CH647487A5 - METHOD FOR PRODUCING A ONE-PIECE COMPOSITE MATERIAL FROM A POLYCRISTALLINE DIAMOND BODY AND A SILICON CARBIDE OR SILICON NITRIDE SUBSTRATE. - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A ONE-PIECE COMPOSITE MATERIAL FROM A POLYCRISTALLINE DIAMOND BODY AND A SILICON CARBIDE OR SILICON NITRIDE SUBSTRATE. Download PDF

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CH647487A5
CH647487A5 CH10900/78A CH1090078A CH647487A5 CH 647487 A5 CH647487 A5 CH 647487A5 CH 10900/78 A CH10900/78 A CH 10900/78A CH 1090078 A CH1090078 A CH 1090078A CH 647487 A5 CH647487 A5 CH 647487A5
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diamond
alloy
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CH10900/78A
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Minyoung Lee
Lawrence Edward Szala
Robert Charles Devries
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Gen Electric
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Verbundmaterials aus einem polykristallinen Diamantkörper und einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat unter Anwendung eines Heisspressvorganges, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Verbundmaterial. The invention relates to a method for producing a one-piece composite material from a polycrystalline diamond body and a silicon carbide or silicon nitride substrate using a hot pressing process, and to a composite material produced by this method.

Ein technisches Hindernis für einen eine hohe Dichte aufweisenden Diamantpressling, der ein hohes Diamantvolumen hat und unter dem diamantstabilen Druckbereich hergestellt worden ist, war die Entwicklung eines geeigneten Bindemittels, welches in die Kapillaren eines dicht gepackten, aus feinen Teilchen bestehenden Diamantpulvers eindringt. Das Bindemittel muss eine thermisch stabile, feste Bindung mit dem Diamant eingehen und sollte den Diamant nicht graphitisieren oder übermässig mit dem Diamant reagieren. A technical obstacle to a high-density diamond compact that has a high diamond volume and has been manufactured under the diamond-stable pressure range has been the development of a suitable binder that penetrates into the capillaries of a densely packed, fine-particle diamond powder. The binder must form a thermally stable, firm bond with the diamond and should not graphitize the diamond or react excessively with the diamond.

Gemäss der Erfindung wird eine ein Eutektikum enthaltende siliciumreiche Legierung verwendet, welche gut in die Kapillaren einer Pressmasse aus Diamantkristallen eindringt und die Diamantkristalle benetzt, so dass ein Diamantkörper mit einer ausgezeichneten Bindung entsteht. Die Tränklegierung stellt darüber hinaus eine feste Bindung in situ mit einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat her. Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung werden auch Drücke angewandt, die wesentlich unter den vom diamantstabilen Bereich benötigten Drücken liegen, um ein Verbundmaterial aus einem polykristallinen Diamantkörper und einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat in einer Reihe von Ausgestaltungsformen und in einem weiten Grössenbereich herzustellen. Das Verbundmaterial kann als Schleifmittel, Schneidwerkzeug, Düse oder als anderes verschleissfestes Bauteil verwendet werden. According to the invention, a silicon-rich alloy containing a eutectic is used which penetrates well into the capillaries of a molding compound made of diamond crystals and wets the diamond crystals, so that a diamond body with an excellent bond is formed. The impregnating alloy also creates a tight bond in situ with a silicon carbide or silicon nitride substrate. The method according to the invention also uses pressures which are substantially below the pressures required by the diamond-stable area in order to produce a composite material from a polycrystalline diamond body and a silicon carbide or silicon nitride substrate in a number of configurations and in a wide range of sizes. The composite material can be used as an abrasive, cutting tool, nozzle or other wear-resistant component.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Verbundmaterials aus einem polykristallinen Diamantkörper und einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat unter Anwendung eines Heisspressvorganges wird gekennzeichnet durch die im Anspruch 1 angegebene Kombination von Verfahrensschnitten. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The inventive method for producing a one-piece composite material from a polycrystalline diamond body and a silicon carbide or silicon nitride substrate using a hot pressing process is characterized by the combination of process cuts specified in claim 1. Advantageous embodiments of the method result from the dependent claims.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird kein als Abschirmung dienender Behälter oder Napf verwendet. Bei dieser Ausführungsform werden die Feststoffmasse aus der Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung oder die Feststoffkomponenten zur Bildung einer derartigen Legierung sowie die Diamantmasse und das Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat direkt in eine vorgeformte Höhlung eingebracht, die mit einer vorbestimmten Grösse in ein druckübertragendes Pulvermedium vorher eingeformt wurde. Die Höhlung kann in vielerlei Weise in das Pulver eingeformt werden. Beispielsweise kann das druckübertragende Pulvermedium in eine Matrize gegeben, ein starres Formwerkzeug gewünschter Grösse in das Pulver eingesetzt und das sich ergebende System bei Umgebungstemperatur unter einem Druck verpresst werden, der ausreicht, um das Pulver in eine stabile Form zu bringen, das heisst, dem gepressten Pulver eine ausreichende Festigkeit zu geben, so dass nach dem Entfernen des Formwerkzeuges im Pulver eine Höhlung verbleibt, die als Behälter zur Aufnahme des Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrats, der Diamantmasse und der siliciumreichen Legierung dient. Wenn das Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat, die Diamantmasse und die siliciumreiche Legierung unter der Bedingung in die Höhlung eingebracht worden sind, dass sich die Diamantmasse zwischen dem Substrat und der Legierung befindet, wird die Höhlung mit weiterem druckübertragenden Pulver abgedeckt und das gesamte System bei Umgebungstemperatur kalt gepresst, um die Höhlung und ihren Inhalt hinsichtlich der Abmessungen zu stabilisieren und ein im wesentlichen isostatisches System für die von Pulver umschlossene Höhlung mit Inhalt zu schaffen. In one embodiment of the method according to the invention, no container or bowl serving as a shield is used. In this embodiment, the solid mass of the silicon-rich alloy containing the eutectic or the solid components for forming such an alloy, as well as the diamond mass and the silicon carbide or silicon nitride substrate, are introduced directly into a preformed cavity which has previously been molded into a pressure-transmitting powder medium with a predetermined size. The cavity can be molded into the powder in a variety of ways. For example, the pressure-transmitting powder medium can be placed in a die, a rigid molding tool of the desired size can be inserted into the powder, and the resulting system can be pressed at ambient temperature under a pressure that is sufficient to bring the powder into a stable shape, that is to say the pressed one To give the powder sufficient strength so that after removal of the molding tool, a cavity remains in the powder, which serves as a container for holding the silicon carbide or silicon nitride substrate, the diamond compound and the silicon-rich alloy. If the silicon carbide or silicon nitride substrate, the diamond mass and the silicon-rich alloy have been introduced into the cavity on the condition that the diamond compound is between the substrate and the alloy, the cavity is covered with further pressure-transmitting powder and the entire system is cold at ambient temperature pressed to stabilize the cavity and its contents in terms of dimensions and to provide an essentially isostatic system for the powder enclosed cavity with contents.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to drawings. The drawings show:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Zustandsdiagramm einer Silicium-Zirkonium-Legierung mit dem Gleichgewichtsdiagramm für eine ein Eutektikum enthaltende, 'siliciumreiche Zirkonium-Legierung, die für die Erfindung geeignet ist, 1 shows a section of a state diagram of a silicon-zirconium alloy with the equilibrium diagram for a 'silicon-rich zirconium alloy containing a eutectic, which is suitable for the invention,

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

647 487 647 487

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine aus Behälter und Inhalt bestehende Zelle, die zum Einschwemmen der siliciumreichen Legierung gemäss der Erfindung verwendet wird, 2 shows a cross section through a cell consisting of container and contents, which is used for flushing in the silicon-rich alloy according to the invention,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausüben eines leichten Druckes auf die in Fig. 2 gezeigte Zelle, wobei die Zelle zur Erhöhung der Packungsdichte der Diamantkristalle in Schwingungen versetzt wird, 3 shows a schematic representation of a device for exerting a slight pressure on the cell shown in FIG. 2, the cell being set in vibration to increase the packing density of the diamond crystals,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausüben eines zumindest im wesentlichen isostatischen Druckes auf die Zelle mit Hilfe eines druckübertragenden Pulvermediums, um die Abmessungen der Zelle zu stabilisieren und ein im wesentlichen isostatisches System zu schaffen, 4 shows a cross section through a device for exerting an at least substantially isostatic pressure on the cell with the aid of a pressure-transmitting powder medium in order to stabilize the dimensions of the cell and to create an essentially isostatic system,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Graphitform zum gleichzeitigen Anwenden von Wärme und Druck, d.h. zum Heisspressen des im wesentlichen isostatischen Systems mit der eingeschlossenen Zelle, Figure 5 shows a cross section through a graphite mold for simultaneous application of heat and pressure, i.e. for hot pressing the essentially isostatic system with the enclosed cell,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines gemäss der Erfindung hergestellten Verbundmaterials aus polykristallinem Diamantkörper und Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat, und 6 is a side view of a composite material made from a polycrystalline diamond body and a silicon carbide or silicon nitride substrate, and

Fig. 7 eine Mikrophotographie (690-fache Vergrösse-rung) einer polierten Querschnittsfläche eines gemäss der Erfindung hergestellten Verbundmaterials. 7 shows a microphotograph (690 times magnification) of a polished cross-sectional area of a composite material produced according to the invention.

Gemäss der Erfindung wird ein Schichtaufbau gebildet, bei welchem die Diamantkristallmasse zwischen einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat und einer Feststoffmasse aus einer Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung liegt und mit dem Substrat und der Legierung in Berührung steht. Bei der Durchführung des erfindungsge-mässen Verfahrens wird der Schichtaufbau einem Kaltpressvorgang bei Umgebungs- oder Zimmertemperatur unterworfen, um die Abmessungen des Schichtaufbaus im wesentlichen gleichförmig zu stabilisieren. Der Schichtaufbau wird anschliessend einem Heisspressvorgang unterworfen, bei welchem aus der Siliciumlegierung eine flüssige, siliciumreiche Legierung entsteht, welche in die Masse der zusammengepressten Diamantkristalle eingeschwemmt und mit dem Siliciumkarbidsubstrat in Berührung gebracht wird. According to the invention, a layer structure is formed in which the diamond crystal mass lies between a silicon carbide or silicon nitride substrate and a solid mass composed of a silicon-rich alloy containing eutectic and is in contact with the substrate and the alloy. When carrying out the method according to the invention, the layer structure is subjected to a cold pressing process at ambient or room temperature in order to stabilize the dimensions of the layer structure essentially uniformly. The layer structure is then subjected to a hot pressing process in which the silicon alloy forms a liquid, silicon-rich alloy, which is washed into the mass of the compressed diamond crystals and brought into contact with the silicon carbide substrate.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Diamantkristallmasse mit mindestens einer der Komponenten in Berührung stehen, die zur Bildung der Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung in situ verwendet wird. Das heisst, die Diamantkristallmasse kann auch mit Silicium oder Legierungsmetall in Berührung stehen. Das Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat, die Diamantkristallmasse sowie die Komponenten zur Bildung der siliciumreichen Legierung werden zunächst bei Umgebungs- oder Zimmertemperatur kaltgepresst, um im wesentlichen ihre Abmessungen zu stabilisieren, und dann heissgepresst, wobei eine flüssige, ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung gebildet und in die Masse der zusammengepressten Diamantkristalle eingeschwemmt und mit dem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat in Berührung gebracht wird. Die Komponenten zur Bildung der Siliciumlegierung werden so angeordnet, dass die Bildung der Siliciumlegierung vor dem Heisspressen einsetzt, d.h. bevor die Heisspresstemperatur erreicht wird. In another embodiment, the diamond crystal mass may be in contact with at least one of the components used to form the silicon-rich alloy containing the eutectic in situ. This means that the diamond crystal mass can also be in contact with silicon or alloy metal. The silicon carbide or silicon nitride substrate, the diamond crystal mass and the components for forming the silicon-rich alloy are first cold-pressed at ambient or room temperature to substantially stabilize their dimensions, and then hot-pressed, whereby a liquid, eutectic-containing, silicon-rich alloy is formed and in the mass of the compressed diamond crystals is washed in and brought into contact with the silicon carbide or silicon nitride substrate. The components for forming the silicon alloy are arranged so that the formation of the silicon alloy begins before hot pressing, i.e. before the hot pressing temperature is reached.

Die Masse der Diamantkristalle, die Masse der in fester Phase vorliegenden, siliciumreichen Ausgangslegierung oder die Feststoffkomponenten zur Bildung der siliciumreichen Legierung und das Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat können eine Reihe von Formen haben. Beispielsweise kann jede Masse in Form einer Schicht vorliegen, wobei die Schicht der Diamantkristalle zwischen den anderen Schichten liegt. Die siliciumreiche Ausgangslegierung kann aber auch die Form eines Rohres oder eines Zylinders mit einem durchgehenden Kern haben. Das Legierungsrohr ist so gegossen, dass es eng an der Innenwand des Behälters sitzt. Das Substrat kann die Form einer Stange aufweisen, die in der Mitte des Kernes des aus der Siliciumlegierung bestehenden Rohres angeordnet ist, wobei im ringförmigen Zwischenraum zwischen dem aus der Siliciumlegierung bestehenden Rohr und der Substratstange Diamantkristalle ge-5 packt sind. The mass of the diamond crystals, the mass of the solid phase, silicon-rich starting alloy or the solid components for forming the silicon-rich alloy and the silicon carbide or silicon nitride substrate can take a number of forms. For example, each mass can be in the form of a layer, with the layer of diamond crystals lying between the other layers. The silicon-rich starting alloy can also have the shape of a tube or a cylinder with a continuous core. The alloy tube is cast so that it fits snugly against the inside wall of the container. The substrate may be in the form of a rod placed in the center of the core of the silicon alloy tube, with diamond crystals packed in the annular space between the silicon alloy tube and the substrate rod.

Beim Verfahren gemäss der Erfindung können sowohl natürliche als auch synthetische, d.h. künstliche Diamantkristalle verwendet werden. Die Diamantkristalle haben in der Richtung ihrer grössten Ausdehnung eine Grösse im Be-lo reich von etwa 1 bis etwa 1000 Mikrometer, wobei die Korn-grösse oder die Korngrössen weitgehend von der gewünschten Packungsdichte der Diamantkristalle und auch vom Verwendungszweck des sich ergebenden Diamantkörpers abhängen. Wenn der Diamantkörper beispielsweise für 15 Schleifzwecke eingesetzt werden soll, bevorzugt man Diamantkristalle, die nicht grösser als etwa 60 Mikrometer sind. Zur Erzielung einer optimalen Packung der Diamantkristalle beim Verfahren gemäss der Erfindung sollten die Kristalle in der Grösse abgestuft sein und einen Bereich von Korngrös-2o sen umfassen, in welchem kleine, mittlere und grosse Kristalle enthalten sind. Die in der Grösse abgestuften Kristalle reichen von etwa 1 bis etwa 60 Mikrometer, wobei vorzugsweise innerhalb dieses Grössenbereiches etwa 60 bis etwa 80 Volumenprozent der gesamten Kristallmasse dem oberen Teil 25 des Teilchengrössenbereiches, etwa 5 bis etwa 10 Volumenprozent dem mittleren Teil des Teilchengrössenbereiches und der Rest dem unteren Teil des Teilchengrössenbereiches angehören. In the method according to the invention, both natural and synthetic, i.e. artificial diamond crystals can be used. In the direction of their greatest expansion, the diamond crystals have a size in the range of about 1 to about 1000 micrometers, the grain size or the grain sizes largely depend on the desired packing density of the diamond crystals and also on the intended use of the resulting diamond body. If, for example, the diamond body is to be used for 15 grinding purposes, diamond crystals which are not larger than about 60 micrometers are preferred. In order to achieve an optimal packing of the diamond crystals in the method according to the invention, the crystals should be graded in size and comprise a range of grain sizes in which small, medium and large crystals are contained. The graded crystals range from about 1 to about 60 microns, preferably within this size range from about 60 to about 80 percent by volume of the total crystal mass to the upper portion 25 of the particle size range, from about 5 to about 10 percent by volume the middle portion of the particle size range and the rest belong to the lower part of the particle size range.

Die Grössenbestimmung der Diamantkristalle wird 30 durch Mahlen der grösseren Diamantkristalle in einer Strahlmühle erleichtert. Die Diamantkristalle werden vorzugsweise chemisch gereinigt, um evtl. Oxide oder andere Verunreinigungen von der Oberfläche zu entfernen, bevor die Diamantkristalle beim Verfahren gemäss der Erfindung 35 verwendet werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Diamantkristalle in Wasserstoff bei etwa 900 °C etwa eine Stunde lang erhitzt werden. The size determination of the diamond crystals is made easier by grinding the larger diamond crystals in a jet mill. The diamond crystals are preferably chemically cleaned in order to remove any oxides or other impurities from the surface before the diamond crystals are used in the method according to the invention. This can be done by heating the diamond crystals in hydrogen at about 900 ° C for about an hour.

Die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendete, in fester Phase vorliegende, ein Eutektikum enthaltende, sili-4ociumreiche Ausgangslegierung, das heisst eine Legierung, die auch eine intermetallische Verbindung umfasst, besteht aus Silicium und einem Metall, das heisst einem Legierungsmetall, das mit dem Silicium ein Silicid bildet. Die ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung besteht vorzugs-45 weise aus Silicium und einem Metall aus der Gruppe, die Kobalt (Co), Chrom (Cr), Eisen (Fe), Hafnium (Hf), Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Nickel (Ni), Pala-dium (Pd), Platin (Pt), Rhenium (Re), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Tantal (Ta), Thorium (Th), Titan (Ti), Uran so (U), Vanadium (V), Wolfram (W), Yttrium (Y), Zirkon (Zr), und Mischungen hieraus umfasst. The solid phase, eutectic-containing, silicon-4ocium-rich starting alloy used in the process according to the invention, that is to say an alloy which also comprises an intermetallic compound, consists of silicon and a metal, that is to say an alloy metal which is a silicide with the silicon forms. The eutectic-containing, silicon-rich alloy preferably consists of silicon and a metal from the group consisting of cobalt (Co), chromium (Cr), iron (Fe), hafnium (Hf), manganese (Mn), molybdenum (Mo ), Niobium (Nb), nickel (Ni), paladium (Pd), platinum (Pt), rhenium (Re), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), thorium (Th), titanium (Ti), uranium so (U), vanadium (V), tungsten (W), yttrium (Y), zirconium (Zr), and mixtures thereof.

Die ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Ausgangslegierung ist bei Raumtemperatur fest und enthält mehr als 50 Atomprozent, jedoch weniger als 100 Atompro-55 zent Silicium. Die Ausgangslegierung enthält gewöhnlich maximal etwa 99,5 Atomprozent Silicium, wobei der Sili-ciumgehalt weitgehend von der spezifischen Wirkung abhängt, die das Legierungsmetall auf die sich ergebende siliciumreiche Legierung hat. Die in fester Phase vorliegende si-60 liciumreiche Legierung enthält ein Eutektikum, d.h. ein gewisses eutektisches Gefüge, und kann von untereutektischer, übereutektischer oder von eutektischer Zusammensetzung sein. Anhand von Fig. 1 lässt sich beispielsweise ersehen, dass das Eutektikum 2 eine Legierung mit spezieller Zusam-65 mensetzung ist, die unter Gleichgewichtsbedingungen beim Abkühlen bei konstanter Temperatur zu einem Feststoff mit mindestens zwei Phasen erstarrt und beim Erwärmen bei der gleichen konstanten Temperatur vollständig schmilzt. Diese The silicon-rich starting alloy containing a eutectic is solid at room temperature and contains more than 50 atomic percent, but less than 100 atomic percent and 55 percent silicon. The starting alloy usually contains a maximum of about 99.5 atomic percent silicon, with the silicon content largely dependent on the specific effect that the alloy metal has on the resulting silicon-rich alloy. The solid phase si-60 licium-rich alloy contains a eutectic, i.e. a certain eutectic structure, and can be of under-eutectic, over-eutectic or of eutectic composition. 1 it can be seen, for example, that the eutectic 2 is an alloy with a special composition that solidifies under equilibrium conditions when cooling at constant temperature to a solid with at least two phases and melts completely when heated at the same constant temperature . These

647 487 647 487

konstante Temperatur wird als eutektische Temperatur bezeichnet, die ebenfalls durch das Bezugszeichen 2 wiedergegeben ist. Das Eutektikum 2 ist die Zusammensetzung, bei welcher zwei abfallende Liquiduskurven 3 und 4 am elektischen Punkt 2 zusammentreffen. Das Eutektikum 2 hat daher einen niedrigeren Schmelzpunkt als die benachbarten untereutektischen oder übereutektischen Zusammensetzungen. Die Liquiduskurve oder Liquiduslinie in einem Zu-standsdiagramm stellt unter Gleichgewichtsbedingungen die Temperaturen dar, bei welchen die Siliciumlegierung beim Erwärmen zu schmelzen aufhört und beim Abkühlen zu erstarren beginnt. Die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendete, in fester Phase vorliegende, ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung ist eine Legierung aus einer Reihe von Legierungen auf einer eutektischen Horizontalen 1, das heisst einer durch den eutektischen Punkt 2 hindurchgehenden Horizontalen, die von irgendeiner Legierung ausgeht, deren Zusammensetzung links vom eutektischen Punkt 2 in einem Gleichgewichtsdiagramm liegt und etwas eutektisches Gefüge enthält, das heisst untereutektisch ist, und bis zu irgendeiner Legierung reicht, deren Zusammensetzung rechts vom eutektischen Punkt 2 im Gleichgewichtsdiagramm liegt und etwas eutektisches Gefüge enthält, das heisst übereutektisch ist. constant temperature is referred to as the eutectic temperature, which is also represented by reference number 2. The eutectic 2 is the composition in which two falling liquidus curves 3 and 4 meet at the electrical point 2. The eutectic 2 therefore has a lower melting point than the neighboring hypoeutectic or hypereutectic compositions. Under equilibrium conditions, the liquidus curve or liquidus line in a state diagram represents the temperatures at which the silicon alloy stops melting when heated and begins to solidify on cooling. The solid phase, eutectic-containing, silicon-rich alloy used in the method according to the invention is an alloy of a series of alloys on a eutectic horizontal 1, i.e. a horizontal passing through the eutectic point 2 and starting from any alloy, the composition of which is to the left of eutectic point 2 in an equilibrium diagram and contains some eutectic structure, that is to say is hypoeutectic, and extends to any alloy whose composition lies to the right of eutectic point 2 in the equilibrium diagram and contains something eutectic structure, that is to say hypereutectic.

Die feste, siliciumreiche Ausgangslegierung kann, The solid, silicon-rich starting alloy can

braucht jedoch nicht die gleiche Zusammensetzung wie die siliciumreiche Tränklegierung zu haben. Wenn die gesamte, in fester Form vorliegende, siliciumreiche Ausgangslegierung bei der Heisspresstemperatur flüssig wird, hat sie die gleiche Zusammensetzung wie die siliciumreiche Tränklegierung. Wenn jedoch nur ein Teil der siliciumreichen Ausgangslegierung, d.h. der untereutektischen oder übereutektischen Legierung bei der Heisspresstemperatur flüssig wird, hat die Ausgangslegierung nicht die gleiche Zusammensetzung wie die flüssige, siliciumreiche Tränklegierung. In diesem Fall ist die siliciumreiche Tränklegierung reicher an Silicium als die untereutektische Ausgangslegierung, aber ärmer an Silicium als die übereutektische, siliciumreiche Ausgangslegierung. However, it does not need to have the same composition as the silicon-rich impregnation alloy. When all of the solid, silicon-rich starting alloy becomes liquid at the hot pressing temperature, it has the same composition as the silicon-rich impregnating alloy. However, if only a portion of the silicon-rich parent alloy, i.e. the hypoeutectic or hypereutectic alloy becomes liquid at the hot pressing temperature, the starting alloy does not have the same composition as the liquid, silicon-rich impregnating alloy. In this case, the silicon-rich impregnation alloy is richer in silicon than the hypereutectic starting alloy, but poorer in silicon than the hypereutectic, silicon-rich starting alloy.

Aus Fig. 1 geht hervor, dass die Zusammensetzung der gemäss der Erfindung verwendeten, ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Tränklegierung und deren Schmelztemperatur auf den Liquiduskurven 3 und 4 liegt und den eutektischen Punkt 2 umfasst. Der durch 1, 2 und 4 begrenzte Bereich 5 umfasst eine feste Phase Si und eine flüssige Phase, d.h. eine flüssige Tränklegierung, wobei die Menge der festen Phase zunimmt und die Menge der flüssigen Phase entsprechend abnimmt, wenn der Abstand vom eutektischen Punkt 2 nach rechts längs der Horizontalen 1 zunimmt, d.h. wenn die Menge an Silicium in der Legierung über die eutektische Menge steigt. Der durch 1,2 und 3 begrenzte Bereich 6, umfasst in ähnlicher Weise eine feste Phase ZrSi2 und eine flüssige Phase, d.h. eine flüssige Tränklegierung, wobei die Menge der festen Phase zunimmt und die Menge der flüssigen Phase entsprechend abnimmt, wenn der Abstand vom eutektischen Punkt 2 nach links längs der Horizontalen 1 zunimmt, d.h. wenn die Menge an Süicium in der Legierung unter die eutektische Menge sinkt. 1 shows that the composition of the silicon-rich impregnating alloy containing a eutectic used according to the invention and its melting temperature lies on the liquidus curves 3 and 4 and includes the eutectic point 2. Area 5 delimited by 1, 2 and 4 comprises a solid phase Si and a liquid phase, i.e. a liquid impregnation alloy, the amount of the solid phase increasing and the amount of the liquid phase correspondingly decreasing as the distance from the eutectic point 2 increases to the right along the horizontal 1, i.e. when the amount of silicon in the alloy rises above the eutectic amount. Region 6, delimited by 1, 2 and 3 similarly comprises a solid phase ZrSi2 and a liquid phase, i.e. a liquid impregnation alloy, the amount of the solid phase increasing and the amount of the liquid phase correspondingly decreasing as the distance from the eutectic point 2 to the left increases along the horizontal 1, i.e. when the amount of suicium in the alloy drops below the eutectic amount.

Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung liegen die gewünschte Zusammensetzung der ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Tränklegierung und deren Schmelztemperatur in einem Punkt auf den den eutektischen Punkt enthaltenden Liquiduskurven des Phasendiagramms für die beim erfindungsgemässen Verfahren eingesetzte siliciumreiche Legierung. Die Heisspresstemperatur ist die Temperatur, bei welcher die gewünschte Zusammensetzung der siliciumreichen Tränklegierung flüssig ist, d.h. in einem ausreichenden fliessfahigen Zustand vorliegt, um in die zusammenge-presste Diamantmasse eindringen zu können. Wenn als fe6 In the method according to the invention, the desired composition of the silicon-rich impregnating alloy containing a eutectic and its melting temperature lie in one point on the liquidus curves of the phase diagram containing the eutectic point for the silicon-rich alloy used in the method according to the invention. The hot pressing temperature is the temperature at which the desired composition of the silicon-rich impregnating alloy is liquid, i.e. is in a sufficiently fluid state to be able to penetrate the compressed diamond mass. If as fe6

stes Ausgangsmaterial eine siliciumreiche Legierung verwendet wird, welche die gleiche Zusammensetzung wie die gewünschte Tränklegierung hat, ist die Heisspresstemperatur die Temperatur, bei welcher die Legierung flüssig ist. Die 5 Heisspresstemperatur liegt in einem Bereich von etwa 10 °C bis vorzugsweise maximal etwa 100 °C über dem Schmelzpunkt der Legierung. Je nach der gerade eingesetzten Legierung können jedoch auch Heisspresstemperaturen verwendet werden, die über diesem bevorzugtem Maximum liegen, io Heisspresstemperaturen über 1600 °C sind jedoch nicht geeignet, da in diesem Fall eine Neigung zu einer übermässigen . Graphitisierung der Diamanten besteht. The first raw material used is a silicon-rich alloy which has the same composition as the desired impregnating alloy, the hot pressing temperature is the temperature at which the alloy is liquid. The 5 hot pressing temperature is in a range from about 10 ° C to preferably a maximum of about 100 ° C above the melting point of the alloy. Depending on the alloy currently used, however, hot press temperatures which are above this preferred maximum can also be used, however hot press temperatures above 1600 ° C. are not suitable, since in this case there is a tendency to excessive. There is graphitization of the diamonds.

Wenn jedoch die Ausgangslegierung nicht die gleiche Zusammensetzung wie die gewünschte Tränklegierung hat, je-15 doch auf den Schmelzpunkt der gewünschten Tränklegierung erhitzt wird, entsteht eine Tränklegierung als flüssige Phase. Die Heisspresstemperatur ist dann eine Temperatur, bei welcher die eindringende Legierungsphase in flüssiger Form gebildet wird, was bei etwa 10 °C über dem Schmelz-20 punkt der eindringenden Legierungsphase der Fall ist. However, if the starting alloy does not have the same composition as the desired impregnation alloy, but is heated to the melting point of the desired impregnation alloy, an impregnation alloy is formed as a liquid phase. The hot pressing temperature is then a temperature at which the penetrating alloy phase is formed in liquid form, which is the case at about 10 ° C. above the melting point of the penetrating alloy phase.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegt der Schmelzpunkt einer bestimmten Tränklegierung mit einer übereutektischen Zusammensetzung auf der Liquiduslinie 4. Wenn beispielsweise die gewünschte übereutektische Tränklegierung 95 Atom-25 prozent Si enthält, liegt der Schmelzpunkt auf der Liquiduslinie 4 bei etwa 1400 °C, wie dies durch die Linie 7 gezeigt ist. Wenn die siliciumreiche Ausgangslegierung die gleiche Zusammensetzung wie die gewünschte eindringende Tränklegierung hat, die durch die Linie 7 dargestellt ist, würde die 30 gesamte Ausgangslegierung bei der Schmelztemperatur von 1400 °C schmelzen und die Verflüssigung- oder Heisspresstemperatur würde von etwa 1410 °C bis vorzugsweise etwa 1510 °C oder gegebenenfalls bis zu unterhalb 1600 °C reichen. Wenn jedoch die siliciumreiche Ausgangslegierung ir-35 gendeine übereutektische Legierung ist, die im Gleichgewichtsdiagramm nach Fig. 1 auf der Horizontalen 1 rechts von der Linie 7 liegt, ist die Heisspresstemperatur die Temperatur, bei welcher die gewünschte eindringende Tränklegierung aus 95 Atomprozent Si und 5 Atomprozent Zr in 40 flüssige Form gebracht wird, was bei etwa 1410 °C der Fall wäre. As can be seen from FIG. 1, the melting point of a certain impregnating alloy with a hypereutectic composition lies on the liquidus line 4. If, for example, the desired hypereutectic impregnating alloy contains 95 atom-25 percent Si, the melting point on the liquidus line 4 is approximately 1400 ° C. as this is shown by line 7. If the starting silicon-rich alloy had the same composition as the desired penetrating impregnating alloy represented by line 7, the entire starting alloy would melt at the melting temperature of 1400 ° C and the liquefaction or hot pressing temperature would range from about 1410 ° C to preferably about 1510 ° C or possibly down to below 1600 ° C. However, if the silicon-rich parent alloy ir-35 is a hypereutectic alloy that lies on the horizontal 1 to the right of line 7 in the equilibrium diagram of Figure 1, the hot pressing temperature is the temperature at which the desired penetrating impregnating alloy of 95 atomic percent Si and 5 atomic percent is Zr is brought into 40 liquid form, which would be the case at about 1410 ° C.

