H3 of the contact portion with the paper gasket is 14.5 mm, and the outer diameter is 200 mm and the inner diameter is 81 mm.
P-BN filled in a graphite cylinder using two types of high-temperature and high-pressure generators composed of 28 paper gaskets
An example of the thermodynamic stability condition of cBN for making the ratio of the number of P-BN plates in which 99% or more of the plates are converted to cBN to 85% or more is as follows.

【0065】前者(反応室の外径28mm)及び後者
(反応室の外径29.4mm)の高温高圧発生装置に、
力量2850トンをかけた後電力を付与し、温度210
0℃で40分間保持、加熱終了後、除圧するという通常
の合成条件では、上記cBNに転換したP−BN板の枚
数の割合は、前者では60%程度、後者では45%程度
である。そこで、cBNの合成中に力量を増加する手法
を取り入れ、両者とも加熱保持開始から20分程度で、
前者については3500トン、後者については4000
トンまで力量を徐々に増加し、さらにその力量で20分
保持すると、cBNに転換したP−BN板の枚数の割合
はいずれも85%程度にまで増加する。
The former (the outer diameter of the reaction chamber is 28 mm) and the latter (the outer diameter of the reaction chamber is 29.4 mm)
After applying a power of 2850 tons, power was applied and the temperature was increased to 210
Under ordinary synthesis conditions of holding at 0 ° C. for 40 minutes, and removing the pressure after the completion of heating, the ratio of the number of P-BN plates converted to cBN is about 60% in the former and about 45% in the latter. Therefore, a technique of increasing the power during the synthesis of cBN was adopted, and in both cases, about 20 minutes after the start of heating and holding,
3500 tons for the former and 4000 for the latter
When the power is gradually increased to tons and the power is further maintained for 20 minutes, the ratio of the number of P-BN plates converted to cBN increases to about 85% in all cases.

【0066】[0066]

【実施例】以下、実施例、比較例をあげてさらに具体的
に本発明を説明する。
The present invention will be described below more specifically with reference to examples and comparative examples.

【0067】〔実施例1〕シリンダ体の内径が50m
m、アンビル体先端部の直径が42mmのフラットベル
ト型高温高圧発生装置の中央空間部及びその周辺部に、
図1に従い以下の部材を配置した。
[Example 1] The inner diameter of the cylinder body was 50 m.
m, in the central space of the flat belt type high-temperature and high-pressure generator with a diameter of the anvil body tip portion of 42 mm and its peripheral portion,
The following members were arranged according to FIG.

【0068】(1)黒鉛円筒8からなる反応室の外径
(φ1)を24mm、肉厚を1.5mm、蓋の厚みを
1.5mmとし、反応室の高さ(H1)を30mmとし
た。 (2)cBN原料10として、密度2.10g/cm3
のP−BN円板20枚を上記反応室に密に充填した。充
填されたP−BN円板の総重量は19.6gであった。 (3)圧力媒体7は、10重量%のジルコニア粉を含有
した食塩からなり、その相対密度を97%とした。 (4)ガスケット11をパイロフィライトガスケットと
し、その外径(φ4)を80mm、ガスケット11とガ
スケット12(紙ガスケット)との接触部の高さ(H
3)を14.5mmとした。 (5)増圧板5は、ジルコニア製であり、その気孔率が
3%、Xmが0.15であり、厚みは11.4mmとし
た。 (6)電極板6はモリブデン製電極板、金属板3はステ
ンレス板(SUS板)であり、いずれもその径は42m
mとし、また厚みはそれぞれ0.2mm及び0.8mm
とした。 (7)通電用金属リング4は、外径42mm、肉厚1m
m、高さ11.4mmとし、食塩封止リング9は、外径
42mm、肉厚1.4mm、高さ6mmとした。 (8)ガスケット12を紙ガスケットとし、その外径2
00mm、内径81mm、厚み0.45mmであるもの
を28枚重ねた。
(1) The outer diameter (φ1) of the reaction chamber composed of the graphite cylinder 8 was 24 mm, the wall thickness was 1.5 mm, the thickness of the lid was 1.5 mm, and the height (H1) of the reaction chamber was 30 mm. . (2) The cBN raw material 10 has a density of 2.10 g / cm 3
The above reaction chamber was densely packed with 20 P-BN discs. The total weight of the filled P-BN disc was 19.6 g. (3) The pressure medium 7 was made of sodium chloride containing 10% by weight of zirconia powder, and had a relative density of 97%. (4) The gasket 11 is a pyrophyllite gasket, the outer diameter (φ4) of which is 80 mm, and the height (H) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 (paper gasket).
3) was set to 14.5 mm. (5) The booster plate 5 was made of zirconia, had a porosity of 3%, an Xm of 0.15, and a thickness of 11.4 mm. (6) The electrode plate 6 is a molybdenum electrode plate, and the metal plate 3 is a stainless steel plate (SUS plate).
m, and the thickness is 0.2 mm and 0.8 mm, respectively.
And (7) The energizing metal ring 4 has an outer diameter of 42 mm and a thickness of 1 m.
m, the height was 11.4 mm, and the salt sealing ring 9 had an outer diameter of 42 mm, a wall thickness of 1.4 mm, and a height of 6 mm. (8) The gasket 12 is a paper gasket whose outer diameter is 2
Twenty-eight sheets having a size of 00 mm, an inner diameter of 81 mm and a thickness of 0.45 mm were stacked.

