[发明专利]立方晶氮化硼的合成方法及立方晶氮化硼烧结体的制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从六方晶氮化硼(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为原料粉末的cBN烧结体的制造方法。

背景技术

以往，作为从hBN合成cBN的合成方法已知有，将包含碱或碱土类元素的硼氮化物(代表例为Li₃BN₂)用作催化剂的通常的方法，还已知Co、Ni、Fe等过渡金属与Al的合金及混合物也作为有效的催化剂。

例如，专利文献1中公开有如下内容，即，NiAl、CoAl、FeNiAl、FeNiCoAl等各合金在压力大概为6～8.5GPa、温度为800～1600℃的条件下具有催化作用。

专利文献2中公开有如下内容，即，Fe46-Ni32-Cr21-Al1质量％、Ni39.2-Mn58.8-Al2质量％、Ni49-Cr49-Al2质量％、Fe8-Ni43-Cr47-Al2质量％等混合物在压力为5～5.5GPa、温度为约1400～1500℃的范围内，作为将原料hBN转换为cBN的催化剂是有效的。

非专利文献1中公开了预先在电弧熔解炉进行合金化的Fe90-Al10质量％成分的合金在约6GPa以上作为cBN合成催化剂是有效的。

并且，还已知能够通过利用催化剂从hBN合成cBN之后，对其进行烧结来制造cBN烧结体的技术。

例如，专利文献3中公开有如下内容，即，若使Co-Al混合物、Ni87-Al13质量％混合物、WC-Co-Al、NiAl₃合金、Co67-W16.5-Al16.5质量％等与原料hBN共存，并在压力为5.4GPa以上、温度范围为约1500～1550℃下进行合成来生成cBN，则合成的cBN成为构成颗粒紧固键合的烧结体。

专利文献4及专利文献5中公开了如下内容，即，将合金粉末或混合粉末用作金属催化剂来合成cBN，由此能够在低压力条件下合成cBN，另外，若将其用作烧结助剂来制造cBN，则能够制造具有致密组织的组织且高硬度的cBN烧结体，其中，专利文献4所述的合金粉末或混合粉末由Mo、Al及剩余部分为选自Fe、Co及Ni中的1种或2种以上的组成成分构成，专利文献5所述的合金粉末或混合粉末由Cr(或者，Cr和Mo)、Al及剩余部分为选自Fe、Co及Ni中的1种或2种以上的组成成分构成。

专利文献1：美国专利3768972号说明书

专利文献2：美国专利3918931号说明书

专利文献3：美国专利3918219号说明书

专利文献4：日本专利公开2010-137997号公报

专利文献5：日本专利公开2010-235369号公报

非专利文献1：“窯業協会誌”Vol.78，No.1(1970年)7-14页

cBN除了具有与金刚石匹敌的硬度之外，热性、化学性也稳定，因此cBN烧结体例如作为高速钢、模具钢、铸铁等铁系工件的切削工具用硬质材料等用于宽广领域内。

但是，如前述以往技术所示出，从hBN合成cBN时，通常在超高压(5GPa以上)高温条件下进行合成，但是以cBN材料的大型化、生产率提高等为目的，尤其如谋求合成装置的大型化时，根据是否需要(5GPa以上的)超高压而在操作的难易度、装置结构上有较大的差异，并且，例如作为模具装置的中心部件的大型超硬合金的寿命也根据操作压力是否为超高压(5GPa以上)产生显著的差异。

因此，期望在如使合成装置大型化且谋求提高生产率时，也能够在更缓和的低压条件下简单地合成cBN的cBN的合成方法。

另一方面，关于cBN烧结体，也期望制造更致密且微粒组织的cBN烧结体的方法。

发明内容

本发明人等对当从hBN合成cBN时在低于以往的压力条件(最低合成压力为4GPa)下进行合成的方法深入研究的结果，得到了以下见解。