Bei der Heisspresstemperatur sollte auch aus der Ausgangslegierung die gewünschte eindringende Tränklegierung in flüssiger Form in einer Menge erzeugt werden, die aus-45 reicht, um die Hohlräume der zusammengepressten Diamantmasse auszufüllen, deren Kristalldichte über 70 Volumenprozent liegt, und um die Tränkflüssigkeit mit der Berührungsfläche des Siliciumkarbidsubstrats in Berührung zu bringen, so dass die Poren oder Hohlräume an der Grenzflä-50 che zwischen dem polykristallinen Körper und dem mit dem polykristallinen Körper in Berührung stehenden Substrat ausgefüllt werden und das sich ergebende Verbundmaterial eine porenfreie oder zumindest im wesentlichen porenfreie Grenzfläche hat. Die flüssige Tränklegierung sollte bei der 55 Heisspresstemperatur praktisch in einer Menge von mindestens etwa 1 Volumenprozent der siliciumreichen Ausgangslegierung erzeugt werden. At the hot-pressing temperature, the desired penetrating impregnating alloy in liquid form should also be produced from the starting alloy in an amount sufficient to fill the cavities of the compressed diamond mass, the crystal density of which is above 70 percent by volume, and the impregnating liquid with the contact surface of the Bring silicon carbide substrate in contact so that the pores or voids at the interface between the polycrystalline body and the substrate in contact with the polycrystalline body are filled and the resulting composite material has a non-porous or at least substantially non-porous interface. The liquid impregnating alloy should practically be produced at the hot pressing temperature in an amount of at least about 1 percent by volume of the silicon-rich starting alloy.

Der Heisspressvorgang wird bei einer Temperatur, bei welcher die siliciumreiche Tränklegierung flüssig ist, unter 60 einem Druck ausgeführt, der lediglich auszureichen braucht, um bei der Heisspresstemperatur in der Diamantmasse zwischen gegenüberliegenden Diamantflächen vorhandene Zwischenschichten aufzureissen, die das Eindringen der flüssigen Legierung in die Zwischenräume der Diamantmasse verhin-65 dern. Hierzu ist gewöhnlich ein Mindestdruck von etwa 35 kp/cm2 erforderlich. Der Heisspressdruck kann insbesondere von etwa 35 bis etwa 1410 kp/cm2 reichen. Der Heisspressdruck liegt jedoch gewöhnlich im Bereich von etwa 70 The hot pressing process is carried out at a temperature at which the silicon-rich impregnating alloy is liquid, under 60 a pressure which only needs to be sufficient to tear open intermediate layers present at the hot pressing temperature in the diamond mass between opposing diamond surfaces, which prevent the penetration of the liquid alloy into the interstices of the Reduce diamond mass 65. This usually requires a minimum pressure of around 35 kp / cm2. The hot press pressure can range in particular from about 35 to about 1410 kp / cm 2. However, the hot press pressure is usually in the range of about 70

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bis etwa 700 kp/cm2. Heisspressdrücke über 1410 kp/cm2 bringen bei dem Verfahren gemäss der Erfindung keine merklichen Vorteile. up to about 700 kp / cm2. Hot pressing pressures above 1410 kp / cm2 bring no noticeable advantages in the method according to the invention.

Mit einer Temperatur, bei welcher die eindringende Tränklegierung flüssig ist, ist hier eine Temperatur gemeint, bei welcher die Tränklegierung ohne weiteres zu fliessen vermag. Wenn sich die Tränklegierung auf ihrem Schmelzpunkt befindet, der durch die Liquiduslinie oder im Falle einer eutektischen Legierung durch den eutektischen Punkt wiedergegeben ist, ist die eindringende Tränklegierung eine dickflüssige, viskose Masse. Wenn jedoch die Temperatur über den Schmelzpunkt steigt, wird die Tränkflüssigkeit weniger viskos. Bei einer Temperatur, die etwa 10°C über dem Schmelzpunkt liegt, wird die flüssige Tränklegierung leicht fliessfahig, d.h. flüssig. Die Temperatur, bei welcher die siliciumreiche Tränklegierung flüssig ist, ist diejenige Temperatur, bei welcher die Tränklegierung in die kapillarartigen Kanäle, Zwischenräume oder Hohlräume der zusammengepressten Diamantkristallmasse eindringt, deren Kristalldichte über 70 Volumenprozent liegt. Bei einer weiteren Erhöhung der Temperatur nimmt die Fliessfähigkeit der flüssigen, siliciumreichen Tränklegierung zu, was zu einem rascheren Eindringen der Legierung in die Diamantkristallmasse führt. Bei einer Temperatur von etwa 100 °C über dem Schmelzpunkt hat die Tränklegierung gewöhnlich ihre höchste Fliessfähigkeit, so dass Temperaturen über dieser Höchsttemperatur gewöhnlich nicht angewandt zu werden brauchen. A temperature at which the penetrating impregnating alloy is liquid means a temperature at which the impregnating alloy is able to flow easily. When the impregnating alloy is at its melting point, which is represented by the liquidus line or, in the case of a eutectic alloy, by the eutectic point, the penetrating impregnating alloy is a viscous, viscous mass. However, if the temperature rises above the melting point, the soaking liquid becomes less viscous. At a temperature which is about 10 ° C above the melting point, the liquid impregnating alloy becomes easily flowable, i.e. liquid. The temperature at which the silicon-rich impregnating alloy is liquid is the temperature at which the impregnating alloy penetrates into the capillary-like channels, spaces or cavities of the compressed diamond crystal mass, the crystal density of which is above 70 percent by volume. If the temperature increases further, the fluidity of the liquid, silicon-rich impregnating alloy increases, which leads to a faster penetration of the alloy into the diamond crystal mass. At a temperature of about 100 ° C above the melting point, the impregnating alloy usually has its highest fluidity, so that temperatures above this maximum temperature usually do not need to be used.

Die siliciumreiche Legierung mit eutektischer Zusammensetzung schmilzt bei einer Temperatur unter etwa 1430 °C. Für die hier bevorzugte Gruppe von siliciumreichen Legierungen reicht der eutektische Schmelzpunkt von 870 °C für eine eutektische SiPd-Legierung mit etwa 56 Atomprozent Si bis zu 1410 °C für eine eutektische SiMo-Legierung mit etwa 97 Atomprozent Si. Aus Fig. 1 geht hervor, dass die eutektische SiZr-Legierung 2 90,4 Atomprozent Si enthält und eine eutektische Schmelztemperatur von 1360 °C hat. Die überwiegende Phase der in fester Form vorliegenden siliciumreichen, eutektischen Legierung ist nahezu reines Silicium. The silicon-rich alloy with eutectic composition melts at a temperature below about 1430 ° C. For the group of silicon-rich alloys preferred here, the eutectic melting point ranges from 870 ° C. for a eutectic SiPd alloy with approximately 56 atomic percent Si to 1410 ° C. for a eutectic SiMo alloy with approximately 97 atom percent Si. 1 shows that the eutectic SiZr alloy 2 contains 90.4 atomic percent Si and has a eutectic melting temperature of 1360 ° C. The predominant phase of the solid, silicon-rich, eutectic alloy is almost pure silicon.

Die eindringende, ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Tränklegierung hat einen Schmelzpunkt unter etwa 1500 °C, gewöhnlich von etwa 850 °C bis etwa 1450 °C. Die Temperatur, bei welcher die Tränklegierung flüssig wird, The penetrating, eutectic-containing, silicon-rich impregnating alloy has a melting point below about 1500 ° C, usually from about 850 ° C to about 1450 ° C. The temperature at which the impregnating alloy becomes liquid

liegt mindestens etwa 10 °C über dem Schmelzpunkt. is at least about 10 ° C above the melting point.

Die feste, siliciumreiche Ausgangslegierung oder die Feststoffkomponenten zur Bildung der siliciumreichen Legierung können in massiver oder in pulverförmiger Form vorliegen. Die jeweils zur Anwendung gelangende Menge der festen, siliciumreichen Ausgangslegierung kann in Abhängigkeit von der erzielbaren Menge der flüssigen, siliciumreichen Tränklegierung und von der Kapazität der Vorrichtung schwanken. Im allgemeinen liegt die Menge der siliciumreichen Tränklegierung im Bereich von etwa 25 Volumenprozent bis etwa 80 Volumenprozent, jedoch zur Erzielung optimaler Ergebnisse vorzugsweise im Bereich von etwa 30 bis etwa 60 Volumenprozent der zusammengepressten Diamantkristallmasse, deren Kristalldichte über 70 Volumenprozent liegt. The solid, silicon-rich starting alloy or the solid components for forming the silicon-rich alloy can be in solid or in powder form. The amount of the solid, silicon-rich starting alloy used in each case can vary depending on the achievable amount of the liquid, silicon-rich impregnating alloy and on the capacity of the device. In general, the amount of the silicon-rich impregnating alloy is in the range of about 25 percent by volume to about 80 percent by volume, but for optimal results it is preferably in the range of about 30 to about 60 percent by volume of the compressed diamond crystal mass whose crystal density is above 70 percent by volume.

Der Heisspressvorgang wird in einer Atmosphäre durchgeführt, die keinen merklichen schädlichen Einfiuss auf die Diamantkristalle oder die siliciumreiche Tränklegierung oder das Siliciumkarbidsubstrat hat. Der Heisspressvorgang kann unter Vakuum oder in einem inerten Gas, wie Argon oder Helium oder aber auch in Stickstoff oder Wasserstoff durchgeführt werden. Der Heisspressvorgang wird genügend rasch durchgeführt, so dass keine merkliche Reaktion zwischen der siliciumreichen Tränklegierung und dem Stickstoff oder Wasserstoff stattfindet. Der Heisspressvorgang kann nicht in Luft ausgeführt werden, da der Diamant bei einer Temperatur über 800 °C in Luft leicht graphitisiert und die flüssige, siliciumreiche Tränklegierung oxidieren und festes Siliciumdioxid bilden würde, bevor eine merkliche Menge an flüssiger Legierung in die Diamantmasse eingedrungen wäre. The hot pressing process is carried out in an atmosphere which has no appreciable deleterious effect on the diamond crystals or the silicon-rich impregnating alloy or the silicon carbide substrate. The hot pressing process can be carried out under vacuum or in an inert gas such as argon or helium or else in nitrogen or hydrogen. The hot pressing process is carried out sufficiently quickly that there is no noticeable reaction between the silicon-rich impregnating alloy and the nitrogen or hydrogen. The hot pressing process cannot be carried out in air since the diamond easily graphitizes in air at a temperature above 800 ° C and would oxidize the liquid, silicon-rich impregnating alloy and form solid silicon dioxide before a significant amount of liquid alloy had penetrated the diamond mass.

Das Siliciumkarbidsubstrat ist ein polykristalliner Körper mit einer Dichte von etwa 85 bis etwa 100 Prozent der theoretischen Dichte von Siliciumkarbid. Die hier angegebene Dichte von Siliciumkarbid ist die Teildichte bezogen auf die theoretische Dichte für Siliciumkarbid von 3,21 g/cm3. Ein aus Siliciumkarbid bestehender, polykristalliner Körper mit einer Dichte unter etwa 85% ist nicht geeignet, da er nicht die erforderliche mechanische Festigkeit für die meisten Anwendungszwecke, beispielsweise für einen Werkzeugeinsatz hätte. Je höher die Dichte des Siliciumkarbidkörpers ist, desto höher ist gewöhnlich auch seine mechanische Festigkeit. The silicon carbide substrate is a polycrystalline body with a density of about 85 to about 100 percent of the theoretical density of silicon carbide. The density of silicon carbide given here is the partial density based on the theoretical density for silicon carbide of 3.21 g / cm3. A polycrystalline body made of silicon carbide with a density below about 85% is not suitable since it would not have the required mechanical strength for most applications, for example for a tool insert. The higher the density of the silicon carbide body, the higher its mechanical strength.

Das Siliciumnitridsubstrat ist ein polykristalliner Körper mit einer Dichte im Bereich von etwa 80% bis etwa 100% der theoretischen Dichte von Siliciumnitrid. Die hier angegebene Siliciumnitriddichte ist ein Bruchteil der Dichte bezogen auf die theoretische Dichte für Siliciumnitrid von 3,18 g/ cm3. Ein polykristalliner Körper aus Siliciumnitrid mit einer Dichte unter 80% ist nicht geeignet, da ein derartiger polykristalliner Körper für die meisten Verwendungszwecke, beispielsweise für die Verwendung als Werkzeugeinsatz nicht die erforderliche mechanische Festigkeit haben würde. Je höher die Dichte des Siliciumnitridkörpers ist, desto höher ist gewöhnlich auch seine mechanische Festigkeit. The silicon nitride substrate is a polycrystalline body with a density in the range from about 80% to about 100% of the theoretical density of silicon nitride. The silicon nitride density given here is a fraction of the density based on the theoretical density for silicon nitride of 3.18 g / cm3. A polycrystalline body made of silicon nitride with a density below 80% is not suitable since such a polycrystalline body would not have the required mechanical strength for most purposes, for example for use as a tool insert. The higher the density of the silicon nitride body, the higher its mechanical strength.

Das polykristalline Substrat aus Siliciumkarbid oder Siliciumnitrid ist ein heissgepresster oder gesinterter Körper, der Siliciumnitrid, d.h. Siliciumnitrid in einer Menge von mindestens 90 Gewichtsprozent und gewöhnlich von mindestens 95 Gewichtsprozent und im allgemeinen im Bereich von 96 Gewichtsprozent bis 99 Gewichtsprozent oder darüber bezogen auf das Gewicht des Substratkörpers enthält. Sämtliche, neben dem Siliciumnitrid verwendeten Bestandteile oder Komponenten des polykristallinen, Siliciumnitrid enthaltenden Körpers sollten keinen merklichen nachteiligen Einfiuss auf die mechanischen Eigenschaften des sich ergebenden Verbundmaterials haben. Insbesondere sollten diese Bestandteile und Komponenten keinen merklichen nachteiligen Einfiuss auf die Eigenschaften des Siliciumnitrids und all die anderen, bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials verwendeten Materialien oder auf die Eigenschaften das Verbundmaterial selbst haben. The polycrystalline silicon carbide or silicon nitride substrate is a hot pressed or sintered body, the silicon nitride, i.e. Contains silicon nitride in an amount of at least 90 percent by weight and usually at least 95 percent by weight and generally in the range of 96 percent by weight to 99 percent by weight or more based on the weight of the substrate body. All components or components of the polycrystalline body containing silicon nitride, which are used in addition to the silicon nitride, should not have any appreciable disadvantageous influence on the mechanical properties of the resulting composite material. In particular, these constituents and components should not have any noticeable adverse influence on the properties of the silicon nitride and all the other materials used in the method according to the invention for producing the composite material or on the properties of the composite material itself.

Der gemäss der Erfindung eingesetzte Siliciumkarbidkör-per kann durch Sinterverfahren hergestellt werden, die in der US-PS 4 004 934 und in den US-Patentanmeldungen 681 706 vom 29.4.1976 und 707 117 vom 21.7.1976 beschrieben sind. The silicon carbide body used according to the invention can be produced by sintering processes which are described in US Pat. No. 4,004,934 and in US Pat. Nos. 681,706 of April 29, 1976 and 707 117 of July 21, 1976.

Der gesinterte Siliciumkarbidkörper kann dadurch hergestellt werden, dass eine im Submikronbereich liegende Teilchenmischung aus B-Siliciumkarbid, Borzusatz und einem kohlenstoffhaltigen Zusatz in Form von freiem Kohlenstoff oder einem kohlenstoffhaltigen, organischen Material gebildet wird, das sich unter Hitze zersetzt und freien Kohlenstoff erzeugt, und dass aus dieser Mischung ein sogenannter Grünkörper geformt wird. Bei einem anderen Verfahren wird eine im Submikronbereich liegende Teilchenmischung aus A-Siliciumkarbid, bei welcher die durchschnittliche Teil-chengrösse doppelt so gross wie bei der Mischung aus B-Sili-ciumkarbid ist, der Teilchenmischung aus B-Siliciumkarbid in einer Menge von 0,05 bis 5 Gewichtsprozent bezogen auf das B-Siliciumkarbid zugemischt. Der Grünkörper wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1900 °C bis 2300 °C auf die erforderliche Dichte gesintert. The sintered silicon carbide body can be produced by forming a submicron particle mixture of B silicon carbide, boron additive and a carbon-containing additive in the form of free carbon or a carbon-containing organic material that decomposes under heat and generates free carbon, and in that a so-called green body is formed from this mixture. In another method, a submicron particle mixture of A silicon carbide, in which the average particle size is twice as large as that of the mixture of B silicon carbide, becomes the particle mixture of B silicon carbide in an amount of 0.05 up to 5 percent by weight based on the B-silicon carbide. The green body is sintered to the required density at a temperature in the range from approximately 1900 ° C. to 2300 ° C.

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Der Borzusatz kann in Form eines elementaren Borkarbids oder einer Borverbindung vorliegen, die sich bei einer Temperatur unter der Sintertemperatur zersetzt und Bor oder Borkarbid und gasförmige Zersetzungsprodukte liefert und in einer Menge verwendet wird, die einer Menge von 0,3 bis 3 Gewichtsprozent elementares Bor bezogen auf die Menge an Siliciumkarbid äquivalent ist. Während des Sintervorganges geht der Borzusatz in eine feste Lösung mit dem Siliciumkarbid über. Wenn die Menge des Zusatzes den Äquivalenzwert um etwa ein Gewichtsprozent an elementarem Bor übersteigt, fallt auch eine Borkarbidphase aus. The boron additive may be in the form of an elemental boron carbide or boron compound that decomposes at a temperature below the sintering temperature and provides boron or boron carbide and gaseous decomposition products and is used in an amount based on 0.3 to 3 percent by weight of elemental boron is equivalent to the amount of silicon carbide. During the sintering process, the boron additive changes into a solid solution with the silicon carbide. If the amount of the additive exceeds the equivalent value by about one percent by weight of elemental boron, a boron carbide phase also fails.

Der kohlenstoffhaltige Zusatz wird in einer Menge verwendet, die etwa einer Menge von 0,1 bis etwa 1,0 Gewichtsprozent an freiem Kohlenstoff bezogen auf die Menge des Siliciumkarbids äquivalent ist. Der Zusatz kann freier Kohlenstoff oder ein festes oder flüssiges kohlenstoffhaltiges, organisches Material sein, das sich bei einer Temperatur von 50 °C bis 1000 °C vollständig in einen im Submikronbereich liegenden, freien Kohlenstoff und gasförmige Zersetzungsprodukte zersetzt. Beispiele für kohlenstoffhaltige Zusätze sind Polymere der aromatischen Kohlenwasserstoffe, wie Polyphenylen oder Polymethylphenylen, die in aromatischen Kohlenwasserstoffen löslich sind. The carbonaceous additive is used in an amount equivalent to about 0.1 to about 1.0 weight percent free carbon based on the amount of silicon carbide. The additive can be free carbon or a solid or liquid carbon-containing organic material that decomposes completely at temperatures of 50 ° C to 1000 ° C into a submicron free carbon and gaseous decomposition products. Examples of carbon-containing additives are polymers of aromatic hydrocarbons, such as polyphenylene or polymethylphenylene, which are soluble in aromatic hydrocarbons.

Der Sinterkörper besteht aus Siliciumkarbid, etwa 0,3 bis etwa 3 Gewichtsprozent Bor und bis zu etwa einem Gewichtsprozent freien Kohlenstoff, wobei sich die angegebenen Gewichtsprozente auf die Gewichtsmenge des Siliciumkarbids beziehen. Das Bor liegt in fester Lösung mit dem Siliciumkarbid oder auch als Borkabidphase in fester Lösung mit dem Siliciumkarbid vor. Sofern der freie Kohlenstoff nachweisbar ist, liegt er in Form von Submikronteilchen vor, die über den gesamten Sinterkörper verteilt sind. The sintered body consists of silicon carbide, about 0.3 to about 3 percent by weight of boron and up to about one percent by weight of free carbon, the percentages by weight being based on the amount by weight of the silicon carbide. The boron is in a solid solution with the silicon carbide or as a boron phase in a solid solution with the silicon carbide. If the free carbon is detectable, it is in the form of submicron particles that are distributed over the entire sintered body.

Die heissgepressten Siliciumkarbidkörper können vorzugsweise durch Verfahren hergestellt werden, die in der US-PS 3 853 566 und in der US-Anm. 695 246 vom 11.6.1976 beschrieben sind. The hot-pressed silicon carbide bodies can preferably be made by methods described in U.S. Patent No. 3,853,566 and in U.S. Patent No. 4,509,486. 695 246 from June 11, 1976.

Eine Dispersion aus einem im Submikronbereich liegenden Siliciumkarbidpulver und einer Bor- oder Borkarbidmenge, die einer Bormenge von 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent entspricht, wird in einem einzigen Heisspressvorgang bei einer Temperatur von 1900 °C bis 2000 °C unter einem Druck von 350 bis 700 kp/cm2 heiss gepresst, um einen Bor enthaltenden Siliciumkarbidkörper herzustellen. Bei einem anderen Heisspressvorgang werden der Dispersion 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent an elementarem Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltige Zusätze zugegeben, die sich unter Hitze in elementaren Kohlenstoff zersetzen. A dispersion of a submicron silicon carbide powder and an amount of boron or boron carbide, which corresponds to an amount of boron of 0.5 to 3.0 percent by weight, is in a single hot pressing process at a temperature of 1900 ° C to 2000 ° C under a pressure of 350 up to 700 kp / cm2 hot pressed to produce a silicon carbide body containing boron. In another hot pressing operation, 0.5 to 3.0 percent by weight of elemental carbon or carbon-containing additives are added to the dispersion, which decompose into elemental carbon under heat.

Der polykristalline Siliciumnitridkörper kann durch Sinterverfahren hergestellt werden, die in den US-Patentanmeldungen 756 085 und 756 086 vom 3.1.1977 beschrieben sind. The polycrystalline silicon nitride body can be made by the sintering processes described in U.S. Patent Applications 756,085 and 756,086 dated January 3, 1977.

Die US-Anm. 756 085 bezieht sich auf einen gesinterten Siliciumnitridkörper, der dadurch hergestellt wird, dass eine homogene Dispersion aus einem im Submikronbereich liegenden Siliciumnitrid und einem Berylliumzusatz gebildet wird, der aus der Gruppe aus Beryllium, Berylliumkarbid, Berylliumfluorid, Berylliumnitrid, Berylliumsiliciumnitrid und Mischungen hiervon ausgewählt ist. Der Berylliumzusatz liegt in einer Menge vor, bei welcher die Berylliumkomponente einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsprozent an elementarem Beryllium bezogen auf die Menge an Siliciumnitrid äquivalent ist. Aus der Dispersion wird ein Grünkörper geformt, der bei einer Temperatur von etwa 1900 °C bis etwa 2200 °C in einer durch Stickstoff gebildeten Sinteratmosphäre unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck gesintert wird, der bei der Sintertemperatur eine merkliche thermische Zersetzung des Siliciumnitrids verhindert und einen Sinterkörper mit einer Dichte von mindestens etwa 80% der theoretischen Dichte von Siliciumni- The U.S. note 756 085 refers to a sintered silicon nitride body made by forming a homogeneous dispersion from a submicron silicon nitride and a beryllium additive selected from the group consisting of beryllium, beryllium carbide, beryllium fluoride, beryllium nitride, beryllium silicon nitride, and mixtures thereof. The beryllium additive is present in an amount in which the beryllium component is equivalent to an amount of about 0.1 to about 2 percent by weight of elemental beryllium based on the amount of silicon nitride. A green body is formed from the dispersion, which is sintered at a temperature of about 1900 ° C to about 2200 ° C in a sintering atmosphere formed by nitrogen under a pressure above atmospheric pressure, which prevents a noticeable thermal decomposition of the silicon nitride at the sintering temperature and a sintered body with a density of at least about 80% of the theoretical density of silicon

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trid entstehen lässt. Der Mindestdruck des Stickstoffes liegt in einem Bereich von etwa 20 atm bei einer Sintertemperatur von 1900 °C bis etwa 130 atm bei einer Sintertemperatur von 2200°C. trid creates. The minimum pressure of nitrogen is in a range from about 20 atm at a sintering temperature of 1900 ° C to about 130 atm at a sintering temperature of 2200 ° C.

5 Das Verfahren gemäss der US-Patentanmeldung 756 086 entspricht dem Verfahren nach der US-Patentanmeldung 756 085 mit der Ausnahme, dass ein Magnesiumzusatz der Dispersion aus Siliciumnitrid und Berylliumzusatz zugegeben wird. Der Grünkörper wird bei einer Temperatur von io etwa 1800°C bis etwa 2200 °C in einer durch Stickstoff gebildeten Sinteratmosphäre bei einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck gesintert, der von mindestens etwa 10 atm bei einer Sintertemperatur von 1800 °C bis zu mindestens etwa 130 atm bei einer Sintertemperatur von 15 2200 °C reicht. Der Magnesiumzusatz wird aus der Gruppe aus Magnesium, Magnesiumkarbid, Magnesiumnitrid, Ma-gnesiumzyanid, Magnesiumfluorid, Magnesiumsilicid, Ma-gnesiumsiliciumnitrid, und Mischungen hiervon ausgewählt. Der Magnesiumzusatz wird in einer Menge verwendet, bei 20 welcher die Magnesiumkomponente einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 4 Gewichtsprozent an elementarem Magnesium bezogen auf die Siliciumnitridmenge entspricht. 5 The method according to US patent application 756 086 corresponds to the method according to US patent application 756 085 with the exception that a magnesium additive is added to the dispersion of silicon nitride and beryllium additive. The green body is sintered at a temperature of about 1800 ° C. to about 2200 ° C. in a sintering atmosphere formed by nitrogen at a pressure above atmospheric pressure, that of at least about 10 atm at a sintering temperature of 1800 ° C. up to at least about 130 atm at a sintering temperature of 15 2200 ° C is sufficient. The magnesium additive is selected from the group consisting of magnesium, magnesium carbide, magnesium nitride, magnesium cyanide, magnesium fluoride, magnesium silicide, magnesium silicon nitride, and mixtures thereof. The magnesium additive is used in an amount at which the magnesium component corresponds to an amount of about 0.5 to about 4 percent by weight of elemental magnesium based on the amount of silicon nitride.

Der in der US-Patentanmeldung 756 085 beschriebene polykristalline Körper hat eine Dichte im Bereich von etwa 25 80 bis etwa 100% der theoretischen Dichte von Siliciumnitrid. Der polykristalline Körper besteht aus Siliciumnitrid und Beryllium, dessen Menge in einem Bereich von weniger als etwa 0,1 bis etwa weniger als etwa 2,0 Gewichtsprozent des Siliciumnitrid liegt. Der in der US-Patentanmeldung 30 756 086 beschriebene polykristalline Körper entspricht dem polykristallinen Körper nach der US-Patentanmeldung 756 085 mit der Ausnahme, dass er auch Magnesium in einer Menge enthält, die im Bereich von weniger als etwa 0,5 bis weniger als etwa 4 Gewichtsprozent des Siliciumnitrids liegt. 35 Die heissgepressten, polykristallinen Siliciumnitridkörper können durch Verfahren hergestellt werden, die in den US-Patentanmeldungen 756 083 und 756 084 vom 3.1.1977 beschrieben sind. The polycrystalline body described in U.S. Patent Application 756,085 has a density in the range of about 25 80 to about 100% of the theoretical density of silicon nitride. The polycrystalline body is composed of silicon nitride and beryllium, the amount of which ranges from less than about 0.1 to about less than about 2.0 percent by weight of the silicon nitride. The polycrystalline body described in US patent application 30 756 086 corresponds to the polycrystalline body according to US patent application 756 085 with the exception that it also contains magnesium in an amount ranging from less than about 0.5 to less than about 4 percent by weight of the silicon nitride. 35 The hot-pressed, polycrystalline silicon nitride bodies can be produced by the methods described in US patent applications 756 083 and 756 084 dated 3.1.1977.

Die US-Patentanmeldung 756 083 bezieht sich auf einen 40 heissgepressten Siliciumnitridkörper, der dadurch hergestellt wird, dass eine im Submikronbereich liegende, homogene Pulverdispersion aus Siliciumnitrid und Magnesiumsilicid gebildet wird, wobei das Magnesiumsilicid in einer Menge vorliegt, die von etwa 0,5 bis etwa 3 Gewichtsprozent bezo-45 gen auf die Siliciumnitridmenge reicht. Die Pulverdispersion wird in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 1600 °C bis 1850 °C unter einem Mindestdruck von etwa 140 kp/cm2 heissgepresst. Der sich ergebende polykristalline Siliciumnitridkörper hat eine Dichte von etwa 80% so bis etwa 100 Prozent der theoretischen Dichte von Siliciumnitrid. Der polykristalline Körper besteht aus Siliciumnitrid und Magnesium, dessen Menge von etwa 0,3 bis etwa 1,9 Gewichtsprozent bezogen auf Siliciumnitrid reicht. U.S. Patent Application 756,083 relates to a 40 hot pressed silicon nitride body made by forming a submicron homogeneous powder dispersion of silicon nitride and magnesium silicide, the magnesium silicide being present in an amount ranging from about 0.5 to about 3 percent by weight based on the amount of silicon nitride is sufficient. The powder dispersion is hot pressed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 1600 ° C to 1850 ° C under a minimum pressure of about 140 kp / cm2. The resulting polycrystalline silicon nitride body has a density of from about 80% to about 100 percent of the theoretical density of silicon nitride. The polycrystalline body consists of silicon nitride and magnesium, the amount of which ranges from about 0.3 to about 1.9 percent by weight, based on silicon nitride.