【0069】以上のようにして構成された高温高圧発生
装置の発生圧力を測定するため、反応室中心部にAgペ
レットを投入し、熱電対の先端をこのAgに接触させ、
圧力媒体、パイロフィライトガスケット及び紙ガスケッ
トを通して、外部に熱電対を引き出した。この装置に3
200トンの力量をかけ、これを保持しながら加熱を行
い、Agの溶融温度から発生圧力を調べたところ、8.
0GPaであった。また、この値からP1/Pを計算し
たところ、0.35であった。
In order to measure the pressure generated by the high-temperature and high-pressure generator constructed as described above, Ag pellets were put into the center of the reaction chamber, and the tip of the thermocouple was brought into contact with the Ag.
A thermocouple was drawn out through a pressure medium, pyrophyllite gasket and paper gasket. 3
When a force of 200 tons was applied and heating was performed while maintaining this, the generated pressure was examined based on the melting temperature of Ag.
It was 0 GPa. Also, when P1 / P was calculated from this value, it was 0.35.

【0070】次に、上記で構成された高温高圧発生装置
を用い、以下の条件にしてcBNの合成を行った。すな
わち、初めに力量を3200トンまで徐々にかけてい
き、この力量に到達した時点で、これを保持しつつ加熱
を開始し、2100℃まで昇温した。この温度で40分
保持後、加熱を止め徐々に力量を下げ大気圧まで戻し、
試料を回収した。
Next, cBN was synthesized under the following conditions using the high-temperature and high-pressure generator configured as described above. That is, first, the power was gradually applied to 3200 tons, and when the power reached this power, heating was started while maintaining the power, and the temperature was raised to 2100 ° C. After holding at this temperature for 40 minutes, stop heating and gradually reduce the power to return to atmospheric pressure.
A sample was collected.

【0071】回収した試料は、黒色の円板状の板であ
り、各々の板について、その表面をX線回折法により測
定し、cBNへの転換量を次の(2)式により測定し
た。 cBNへの転換量%=IcBN111×100/ (IcBN111+IhBN002)・・・(2)式 ただし、IcBN111、IhBN002はそれぞれcBN111面
及びhBN002面のX線回折強度である。
The recovered sample was a black disk-shaped plate, and the surface of each plate was measured by an X-ray diffraction method, and the amount of conversion to cBN was measured by the following equation (2). Conversion amount to cBN% = IcBN111 × 100 / (IcBN111 + IhBN002) (2) where IcBN111 and IhBN002 are the X-ray diffraction intensities of the cBN111 plane and the hBN002 plane, respectively.

【0072】その結果、97%以上に転換したP−BN
板の総重量は15.7gであり、これは原料仕込量に対
して80%となる。
As a result, P-BN converted to 97% or more
The total weight of the plate is 15.7 g, which is 80% of the raw material charge.

【0073】次に、cBNの合成条件を各種変えて試験
を行った。以後の実施例においては、ジルコニア製増圧
板の板厚は、H2/H1が表2になるように調整した。
Next, a test was conducted by changing various conditions of cBN synthesis. In the following Examples, the plate thickness of the zirconia intensifier was adjusted so that H2 / H1 was as shown in Table 2.

【0074】〔実施例2〕反応室の外径(φ1)を28
mmとし、その寸法にあったP−BN板を充填したこと
以外は、実施例1と同様な方法で圧力測定とcBNの合
成を行った。
Example 2 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 28
mm, and pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 1 except that a P-BN plate matching the dimensions was filled.

【0075】〔実施例3〕反応室の外径(φ1)を3
1.4mm、黒鉛円筒の肉厚を1.2mmとしたこと以
外は、実施例1と同様な方法で圧力測定とcBNの合成
を行った。
Example 3 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 3
Pressure measurement and cBN synthesis were carried out in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the graphite cylinder was 1.4 mm and the thickness of the graphite cylinder was 1.2 mm.

【0076】〔実施例4〕紙ガスケット枚数を26枚、
力量を2850トンとしたこと以外は、実施例3と同様
な方法で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 4 The number of paper gaskets was 26,
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 3 except that the power was set at 2850 tons.

【0077】〔実施例5〕加熱保持直後、20分かけて
3500トンまで徐々に力量をあげ、この力量下で20
分加熱したこと以外は、実施例2と同様な方法で圧力測
定とcBNの合成を行った。
Example 5 Immediately after the heating and holding, the power was gradually increased to 3500 tons over 20 minutes.
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 2 except that the heating was performed for a minute.

【0078】〔実施例6〕加熱保持直後、20分かけて
4000トンまで徐々に力量をあげ、この力量下で20
分加熱したこと以外は、実施例4と同様な方法で圧力測
定とcBNの合成を行った。
Example 6 Immediately after heating and holding, the power was gradually increased to 4000 tons over 20 minutes.
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 4 except that the heating was performed for a minute.

【0079】〔実施例7〕原料P−BN板として、密度
2.05g/cm3 を使用し、反応室の外径(φ1)を
28mm、反応室の高さ(H1)を27mm、また圧力
媒体として15%ジルコニア粉含有品を、またジルコニ
ア増圧板として気孔率が4%でXmが0.20であるも
のをそれぞれ使用し、さらに紙ガスケット枚数を31
枚、力量を2850トンとし、2050℃で30分加熱
したこと以外は、実施例1と同様な方法で圧力測定とc
BNの合成を行った。
Example 7 A raw material P-BN plate having a density of 2.05 g / cm 3 was used, the outer diameter (φ1) of the reaction chamber was 28 mm, the height (H1) of the reaction chamber was 27 mm, and the pressure was A medium containing 15% zirconia powder and a zirconia intensifier having a porosity of 4% and an Xm of 0.20 were used as the medium, and the number of paper gaskets was 31.
The pressure measurement and c were performed in the same manner as in Example 1 except that the sheet was heated at 2050 ° C. for 30 minutes with the strength of 2850 tons.
BN was synthesized.

【0080】〔実施例8〕反応室の高さ(H1)を24
mm、反応室の高さを含めた高さの総和(H2)を5
5.2mm、ガスケット11とガスケット12との接触
部の高さ(H3)を14.7mmとし、さらに紙ガスケ
ット枚数を30枚にしたこと以外は、実施例7と同様な
方法で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 8 The height (H1) of the reaction chamber was 24
mm, the total height (H2) including the height of the reaction chamber is 5
Pressure measurement and cBN were performed in the same manner as in Example 7 except that the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was set to 14.7 mm, and the number of paper gaskets was set to 30. Was synthesized.

