CN108348970A

CN108348970A - 耐磨工具

Info

Publication number: CN108348970A
Application number: CN201680063650.8A
Authority: CN
Inventors: 角谷均; 佐藤武; 汤川实; 末光文也
Original assignee: ALMT Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: ALMT Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: US11072008B2; US20190060968A1; EP3369492A1; EP3369492A4; CN108348970B; ES2829238T3; JPWO2017073424A1; WO2017073424A1; JP6800160B2; EP3369492B1; KR20180079356A

Abstract

这种耐磨工具的芯材为复合多晶金刚石，所述复合多晶金刚石包含多晶金刚石和非金刚石碳，其中在所述多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。所述复合多晶金刚石中的所述多晶金刚石在复合多晶体中是三维连续的，并且平均一次粒径为10nm至500nm。

Description

耐磨工具

技术领域

本发明涉及一种耐磨工具。

本申请要求于2015年10月30日提交的日本专利申请No.2015-214044的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

在以下文献中描述了常规的耐磨工具。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利待审公开No.2-232106

专利文献2：日本专利待审公开No.2004-196595

专利文献3：国际公开WO2008/088048

发明内容

根据本公开的一个实施方案的耐磨工具是包含复合多晶金刚石作为芯材的耐磨工具，所述复合多晶金刚石由多晶金刚石和非金刚石碳组成，其中在所述多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。

附图说明

图1是含有常规单晶金刚石的拉丝模具的截面示意图。

图2A示出了包含常规单晶金刚石的拉丝模具磨损前的状态的照片。

图2B示出了含有常规单晶金刚石的拉丝模具磨损后的状态的照片。

图3示出了实施例中使用的本发明的拉丝模具和比较例中的拉丝模具的示意性形状的图。

图4示出了将本发明的拉丝模具和比较例的拉丝模具用于拉丝加工时，经过拉丝的线材的直径相对于拉丝距离的变化情况的曲线图。

图5示出了将本发明的拉丝模具和比较例的拉丝模具用于拉丝加工时，经过拉丝的线材的圆度相对于拉丝距离的变化情况的曲线图。

图6示出了将本发明的拉丝模具和比较例的拉丝模具用于拉丝加工时，经过拉丝的线材的表面粗糙度相对于拉丝距离的变化情况的曲线图。

图7A示出了当本公开中的拉丝模具用于拉丝距离为60km的拉丝时，线材表面的照片。

图7B示出了当比较例1中的拉丝模具用于拉丝距离为60km的拉丝时，线材表面的照片。

图7C示出了当比较例2中的拉丝模具用于拉丝距离为60km的拉丝时，线材表面的照片。

图7D示出了当比较例3中的拉丝模具用于拉丝距离为60km的拉丝时，线材表面的照片。

图7E示出了当比较例4中的拉丝模具用于拉丝距离为60km的拉丝时，线材表面的照片。

具体实施方式

作为拉丝模具，通常采用具有如图1所示的断面且由天然或合成单晶金刚石或多晶金刚石(如烧结金刚石或CVD金刚石)构成的拉丝模具，该拉丝模具代表用于对各种直径的线材进行拉丝的耐磨工具之一，例如，直径不大于50μm的极细线材或具有不小于1mm的大直径的线材。然而，单晶金刚石因受到长时间拉丝后的晶体取向的影响，会发生如图2B所示的不均匀磨损，这导致经过拉丝的线材的圆度和表面粗糙度不利地劣化。单晶金刚石根据取向不同而具有不同的晶格面间距，并且每个晶格面的面内原子密度不同。因此，耐磨性与方向极为相关，拉丝后会引起不均匀磨损，并且圆度或表面粗糙度降低。

对于用于进行高硬度线材(例如不锈钢线材和钢丝绳)的拉丝的模具，由于在拉丝过程中会向模具施加过大的应力，因此其会发生劈裂。因而，目前，通常将多晶金刚石用于此类应用中。

另一方面，多晶金刚石倾向于导致模具的内表面粗糙，并且导热性低，因此其润滑效果趋于降低。因此，线材易于断裂或线材表面易于具有缺陷。

在目前市售的用于工具的多晶金刚石中，诸如Co、Ni或Fe之类的铁族金属或诸如SiC之类的陶瓷以烧结助剂或结合剂的形式包含于其中。这种多晶金刚石是通过在使金刚石热力学稳定的高压高温条件下(通常压力为5GPa至6GPa，温度为1300℃至1500℃)，将金刚石粉末与烧结助剂或结合剂一起烧结而获得的。由于多晶金刚石含有大约10体积％的烧结助剂或结合剂，所以不能获得具有高精度的形状或具有令人满意的表面粗糙度的孔，并且多晶金刚石不适用于对圆度和表面粗糙度具有要求的线材的拉丝。天然产生的多晶金刚石(黑金刚石或半刚石)也是已知的，并且一些多晶金刚石用于挖掘钻头。然而，这样的多晶金刚石具有粗大的颗粒并且还有许多缺陷，其质量差异也很大。因此，多晶金刚石不用于模具应用。