Die US-Patentanmeldung 756 084 bezieht sich auf einen 55 heissgepressten, polykristallinen Siliciumnitridkörper, der dadurch hergestellt wird, dass eine im Submikronbereich liegende Pulverdispersion aus Siliciumnitrid und einem Berylliumzusatz gebildet wird, der aus der Gruppe aus Beryllium, Berylliumnitrid, Berylliumfluorid, Berylliumsiliciumnitrid 60 und Mischung hiervon ausgewählt ist, wobei die Berylliumkomponente in einer Menge vorliegt, die einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsprozent an elementarem Beryllium bezogen auf die Siliciumnitridmenge entspricht. Die Dispersion wird in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Tempe-65 ratur von etwa 1600 °C bis etwa 1850 °C unter einem Mindestdruck von etwa 140 kp/cm2 heissgepresst. Der sich ergebende polykristalline Siliciumnitridkörper hat eine Dichte von etwa 80% bis etwa 100% der theoretischen Dichte von The US patent application 756 084 relates to a 55 hot-pressed, polycrystalline silicon nitride body which is produced by forming a submicron powder dispersion from silicon nitride and a beryllium additive, which is selected from the group consisting of beryllium, beryllium nitride, beryllium fluoride, beryllium silicon mixture and nitride of these is selected, the beryllium component being present in an amount which corresponds to an amount of about 0.1 to about 2 percent by weight of elemental beryllium based on the amount of silicon nitride. The dispersion is hot pressed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 1600 ° C to about 1850 ° C under a minimum pressure of about 140 kp / cm2. The resulting polycrystalline silicon nitride body has a density of about 80% to about 100% of the theoretical density of

9 9

647 487 647 487

Siliciumnitrid. Der polykristalline Körper besteht aus Siliciumnitrid und Beryllium, dessen Menge von etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gewichtsprozent bezogen auf Siliciumnitrid reicht. Silicon nitride. The polycrystalline body consists of silicon nitride and beryllium, the amount of which ranges from about 0.1 to about 2.0 percent by weight, based on silicon nitride.

Die Dicke des Siliciumnitridsubstrats kann in Abhängigkeit vom endgültigen Verwendungszweck des sich ergebenden Verbundmaterial schwanken. Das Substrat sollte jedoch zumindest ausreichend dick sein, so dass ein geeigneter Träger für einen daran befestigten polykristallinen Diamantkörper erzielt wird. Ein für die meisten Anwendungszwecke geeigneter Träger zur Aufnahme eines daran befestigten polykristallinen Diamantkörpers wird erzielt, wenn das Siliciumnitridsubstrat vorzugsweise mindestens zweimal so dick wie der am Träger befestigte polykristalline Diamantkörper ist. The thickness of the silicon nitride substrate can vary depending on the ultimate use of the resulting composite. However, the substrate should be at least sufficiently thick so that a suitable carrier for a polycrystalline diamond body attached to it is achieved. A carrier suitable for most applications for receiving a polycrystalline diamond body attached to it is achieved if the silicon nitride substrate is preferably at least twice as thick as the polycrystalline diamond body attached to the carrier.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung besteht die Zelle 10 aus einem Napf 11, die eine senkrechte kreiszylindrische Wand mit einem Boden aufweist. Innerhalb des Napfes 11 ist eine Scheibe 12 aus einer ein Eutektikum enthaltenden siliciumreichen Legierung, eine mit der siliciumreichen Legierung 12 in Berührung stehende Diamantkristallmasse 13 und ein dicker Stopfen 14 angeordnet. Der dicke Stopfen 14 ist ein genau in den Napf 11 passender und als Verschluss dienender Zylinder aus polykristallinem Siliciumnitridsubstrat. In the arrangement shown in Fig. 2, the cell 10 consists of a bowl 11, which has a vertical circular-cylindrical wall with a bottom. Arranged within the bowl 11 is a disk 12 made of a silicon-rich alloy containing a eutectic, a diamond crystal mass 13 in contact with the silicon-rich alloy 12 and a thick plug 14. The thick plug 14 is a cylinder made of polycrystalline silicon nitride substrate which fits exactly into the cup 11 and serves as a closure.

Der Napf 11 besteht aus einem Werkstoff, der beim Heisspressen im wesentlichen inert ist, d. h. keinen merklichen nachteiligen Einfiuss auf die Eigenschaften des Diamantkörpers hat. Ein derartiger Werkstoff kann ein Nichtmetall, wie beispielsweise zusammengepresstes, hexagonales Bornitrid sein. Der Werkstoff ist jedoch vorzugsweise ein Metall und insbesondere ein Metall aus der Gruppe, die Wolfram, Yttrium, Vanadium, Tantal und Molybdän umfasst. The cup 11 is made of a material which is essentially inert during hot pressing, i.e. H. has no noticeable adverse influence on the properties of the diamond body. Such a material can be a non-metal, such as, for example, compressed hexagonal boron nitride. However, the material is preferably a metal and in particular a metal from the group comprising tungsten, yttrium, vanadium, tantalum and molybdenum.

Innerhalb des mit dem Stopfen verschlossenen Napfes sollte kein freier Raum verbleiben, der ein Vermischen oder eine freie Bewegung des Inhaltes gestattet, so dass der Inhalt zumindest im wesentlichen in der ursprünglichen Lage dem im wesentlichen isostatischen Druck beim Kaltpressvorgang unterworfen wird. There should be no free space within the cup sealed with the stopper, which allows the contents to mix or move freely, so that the contents, at least substantially in the original position, are subjected to the essentially isostatic pressure during the cold pressing process.

Die Verwendung der in der Grösse abgestuften Diamantkristalle hat den Zweck, eine maximale Packungsdichte der Diamantkristalle zu erzielen. Als Alternative oder zusätzliche Massnahme kann auch die in Fig. 3 gezeigte Anordnung zweckmässig sein, um die Packungsdichte der Diamantkristalle zu erhöhen. Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird die Zelle 10 auf einen Schwingtisch 16 gestellt und dort während der Schwingbewegung unter einem leichten Druck von etwa 3,5 x 10s gehalten, so dass sich die Diamantkristalle zum Ausfüllen der Hohlräume entsprechend umordnen können, wodurch der Anteil der Hohlräume verringert und damit die Dichte der Diamantmasse auf über 70 Volumenprozent bezogen auf das Volumen der Diamantmasse erhöht wird. Die erforderliche Verdichtung kann durch Versuche festgestellt werden, die mit Diamanten der gleichen Korngrösse in einer feste Abmessungen aufweisenden Form durchgeführt werden. The purpose of the graded diamond crystals is to achieve a maximum packing density of the diamond crystals. As an alternative or additional measure, the arrangement shown in FIG. 3 can also be expedient in order to increase the packing density of the diamond crystals. In the arrangement according to FIG. 3, the cell 10 is placed on an oscillating table 16 and held there during the oscillating movement under a slight pressure of approximately 3.5 × 10 s, so that the diamond crystals can be rearranged accordingly to fill in the cavities, thereby reducing the proportion of the cavities is reduced and the density of the diamond mass is increased to over 70 percent by volume based on the volume of the diamond mass. The required densification can be determined by tests which are carried out with diamonds of the same grain size in a form having fixed dimensions.

Die Zelle 10 wird dann in der Fig. 4 gezeigten Weise bei Raum- oder Umgebungstemperatur kalt gepresst, wobei nur ein Druck angewandt zu werden braucht, der zur Erzielung eines dimensionsstabilen, im wesentlichen isostatischen Systems ausreicht. Die Zelle 10 wird innerhalb des zylindrischen Kerns einer Pressform 20 angeordnet. Die Zelle 10 ist von einer Masse 19 aus einem druckübertragenden Pulver-medium umschlossen. Das Pulvermedium besteht aus sehr feinen Teilchen mit einer Teilchengrösse von 160 Maschen/ cm, wobei wiederum Teilchen mit einer Teilchengrösse von etwa 2 bis etwa 20 Mikrometer bevorzugt werden. Das druckübertragende Pulvermedium bleibt unter den hier angewandten Druck- und Temperaturbedingungen im wesentlichen ungesintert. Das druckübertragende Pulvermedium ist beispielsweise hexagonales Bornitrid und Siliciumnitrid. Das druckübertragende Pulvermedium sorgt dafür, dass ein annähernd oder im wesentlichen isostatischer Druck auf die Zelle 10 ausgeübt wird, wodurch die Zelle 10 und ihr Inhalt hinsichtlich ihrer Abmessungen im wesentlichen gleichmäs-sig stabilisiert, d.h. verdichtet werden, und ein im wesentlichen isostatisches System entsprechender Form entsteht, welches die vom Pulver umschlossene Zelle enthält, wobei die Dichte der zusammengepressten Diamantkristallschicht über 70 Volumenprozent des Volumens der zusammengepressten Diamantkristalle beträgt. Die Pressform 20 mit einem Ring 22 und einem Pressstempel 23 und 23a kann aus Werkzeugstahl bestehen. Der Ring 22 kann gegebenenfalls innen mit einer gesinterten Karbidbuchse 22a versehen sein, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, um die Anwendung von Drük-ken bis zu 14 000 kp/cm2 zu ermöglichen. Drücke über 14 000 kp/cm2 bringen keinen merklichen Vorteil. Innerhalb des vom Pressstempel 23, der Buchse 22a und dem Pressstempel 23a umgrenzten Raumes wird vorzugsweise ein Druck im Bereich von etwa 1400 bis 7000 kp/cm2 und gewöhnlich bis zu 3500 kp/cm2 auf das druckübertragende Pulvermedium ausgeübt, wenn die Pressstempel in herkömmlicherweise tätig werden, bis sich der angelegte Druck stabilisiert hat, wie dies beim herkömmlichen Verdichten von Pulver bekannt ist. The cell 10 is then cold pressed as shown in FIG. 4 at room or ambient temperature, only a pressure having to be used which is sufficient to achieve a dimensionally stable, essentially isostatic system. The cell 10 is placed within the cylindrical core of a die 20. The cell 10 is enclosed by a mass 19 made of a pressure-transmitting powder medium. The powder medium consists of very fine particles with a particle size of 160 mesh / cm, again particles with a particle size of about 2 to about 20 micrometers being preferred. The pressure-transmitting powder medium remains essentially unsintered under the pressure and temperature conditions used here. The pressure-transmitting powder medium is, for example, hexagonal boron nitride and silicon nitride. The pressure-transmitting powder medium ensures that an approximately or essentially isostatic pressure is exerted on the cell 10, whereby the cell 10 and its contents are stabilized in terms of their dimensions substantially uniformly, i.e. are compacted, and an essentially isostatic system of corresponding shape is formed, which contains the cell enclosed by the powder, the density of the compressed diamond crystal layer being over 70 percent by volume of the volume of the compressed diamond crystals. The die 20 with a ring 22 and a die 23 and 23a can be made of tool steel. The ring 22 can optionally be provided on the inside with a sintered carbide bushing 22a, as shown in FIG. 4, in order to enable the use of pressures of up to 14,000 kp / cm 2. Pressures over 14,000 kp / cm2 bring no noticeable advantage. Within the space delimited by the punch 23, the bushing 22a and the punch 23a, a pressure in the range of about 1400 to 7000 kp / cm 2 and usually up to 3500 kp / cm 2 is preferably exerted on the pressure-transmitting powder medium when the press punches operate in a conventional manner until the applied pressure has stabilized, as is known in conventional powder compaction.

Der beim Kaltpressen angewandte Druck kann empirisch bestimmt werden. Eine Erhöhung des Druckes über den Druckwert, der ein dimensionsstabiles, im wesentlichen isostatisches System liefert, ergibt keine zusätzliche Verdichtung oder Dimensionsstabilisierung der Zelle 10 und ihres Inhaltes. The pressure used in cold pressing can be determined empirically. An increase in the pressure above the pressure value, which provides a dimensionally stable, essentially isostatic system, does not result in any additional compression or dimensional stabilization of the cell 10 and its contents.

Das druckübertragende Pulvermedium, wie beispielsweise das hexagonale Bornitrid oder Siliciumnitrid, führt annähernd zu einer hydrostatischen Druckwirkung, wenn der Druck in einer Achsenrichtung auf das Pulvermedium ausgeübt wird. Aufgrund der hydrostatischen Druckwirkung wird ein im wesentlichen isostatischer Druck über die gesamte Fläche der Zelle 10 ausgeübt. Es wird angenommen, dass der angelegte Druck im wesentlichen unvermindert auf die Zelle 10 übertragen wird. Der Kaltpressvorgang verringert die Grösse der Hohlräume, so dass es zur optimalen Ausbildung von kapillarartigen Hohlräumen in der Diamantmasse kommt. Die Diamantkristallmasse wird durch den Kaltpressvorgang auch auf die erforderliche Packungsdichte von über 70 Volumenprozent gebracht. Diese Verringerung des Hohlraumvolumens hat auch eine Verringerung des schliesslich im Diamantkörper vorhandenen Gehaltes an nicht dia-mantförmigem Material zur Folge und ergibt mehr dicht einander gegenüberliegende Kristallflächen, die wirksam miteinander verbunden werden können. The pressure-transmitting powder medium, such as hexagonal boron nitride or silicon nitride, approximately leads to a hydrostatic pressure effect when the pressure is exerted on the powder medium in an axial direction. Due to the hydrostatic pressure effect, an essentially isostatic pressure is exerted over the entire area of the cell 10. The applied pressure is believed to be transmitted to the cell 10 substantially unabated. The cold pressing process reduces the size of the cavities so that capillary-like cavities are optimally formed in the diamond compound. The cold-pressing process also brings the diamond crystal mass to the required packing density of over 70 percent by volume. This reduction in the void volume also results in a reduction in the content of non-diamond-shaped material ultimately present in the diamond body and results in more closely opposing crystal surfaces which can be effectively connected to one another.

Nach der Beendigung des Kaltpressvorganges sollte die Dichte der zusammengepressten Diamantkristalle in der Zelle 10 über 70 Volumenprozent des Volumens der Kristalle betragen. Die Dichte der zusammengepressten Schicht der Diamantkristallmasse liegt im Bereich von 71 bis etwa unter 95 Volumenprozent und häufig im Bereich von etwa 75 bis etwa 90 Volumenprozent des Volumens der Diamantkristalle. Je höher die Dichte der Kristalle ist, desto geringer ist der Anteil des nicht diamantförmigen Materials zwischen den Kristallen, so dass auch ein dementsprechend härterer Diamantkörper entsteht. After the end of the cold pressing process, the density of the compressed diamond crystals in cell 10 should be over 70 percent by volume of the volume of the crystals. The density of the compressed layer of the diamond crystal mass is in the range from 71 to about 95 percent by volume and often in the range from about 75 to about 90 percent by volume of the volume of the diamond crystals. The higher the density of the crystals, the lower the proportion of non-diamond-shaped material between the crystals, so that a correspondingly harder diamond body is also produced.

Das durch den Kaltpressvorgang entstandene, im wesentlichen isostatische System 21 des mit Pulver umhüllten Behälters wird dann heiss gepresst, wobei das System gleichzeitig der Heisspresstemperatur und dem Heisspressdruck unterworfen wird. The essentially isostatic system 21 of the powder-coated container, which is created by the cold pressing process, is then hot pressed, the system being subjected to the hot pressing temperature and the hot pressing pressure simultaneously.

Nach dem Kaltpressvorgang wird einer der beiden Pressstempel 23 oder 23a zurückgezogen. Das nunmehr in Form eines verfestigten Formkörpers vorliegende, im wesentlichen After the cold pressing process, one of the two press punches 23 or 23a is withdrawn. Essentially, this is now in the form of a solidified molded body

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

647 487 647 487

10 10th

isostatische System 21 wird aus der Buchse 22a entfernt und in die in Fig. 5 gezeigte Graphitform 30 gegeben, die ein Loch mit dem gleichen Durchmesser wie die Buchse 22a aufweist. Das überführte System 21 ist dann von der Wand des Loches 31 und den beiden Graphitstempeln 32 und 32a umschlossen. Die Graphitform 30 ist mit einem Thermoelement 33 versehen, welches die Temperatur anzeigt, die an das di-mensionsstabilisierte, im wesentlichen isostatische System 21 angelegt wird. Die Graphitform 30 mit dem im wesentlichen isostatischen System 21 wird dann in einen herkömmlichen, nicht dargestellten Heisspressofen gegeben. Die Ofenkammer wird zumindest im wesentlichen evakuiert, wodurch auch eine Evakuierung des Systems 21 mit der Zelle 10 bewirkt wird, so dass sich das System 21 und die Zelle 10 im wesentlichen unter einem Vakuum befinden, bei welchem der Heisspressvorgang durchgeführt werden kann. Gegebenenfalls kann auch noch Stickstoff oder Wasserstoff oder ein Inertgas, wie Argon, in die Ofenkammer eingeleitet werden, um das in der Ofenkammer befindliche System mit dem Inhalt der Zelle 10 einer für das Heisspressen geeigneten Atmosphäre auszusetzen. Während die Stempel 32 und 32a einen in axialer Richtung wirkenden Druck, das heisst den Heiss-pressdruck auf das System 21 ausüben, wird die Temperatur auf eine Temperatur erhöht, bei welcher aus der siliciumreichen Legierungsscheibe 12 eine flüssige, siliciumreiche Legierung entsteht, welche in die Diamantmasse eindringt. Isostatic system 21 is removed from sleeve 22a and placed in graphite mold 30, shown in FIG. 5, which has a hole of the same diameter as sleeve 22a. The transferred system 21 is then enclosed by the wall of the hole 31 and the two graphite stamps 32 and 32a. The graphite mold 30 is provided with a thermocouple 33 which indicates the temperature which is applied to the dimensionally stabilized, essentially isostatic system 21. The graphite mold 30 with the essentially isostatic system 21 is then placed in a conventional hot press furnace, not shown. The furnace chamber is at least substantially evacuated, which also causes evacuation of the system 21 with the cell 10, so that the system 21 and the cell 10 are essentially under a vacuum, in which the hot pressing process can be carried out. Optionally, nitrogen or hydrogen or an inert gas such as argon can also be introduced into the furnace chamber in order to expose the system in the furnace chamber with the contents of the cell 10 to an atmosphere suitable for hot pressing. While the punches 32 and 32a exert a pressure acting in the axial direction, i.e. the hot pressing pressure on the system 21, the temperature is raised to a temperature at which the silicon-rich alloy disc 12 becomes a liquid, silicon-rich alloy which forms in the Diamond mass penetrates.

Beim Heisspressen sollte die Heisspresstemperatur rasch erreicht werden. Die Heisspresstemperatur wird dann unter dem Heisspressdruck gewöhnlich mindestens eine Minute lang aufrecht erhalten, um eine ausreichende Drucktränkung der Diamantkristallmasse zu gewährleisten. Gewöhnlich ist eine Heisspresszeit von etwa 1 bis etwa 5 Minuten ausreichend. Da die Umwandlung von Diamant in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff weitgehend von der Zeit und der Temperatur abhängig und die Wahrscheinlichkeit der Umwandlung in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff um so grösser ist, je höher die Temperatur und je länger die Zeit bei dieser Temperatur ist, muss der Heisspressvorgang durchgeführt sein, bevor 5 Volumenprozent des Diamants in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff umgewandelt sind. Das Ausmass der Umwandlung kann empirisch bestimmt werden. Bei einer Umwandlung von 5 oder mehr Volumenprozent Diamant in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff kann gegebenenfalls eine Phase aus nicht diamantförmigem, elementarem Kohlenstoff im Endprodukt verbleiben. Diese Phase aus nicht diamantförmigem, elementarem Kohlenstoff hätte einen beachtlichen, nachteiligen Einfiuss auf die mechanischen Eigenschaften des Endproduktes. When hot pressing, the hot pressing temperature should be reached quickly. The hot pressing temperature is then usually maintained under the hot pressing pressure for at least one minute in order to ensure sufficient pressure impregnation of the diamond crystal mass. A hot pressing time of about 1 to about 5 minutes is usually sufficient. Since the conversion of diamond into non-diamond-shaped elemental carbon largely depends on time and temperature, and the higher the temperature and the longer the time at this temperature, the greater the likelihood of conversion into non-diamond-shaped elemental carbon the hot pressing process must be carried out before 5 percent by volume of the diamond has been converted into non-diamond-shaped elemental carbon. The extent of the conversion can be determined empirically. If 5 or more percent by volume of diamond is converted to non-diamond-shaped elemental carbon, a phase of non-diamond-shaped elemental carbon may remain in the end product. This phase of non-diamond-shaped, elemental carbon would have a considerable, disadvantageous influence on the mechanical properties of the end product.

Der auf die flüssige, siliciumreiche Tränklegierung einwirkende Heisspressdruck bewirkt ein Aufbrechen der schwer schmelzbaren Schicht oder Schlacke, grösstenteils Oxid wie auch Karbid, die gewöhnlich zwischen der flüssigen, siliciumreichen Legierung und den Diamantflächen gebildet wird, wodurch das kapillarartige Hohlraumsystem geöffnet und für die siliciumreiche Legierung zugänglich gemacht wird, die dann aufgrund der Kapillarwirkung in die Hohlräume eindringt. Versuche haben gezeigt, dass die Legierung nicht in die Diamantmasse eindringt, falls während des Heisspressvorganges und bei einer im flüssigen Zustand vorliegenden Legierung auf das System 21 ein Druck ausgeübt und aufrechterhalten wird, der zum Aufbrechen der Schlacke nicht ausreicht. The hot press pressure acting on the liquid, silicon-rich impregnating alloy causes the difficult-to-melt layer or slag, mostly oxide as well as carbide, to break up, which is usually formed between the liquid, silicon-rich alloy and the diamond surfaces, thereby opening the capillary-like cavity system and making it accessible to the silicon-rich alloy is made, which then penetrates into the cavities due to the capillary action. Experiments have shown that the alloy does not penetrate into the diamond mass if, during the hot pressing process and in the case of an alloy in the liquid state, a pressure is exerted and maintained on the system 21 which is not sufficient to break up the slag.

Wenn beim Heisspressen die flüssige, siliciumreiche Legierung in die Diamantmasse eindringt und diese durchsetzt und mit dem Substrat in Berührung gelangt, umhüllt die flüssige Legierung die Oberflächen der zusammengepressten Diamantkristalle, wobei die flüssige Legierung mit den Diamantoberflächen oder gegebenenfalls mit entstehendem, nicht diamantförmigem, elementarem Kohlenstoff unter der Bildung von Karbid reagiert, bei dem es sich zumindest überwiegend und gewöhnlich im wesentlichen um Silicium-5 karbid handelt. Während des Heisspressvorganges füllt die Tränklegierung auch die Grenzfläche zwischen den Berührungsflächen des polykristallinen Diamantkörpers und des Substrats, wodurch sich eine festhaftende Verbindung in situ ergibt. Das entstandene Produkt ist ein aus einem Stück be-io stehendes, gut gebundenes Verbundmaterial. Die Tränklegierung kann auch in das Substrat eindringen oder hineindiffundieren. When the liquid, silicon-rich alloy penetrates into the diamond mass during hot pressing and passes through it and comes into contact with the substrate, the liquid alloy envelops the surfaces of the compressed diamond crystals, the liquid alloy with the diamond surfaces or possibly with the resulting non-diamond-shaped elemental carbon reacts to form carbide, which is at least predominantly and usually essentially silicon-5 carbide. During the hot pressing process, the impregnating alloy also fills the interface between the contact surfaces of the polycrystalline diamond body and the substrate, resulting in a firmly bonded connection in situ. The resulting product is a one-piece, well-bonded composite material. The impregnating alloy can also penetrate or diffuse into the substrate.

Es ist besonders wichtig, dass während des Heisspressvorganges im wesentlichen isostatische Bedingungen auf-15 rechterhalten werden, so dass beim Flüssigwerden der siliciumreichen Legierung die Flüssige Legierung nicht zwischen die Diamantmasse 13 und den Napf 11 eindringen und in merklichem Masse entweichen kann, sondern vielmehr in die Diamantkristallmasse 13 hineingezwungen wird. 20 Nach der Beendigung des Heisspressvorganges sollte während der Abkühlung des heissgepressten Systems 21 zumindest ein ausreichender Druck aufrechterhalten werden, so dass die heissgepresste Zelle 10 einem im wesentlichen isostatischen Druck ausgesetzt ist, der zur Aufrechterhaltung 25 der Formstabilität des Systems 21 ausreicht. Das heissgepresste System 21 lässt man vorzugsweise auf Raumtemperatur abkühlen. Die heissgepresste Zelle 10 wird dann aus dem System entfernt, worauf man ein Verbundmaterial 36 erhält, bei welchem der polykristalline Diamantkörper 13a in situ 30 direkt mit dem Substrat 14a verbunden ist. Eventuell am Behälter haftendes Metall oder an den Aussenflächen des Verbundmaterials überschüssige, herausgequetschte Siliciumlegierung kann in herkömmlicher Weise, beispielsweise durch Abschleifen entfernt werden. It is particularly important that substantially isostatic conditions are maintained on the 15 during the hot pressing process, so that when the silicon-rich alloy becomes liquid, the liquid alloy cannot penetrate between the diamond mass 13 and the bowl 11 and escape to a significant extent, but rather into the Diamond crystal mass 13 is forced into it. After the hot pressing process has ended, at least sufficient pressure should be maintained during the cooling of the hot-pressed system 21, so that the hot-pressed cell 10 is exposed to an essentially isostatic pressure which is sufficient to maintain the shape stability of the system 21. The hot pressed system 21 is preferably allowed to cool to room temperature. The hot-pressed cell 10 is then removed from the system, whereupon a composite material 36 is obtained in which the polycrystalline diamond body 13a is connected in situ 30 directly to the substrate 14a. Any metal adhering to the container or excess, squeezed out silicon alloy on the outer surfaces of the composite material can be removed in a conventional manner, for example by grinding.

35 Wenn beim erfindungsgemässen Verfahren die Komponenten in Form von gemeinsam miteinander verlaufenden Schichten verwendet werden, kann das sich ergebende Verbundmaterial eine Reihe von Formen, wie beispielsweise die Form einer Scheibe, eines Quadrats oder Rechtecks, einer 40 Stange oder eines Barren haben und eine flache Oberfläche aus gebundenen Diamanten besitzen. If the components are used in the form of coexisting layers in the method according to the invention, the resulting composite material can have a number of shapes, such as the shape of a disk, a square or rectangle, a rod or a bar, and a flat surface from bonded diamonds.

Wenn die siliciumreiche Legierung die Form eines Rohres oder eines Zylinders mit einem hindurchgehenden Kern oder Loch hat und das Substrat in Form einer zentrisch im 45 Kern des Rohres angeordneten Stange vorliegt, und der Ringraum zwischen dem Siliciumlegierungsrohr und der Substratstange mit Diamantkristallen vollgepackt wird, hat das sich ergebende Verbundmaterial die Form einer kreisrunden Stange. If the silicon-rich alloy is in the form of a tube or cylinder with a core or hole therethrough and the substrate is in the form of a rod centrally located in the core of the tube, and the annulus between the silicon alloy tube and the substrate rod is packed with diamond crystals, this has it resulting composite material in the form of a circular rod.

Das mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte so Verbundmaterial weist einen polykristallinen Diamantkörper auf, der wie aus einem Stück mittels einer in situ gebildeten Verbindung mit einem polykristallinen Substrat aus einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridkörper verbunden ist. The composite material thus produced using the method according to the invention has a polycrystalline diamond body which is connected as if from a single piece by means of a connection formed in situ to a polycrystalline substrate made of a silicon carbide or silicon nitride body.

55 Der angeklebte polykristalline Diamantkörper des erfindungsgemässen Verbundmaterials weist Diamantkristalle auf, die durch ein Siliciumatome enthaltendes Bindemittel fest miteinander verbunden sind. Die Diamantkristalle haben eine Grösse von etwa 1 bis etwa 1000 Mikrometer. Die 60 Dichte der Diamantkristalle reicht von mindestens etwa 70 bis etwa unter 90 Volumenprozent und häufig bis etwa 89 Volumenprozent des Volumens des polykristallinen Diamantkörpers. Der Diamantkörper enthält bis zu etwa 30 Volumenprozent eines Siliciumatome enthaltenden Bindemit-65 tels, das zumindest im wesentlichen gleichmässig im polykri-stallinen Diamantkörper verteilt ist. Der mit den Oberflächen der Diamantkristalle in Berührung stehende Teil des Bindemittels besteht zumindest überwiegend aus Silicium- 55 The glued-on polycrystalline diamond body of the composite material according to the invention has diamond crystals which are firmly connected to one another by a binder containing silicon atoms. The diamond crystals have a size of approximately 1 to approximately 1000 micrometers. The 60 density of the diamond crystals ranges from at least about 70 to about less than 90 volume percent and often up to about 89 volume percent of the volume of the polycrystalline diamond body. The diamond body contains up to about 30 percent by volume of a binder containing silicon atoms, which is at least substantially uniformly distributed in the polycrystalline diamond body. The part of the binder that is in contact with the surfaces of the diamond crystals consists at least predominantly of silicon

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karbid, d.h. mehr als 50 Volumenprozent des in direkter Berührung mit den Oberflächen der Diamantkristalle stehenden Teils des Bindemittels ist Siliciumkarbid. Der mit den Oberflächen der Diamantkristalle in Berührung stehende Teil des Bindemittels besteht vorzugsweise zumindest im wesentlichen aus Siliciumkarbid, d.h. mindestens etwa 85 und vorzugsweise 100 Volumenprozent des in direkter Berührung mit den Oberflächen der Diamantkristalle stehenden Teiles des Bindemittels ist Siliciumkarbid. Der Diamantkörper des erfindungsgemässen Verbundmaterials ist porenfrei oder zumindest im wesentlichen porenfrei. carbide, i.e. More than 50 percent by volume of the part of the binder that is in direct contact with the surfaces of the diamond crystals is silicon carbide. The portion of the binder in contact with the surfaces of the diamond crystals preferably consists at least essentially of silicon carbide, i.e. at least about 85 and preferably 100 percent by volume of the portion of the binder that is in direct contact with the surfaces of the diamond crystals is silicon carbide. The diamond body of the composite material according to the invention is pore-free or at least essentially pore-free.