【0081】〔実施例9〕反応室の高さ(H1)を24
mm、反応室の高さを含めた高さの総和(H2)を3
8.4mm、ガスケット11とガスケット12との接触
部の高さ(H3)を6.3mmとし、さらに紙ガスケッ
ト枚数を27枚、力量を3500トンとしたこと以外
は、実施例7と同様な方法で圧力測定とcBNの合成を
行った。
Example 9 The height (H1) of the reaction chamber was 24
mm, the total height (H2) including the height of the reaction chamber is 3
A method similar to that of Example 7 except that the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was 6.3 mm, the number of paper gaskets was 27, and the power was 3500 tons. Performed pressure measurement and cBN synthesis.

【0082】〔実施例10〕反応室の高さ(H1)を3
4mm、反応室の高さを含めた高さの総和(H2)を6
2.2mm、ガスケット11とガスケット12との接触
部の高さ(H3)を18.2mmとし、圧力媒体として
20%のジルコニア粉含有品を、またジルコニア増圧板
として気孔率が3.5%でXmが0.30であるものを
それぞれ使用し、さらに紙ガスケットを28枚、力量を
3200としたこと以外は、実施例7と同様な方法で圧
力測定とcBNの合成を行った。
Example 10 The height (H1) of the reaction chamber was 3
4 mm, the sum of the heights including the height of the reaction chamber (H2) is 6
2.2 mm, the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was 18.2 mm, a zirconia powder-containing product of 20% as a pressure medium, and a porosity of 3.5% as a zirconia intensifier plate. Pressure measurement and cBN synthesis were carried out in the same manner as in Example 7, except that each having Xm of 0.30 was used, and 28 paper gaskets and a strength of 3200 were used.

【0083】〔実施例11〕反応室の高さを含めた高さ
の総和(H2)を54.4mm、ガスケット11とガス
ケット12との接触部の高さ(H3)を14.3mm、
力量を3500トンとしたこと以外は、実施例10と同
様な方法で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 11 The total height (H2) including the height of the reaction chamber was 54.4 mm, the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was 14.3 mm,
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 10 except that the power was set to 3500 tons.

【0084】〔実施例12〕原料P−BN板として密度
2.12g/cm3 のものを使用し、反応室の外径(φ
1)を31.4mm、反応室の高さを含めた高さの総和
(H2)を69mm、ガスケット11とガスケット12
との接触部の高さ(H3)を21.6mm、圧力媒体と
して30%のジルコニア粉含有品を、またジルコニア増
圧板として気孔率5%でXmが0.15であるものをそ
れぞれ使用し、さらに力量を2650トン、加熱を20
50℃で30分としたこと以外は、実施例1と同様な方
法で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 12 A raw material P-BN plate having a density of 2.12 g / cm 3 was used, and the outer diameter of the reaction chamber (φ
1) is 31.4 mm, the total height (H2) including the height of the reaction chamber is 69 mm, and the gasket 11 and the gasket 12
The height (H3) of the contact portion with 21.6 mm, a 30% zirconia powder-containing product as a pressure medium, and a zirconia intensifier plate having a porosity of 5% and an Xm of 0.15 are used, respectively. 2650 tons of power and 20 heating
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to 50 ° C. for 30 minutes.

【0085】〔実施例13〕反応室の外径(φ1)を3
4mmとしたこと以外は、実施例1と同様な方法で圧力
測定とcBNの合成を行った。
Example 13 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 3
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 1 except that the thickness was set to 4 mm.

【0086】〔実施例14〕反応室の外径(φ1)を2
4mm、ガスケット11とガスケット12との接触部の
高さ(H3)を15.4mm、圧力媒体として5%のジ
ルコニア粉含有品をを使用したこと以外は、実施例1と
同様な方法で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 14 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
Pressure measurement was carried out in the same manner as in Example 1 except that the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was 15.4 mm, and a 5% zirconia powder-containing product was used as a pressure medium. And cBN were synthesized.

【0087】〔実施例15〕反応室の外径(φ1)を3
1.4mm、ガスケット11とガスケット12との接触
部の高さ(H3)を13.4mmとした以外は、実施例
14と同様な方法で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 15 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 3
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 14 except that the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was set to 13.4 mm.

【0088】〔実施例16〕反応室の外径(φ1)を2
4mm、ガスケット11の外径(φ4)を75mm、紙
ガスケットをφ200mm×φ76mmとし、ジルコニ
ア増圧板として気孔率5%でXmが0.15であるもの
を使用したこと以外は、実施例13と同様な方法で圧力
測定とcBNの合成を行った。
Example 16 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
Same as Example 13 except that 4 mm, the outer diameter (φ4) of the gasket 11 was 75 mm, the paper gasket was φ200 mm × φ76 mm, and a zirconia intensifier plate having a porosity of 5% and an Xm of 0.15 was used. The pressure measurement and the synthesis of cBN were performed by various methods.

【0089】〔実施例17〕反応室の外径(φ1)を2
4mm、ガスケット11の外径(φ4)を85mm、紙
ガスケットをφ200mm×φ86mmとし、ジルコニ
ア増圧板として気孔率5%でXmが0.15であるもの
を使用したこと以外は、実施例13と同様な方法で圧力
測定とcBNの合成を行った。
Example 17 The outside diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
Same as Example 13 except that 4 mm, the outer diameter (φ4) of the gasket 11 was 85 mm, the paper gasket was φ200 mm × φ86 mm, and a zirconia intensifier plate having a porosity of 5% and an Xm of 0.15 was used. The pressure measurement and the synthesis of cBN were performed by various methods.