日本专利公开No.2-232106(专利文献1)公开了用于其他工具的多晶金刚石，该多晶金刚石的厚度为50μm以上，平均结晶粒径不大于50μm，拉曼光谱分析中发现金刚石碳(X)和非金刚石碳(Y)之间的峰值比(Y/X)不高于0.2，比电阻不低于107Ω·cm。通过显著减少非金刚石碳以获得高纯度多晶金刚石，可防止由于微粒的微小破裂或脱落造成的磨损。

日本专利公开No.2004-196595(专利文献2)公开了具有不低于85GPa的维氏硬度的耐热金刚石复合烧结材料，该耐热金刚石复合烧结材料由平均粒径不大于200nm的超细合成金刚石粉末的烧结材料构成，所述烧结材料是由金刚石晶体和生成的微量非金刚石碳组成的复合烧结材料，所述烧结材料是在未使用烧结助剂的条件下，通过静态压缩方法在超高压装置中烧结的。用上述起始材料和制造方法，金刚石颗粒容易发生塑性变形。通过利用小金刚石颗粒固有的高表面能作为驱动力，不使用任何烧结助剂就可以获得耐热金刚石复合烧结材料。由于耐热金刚石复合烧结材料含有微量的非金刚石碳，因此具有导电性，并且可以用于放电加工。

国际公开WO2008/088048(专利文献3)公开了一种拉丝模具，其包含基本上由金刚石构成的多晶金刚石作为芯材，该多晶金刚石通过如下方式获得：采用非金刚石类碳材料作为起始材料，并且在未添加烧结助剂或催化剂的情况下，通过在超高压力和温度下烧结该碳材料以直接转化为金刚石。该多晶金刚石具有由微粒金刚石和板状或粒状的粗金刚石构成的混合结构，其中该微粒金刚石的最大粒径为100nm以下且平均粒径为50nm以下，该粗金刚石的最小粒径为50nm以上且最大粒径为10000nm以下。多晶金刚石具有孔，通过该孔对待拉丝的线材进行拉制。由这种多晶金刚石制成的拉丝模具可具有高耐磨性和较少的不均匀磨损或由于劈裂而引起的断裂，因此其耐久性为常规材料的至少三倍。

然而，当将这种常规金刚石用于诸如模具或喷嘴或切削工具之类的耐磨工具时，出现如下问题。

含有单晶金刚石的耐磨工具会发生不均匀的磨损。

多晶金刚石的实例包括：含有4至6族过渡金属(如Co)作为结合剂的烧结金刚石；包含诸如SiC之类的陶瓷作为结合剂的烧结金刚石；或多晶CVD金刚石。含有这种金刚石的耐磨工具会导致由其加工的物体具有粗糙的表面粗糙度。耐磨工具的实例包括拉丝模具。为了抑制拉丝模具的磨损或改善经过加工的线材的表面粗糙度，可以减小压缩角度或者增加定径带长度。但是，这样做会使线材断裂。本发明也解决了断裂的问题，并且提供了一种高质量的耐磨工具，其通过减小压缩角度或使定径带变长来抑制工具的磨损，通过抑制孔径的变化或圆度的变化来实现工具的更长寿命，并且更不易于发生断裂。

尽管专利文献3中的金刚石是多晶金刚石，但金刚石的粒度小。因此，尽管它可以解决表面粗糙的问题，但价格昂贵。

这种多晶金刚石的热传导性低，因此其润滑性较差也是不利的。当金刚石用于其他耐磨工具时，也会出现类似的问题。

本公开旨在解决上述传统技术的问题，并提供一种耐磨性高的耐磨工具。

根据本公开的一个实施方案的耐磨工具包括作为芯材的复合多晶金刚石，所述复合多晶金刚石由多晶金刚石和非金刚石碳组成，其中在所述多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。该复合多晶金刚石是由金刚石和未经过转化或经过转化的非金刚石构成的复合烧结材料，其中该金刚石是通过以非金刚石类碳材料作为起始原料，不添加烧结助剂或催化剂，在超高温高压下通过烧结直接转化成金刚石而得到的。