Das polykristalline Siliciumnitridsubstrat des erfindungsgemässen Verbundmaterials hat eine Dichte im Bereich von etwa 80 bis 100% der theoretischen Dichte des Siliciumnitrids und enthält zumindest 90 Gewichtsprozent Siliciumnitrid bezogen auf den Substratkörper und ist frei von Bestandteilen, die einen sichtlich nachteiligen Einfiuss auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials haben. The polycrystalline silicon nitride substrate of the composite material according to the invention has a density in the range of approximately 80 to 100% of the theoretical density of the silicon nitride and contains at least 90 percent by weight of silicon nitride based on the substrate body and is free of constituents which have a visibly disadvantageous influence on the mechanical properties of the composite material .

Das polykristalline Siliciumkarbidsubstrat des erfindungsgemässen Verbundmaterials hat eine Dichte im Bereich von etwa 85 bis etwa 100% der theoretischen Dichte des Siliciumkarbids und enthält zumindest 90 Gewichtsprozent Siliciumkarbid bezogen auf den Substratkörper und ist frei von Bestandteilen, die einen merklich nachteiligen Einfiuss auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials haben. The polycrystalline silicon carbide substrate of the composite material according to the invention has a density in the range from about 85 to about 100% of the theoretical density of the silicon carbide and contains at least 90% by weight of silicon carbide based on the substrate body and is free from constituents which have a noticeably adverse effect on the mechanical properties of the composite material to have.

An der Grenzfläche zwischen dem polykristallinen Diamantkörper und dem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat reicht das Bindemittel vom polykristallinen Diamantkörper bis zum Substrat, wobei zumindest im wesentlichen die an der Grenzfläche vorhandenen Poren ausgefüllt sind, so dass die Grenzfläche porenfrei oder zumindest im wesentlichen porenfrei ist, das heisst, dass die Grenzfläche Hohlräume oder Poren in einer Menge von unter 1 Volumenprozent des gesamten Volumens der Grenzfläche unter der Voraussetzung enthalten kann, dass die Poren oder Hohlräume klein sind und unter 0,5 Mikrometer liegen und ausreichend gleichmässig in der Grenzfläche verteilt sind, so dass die Poren keinen merklich nachteiligen Einfiuss auf die Haftungsbindung in der Grenzfläche haben. Der Anteil an Poren in der Grenzfläche wird durch herkömmliche metallographische Massnahmen bestimmt, indem beispielsweise ein Querschnitt des Verbundmaterials optisch untersucht wird. Die Verteilung und die Dicke des Bindemittels an der Grenzfläche entspricht im wesentlichen der Verteilung und Dicke des Bindemittels im polykristallinen Diamantkörper des Verbundmateriales. Wenn man von einem polierten Querschnitt des Verbundmaterials ausgeht, würde die durchschnittliche Dicke des Bindemittels an der Grenzfläche im wesentlichen der durchschnittlichen Dicke des Bindemittels zwischen den miteinander in Berührung stehenden Diamantkristallen des polykristallinen Diamantkörpers des Verbundmaterials entsprechen. Wenn man einen polierten Querschnitt des Verbundmaterials zugrunde legt, würde auch die maximale Dicke des Bindemittels an der Grenzfläche im wesentlichen der Dicke des Bindemittels zwischen den grössten, miteinander in Berührung stehenden Diamantkristallen des polykristallinen Diamantkörpers des Verbundmaterials entsprechen. Die maximale Dicke des Bindemittels an der Grenzfläche beträgt daher etwa 50 Prozent der grössten Abmessung der Diamantkristalle im polykristallinen Diamantkörper, wenn man die Diamantkristalle längs ihrer längsten Ausdehnung misst. Das Siliciumkarbidsubstrat kann ebenfalls Bindemittel enthalten, das in Form der Tränklegierung vorliegt, die während des Heisspressvorganges in das Substrat eingedrungen und hineindiffundiert ist. At the interface between the polycrystalline diamond body and the silicon carbide or silicon nitride substrate, the binder extends from the polycrystalline diamond body to the substrate, at least essentially the pores present at the interface being filled, so that the interface is pore-free or at least essentially pore-free, that is to say that the interface may contain voids or pores in an amount of less than 1 volume percent of the total volume of the interface, provided that the pores or voids are small and less than 0.5 microns and are sufficiently evenly distributed in the interface so that the pores have no noticeably adverse effect on the bond in the interface. The proportion of pores in the interface is determined by conventional metallographic measures, for example by optically examining a cross section of the composite material. The distribution and the thickness of the binder at the interface essentially corresponds to the distribution and thickness of the binder in the polycrystalline diamond body of the composite material. Assuming a polished cross-section of the composite material, the average thickness of the binder at the interface would be substantially the same as the average thickness of the binder between the contacting diamond crystals of the polycrystalline diamond body of the composite material. Assuming a polished cross-section of the composite material, the maximum thickness of the binder at the interface would also be substantially the same as the thickness of the binder between the largest contacting diamond crystals of the polycrystalline diamond body of the composite. The maximum thickness of the binder at the interface is therefore about 50 percent of the largest dimension of the diamond crystals in the polycrystalline diamond body if the diamond crystals are measured along their longest dimension. The silicon carbide substrate may also contain binders which are in the form of the impregnating alloy which penetrated and diffused into the substrate during the hot pressing process.

Das Siliciumatome enthaltende Bindemittel enthält stets Siliciumkarbid. Bei einer Ausführungsform besteht das Bindemittel aus Siliciumkarbid und Metallsilicid. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel besteht das Bindemittel aus Siliciumkarbid, Metallsilicid und elementarem Silicium. Bei einer weiteren Ausführungsform besteht das Bindemittel aus 5 Siliciumkarbid, Metallsilicid und Metallkarbid. Bei einer weiteren Ausführungsform besteht das Bindemittel aus Siliciumkarbid, Metallsilicid, Metallkarbid und elementarem Silicium. Bei einer noch anderen Ausführungsform besteht das Bindemittel aus Siliciumkarbid, Metallkarbid und dementalo rem Silicium. Bei den Metallkomponenten des Metallsilicids und Metallkarbids im Bindemittel gemäss der Erfindung handelt es sich um das Legierungsmetall oder um Metalle, die in der Tränklegierung vorliegen. The binder containing silicon atoms always contains silicon carbide. In one embodiment, the binder consists of silicon carbide and metal silicide. In another embodiment, the binder consists of silicon carbide, metal silicide and elemental silicon. In a further embodiment, the binder consists of 5 silicon carbide, metal silicide and metal carbide. In a further embodiment, the binder consists of silicon carbide, metal silicide, metal carbide and elemental silicon. In yet another embodiment, the binder consists of silicon carbide, metal carbide and demental silicon. The metal components of the metal silicide and metal carbide in the binder according to the invention are the alloy metal or metals which are present in the impregnation alloy.

Die Metallkomponente des Metallsilicids im Bindemittel 15 wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die Kobalt, Chrom, Eisen, Hafnium, Mangan, Rhenium, Rhodium, Ruthenium, Tantal, Thorium, Titan, Uran, Vanadium, Wolfram, Yttrium, Zirconium und Legierungen dieser Metalle umfasst. The metal component of the metal silicide in binder 15 is preferably selected from the group consisting of cobalt, chromium, iron, hafnium, manganese, rhenium, rhodium, ruthenium, tantalum, thorium, titanium, uranium, vanadium, tungsten, yttrium, zirconium and alloys of these metals includes.

2o Bei der Metallkomponente des im Bindemittel vorhandenen Metallkarbids handelt es sich um einen starken Karbidbildner, der ein stabiles Karbid ergibt, und vorzugsweise um ein Metall aus der Gruppe, die Chrom, Hafnium, Titan, Zirkonium, Tantal, Vanadium, Wolfram, Molybdän und Legie-25 rungen dieser Metalle umfasst. 2o The metal component of the metal carbide present in the binder is a strong carbide former, which results in a stable carbide, and preferably a metal from the group consisting of chromium, hafnium, titanium, zirconium, tantalum, vanadium, tungsten, molybdenum and alloy -25 of these metals.

Der Anteil an gegebenenfalls vorhandenem, elementarem Silicium und Siliciumkarbid im Bindemittel des angeklebten polykristallinen Diamantkörpers kann in Abhängigkeit vom Ausmass der Reaktion zwischen den Flächen der Diamant-30 kristalle und der siliciumreichen Tränklegierung sowie in Abhängigkeit vom Ausmass der Reaktion zwischen dem nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff und der siliciumreichen Tränklegierung schwanken. Wenn man annimmt, dass alle anderen Faktoren gleich sind, hängt die im 35 Bindemittel vorhandene Menge an Siliciumkarbid im angeklebten polykristallinen Diamantkörper weitgehend von der Heisspresstemperatur und der Verweilzeit bei dieser Temperatur ab. Wenn die Verweilzeit und/oder Temperatur erhöht wird, steigt der Anteil an Siliciumkarbid, während der Anteil 40 an elementarem Silicium abnimmt oder bis zu einem nicht feststellbaren Wert verringert wird. Man kann daher beispielsweise die Verfahrensbedingungen empirisch ermitteln, die eingehalten werden müssen, um einen polykristallinen Diamantkörper mit einem Siliciumkarbidgehalt zu erzielen, 45 welcher zu den gewünschten Eigenschaften führt. The proportion of elemental silicon and silicon carbide which may be present in the binder of the adhered polycrystalline diamond body can be dependent on the extent of the reaction between the surfaces of the diamond crystals and the silicon-rich impregnating alloy and on the extent of the reaction between the non-diamond-shaped elemental carbon and of the silicon-rich impregnation alloy fluctuate. If one assumes that all other factors are the same, the amount of silicon carbide present in the binder in the bonded polycrystalline diamond body largely depends on the hot pressing temperature and the residence time at this temperature. As the residence time and / or temperature is increased, the amount of silicon carbide increases as the amount 40 of elemental silicon decreases or decreases to an undetectable level. It is therefore possible, for example, to empirically determine the process conditions which must be observed in order to achieve a polycrystalline diamond body with a silicon carbide content 45 which leads to the desired properties.

Das Bindemittel im angeklebten polykristallinen Diamantkörper enthält stets eine zumindest nachweisbare Menge an Siliciumkarbid und mindestens eine nachweisbare Menge an Silicid und/oder Karbid des in der Tränklegierung so vorhandenen Legierungsmetalles. Das Metallsilicid liegt je nach der verwendeten Legierung gewöhnlich in Form eines Disilicids vor. Das Bindemittel kann auch zumindest eine nachweisbare Menge an elementarem Silicium enthalten. Mit nachweisbarer Menge an Siliciumkarbid, Metallsilicid, 55 Metallkarbid oder elementarem Silicium ist dabei diejenige Menge gemeint, die mit einem Elektronenmikroskop bei Durchstrahlung eines dünnen Teiles des Diamantkörpers aufgrund der auftretenden Elektronenstrahlbeugung nachgewiesen werden kann. Das Bindemittel im Diamantkörper 60 enthält jedoch im allgemeinen Siliciumkarbid in einer Menge von etwa 1 bis etwa 25 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des polykristallinen Diamantkörpers und im allgemeinen Metallsilicid in einer mindestens nachweisbaren Menge und häufig eine minimale Menge von etwa 0,1 Volumenpro-65 zent des polykristallinen Diamantkörpers. Die vorhandene Menge an Metallsilicid hängt weitgehend von der Zusammensetzung der siliciumreichen Tränklegierung ab. Die Me-tallsilicide sind hart und haben häufig niedrigere, lineare The binder in the adhered polycrystalline diamond body always contains an at least detectable amount of silicon carbide and at least a detectable amount of silicide and / or carbide of the alloy metal present in the impregnating alloy. Depending on the alloy used, the metal silicide is usually in the form of a disilicide. The binder can also contain at least a detectable amount of elemental silicon. A detectable amount of silicon carbide, metal silicide, 55 metal carbide or elemental silicon means the amount that can be detected with an electron microscope when a thin part of the diamond body is irradiated due to the electron beam diffraction that occurs. However, the binder in diamond body 60 generally contains silicon carbide in an amount of about 1 to about 25 percent by volume based on the volume of the polycrystalline diamond body and generally metal silicide in an at least detectable amount and often a minimal amount of about 0.1 percent by volume of the polycrystalline diamond body. The amount of metal silicide present largely depends on the composition of the silicon-rich impregnating alloy. The metal silicides are hard and often have lower, linear ones

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thermische Ausdehnungskoeffizienten als die Metalle oder in einigen Fällen als Diamant, wei beispielsweise Rhenium, wobei eine derartige Eigenschaft für eine Phase in einem Diamantkörper erwünscht ist. Die jeweils vorhandene Menge an Siliciumkarbid und elementarem Silicium hängt weitgehend von der Zusammensetzung der siliciumreichen Tränklegierung sowie vom Ausmass der Reaktion zwischen der siliciumreichen Legierung und einem diamantförmigen oder nicht diamantförmigen Kohlenstoff ab. Die jeweils vorhandene Menge an Metallkarbid hängt weitgehend von der Zusammensetzung der siliciumreichen Tränklegierung ab. coefficients of thermal expansion than the metals or, in some cases, diamond, such as rhenium, which property is desirable for a phase in a diamond body. The amount of silicon carbide and elemental silicon present largely depends on the composition of the silicon-rich impregnating alloy and on the extent of the reaction between the silicon-rich alloy and a diamond-shaped or non-diamond-shaped carbon. The amount of metal carbide present largely depends on the composition of the silicon-rich impregnation alloy.

Die Elektronenstrahlbeugung bei der Durchstrahlung eines dünnen Abschnittes des Verbundmaterials mit Hilfe eines Elektronenmikroskops zeigt, dass der mit den Flächen der Diamantkristalle in Berührung stehende Teil des Bindemittels zumindest überwiegend aus Siliciumkarbid besteht. Electron beam diffraction when irradiating a thin section of the composite material with the aid of an electron microscope shows that the part of the binder which is in contact with the surfaces of the diamond crystals consists at least predominantly of silicon carbide.

Der polykristalline Diamantkörper ist porenfrei oder zumindest im wesentlichen porenfrei, d.h. er kann Hohlräume oder Poren von weniger als 1 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des Körpers enthalten, sofern die Hohlräume oder Poren klein, d.h. unter 0,5 Mikrometer sind und ausreichend gleichmässig im Körper verteilt sind, so dass sie keine sichtlich nachteilige Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften des Diamantkörpers haben. Der Hohlraum- oder Porengehalt des polykristallinen Diamantkörpers wird durch herkömmliche metallographische Massnahmen bestimmt, indem beispielsweise ein polierter Querschnitt des Körpers optisch untersucht wird. The polycrystalline diamond body is non-porous or at least substantially non-porous, i.e. it may contain voids or pores of less than 1 percent by volume based on the volume of the body, provided the voids or pores are small, i.e. are less than 0.5 micrometers and are sufficiently evenly distributed in the body so that they have no visibly adverse effect on the mechanical properties of the diamond body. The void or pore content of the polycrystalline diamond body is determined by conventional metallographic measures, for example by optically examining a polished cross section of the body.

Der Diamantkörper gemäss der Erfindung ist auch in sofern frei von einer nicht diamantförmigen Kohlenstoffphase, als er keine nicht diamantförmige, elementare Kohlenstoffphase in einer Menge enthält, die durch eine Röntgenstrah-lenbeugungsanalyse nachweisbar ist. The diamond body according to the invention is also free of a non-diamond-shaped carbon phase insofar as it does not contain a non-diamond-shaped, elementary carbon phase in an amount that can be detected by an X-ray diffraction analysis.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der polykristalline Diamantkörper des Verbundmaterials in einer Vielzahl von Grössen und Formen hergestellt werden kann. Der Diamantkörper kann beispielsweise eine Breite oder Länge von bis zu 25 mm oder darüber besitzen. Polykristalline Diamantkörper, die länger als 25 mm sind und eine Diamantdichte gemäss der Erfindung haben, können praktisch nicht mit Verfahren hergestellt werden, bei welchen ultrahohe Drücke und Temperaturen des diamantstabilen Bereiches im Zustandsdiagramm von Kohlenstoff zur Anwendung gelangen, da die zur Erzielung und Aufrechterhaltung derartiger, hoher Druck- und Temperaturbedingungen notwendigen Apparaturen einen ausserordentlich aufwendigen Aufbau erfordern und daher nur eine beschränkte Kapazität besitzen. Andererseits kann der aufgeklebte, polykristalline Diamantkörper so klein oder dünn wie gewünscht sein. Der Diamantkörper wird jedoch stets eine Dicke haben, die grösser als eine einzige Diamantkristallschicht ist. A particular advantage of the invention is that the polycrystalline diamond body of the composite material can be produced in a variety of sizes and shapes. The diamond body can have a width or length of up to 25 mm or more, for example. Polycrystalline diamond bodies that are longer than 25 mm and have a diamond density according to the invention can practically not be produced using processes in which ultra-high pressures and temperatures of the diamond-stable region are used in the state diagram of carbon, since they are used to achieve and maintain such high pressure and temperature conditions necessary equipment require an extremely complex structure and therefore have only a limited capacity. On the other hand, the glued polycrystalline diamond body can be as small or thin as desired. However, the diamond body will always have a thickness that is greater than a single diamond crystal layer.

Das Verbundmaterial eignet sich hervorragend als Schleifmittel, Schneidwerkzeug, Düse oder als irgendein anderes, verschleissbeständiges Bauteil. The composite material is ideal as an abrasive, cutting tool, nozzle or as any other wear-resistant component.

Die Erfindung wird nun näher anhand von Beispielen erläutert, bei denen in folgender Weise, falls nichts anderes angegeben ist, vorgegangen wurde: The invention will now be explained in more detail with reference to examples, in which the following procedure was used, unless stated otherwise:

Siliciumkarbidsubstrat Silicon carbide substrate

Als druckübertragendes Medium wurde ein Pulver aus hexagonalem Bornitrid mit einer feinen Teilchengrösse von etwa 2 bis etwa 20 Mikrometer verwendet. A hexagonal boron nitride powder with a fine particle size of about 2 to about 20 micrometers was used as the pressure-transmitting medium.

Das polykristalline Siliciumkarbidsubstrat hatte die Form einer Scheibe mit einer Dicke von etwa 3,05 mm. The polycrystalline silicon carbide substrate was in the form of a disk approximately 3.05 mm thick.

Es wurde mit einer Vorrichtung gearbeitet, die im wesentlichen der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Vorrichtung entsprach. A device was used which essentially corresponded to the device shown in FIGS. 4 and 5.

Das in die Vorrichtung gemäss Fig. 4 eingesetzte Füllgut wurde bei Raumtemperatur bis zu einem Druck von 5600 kp/cm2 kalt gepresst. The filling material used in the device according to FIG. 4 was cold pressed at room temperature up to a pressure of 5600 kp / cm 2.

Die zur Verfügung stehende Menge an Tränklegierung reichte aus, um die zusammengepresste Diamantmasse vollständig zu durchtränken und die Berührungsfläche des Substrats zu benetzen und die Poren der Grenzfläche zu füllen. The available amount of impregnation alloy was sufficient to completely soak the compressed diamond mass and to wet the contact surface of the substrate and to fill the pores of the interface.

Die Tränklegierung war eine siliciumreiche, ein Eutektikum enthaltende Legierung. The impregnation alloy was a silicon-rich alloy containing a eutectic.

Die hier angegebene Dichte des als Substrat verwendeten, polykristallinen Siliciumkarbidkörpers ist ein Bruchteil der theoretischen Dichte des Siliciumkarbids von 3,21 g/cm3. The density of the polycrystalline silicon carbide body used as substrate is a fraction of the theoretical density of the silicon carbide of 3.21 g / cm3.

Sämtliche als Substrat verwendete, gesinterte und heissgepresste, polykristalline Siliciumkarbidkörper hatten im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung. Die Siliciumkarbidkörper enthielten Siliciumkarbid, etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent Bor bezogen auf das Siliciumkarbid und weniger als etwa 1 Gewichtsprozent an elementarem, im Submikronbereich liegenden Kohlenstoff bezogen auf Siliciumkarbid. Der Kohlenstoff lag in Form von kleinen Teilchen vor, deren Grösse im Submikronbereich lag. Das verwendete Diamantpulver hatte eine Teilchengrösse von 1 bis etwa 60 Mikrometer, wobei mindestens 40 Gewichtsprozent des Diamantpulvers eine Teilchengrösse unter 10 Mikrometer hatten. All of the sintered and hot-pressed polycrystalline silicon carbide bodies used as the substrate had essentially the same composition. The silicon carbide bodies contained silicon carbide, about 1 to 2 percent by weight boron based on the silicon carbide and less than about 1 percent by weight of elemental, submicron carbon based on silicon carbide. The carbon was in the form of small particles, the size of which was in the submicron range. The diamond powder used had a particle size of 1 to about 60 microns with at least 40 percent by weight of the diamond powder having a particle size below 10 microns.

Eine jeweils in Volumenprozent des Diamantkörpers angegebene Diamantdichte wurde nach der normierten Punktzähltechnik ermittelt, wobei eine Mikroaufnahme einer polierten Fläche in 690-facher Vergrösserung verwendet wurde und der analysierte Oberflächenbereich eine Grösse hatte, die ausreichte, um das Mikrogefüge des gesamten Körpers zu repräsentieren. A diamond density, given in percent by volume of the diamond body, was determined using the standardized point-counting technique, using a micrograph of a polished surface at a magnification of 690 and the analyzed surface area being of a size which was sufficient to represent the microstructure of the entire body.

Die Angaben über Diamantdichte, die im Bereich von über 70 Volumenprozent, jedoch unter 90 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des polykristallinen Diamantkörpers liegen, beruhen auf Erfahrung und Ergebnissen mit ähnlichen Versuchen und insbesondere auf Versuchen, bei welchen der polykristalline Diamantkörper alleine hergestellt wurde. Die Angaben über das Aussehen des ganzen, aufgeklebten polykristallinen Körpers und auch die Angaben des Volumens des gebildeten, gereinigten polykristallinen Diamantkörpers des Verbundmaterials im Vergleich zum Volumen des ursprünglich eingesetzten Diamantpulvers beruhen auf der Annahme, dass weniger als 5 Volumenprozent des Diamantpulvers in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff umgewandelt worden sind. The information about diamond density, which is in the range of over 70 percent by volume but less than 90 percent by volume based on the volume of the polycrystalline diamond body, is based on experience and results with similar experiments and in particular on experiments in which the polycrystalline diamond body was produced alone. The information about the appearance of the whole, glued polycrystalline body and also the volume of the formed, cleaned polycrystalline diamond body of the composite material in comparison to the volume of the diamond powder originally used are based on the assumption that less than 5 percent by volume of the diamond powder in non-diamond-shaped, elementary Carbon have been converted.

Beispiele 1 bis 5 Examples 1 to 5

Bei den in der Tabelle I zusammengestellten Beispielen 1 bis 5 wurde ein Molybdännapf verwendet, der mit einer Zirkoniumhülse ausgekleidet war. Eine aus einer Gusslegierung bestehende Scheibe mit der angegebenen Zusammensetzung und Dicke und mit einem der Zirkoniumhülse im wesentlichen entsprechenden Durchmesser wurde innerhalb der Zirkoniumhülse auf dem Boden des Napfes angeordnet. Das Diamantpulver wurde mit der angegebenen Menge über die Scheibe gepackt. Schliesslich wurde die angegebene, polykristalline Siliciumkarbidscheibe oben auf das Diamantpulver aufgelegt, so dass der Napf oben mit einem Stopfen 14 verschlossen war, wie die in Fig. 2 gezeigt ist. In Examples 1 to 5 compiled in Table I, a molybdenum bowl was used, which was lined with a zirconium sleeve. A disc made of a cast alloy with the specified composition and thickness and with a diameter substantially corresponding to the zirconium sleeve was placed inside the zirconium sleeve on the bottom of the cup. The diamond powder was packed over the disc with the specified amount. Finally, the specified polycrystalline silicon carbide disk was placed on top of the diamond powder, so that the cup was closed at the top with a stopper 14, as shown in FIG. 2.

Der mit dem Stopfen versehene Napf wurde dann in der in Fig. 4 gezeigten Weise in ein Pulver aus hexagonalem Bornitrid eingepackt. Die gesamte Beschickung wurde bei Raumtemperatur in einer Stahlform bis auf einen Druck von etwa 5600 kp/cm2 kalt gepresst, wobei auf den Napf mit Inhalt ein im wesentlichen isostatischer Druck ausgeübt wurde. Der Pressdruck wurde solange aufrechterhalten, bis sich der Druck unter Bildung eines dimensionsstabilen Formkörpers, d.h. eines im wesentlichen isostatischen Systems des mit Pul- The stoppered cup was then packaged in a hexagonal boron nitride powder as shown in FIG. The entire feed was cold pressed at room temperature in a steel mold to a pressure of about 5600 kp / cm 2, an essentially isostatic pressure being exerted on the contents of the bowl. The pressing pressure was maintained until the pressure increased to form a dimensionally stable shaped body, i.e. of an essentially isostatic system of the

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5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

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50 50

55 55

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13 13

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ver umschlossenen Behälters, stabilisiert hatte. Aus früheren Versuchen war es bekannt, dass die Dichte der Diamantkristalle in der zusammengepressten Anordnung, d.h. in dem als Formkörper vorliegenden, im wesentlichen isostatischen System des von Pulver umschlossenen, mit einem Stopfen verschlossenen Napfes mehr als 75 Volumenprozent der zusammengepressten Diamantmasse betrug. sealed container, had stabilized. From previous attempts it was known that the density of the diamond crystals in the compressed arrangement, i.e. in the essentially isostatic system, which is in the form of a shaped body, of the powder-enclosed bowl sealed with a stopper, was more than 75% by volume of the compressed diamond mass.

Die zusammengepresste Anordnung 21 des von Pulver umschlossenen und mit einem Stopfen verschlossenen Napfes wurde dann heiss gepresst. Die Anordnung 21 wurde in eine Graphitform eingesetzt, welche den gleichen Durchmesser wie die Stahlmatrize hatte, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Graphitform wurde in einen Induktionsofen gegeben. Der Innenraum des durch den Stopfen verschlossenen Napfes wurde zunächst evakuiert, und anschliessend mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt, indem der Induktionsofen auf einen Druck von ungefähr 10 Torr evakuiert und dann mit Stickstoff gefüllt wurde. Auf die in der Graphitform befindliche Anordnung 21 wurde dann ein Druck von etwa 350 kp/ cm2 ausgeübt und aufrechterhalten. Die Graphitform mit der Anordnung 21 wurde dann in etwa 5 bis 7 Minuten auf die angegebene, maximale Heisspresstemperatur vom Induktionsofen erhitzt. Beim Aufheizen der Anordnung stieg der Druck aufgrund der Wärmedehnung des Systems auf den angegebenen, maximalen Heisspressdruck. The compressed arrangement 21 of the bowl enclosed by powder and sealed with a stopper was then hot pressed. The arrangement 21 was inserted into a graphite mold which had the same diameter as the steel die, as shown in FIG. 5. The graphite mold was placed in an induction furnace. The interior of the cup sealed by the stopper was first evacuated and then filled with a nitrogen atmosphere by evacuating the induction furnace to a pressure of approximately 10 torr and then filling it with nitrogen. A pressure of about 350 kp / cm 2 was then exerted and maintained on the assembly 21 in the graphite mold. The graphite mold with the arrangement 21 was then heated to the specified maximum hot pressing temperature by the induction furnace in about 5 to 7 minutes. When the arrangement was heated, the pressure rose to the specified maximum hot pressing pressure due to the thermal expansion of the system.

Bei der angegebenen Temperatur, bei welcher das Eindringen beginnt oder weiter fortschreitet, fällt der Druck auf etwa 350 kp/cm2 ab. Dieser Druckabfall deutet daraufhin, dass die Legierung flüssig geworden war und begonnen hatte, in die zusammengepresste Diamantmasse einzudringen. Der Druck wurde dann wieder auf den angegebenen, maximalen Heisspressdruck erhöht und eine Minute lang bei der angegebenen maximalen Heisspresstemperatur auf diesem maximalen Heisspressdruck gehalten, um ein vollständiges Eindringen der Legierung in die kleinen Kapillaren der zusammengepressten Diamantmasse zu gewährleisten. Die Heizung wurde dann abgestellt, jedoch kein zusätzlicher Druck angelegt. Dies sorgte für einen hohen Druck bei einer hohen Temperatur, aber für einen verringerten Druck bei niedriger Temperatur, so dass eine ausreichende geometrische Stabilität erzielt wurde und die heissgepresste Anordnung ihre Abmessungen beibehielt, bis sie auf eine zur Handhabung ausreichende Temperatur abgekühlt war. At the specified temperature at which penetration begins or progresses, the pressure drops to about 350 kp / cm2. This drop in pressure indicates that the alloy had become liquid and had begun to penetrate the compressed diamond mass. The pressure was then increased again to the specified maximum hot pressing pressure and held at this maximum hot pressing pressure at the specified maximum hot pressing temperature for one minute in order to ensure that the alloy penetrated completely into the small capillaries of the compressed diamond mass. The heater was then turned off, but no additional pressure was applied. This provided a high pressure at a high temperature, but a reduced pressure at a low temperature, so that sufficient geometric stability was achieved and the hot-pressed arrangement retained its dimensions until it had cooled to a temperature which was sufficient for handling.

Das Verbundmaterial wurde schliesslich dadurch gewonnen, dass das umhüllende Metall, d.h. der Molybdännapf und die Zirkoniumbuchse sowie die überschüssige Legierung an den Aussenflächen des Verbundmaterials durch Abschleifen und Sandstrahlen entfernt wurden. The composite material was ultimately obtained by the fact that the enveloping metal, i.e. the molybdenum bowl and the zirconium bushing as well as the excess alloy on the outer surfaces of the composite material were removed by grinding and sandblasting.

Die sich ergebenden, einstückigen, gereinigten Verbundkörper hatten die Form einer im wesentlichen gleichförmigen Scheibe, welche bei den Beispielen 1 bis 3 eine Dicke von annähernd 5 mm und beim Beispiel 4 eine Dicke von annähernd 4 mm hatte. The resulting one-piece, cleaned composite bodies were in the form of a substantially uniform disc which was approximately 5 mm thick in Examples 1 to 3 and approximately 4 mm thick in Example 4.

