JP2614874B2 - 常圧焼結窒化硼素成形体 - Google Patents

常圧焼結窒化硼素成形体

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、常圧焼結窒化硼素成形体に関する。
<従来の技術> 窒化硼素(BN)は、電気絶縁性、熱伝導性、耐食性、
耐熱衝撃性、潤滑性等の優れた特性を有する一方、機械
加工の容易な数少ないセラミックスである。このため上
記諸特性が要求される金属溶融用の各種容器をはじめ、
電気絶縁材料、高温伝熱材料等に広く利用されている。
BN焼結体は、BNが難焼結性であるので一般にはホット
プレス(加圧焼結)法によって作られている。それは、
1500〜2300℃にて100kg/cm2を超える圧力をかけて実施
するものであるため、大型形状品は得られず、また複雑
形状品の製法には適さない等の問題がある。しかも、現
在市販されているBN成形体は、一旦、円柱状にホットプ
レスされた焼結体を機械加工して最終製品形状に仕上げ
る方法がとられているので高価格である。
以上のような問題を解決するため各種の常圧焼結法が
試みられているが、現在までのところ、BNの特性の発揮
できるBN焼結体は得られていない。例えば、特開昭61−
132563号公報では、高圧ラバープレス成形し得られた予
備成形体を黒鉛モールドに挿入して自由膨張を制限する
下での焼結が試みられているのが、密度・強度が低い
上、生産能率が悪く、大型形状品が得られない問題があ
る。そのため、電気絶縁性、熱伝達性、耐食性、耐熱衝
撃性等のBN本来の優れた特性を有し、安価に、容易にか
つ効率良く製造できる常圧焼結BN成形体の提供が望まれ
ていた。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明は、BN焼結体の形状制約と生産性を改善し従来
得られなかった熱伝導性、電気絶縁性の良好な常圧焼結
BN成形体を提供することを目的とするものである。
<問題点を解決するための手段> すなわち、本発明は、アルカリ土類金属硼酸塩を2〜
40重量%含有してなり、相対密度65〜80%、曲げ強さ55
0kg/cm2以上であることを特徴とする、絶縁抵抗1010Ω
以上、熱伝導率0.04cal/cm・sec・℃以上の常圧焼結窒
化硼素成形体である。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるBN粉末は、市販品で良いが望ましく
は、結晶性の高い六方晶のBN粉末である。この粉末は予
備成形時の可塑変形性に優れているため高密度の予備成
形体が得られ易い。アルカリ土類金属硼素塩のアルカリ
土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムの1種以上を任意に選択する。
本発明の成形体は、以上のBN粉末とアルカリ土類金属
硼酸塩とを最終製品組成になるように混合された混合粉
末を5ton/cm2以上の圧力にて成形した後焼成する方法、
及び比表面積を入手したそれの2倍以上になるまで微粉
砕してなるBN粉末にアルカリ土類金属硼酸塩を混合する
か又はBNとアルカリ土類金属硼酸塩との混合物を比表面
積が元の2倍以上になるまで破断、せん断、磨砕等の粉
砕をした後2ton/cm2以上の圧力で成形した後焼成する方
法によって製造することができる。
成形装置としては、金型成形機、冷間等方圧成形機
(CIP)等の通常の成形機を用いることができる。結晶
性の高い六方晶のBN粉末あるいは非晶質のBN粉末をその
まま用いる時の成形圧力は、5ton/cm2以上好ましくは7t
on/cm2以上である。5ton/cm2未満の成形圧力では、相対
密度65%以上の常圧焼結BN成形体を得ることが困難とな
る。一方、微粉砕したBN粉末あるいは入手した原料を混
合して微粉砕した粉末を用いる時の成形圧力は、2ton/c
m2以上で上記と同様の効果が得られる。この時の粉砕装
置としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライタ
ー、ライカイ機等の通常の粉砕機を用いることができ
る。なお、粉砕は、元の粉末の比表面積の2倍以上好ま
しくは10倍以上になるまで行う。2倍未満の粉砕では相
対密度65%以上の常圧焼結BN成形体を得ることが困難と
なる。
粉砕を行う場合、それを酸化雰囲気で行うと硼素酸化
物の生成がみられ、そのまま焼成すると焼結体中に遊離
の酸化硼酸が存在する状態となり耐湿性及び熱伝導率の
低下をきたすばかりでなく、焼結体にクラックが発生す
る。この場合、生成した硼酸酸化物を除去する処理を行
うことにより本発明品を得る原料として使用できる。硼
