[发明专利]含立方晶氮化硼颗粒的单晶态金刚石颗粒、及其制造方法

说明书

提供热稳定性优异的单晶态金刚石颗粒。单晶态金刚石颗粒含有立方晶氮化硼颗粒。优选的是，立方晶氮化硼颗粒存在于含立方晶氮化硼颗粒的单晶态金刚石颗粒的内部和/或表面，单晶态金刚石颗粒的平均粒径为500μm以下，立方晶氮化硼颗粒的平均粒径为0.05～100μm。

技术领域

本发明涉及热稳定性优异的含立方晶氮化硼颗粒的单晶态金刚石颗粒、及其制造方法。

背景技术

金刚石具有物质上最高的硬度，被广泛用于对超硬合金等各种材料进行研磨的研磨材料、集成电路的切断中使用的磨削材料等。使用了金刚石的研磨材料、磨削材料要求每单位时间的切削材料去除量大、加工面的表面粗糙度小。通常，为了提高磨削精度，使用多晶态的金刚石磨粒。但是，对于多晶态的金刚石磨粒，由于通过使用大量的炸药的动态加压来制造、此外将金刚石颗粒作为起始原料进行烧结来制造，因此制造工序受到制约、也是昂贵的。

因此，近年使用了单晶态金刚石的磨粒受到关注。单晶态金刚石有天然金刚石、合成金刚石。天然金刚石其基本为Ia型，且在晶格或晶格间位置具有氮。另外，天然金刚石的杂质的含量、晶体组织的偏差大、品质、性能不稳定。进而，由于天然金刚石根据采掘量而价格发生变动，因此在稳定供给方面留有问题，也昂贵。另一方面，合成金刚石能够稳定供给比天然金刚石具有一定品质的物品。

另外，已知通常金刚石无论是天然或者合成，在大气中热稳定性均差。具体而言，金刚石在大气中在600～700℃开始氧化，在900℃左右被烧掉。因此，使用金刚石制造加工用工具或磨削研磨切断磨石(以下，称为“加工用工具”。)时，在大气中高温下的煅烧困难。为了制造具有耐久性的工具，要求高温下的耐氧化性。

因此，作为抑制在大气中的高温热氧化的方法，例如专利文献1中记载了通过在金刚石合成时掺杂硼来改善高温下的耐氧化性的技术方案。专利文献1中，作为硼源，可列举出非晶态的硼粉末、碳化硼(B₄C)、硼化铁(FeB)合金、金属硼。另外，该文献中还记载了在850℃下的损耗率不足每秒0.25％、在700℃以上的温度下开始损耗。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-502955号公报

专利文献2：日本特开2001-170474号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1中所记载的，掺杂硼的金刚石与未掺杂的金刚石相比，在高温下的耐氧化性优异。

但是，专利文献1中记载的进行了硼掺杂的金刚石也有在合成时碳变化为金刚石的同时伴随使碳化硼析出的反应的情况。伴随这样的反应的合成中，如专利文献2中所记载的，有时在金刚石与碳化硼竞争并析出的过程中，金刚石颗粒的颗粒生长受到阻碍，不能得到期望的金刚石颗粒。另外，以往的含硼金刚石的晶格缺陷显著、与未掺杂金刚石相比颗粒的强度差，因此虽然具有一定程度的自生发刃性，但难以说为充分的加工速度，需要进一步的改善。

另外，在磨削研磨切断加工中，同时达成精度高的精加工面和大的加工速度的加工磨粒的要求是通常的。在这样的状况下，最近伴随加工材料的化合物化及复杂化，正在要求加工用工具的高硬度、韧性、耐磨耗、耐热特性，需要将加工用工具制成时的煅烧温度设定为更高的温度、进一步进行硬度化，实现耐磨耗化。

专利文献1中记载的硼掺杂金刚石如前所述能够抑制在850℃左右一定程度的氧化，但认为在大气中超过1000℃的情况下难以抑制氧化。为了抑制氧化，也考虑在非活性气氛中进行各种煅烧，但若考虑煅烧装置、制造成本，则在大气中的煅烧不可或缺。

这样，由于以往的金刚石颗粒不能应对近年的煅烧温度的高温化，因此强烈希望得到能够提高加工用工具制成时的煅烧温度的金刚石颗粒。