JPS59199513A - 立方晶窒化ほう素の合成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明（工、六方晶窒化はう素から立方晶窒化はう累ヲ
合成する方法に関し、特にその収率乞あげること乞目ぼ
っとした立方晶窒化はう素合成法に関する。

立方晶窒化はう素（以下ＣＢＮと゛いつ）（工、ダイヤ
モンドに近い固さＹ’にし、しかも化学旧安定性がダイ
ヤモンドより後れている定め、研削材としての盃安が増
大しつつある。

従来、上記のようなＣＢＨの工業的な製造方法としては
、六方晶窒化はう素（以下１−ＩＢＮと（・う〕の粉末
と、触媒粉末とを混合し、これを１３００〜１６００°
Ｃの高温下で、４０〜６０ｋｂａｒの高圧乞加え、ＲＢ
ＮをＣＢＮＫｆ換する方法が行なわれている。この方法
に使用される触媒としては、アルカリ金属或いはアルカ
リ土類金属の屋化物、Ｃａ３Ｂ２Ｎ、’ＰＬ　１３ＢＮ
２等が苅られている。このような方法は１−ＩＢＮを触
媒融液に浴は込ませ、合成条件下での共晶体への浴解度
が１−ＩＢＮよりＣＢＮの方が小さいことケ利用してＣ
ＢＮｇ析出させるものである。ところで、研削材として
のＣＢＮ粒子は、緻密で透明性がよく、自形粒で圧壊強
度の高い良質なものであることが請求される。しかし上
記従来のＣＢＮ製造方法においては、必ずしも充分な機
械的強度、良好な形状乞■する良質なＣｋ３Ｎ乞得るこ
とがでさるとは限らないのが実情であった。

本発明者らは先にＨＢＮに混合する触媒として、ＬｉＣ
ａＢＮ２　、ＬｉＣａＢＮ２Ｙ用いて良質すＣＢ　Ｎ　
ｙｇ得る方広馨発明し定（特願昭５６−１８１３９１．
５７−１２２９７３参照）。しかし、この方法は良質の
ＣＢＮが得られるがＣＢＮへの変換率（収率）があまり
高くない欠点があった。

不発明者らは上記の事情乞考慮して鋭意研究し１こ結果
、１，１ＭＢＮ２触媒とともに添加物としてＩｎｂ族元
素ン用いると、ＣＢＨの質が悪くならないで、収率が上
がること馨発見した。

不発明はこの発見に基づいて完成されにもので、七〇賛
旨は六方晶窒化はう素？合成する方法に１６いて、触媒
としてＬｉＭＢＮ２　（但しＭはアルカリ土類金属）ぞ
用い、ざらに添刀口物として周期律表のｕＩｂ族元索ン
六方晶窒化はう素に対し５重量係以Ｆ用いることを特徴
とする立方晶窒化はう累の合成法にある。

以下本発明の詳細な説明する。

不発明は、ｌ−Ｉ　ＨＮに触媒としてＬｉＭＢＮ。

（但しＭはアルカリ土類金属〕Ｓよび添加物として周期
律表ｔｎｂ族元素を所定量加えて、ＣＢＮの安定域であ
る４０〜６０ｋｂａｒ、１３００〜１６００°Ｃの条件
に保持して１−Ｉ　Ｂ　Ｎ乞ＣＨＮに変換する方法であ
る。

上：ｄｌ、１ＭＢＮ２中のアルカリ土類金属Ｍは具体的
にはＢｅ　、Ｍｇ　、Ｃａ　、Ｓｒ　、Ｂａで　１．　
％ずれン用いてもよいが、Ｌ：ＣａＢＮ２およびＬｉ’
ＢａＢＮ２’ａ？合成する原料が入手し易いため主とし
てこれらを用いている。

上記触媒製法の一例？、ＬｉＣａＨＮ２ン代表とし℃説
明する。先ず、原料として、Ｌｉ、Ｎ、Ｃａ、Ｎ２．Ｈ
ＢＮの粉末？用いる。これらの粉末Ｙ　モ／Ｌ’比でＬ
　ｉ３Ｎ　：Ｃａ、Ｎ２　：、１（−ＢＮ＝１〜１，４
：１〜］　、４：３の割合に混合し、約１０００°Ｃに
４０分程度保持した後冷却し℃、凝固し定ＬｉＣａＢＮ
２乞得る。これぞ不活性ガス雰囲気中で１５０メツシユ
以下に粉砕してＣＢＮ合成触媒に使用下る。

上記触媒ＬｉＭＢＮ２の使用量は原料ＨＢＮに５ｉＬ（
Ｌ　ｉ　ＭＢＮ２／ＨＢＮ　）、５〜５０車攬％、望ま
しくは１０〜３０重量％である。５優以下又は５０係以
上では、良質のＣＢＮが得られない。