Beispiele 6 und 7 Examples 6 and 7

Bei den in Tabelle I zusammengestellten Beispielen 6 und 7 wurde kein metallischer Behälter, keine Auskleidungshülse oder Substrat verwendet. Die benutzte Vorrichtung entsprach jedoch im wesentlichen der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Vorrichtung. Bei den Beispielen 6 und 7 wurde das Pulver aus hexagonalem Bornitrid in die in Fig. 4 gezeigte Matrize gepackt und ein als Form verwendeter Zylinder in das Pulver gedrückt. Der Zylinder bestand aus gesintertem Metallkarbid und hatte einen Durchmesser von etwa 9 mm und eine Dicke von etwa 6,3 mm. Die Achse des Zylinders war in etwa mit der Mittelachse der Matrize ausgerichtet. In Examples 6 and 7 compiled in Table I, no metallic container, no liner sleeve or substrate was used. However, the device used essentially corresponded to the device shown in FIGS. 4 and 5. In Examples 6 and 7, the hexagonal boron nitride powder was packed in the die shown in Fig. 4 and a cylinder used as a mold was pressed into the powder. The cylinder was made of sintered metal carbide and was about 9 mm in diameter and about 6.3 mm in thickness. The axis of the cylinder was approximately aligned with the central axis of the die.

Nachdem der Zylinder in das Pulver eingesetzt worden war, wurde weiteres Pulver aus hexagonalem Bornitrid in die After the cylinder was inserted into the powder, further hexagonal boron nitride powder was added to the

Matrize gegeben, bis der Zylinder vollständig bedeckt war. Der von Pulver umschlossene Zylinder wurde bei Raumtemperatur unter einem Druck von 3500 kp/cm2 gepresst. Der Stempel 23a wurde dann zurückgezogen und der Stempel 23 wurde zum teilweisen Ausstossen des von gepresstem Pulver umschlossenen Zylinders aus der Matrize verwendet. Matrix was given until the cylinder was completely covered. The powder-enclosed cylinder was pressed at room temperature under a pressure of 3500 kp / cm2. The punch 23a was then withdrawn and the punch 23 was used to partially eject the cylinder surrounded by the pressed powder from the die.

Der freie Teil des gepressten Pulvers wurde entfernt, wobei ein Teil des Zylinders freigelegt wurde. Der Zylinder wurde dann herausgezogen, wobei ein Hohlraum zurückblieb, der vom Zylinder in das Pulver gepresst worden war. Bei den Beispielen 6 und 7 wurde eine aus einer Gusslegierung bestehende Scheibe mit der angegebenen Zusammensetzung und Dicke sowie mit einem dem Innendurchmesser des Hohlraums entsprechende Durchmesser auf den Boden des Hohlraumes gelegt. Eine Schicht aus Diamantpulver mit der angegebenen Teilchengrösse, der angegebenen Menge und Dicke wurde oben auf die Legierungsscheibe gepackt. The free part of the pressed powder was removed, exposing part of the cylinder. The cylinder was then pulled out, leaving a cavity that had been pressed into the powder by the cylinder. In Examples 6 and 7, a disc made of a cast alloy with the specified composition and thickness and with a diameter corresponding to the inside diameter of the cavity was placed on the bottom of the cavity. A layer of diamond powder with the specified particle size, quantity and thickness was packed on top of the alloy disc.

Eine als Stopfen dienende Scheibe aus heissgepresstem Pulver aus hexagonalem Bornitrid mit einem dem Innendurchmesser des Hohlraumes in etwa entsprechenden Durchmesser wurde innerhalb des Hohlraumes oben auf das Diamantpulver gelegt, um zu gewährleisten, dass die Oberfläche des sich ergebenden polykristallinen Diamantkörpers flach wird. A disk of hot-pressed hexagonal boron nitride powder serving as a plug and having a diameter approximately equal to the inside diameter of the cavity was placed on top of the diamond powder within the cavity to ensure that the surface of the resulting polycrystalline diamond body became flat.

Die gesamte Masse wurde dann vom Stempel 23a in die Mitte der Matrize gedrückt. Der Stempel 23a wurde dann zurückgezogen. Anschliessend wurde weiteres Pulver aus hexagonalem Bornitrid in die Matrize gegeben, bis die heissgepresste Scheibe aus hexagonalem Bornitrid abgedeckt ist, so dass der Hohlraum oder die Höhlung mit Inhalt vom hexa-gonalen Bornitrid umschlossen ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Beschickung wurde dann bei Raumtemperatur in der Stahlmatrize unter einem Druck von 5600 kp/cm2 kalt gepresst, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wobei der Hohlraum mit Inhalt einem im wesentlichen isostatischen Druck ausgesetzt wurde. Der Pressdruck wurde solange aufrechterhalten, bis er sich unter Bildung eines dimensionsstabilen Formkörpers, d.h. eines im wesentlichen isostatischen Systems des von Pulver umschlossenen Hohlraumes mit Inhalt, stabilisiert hatte. Aus früheren Versuchen war es bekannt, dass die zusammengepresste Diamantmasse in dem als Formkörper vorliegenden, im wesentlichen isostatischen System des von Pulver umschlossenen Hohlraumes mit Inhalt eine Diamantdichte von über 75 Volumenprozent aufweist. The entire mass was then pressed by the punch 23a into the center of the die. The stamp 23a was then withdrawn. Subsequently, further hexagonal boron nitride powder was added to the die until the hot-pressed hexagonal boron nitride disk was covered, so that the cavity or the cavity with contents was enclosed by the hexagonal boron nitride, as shown in FIG. 4. The feed was then cold pressed at room temperature in the steel die under a pressure of 5600 kp / cm2, as shown in Figure 4, with the contents cavity being subjected to a substantially isostatic pressure. The pressing pressure was maintained until it formed a dimensionally stable molded body, i.e. of an essentially isostatic system of the powder-enclosed cavity with content. From previous experiments it was known that the compressed diamond mass in the essentially isostatic system of the powder-enclosed cavity with content, which is in the form of a shaped body, has a diamond density of over 75 percent by volume.

Die zusammengepresste Anordnung des von Pulver umschlossenen Hohlraumes entsprach im wesentlichen der Anordnung 21 mit der Ausnahme, dass kein Metallbehälter verwendet wurde. Die entstandene gepresste Anordnung wurde dann heiss gepresst und zu diesem Zweck in eine in Fig. 5 gezeigte Graphitform mit dem gleichen Durchmesser wie die Stahlmatrize eingedrückt. Die Graphitform wurde dann in einen Induktionsofen gegeben. Der Innenraum des Hohlraumes wurde zunächst evakuiert und anschliessend mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt, indem der Induktionsofen zunächst auf einen Druck von ungefähr 10 Torr evakuiert und anschliessend mit trockenem Stickstoff gefüllt wurde. Auf die in der Graphitform befindliche Anordnung wurde ein Druck von etwa 350 kp/cm2 ausgeübt und aufrechterhalten. Die unter Druck stehende Anordnung wurde dann in etwa 5 bis 7 Minuten auf die angegebene maximale Heisspresstemperatur induktiv erhitzt. Beim Aufheizen der Anordnung stieg der Druck aufgrund der Wärmedehnung des gesamten Systems auf den angegebenen, maximalen Heisspressdruck. The compressed arrangement of the powder-enclosed cavity essentially corresponded to arrangement 21, with the exception that no metal container was used. The resulting pressed arrangement was then hot pressed and for this purpose pressed into a graphite mold shown in FIG. 5 with the same diameter as the steel die. The graphite mold was then placed in an induction furnace. The interior of the cavity was first evacuated and then filled with a nitrogen atmosphere by first evacuating the induction furnace to a pressure of approximately 10 torr and then filling it with dry nitrogen. A pressure of about 350 kp / cm2 was applied and maintained on the assembly in the graphite mold. The pressurized assembly was then inductively heated to the specified maximum hot pressing temperature in about 5 to 7 minutes. When the arrangement was heated, the pressure rose to the specified maximum hot pressing pressure due to the thermal expansion of the entire system.

Bei der angegebenen Temperatur, bei welcher die Tränkung begann, fiel der Druck auf etwa 350 kp/cm2 ab. Dieser Druckabfall deutet daraufhin, dass die angegebene Legierung geschmolzen, flüssig geworden und in die Diamantmasse eingedrungen war. Der Druck wurde dann wieder auf den At the specified temperature at which the impregnation started, the pressure dropped to about 350 kp / cm 2. This drop in pressure indicates that the specified alloy had melted, become liquid and penetrated the diamond mass. The pressure was then on the

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

647 487 647 487

angegebenen, maximalen Heisspressdruck erhöht und eine Minute lang bei der angegebenen maximalen Heisspresstemperatur auf diesem Druckwert gehalten, um ein vollständiges Eindringen der Legierung in die kleineren Kapillaren der zusammengepressten Diamantmasse sicherzustellen. Die Heizung wurde dann abgestellt, wobei jedoch kein zusätzlicher Druck angelegt wurde. Dies sorgte für einen hohen Druck bei hoher Temperatur und für einen verringerten Druck bei niedriger Temperatur, wodurch eine ausreichende geometrische Stabilität erzielt wurde. Der polykristalline Diamantkörper wurde bei Raumtemperatur entnommen. Der Verschlussstopfen haftet nicht am Diamantkörper. Nach dem Entfernen von schuppenförmig an der Oberfläche des Diamantkörpers anhaftendem, hexagonalem Bornitridpulver specified maximum hot pressing pressure and kept at this pressure value for one minute at the specified maximum hot pressing temperature in order to ensure complete penetration of the alloy into the smaller capillaries of the compressed diamond mass. The heater was then turned off but no additional pressure was applied. This ensured a high pressure at high temperature and a reduced pressure at low temperature, which achieved sufficient geometric stability. The polycrystalline diamond body was removed at room temperature. The sealing plug does not adhere to the diamond body. After removing hexagonal boron nitride powder adhering to the surface of the diamond body in the form of scales

14 14

und von überschüssiger Legierung durch Abschleifen und Sandstrahlen hatte der einstückige, polykristalline Diamantkörper die Form einer Scheibe mit der angegebenen Dicke. and of excess alloy by grinding and sandblasting, the one-piece polycrystalline diamond body was in the form of a disk of the specified thickness.

In Tabelle I ist die Heisspresstemperatur, bei welcher die 5 Tränkung beginnt, diejenige Temperatur, bei welcher die Legierung flüssig ist und in die zusammengepresste Diamantmasse einzudringen beginnt. Die angegebene, maximale Heisspresstemperatur und der angegebene maximale Heisspressdruck wurden gleichzeitig eine Minute lang aufrechterhalten, io um ein vollständiges Ausfüllen der kleineren Kapillaren der zusammengepressten Diamantkristallmasse sicherzustellen. In Table I, the hot pressing temperature at which the impregnation begins is the temperature at which the alloy is liquid and begins to penetrate into the compressed diamond mass. The specified maximum hot pressing temperature and the specified maximum hot pressing pressure were simultaneously maintained for one minute in order to ensure that the smaller capillaries of the compressed diamond crystal mass were completely filled.

Die in Tabelle I bei den Beispielen 6 und 7 angegebene Röntgenstrahlenanalyse wurde mit dem zerkleinerten, polykristallinen Diamantkörper durchgeführt. The X-ray analysis given in Table I for Examples 6 and 7 was carried out with the comminuted, polycrystalline diamond body.

Tabelle I Table I

Beispiel example

Tränkelegierung Potions Alloy

Diamantpulver Diamond powder

Metallbehälter Metal container

Substrat oder max. Heiss Substrate or max. Hot

Heisspresstempe Hot stamping

Menge ungef. Quantity approx.

Menge ungef. Quantity approx.

soweit so far

Stopfen pressdruck ratur in Stopper pressure ratur in

°C ° C

in (mg) in (mg)

Dicke in mg Thickness in mg

Pulver- Powder-

vorhanden available

in kp/cm2 in kp / cm2

Beginn max. Start max.

in mm in mm

dicke thickness

der the

Tem Tem

inmm inmm

Trän pera Tear pera

kung tur kung tur

1 1

Atom % Atom%

226 226

1 1

300 300

1,65 1.65

Mo-Napf mit heissgepresstes Mo bowl with hot pressed

770 770

1325 1325

1375 1375

' 95 Si '95 Si

Zr-Ausklei- Zr lining

SiC-Substrat SiC substrate

5 Re 5 re

dung dung

(~98% Dichte) (~ 98% density)

2 2nd

85 Si 85 Si

259 259

1 1

300 300

1,65 1.65

wie in Bei gesintertes SiC- as in sintered SiC

770 770

1275 1275

1375 1375

15 Cr 15 cr

spiel 1) game 1)

Substrat (~95% Substrate (~ 95%

Dichte) Density)

3 3rd

90 Si 90 Si

323 323

1 1

300 300

1,65 1.65

wie in Bei wie in Beispiel 2) as in case as in example 2)

880 880

1375 1375

1525 1525

10 Pt 10 pt

spiel 1) game 1)

4 4th

86 Si 86 Si

230 230

1 1

140 140

0,76 0.76

wie in Bei wie in Beispiel 2) as in case as in example 2)

770 770

1275 1275

1375 1375

14 Ti 14 Ti

spiel 1) game 1)

5 5

79 Si 79 Si

318 318

1 1

280 280

1,57 1.57

wie in Bei wie in Beispiel 2) as in case as in example 2)

880 880

950 950

1400 1400

21 Rh 21 Rh

spiel 1) game 1)

6 6

95 Si 95 Si

260 260

1 1

250 250

1,4 1.4

keiner none

Stopfen aus Plug out

910 910

1390 1390

1495 1495

5 RE 5 RE

heissgepresstem, hot pressed,

hexagonalem hexagonal

Bornitridpulver Boron nitride powder

7 7

86 Si 86 Si

1A Ti 1A Ti

210 210

1 1

250 250

1,4 1.4

keiner wie in Beispiel 6 none as in example 6

910 910

1345 1345

1540 1540

Tabelle I (Fortsetzung) Table I (continued)

Beispiel Schmelzpunkt der Tränkelegierung in der Literatur in °C Example Melting point of the drinking alloy in the literature in ° C

Polykristalliner Diamantkörper ungefähre Eigenschaften Polycrystalline diamond body approximate properties

Dicke in mm Thickness in mm

Röntgenstrahlenanalyse des polykristalli-nen Diamantkörpers X-ray analysis of the polycrystalline diamond body

(1250) (1250)

vorhergesagt (Si, Re binär) predicted (Si, Re binary)

1335 1335

(Si, Cr binär) 1350 (Si, Cr binary) 1350

(Si, Pt binär) (Si, Pt binary)

1,78 1,78 1,78 1.78 1.78 1.78

Der Diamantkörper des Verbundmaterials erschien gut durchtränkt und gut gebunden wie in Beispiel 1) The diamond body of the composite material appeared to be well soaked and well bonded as in Example 1)

wie in Beispiel 1) as in example 1)

(gereinigte Fläche des Diamantkörpers des Verbundmaterials) Diamant und SiC (cleaned surface of the diamond body of the composite material) diamond and SiC

(gereinigte Fläche des Diamantkörpers des Verbundmaterials) Diamant, Si und SiC (cleaned surface of the diamond body of the composite material) diamond, Si and SiC

(gereinigte Fläche des Diamantkörpers des Verbundmaterials) Diamant, PtSi und SiC (cleaned surface of the diamond body of the composite material) diamond, PtSi and SiC

15 15

Tabelle 1 (Fortsetzung) Table 1 (continued)

647487 647487

Beispiel Schmelzpunkt der Tränkelegierung in der Literatur in °C Example Melting point of the drinking alloy in the literature in ° C

Polykristalliner Diamantkörper ungefähre Eigenschaften Dicke in mm Polycrystalline diamond body approximate properties thickness in mm

Röntgenstrahlenanalyse des polykristallinen Diamantkörpers X-ray analysis of the polycrystalline diamond body

1330 0,89 1330 0.89

(Si, Ti binär) (Si, Ti binary)

(1250) 1,52 (1250) 1.52

vorhergesagt predicted

1330 1330

1,52 1.52

wie in Beispiel 1) as in example 1)

wie in Beispiel 1) as in example 1)

Porenfrei, hart und überaus abriebfest, wie durch Fehlen eines Abriebes nach einem Bestrahlen mit Siliciumkarbidteilchen nachge- Si wiesen wurde gut durchtränkt und gut gebunden (zerkleinerter, polykristalliner Diamantkörper) Pore-free, hard and extremely resistant to abrasion, as evidenced by the absence of abrasion after exposure to silicon carbide particles.

Diamant, SiC und TiSi2 Diamond, SiC and TiSi2

(zerkleinerter, polykristalliner Diamantkörper) (crushed, polycrystalline diamond body)

Diamant, SiC, ReSi2 und Spuren von Diamond, SiC, ReSi2 and traces of

Die Erfindung wird nun anhand der Tabelle I näher erläutert. Bei keiner einzigen Verbundscheibe nach den Beispielen 1 bis 5 konnte die Grenzfläche zwischen dem polykristallinen Diamantkörper und dem Siliciumkarbidsubstrat festgestellt werden. Jeder Verbundkörper hatte über seine Dicke ein kontinuierliches Gefüge und der Diamantteil unterschied sich durch die Korngrösse vom Substrat. Die Aus-senfläche eines jeden polykristallinen Diamantkörpers war vom Bindemittel gut durchtränkt. Das Bindemittel war gleichförmig verteilt. Die einzelnen Diamantkörper waren gut miteinander verbunden. The invention will now be explained in more detail with reference to Table I. The interface between the polycrystalline diamond body and the silicon carbide substrate could not be determined in any single composite pane according to Examples 1 to 5. Each composite body had a continuous structure over its thickness and the diamond part differed from the substrate by the grain size. The outer surface of each polycrystalline diamond body was well saturated with the binder. The binder was distributed uniformly. The individual diamond bodies were well connected.

Die polykristallinen Diamantkörper der Verbundmaterialien nach den Beispielen 1 bis 4 hatten eine Diamantdichte, die über 70 Volumenprozent, jedoch unter 90 Volumenprozent des Volumens des polykristallinen Körpers lag. The polycrystalline diamond bodies of the composite materials according to Examples 1 to 4 had a diamond density which was above 70% by volume but below 90% by volume of the volume of the polycrystalline body.

Die Diamantfläche des Verbundkörpers nach Beispiel 5 wurde auf einem Gusseisenblock poliert. Eine Untersuchung der polierten Fläche brachte keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführende Löcher zutage. Dies deutet daraufhin, dass eine sehr feste Bindung vorliegt. Die Dichte der Diamantkristalle betrug etwa 73 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des polykristallinen Diamantkörpers. The diamond surface of the composite body according to Example 5 was polished on a cast iron block. Examination of the polished surface revealed no holes due to broken diamond particles. This indicates that the bond is very tight. The density of the diamond crystals was about 73 percent by volume based on the volume of the polycrystalline diamond body.

Die polykristallinen Diamantkörper nach den Beispielen 6 und 7 waren gut durchtränkt und fest gebunden. Jeder scheibenförmige polykristalline Diamantkörper wurde unter Verwendung eines Hammers und eines Keiles im wesentlichen in zwei Hälften gebrochen und die Bruchflächen wurden unter einem Mikroskop bei einer 100-fachen Vergrösse-rung optisch untersucht. Die Untersuchung der Bruchflächen zeigte, dass die Bruchflächen porenfrei waren, das Bindemittel gleichförmig im Körper verteilt war und die Bruchflächen transgranular und nicht intergranular waren. Dies zeigt, dass der Bruch quer durch die Kristalle und nicht entlang den Kristallflächen verlief. Dies deutet daraufhin, dass die durch das Bindemittel bewirkte Bindung überaus gut und ebenso fest wie die Diamantkristalle selbst ist. The polycrystalline diamond bodies according to Examples 6 and 7 were well saturated and firmly bonded. Each disk-shaped polycrystalline diamond body was broken in essentially two halves using a hammer and a wedge, and the fracture surfaces were visually examined under a microscope at 100 times magnification. Examination of the fracture surfaces showed that the fracture surfaces were free of pores, the binder was uniformly distributed in the body and the fracture surfaces were transgranular and not intergranular. This shows that the fracture ran across the crystals and not along the crystal faces. This indicates that the binding caused by the binder is extremely good and as strong as the diamond crystals themselves.

Die Diamantdichte der Scheibe nach Beispiel 6 lag über 70, jedoch unter 90 Volumenprozent des Körpers. The diamond density of the disk according to Example 6 was above 70, but below 90 percent by volume of the body.

Eine Bruchfläche der Scheibe nach Beispiel 7 wurde auf einem Gusseisenblock poliert. Die Untersuchung der polierten Fläche brachte keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführenden Löcher zutage, was daraufhindeutet, dass eine sehr feste Bindung vorliegt. Die Dichte der Diamantkristalle lag bei etwa 80 Volumenprozent des polykristallinen Diamantkörpers. A fractured surface of the disk according to Example 7 was polished on a cast iron block. Examination of the polished surface revealed no holes due to broken diamond particles, suggesting a very strong bond. The density of the diamond crystals was about 80 percent by volume of the polycrystalline diamond body.

Beispiel 8 Example 8

25 Das gemäss Beispiel 1 hergestellte Verbundmaterial wurde als Schneidwerkzeug eingesetzt. Die freie Fläche des poly-kristallinen Diamantkörpers des Verbundmaterials wurde mit einer Diamantschleifscheibe glatt geschliffen und mit einer scharfen Schneidkante versehen. Das Substrat des Ver-3o bundmaterials wurde dann in einem Werkzeughalter festgeklemmt. 25 The composite material produced according to Example 1 was used as a cutting tool. The free surface of the poly-crystalline diamond body of the composite material was ground smooth with a diamond grinding wheel and provided with a sharp cutting edge. The substrate of the composite material was then clamped in a tool holder.

Ein Teil der Schneidkante wurde auf einer Drehbank untersucht, mit welcher ein Jackfork-Sandstein mit einem Vorschub von 0,13 mm pro Umdrehung und einer Schnittiefe 35 von 0,5 mm abgedreht wurde. Part of the cutting edge was examined on a lathe, with which a Jackfork sandstone was turned at a feed rate of 0.13 mm per revolution and a depth of cut 35 of 0.5 mm.

Bei einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von etwa 30 m pro Minute lag der Verschleiss bei 1,26 x 10"6 cm3 pro Minute. Ein anderer Teil der Schneidkante wurde bei einer an der Oberfläche gemessenen Schnitt-40 geschwindigkeit von 84 m pro Minute untersucht. Die Abnutzung lag bei 8,6 x 10~ô cm3 pro Minute. Ein weiterer Teil der Schneidkante wurde bei einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 88,4 m pro Minute untersucht. Die Abnutzung betrug in diesem Fall 24 cm3 x 45 10"6 pro Minute. At a cutting speed of about 30 m per minute measured on the surface, the wear was 1.26 x 10 "6 cm3 per minute. Another part of the cutting edge was examined at a cutting speed of 84 m per minute measured on the surface The wear was 8.6 x 10 ~ ô cm3 per minute. Another part of the cutting edge was examined at a cutting speed measured on the surface of 88.4 m per minute. The wear in this case was 24 cm3 x 45 10 " 6 per minute.

Der Verbundkörper wurde vom Werkzeughalter entfernt. Eine Untersuchung der Grenzfläche zwischen dem Diamantkörper und dem Substrat zeigte, dass diese Bearbeitungsversuche keinen Einfiuss auf die Grenzfläche hatten. The composite body was removed from the tool holder. An examination of the interface between the diamond body and the substrate showed that these processing attempts had no effect on the interface.

Beispiel 9 Example 9

Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 mit der Ausnahme vorgegangen, dass der Verbundkörper gemäss 55 Beispiel 2 verwendet wurde. The procedure was the same as in Example 8, with the exception that the composite body according to Example 2 was used.

Ein Teil einer Schneidkante hatte bei einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 33,5 m pro Minute einen Verschleiss von 3,32 x 10"6 cm3 pro Minute. Ein anderer Teil der Schneidkante hatte bei einer an der 60 Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 97,5 m pro Minute eine Abnutzung von 24,3 x 10"6 cm3 pro Minute. Part of a cutting edge had a wear rate of 3.32 x 10 "6 cm3 per minute at a cutting speed measured on the surface of 33.5 m per minute. Another part of the cutting edge had a cutting speed measured on the surface of 97, 5 m per minute a wear of 24.3 x 10 "6 cm3 per minute.

Eine Untersuchung des Verbundkörpers nach der ma-65 schinellen Bearbeitung zeigte, dass diese Bearbeitungsversuche keinen Einfiuss auf die Grenzfläche zwischen dem polykristallinen Diamantkörper und dem Siliciumkarbidsubstrat hatten. An examination of the composite body after the mechanical processing showed that these processing attempts had no effect on the interface between the polycrystalline diamond body and the silicon carbide substrate.

647 487 647 487

16 16

Beispiel 10 Example 10

Es wurde wie in Beispiel 8 mit der Ausnahme vorgegangen, dass das Verbundmaterial gemäss Beispiel 3 verwendet wurde. The procedure was as in Example 8 with the exception that the composite material according to Example 3 was used.

Ein Teil einer Schneidkante hatte bei einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 33,5 m pro Minute einen Verschleiss von 3,8 x 10" 6 cm3 pro Minute. Ein anderer Teil der Schneidkante hatte bei einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 97,5 m pro Minute eine Abnutzung von 30,3 x 10-6 cm3 pro Minute. Part of a cutting edge had a wear rate of 3.8 x 10 "6 cm3 per minute at a cutting speed of 33.5 m per minute measured on the surface. Another part of the cutting edge had a cutting speed of 97.5 measured on the surface m per minute wear of 30.3 x 10-6 cm3 per minute.

Eine Untersuchung des Verbundmaterials nach der maschinellen Bearbeitung zeigte, dass diese Bearbeitungsversuche keinen Einfiuss auf die Grenzfläche zwischen dem polykristallinen Diamantkörper und dem Siliciumkarbidsubstrat hatten. An examination of the composite material after machining showed that these processing attempts had no effect on the interface between the polycrystalline diamond body and the silicon carbide substrate.

Beispiel 11 Example 11

Es wurde wie in Beispiel 8 mit der Ausnahme vorgegangen, dass das Verbundmaterial gemäss Beispiel 4 verwendet wurde. The procedure was as in Example 8, with the exception that the composite material according to Example 4 was used.

Nach 4 Minuten erfolgreichen Schneidens mit einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 30 m pro Minute brachen kleine Stücke aus der Schneidkante aus. Bei einem anderen Teil der Schneidkante brachen nach 6 Minuten erfolgreichen Schneidens mit einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 85 m pro Minute kleine Stücke aus der Schneidkante aus. Es wird angenommen, dass das Ausbrechen der Schneidkante auf Heisspresstemperaturen zurückzuführen ist, die nicht hoch genug waren, um die flüssige, siliciumreiche Legierung in die kleinen Kapillaren der polykristallinen Diamantmasse während des Heisspressvorganges einzuschwemmen. Ein Vergleich mit Beispiel 7 der Tabelle I zeigt, dass die höheren Heisspresstemperaturen einen gut durchtränkten und fest gebundenen polykristallinen Diamantkörper entstehen Hessen. After 4 minutes of successful cutting with a cutting speed of 30 m per minute measured on the surface, small pieces broke out of the cutting edge. In another part of the cutting edge, after 6 minutes of successful cutting, small pieces broke out of the cutting edge at a cutting speed of 85 m per minute measured on the surface. It is believed that the cutting edge was broken due to hot press temperatures that were not high enough to wash the liquid, silicon-rich alloy into the small capillaries of the polycrystalline diamond mass during the hot press process. A comparison with Example 7 of Table I shows that the higher hot pressing temperatures result in a well-soaked and firmly bonded polycrystalline diamond body.

Beispiel 12 Example 12

Bei der Herstellung des Verbundmaterials wurde im wesentlichen wie in Beispiel 2 mit der Ausnahme vorgegangen, dass 260 mg der Siliciumchromlegierung verwendet wurden und die Legierungsscheibe 1,3 mm dick war. The composite was made essentially as in Example 2, except that 260 mg of the silicon chromium alloy was used and the alloy disc was 1.3 mm thick.

Es wurden auch 250 mg des Diamantpulvers verwendet, wobei 60 Gew.% eine Korngrösse von 53 bis 62 Mikrometer, 30 Gew.% eine Korngrösse von 8 bis 22 Mikrometer und 10 Gew.% eine Korngrösse von 1 bis etwa 5 Mikrometer hatten. Das Diamantpulver wurde bis zu einer Dicke von etwa 1,4 mm gepackt. Es wurde auch ein Zirkoniumnapf mit einer Zirkoniumauskleidung verwendet. 250 mg of the diamond powder were also used, 60% by weight having a grain size of 53 to 62 micrometers, 30% by weight having a grain size of 8 to 22 micrometers and 10% by weight having a grain size of 1 to about 5 micrometers. The diamond powder was packed to a thickness of about 1.4 mm. A zirconium bowl with a zirconium lining was also used.

Der maximale Heisspressdruck betrug etwa 910 kp/cm2 und die Heisspresstemperatur reichte von etwa 1250 °C bei Beginn des Eindringens der flüssigen, siliciumreichen Legierung in die gepresste Diamantkristallmasse bis zu einer maximalen Heisspresstemperatur von etwa 1500°C. Das Verbundmaterial wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 gewonnen. Das Verbundmaterial hatte die Form einer im wesentlichen gleichförmigen Scheibe mit einer Dicke von etwa 1,5mm. The maximum hot pressing pressure was about 910 kp / cm2 and the hot pressing temperature ranged from about 1250 ° C at the beginning of the penetration of the liquid, silicon-rich alloy into the pressed diamond crystal mass up to a maximum hot pressing temperature of about 1500 ° C. The composite material was obtained in the same manner as in Example 2. The composite material was in the form of a substantially uniform disc about 1.5 mm thick.

Das Siliciumkarbidsubstrat wurde vom Verbundmaterial weggeschliffen und der polykristalline Diamantkörper wurde einer thermischen Stabilitätsprüfung unterworfen. Das Substrat wurde in Luft auf eine Temperatur von 900 °C erhitzt, welche die Grenztemperatur des Ofens darstellte. Während des Erhitzens wurde der lineare Wärmedehnungskoeffizient für die Temperaturen von 100 °C bis 900 °C bestimmt. Bei 900 °C wurde der Ofen abgeschaltet. The silicon carbide substrate was ground away from the composite material and the polycrystalline diamond body was subjected to a thermal stability test. The substrate was heated in air to a temperature of 900 ° C, which was the limit temperature of the furnace. During the heating process, the linear thermal expansion coefficient was determined for the temperatures from 100 ° C to 900 ° C. The furnace was switched off at 900 ° C.

