專利名稱：立方晶氮化硼的合成方法及立方晶氮化硼燒結體的制法的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種從六方晶氮化硼(以下由hBN表示)合成立方晶氮化硼(以下由cBN表示)的cBN的合成方法，及以合成的cBN為原料粉末的cBN燒結體的制造方法。
背景技術：
以往，作為從hBN合成cBN 的合成方法已知有，將包含堿或堿土類元素的硼氮化物(代表例為Li3BN2)用作催化劑的通常的方法，還已知Co、Ni、Fe等過渡金屬與Al的合金及混合物也作為有效的催化劑。例如，專利文獻I中公開有如下內容，S卩，NiAl、CoAl、FeNiAUFeNiCoAl等各合金在壓カ大概為6 8. 5GPa、溫度為800 1600°C的條件下具有催化作用。專利文獻2中公開有如下內容，S卩，Fe46-Ni32-Cr21-All質量％、Ni39. 2-Mn58. 8-A12 質量％、Ni49_Cr49_A12 質量％、Fe8-Ni43-Cr47_A12 質量％等混合物在壓カ為5 5. 5GPa、溫度為約1400 1500°C的范圍內，作為將原料hBN轉換為cBN的催化劑是有效的。非專利文獻I中公開了預先在電弧熔解爐進行合金化的Fe90_A110質量％成分的合金在約6GPa以上作為cBN合成催化劑是有效的。并且,還已知能夠通過利用催化劑從hBN合成cBN之后,對其進行燒結來制造cBN燒結體的技術。例如，專利文獻3中公開有如下內容，S卩，若使Co-Al混合物、Ni87_A113質量％混合物、WC-Co-Al、NiAl3合金、Co67-W16. 5-A116. 5質量％等與原料hBN共存，并在壓カ為5. 4GPa以上、溫度范圍為約1500 1550°C下進行合成來生成cBN，則合成的cBN成為構成顆粒緊固鍵合的燒結體。專利文獻4及專利文獻5中公開了如下內容，S卩，將合金粉末或混合粉末用作金屬催化劑來合成cBN，由此能夠在低壓カ條件下合成cBN，另外，若將其用作燒結助劑來制造cBN,則能夠制造具有致密組織的組織且高硬度的cBN燒結體，其中，專利文獻4所述的合金粉末或混合粉末由Mo、Al及剩余部分為選自Fe、Co及Ni中的I種或2種以上的組成成分構成，專利文獻5所述的合金粉末或混合粉末由Cr (或者，Cr和Mo)、A1及剰余部分為選自Fe、Co及Ni中的I種或2種以上的組成成分構成。專利文獻I :美國專利3768972號說明書專利文獻2 :美國專利3918931號說明書專利文獻3 :美國專利3918219號說明書專利文獻4 :日本專利公開2010-137997號公報專利文獻5 :日本專利公開2010-235369號公報非專利文獻I 窯業協會誌” Vol. 78，No. I (1970年)7-14頁cBN除了具有與金剛石匹敵的硬度之外，熱性、化學性也穩定，因此cBN燒結體例如作為高速鋼、模具鋼、鑄鐵等鐵系エ件的切削工具用硬質材料等用于寬廣領域內。
但是，如前述以往技術所示出，從hBN合成cBN時，通常在超高壓(5GPa以上)高溫條件下進行合成，但是以cBN材料的大型化、生產率提高等為目的，尤其如謀求合成裝置的大型化時，根據是否需要(5GPa以上的)超高壓而在操作的難易度、裝置結構上有較大的差異，并且，例如作為模具裝置的中心部件的大型超硬合金的壽命也根據操作壓カ是否為超高壓(5GPa以上)產生顯著的差異。
因此，期望在如使合成裝置大型化且謀求提高生產率時，也能夠在更緩和的低壓條件下簡單地合成cBN的cBN的合成方法。另ー方面，關于cBN燒結體，也期望制造更致密且微粒組織的cBN燒結體的方法。

發明內容