[本申请的发明的实施方案的描述]

首先将列出和描述本申请的发明的实施方案。

本申请的发明涉及一种耐磨工具，例如用于线材或喷嘴的拉丝的拉丝模具。

优选地，复合多晶金刚石中的多晶金刚石在复合多晶中是三维连续的，并且一次粒子的平均粒径为10nm-500nm。本申请中的平均粒径通过如下方式测量。首先，利用SEM或TEM观察多晶金刚石的烧结材料结构。通过图像处理提取单个颗粒(一次粒子)并计算颗粒的面积。将该面积假定为圆的面积，并将该圆的直径定义为粒径。将每单位面积(例如，50μm×50μm)的颗粒的粒径的平均值定义为平均粒径。

优选地，全部复合多晶金刚石中非金刚石碳的比例(体积比)等于或大于0.05％。该比例更优选为0.05％至40％，进一步优选为0.05％至20％，还进一步优选为1％至15％。该数值按照“(非金刚石碳的体积)/(非金刚石碳的体积+多晶金刚石的体积)”计算。通过X射线衍射法测量非金刚石碳的体积和多晶金刚石的体积，并通过下面的表达式计算非金刚石碳的体积与多晶金刚石的体积之间的比率。

(非金刚石碳的体积)/(非金刚石碳的体积+多晶金刚石的体积)。

优选地，复合多晶金刚石中的非金刚石碳是石墨类碳。

优选地，复合多晶金刚石中的非金刚石碳是压缩石墨。

优选地，在含有所述复合多晶金刚石作为芯材的耐磨工具中，非金刚石碳分散在耐磨工具的起到加工作用的表面中，并且比率(非金刚石碳的面积/起到加工作用的表面的面积)为0.05％以上。该比率更优选为0.05％至40％，并且进一步优选为0.05％至20％。通过用SEM观察多晶金刚石的烧结材料结构，并且通过图像处理(二次处理)将所述结构的SEM图像中的金刚石部分和非金刚石部分彼此区分开来，从而以下面的表达式计算非金刚石部分的比率。

(非金刚石碳的面积)/(非金刚石碳的面积+多晶金刚石的面积)

优选地，在复合多晶金刚石中设置有孔，在孔中形成有起到加工的作用的表面，并且起到加工作用的表面具有1nm以上300nm以下的表面粗糙度Sa。优选地，设置在复合多晶金刚石中的孔的定径带部分具有0.2μm以下的圆度。本申请中的圆度是指：对于穿过模具进行拉丝的线材，在360°的各方向上测量该线材的直径时，最大直径和最小直径之差。在ISO25178中定义了表面粗糙度Sa。

优选地，孔形状的压缩角度为3°到20°。取决于线材的种类，更优选地，在金线的拉丝中，压缩角度为7°到15°；在铜线的拉丝中，压缩角度为7°到15°；在钨线的拉丝中，压缩角度为6°到13°；在不锈钢线的拉丝中，压缩角度为6°到13°；在钢丝绳的拉丝中，压缩角度为6°到13°。

优选地，定径带部分的长度为0.2D以上1.0D以下，其中D表示定径带部分的直径。

当直径小于0.2D时，线材的加工可能不足，因此直径被设定为0.2D以上。当直径超过1.0D时，可能导致线材的断裂，并且润滑剂向定径带的供应不足，因此线材可能有缺陷或者定径带部分的磨损可能加速。因此，将直径设定为1.0D以下。“可能”意味着虽然存在可能性，但可能性很小，并不意味着高概率。

优选的是，使用的这类拉丝模具的减面率设定为10％至30％。

根据本发明的耐磨工具，孔的圆度不易降低，并且可以长时间保持良好的圆度。非金刚石碳(如石墨状碳)的存在以及利用润滑剂浸渍非金刚石碳改善了润滑性并降低了加工过程中的阻力。

[本申请的发明的实施方案的描述]

当在2000℃以上的温度以及100,000大气压下对作为起始材料的非金刚石碳进行烧结时，获得了具有这样的结构的复合多晶金刚石烧结材料，在该结构中，平均粒径为(例如)600nm的相对较粗的非金刚石碳分散在平均粒径为(例如)400nm的非常微细的粒状金刚石基质中。

优选地，粒状金刚石的平均粒径为1000nm以下，非金刚石碳的平均粒径为2000nm以下。平均粒径超过该范围尤其可能会导致非金刚石碳部分的耐磨性或耐崩裂性降低。从提高耐磨性或耐崩裂性的观点出发，优选粒状金刚石的平均粒径为500nm以下，非金刚石碳的平均粒径为700nm以下。