Die Versuchsdaten und die Untersuchung der Probe, d.h. des polykristallinen Diamantkörpers nach dem Versuch zeigten, dass es keine plötzliche Längenänderung in der Probe während des gesamten Heizvorganges gab. Es gab keine Anzeichen für einen bleibenden, durch den Heizvorgang hervorgerufenen Schaden der Probe. The experimental data and the examination of the sample, i.e. of the polycrystalline diamond body after the experiment showed that there was no sudden change in length in the sample during the entire heating process. There was no evidence of permanent damage to the sample caused by the heating process.

Beispiel 13 Example 13

Es wurde im wesentlichen wie im Beispiel 2 mit der Ausnahme vorgegangen, dass eine Siliciumscheibe in einem Zirkoniumnapf mit einer Zirkoniumauskleidung verwendet wurde, um eine siliciumreiche Zirkoniumlegierung in situ zu bilden. The procedure was essentially as in Example 2, except that a silicon wafer in a zirconium bowl with a zirconium liner was used to form a silicon-rich zirconium alloy in situ.

Es wurden 6 Verbundmaterialien hergestellt. Zur Herstellung von 3 Verbundmaterialien wurde ein Diamantpulver verwendet, bei welchem 60 Gew.% eine Korngrösse von 53 bis 62 Mikrometer, 30 Gew.% eine Korngrösse von 8 bis 22 Mikrometer und 10 Gew.% eine Korngrösse von 1 bis etwa 5 Mikrometer hatten. Die drei anderen Verbundmaterialien wurden unter Verwendung eines Diamantpulvers hergestellt, das eine Korngrösse von 1 bis 60 Mikron hatte, wobei mindestens 40 Gew.% eine unter 10 Mikrometer liegende Korngrösse hatten. 6 composite materials were produced. A diamond powder was used to produce 3 composite materials, in which 60% by weight had a grain size of 53 to 62 micrometers, 30% by weight had a grain size of 8 to 22 micrometers and 10% by weight had a grain size of 1 to about 5 micrometers. The other three composite materials were made using a diamond powder that had a grain size of 1 to 60 microns with at least 40% by weight of a grain size less than 10 microns.

Der maximale Heisspressdruck betrug etwa 910 kp/cm2 und die Heisspresstemperatur reichte von etwa 1340 °C bis zu einer maximalen Heisspresstemperatur von etwa 1500 °C. Die am unteren Ende des angegebenen Temperaturbereiches liegende Temperatur von etwa 1340 °C ist diejenige Temperatur, bei welcher der Tränkvorgang beginnt und deutlich wird, dass die siliciumreiche Zirkoniumlegierung in situ gebildet wurde und flüssig geworden ist. The maximum hot press pressure was about 910 kp / cm2 and the hot press temperature ranged from about 1340 ° C to a maximum hot press temperature of about 1500 ° C. The temperature at the lower end of the specified temperature range of approximately 1340 ° C. is the temperature at which the impregnation process begins and it becomes clear that the silicon-rich zirconium alloy was formed in situ and has become liquid.

Jedes Verbundmaterial wurde im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 gewonnen. Jedes Verbundmaterial hatte die Form einer Scheibe. Each composite was obtained in essentially the same manner as in Example 2. Each composite material was in the form of a disk.

Die Oberfläche an den Stirn- und Zylinderflächen des polykristallinen Diamantkörpers aller 6 Verbundmaterialien wurde geschliffen. Die Schwierigkeit, diese Verbundmaterialien mit einer Diamantschleifscheibe zu schleifen, zeigte, dass die Abriebbeständigkeit dieser Diamantkörper mit den im Handel erhältlichen, polykristallinen Diamantprodukten vergleichbar war. The surface on the face and cylinder surfaces of the polycrystalline diamond body of all 6 composite materials was ground. The difficulty in grinding these composite materials with a diamond grinding wheel showed that the abrasion resistance of these diamond bodies was comparable to that of the commercially available polycrystalline diamond products.

Die 3 Verbundmaterialien, die aus dem Diamantpulver mit einer Korngrösse von 1 bis 60 Mikrometer hergestellt worden waren, hatten unzureichend gemischte Aggregate aus Diamantpulver mit einer Korngrösse von weniger als 2 Mikrometer. Eine Untersuchung der geschliffenen Kanten des polykristallinen Körpers zeigte, dass diese Aggregate unvollständig mit der Legierung getränkt waren. Der Rest des geschliffenen Diamantbereichs war jedoch gut gebunden. The 3 composite materials made from the diamond powder with a grain size of 1 to 60 microns had insufficiently mixed aggregates of diamond powder with a grain size of less than 2 microns. An examination of the ground edges of the polycrystalline body showed that these aggregates were incompletely impregnated with the alloy. However, the rest of the cut diamond area was well bound.

Eine optische Untersuchung der Verbundmaterialien liess keine feststellbaren Fehler oder gegeneinander abgesetzte, verschiedene Zwischenschichten zwischen dem Siliciumkarbidsubstrat und der Diamantschicht erkennen. Vier Verbundmaterialien wurden zerbrochen, um das innere Gefüge zu betrachten. Bei der optischen Untersuchung der Bruchflächen wurden keine sichtbaren Zwischenschichten oder Fehler an der Grenzfläche zwischen dem Siliciumkarbidsubstrat und der polykristallinen Diamantschicht festgestellt. An optical examination of the composite materials showed no detectable defects or different intermediate layers between the silicon carbide substrate and the diamond layer. Four composite materials were broken to look at the internal structure. No visible intermediate layers or defects at the interface between the silicon carbide substrate and the polycrystalline diamond layer were found during the optical examination of the fracture surfaces.

Die Kontinuität des Gefüges an der Grenzfläche zwischen Substrat und Diamantschicht war hervorragend und nur die unterschiedliche Korngrösse der Diamanten und des Siliciumkarbids liess die Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Diamantschicht feststellen. The continuity of the structure at the interface between the substrate and the diamond layer was excellent and only the different grain sizes of the diamonds and the silicon carbide allowed the interface between the substrate and the diamond layer to be determined.

Zwei der Verbundmaterialien wurden als Schneidwerkzeuge auf einer Drehbank getestet, mit welcher ein stangen-förmiger, eine starke Schleifwirkung aufweisender, sandgeglätteter Schleifstein abgedreht wurde. Es wurde mit einer Schnittiefe von 0,76 mm, einem Vorschub von 0,13 mm pro Umdrehung und einer an der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 183 m pro Minute gearbeitet. Two of the composite materials were tested as cutting tools on a lathe, with which a rod-shaped, sanded smoothing grindstone with a strong grinding effect was turned. The cutting depth was 0.76 mm, the feed rate was 0.13 mm per revolution and the cutting speed measured on the surface was 183 m per minute.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

17 17th

647 487 647 487

Nach einer Schneiddauer von 16 Minuten und 22 Sekunden zeigte die vordere Schneidflanke der beiden Werkzeuge einen gleichmässigen Abrieb von etwa 0,13 mm. Dies zeigt, dass die Schneidkante eine hervorragende Abriebfestigkeit hatte. After a cutting time of 16 minutes and 22 seconds, the front cutting edge of the two tools showed a uniform abrasion of approximately 0.13 mm. This shows that the cutting edge had excellent abrasion resistance.

Beispiel 14 Example 14

Das gemäss Beispiel 1 hergestellte Verbundmaterial wurde mit einem Hammer und einem Keil im wesentlichen in zwei Hälften auseinandergebrochen. Die Bruchflächen wurden unter einem Mikroskop mit einer 100-fachen Vergrösse-rung optisch untersucht. Die Untersuchung der Bruchflächen ergab, dass sowohl der polykristalline Diamantkörper, als auch die Grenzfläche des Verbundmaterials porenfrei waren, das Bindemittel gleichmässig im Diamantkörper verteilt und der Bruch transgranular und nicht intergranular war, d.h. dass der Bruch quer durch die Kristalle und nicht entlang den Kristallflächen verlief. Dies deutet daraufhin, dass die durch das Bindemittel bewirkte Bindung sehr gut und ebenso fest wie die Diamantkristalle selbst ist. Es waren auch keine sichtbare Zwischenschichten oder Fehler an der Grenzfläche zwischen dem Siliciumkarbidsubstrat und der angehefteten polykristallinen Diamantschicht festzustellen. Die Bruchfläche des Verbundmaterials hatte ein kontinuierliches Gefüge und nur die unterschiedliche Korngrösse zwischen dem Diamant und dem fest haftenden Substrat liess die Grenze zwischen dem Substrat und dem angehefteten polykristallinen Diamantkörper erkennen. The composite material produced according to Example 1 was broken apart essentially in half with a hammer and a wedge. The fracture surfaces were examined under a microscope with a 100-fold magnification. Examination of the fracture surfaces revealed that both the polycrystalline diamond body and the interface of the composite material were pore-free, the binder was evenly distributed in the diamond body and the fracture was transgranular and not intergranular, i.e. that the fracture ran across the crystals and not along the crystal faces. This indicates that the binding caused by the binder is very good and as firm as the diamond crystals themselves. There were also no visible interlayers or defects at the interface between the silicon carbide substrate and the attached polycrystalline diamond layer. The fracture surface of the composite material had a continuous structure and only the different grain size between the diamond and the firmly adhering substrate revealed the boundary between the substrate and the attached polycrystalline diamond body.

Die Bruchfläche des Verbundmaterials wurde poliert. Eine optische Untersuchung der in Fig. 7 gezeigten, polierten Bruchfläche brachte keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführenden Löcher zutage. Hieraus geht hervor, dass eine sehr feste Bindung vorliegt. Die Fig. 7 zeigt in ihrem oberen Teil den polykristallinen Diamantkörper und in ihrem unteren Teil das Substrat. Die dazwischenliegende Fläche kann durch das unterschiedliche Kristallgefüge zwischen dem Diamantkörper und dem Substrat ausgemacht werden. Die Dichte der Diamantkristalle betrug etwa 71 Volumenprozent des polykristallinen Diamantkörpers bei der in Fig. 7 dargestellten Probe. The fracture surface of the composite was polished. Optical inspection of the polished fracture surface shown in Fig. 7 revealed no holes due to broken diamond particles. This shows that there is a very strong bond. 7 shows the polycrystalline diamond body in its upper part and the substrate in its lower part. The area in between can be identified by the different crystal structure between the diamond body and the substrate. The density of the diamond crystals was approximately 71 volume percent of the polycrystalline diamond body in the sample shown in FIG. 7.

Siliciumnitridsubstrat Silicon nitride substrate

Als druckübertragendes Medium wurde ein feinkörniges Pulver aus hexagonalem Bornitrid mit einer Korngrösse von etwa 2 bis etwa 20 Mikrometer verwendet. A fine-grained powder made of hexagonal boron nitride with a grain size of about 2 to about 20 micrometers was used as the pressure-transmitting medium.

Das polykristalline Siliciumnitridsubstrat hatte die Form einer Scheibe, die bei den Beispielen 16 und 17 eine Dicke von etwa 3,18 mm und bei den Beispielen 19 und 20 eine Dicke von etwa 2,5 mm besass. Das polykristalline Siliciumnitridsubstrat war ein im Handel erhältliches heissgepresstes Material, das eine Dichte von über 99%, d.h. nahezu eine Dichte von 100% hatte. Das Material enthielt, auf das Gewicht des heissgepressten Siliciumnitridkörpers bezogen, Zi % MgO, etwa 'A % Fe, etwa Vzoo% metallische Verunreinigungen, wie Ca, AI, und Cr, 2% freies Si, 1% SiC und Siliciumnitrid als Rest. The polycrystalline silicon nitride substrate was in the form of a disk which was approximately 3.18 mm thick in Examples 16 and 17 and approximately 2.5 mm thick in Examples 19 and 20. The polycrystalline silicon nitride substrate was a commercially available hot pressed material which had a density of over 99%, i.e. had almost a density of 100%. The material contained, based on the weight of the hot-pressed silicon nitride body, Zi% MgO, approximately 'A% Fe, approximately Vzoo% metallic impurities such as Ca, Al, and Cr, 2% free Si, 1% SiC and silicon nitride as the balance.

Die verwendete Vorrichtung entsprach im wesentlichen der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Vorrichtung. The device used essentially corresponded to the device shown in FIGS. 4 and 5.

Die Beschickung wurde gemäss Fig. 4 bei Raumtemperatur bis zu etwa 5600 kp/cm2 kalt gepresst. Die Dichte der Diamantkristalle in der zusammengepressten Anordnung war über 75 Volumenprozent der zusammengepressten Diamantmasse. The feed was cold pressed as shown in FIG. 4 at room temperature up to about 5600 kp / cm 2. The density of the diamond crystals in the compressed assembly was over 75 volume percent of the compressed diamond mass.

Die Menge der Tränklegierung reichte aus, die zusammengepresste Diamantmasse vollständig zu durchtränken und die Berührungsfläche des Substrats zu benetzen und die Poren der Grenzfläche auszufüllen. The amount of the impregnating alloy was sufficient to completely soak the compressed diamond mass and to wet the contact surface of the substrate and to fill the pores of the interface.

Die Tränklegierung war eine ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung. The impregnating alloy was a silicon-rich alloy containing a eutectic.

Die hier angegebene Dichte des als Substrat verwendeten, polykristallinen Siliciumnitridkörpers ist die Bruchteilsdichte der theoretischen Dichte des Siliciumnitrids von 3,18 g/cm3. The density of the polycrystalline silicon nitride body used as substrate is the fractional density of the theoretical density of the silicon nitride of 3.18 g / cm 3.

Das Verbundmaterial oder der polykristalline Diamantkörper wurden mit Hilfe eines Hammers und eines Keiles auseinandergebrochen. The composite material or the polycrystalline diamond body was broken apart using a hammer and a wedge.

Die optische Untersuchung der Bruchstellen wurde unter einem Mikroskop bei etwa 100-facher Vergrösserung vorgenommen. The optical examination of the break points was carried out under a microscope at a magnification of approximately 100 times.

Die Bruchfläche des polykristallinen Körpers wurde auf einem Gusseisenblock poliert. The fracture surface of the polycrystalline body was polished on a cast iron block.

Eine jeweils in Volumenprozent des Körpers angegebene Diamantdichte wurde nach der normierten Punktzähltechnik ermittelt, wobei eine Mikroaufnahme der polierten Querschnittsfläche in 690-facher Vergrösserung verwendet wurde und der analysierte Oberflächenbereich eine Grösse aufwies, welche das Mikrogefüge des gesamten Körpers ausreichend repräsentierte. A diamond density, given in percent by volume of the body, was determined using the standardized point-counting technique, using a micrograph of the polished cross-sectional area at 690 times magnification and the analyzed surface area being of a size which sufficiently represented the microstructure of the entire body.

Die Angaben über die Diamantdichte, die im Bereich von über 70, jedoch unter 90 Volumenprozent bezogen auf das Volumen des polykristallinen Körpers liegt, beruhen auf Erfahrung und ähnlichen Versuchen, insbesondere auf Versuchen, bei welchen der polykristalline Diamantkörper alleine hergestellt wurde. Das Aussehen des polykristallinen Körpers als Ganzes und auch das Volumen des gewonnenen, gereinigten polykristallinen Diamantkörpers des Verbundmaterials im Vergleich zum Volumen des ursprünglich eingesetzten Diamantpulvers beruhen auf der Annahme, dass weniger als 5 Volumenprozent des Diamantpulvers in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff umgewandelt worden sind. The information about the diamond density, which is in the range of over 70 but less than 90 percent by volume based on the volume of the polycrystalline body, is based on experience and similar tests, in particular on tests in which the polycrystalline diamond body was produced on its own. The appearance of the polycrystalline body as a whole and also the volume of the cleaned, cleaned polycrystalline diamond body of the composite material compared to the volume of the diamond powder originally used are based on the assumption that less than 5 percent by volume of the diamond powder has been converted into non-diamond-shaped, elemental carbon.

Bei den Beispielen 15 und 16 war die siliciumreiche Tränklegierung eine in situ gebildete Legierung aus Silicium und Zirkonium. In Examples 15 and 16, the silicon-rich impregnation alloy was an in situ silicon and zirconium alloy.

Beispiel 15 Example 15

Bei diesem Beispiel wurde ein polykristalliner Diamantkörper ohne ein Substrat hergestellt. In this example, a polycrystalline diamond body was made without a substrate.

Eine gegossene Siliciumscheibe mit einem Gewicht von 330 mg wurde innerhalb einer Zirkoniumbüchse in einem Molybdännapf angeordnet. Etwa 500 mg feines Diamantpulver, dessen Korngrösse im Bereich von etwa 1 bis etwa 60 Mikrometer lag und von dem mindestens 40 Gew.% eine Korngrösse von unter 10 Mikrometer aufwies, wurde oben auf die Siliciumscheibe gepackt. Ein Molybdännapf, der einen etwas grösseren Druchmesser als der ursprüngliche, mit Silicium und Diamanten beschickte Napf hatte, wurde als Deckel über die Öffnung des ursprünglichen, mit Silicium und Diamanten beschichten Napfes gestülpt. A cast silicon wafer weighing 330 mg was placed within a zirconium can in a molybdenum bowl. About 500 mg of fine diamond powder, the grain size of which was in the range from about 1 to about 60 micrometers and of which at least 40% by weight had a grain size of less than 10 micrometers, was packed on top of the silicon wafer. A molybdenum bowl, which had a slightly larger diameter than the original bowl filled with silicon and diamonds, was placed over the opening of the original bowl coated with silicon and diamonds.

Der auf diese Weise gebildete Behälter wurde dann gemäss Fig. 4 in ein Pulver aus hexagonalem Bornitrid eingepackt. Die gesamte Beschickung wurde bei Raumtemperatur in einer Stahlmatrize bis auf einen Druck von etwa 5600 kp/ cm2 kalt gepresst, wobei auf den Behälter und den Inhalt ein im wesentlichen isostatischer, d.h. ein von allen Richtungen im wesentlichen gleichmässig einwirkender Druck ausgeübt wurde. Der Pressdruck wurde solange aufrechterhalten, bis sich der Pressdruck unter Bildung eines dimensionsstabilen Formkörpers, d. h. eines im wesentlichen isostatischen Systems des mit Pulver umschlossenen Behälters stabilisiert hatte. Aus früheren Versuchen war bekannt, dass die zusammengepresste Diamantmasse in dem als Formkörper vorliegenden System eine Diamantdichte von über 75 Volumenprozent bezogen auf das Volumen der zusammengepressten Diamantmasse aufweist. Das Silicium war in einer Menge von etwa 80 Volumenprozent der zusammengepressten Diamantmasse vorhanden. The container formed in this way was then packed according to FIG. 4 in a powder made of hexagonal boron nitride. The entire feed was cold pressed at room temperature in a steel die to a pressure of about 5600 kp / cm2, with an essentially isostatic, i.e. an essentially uniform pressure was exerted from all directions. The pressing pressure was maintained until the pressing pressure with formation of a dimensionally stable molded body, i. H. stabilized an essentially isostatic system of the powder-enclosed container. It was known from previous experiments that the compressed diamond mass in the system in the form of a shaped body has a diamond density of more than 75 percent by volume based on the volume of the compressed diamond mass. The silicon was present in an amount of approximately 80 percent by volume of the compressed diamond mass.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

647487 647487

18 18th

Die entstandene, zusammengepresste Anordnung 21 des vom Pulver umschlossenen Behälters wurde dann heiss gepresst. Die Anordnung 21 wurde zu diesem Zweck in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise in eine Graphitform eingesetzt, welche den gleichen Durchmesser wie die Stahlmatrize hatte. Die Graphitform wurde in einen Induktionsofen gegeben. Der Innenraum des Behälters wurde zunächst evakuiert und anschliessend mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt, indem der Induktionsofen zunächst auf etwa 10 Torr evakuiert und anschliessend mit Stickstoff gefüllt wurde. Auf die in der Graphitform befindliche Anordnung 21 wurde dann ein Druck von ungefähr 350 kp/cm2 ausgeübt und aufrechterhalten. Die unter Druck stehende Anordnung 21 wurde dann in 7 Minuten auf eine Temperatur von 1500 °C induktiv erhitzt. Beim Aufheizen der Anordnung stieg der Druck aufgrund der Wärmedehnung des Systems auf etwa 700 kp/ cm2 an. Nach Erreichen einer Temperatur von etwa 1350 °C fiel der Druck auf etwa 350 kp/cm2 ab. Dieser Druckabfall deutet daraufhin, dass sich siliciumreiche Zirkoniumlegierung gebildet hatte, flüssig geworden war und begonnen hatte, in die zusammengepresste Diamantmasse einzudringen. Der Druck wurde auf den maximalen Heisspressdruck von 700 kp/cm2 erhöht. Als die Temperatur von 1500 °C erreicht worden war, wurde die Anordnung eine Minute lang bei dieser maximalen Heisspresstemperatur von 1500 °C unter dem Druck von 700 kp/cm2 gehalten, um eine vollständige Durchtränkung der kleineren Kapillaren der zusammengepressten Diamantmasse zu gewährleisten. Die Heizung wurde dann abgestellt, jedoch wurde kein zusätzlicher Druck ausgeübt. Auf diese Weise wurde für einen hohen Druck bei einer hohen Temperatur, jedoch für einen verringerten Druck bei einer niedrigen Temperatur und damit für eine ausreichende geometrische Stabilität gesorgt. Die heissgepresste Anordnung behielt auf diese Weise ihre Abmessungen bei, bis sie auf eine zur Handhabung ausreichende Temperatur abgekühlt war. The resulting, compressed arrangement 21 of the container enclosed by the powder was then hot pressed. For this purpose, the arrangement 21 was inserted into a graphite mold in the manner shown in FIG. 5, which had the same diameter as the steel die. The graphite mold was placed in an induction furnace. The interior of the container was first evacuated and then filled with a nitrogen atmosphere by first evacuating the induction furnace to about 10 torr and then filling it with nitrogen. A pressure of approximately 350 kp / cm2 was then applied to and maintained on the graphite mold assembly 21. The pressurized assembly 21 was then inductively heated to a temperature of 1500 ° C in 7 minutes. When the assembly was heated, the pressure rose to about 700 kp / cm 2 due to the thermal expansion of the system. After reaching a temperature of about 1350 ° C, the pressure dropped to about 350 kp / cm2. This drop in pressure indicates that silicon-rich zirconium alloy had formed, had become liquid, and had begun to penetrate the compressed diamond mass. The pressure was increased to the maximum hot press pressure of 700 kp / cm2. When the temperature of 1500 ° C was reached, the assembly was held at this maximum hot pressing temperature of 1500 ° C for one minute under the pressure of 700 kp / cm 2 to ensure complete soaking of the smaller capillaries of the compressed diamond mass. The heater was then turned off but no additional pressure was applied. In this way, a high pressure at a high temperature was ensured, but a reduced pressure at a low temperature and thus adequate geometric stability. In this way, the hot-pressed arrangement maintained its dimensions until it had cooled to a temperature sufficient for handling.

Der entstandene polykristalline Diamantkörper wurde dadurch gewonnen, dass das Umhüllungsmetall, d.h. der Molybdännapf und die Zirkoniumbüchse sowie überschüssiges Silicium an den Aussenflächen des Körpers durch Abschleifen und Sandstrahlen entfernt wurden. The resulting polycrystalline diamond body was obtained by the fact that the cladding metal, i.e. the molybdenum bowl and the zirconium sleeve as well as excess silicon on the outer surfaces of the body were removed by grinding and sandblasting.

Der entstandene, einstückige polykristalline Diamantkörper hatte die Form einer Scheibe mit einer Dicke von etwa 3 mm. Der Diamantkörper schien gut durchtränkt zu sein und eine feste Bindung zu haben. The resulting one-piece polycrystalline diamond body had the shape of a disk with a thickness of about 3 mm. The diamond body seemed to be well soaked and had a tight bond.

Die Röntgenstrahlenbeugungsanalyse der gereinigten Oberfläche, durch welche die Legierung eindrang, zeigt, dass der Körper aus Diamant, Siliciumkarbid und elementarem Silicium bestand und Siliciumkarbid und elementares Silicium in einer Menge von mindestens 2 Volumenprozent des Körpers vorhanden waren. Bei der Röntgenstrahlenbeugungsanalyse konnte jedoch kein nicht diamantförmiger, elementarer Kohlenstoff festgestellt werden. X-ray diffraction analysis of the cleaned surface through which the alloy penetrated shows that the body consisted of diamond, silicon carbide and elemental silicon and silicon carbide and elemental silicon were present in an amount of at least 2 percent by volume of the body. However, no non-diamond-shaped elemental carbon was found in the X-ray diffraction analysis.

Eine Untersuchung der Bruchstellen der Scheibe zeigte, dass die Bruchfläche transgranular und nicht intergranular war, das heisst, dass die Bruchfläche quer durch die Kristalle und nicht entlang den Kristallflächen verlief. Dies deutet daraufhin, dass die durch das Bindemittel bewirkte Bindung sehr gut und ebenso fest wie die Diamantkristalle selbst ist. An examination of the fracture points of the disk showed that the fracture surface was transgranular and not intergranular, that is to say that the fracture surface ran across the crystals and not along the crystal surfaces. This indicates that the binding caused by the binder is very good and as firm as the diamond crystals themselves.

Bei der Untersuchung der Bruchflächen wurde festgestellt, dass die Bruchflächen porenfrei waren, und das Bindemittel gleichmässig über den Körper verteilt war. When examining the fracture surfaces, it was found that the fracture surfaces were free of pores and the binder was evenly distributed over the body.

Bei der Untersuchung der polierten Bruchfläche wurde festgestellt, dass die polierte Fläche keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführende Löcher besass, was daraufhindeutet, dass eine feste Bindung vorliegt und der Diamantkörper als Schleifmittel geeignet ist. When examining the polished fracture surface, it was found that the polished surface had no holes due to broken diamond particles, which indicates that there is a strong bond and the diamond body is suitable as an abrasive.

Die Dichte der Diamantkristalle betrug etwa 81 Volumenprozent des polykristallinen Diamantkörpers. The density of the diamond crystals was approximately 81 volume percent of the polycrystalline diamond body.

Eine Mikroaufnahme der polierten Oberfläche mit 690-facher Vergrösserung zeigte eine weisse Phase. Bei einer 5 Röntgenstrahlenspektralanalyse dieser Phase stellte sich heraus, dass die Phase aus Zirkonium und Silicium bestand, was darauf hinweist, dass es sich bei dieser Phase um Zirkonium-silicid handelte. A micrograph of the polished surface at 690x magnification showed a white phase. An x-ray spectral analysis of this phase revealed that the phase consisted of zirconium and silicon, which indicates that this phase was zirconium silicide.

io Beispiel 16 Example 16

Bei diesem Beispiel wurde das Verbundmaterial unter Verwendung eines heissgepressten, polykristallinen Siliciumnitrids als Substrat hergestellt. In this example, the composite material was made using a hot pressed polycrystalline silicon nitride as the substrate.

Eine gegossene Siliciumscheibe mit einem Gewicht von 15 142 mg wurde innerhalb einer Zirkoniumhülse in einem Zirkoniumnapf angeordnet. Auf die Siliciumscheibe wurden 270 mg Diamantpulver mit einer Schichtdicke von etwa 1,5 mm aufgebracht. Das Diamantpulver enthielt 85 Gew.% Diamantteilchen, mit einer Korngrösse von 53 bis 62 Mikro-20 meter und 15 Gew.% Diamantteilchen mit einer Korngrösse von etwa 5 Mikrometer. Anstelle des in Beispiel 1 verwendeten Metalldeckels wurde ein in Fig. 2 gezeigter Stopfen 14 aus heissgepresstem, polykristallinem Siliciumnitrid verwendet. A cast silicon wafer weighing 15,142 mg was placed within a zirconium sleeve in a zirconium cup. 270 mg of diamond powder with a layer thickness of approximately 1.5 mm were applied to the silicon wafer. The diamond powder contained 85% by weight of diamond particles with a grain size of 53 to 62 micro-20 meters and 15% by weight of diamond particles with a grain size of about 5 micrometers. Instead of the metal cover used in Example 1, a stopper 14 shown in FIG. 2 made of hot-pressed, polycrystalline silicon nitride was used.

25 Der verschlossene Napf wurde dann gemäss Fig. 4 in ein Pulver aus hexagonalem Bornitrid verpackt. Die gesamte Beschickung wurde bei Raumtemperatur in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise kalt gepresst, wobei der verschlossene Napf und sein Inhalt einem im wesentlichen isostatischen 30 Druck ausgesetzt wurden. Der Pressdruck wurde solang aufrechterhalten, bis sich der Druck unter Bildung eines dimensionsstabilen Formkörpers, d.h. eines im wesentlichen isostatischen Systems des mit Pulver umschlossenen Napfes stabilisiert hatte. Die Dichte der Diamantkristalle lag über 75 35 Volumenprozent der zusammengepressten Diamantmasse. Die entstandene, zusammengepresste Anordnung 21 des von Pulver umhüllten, verschlossenen Napfes wurde dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 15 mit Ausnahme der in Tabelle II enthaltenen Angaben heissgepresst. 40 Das entstandene Verbundmaterial wurde dadurch gewonnen, dass das Umhüllungsmetall und überschüssiges Silicium an den Aussenflächen des Verbundmaterials durch Abschleifen und Sandstrahlen entfernt wurde. The sealed bowl was then packed in a powder made of hexagonal boron nitride as shown in FIG. 4. The entire feed was cold pressed at room temperature in the manner described in Example 1, with the sealed well and its contents being subjected to a substantially isostatic pressure. The pressing pressure was maintained until the pressure developed to form a dimensionally stable molded body, i.e. stabilized an essentially isostatic system of the powder-enclosed bowl. The density of the diamond crystals was over 75 35 percent by volume of the compressed diamond mass. The resulting compressed assembly 21 of the powder-covered sealed cup was then hot pressed in the same manner as in Example 15 except for the information contained in Table II. 40 The resulting composite material was obtained by removing the coating metal and excess silicon on the outer surfaces of the composite material by grinding and sandblasting.