本發明人等對當從hBN合成cBN時在低于以往的壓カ條件(最低合成壓カ為4GPa)下進行合成的方法深入研究的結果，得到了以下見解。當從hBN合成cBN吋，以往使用了由Fe、Ni、Co等過渡金屬與Al的合金及混合物構成的金屬催化劑，其反應機理如下，即首先金屬催化劑在超高壓高溫條件下熔融后呈液相狀態，hBN的成分B(硼)和N(氮)溶解于該液相中，之后產生cBN的核生成和核生長，并進行cBN的合成,從以上觀點考慮認為，當B及N向上述液相的溶解度較小時,無法滿足生成cBN時所需的條件，并且，假定即使足量的B和N溶解于上述液相中，為了在cBN的熱學平衡條件附近(例如為低于以往的合成壓カ的4 5GPa這種壓力條件)進行cBN的核生成和核生長來合成cBN，會需要促進和助長cBN的核生成和核生長的條件。因此，當金屬催化劑在液相狀態下B溶解能力及N溶解能力優異，同時具有促進和助長cBN的核生成和核生長的作用時，可以說能夠在低于以往的壓カ條件下從hBN合成cBN。但是，若從上述觀點對一直以來使用的金屬催化劑觀察催化劑成分的作用，則Fe、Ni、Co等過渡金屬在它們熔融后呈液相狀態時具有溶解數％左右的B的能力，具有硼溶解成分的作用，但另一方面，由于溶解N的能力極小，因此尤其欲在低壓條件下進行合成吋，結果向cBN的轉換反應極其不令人滿意。因此，本發明人等對N溶解能力優異，同時具有在低壓條件下也促進和助長cBN的核生成和核生長的作用的金屬催化劑進行研究的結果發現了如下在如專利文獻4、5所述的由合金粉末或混合粉末構成的金屬催化劑中，所述合金粉末或混合粉末由Cr和/或Mo、Al及剰余部分為選自Fe、Co及Ni中的I種或2種以上的組成成分構成，其中，作為其成分，若使其含有I 50質量％的V，則能夠降低金屬催化劑的熔融溫度，所以能夠在4 5GPa這種低壓的合成壓カ條件下，而且在低溫度范圍(1200 1700°C )合成平均粒徑為30 μ m以下的微粒cBN。另外，作為上述金屬催化劑的成分的Cr、Mo在液相狀態下溶解N的能力非常好，并且通過與同樣作為金屬催化劑成分的Al共存來促進和助長cBN的核生成和核生長。另外，當Cr和Mo共存時，氮的溶解度因Mo的添加而增加，所以與単獨含有Cr時相比，所生成的cBN粒徑増大。并且，作為上述金屬催化劑的剩余部分成分的Fe、Co及Ni具有硼溶解成分的作用。
即，發現了如下使用由具有溶解N的作用的Cr和/或Mo、具有促進和助長cBN的核生成和核生長的作用的Al成分及剰余部分為具有溶解B的作用的Fe、Co、Ni成分構成的合金粉末或混合粉末作為從hBN合成cBN時的金屬催化劑，由此能夠使合成最低壓カ降低至4GPa，而且能夠在低溫度范圍(1200 1700°C )內合成平均粒徑為30 μ m以下的微粒cBN。另外，本發明人等還發現了如下以cBN為原料粉末，并將上述金屬催化劑用作燒結助劑，對原料粉末與燒結助劑的混合粉末進行燒結的結果得到了由平均粒徑為30μπι以下的微顆粒構成，而且在cBN顆粒之間具有緊固的直接鍵合(直接結合)的致密的cBN燒結體。本發明是根據上述見解而完成的，其中，(I) ー種立方晶氮化硼的合成方法，所述合成方法在金屬催化劑的存在下并在超 高壓高溫條件下從六方晶氮化硼合成立方晶氮化硼，上述金屬催化劑是由以下組成成分構成的合金粉末或混合粉末，其含有Cr及Mo中任意I種或2種，其中當單獨含有Cr時Cr為10 55質量％，當單獨含有Mo時Mo為10 50質量％，當同時含有Cr和Mo時(Cr+Mo)為10 50質量％，并且含有I 50質量％的V及I. 5 8質量％的Al，剩余部分為Fe、Ni及Co中任意I種或2種以上，進而在4GPa以上且1200 1700°C下進行上述合成。(2) ー種立方晶氮化硼燒結體的制造方法，所述制造方法由如下構成，以立方晶氮化硼為原料粉末，在該原料粉末中添加燒結助劑并進行燒結，在原料粉末中添加5 20體積％的作為上述燒結助劑的合金粉末或混合粉末并進行燒結，所述合金粉末或混合粉末由以下組成成分構成，含有Cr及Mo中任意I種或2種，其中當單獨含有Cr時Cr為10 55質量％，當單獨含有Mo時Mo為10 50質量％，當同時含有Cr和Mo時(Cr+Mo)為10 50質量％，并且含有I 50質量％的V及I. 5 8質量％的Al，剩余部分為Fe、Ni及Co中任意I種或2種以上。