素酸化物を除去する方法としては、メタノール、エタノ
ール、グリセリン等のアルコール類による処理である。
具体的には、アルコールを含んだスラリーの加熱あるい
はアルコールにりよる洗浄・濾過である。粉砕を硼素酸
化物が生成しないような例えばN2,Ar等の非酸化性雰囲
気で行えば上記の硼素酸化物を除去する工夫は必ずしも
必要でない。
上記した方法により粉砕を行ったものは、高圧成形を
することなく相対密度65%以上の常圧焼結BN成形体を得
ることができる。これは、結晶の格子不整及び部分的な
非晶質化が進むと同時に新たに形成された粒子面が現わ
れ所謂メカノケミカル効果により活性化された粉末とな
ったためと考えられる。高強度の常圧焼結BN成形体を得
るには、成形圧力を高くして予備成形体密度をできるだ
け高くすることが望ましい。
焼成は、1400〜2100℃の非酸化性雰囲気で行う。焼成
温度が1400℃未満では、BN粒同志及びBN粒とアルカリ土
類金属硼酸塩が直接接合しにくいので高強度の常圧焼結
BN成形体が得られない。一方、2100℃を超えるとアルカ
リ土類金属硼酸塩が熱分解・蒸発を起し本来の添加剤と
しての作用を失う。望ましくは、特に高強度の常圧焼結
BN成形体が得られる1600〜2100℃での非酸化性雰囲気で
ある。非酸化性雰囲気としてはHe,Ar,N2等の不活性雰囲
気が適当である。焼成装置として、タンマン炉、抵抗加
熱炉、高周波炉等が用いられる。
以上のようにして製造された本発明の常圧焼結BN成形
体は、BN98〜96重量%、アルカリ土類金属硼酸塩2〜40
重量%を含有する。特に高度の電気絶縁性、熱伝導性が
要求される場合には、BN98〜80重量%、アルカリ土類金
属硼酸塩2〜20重量%が好ましい。アルカリ土類金属硼
酸塩の含有量が2重量%未満であると、高密度、高強度
の焼結体とはならない。一方、40重量%を超えると、熱
伝導性、電気絶縁性等のBNの優れた特性が著しく低下す
る。特に成形体の使用温度が上昇するとこの傾向は一層
激しくなる。また、以上のようにして製造された本発明
の常圧焼結BN成形体の焼結体密度は、相対密度で65〜80
%で曲げ強さ550kg/cm2以上となる。相対密度が65%未
満では気孔が多く緻密でないため、曲げ強さ及び熱伝導
性が向上せず、ブレークリング、放熱板等の用途には適
さない。また、相対密度が80%をこえると機械加工性が
低下する。
<実施例> 以下本発明を実施例並びに比較例をもってさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
実施例1 市販のBN粉末(六方晶、純度99.0%、比表面積6m2/
g)85重量部にCaO・B2O315重量部を添加した後ボールミ
ルにて混合し、成形用混合粉末を得た。次にこの混合粉
末を5ton/cm2の圧力で冷間等方圧成形した。得られた予
備成形体を前記BN粉末の入った黒鉛容器中に埋め込み高
周波炉にて1900℃、60分間、Ar雰囲気下で焼成した。得
られたBN焼結体の組成、相対密度、絶縁抵抗、熱伝導率
の測定結果を表に示す。
実施例2 実施例1で得た成形用混合粉末を用い成形圧力を7ton
/cm2としたこと以外は実施例1と同様の方法にて実施し
た。
実施例3 実施例1で用いたBN粉末90重量部にMgO.CaO・2B2O310
重量部を添加・混合して成形用混合粉末を得た。この粉
末を用い、焼成温度を1700℃としたこと以外は、実施例
1と同様の方法により実施した。
実施例4 硼酸とメラミンとを1:1の重量比率で混合しアンモニ
アガス気流中にて1200℃、4時間、加熱処理してBN純度
90%、比表面積50m2/gのBN粉末を得た。この粉末をX線
回折した結果、非晶質BNであることが判った。この粉末
90重量部に2CaO・B2O310重量部添加した後ボールミール
にて混合し成形用混合粉末を得た。この混合粉末を用
い、成形圧力を7ton/cm2及び焼成温度を1700℃としたこ
と以外は実施例1と同様の方法にて実施した。
実施例5 実施例1で用いたBN粉末をライカイ機で比表面積が60
m2/gになるまで大気中にて粉砕した後、メタノールで洗
浄乾燥しBN微粉末を得た。比表面積は、BET法にて測定
した。この粉末95重量部にCaO・B2O3を5重量部を添加
した後ボールミルにて混合し成形用混合粉末を得た。次
に該混合粉末を金型に充填し2ton/cm2の圧力で一軸加圧
成形した。この予備成形体を用いたこと以外は実施例1
と同様の方法にて実施した。
実施例6 実施例5で得たBN微粉末80重量部にCaO・BaO・2B2O32
0重量部を添加・混合して成形用混合粉末を得た。この
混合粉末を用いたこと以外は実施例1と同様の方法にて
実施した。
実施例7 実施例1で用いたBN粉末をアトライターで比表面積が