Die Beispiele 15 und 16 sind in Tabelle II zusammenge-45 stellt. Auch bei den in Tabelle II aufgeführten Beispielen 17, 19 und 20 wurde eine Gusslegierung in Form einer Scheibe mit der angegebenen Zusammensetzung und Dicke sowie mit einem dem Durchmesser der angegebenen Auskleidung entsprechenden Durchmesser innerhalb der hülsenartigen so Auskleidung auf dem Boden des angegebenen Napfes angeordnet. Das Diamantpulver wurde in der angegebenen Menge oben auf die Scheibe gepackt. Schliesslich wurde das angegebene, polykristalline Siliciumnitridsubstrat oben auf das Diamantpulver aufgebracht. Das Siliciumnitridsubstrat bil-55 dete einen den Napf verschliessenden Stopfen, der in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Der verschlossene Napf wurde dann in der in Beispiel 2 beschriebenen Weise mit Ausnahme der in Tabelle II enthaltenen Angaben kalt und heiss gepresst. Das entstandene Verbundmaterial wurde 60 im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 16 gewonnen. Examples 15 and 16 are shown in Table II. In Examples 17, 19 and 20 listed in Table II, too, a cast alloy in the form of a disk with the specified composition and thickness and with a diameter corresponding to the diameter of the specified lining was arranged within the sleeve-like lining on the bottom of the specified bowl. The diamond powder was packed on top of the disc in the amount indicated. Finally, the specified polycrystalline silicon nitride substrate was applied on top of the diamond powder. The silicon nitride substrate formed a stopper which closes the cup and is provided with the reference symbol 14 in FIG. 2. The sealed cup was then cold and hot pressed in the manner described in Example 2 with the exception of the information contained in Table II. The resulting composite was obtained in essentially the same manner as in Example 16.

Das entstandene, gereinigte, einstückige Verbundmaterial der Beispiele 16,17,19 und 20 hatte die Form einer im wesentlichen gleichförmigen Scheibe, die bei den Beispielen 16 65 und 17 eine Dicke von etwa 4,7 mm und bei den Beispielen 19 und 20 eine Dicke von etwa 3,8 mm hatte. The resulting, cleaned, one-piece composite material of Examples 16, 17, 19 and 20 was in the form of a substantially uniform disc, which was about 4.7 mm thick in Examples 16 and 17 and a thickness in Examples 19 and 20 of about 3.8 mm.

Beim Beispiel 18 wurde ein polykristalliner Diamantkörper ohne die Verwendung eines metallischen Behälters, einer In Example 18, a polycrystalline diamond body was used without the use of a metallic container

19 19th

647 487 647 487

Auskleidung oder eines Substrats hergestellt. Die benutzten Vorrichtungen entsprachen jedoch im wesentlichen den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Vorrichtungen. Das Pulver aus hexagonalem Bornitrid wurde in die Matrize der Fig. 4 gepackt. Ein als Form dienender Zylinder wurde in das Pulver gedrückt. Der Zylinder bestand aus gesintertem Metallkarbid und hatte einen Durchmesser von etwa 8,9 mm und eine Dicke von etwa 6,3 mm. Die Achse des Zylinders war im wesentlichen mit der Mittelachse der Matrize ausgerichtet. Lining or a substrate made. However, the devices used essentially corresponded to the devices shown in FIGS. 4 and 5. The hexagonal boron nitride powder was packed into the die of FIG. 4. A cylinder serving as a shape was pressed into the powder. The cylinder was made of sintered metal carbide and was about 8.9 mm in diameter and about 6.3 mm in thickness. The axis of the cylinder was essentially aligned with the central axis of the die.

Nach dem Einsetzen des Zylinders in das Pulver wurde zusätzliches, pulverförmiges hexagonales Bornitrid in die Matrize gegeben, um den Zylinder vollständig abzudecken. Der vom Pulver umschlossene Zylinder wurde bei Raumtemperatur unter einem Druck von 350 kp/cm2 gepresst. Der Pressstempel 23a wurde dann herausgezogen und der Pressstempel 23 diente zum teilweisen Herausdrücken des von Pulver umschlossenen Zylinders aus der Matrize. After inserting the barrel into the powder, additional powdered hexagonal boron nitride was added to the die to completely cover the barrel. The cylinder enclosed by the powder was pressed at room temperature under a pressure of 350 kp / cm2. The plunger 23a was then pulled out and the plunger 23 was used to partially push the cylinder enclosed by powder out of the die.

Der freiliegende Teil des gepressten Pulvers wurde entfernt, um den Zylinder teilweise freizulegen. Der Zylinder wurde dann herausgezogen, wobei ein vom Zylinder einge-presster Hohlraum zurückblieb. Beim Beispiel 4 wurde eine aus einer Gusslegierung bestehende Scheibe mit der angegebenen Zusammensetzung und Dicke sowie mit einem dem Innendurchmesser des Hohlraums im wesentlichen entsprechenden Durchmesser auf dem Boden des Hohlraumes angeordnet. Eine Schicht aus Diamantpulver mit der angegebenen Korngrösse, der angegebenen Menge und der angegebenen Dicke wurde oben auf die Legierungsscheibe gepackt. Eine Scheibe aus heissgepresstem, pulverförmigem, hexagonalem Bornitrid mit einem dem Innendurchmesser der Aussparung entsprechenden Durchmesser wurde in der Aussparung oben auf dem Diamantpulver angeordnet. Die heissgepresste Scheibe diente als Stopfen, um zu gewährleisten, dass die Oberfläche des entstehenden polykristallinen Diamantkörpers flach ist. The exposed part of the pressed powder was removed to partially expose the cylinder. The cylinder was then pulled out, leaving a cavity pressed in by the cylinder. In Example 4, a disc made of a cast alloy with the specified composition and thickness and with a diameter substantially corresponding to the inside diameter of the cavity was placed on the bottom of the cavity. A layer of diamond powder with the specified grain size, quantity and thickness was packed on top of the alloy disc. A disk of hot-pressed, powdered, hexagonal boron nitride with a diameter corresponding to the inside diameter of the recess was placed in the recess on top of the diamond powder. The hot pressed disc served as a stopper to ensure that the surface of the resulting polycrystalline diamond body was flat.

Die gesamte Masse wurde dann mit Hilfe des Pressstempels 23a in die Mitte der Matrize gedrückt, worauf der Pressstempel 23a zurückgezogen wurde. Eine zusätzliche Menge an pulverförmigem, hexagonalem Bornitrid wurde in die Matrize gegeben, um die heissgepresste Scheibe aus hexagonalem Bornitrid abzudecken und die Aussparung samt Inhalt in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise vollständig mit hexagonalem Bornitrid zu umschliessen. Die sich ergebende Beschickung wurde dann bei Raumtemperatur in der Stahlmatrize unter einem Druck von 5600 kp/cm2 in der in Fig. 4 gezeigten Weise kalt gepresst, wobei die Aussparung und ihr Inhalt einem im wesentlichen isostatischen Druck ausgesetzt wurden. Der Pressdruck wurde solang aufrechterhalten, bis sich der Pressdruck unter Bildung eines dimensionsstabilen Formkörpers, d.h. eines im wesentlichen isostatischen Systems der von Pulver umhüllten Aussparung samt Inhalt stabilisiert hatte. Aus früheren Versuchen war bekannt, dass die Diamantkristalle in dem als Formkörper vorliegenden, im wesentlichen isostatischen System der von Pulver umhüllten The entire mass was then pressed into the center of the die with the aid of the stamp 23a, whereupon the stamp 23a was withdrawn. An additional amount of powdered, hexagonal boron nitride was placed in the die to cover the hot-pressed hexagonal boron nitride disc and to completely enclose the recess and its contents with hexagonal boron nitride in the manner shown in FIG. 4. The resulting feed was then cold pressed at room temperature in the steel die under a pressure of 5600 kp / cm2 in the manner shown in Fig. 4, the cavity and its contents being subjected to a substantially isostatic pressure. The pressing pressure was maintained until the pressing pressure with formation of a dimensionally stable shaped body, i.e. an essentially isostatic system that had stabilized the powder-covered recess and its contents. It was known from previous experiments that the diamond crystals in the essentially isostatic system, which is in the form of a shaped body, were coated with powder

Aussparung mit Inhalt eine Dichte von über 75 Volumenprozent der zusammengepressten Diamantmasse hat. Recess with content has a density of over 75 percent by volume of the compressed diamond mass.

Die entstandene, gepresste Anordnung der von Pulver umhüllten Aussparung samt Inhalt entspricht im wesentli-5 chen der gepressten Anordnung 21 mit der Ausnahme, dass kein Metallbehälter verwendet wurde. Die entstandene, gepresste Anordnung wurde dann heiss gepresst, d.h. in die in Fig. 5 gezeigte Graphitform gegeben, welche den gleichen Durchmesser wie die Stahlmatrize hatte. Die Graphitform io wurde anschliessend in einen Induktionsofen eingesetzt. Der Innenraum der Aussparung wurde zunächst evakuiert und anschliessend mit einer Stickstoffatmosphäre gefüllt, indem der Ofen zunächst auf etwa 10 Torr evakuiert und anschliessend wieder mit trockenem Stickstoff aufgefüllt wurde. Auf 15 die in der Graphitform befindliche Anordnung wurde dann ein Druck von etwa 350 kp/cm2 ausgeübt und aufrechterhalten. Die unter Druck stehende Anordnung wurde dann in etwa 5 bis 7 Minuten auf die angegebene, maximale Heisspresstemperatur erhitzt. Beim Aufheizen der Anordnung 20 stieg der Druck aufgrund der Wärmedehnung des gesamten Systems auf den angegebenen, maximalen Heisspressdruck. The resulting, pressed arrangement of the recess encased by powder and its contents essentially corresponds to the pressed arrangement 21, with the exception that no metal container was used. The resulting pressed arrangement was then hot pressed, i.e. given in the graphite shape shown in Fig. 5, which had the same diameter as the steel die. The graphite form io was then placed in an induction furnace. The interior of the recess was first evacuated and then filled with a nitrogen atmosphere by first evacuating the furnace to about 10 torr and then refilling it with dry nitrogen. A pressure of about 350 kp / cm2 was then applied to and maintained on the assembly in the graphite mold. The pressurized assembly was then heated to the specified maximum hot pressing temperature in about 5 to 7 minutes. When the assembly 20 was heated, the pressure rose to the specified maximum hot pressing pressure due to the thermal expansion of the entire system.

Bei der angegebenen Temperatur, bei welcher die Tränkung begann, fiel der Druck auf etwa 350 kp/cm2 ab. Dieser Druckabfall deutet daraufhin, dass die angegebene Legie-25 rung geschmolzen und flüssig geworden ist und begonnen . hatte, in die Diamantmasse einzudringen. Der Druck wurde dann wieder auf den angegebenen, maximalen Heisspressdruck erhöht und eine Minute lang bei der angegebenen, maximalen Heisspresstemperatur gehalten, um ein vollstän-30 diges Eindringen der Legierung in die kleineren Kapillaren der zusammengepressten Diamantmasse sicherzustellen. Die Heizung wurde dann abgestellt, aber kein weiterer Druck angelegt. Dies sorgte für einen hohen Druck bei hoher Temperatur, aber für einen verringerten Druck bei niedriger 35 Temperatur und damit für eine ausreichende, geometrische Stabilität. Der entstandene polykristalline Diamantkörper wurde bei Raumtemperatur entnommen. Der Verschlussstopfen haftete nicht am Diamantkörper. Nach dem Entfernen von schuppenförmig an der Oberfläche des polykristalli-40 nen Diamantkörpers anhaftendem, hexagonalem Bornitridpulver und von überschüssiger Legierung durch Abschleifen und Sandstrahlen hatte der einstückige, polykristalline Diamantkörper die Gestalt einer Scheibe mit der angegebenen Dicke. At the specified temperature at which the impregnation started, the pressure dropped to about 350 kp / cm 2. This drop in pressure indicates that the specified alloy has melted and become liquid and has begun. had to penetrate the diamond mass. The pressure was then increased again to the specified maximum hot pressing pressure and held for one minute at the specified maximum hot pressing temperature in order to ensure complete penetration of the alloy into the smaller capillaries of the compressed diamond mass. The heater was then turned off but no further pressure was applied. This ensured a high pressure at high temperature, but a reduced pressure at a low temperature and thus adequate geometric stability. The resulting polycrystalline diamond body was removed at room temperature. The sealing plug did not adhere to the diamond body. After removal of scale-like hexagonal boron nitride powder adhering to the surface of the polycrystalline diamond body and excess alloy by grinding and sandblasting, the one-piece polycrystalline diamond body had the shape of a disk with the indicated thickness.

45 Die in der Tabelle II angegebene Heisspresstemperatur, bei welcher der Tränkvorgang beginnt, ist diejenige Temperatur, bei welcher die Legierung flüssig ist und in die zusammengepresste Diamantmasse einzudringen beginnt. Die angegebene, maximale Heisspresstemperatur und der angege-50 bene, maximale Heisspressdruck wurden gleichzeitig eine Minute lang aufrechterhalten, um ein vollständiges Ausfüllen der kleineren Kapillaren der zusammengepressten Diamantkristallmasse zu gewährleisten. 45 The hot pressing temperature specified in Table II, at which the impregnation process begins, is the temperature at which the alloy is liquid and begins to penetrate into the compressed diamond mass. The specified maximum hot pressing temperature and the specified maximum hot pressing pressure were maintained at the same time for one minute in order to ensure that the smaller capillaries of the compressed diamond crystal mass were completely filled.

Tabelle II Table II

Beispiel Tränkelegierung Example drinking potions

Atom% Menge ungef. Atom% quantity approx.

in mg Dicke in mm in mg thickness in mm

Diamantpulver Diamond powder

Korngrösse in Mi- Menge ungef. krometer in mg Pulver dicke Grain size in Mi amount approx. crometer in mg powder thickness

Metallbehälter (so- Substrat oder Stop-weit vorhanden) fen Open metal container (so- substrate or stop available)

15 15

gegossenes Silicium cast silicon

330 330

1 bis 60, wovon 40 Gew.% kleiner als 10 1 to 60, of which 40% by weight is less than 10

500 500

Mo-Napf mit Zr-Auskleidung kein, Mo-Napf als Deckel Mo bowl with Zr lining no, Mo bowl as lid

647 487 647 487

20 20th

Tabelle II (Fortsetzung) Table II (continued)

Beispiel Triinkelegierung Diamantpulver Metallbehiilter{so- Substrat oder Stop- Example triangle alloy diamond powder metal container {so- substrate or stop-

Aiom% Menge ungef. Korngrösse in Mi- Menge ungef. weit vorhanden) fen in mg Dicke krometer in mg Pulver in mm dickc in mm Aiom% quantity approx. Grain size in Mi amount approx. widely available) in mg thickness crometer in mg powder in mm thickc in mm

16 16

17 17th

18 18th

19 19th

20 20th

gegossenes 142 Silicium cast 142 silicon

85 Si 15 Cr 85 Si 15 Cr

86 Si 14 Ti 86 Si 14 Ti

86 Si 14 Ti 86 Si 14 Ti

95 Si 5 Re 95 Si 5 Re

260 210 260 210

133 133

121 121

0,76 0.76

1 1 1 1

0,76 0.76

82 Gew.% mit 53 bis 62,15 Gew.% mit ~5 82% by weight with 53 to 62.15% by weight with ~ 5

wie Beispiel 1) wie Beispiel 1) like example 1) like example 1)

270 1,5 Zr-Napf mit 270 1.5 Zr bowl with

Zr-Auskleidung Zr lining

290 1,6 Mo-Napf mit Zr-Auskleidung 290 1.6 Mo bowl with Zr lining

250 1,4 keiner wie Beispiel 1) 227 250 1.4 none like example 1) 227

70 Gew.% mit 1 bis 60, wovon 17 Gew.% mit 1 bis 10, und 30 Gew.% mit 1 bis 5 70% by weight with 1 to 60, of which 17% by weight with 1 to 10, and 30% by weight with 1 to 5

Mo-Napf mit Mo-Auskleidung Mo bowl with Mo lining

200 Mo-Napf mit 200 mo bowl with

Mo-Auskleidung heissgepresstes Siliciumnitrid heissgepresstes Siliciumnitrid heissgepresstes, hexagonales Bornitridpulver heissgepresstes, Siliciumnitrid heissgepresstes Siliciumnitrid Mo liner hot pressed silicon nitride hot pressed silicon nitride hot pressed hexagonal boron nitride powder hot pressed silicon nitride hot pressed silicon nitride

Tabelle II (Fortsetzung) Table II (continued)

Beispiel Maximaler Heiss- Heisspresstemperatur Schmelzpunkt der pressdruck Tränkung maximale Tränkelegierung in kp/cm2 C Temperatur in Literatur Example Maximum hot-hot pressing temperature Melting point of the press pressure impregnation Maximum impregnation alloy in kp / cm2 C temperature in literature

°C °C ° C ° C

Pollykristalliner Diamantkörper ungef. Dicke Röntgenstrahlenana-in mm lyse des Diamantkör pers Pollycrystalline diamond body approx. Thick X-ray analysis in mm lysis of the diamond body

15 15

16 16

17 17th

18 18th

19 19th

20 20th

700 700

910 910

770 910 770 910

910 910 910 910

1350 1350

4300 4300

1260 1345 1260 1345

1322 1340 1322 1340

1500 1500

1525 1525

1450 1540 1450 1540

1525 1540 1525 1540

1360 1360

(Si-9,6 Gew.% Zr eutektisch) (Si-9.6 wt% Zr eutectic)

1360 1360

(Si-9,6 Gew.% Zr eutektisch) (Si-9.6 wt% Zr eutectic)

1335 1335

(SiCr binär) 1330 (SiCr binary) 1330

1330 1250 1330 1250

(vorhergesagt) (predicted)

2,9 1,5 2.9 1.5

1.4 1.4

1.5 1.5

1,3 1,1 1.3 1.1

(gereinigte Fläche) Diamant, SiC und Si (cleaned surface) diamond, SiC and Si

(gebrochener Körper) Diamant SiC und TiSi2 (broken body) Diamond SiC and TiSi2

Die Beispiele 16, 17, 19 und 20 zeigen die Herstellung des Verbundmaterials gemäss der Erfindung. Nach einer optischen Untersuchung stellte sich heraus, dass jedes Verbundmaterial dieser Beispiele ein kontinuierliches Gefüge hatte, aber die Grenzfläche zwischen dem Diamantkörper und dem Substrat aufgrund der unterschiedlichen Korngrösse und aufgrund von Farbunterschieden zwischen dem Diamantkörper und dem Substrat festgestellt werden konnte. Das Siliciumnitridsubstrat war dunkler als der graue Diamantkörper. Die Aussenfläche eines jeden polykristallinen Diamantkörpers war gut durchtränkt, wobei das Bindemittel gleichmässig verteilt war. Die Diamanten waren gut miteinander verbunden. Examples 16, 17, 19 and 20 show the production of the composite material according to the invention. After an optical examination, it was found that each composite material of these examples had a continuous structure, but the interface between the diamond body and the substrate could be determined due to the different grain size and due to color differences between the diamond body and the substrate. The silicon nitride substrate was darker than the gray diamond body. The outer surface of each polycrystalline diamond body was well saturated, with the binder evenly distributed. The diamonds were well connected.

60 Der polykristalline Diamantkörper der Verbundmaterialien nach den Beispielen 17 und 18 hatte eine Diamantdichte, die über 70 Volumenprozent, jedoch unter 90 Volumenprozent des Volumens des polykristallinen Körpers betrug. 60 The polycrystalline diamond body of the composite materials according to Examples 17 and 18 had a diamond density which was over 70 percent by volume but less than 90 percent by volume of the volume of the polycrystalline body.

Die Diamantfläche des Verbundmaterials nach Beispiel 65 16 wurde poliert. Bei der optischen Untersuchung der polierten Fläche stellte sich heraus, dass die polierte Fläche keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführende Löcher besass, was daraufhindeutet, dass eine feste Bindung The diamond surface of the composite material according to Example 65 16 was polished. Upon visual inspection of the polished surface, it was found that the polished surface had no holes due to broken diamond particles, indicating that a firm bond

21 21st

647 487 647 487

vorliegt. Die Dichte der Diamantkristalle betrug etwa 71 Volumenprozent des polykristallinen Diamantkörpers nach Beispiel 16. is present. The density of the diamond crystals was about 71 percent by volume of the polycrystalline diamond body according to Example 16.

Der polykristalline Diamantkörper in Beispiel 18 war eine gut durchtränkte, fest gebundene, harte Scheibe. Der Diamantkörper wurde im wesentlichen in zwei Hälften auseinandergebrochen. Bei der optischen Untersuchung der Bruchflächen wurde festgestellt, dass die Bruchflächen porenfrei waren, das Bindemittel im Diamantkörper gleichmässig verteilt und der Bruch transgranular und nicht intergra-nular war, das heisst, dass der Bruch quer durch die Kristalle und nicht entlang den Kristallgrenzen verlief. Dies deutet daraufhin, dass die durch das Bindemittel bewirkte Bindung sehr gut und ebenso fest wie die Diamantkristalle selbst ist. The polycrystalline diamond body in Example 18 was a well-soaked, hard-bonded, hard disc. The diamond body was essentially broken apart in half. During the optical examination of the fracture surfaces, it was found that the fracture surfaces were pore-free, the binder was evenly distributed in the diamond body and the fracture was trans-granular and not inter-granular, which means that the fracture ran across the crystals and not along the crystal boundaries. This indicates that the binding caused by the binder is very good and as firm as the diamond crystals themselves.

Eine Bruchfläche der Scheibe des Beispiels 18 wurde poliert. Bei einer Untersuchung der polierten Fläche wurde festgestellt, dass die polierte Fläche keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführende Löcher besass, was die starke Bindung bestätigte. Die Dichte der Diamantkristalle im Diamantkörper des Beispiels 18 betrug etwa 80 Volumenprozent des polykristallinen Diamantkörpers. A fractured surface of the disk of Example 18 was polished. When the polished surface was examined, it was found that the polished surface had no holes due to broken diamond particles, which confirmed the strong bond. The density of the diamond crystals in the diamond body of Example 18 was about 80 volume percent of the polycrystalline diamond body.

Beispiel 21 Example 21

Das Verbundmaterial nach Beispiel 17 wurde als Schneidwerkzeug eingesetzt. Die freie Fläche des polykristallinen Diamantkörpers des Verbundmaterials wurde mit einer Diamantschleifscheibe geschliffen, um die freie Fläche des Diamantkörpers zu glätten und mit einer scharfen Schneidkante zu versehen. Das Substrat des Verbundmaterials wurde dann in einen Werkzeughalter eingespannt. The composite material according to Example 17 was used as a cutting tool. The free surface of the polycrystalline diamond body of the composite material was ground with a diamond grinding wheel in order to smooth the free surface of the diamond body and to provide it with a sharp cutting edge. The substrate of the composite material was then clamped in a tool holder.

Ein Teil der Schneidkante wurde auf einer Drehbank untersucht, mit welcher ein Jackfork-Sandstein mit einem Vorschub von 0,13 mm pro Umdrehung und einer Schnittiefe von 0,5 mm abgedreht wurde. Part of the cutting edge was examined on a lathe, with which a Jackfork sandstone was turned with a feed of 0.13 mm per revolution and a depth of cut of 0.5 mm.

Bei einer auf der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 28,5 m pro Minute betrug der Abrieb 3,6 x 10"6 cm3 pro Minute. Ein anderer Teil der Schneidkante wurde bei einer auf der Oberfläche gemessenen Schnittgeschwindigkeit von 79,3 m pro Minute untersucht. Der Abrieb betrug in diesem Fall 8,2 x 10"6 cm3 pro Minute. At a cutting speed of 28.5 m per minute measured on the surface, the abrasion was 3.6 × 10 6 cm 3 per minute. Another part of the cutting edge was examined at a cutting speed of 79.3 m per minute measured on the surface. The abrasion in this case was 8.2 x 10 "6 cm3 per minute.

Das Verbundmaterial wurde vom Werkzeughalter entfernt, worauf die Grenzfläche zwischen dem Diamantkörper und dem Substrat untersucht wurde. Es stellte sich heraus, dass die vorgenommenen Bearbeitungen keinen Einfiuss auf das Verbundmaterial hatten. The composite was removed from the tool holder and the interface between the diamond body and the substrate was examined. It turned out that the processing carried out had no influence on the composite material.

Beispiel 22 Example 22

Es wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 21 mit der Ausnahme vorgegangen, dass das gemäss Beispiel 19 hergestellte Verbundmaterial verwendet wurde. The procedure was the same as in Example 21, except that the composite material prepared according to Example 19 was used.

Ein Teil der Schneidkante wurde bei einer auf die Oberfläche bezogenen Schnittgeschwindigkeit von 30,5 m pro Minute untersucht. Nach einer Schneiddauer von 2 Minuten brachte die Schneidkante eine sehr kleine Verschleissnarbe hervor, was auf eine hervorragende Verschleissfestigkeit hinwies. Der Jackfork-Sandstein hatte jedoch eine tiefe Furche. Da das Verbundmaterial spröd war, brach ein kleines Stück der Schneidkante aus. Part of the cutting edge was examined at a surface speed of 30.5 m per minute. After a cutting time of 2 minutes, the cutting edge produced a very small scar, which indicated excellent wear resistance. However, the Jackfork sandstone had a deep furrow. Since the composite material was brittle, a small piece of the cutting edge broke out.

Eine Untersuchung des Verbundmaterials nach dem Schneidvorgang zeigte, dass die Schneidversuche keinen Einfiuss auf die Grenzfläche zwischen dem polykristallinen Diamantkörper und dem Siliciumnitridsubstrat hatten. Examination of the composite material after the cutting process showed that the cutting tests had no effect on the interface between the polycrystalline diamond body and the silicon nitride substrate.

Beispiel 23 Example 23

Das gemäss Beispiel 20 hergestellte Verbundmaterial wurde im wesentlichen in zwei Hälften auseinandergebrochen. Die Bruchflächen wurden optisch untersucht. Bei der Untersuchung der Bruchflächen stellte sich heraus, dass sowohl der polykristalline Diamantkörper als auch die Grenzfläche des Verbundmaterials porenfrei waren, das Bindemittel gleichmässig im Diamantkörper verteilt und der Bruch transgranular und nicht intergranular war, d.h. dass der Bruch quer durch die Kristalle und nicht entlang den Kristallgrenzen verlief. Dies deutet daraufhin, dass die durch das Bindemittel hervorgerufene Bindung sehr gut und ebenso fest wie die Diamantkristalle selbst ist. Es konnten auch keine sichtbaren Zwischenschichten oder Fehler an der Grenzfläche zwischen dem Siliciumnitridsubstrat und der polykristallinen Diamantschicht festgestellt werden. Die Bruchfläche des Verbundmaterials hatte ein kontinuierliches Gefüge. Lediglich die unterschiedliche Korngrösse zwischen den Diamanten und dem fest haftenden Substrat sowie die dunklere Farbe des Substrats Hessen die Grenze zwischen dem Substrat und dem polykristallinen Diamantkörper erkennen. The composite material produced according to Example 20 was essentially broken apart in two halves. The fracture surfaces were examined optically. When examining the fracture surfaces, it was found that both the polycrystalline diamond body and the interface of the composite material were pore-free, the binder was evenly distributed in the diamond body, and the fracture was transgranular and not intergranular, i.e. that the break was across the crystals and not along the crystal boundaries. This indicates that the bond caused by the binder is very good and as strong as the diamond crystals themselves. There were also no visible intermediate layers or defects at the interface between the silicon nitride substrate and the polycrystalline diamond layer. The fracture surface of the composite material had a continuous structure. Only the different grain size between the diamonds and the firmly adhering substrate as well as the darker color of the Hessen substrate recognize the boundary between the substrate and the polycrystalline diamond body.

Die Bruchflächen des Verbundmaterials wurden poliert. Bei der optischen Untersuchung der in Fig. 7 gezeigten, polierten Bruchfläche wurde festgestellt, dass die polierte Fläche keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführende Löcher besass. Dies ist ein Hinweis dafür, dass eine feste Bindung vorliegt. Die Fig. 7 zeigt in ihrem oberen Teil den polykristallinen Diamantkörper und in ihrem unteren Teil das Substrat. Die dazwischenliegende Grenzfläche kann durch das unterschiedliche Kristallgefüge und durch die unterschiedliche Farbe zwischen dem Diamantkörper und dem Substrat ausgemacht werden. Die Dichte der Diamantkristalle betrug etwa 75 Volumenprozent des in Fig. 7 gezeigten, polykristallinen Diamantkörpers. The fracture surfaces of the composite material have been polished. When the polished fracture surface shown in Fig. 7 was visually examined, it was found that the polished surface had no holes due to broken diamond particles. This is an indication that there is a firm bond. 7 shows the polycrystalline diamond body in its upper part and the substrate in its lower part. The interface between them can be identified by the different crystal structure and the different color between the diamond body and the substrate. The density of the diamond crystals was about 75 volume percent of the polycrystalline diamond body shown in FIG. 7.

Beispiel 24 Example 24

Die nach den Beispielen 16, 17 und 19 hergestellten Verbundmaterialien wurden im wesentlichen in zwei Hälften auseinandergebrochen. Die Bruchflächen wurden optisch untersucht. Bei der Untersuchung der Bruchflächen wurde festgestellt, dass sowohl der polykristalline Diamantkörper als auch die Grenzfläche eines jeden Verbundmaterials porenfrei waren, das Bindemittel gleichmässig im Diamantkörper verteilt und der Bruch transgranular und nicht intergranular war, d.h. dass der Bruch quer durch die Kristalle und nicht entlang den Kristallgrenzen verlief. Dies deutet darauf hin, dass die durch das Bindemittel bewirkte Bindung sehr gut und ebenso fest wie die Diamantkristalle selbst ist. Es konnten auch keine sichtbaren Zwischenschichten oder Fehler an der Grenzfläche zwischen dem Siliciumnitridsubstrat und der anhaftenden, polykristallinen Diamantschicht festgestellt werden. Die Bruchfläche eines jeden Verbundmaterials hatte ein kontinuierliches Gefüge. Lediglich die unterschiedliche Korngrösse zwischen den Diamanten und dem fest haftenden Substrat, sowie die dunklere Farbe des Substrats Hessen die Grenze zwischen dem Substrat und dem polykristallinen Diamantkörper erkennen. The composite materials made according to Examples 16, 17 and 19 were essentially broken apart in half. The fracture surfaces were examined optically. When examining the fracture surfaces, it was found that both the polycrystalline diamond body and the interface of each composite material were pore-free, the binder was evenly distributed in the diamond body, and the fracture was transgranular and not intergranular, i.e. that the break was across the crystals and not along the crystal boundaries. This indicates that the binding caused by the binder is very good and as strong as the diamond crystals themselves. There were also no visible intermediate layers or defects at the interface between the silicon nitride substrate and the adherent, polycrystalline diamond layer. The fracture surface of each composite material had a continuous structure. Only the different grain size between the diamonds and the firmly adhering substrate, as well as the darker color of the Hessen substrate, recognize the boundary between the substrate and the polycrystalline diamond body.