以下對本發明進行詳細說明。金屬催化劑的成分或組成上述(I)所述的發明中，金屬催化劑作為由以下組成成分構成的合金粉末或混合粉末來形成，在Cr為10 55質量％、Mo為10 50質量％及(Cr+Mo)為10 50質量％的范圍內含有Cr及Mo中任意I種或2種，并且含有I 50質量％的V及I. 5 8質量％的Al，剩余部分為Fe、Ni及Co中任意I種或2種以上。Cr成分及Mo成分均具有將作為原材料的hBN的N溶解于熔融狀態(液相)的金屬催化劑中的作用，但在Cr成分及Mo成分的含有比例不到10質量％時，由于N的溶解量較少，所以無法充分生成cBN，另ー方面，在Cr成分的含有比例超過55質量％時或者Mo成分的含有比例超過50質量％時，由于金屬催化劑的熔融溫度變得過高，所以在4 5GPa這種低壓力條件下N的溶解度下降無法充分生成cBN。因此，具有溶解N的作用的Cr成分及Mo成分的含有比例在單獨含有Cr時為10質量％ 55質量％，優選為20 40質量％，并且，當單獨含有Mo時為10 50質量％，優選為20 40質量％。并且，當含有Cr成分和Mo成分兩者吋，N的溶解度顯著提高，但Cr成分及Mo成分的總計含有比例變得不到10質量％時，在合成cBN之際，通過含有Cr及Mo作為金屬催化劑的成分來使N溶解于熔融狀態(液相)的金屬催化劑中的作用降低，且在低壓條件下難以進行cBN的合成，另ー方面，若Cr成分和Mo成分的總計含有比例超過50質量％，則作為硼溶解成分的Fe、Co、Ni等的組成比必然減少，且cBN的合成壓カ因融點上升或硼溶解度下降而上升。并且，當制造cBN燒結體時，由于存在于cBN顆粒之間的金屬的融點上升，因此不優選。所以，Cr成分和Mo成分的總計含有比例需滿足10 50質量％以下。能夠通過含有I 50質量％的V作為金屬催化劑成分來降低金屬催化劑的熔融溫度，因此能夠在1200 1700°C這種低溫度范圍內，而且在4 5GPa這種低壓カ條件下合成cBN。但是，若V含有比例超過50質量％，則最低融點會超過約1600°C，因此在壓力4GPa的區域中進入hBN穩定區域，另ー方面，當V含有比例不到I質量％吋，cBN顆粒的微細化效果下降，無法合成平均粒徑為30 μ m以下的cBN顆粒，所以V含有比例規定為I 50質量％。另外，從cBN顆粒的微細化效果的觀點考慮優選設為10 50質量％。Al成分具有促進和助長cBN的核生成和核生長的作用，通過將其少量添加含于金 屬催化劑中來大幅降低cBN合成時的所需壓力，能夠在4 5GPa的低壓條件下合成cBN，但在Al成分的含有比例不到I. 5質量％吋，由于促進和助長cBN的核生成和核生長的作用較少，所以cBN的形成變得不充分，另ー方面，若Al成分過多，則生成氮化鋁而有時會成為生成cBN的阻礙因素，在形成燒結體的方面不優選，因此將Al成分含有比例規定為I. 5 8質量％。Fe、Co及Ni中任意I種或2種以上的成分在分別單獨時以及將這些組合2種以上時，都具有將作為原材料的hBN的B溶解于熔融狀態(液相)的金屬催化劑中的作用。另外，本發明的金屬催化劑能夠以將各成分混合成預定組成之后預先通過電弧熔解法、霧化法等進行合金化的合金粉末的形態使用，除此以外，還能夠以將各成分的粉末配合成預定組成(配合)并以混合這些的混合粉末的形態使用。合成條件(壓力、溫度)從hBN向cBN的合成例如能夠通過使作為合成用原材料的hBN和上述金屬催化劑的粉末以共存的狀態配置于圖I所示的合成裝置內，并在壓カ為4GPa以上、溫度為1200 1700°C下進行合成來進行。該發明中，能夠通過使用上述金屬催化劑來將cBN的最低合成壓カ降低至4GPa，并能夠在遠低于以往的合成法的壓カ范圍(優選為4.4GPa以上)和溫度范圍(優選為1300 1600°C )下合成cBN(當然，也能夠在以往方法的5 8. 5GPa這種高壓合成壓力、1700 1900°C這種高溫合成溫度下進行合成)，因此具有無需要大型化設備且裝置構成部件的耐用壽命也延長等優點。