【0090】〔実施例18〕アンビル体先端部の直径を
41mm、反応室の外径(φ1)を28mm、反応室の
高さ(H1)を28mm、反応室の高さを含めた高さの
総和(H2)を50.4mm、ガスケット11とガスケ
ット12との接触部の高さ(H3)を12.3mmと
し、圧力媒体として5%ジルコニア粉含有品を、またジ
ルコニア増圧板として気孔率3.5%でXmが0.25
であるものをそれぞれ使用し、さらに紙ガスケット枚数
を29枚、力量を3050トンとし、2050℃で30
分加熱したこと以外は、実施例1と同様な方法で圧力測
定とcBNの合成を行った。
Example 18 The diameter of the tip of the anvil body was 41 mm, the outer diameter of the reaction chamber (φ1) was 28 mm, the height of the reaction chamber (H1) was 28 mm, and the height including the height of the reaction chamber was 28 mm. The sum (H2) is 50.4 mm, the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 is 12.3 mm, a product containing 5% zirconia powder as a pressure medium, and a porosity as a zirconia booster plate. Xm is 0.25 at 5%
Are used. Further, the number of paper gaskets is 29, the strength is 3050 tons, and 30 g at 2050 ° C.
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 1 except that the heating was performed for a minute.

【0091】〔実施例19〕アンビル体先端部の直径を
43mmとしたこと以外は、実施例18と同様な方法で
圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 19 Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 18 except that the diameter of the tip of the anvil body was 43 mm.

【0092】〔実施例20〕シリンダ体の内径が40m
m、アンビル体先端部の直径が33.6mmのフラット
ベルト型高温高圧発生装置の中央空間部及びその周辺部
に、図1に従い以下の部材を配置した。
[Embodiment 20] The inner diameter of the cylinder body is 40 m.
The following members were arranged according to FIG. 1 in the central space portion and the peripheral portion of the flat belt type high-temperature and high-pressure generator having a diameter of 33.6 mm at the tip of the anvil body.

【0093】(イ)黒鉛円筒8からなる反応室の外径
(φ1)を19.2mm、肉厚を1.2mm、蓋の厚み
を1.5mmとし、反応室の高さ(H1)を24mmと
した。 (ロ)cBN原料10として、密度2.12g/cm3
のP−BN円板12枚を上記反応室に密に充填した。充
填されたP−BN円板の総重量は9.9gであった。 (ハ)圧力媒体7は、10重量%のジルコニア粉を含有
した食塩からなり、その相対密度を96%とした。 (ニ)ガスケット11をパイロフィライトガスケットと
し、その外径(φ4)を64mm、ガスケット11とガ
スケット12(紙ガスケット)との接触部の高さ(H
3)を11.6mmとした。 (ホ)増圧板5は、ジルコニア製であり、その気孔率が
3%、Xmが0.15であり、厚みは9.1mmとし
た。 (ヘ)電極板6はモリブデン製電極板、金属板3はステ
ンレス板(SUS板)であり、いずれもその径は33.
6mmとし、また厚みはそれぞれ0.2mm及び0.6
mmとした。 (ト)通電用金属リング4は、外径33.6mm、肉厚
0.8mm、高さ9.1mmとし、食塩封止リング9
は、外径33.6mm、肉厚1.2mm、高さ5mmと
した。 (チ)ガスケット12を紙ガスケットとし、その外径1
60mm、内径65mm、厚み0.45mmであるもの
を22枚重ねた。
(A) The outer diameter (φ1) of the reaction chamber composed of the graphite cylinder 8 is 19.2 mm, the wall thickness is 1.2 mm, the thickness of the lid is 1.5 mm, and the height (H1) of the reaction chamber is 24 mm. And (B) The cBN raw material 10 has a density of 2.12 g / cm 3
The above reaction chamber was densely packed with 12 P-BN disks. The total weight of the filled P-BN disc was 9.9 g. (C) The pressure medium 7 is made of salt containing 10% by weight of zirconia powder, and its relative density is set to 96%. (D) The gasket 11 is a pyrophyllite gasket, the outer diameter (φ4) of which is 64 mm, and the height (H) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 (paper gasket).
3) was set to 11.6 mm. (E) The intensifier plate 5 was made of zirconia, had a porosity of 3%, an Xm of 0.15, and a thickness of 9.1 mm. (F) The electrode plate 6 is a molybdenum electrode plate, and the metal plate 3 is a stainless steel plate (SUS plate).
6 mm and thicknesses of 0.2 mm and 0.6 mm, respectively.
mm. (G) The energizing metal ring 4 has an outer diameter of 33.6 mm, a wall thickness of 0.8 mm, and a height of 9.1 mm.
Had an outer diameter of 33.6 mm, a thickness of 1.2 mm, and a height of 5 mm. (H) The gasket 12 is a paper gasket, and its outer diameter 1
Twenty-two sheets each having a size of 60 mm, an inner diameter of 65 mm, and a thickness of 0.45 mm were stacked.

【0094】以上の高温高圧発生装置に力量を2050
トンかけたこと以外は、実施例1と同様な方法で圧力測
定とcBNの合成を行った。
The above-mentioned high-temperature and high-pressure generator has a power of 2050.
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 1 except that the weight was reduced.

【0095】〔実施例21〕反応室の外径(φ1)を2
2.4mmとしたこと以外は、実施例20と同様な方法
で圧力測定とcBNの合成を行った。
Example 21 The outer diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 20, except that the thickness was set to 2.4 mm.

【0096】〔実施例22〕反応室の外径(φ1)を2
5.1mmとし、黒鉛円筒の肉厚を1mmとしたこと以
外は、実施例20と同様な方法で圧力測定とcBNの合
成を行った。
Example 22 The outer diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 20, except that the thickness was set to 5.1 mm and the thickness of the graphite cylinder was set to 1 mm.

