JPS606285B2 - 立方晶もしくはウルツ鉱型窒化ホウ素の分離法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は立方晶もしくはウルッ鉱型窒化ホウ素と六方晶
窒化ホウ素の混合物から立方晶もしくはゥルッ鉱型窒化
ホウ素を分離する方法に関する。

窒化ホウ素には周知のように軟らかく潤滑剤などに使わ
れる六方晶窒化ホウ素（以下低圧相窒化ホウ素と呼ぶ）
と硬く研摩剤に使われる立方晶窒化ホウ素、ウルッ鉱型
窒化ホウ素（以下これらを高圧相窒化ホウ素と呼ぶ）が
ある。高圧相窒化ホウ素は低圧相窒化ホウ素を出発原料
にして高温、高圧下で合成されるが、この高温、高圧の
発生の方法は大別して二つある。

一つはプレスに高温高圧装置を装填した静水圧法であり
、他は爆発等の衝撃力を利用した衝撃波法である。静水
圧法で触媒としてアルカリ金属、アルカリ士類金属及び
その窒化物等を加えて合成すると主として立方晶窒化ホ
ウ素が生ずる。静水圧法でも無触媒で一層高圧側で合成
するとウルッ鉱型が生成する。衝撃波法では一般にワル
ツ鉱型が合成されるが、場合により１部立方晶も混在す
る。

しかしながら「 いずれの場合も原料の低圧相窒化ホウ
素がすべて高圧相の窒化ホウ素になるわけではなく、両
者が混合した形で得られる。

従ってこの混合物から高圧相の室化ホウ素と分離する必
要が生ずる。低圧相窒化ホウ素と高圧相窒化ホウ素は密
度がかなり異なるが（前者が２．２タ′の、後者が３．
４８タ′地）、前記のようにして合成された混合物は粉
砕しても各粒子は互に付着した形のものが多く、単なる
比重差分離はむずかしい。

化学的な分離法としては苛性アルカリを用いて溶融する
方法がある（持公昭４９−２７？５７）。

この方法は比較的低温で処理できる利点はあるが、処理
中激しくアンモニアガスの発生があり、操作に特に注意
を要し、またアンモニアガスの処理工程が必要となる。
また酸素の存在下で加熱し、低圧相窒化ホウ素を優先的
に酸化させて分離する方法もあるが、高圧相窒化ホウ素
も１部酸化される欠点がある。

本発明は低圧相窒化ホウ素と高圧相窒化ホウ素の混合物
から後者を分離する方法で、その特徴は混合物に炭酸ア
ルカリを添加し、加熱溶融して低圧相窒化ホウ素を水、
酸溶液に可溶性なものに転換して除去する点にある。以
下本発明方法を詳しく説明する。

低圧相窒化ホウ素と高圧相窒化ホウ素の混合物が塊状の
場合は先ずこれを２物以下程度に粉砕する。

そして混合物に触媒金属等が存在する場合は先ずこれを
酸等で溶解除去する。次にこの粉砕物に炭酸アルカリを
添加混合する。炭酸アルカリとしては炭酸リチウムも炭
酸ナトリウムも炭酸カリウムが適当で、これらは単独で
も使用できるが各々の融点は６１８ｑ○、８５ｒｏ〜
８９ｒＣと高くなるので、一般にはこれらの混合物を使
用した方が好ましい。例えばこれらの共融点を示すとＬ
ｉ２Ｃ０３−Ｎａ２Ｃ０３
５１００ＯＬｉ３Ｃ０３−Ｋ２Ｃ０３
４９１℃Ｋ２Ｃ０３−Ｎａ２Ｃ０３
７１０００のように融点が下がり操
作し易い利点がある。

炭酸アルカリは結晶水をもつたものでも加熱すれば無水
物となるのでいずれの形のもので各よい。本発明におけ
る低圧相窒化ホウ素と炭酸アルカリとの反応機構は定か
でないがし両者の量的割合は低圧相窒化ホウ素１モルに
対し〜炭酸アルカリ２〜１０モルとかなり過剰に加える
のが好ましい。アルカリ金属水酸化物の場合は低圧相窒
化ホウ素との反応中〜アンモニアガスの発生が必らず見
られるのに対して、炭酸アルカリの場合反応中〜ガスの
発生はほとんど見られないと云う大きな違いがある。ま
た水酸化アルカリの場合アンモニアガスの発生に伴って
試料が泡立ち〜試料容器を大きくするとか或いは泡を掻
き落さないと試料が容器よりあふれることがある。炭酸
アルカリの場合このようなことがなく低圧相窒化ホウ素
を分解し〜さらにこれに炭酸アルカリとの反応を伴なつ
て反応生成物が生じ「 これが過剰の溶融炭酸アルカリ
の中に固定されると考えられる。そしてこの反応生成物
は容易に水（温水）、酸に溶解する。反応温度は重要な
要件であり「その温度は低圧相窒化ホウ素とは反応する
が〜高圧相窒化ホウ素とは反応しなも、ことが必要であ
る。実験によれば低圧相窒化ホウ素と炭酸アルカリは炭
酸アルカリが溶融する温度でほぼ反応が開始する。従っ
て用いる炭酸アルカリの種類によって反応温度の下限は
定まることになる。温度は高くなれば当然反応速度は増
し、反応時間は短か〈てよいが「反面高過ぎると炭酸ア
ルカリと高圧相窒化ホウ素が反応するようになるので、
一定の限界がある。実験によれば約ｌｏｏｏｏｏ以下で
あれば高圧相窒化ホウ素の反応は少ない。加熱処理は試
料をステンレス等の容器に入れ「ルッボ炉等の炉内に装
入して行う。