また、添カロする１ｌｌｂ族元素は具体的には、Ｂ。

Ａｌ、　’、ｉａ　、　Ｉ　ｎ　、’ＴＡ’で、１５０
メツシユ以下の粉末或は？６として使用する。混合割合
な工、）ＩＢＮにＡＪＬＯ０１〜５京址係がよい。５貞
厳係以上とするとＣＢ　ｌ”Ｊの形状が悪くなり、０．
１重量％以下だとＣＨＮの収率上昇の効果が少ない。

上記触媒１，１ＭＢＮ２．添加物■ｂ族元素を原料）１
１３Ｎに添加するには、仄のような方法がある。

■　ＨＢＮを１５０メツシユ以下の粉末として、これに
Ｉツｒ定量のＬｉＭＢＮ、およびｎｔｂ族元素の粉禾馨
添加混合し、この混合し定粉；ｆン王粉成形する。

■　ｌ−Ｉ　ＢＮ粉末およびＬｉＭＢＮ２粉木馨それぞ
れ圧粉成Ｊしして薄板とし、これら薄板と■ｂ族元素の
箔又は粉末χ圧粉した薄板とを所定の比率とな・るよう
に積層する。

上記触媒および添７ＪＩ］物が所定の割合で添加されＴ
こ成形体或は積層体は、ダイヤモンド合成に使用される
周知の高圧高温反応器に装填され、所定の条件に保持さ
れてＣＢＮが合成される。

この方法は、１ｌｌｂ族元素乞添刀口しない場合に比し
て３０〜６０係ＣＢＮの生成量が上り、ＣＢＮの大幅な
コストダウンＹ５］能とする方法である。

なお、ＣＢＮの合成には、結晶成長の核としてＣＢＳ種
子を添加することがあるが、当然のことながら、これは
本発明に含まれる。この場合、上記柚子ン上記添加する
触媒および添加物で被覆することも可能である。

また１ｌｌｂ族元累のりちＧａは、融点が３０６Ｃ程度
であるので、ｉ体で混合しｋり薄板に塗布して添加を行
うこともある。

次に実施例および比較例により不発明の作用幼果Ｙ示す
。

１５０メツシユ下のＬｉ３Ｎ粉末、Ｃａ、Ｎ２粉禾、Ｈ
ＢＮ粉末乞モル比で１：１：３０割合で混合し、８５０
°Ｃ，Ｎ、雰囲気中で１時間反応させた後冷却し、凝固
した生成物乞Ｘ線によって解析し、ＬｉＣａＢＮ２であ
る７と？確認して、これを触媒としに０ 実施例１ １５０メツシユ下のＨＢＮ、ＬｉＣａＢＮ２　。

Ａｌの粉末６爪量比で１０：ｌ：０，０２の割合で混合
し、成形圧１　、５　ｔ　／’ｃｍ　”で２６ｍｍφ×
３２ｍｍｈの圧粉成形体とした。この圧粉成形体の成形
汚度は、１．７ｇ／ｃｍ３であった。これ乞、高圧１％
温反応器に装填し、圧カニ５Ｑｋｂａｒ、温Ｖ：１４５
０°Ｃ０）条件で１０分間処理しＣＢＮ馨合成しｋ。Ｈ
Ｂ　Ｎ　ｏ）　ＣＢ　Ｎへの変換率（収率）は４１係で
あつ范。

実施例２ 実施しｌｌｌのＡ７の代りに硼素ン用い、ＨＢＮ：Ｌ　
１ｃａＢＮ２　：Ｈ＝１０　：　１　：　０　、ｌとし
た外（・工笑施圀１と全く同じにしてＣＢＮン合成した
。

ＣＢＮの収率は４１係であった。

比較例 ｉｎｂ族元素乞用１．Ｖｊイで、ＨＢＮ　：　Ｌ　ｉ　
ＣａＢＮ２＝１０：ｌの重量比で圧粉成形体をつくり、
実施けＩＩ　ｌと同じ条件でＣＢ　Ｎ　Ｙ合成した。そ
の収率は２８係であった。

なお、実施例、比較例共に生成したＣＢＮは良質であっ
た。

出願人　　昭和電工株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 六方晶窒化はう素より立方晶窒化はう素？合成する方法
   において、触媒としてＬｉＭＢＮ２　（但しＭはアルカ
   リ土類金属ンン用い、さらに添カロ物として周ノリ」体
   表の１ｌｌｂ族元素乞六万晶窒化はう素ＶＣ対し５点前
   係以下用いること乞将漱とする立方晶窒化はう素の合成
   法。