在合成溫度不到1200°C時，不發生金屬催化劑的熔解，所以不會進行cBN的合成反應，另ー方面，若超過1700°C，則不僅容易發生cBN的粒子生長，因hBNGcBN的壓カ、溫度平衡狀態在4 5GPa壓カ區域中靠近hBN穩定區域，因此所合成的cBN有可能逆變換為hBN，所以將反應合成溫度規定為1200 1700°C (優選為1300 1600°C )。cBN 燒結體以往，例如如專利文獻3中所記載，為了以WC-Co-Al、NiA13、Co67-ffl6. 5-A116. 5質量1^等為燒結助劑來制作cBN顆粒緊固地鍵合的燒結體，必須在壓カ為5. 4GPa以上、溫度為1500°C以上進行，但根據本發明，以cBN為原料粉末，并將用于合成cBN的由所述特定的組成成分的合金粉末或混合粉末構成的金屬催化劑用作燒結助劑，向原料粉末以燒結助劑的配合比例成為5 20體積％的方式配合，例如使該混合粉末配置于圖2所示的燒結單元內，若例如在4. O 6. OGPa下進行加壓的同時在1200 1700°C的溫度范圍進行燒結，則能夠得到由平均粒徑為30 μ m以下的微顆粒構成且在cBN顆粒之間具有緊固的直接鍵合的致密的cBN燒結體。S卩，可以說cBN合成時所使用的上述金屬催化劑還具有作為制造cBN燒結體時的燒結助劑的功能。在此，將燒結助劑的配合比例設為5 20體積％是因為當燒結助劑的配合比例不到5體積％時，在混合燒結助劑和cBN原料之際， 在燒結助劑無法均勻地分散，且在燒結助劑不夠的區域中，無法充分進行cBN顆粒之間的鍵合，得不到高強度的cBN燒結體。另ー方面，當配合比例超過20體積％時，由于過剩的燒結助劑存在于cBN顆粒之間的間隙，所以cBN顆粒之間的接觸面減少，由此無法在cBN顆粒之間得到緊固的直接鍵合，其結果，變得無法得到致密的cBN燒結體，因此燒結助劑的配合比例規定為5 20體積％。例如，通過圖I所示的合成単元，以用本發明的合成法合成(使用Co40. 87-Mo 17.39-Cr20. 87-V18. 26-A12. 61質量％的組成成分的Co-Mo-Cr-V-Al系金屬催化劑作為金屬催化劑)的cBN粉末為原料粉末，并將與上述金屬催化劑相同組成成分的Co-Mo-Cr-V-Al系合金用作燒結助劑，配合成燒結助劑的含有比例為10體積％，在圖2所示的燒結單元，以4. 8GPaX 1400°C的條件對其燒結60分鐘，由此制造了 cBN燒結體。S卩，可知通過本發明的制造法得到的cBN燒結體即使在低溫度下的燒結中，也由具有非常致密的組織且平均粒徑為30 μ m以下的微顆粒構成。另外，在本發明中制造由平均粒徑為30 μ m以下的cBN顆粒構成的燒結體的目的中，應使用本公司的cBN原料粒徑為30 μ m以下的顆粒，優選較佳為數μ m的微顆粒。hBN原料也同樣優選在初始狀態下hBN粒徑為30 μ m以下。如上所述，本發明通過使用特定的組成成分的金屬催化劑從hBN合成cBN來使最低合成壓カ降低至4GPa，而且能夠通過在低溫度范圍(1200 1700°C )進行合成來合成平均粒徑為30 μ m以下的微粒cBN，因此無需使cBN合成裝置大型化，就能夠謀求設備費用降低，且能夠進ー步謀求cBN合成裝置結構部件的長壽命化。并且，若以cBN為原料粉末，并將與上述金屬催化劑相同組成成分的合金粉末及混合粉末用作燒結助劑來進行燒結，則無需使用其它燒結助劑，就能夠制造由平均粒徑為30 μ m以下的微顆粒構成且在cBN顆粒之間具有緊固的直接鍵合的致密的cBN燒結體，還能夠謀求制造cBN燒結體的低成本化。