将作为起始材料的非金刚石碳填充在由诸如Mo之类的金属制成的密封舱中。当使用粉碎的微细碳时，应在高纯度惰性气体中进行填充操作。使用能够施加各向同性压力或液体静压力的超高压高温发生装置(例如，多顶砧型超高压装置或带式超高压装置)，以将所述密封舱在2000℃以上的温度和100,000大气压下保持预定的时间。一些非金刚石碳直接转化为粒状金刚石并且同时进行烧结。由此获得这样的复合多晶金刚石烧结材料，其中粒状金刚石具有1000nm以下的平均粒径且非金刚石碳具有2000nm以下的平均粒径。

由此通过稳定的方式获得了复合多晶金刚石烧结材料，该烧结材料具有这样的结构，其中非金刚石碳分散在粒状金刚石的基质中。

通过使用石墨作为起始材料，并将上述高压高温处理中的加热速率设定为100℃/分钟至1000℃/分钟，也获得了具有类似结构的复合多晶金刚石烧结材料。

作为将平均粒径为1000nm以下的粒状金刚石与平均粒径为2000nm以下的非金刚石碳加以组合的效应的结果，耐磨性和耐崩裂性得到改善，并且特性的变化也较小。

采用所述复合多晶金刚石作为芯材时，通过使用激光在其中设置孔，并且孔的表面被抛光。孔的抛光表面的表面粗糙度Sa为1nm以上300nm以下。利用这样的表面粗糙度，在拉丝过程中，穿过拉丝模具的拉丝阻力受到抑制，并且拉丝模具的磨损量也小，从而延长了拉丝模具的寿命。另外，尽管拉丝模具由耐磨性高的多晶金刚石制成，但其抛光相对容易，并且其加工可在短时间内进行。

通过这种激光加工和抛光进行加工，使得在观察定径带部分的截面时，孔的圆度不大于0.2μm，获得了高精度和高质量的线材，并且可以获得具有长寿命的模具。

(实施例1)

图3示出了实施例中使用的本发明中的拉丝模具和比较例中的拉丝模具的示意性形状的图。参照图3，金刚石1具有入口11和出口12，并且设置有从入口11延伸到出口12的孔14。由入口11侧起，金刚石1具有钟形部分1a、接近部分1b、压缩部分1c、定径带部分1d、出口角部分1e和出口部分1f。通过在金刚石1中设置孔14，从入口11侧插入线材并朝向出口12拉出。

侧壁13的倾斜度相对于被定义为中心轴的轴15逐渐变化。在图3所示的截面中，孔14被构造为相对于轴15对称。该孔的直径在朝向定径带部分1d的方向上减小。限定了孔14的侧壁13的倾斜度在朝向定径带部分1d的方向上变小，并且侧壁13与轴15之间形成的角度在朝向定径带部分1d的方向上变小。将限定了定径带部分1d和压缩部分1c之间的边界的曲面限定为平滑曲线的组合。将孔14的定径带部分1d处的内径设为D。设置与定径带部分1d连续的出口角部分1e，其中，孔的直径增大，并且在出口12一侧设置由曲线限定的出口部分1f。

金刚石1具有位于入口11一侧的垂直于轴15的第一表面5，以及位于出口12一侧的与轴15垂直的第二表面6。压缩部分1c的张开口角度(压缩角度)优选为3°至20°。定径带部分1d的长度优选0.2D以上1.0D以下。

采用拉丝模具作为示例性的耐磨工具。用高结晶性的石墨粉末作为用于拉丝模具的金刚石材料填充Mo密封舱，其中该石墨粉末的粒径为0.05μm至10μm并且纯度不低于99.95％，并且将该容器密封。使用超高压发生装置，在各种压力和温度条件下处理该密封舱30分钟。通过X射线衍射鉴定所得样品的生成相，并通过用SEM进行观察来检查构成颗粒的粒径。

表1

	样品1	样品2	样品3
				温度(℃)	2400	2200	2300
压力(GPa)	11	14	13
				非金刚石碳相的比例(体积％)	35	0.5	15
金刚石的平均粒径(nm)	450	50	150
				非金刚石碳的平均粒径(nm)	1500	100	650
努普硬度(GPa)	55	95	75

基于上述结果，通过稳定的方式获得了这样的复合多晶体金刚石烧结材料，其具有这样的结构，其中平均粒径为2000nm以下的非金刚石碳分散在平均粒径为1000nm以下的粒状金刚石基质中。