【0097】〔実施例23〕反応室の高さ(H1)を1
9.2mm、反応室の高さを含めた高さの総和(H2)
を30.7mm、ガスケット11とガスケット12との
接触部の高さ(H3)を5.0mm、圧力媒体として1
5%ジルコニア粉含有品を、またジルコニア増圧板とし
て気孔率4%でXmが0.20であるものをそれぞれ使
用し、さらに紙ガスケット枚数を21枚、力量を225
0トンとし、2050℃で30分加熱したこと以外は、
実施例21と同様な方法で圧力測定とcBNの合成を行
った。
[Example 23] The height (H1) of the reaction chamber was set to 1
9.2mm, sum of height including height of reaction chamber (H2)
Is 30.7 mm, the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 is 5.0 mm, and 1
A 5% zirconia powder-containing product and a zirconia booster plate having a porosity of 4% and an Xm of 0.20 were used, and the number of paper gaskets was 21 and the strength was 225.
0 tons and heated at 2050 ° C for 30 minutes,
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 21.

【0098】〔実施例24〕反応室の高さ(H1)を2
7.2mm、反応室の高さを含めた高さの総和(H2)
を50.0mm、ガスケット11とガスケット12との
接触部の高さ(H3)を14.7mm、圧力媒体として
20%ジルコニア粉含有品を、またジルコニア増圧板と
して気孔率3.5%でXmが0.30であるものをそれ
ぞれ使用し、2050℃で30分加熱したこと以外は、
実施例21と同様な方法で圧力測定とcBNの合成を行
った。
Example 24 The height (H1) of the reaction chamber was set to 2
7.2 mm, sum of heights including height of reaction chamber (H2)
50.0 mm, the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 is 14.7 mm, a product containing 20% zirconia powder as a pressure medium, and 3.5% porosity Xm as a zirconia intensifier plate. 0.30, respectively, except that it was heated at 2050 ° C. for 30 minutes.
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 21.

【0099】〔実施例25〕反応室の外径(φ1)を2
7.2mmとしたこと以外は、実施例20と同様な方法
で圧力測定とcBNの合成を行った。
[Example 25] The outer diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 20, except that the distance was 7.2 mm.

【0100】〔実施例26〕反応室の外径(φ1)を2
2.4mm、反応室の高さ(H1)を21.6mm、圧
力媒体として15%ジルコニア粉含有品を、またジルコ
ニア増圧板として気孔率4%でXmが0.20であるも
のをそれぞれ使用し、力量を1820トン、2050℃
で30分加熱、紙ガスケット枚数を25枚としたこと以
外は、実施例20と同様な方法で圧力測定とcBNの合
成を行った。
[Example 26] The outer diameter (φ1) of the reaction chamber was 2
2.4 mm, the height (H1) of the reaction chamber was 21.6 mm, a product containing 15% zirconia powder as a pressure medium, and a zirconia intensifier plate having a porosity of 4% and an Xm of 0.20 were used. 1820 tons at 2050 ° C
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 20, except that the heating was performed for 30 minutes and the number of paper gaskets was changed to 25.

【0101】〔比較例1〕紙ガスケット枚数を23枚と
したこと以外は、実施例4と同様な方法で圧力測定を行
ったところ、除圧中、1200トンでブローアウトが発
生した。
[Comparative Example 1] Pressure was measured in the same manner as in Example 4 except that the number of paper gaskets was changed to 23. Blow-out occurred at 1200 tons during depressurization.

【0102】〔比較例2〕ガスケット11とガスケット
12との接触部の高さ(H3)を12.4mmとしたこ
と以外は、実施例4と同様な方法で圧力測定とcBNの
合成を行った。その結果、cBNの合成時、2100℃
保持に入った直後に黒鉛円筒割れにより加熱をすること
ができなくなった。
[Comparative Example 2] Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 4, except that the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was 12.4 mm. . As a result, during the synthesis of cBN, 2100 ° C.
Immediately after the holding was started, heating could not be performed due to the graphite cylinder crack.

【0103】〔比較例3〕反応室の高さを含めた高さの
総和(H2)を64.8mm、ガスケット11とガスケ
ット12との接触部の高さ(H3)を19.5mmとし
たこと以外は、実施例7と同様な方法で圧力測定とcB
Nの合成を行った。その結果、cBNの合成時、昇温中
に黒鉛円筒割れにより加熱をすることができなくなっ
た。
Comparative Example 3 The total height (H2) including the height of the reaction chamber was 64.8 mm, and the height (H3) of the contact portion between the gaskets 11 and 12 was 19.5 mm. Other than that, the pressure measurement and cB were performed in the same manner as in Example 7.
Synthesis of N was performed. As a result, during synthesis of cBN, heating could not be performed due to graphite cylindrical cracks during the temperature rise.

【0104】〔比較例4〕反応室の高さを含めた高さの
総和(H2)を60.0mm、ガスケット11とガスケ
ット12との接触部の高さ(H3)を17.1mmとし
たこと以外は、実施例8と同様な方法で圧力測定を行お
うとしたが、加圧中780トンをかけたところでブロー
アウトが発生した。
Comparative Example 4 The total height (H2) including the height of the reaction chamber was 60.0 mm, and the height (H3) of the contact portion between the gaskets 11 and 12 was 17.1 mm. Except for this, pressure was measured in the same manner as in Example 8, but blowout occurred when 780 tons were applied during pressurization.

【0105】〔比較例5〕ガスケット11とガスケット
12との接触部の高さ(H3)を20.1mmとしたこ
と以外は、実施例10と同様な方法で圧力測定とcBN
の合成を行った。その結果、発生圧力は7GPa未満で
あり、cBNの合成では97%以上の転換量を示したP
−BN板は1枚もなかった。
Comparative Example 5 Pressure measurement and cBN were performed in the same manner as in Example 10 except that the height (H3) of the contact portion between the gasket 11 and the gasket 12 was 20.1 mm.
Was synthesized. As a result, the generated pressure was less than 7 GPa, and PBN which showed a conversion of 97% or more in the synthesis of cBN.
-There was no BN plate.