圖I表示從hBN合成cBN的cBN合成單元的試料配置概要圖。圖2表示用于以所合成的cBN為原料粉末制造cBN燒結體的cBN燒結體制造單元的試料配置概要圖。圖3表示根據實施例2 (壓カ為4. 6GPa、溫度為1330°C、反應時間為60分鐘)合成的微粒cBN的X射線衍射曲線圖(存在cBN峰)。圖4表示根據實施例2 (壓カ為4. 6GPa、溫度為1330°C、反應時間為60分鐘)合成的微粒cBN的基于掃描電子顯微鏡的組織照片。圖5表示根據比較例2 (壓カ為5. OGPa、溫度為1560°C、反應時間為60分鐘)合成的粗粒cBN的基于掃描電子顯微鏡的組織照片。符號說明I、Iト石墨加熱器，2-Mo箱，3-金屬催化劑，4_hBN原料，5、15-NaQ-lO質量％ ZrO2成型體，12-cBN+燒結助劑(=金屬催化劑)的混合物，13-Mo箔，14-ffC/Co合金基板。
具體實施例方式以下，根據實施例對本發明的cBN合成方法、cBN燒結體的制造方法進行具體說明。[實施例]實施例I :如圖I所示，預先制作由Co60-Mo20-V16_A14質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，并填充至外徑為10mm、內徑為7mm及高度為7. 6mm的食鹽(包含10質量％的氧化鋯粉末)成型體5的試料容器中，以便形成夾層于直徑為約7_且厚度為3_的2張hBN成型板4之間的約I. 6mm厚度的金屬催化劑(合金粉末)層3。以外徑為12mm、內徑為IOmm及高度為17. 6mm的石墨管狀加熱器I包圍該試料，在內面配置Mo箔2，用帶式超高壓裝置(砧臺前端徑為21mm、氣缸內徑為25mm)進行加壓，之后向加熱器投入電カ來加熱，并保持一定時間之后，急速降低溫度，之后泄壓取出試料，通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射等方法鑒定試料。對在壓カ為5. 6GPa、1550°C下反應30分鐘的試料進行分析的結果，合成了 cBN轉換率為95%以上且平均粒徑為30 μ m的微粒cBN。另外，X射線衍射通過 Bruker Corporation 制 AXSMXP18VAHF 測定。并且，對于cBN轉換率，在預先混合已知量的hBN和cBN粉末的X射線衍射圖形中求出各個最強射線的比率，并制作以此為基礎的檢定曲線。在圖3的基于實施例2的X射線衍射圖形中，cBN的最強射線的相對強度為約89. 3%, cBN的體積％為約95%。此外，通過掃描電子顯微鏡(SEM)的背散射電子像(BEI)觀察合成的試料截面，且通過觀察面(倍率為1000倍)的CBN與金屬催化劑的面積比(之后，換算為體積比)，由此大致求出其cBN轉換率。實施例2 使用由Co40. 87-Mo 17. 39_Cr20. 87-V18. 26-A12. 61 質量 ％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為4. 6GPa、1330°C下反應60分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為90%以上且平均粒徑為20 μ m的微粒cBN。圖3中示出對實施例2中得到的微粒cBN求出的X射線衍射曲線圖。并且，圖4中示出實施例2中得到的微粒cBN的通過掃描電子顯微鏡觀察的組織照片。實施例3 使用由Co47-Mo20-Cr24-V6-A13質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為4. 6GPa、1320°C下反應30分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為80%以上且平均粒徑為20 μ m的微粒cBN。另外，同時還合成了極少量的平均粒徑為約40 μ m的粒徑cBN。這樣，若減少V的添加量，則V的分布局部變得不均勻，且在V的濃度較小的部分中，cBN的顆粒大幅生長到30 μ m以上。實施例4 使用由Ni64-Mol6-V16_A14質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為5. 6GPa、1460°C下反應30分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為80%以上且平均粒徑為30 μ m的微粒cBN。