Die Bruchfläche des Verbundmaterials gemäss Beispiel 19 wurde poliert. Bei der Untersuchung der polierten Bruchfläche stellte sich heraus, dass die polierte Fläche keine auf ausgebrochene Diamantteilchen zurückzuführende Löcher aufwies, was hierauf hindeutet, dass eine feste Bindung vorliegt. Eine Mikroaufnahme der polierten Oberfläche mit einer 690-fachen Vergrösserung zeigte eine Zwischenschicht des Bindemittels an der Grenzfläche. Bei einer Auswertung einer elektronischen Mikroaufnahme der polierten Fläche mit einer 1000-fachen Vergrösserung wurde an der Grenzfläche eine Zwischenschicht aus Bindemittel festgestellt, die maximal eine Dicke von etwa 3 Mikrometer hatte. The fracture surface of the composite material according to Example 19 was polished. When examining the polished fracture surface, it was found that the polished surface had no holes due to broken diamond particles, which indicates that there is a strong bond. A micrograph of the polished surface at a 690x magnification showed an intermediate layer of the binder at the interface. When evaluating an electronic micrograph of the polished surface with a 1000-fold magnification, an intermediate layer of binder was found at the interface, which had a maximum thickness of about 3 micrometers.

Eine Röntgenstrahlenspektralanalyse des Bindemittels in der Zwischenschicht und im polykristallinen Diamantkörper zeigte, dass die Komponenten in beiden Fällen die gleichen waren. An X-ray spectral analysis of the binder in the intermediate layer and in the polycrystalline diamond body showed that the components were the same in both cases.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

S S

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims (20)

647 487 PATENTANSPRÜCHE647 487 PATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Verbundmaterials aus einem polykristallinen Diamantkörper und einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat unter Anwendung eines Heisspressvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass a) in einen Hohlraum eines Körpers eine Feststoffmasse aus einer ein Eutektikum enthaltenden siliciumreichen Legierung oder Feststoffkomponenten zur Bildung einer Eutektikum enthaltenden siliciumreichen Legierung, eine Diamantkristallmasse und ein Silicumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat eingebracht werden, wobei die Diamantkristallmasse zwischen dem Substrat und der Feststoffmasse beziehungsweise der Feststoffkomponenten angeordnet ist und mit dem Substrat und der Feststoffmasse der siliciumreichen Legierung oder mit mindestens einer Feststoffkomponente zur Bildung der ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung in Berührung steht und die ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung aus Silicium und einem Metall besteht, das mit Silicium ein Silicid bildet; 1. A method for producing a one-piece composite material from a polycrystalline diamond body and a silicon carbide or silicon nitride substrate using a hot pressing process, characterized in that a) a solid mass from a silicon-rich alloy containing a eutectic or solid components to form a eutectic is contained in a cavity of a body silicon-rich alloy, a diamond crystal mass and a silicon carbide or silicon nitride substrate are introduced, the diamond crystal mass being arranged between the substrate and the solid mass or the solid components and with the substrate and the solid mass of the silicon-rich alloy or with at least one solid component to form the eutectic containing silicon-rich alloy is in contact and the eutectic-containing, silicon-rich alloy consists of silicon and a metal, which with Siliciu m forms a silicide; b) der Körper und sein Inhalt in einem druckübertragenden Pulvermedium angeordnet werden, welches den einwirkenden Druck im wesentlichen unvermindert überträgt und während des Heisspressvorganges im wesentlichen ungesintert bleibt; b) the body and its contents are arranged in a pressure-transmitting powder medium which transmits the acting pressure essentially unabated and remains essentially unsintered during the hot pressing process; c) auf den Körper und seinen Inhalt über das Pulvermedium ein im wesentlichen isostatischer Druck ausgeübt wird, um die Abmessungen des Körpers und des Inhaltes im wesentlichen gleichförmig zu stabilisieren und dadurch ein formstabiles, im wesentlichen isostatisches System des mit Pulver umhüllten Körpers zu schaffen, wobei das Volumen der zusammengepressten Masse der Diamantkristalle über 70 Volumenprozent des Volumens der zusammengepressten Diamantkristalle beträgt; c) a substantially isostatic pressure is exerted on the body and its contents via the powder medium in order to stabilize the dimensions of the body and the contents substantially uniformly and thereby to create a dimensionally stable, essentially isostatic system of the body encased in powder, whereby the volume of the compressed mass of diamond crystals is over 70 percent by volume of the volume of the compressed diamond crystals; d) das sich ergebende isostatische System einem Heiss-pressvorgang unterworfen wird, um eine flüssige, Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung zu bilden und diese flüssige, siliciumreiche Legierung in die Zwischenräume der zusammengepressten Masse der Diamantkristalle einzuschwemmen und mit der Berührungsfläche des Substrats in Berührung zu bringen, das eine Grenzfläche mit der zusammengepressten Kristallmasse bildet, wobei der Heiss-pressvorgang bei einer Heisspresstemperatur von unter 1600 °C unter einem Heisspressdruck durchgeführt wird, der ausreicht, um die flüssige, siliciumreiche Legierung in die Zwischenräume der zusammengepressten Diamantkristallmasse einzuschwemmen, wobei die ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Feststofflegierung oder die Feststoffkomponenten zur Bildung der ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung in einer Menge verwendet werden, die bei der Heisspresstemperatur zur Bildung einer ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung genügt, um die Zwischenräume der zusammengepressten Masse der Diamantkristalle auszufüllen und die Berührungsfläche des Substrats zu benetzen, um dadurch die Poren an der Grenzfläche zu füllen, so dass die Grenzfläche zumindest im wesentlichen porenfrei ist, wobei der Heisspressvorgang in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die keinen merklichen schädlichen Einfluss auf die Diamantkristalle, die flüssige siliciumreiche Tränklegierung oder das Substrat hat, und wobei während des Heisspressvorganges weniger als 5 Volumenprozent der Diamantkristalle in nicht diamantförmigen elementaren Kohlenstoff umgewandelt werden und der nicht diamantförmige Kohlenstoff oder die Oberflächen der Diamantkristalle mit der flüssigen, siliciumreichen Legierung unter Karbidbildung reagieren; d) the resulting isostatic system is subjected to a hot pressing process in order to form a liquid, eutectic-containing, silicon-rich alloy and to flood this liquid, silicon-rich alloy into the interstices of the compressed mass of the diamond crystals and to bring them into contact with the contact surface of the substrate , which forms an interface with the compressed crystal mass, the hot-pressing process being carried out at a hot-pressing temperature of below 1600 ° C. under a hot-pressing pressure sufficient to wash the liquid, silicon-rich alloy into the interstices of the compressed diamond crystal mass, which is a eutectic containing silicon-rich solid alloy or the solid components for forming the eutectic-containing silicon-rich alloy can be used in an amount which is at the hot pressing temperature for forming a eutectic-containing silicon-rich alloy It suffices to fill the gaps of the compressed mass of the diamond crystals and to wet the contact surface of the substrate, thereby filling the pores at the interface, so that the interface is at least substantially non-porous, the hot pressing process being carried out in an atmosphere which no noticeable harmful influence on the diamond crystals, the liquid silicon-rich impregnating alloy or the substrate, and wherein during the hot pressing process less than 5 percent by volume of the diamond crystals are converted into non-diamond-shaped elemental carbon and the non-diamond-shaped carbon or the surfaces of the diamond crystals with the liquid, silicon-rich React alloy with carbide formation; e) das sich ergebende, heissgepresste, im wesentlichen isostatische System während des Abkühlens unter einem Druck gehalten wird, der zumindest im wesentlichen zur Aufrechterhaltung der Abmessungen des heissgepressten Systems ausreicht; und f) das sich ergebende Verbundmaterial entnommen wird, s bei welchem der polykristalline Diamantkörper mit einem Siliciumatome enthaltendes Bindemittel verbunden ist und die Diamantkristalle in einer Menge von mindestens 70 Volumenprozent des Volumens des polykristallinen Diamantkörpers vorliegen. e) the resulting hot-pressed, substantially isostatic system is maintained during cooling under a pressure which is at least substantially sufficient to maintain the dimensions of the hot-pressed system; and f) removing the resulting composite material, s in which the polycrystalline diamond body is bonded with a binder containing silicon atoms and the diamond crystals are present in an amount of at least 70 volume percent of the volume of the polycrystalline diamond body. ioio 2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Siliciumkarbid und ein Me-tallsilicid enthält, wobei die Metallkomponente des Metallsi-licids aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kobalt, Chrom, Eisen, Hafnium, Mangan, Molybdän, Niob, Nickel, Paladium, 15 Platin, Rhenium, Rhodium, Rhutenium, Tantal, Thorium, Titan, Uran, Vanadium, Wolfram, Yttrium, Zirkonium und Legierungen dieser Metalle umfasst, oder dass das Bindemittel Siliciumkarbid und ein Metallkarbid enthält, wobei die Metallkomponente des Metallkarbids aus der Gruppe ausge-2o wählt ist, die Chrom, Hafnium, Titan, Zirkonium, Tantal, Vanadium, Wolfram, Molybdän und Legierungen dieser Metalle umfasst, und dass das Bindemittel gegebenenfalls auch elementares Silicium enthält. 2. The method according to claim 1, characterized in that the binder contains silicon carbide and a metal silicide, the metal component of the metal silicide being selected from the group consisting of cobalt, chromium, iron, hafnium, manganese, molybdenum, niobium, nickel , Palladium, 15 platinum, rhenium, rhodium, rhutenium, tantalum, thorium, titanium, uranium, vanadium, tungsten, yttrium, zirconium and alloys of these metals, or that the binder contains silicon carbide and a metal carbide, wherein the metal component of the metal carbide consists of the Group selected is selected, which includes chromium, hafnium, titanium, zirconium, tantalum, vanadium, tungsten, molybdenum and alloys of these metals, and that the binder optionally also contains elemental silicon. 3 3rd 647 487 647 487 unter Auffüllen der Poren an der Grenzfläche zu benetzen, so dass die Grenzfläche zumindest im wesentlichen porenfrei ist, wobei der Heisspressvorgang in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die keinen merklichen schädlichen Ein-fluss auf die Diamantkristalle, die flüssige siliciumreiche Legierung oder das Substrat hat, und wobei während des Heisspressvorgangs weniger als 5 Volumenprozent der Diamantkristalle in nicht diamantförmigen elementaren Kohlenstoff umgewandelt werden und der nicht diamantförmige Kohlenstoff oder die Oberflächen der Diamantkristalle mit der flüssigen, siliciumreichen Legierung unter Karbidbildung reagieren; wetting the pores at the interface so that the interface is at least substantially pore-free, the hot pressing process being carried out in an atmosphere which has no appreciable deleterious effect on the diamond crystals, the liquid silicon-rich alloy or the substrate, and wherein less than 5 percent by volume of the diamond crystals are converted to non-diamond-shaped elemental carbon during the hot pressing process and the non-diamond-shaped carbon or the surfaces of the diamond crystals react with the liquid, silicon-rich alloy to form carbide; e) das sich ergebende, heissgepresste, im wesentlichen isostatische System während des Abkühlens unter einem Druck gehalten wird, der zumindest im wesentlichen zur Aufrechterhaltung der Abmessungen des heissgepressten Systems ausreicht; und f) das sich ergebende Verbundmaterial entnommen wird, bei welchem der polykristalline Diamantkörper mit dem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat verbunden ist und in dem die Diamantkristalle in einer Menge von mindestens 70 Volumenprozent des Volumens des polykristallinen Diamantkörpers vorliegen. e) the resulting hot-pressed, substantially isostatic system is maintained during cooling under a pressure which is at least substantially sufficient to maintain the dimensions of the hot-pressed system; and f) removing the resulting composite material from which the polycrystalline diamond body is bonded to the silicon carbide or silicon nitride substrate and in which the diamond crystals are present in an amount of at least 70 percent by volume of the volume of the polycrystalline diamond body. 3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekenn-25 zeichnet, dass a) in einen Hohlraum eines als Körper und Abschirmung dienenden Behälter eine Feststoffmasse aus einer das Bindemittel bildenden, ein Eutektikum enthaltenden siliciumreichen Legierung oder Feststoffkomponenten zur Bildung ei-3o ner Eutektikum enthaltenden siliciumreichen Legierung, eine Diamantkristallmasse und ein Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat eingebracht werden, wobei die Diamantkristallmasse zwischen dem Substrat und der Legierung bzw. den Feststoffkomponenten, angeordnet ist und mit dem 35 Substrat und der Legierung bzw. den Feststoffkomponenten oder mit mindestens einer Komponente davon in Berührung steht und wobei die ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung aus Silicium und einem Metall besteht, das mit Silicium ein Silicid bildet, 3. The method according to claim 1, characterized in that a) in a cavity of a container serving as a body and shield, a solid mass made of a binder-forming, eutectic-containing silicon-rich alloy or solid components for forming a eutectic-containing silicon-rich Alloy, a diamond crystal mass and a silicon carbide or silicon nitride substrate are introduced, the diamond crystal mass being arranged between the substrate and the alloy or the solid components and being in contact with the substrate and the alloy or the solid components or with at least one component thereof and wherein the eutectic-containing, silicon-rich alloy consists of silicon and a metal that forms a silicide with silicon, 40 b) der Behälter und sein Inhalt in einem druckübertragenden Pulvermedium angeordnet werden, welches den einwirkenden Druck im wesentlichen unvermindert überträgt und während des Heisspressvorganges im wesentlichen ungesintert bleibt, 40 b) the container and its contents are arranged in a pressure-transmitting powder medium which transmits the acting pressure essentially unabated and remains essentially unsintered during the hot pressing process, 45 c) auf den Behälter und seinen Inhalt über das Pulvermedium ein im wesentlichen isostatischer Druck ausgeübt wird, wobei die Abmessungen des Behälters und des Inhaltes im wesentlichen gleichförmig stabilisiert werden und wodurch ein formstabiles, im wesentlichen isostatisches System des so mit Pulver umhüllten Behälters geschaffen wird, wobei der Gehalt des polykristallinen Diamantkörpers an Diamantkristallen über 70 Volumenprozent des Volumens der zusammengepressten Diamantkristalle beträgt, 45 c) an essentially isostatic pressure is exerted on the container and its contents via the powder medium, the dimensions of the container and the contents being stabilized essentially uniformly and thereby creating a dimensionally stable, essentially isostatic system of the container thus coated with powder , wherein the content of the polycrystalline diamond body of diamond crystals is over 70 percent by volume of the volume of the compressed diamond crystals, d) das sich ergebende isostatische System einem Heiss-55 pressvorgang unterworfen wird, um eine flüssige, Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung zu bilden und diese flüssige, siliciumreiche Legierung in die Zwischenräume der zusammengepressten Masse der Diamantkristalle einzuschwemmen und mit der Berührungsfläche des Sub-6o strats in Berührung zu bringen, das eine Grenzfläche mit der zusammengepressten Kristallmasse bildet, wobei der Heisspresstemperatur von unter 1600 °C unter einem Heisspressdruck durchgeführt wird, wobei die eingesetzte Menge an ein ' Eutektikum enthaltender, siliciumreicher Legierung oder an 65 Feststoffkomponenten zur Bildung der ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung ausreicht, um die Zwischenräume der zusammengepressten Masse der Diamantkristalle auszufüllen und die Berührungsfläche des Substrats d) the resulting isostatic system is subjected to a hot pressing process in order to form a liquid, eutectic-containing, silicon-rich alloy and to flood this liquid, silicon-rich alloy into the spaces between the compressed mass of the diamond crystals and with the contact surface of the sub-6o strat to bring into contact, which forms an interface with the compressed crystal mass, the hot pressing temperature of below 1600 ° C is carried out under a hot pressing pressure, the amount used of a 'eutectic containing, silicon-rich alloy or 65 solid components to form the eutectic containing , silicon-rich alloy is sufficient to fill the gaps of the compressed mass of the diamond crystals and the contact surface of the substrate 4 4th per verteilt ist, der mit den Oberflächen der Diamantkristalle in Berührung stehende Teil des Bindemittels zumindest grösstenteils Siliciumcarbid ist, der Diamantkörper im wesentlichen porenfrei ist, die Dichte des Substrats von 85 bis 100 Prozent der theoretischen Dichte des Siliciumkarbids oder von 80 bis 100 Prozent der theoretischen Dichte von Sili-ciumnitrid beträgt, das Substrat Siliciumkarbid oder Sili-ciumnitrid in einer Menge von mindestens 90 Gewichtsprozent des Substrats enthält und frei von Bestandteilen ist, die einen merklichen schädlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials haben, der polykristalline Diamantkörper eine Grenzfläche mit dem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat hat und das Bindemittel vom polykristallinen Diamantkörper bis zur Berührungsfläche mit dem Substrat reicht und zumindest im wesentlichen die Poren an der Grenzfläche füllt, so dass die Grenzfläche zumindest im wesentlichen porenfrei ist, hergestellt nach den Verfahren gemäss Patentansprüchen 2 und 3 oder 2 und 8. distributed, the part of the binder in contact with the surfaces of the diamond crystals is at least largely silicon carbide, the diamond body is essentially non-porous, the density of the substrate from 85 to 100 percent of the theoretical density of the silicon carbide or from 80 to 100 percent of the theoretical Density of silicon nitride, the substrate contains silicon carbide or silicon nitride in an amount of at least 90 percent by weight of the substrate and is free of constituents which have a noticeably detrimental effect on the mechanical properties of the composite material, the polycrystalline diamond body interfaces with the Has silicon carbide or silicon nitride substrate and the binder extends from the polycrystalline diamond body to the contact surface with the substrate and at least substantially fills the pores at the interface, so that the interface is at least substantially pore-free, manufactured according to the Verfa hear according to claims 2 and 3 or 2 and 8. 4. Verfahren gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantkristalle mit abgestuften Korn-grössen im Bereich von 1 bis 60 Mikrometer eingesetzt werden. 4. The method according to claim 3, characterized in that the diamond crystals are used with graded grain sizes in the range of 1 to 60 microns. 5. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige, siliciumreiche Legierung in einer Menge eingesetzt wird, die von 25 bis 80 Volumenprozent des Volumens der zusammengepressten Diamantkristallmasse ausmacht. 5. The method according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the liquid, silicon-rich alloy is used in an amount which makes up 25 to 80 percent by volume of the volume of the compressed diamond crystal mass. 6. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der zusammengepressten Diamantkristall-Masse 71 bis unter 95 Volumenprozent an Diamantkristallen des Volumens der zusammengepressten Kristalle beträgt. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the content of the compressed diamond crystal mass is 71 to less than 95 percent by volume of diamond crystals of the volume of the compressed crystals. 7. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffmasse der siliciumreichen Legierung in Form von Körnern eingesetzt wird. 7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the solid mass of the silicon-rich alloy is used in the form of grains. 8. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) als Hohlraum eine Aussparung in ein als Körper wirkendes druckübertragendes Pulvermedium eingepresst wird, das den einwirkenden Druck im wesentlichen unvermindert überträgt und während des Heisspressvorganges im wesentlichen ungesintert bleibt; 8. The method according to claim 1, characterized in that a) as a cavity, a recess is pressed into a pressure-transmitting powder medium acting as a body, which transmits the acting pressure essentially unabated and remains essentially unsintered during the hot pressing process; b) in die Aussparung eine Feststoffmasse aus einer das Bindemittel bildenden, ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung oder Feststoffkomponenten zur Bildung einer ein Eutektikum enthaltenden siliciumreichen Legierung, eine Diamantkristallmasse und ein polykristallines Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat eingebracht werden, wobei die Diamantkristallmasse zwischen dem Substrat und der Legierung bzw. den Feststoffkomponenten angeordnet ist und mit dem Substrat und der Legierung bzw. den Feststoffkomponenten oder zumindest mit einer Komponente zur Bildung der ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung in Berührung steht, und wobei die ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung aus Silicium und einem Metall besteht, das mit dem Silicium ein Silicid bildet; b) a solid mass composed of a binder-forming, a eutectic-containing, silicon-rich alloy or solid components for forming a eutectic-containing silicon-rich alloy, a diamond crystal mass and a polycrystalline silicon carbide or silicon nitride substrate are introduced, the diamond crystal mass being between the substrate and the Alloy or the solid components is arranged and is in contact with the substrate and the alloy or the solid components or at least with a component for forming the eutectic-containing, silicon-rich alloy, and wherein the eutectic-containing, silicon-rich alloy of silicon and a metal which forms a silicide with the silicon; c) die Aussparung und ihr Inhalt mit einer zusätzlichen Menge des druckübertragenden Pulvermediums abgedeckt werden und hierdurch die Aussparung mit dem druckübertragenden Pulvermedium umhüllt wird; c) the recess and its contents are covered with an additional amount of the pressure-transmitting powder medium and the recess is thereby coated with the pressure-transmitting powder medium; d) auf die Aussparung und ihren Inhalt über das Pulvermedium ein im wesentlichen isostatischer Druck ausgeübt wird, wobei die Abmessungen der Aussparung und ihres Inhaltes im wesentlichen gleichförmig stabilisiert werden und wodurch ein formstabiles, im wesentlichen isostatisches System der von Pulver umhüllten Aussparung geschaffen wird, wobei der Gehalt des polykristallinen Diamantkörpers an Diamantkristallen über 70 Volumenprozent des Volumens der zusammengepressten Diamantkristalle beträgt; d) an essentially isostatic pressure is exerted on the recess and its contents via the powder medium, the dimensions of the recess and its contents being stabilized essentially uniformly and thereby creating a dimensionally stable, essentially isostatic system of the recess encased in powder, whereby the content of diamond crystals in the polycrystalline diamond body is more than 70 percent by volume of the volume of the compressed diamond crystals; e) das im wesentlichen isostatische System einem Heisspressvorgang unterworfen wird, um eine flüssige, ein Eutektikum enthaltende, siliciumreiche Legierung zu bilden und diese flüssige, siliciumreiche Legierung in die Zwischenräume der zusammengepressten Diamantkristallmasse einzuschwemmen und mit der Berührungsfläche des Substrats in Berührung zu bringen, das mit der zusammengepressten Kristallmasse eine Grenzfläche bildet, wobei der Heisspressvorgang bei einer Heisspresstemperatur von unter 1600 °C unter einem Heisspressdruck durchgeführt wird, wobei die eingesetzte Menge an ein Eutektikum enthaltender, siliciumrei-cher Legierung oder an Feststoffkomponenten zur Bildung der ein Eutektikum enthaltenden, siliciumreichen Legierung ausreicht, um die Zwischenräume der zusammengepressten Masse der Diamantkristalle auszufüllen und die Berührungsfläche des Substrats unter Auffüllen der Poren an der Grenzfläche zu benetzen, so dass die Grenzfläche zumindest im wesentlichen porenfrei ist, wobei der Heisspressvorgang in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die keinen merklichen, schädlichen Einfluss auf die Diamantkristalle oder die flüssige, siliciumreiche Legierung oder das Substrat hat, und wobei während des Heisspressvorgangs weniger als 5 Volumenprozent der Diamantkristalle in nicht diamantförmigen, elementaren Kohlenstoff umgewandelt werden und der nicht diamantförmige Kohlenstoff oder die Oberfläche der Diamantkristalle mit der flüssigen, siliciumreichen Legierung unter Karbidbildung reagieren; e) the essentially isostatic system is subjected to a hot pressing process in order to form a liquid, eutectic-containing, silicon-rich alloy and to flood this liquid, silicon-rich alloy into the interstices of the compressed diamond crystal mass and to bring it into contact with the contact surface of the substrate the compressed crystal mass forms an interface, the hot pressing process being carried out at a hot pressing temperature of below 1600 ° C. under a hot pressing pressure, the amount used of a silicon-rich alloy containing a eutectic or of solid components being sufficient to form the silicon-rich alloy containing a eutectic in order to fill the spaces between the compressed mass of the diamond crystals and to wet the contact surface of the substrate while filling the pores at the interface, so that the interface is at least substantially non-porous i The hot pressing process is carried out in an atmosphere which has no noticeable, harmful influence on the diamond crystals or the liquid, silicon-rich alloy or the substrate, and during the hot pressing process less than 5% by volume of the diamond crystals are converted into non-diamond-shaped, elemental carbon, and that non-diamond carbon or the surface of the diamond crystals react with the liquid, silicon-rich alloy to form carbide; f) das heissgepresste, im wesentlichen isostatische System während des Abkühlens unter einem Druck gehalten wird, der zumindest im wesentlichen zur Aufrechterhaltung der Abmessungen des heissgepressten Systems ausreicht; und g) das sich ergebende Verbundmaterial entnommen wird, bei welchem der polykristalline Diamantkörper mit dem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat verbunden ist und die Diamantkristalle in einer Menge von mindestens 70 Volumenprozent des Volumens des polykristallinen Diamantkörpers vorliegen. f) the hot-pressed, essentially isostatic system is kept during the cooling under a pressure which is at least essentially sufficient to maintain the dimensions of the hot-pressed system; and g) removing the resulting composite material from which the polycrystalline diamond body is bonded to the silicon carbide or silicon nitride substrate and the diamond crystals are present in an amount of at least 70 percent by volume of the volume of the polycrystalline diamond body. 9. Verfahren gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffmasse der siliciumreichen Legierung in gekörnter Form eingesetzt wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the solid mass of the silicon-rich alloy is used in granular form. 10 10th 10. Einstückiges Verbundmaterial, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1. 10. One-piece composite material, produced by the method according to claim 1. 11. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 10, aus einem polykristallinen Diamantkörper und einem Siliciumkarbid- oder Siliciumnitridsubstrat, in dem der polykristalline Diamantkörper mit dem polykristallinen Substrat aus Siliciumkarbid oder Siliciumnitrid verbunden ist, der polykristalline Diamantkörper aus einer Masse von Diamantkristallen besteht, die untereinander durch ein Siliciumatome enthaltendes Bindemittel fest verbunden sind, welches Bindemittel stets Siliciumkarbid und dazu ein Karbid und/oder Silicid einer Metallkomponente umfasst, welche mit Silicium ein Silicid bildet, die vorliegenden Diamantkristalle eine Grösse von 1 bis 1000 Mikrometer haben, der Diamantkristallanteil des Körpers von 70 Volumenprozent bis unter 90 Volumenprozent des Volumens des Diamantkristallkörpers ausmacht, der Anteil des Siliciumatome enthaltenden Bindemittels bis zu 30 Volumenprozent des Körpers beträgt, das Bindemittel zumindest im wesentlichen gleichförmig im Kör5 11. Composite material according to claim 10, of a polycrystalline diamond body and a silicon carbide or silicon nitride substrate, in which the polycrystalline diamond body is connected to the polycrystalline substrate made of silicon carbide or silicon nitride, the polycrystalline diamond body consists of a mass of diamond crystals, which contain one another by a silicon atom Binders are firmly connected, which binder always comprises silicon carbide and a carbide and / or silicide of a metal component, which forms a silicide with silicon, the present diamond crystals have a size of 1 to 1000 micrometers, the diamond crystal content of the body from 70 percent by volume to below 90 Volume percent of the volume of the diamond crystal body, the proportion of the binder containing silicon atoms is up to 30 volume percent of the body, the binder at least substantially uniform in the body 12. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel auch elementares Silicium enthält. 12. Composite material according to claim 11, characterized in that the binder also contains elemental silicon. 13. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Diamantkristalle von 70 Volumenprozent bis 89 Volumenprozent des polykristallinen Diamantkörpers beträgt. 13. Composite material according to claim 11, characterized in that the proportion of diamond crystals is from 70 volume percent to 89 volume percent of the polycrystalline diamond body. 14. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorliegenden Diamantkristalle in der Grösse abgestuft sind und die Korngrösse von 1 bis 60 Mikrometer beträgt. 14. Composite material according to claim 11, characterized in that the diamond crystals are graded in size and the grain size is from 1 to 60 micrometers. 15. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Siliciumkarbid und Metallsilicid enthält. 15. Composite material according to claim 11, characterized in that the binder contains silicon carbide and metal silicide. 15 15 20 20th 25 25th 30 30th 35 35 40 40 45 45 50 50 55 55 60 60 65 65 647 487 647 487 16. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich elementares Silicium enthält. 16. Composite material according to claim 15, characterized in that the binder additionally contains elemental silicon. • 17. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente des Metallsili-cids aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kobalt, Chrom, Eisen, Hafnium, Mangan, Molybdän, Niob, Nickel, Paladium, Platin, Rhenium, Rhodium, Rhutenium, Tantal, Thorium, Titan, Uran, Vanadium, Wolfram, Yttrium, Zirkonium und Legierungen dieser Metalle umfasst. 17. Composite material according to claim 15, characterized in that the metal component of the metal silicide is selected from the group consisting of cobalt, chromium, iron, hafnium, manganese, molybdenum, niobium, nickel, palladium, platinum, rhenium, rhodium, rhutenium , Tantalum, thorium, titanium, uranium, vanadium, tungsten, yttrium, zirconium and alloys of these metals. 18. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Siliciumkarbid und Metallkarbid enthält. 18. Composite material according to claim 11, characterized in that the binder contains silicon carbide and metal carbide. 19. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente des Metallkarbids aus der Gruppe ausgewählt ist, die Chrom, Hafnium, Titan, Zirkonium, Tantal, Vanadium, Wolfram, Molybdän und Legierungen dieser Metalle umfasst. 19. Composite material according to claim 18, characterized in that the metal component of the metal carbide is selected from the group comprising chromium, hafnium, titanium, zirconium, tantalum, vanadium, tungsten, molybdenum and alloys of these metals. 20. Verbundmaterial gemäss Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel zusätzlich elementares Silicium enthält. 20. Composite material according to claim 18, characterized in that the binder additionally contains elemental silicon.
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