【0106】〔比較例6〕反応室の高さを含めた高さの
総和(H2)を51.0mm、ガスケット11とガスケ
ット12との接触部の高さ(H3)を12.6mmとし
たこと以外は、実施例11と同様な方法で圧力測定とc
BNの合成を行った。その結果、発生圧力は7GPa未
満であり、cBNの合成では97%以上の転換量を示し
たP−BN板は1枚もなかった。
Comparative Example 6 The total height (H2) including the height of the reaction chamber was 51.0 mm, and the height (H3) of the contact portion between the gaskets 11 and 12 was 12.6 mm. Other than the above, the pressure measurement and c were performed in the same manner as in Example 11.
BN was synthesized. As a result, the generated pressure was less than 7 GPa, and none of the P-BN plates showed a conversion of 97% or more in the synthesis of cBN.

【0107】〔比較例7〕アンビル体先端部の直径を4
0mmとしたこと以外は、実施例18と同様な方法で圧
力測定を行おうとしたが、加圧中1400トンをかけた
ところでブローアウトが発生した。
[Comparative Example 7] The diameter of the tip of the anvil body was 4
Pressure was measured in the same manner as in Example 18 except that the thickness was set to 0 mm. However, blowout occurred when 1,400 tons were applied during pressurization.

【0108】〔比較例8〕アンビル体先端部の直径を4
4mmとしたこと以外は、実施例19と同様な方法で圧
力測定とcBNの合成を行った。その結果、発生圧力は
7GPa未満であり、cBNの合成では97%以上の転
換量を示したP−BN板は1枚もなかった。
[Comparative Example 8] The diameter of the tip of the anvil body was 4
Pressure measurement and cBN synthesis were performed in the same manner as in Example 19 except that the thickness was set to 4 mm. As a result, the generated pressure was less than 7 GPa, and none of the P-BN plates showed a conversion of 97% or more in the synthesis of cBN.

【0109】以上の実施例1〜26、比較例1〜8のま
とめを表に示した。表1〜表3には実施例1〜26にお
ける実験条件が、また表4〜表6にはその結果が主とし
て記載されている。また、表7には比較例1〜8の実験
条件が、また表8にはその結果が主として記載されてい
る。
A summary of Examples 1 to 26 and Comparative Examples 1 to 8 is shown in the table. Tables 1 to 3 mainly show the experimental conditions in Examples 1 to 26, and Tables 4 to 6 mainly show the results. Table 7 shows the experimental conditions of Comparative Examples 1 to 8, and Table 8 mainly shows the results.

【0110】[0110]

【表1】 [Table 1]

【0111】[0111]

【表2】 [Table 2]

【0112】[0112]

【表3】 [Table 3]

【0113】[0113]

【表4】 [Table 4]

【0114】[0114]

【表5】 [Table 5]

【0115】[0115]

【表6】 [Table 6]

【0116】[0116]

【表7】 [Table 7]

【0117】[0117]

【表8】 [Table 8]

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、高強度かつ
高靱性の多結晶型cBNを多量かつ安定に製造すること
ができる。
According to the production method of the present invention, polycrystalline cBN having high strength and high toughness can be produced in large quantities and stably.

【0119】また、本発明の高温高圧発生装置によれ
ば、高強度かつ高靱性の多結晶型cBNを多量かつ安定
に製造することのできる高温高圧を安定して発生させる
ことができる。本発明の高温高圧発生装置は、cBNの
合成の使用に限られることなく、ダイヤモンド等の合成
にも使用することができる。
Further, according to the high-temperature and high-pressure generator of the present invention, it is possible to stably generate high-temperature and high-pressure capable of stably producing high-strength and high-toughness polycrystalline cBN in a large amount. The high-temperature and high-pressure generator according to the present invention is not limited to the use of synthesizing cBN, but can also be used for synthesizing diamond or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】cBN合成装置の概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of a cBN synthesizer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ体 2 アンビル体 3 金属板 4 通電用金属リング 5 増圧板 6 電極板 7 圧力媒体 8 黒鉛円筒 9 食塩封止リング 10 cBN原料 11 ガスケット 12 ガスケット 13 黒鉛製蓋 φ1 反応室の外径 φ2 圧力媒体の外径 φ3 シリンダ体の内径 φ4 ガスケット11の外径 H1 反応室の高さ H2 反応室の高さH1と2枚の電極板6と2枚の増圧
板5と2枚の金属板3との厚みの総和 H3 ガスケット11とガスケット12との接触部の高
さ P 使用力量 P1 アンビル先端部面積と発生圧力の積で表される力
Reference Signs List 1 cylinder body 2 anvil body 3 metal plate 4 energizing metal ring 5 booster plate 6 electrode plate 7 pressure medium 8 graphite cylinder 9 salt sealing ring 10 cBN raw material 11 gasket 12 gasket 13 graphite lid φ1 outside diameter of reaction chamber φ2 pressure Outer diameter of medium φ3 Inner diameter of cylinder body φ4 Outer diameter of gasket 11 H1 Height of reaction chamber H2 Height H1 of reaction chamber, two electrode plates 6, two booster plates 5, two metal plates 3 H3 Height of contact part between gasket 11 and gasket P Working force P1 Force expressed by product of anvil tip area and generated pressure