實施例5 使用由Ni53. 04-Fe9. 36_Cr20. 16-V13. 44-A14質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為4. OGPa、1315°C下反應60分鐘來合成cBN 的結果，合成了 cBN轉換率為90%以上且平均粒徑為25 μ m的微粒cBN。實施例6 使用由Co63-Cr20-V13_A14質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為5. 6GPa、1580°C下反應30分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為80%以上且平均粒徑為10 μ m的微粒cBN。實施例7 使用由Co40-Ni20-Cr20-V16-A14質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為5. 6GPa、1588°C下反應30分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為80%以上且平均粒徑為5 μ m的微粒cBN。實施例8 使用由Co22-Ni50-Crl0-V10-A18質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為5. 6GPa、1590°C下反應30分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為95%以上且平均粒徑為10 μ m的微粒cBN。實施例9 使用由Fel8. 7-Co21_Mo2· 3_Cr47. 4-V1. 9-A13. 7質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為5. 6GPa、1600°C下反應30分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為90%以上且平均粒徑為30 μ m的微粒cBN。實施例10 使用由Fel0-Co20-Nil5-Mo50-Vl-A14質量％構成的組成成分的合金粉作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為4. 8GPa、1500°C下反應60分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為85%以上且平均粒徑為25 μ m的微粒cBN。實施例11 使用由FelO. 2_Co29. 4_Mo7. 2_Cr3. 2-V48. 5-All. 5 質量％構成的組成成分的合金粉末作為金屬催化劑，與實施例I相同地，在壓カ為5. 4GPa、1650°C下反應60分鐘來合成cBN的結果，合成了 cBN轉換率為85%以上且平均粒徑為15 μ m的微粒cBN。比較例I :如圖I所示，預先制作由Co46. 5-Mo20-Cr31-A12. 5質量％構成的組成成分的合金粉末(即，未含有V成分)作為金屬催化劑，并填充至外徑為10mm、內徑為7mm及高度為7. 6mm的食鹽(包含10質量％的氧化鋯粉末)成型體5的試料容器中，以便形成在直徑為約7mm且厚度為3mm的2張hBN成型板4之間夾層的約I. 6mm厚度的金屬催化劑(合金粉末)層3。以外徑為12mm、內徑為IOmm及高度為17. 6mm的石墨管狀加熱器I包圍這些試料，在內面配置Mo箔2，用帶式超高壓裝置(砧臺前端徑為21mm、氣缸內徑為25mm)進行加壓，之后向加熱器投入電カ來加熱，并保持一定時間之后，急速降低溫度，之后泄壓取出試料，通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射等方法鑒定試料。