反応時間は、１０〜３０分位で充分である。

反応中の泡立ちは殆んどなくｔ また有害なガスの発生
はない。反応後〜冷却固化物は水〜溢水〜希塩酸等で浸
薄すれば簡単に溶解し、高圧相窒化ホウ素が残留する。

これを涼別後、駿洗、水洗し、さらに乾燥して製品（粒
子）とする。このようにして得られた製品をＸ線回祈で
調べてみると高圧相窒化ホウ素のみであり「 また顕微
鏡で粒子の表面状態を観察すると炭酸アルカ川こよる侵
蝕の形跡は見られない。

さらにこれを確認するために予め用意した重量既知の高
圧相窒化ホウ素に本発明による処理を施し「重量変化を
調べて見たが「殆んど変化ないことがわかった。実施例
１六方晶窒化ホウ素を出発物質とし、これに触媒とし
てマグネシウム金属を添加し「６５キロバール「約１６
００ｏｏの高温ト高圧下で立方晶窒化ホウ素を合成した
。

合成後注意深く取り出した試料を乳鉢にて粉砕し「希塩
酸水溶液に１時間浸潰し、遠心分離により固形物（微粒
）をとり出し「 さらに水洗「遠０分離を数回くり返し
た。このようにして得られた固形物を乾燥後、Ｘ線で調
べて見ると六方晶窒化ホウ素と立方晶窒化ホウ素の混合
物であった。

合成実験をくり返し「それによって得られた混合物を集
めｈ小型Ｖ型ブレンダ−で充分混合した後４つに縦分し
、各々４夕を秤量した。この試料４夕を３００ｃｃのス
テンレスルツボに入れトＮａ２Ｃ０３７５夕と水１０ｃ
ｃを加え、縄拝した。

このルツボをルツボ炉中に入れ、加熱昇温した。１００
ｏＣ付近より次第に固化したが、更に温度を上げると約
８５０ｏＣで溶融し始めた。

その後９００ｏｏまで温度を上げたが気泡はほとんど見
られなかった。その温度で３０分保持した後室温まで冷
却した。ルッボ内の固化物に水を加え「 さらに加溢し
たところ固化物は１部の残留物を残して溶解した。上燈
液を取除き残留物をビーカーに移しへ希塩酸で洗膝し〜
さらに蒸留水もアルコールの順で洗総し、赤外線ラン
プにより乾燥した。その結果微粒子状物が１．２８タ得
られ、顕微鏡での肉眼観察によればすべて立方晶窒化ホ
ウ素と認められ、六方晶窒化ホウ素は残存してなかった
。実施例 ２炭酸アルカリとしてＫ２Ｃ０３５０夕、Ｎ
ａ２Ｃ０３５０夕を用いた以外は実施例１と同機にして
試料４夕を加熱処理した。

約７１０ｏｏで溶融し始めたので７２０ｏｏで３船ご保
持した。実施例１と同様にして微粒子状物１．３夕を得
、顕微鏡観察により六方晶窒化ホウ素は残存せず、立方
晶拳化ホウ素のみであった。実施例 ３前記緒分試料４
夕にＬｊよ０３５０夕、Ｋ２Ｃ０３５０夕を加えて、例
１と同様にして処理した。

約５００℃付近で溶融し始めたが、さらに５５０℃に上
げて３０分保持した。例１と同様にして得られた微粒子
状物は１．３夕でやはり立方晶窒化ホウ素のみであった
。参考例 立方晶窒化ホウ素粒子のみであることがわかっている試
料４。

０夕をとり、Ｎａ２Ｃ０３７５夕を加え１０００℃で１
■ご間保持した。

処理後例１と同様にして粒子をとり出し秤量したところ
３．８夕で、顕微鏡観察ではわずか粒子の結晶表面が侵
蝕されている程度であった。以上は立方晶窒化ホウ素の
例であるが、ウルッ鉱型峯化ホウ素は立方晶窒化ホウ素
に物理・化学的性質が近似しており、本発明が全く同様
に適用し得ることが実験により確認されている。

本発明によれば分離処理中「有害ガスを発生したりある
いは危険を伴うことなく、簡単な操作で分離可能である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 立方晶もしくはウルツ鉱型窒化ホウ素と六方晶窒化
   ホウ素との混合物に炭酸アルカリを添加し、炭酸アルカ
   リの融点以上、１０００℃以下の温度に加熱処理し、次
   いで冷却後水あるいは酸水溶液を加えて可溶性物質を溶
   解分離することを特徴とする立方晶もしくはウルツ鉱型
   窒化ホウ素の分離法。