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対のアンビル体(2)の間に、ガスケ
ット(11)、(12)を介してシリンダ体(1)を配
置して中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビ
ル体側には電極板(6)、増圧板(5)及び金属板
(3)を順次設置すると共に、シリンダ体側には圧力媒
体(7)を設置して反応室を形成させ、そのような高温
高圧発生装置の上記反応室にcBN原料(10)の充填
された黒鉛円筒(8)を装填し、cBNの熱力学的安定
条件下で保持する方法において、使用力量(P)に対す
るアンビル先端部面積と発生圧力の積で表される力量
(P1)との比(P1/P)を7GPa以上の圧力下に
おいて0.40以下にすることを特徴とする多結晶型立
方晶窒化ホウ素の製造方法。
1. A central space is formed by disposing a cylinder body (1) between a pair of anvil bodies (2) via gaskets (11) and (12), and the central space is located on the anvil body side. An electrode plate (6), an intensifying plate (5), and a metal plate (3) are sequentially installed on the cylinder, and a pressure medium (7) is installed on the cylinder body side to form a reaction chamber. In a method in which a graphite cylinder (8) filled with a cBN raw material (10) is charged into the reaction chamber of the apparatus and held under thermodynamically stable conditions of the cBN, the area of the anvil tip and the generation of the anvil tip relative to the working power (P) are obtained. A method for producing polycrystalline cubic boron nitride, wherein a ratio (P1 / P) to a force (P1) expressed as a product of pressures is set to 0.40 or less under a pressure of 7 GPa or more.
【請求項2】 高温高圧発生装置がフラットベルト型で
あることを特徴とする請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the high-temperature and high-pressure generator is of a flat belt type.
【請求項3】 一対のアンビル体(2)の間に、ガスケ
ット(11)、(12)を介してシリンダ体(1)を配
置して中央空間部を形成させ、その中央空間部のアンビ
ル体側には電極板(6)、増圧板(5)及び金属板
(3)を順次設置すると共に、シリンダ体側には圧力媒
体(7)を設置して反応室を形成させ、そのような高温
高圧発生装置の上記反応室にcBN原料(10)の充填
された黒鉛円筒(8)を装填し、cBNの熱力学的安定
条件下で保持する方法において、以下の(a)〜(d)
の条件で実施することを特徴とする多結晶型立方晶窒化
ホウ素の製造方法。 (a)シリンダ体の内径(φ3)に対する反応室の高さ
(H1)の比(H1/φ3)が0.48以上0.68以
下。 (b)反応室の高さ(H1)に対する反応室の高さ(H
1)と電極板、増圧板及び金属板の厚みとの総和(H
2)の比(H2/H1)が1.6以上、2.3以下。 (c)シリンダ体の内径(φ3)に対する圧力媒体の外
径(φ2)の比(φ2/φ3)が0.82以上、0.8
6以下。 (d)ガスケット(11)とガスケット(12)との接
触部の高さ(H3)が(H2/2)−14×φ3/50
以上、(H2/2)−12×φ3/50以下。
3. A central space is formed by arranging a cylinder body (1) between a pair of anvil bodies (2) via gaskets (11) and (12), and the central space side of the anvil body side. An electrode plate (6), an intensifying plate (5), and a metal plate (3) are sequentially installed on the cylinder, and a pressure medium (7) is installed on the cylinder body side to form a reaction chamber. In a method in which a graphite cylinder (8) filled with a cBN raw material (10) is charged into the above-mentioned reaction chamber of the apparatus and held under thermodynamically stable conditions of cBN, the following (a) to (d)
A method for producing polycrystalline cubic boron nitride, characterized in that the method is carried out under the following conditions. (A) The ratio (H1 / φ3) of the height (H1) of the reaction chamber to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.48 or more and 0.68 or less. (B) The height (H1) of the reaction chamber relative to the height (H1) of the reaction chamber
1) and the sum of the thicknesses of the electrode plate, the booster plate and the metal plate (H
2) The ratio (H2 / H1) is 1.6 or more and 2.3 or less. (C) The ratio (φ2 / φ3) of the outer diameter (φ2) of the pressure medium to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.82 or more and 0.8
6 or less. (D) The height (H3) of the contact portion between the gasket (11) and the gasket (12) is (H2 / 2) -14 × φ3 / 50.
Above, (H2 / 2) −12 × φ3 / 50 or less.
【請求項4】 高温高圧発生装置がフラットベルト型で
あることを特徴とする請求項3記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein the high-temperature and high-pressure generator is of a flat belt type.
【請求項5】 cBNの熱力学的安定条件が、使用力量
(P)に対するアンビル先端部面積と発生圧力の積で表
される力量(P1)との比(P1/P)が0.40以下
であることを特徴とする請求項3記載の方法。
5. The thermodynamic stability condition of cBN is such that a ratio (P1 / P) of a force (P1) represented by a product of an anvil tip area and a generated pressure to a working force (P) is 0.40 or less. 4. The method of claim 3, wherein
【請求項6】 シリンダ体の内径(φ3)に対する黒鉛
円筒からなる反応室の外径(φ1)の比(φ1/φ3)
が0.68以下であることを特徴とする請求項3記載の
方法。
6. A ratio (φ1 / φ3) of an outer diameter (φ1) of a reaction chamber comprising a graphite cylinder to an inner diameter (φ3) of a cylinder body.
4. The method of claim 3 wherein is less than or equal to 0.68.
【請求項7】 cBNの熱力学的安定条件下で保持して
いる最中に力量を増加させることを特徴とする請求項1
〜6のいずれかに記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the power is increased while the cBN is maintained under thermodynamically stable conditions.
7. The method according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 cBN原料(10)が密度2.05g/
cm3 以上の熱分解窒化ホウ素板であることを特徴とす
る請求項7記載の方法。
8. The cBN raw material (10) has a density of 2.05 g /
The method according to claim 7, wherein the pyrolytic boron nitride plate has a size of 3 cm3 or more.
【請求項9】 電極板(6)がモリブデン製、増圧板