對在壓カ為4. 2GPa、1320°C下反應30分鐘的試料進行分析的結果，cBN轉換率雖為50%以上，但卻是ー種所得的cBN的平均粒徑為80 μ m的粗粒，未合成微粒cBN。比較例2 使用由Co76-Mo20-A14質量％構成的組成成分的合金粉末(即，未含有V成分)作為金屬催化劑，與比較例I相同地，在壓カ為5. 0GPa、1560°C下反應60分鐘來合成cBN的結果，cBN轉換率雖為50%以上，但卻是ー種所得的cBN的平均粒徑為50 μ m的粗粒，未合成微粒cBN。圖5中示出比較例2中得到的微粒cBN的通過掃描電子顯微鏡觀察的組織照片。比較例3 使用由Ni53. 04-Fe9. 36_Cr33. 6-A14質量％構成的組成成分的合金粉末(即，未含有V成分)作為金屬催化劑，與比較例I相同地，在壓カ為4. 2GPa、1350°C下反應60分鐘來合成cBN的結果，cBN轉換率雖為80%以上，但卻是ー種所得的cBN的平均粒徑為100 μ m的粗粒，未合成微粒cBN。表I中總結示出上述的實施例I 11及比較例I 3的結果。從表I的結果來看，通過使用了本發明的金屬催化劑的cBN顆粒的合成，能夠得到在低壓力、低溫度范圍內cBN轉換率較高且微粒的cBN。與此相對，在使用了未含有V成分的金屬催化劑的比較例I 3的合成法中，在低壓力、低溫度范圍內無法得到微粒的cBN。[表 I]金屬催化劑的組成成分(質量％)Im
壓カ 溫度時間率 粒徑(GPa) ( °C ) ( min ) ( % ) ( μηι)
Fe Ni Co Mo Cr V Al
ブへ施60 20 - 16 4 5.6 1550 30 >95 30
例I一
權利要求
1.一種立方晶氮化硼的合成方法，所述合成方法在金屬催化劑的存在下并在超高壓高溫條件下從六方晶氮化硼合成立方晶氮化硼，其特征在于， 所述金屬催化劑是由以下組成成分構成的合金粉末或混合粉末，含有Cr及Mo中任意I種或2種，其中當單獨含有Cr時Cr為10 55質量％，當單獨含有Mo時Mo為10 50質量％，當同時含有Cr和Mo時Cr+Mo為10 50質量％，并且含有I 50質量％的V及I.5 8質量％的々1，剩余部分為Fe、Ni及Co中任意I種或2種以上，進而在4GPa以上且1200 1700°C下進行所述合成。
2.一種立方晶氮化硼燒結體的制造方法，所述制造方法由如下構成，以立方晶氮化硼為原料粉末，在該原料粉末中添加燒結助劑并進行燒結，其特征在于，在原料粉末中添加5 20體積％的作為所述燒結助劑的合金粉末或混合粉末并進行燒結，所述合金粉末或混合粉末由以下組成成分構成，含有Cr及Mo中任意I種或2種，其中當單獨含有Cr時Cr為10 55質量％，當單獨含有Mo時Mo為10 50質量％，當同時含有Cr和Mo時Cr+Mo為10 50質量％，并且含有I 50質量％的V及I. 5 8質量％的Al，剩余部分為Fe、Ni及Co中任意I種或2種以上。
全文摘要
本發明提供了一種在低壓條件下從hBN合成cBN的低壓合成方法及利用cBN原料粉末的cBN燒結體的制造方法。使用合金粉末或混合粉末作為金屬催化劑在低壓(4GPa以上)且1200～1700℃下從hBN合成cBN，并且，以cBN為原料粉末，使原料粉末中含有用作金屬催化劑的上述合金粉末或混合粉末作為燒結助劑并進行燒結，從而得到cBN燒結體。其中，所述合金粉末或混合粉末由以下組成成分構成在Cr為10～55質量％、Mo為10～50質量％及(Cr+Mo)為10～50質量％的范圍內含有Cr及Mo中任意1種或2種，并且含有1～50質量％的V及1.5～8質量％的Al，剩余部分為Fe、Ni及Co中任意1種或2種以上。
文檔編號C04B35/622GK102731097SQ20121004379
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月23日 優先權日2011年3月30日
發明者福長修, 阿罕默迪·埃科·瓦多約 申請人:三菱綜合材料株式會社