70m2/gになるまでN2雰囲気下にて粉砕しBN微粉末を得
た。この粉末を用いたこと以外は、実施例5と同様の方
法にて実施した。
実施例8 実施例1で用いたBN粉末85重量部にCaO・B2O315重量
部を添加した後、ライカイ機で比表面積が60m2/gになる
まで大気中にて粉砕した後、メタノールで洗浄乾燥し成
形用混合粉末を得た。この混合粉末を用いたこと以外
は、実施例5と同様の方法にて実施した。
実施例9 実施例8で得た成形用混合粉末を用いたこと以外は実
施例1と同様の方法にて実施した。
実施例10 実施例1で用いたBN粉末80重量部にMgO・CaO・2B2O32
0重量部を添加した後、アトライターで比表面積が70m2/
gになるまでN2雰囲気下にて粉砕し成形用混合粉末を得
た。この混合粉末を用い、焼成温度を1600℃としたこと
以外は、実施例5と同様の方法にて実施した。
比較例1 実施例1で用いたBN粉末をそのまま成形用の粉末とし
て用いたこと以外は実施例1と同様の方法により実施し
た。
比較例2 実施例3で得た成形用混合粉末を用い、成形圧力を2t
on/cm2としたこと以外は実施例1と同様の方法にて実施
した。
比較例3 実施例1で用いたBN粉末95重量部にB2O3を5重量部添
加した後ボールミルで混合し成形用混合粉末を得た。こ
の混合粉末を用いたこと以外は実施例5と同様の方法に
て実施例した。
比較例4 実施例1で用いたBN粉末55重量部にCaO・2B2O3を45重
量部添加した後ボールミルで混合し成形用混合粉末を得
た。この混合粉末を用いたこと以外は実施例1と同様の
方法により実施した。
尚、表に記載したBN焼結体の物性測定は次の方法によ
り行った。
(1) 相対密度;焼結体の寸法より体積を求めその重
量より密度を求めた後、相対密度(%)=密度(g/c
m2)/理論密度(g/cm2)×100で算出した。
(2) 常温曲げ強さ;JIS R−1601に準拠して測定し
た。
(3) 絶縁抵抗;得られた焼結体を外径20mm厚み1mm
の形状に加工し、加工後及び(NH42SO4溶液の入った
デシケータ中に24hr保存・吸湿後の絶縁抵抗(Ω)を測
定した。
(4) 熱伝導率;レーザーフラッシュ法による。
<発明の効果> 本発明の常圧焼結BN成形体は、電気絶縁性、熱伝導
性、耐食性、耐熱衝撃性等のBNの持つ優れた特性を有
し、形状制約を受けることがない。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ土類金属硼酸塩を2〜40重量%含
    有してなり、相対密度65〜80%、曲げ強さ550kg/cm2
    上であることを特徴とする、絶縁抵抗1010Ω以上、熱伝
    導率0.04cal/cm・sec・℃以上の常圧焼結窒化硼素成形
    体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4392088B2 (ja) * 1999-10-27 2009-12-24 電気化学工業株式会社 窒化ホウ素被覆球状ホウ酸塩粒子とそれを含む混合粉末、及びそれらの製造方法
US7494635B2 (en) 2003-08-21 2009-02-24 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Boron nitride agglomerated powder

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61109138A (ja) * 1984-10-31 1986-05-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 計算機制御装置
JPS61184217A (ja) * 1985-02-13 1986-08-16 Hitachi Ltd 可動スラスト軸受を備えた回転機械
JPS61186458A (ja) * 1985-02-15 1986-08-20 Honda Motor Co Ltd 高強度アルミニウム合金製部材の製造方法
JPS62123070A (ja) * 1985-11-21 1987-06-04 株式会社香蘭社 窒化ボロン系焼結体の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013508669A (ja) * 2009-10-26 2013-03-07 アルストム・テクノロジー・リミテッド 絶縁されたヒートパイプを利用することによって中電圧装置を冷却するための冷却装置

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