(5)がジルコニア製、金属板(3)がステンレス製で
あることを特徴とする請求項7記載の方法。
9. The method according to claim 7, wherein the electrode plate (6) is made of molybdenum, the booster plate (5) is made of zirconia, and the metal plate (3) is made of stainless steel.
【請求項10】 ガスケット(11)がパイロフィライ
トガスケット、ガスケット(12)が紙ガスケットであ
ることを特徴とする請求項7記載の方法。
10. The method according to claim 7, wherein the gasket is a pyrophyllite gasket and the gasket is a paper gasket.
【請求項11】 圧力媒体(7)が5〜30重量%のジ
ルコニア粉末を含む食塩を成分とした相対密度92%以
上の中空円筒状成形体であることを特徴とする請求項7
記載の方法。
11. The pressure medium (7) is a hollow cylindrical molded product having a relative density of 92% or more and containing sodium chloride containing 5 to 30% by weight of zirconia powder as a component.
The described method.
【請求項12】 ジルコニア製増圧板が、立方晶及び/
又は正方晶と単斜晶からなり、次の(1)式で算出され
たXm値が0.3以下(0を含む)であることを特徴と
する請求項7記載の方法。 【数1】
12. A zirconia intensifier plate comprising a cubic crystal and / or
8. The method according to claim 7, comprising a tetragonal system and a monoclinic system, wherein the Xm value calculated by the following equation (1) is 0.3 or less (including 0). (Equation 1)
【請求項13】 一対のアンビル体(2)の間に、ガス
ケット(11)、(12)を介してシリンダ体(1)を
配置して中央空間部を形成させ、その中央空間部のアン
ビル体側には電極板(6)、増圧板(5)及び金属板
(3)を順次設置すると共に、シリンダ体側には圧力媒
体(7)を設置して反応室を形成させ、その反応室に黒
鉛円筒(8)が装填されてなる装置において、さらに更
に以下の(a)〜(d)の条件が付加されてなることを
特徴とする高温高圧発生装置。 (a)シリンダ体の内径(φ3)に対する反応室の高さ
(H1)の比(H1/φ3)が0.48以上0.68以
下。 (b)反応室の高さ(H1)に対する反応室の高さ(H
1)と電極板、増圧板及び金属板の厚みとの総和(H
2)の比(H2/H1)が1.6以上、2.3以下。 (c)シリンダ体の内径(φ3)に対する圧力媒体の外
径(φ2)の比(φ2/φ3)が0.82以上、0.8
6以下。 (d)ガスケット(11)とガスケット(12)との接
触部の高さ(H3)が(H2/2)−14×φ3/50
以上、(H2/2)−12×φ3/50以下。
13. A central space is formed by disposing a cylinder body (1) between a pair of anvil bodies (2) via gaskets (11) and (12), and the central space side of the anvil body. , An electrode plate (6), an intensifier plate (5) and a metal plate (3) are sequentially installed, and a pressure medium (7) is installed on the cylinder body side to form a reaction chamber. (8) A high-temperature and high-pressure generating apparatus characterized in that the following conditions (a) to (d) are further added to the apparatus loaded with (8). (A) The ratio (H1 / φ3) of the height (H1) of the reaction chamber to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.48 or more and 0.68 or less. (B) The height (H1) of the reaction chamber relative to the height (H1) of the reaction chamber
1) and the sum of the thicknesses of the electrode plate, the booster plate and the metal plate (H
2) The ratio (H2 / H1) is 1.6 or more and 2.3 or less. (C) The ratio (φ2 / φ3) of the outer diameter (φ2) of the pressure medium to the inner diameter (φ3) of the cylinder body is 0.82 or more and 0.8
6 or less. (D) The height (H3) of the contact portion between the gasket (11) and the gasket (12) is (H2 / 2) -14 × φ3 / 50.
Above, (H2 / 2) −12 × φ3 / 50 or less.
【請求項14】 高温高圧発生装置がフラットベルト型
であることを特徴とする請求項13記載の装置。
14. The apparatus according to claim 13, wherein the high-temperature and high-pressure generator is of a flat belt type.
【請求項15】 シリンダ体の内径(φ3)に対する黒
鉛円筒からなる反応室の外径(φ1)の比(φ1/φ
3)が0.68以下であることを特徴とする請求項13
又は14記載の装置。
15. A ratio (φ1 / φ1) of an outer diameter (φ1) of a reaction chamber comprising a graphite cylinder to an inner diameter (φ3) of a cylinder body.
14. The method according to claim 13, wherein 3) is 0.68 or less.
Or the apparatus of 14.
【請求項16】 電極板(6)がモリブデン製、増圧板
(5)がジルコニア製、金属板(3)がステンレス製、
ガスケット(11)がパイロフィライトガスケット、ガ
スケット(12)が紙ガスケットであることを特徴とす
る請求項13又は14記載の装置。
16. The electrode plate (6) is made of molybdenum, the booster plate (5) is made of zirconia, the metal plate (3) is made of stainless steel,
Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the gasket (11) is a pyrophyllite gasket and the gasket (12) is a paper gasket.
【請求項17】 圧力媒体(7)が5〜30重量%のジ
ルコニア粉末を含む食塩を成分とした相対密度92%以
上の中空円筒状成形体であることを特徴とする請求項1
3又は14記載の装置。
17. The pressure medium (7) is a hollow cylindrical molded body having a relative density of 92% or more and containing sodium chloride containing 5 to 30% by weight of zirconia powder as a component.
15. The device according to 3 or 14.
【請求項18】 ジルコニア製増圧板が、立方晶及び/
又は正方晶と単斜晶からなり、次の(1)式で算出され
たXm値が0.3以下(0を含む)であることを特徴と
する13又は14記載の装置。 【数2】
18. The zirconia intensifier plate may be cubic and / or
15. The apparatus according to 13 or 14, comprising a tetragonal system and a monoclinic system, wherein the Xm value calculated by the following equation (1) is 0.3 or less (including 0). (Equation 2)
JP8262028A 1996-10-02 1996-10-02 Production of polycrystal type cubic boron nitride and apparatus for generating high temperature and pressure Pending JPH10101434A (en)

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US7487710B2 (en) 2004-09-01 2009-02-10 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology High-pressure generation apparatus

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