制造含有上述金刚石的本发明的拉丝模具和包含各种常规金刚石材料的拉丝模具，并进行拉丝试验。作为用于本公开中的拉丝模具的金刚石材料，使用了表1中所示的金刚石材料中的作为样品3的多晶金刚石。作为用于比较例中的拉丝模具的金刚石材料，使用了专利文献3中描述的超微细无结合剂烧结金刚石(比较例1)、平均粒径为1μm的烧结金刚石(比较例2)、平均粒径为1μm的已去除结合剂的烧结金刚石(比较例3)、以及高压合成单晶金刚石(比较例4)这四种金刚石材料。

关于本公开和比较例1至4中的各模具在拉丝之前的孔形状，将孔直径(定径带直径D)设定为80μm，定径带部分的圆度为0.2μm以下，定径带部分的长度为0.3D，压缩角度(压缩部分1c的开口角度)为10°至12°，并且起到加工作用的表面的表面粗糙度Sa为14nm。

关于试验条件，用直径为86.6μm的不锈钢线材(SUS304)作为待拉丝线材，将减面率设定为14％，从而进行拉丝。由于五种类型的模具在初始孔径方面彼此略有不同，因此采用直径比初始孔径大约6μm的不锈钢线材作为待拉丝的线材。

用下面的方法测量经过拉丝的线材的直径，并且将该直径定义为模具孔径，观察直径的变化。对于穿过模具进行拉丝的线材，在360°的各方向上测量该线材的直径时，将所获得的最大直径和最小直径之差定义为圆度。在测量经过拉丝的线材的直径的方法中，使用由CERSA制造的线径测量仪器(LDSN)，在每进行一次1km的拉丝时，中断拉丝，并且在360°中的250个点处测量经过拉丝的线材的直径。将在250个点处获得的测量值的平均值定义为模具孔径，并计算最大值与最小值之差作为圆度。图4和5示出了通过绘制这些数值获得的图。利用表面粗糙度测量仪器在线材表面上沿圆周方向测量线材的表面粗糙度。将进行测量的长度设定为40μm，并且图6示出了通过绘制测量值而获得的图。图中的曲线是基于最小二乘法的近似曲线。

图4中的曲线示出了模具孔径相对于拉丝距离的变化，并且图5中的曲线示出了模具孔的圆度相对于拉丝距离的变化。根据其结果，比较例4的拉丝模具的孔径变化率至少为本发明的拉丝模具的3倍，并且比较例1至3的孔径变化率与本公开一致。本发明和比较例1至3中的各拉丝模具的圆度几乎不变，而比较例4中的拉丝模具的圆度显著变化。可以确认，本发明中的模具的耐久性优于包含高压合成单晶金刚石的常规拉丝模具。

图6中的曲线示出了线材的表面粗糙度相对于拉丝距离的变化。图7A至图7E分别示出了拉丝距离为60km时的拉丝线材的表面照片。发现本发明中的拉丝模具优于比较例中的拉丝模具，这是因为即使在持续拉丝之后，线材的表面粗糙度也不易劣化。

在上述结果中可以看出，基于拉丝之后线材的直径、圆度和表面粗糙度的变化差异，本公开中的拉丝模具在耐磨性、线材质量和成本方面优于常规的拉丝模具，而且其价格低廉并且圆度变化也小，因此可以利用该拉丝模具长时间地进行高质量的高精度拉丝。

(实施例2)

在实施例2中，使用具有表2中的各样品编号的模具，并基于孔的变化(孔径和圆度)、经过拉丝的线材的表面粗糙度以及断线发生情况来进行评估。

拉丝线材由直径为φ86.6μm的SUS304制成，将模具孔的直径设为φ80.2μm，将压缩角度(开口角度)设为8°，将定径带长度设为1.0D，将减面率设为14％，将拉丝速度设为600m/min，并且不使用润滑剂。表2示出了结果。

表2

当在60km的拉丝过程中线材没有断裂时，将“断裂情况”评价为A；当在60km的拉丝过程中线材断裂一次或两次时，评价为B；并且当在60km的拉丝过程中线材断裂三次以上时，评价为C，这也适用于其他实施例。

发现具有样品编号11的金刚石模具实现了优异的性能。

(实施例3)

在实施例3中，使用具有表3中的各样品编号的模具，并基于孔的变化(孔径和圆度)、经过拉丝的线材的表面粗糙度以及断线发生情况来进行评估。样品编号21至25包括作为芯材的复合多晶金刚石，该复合多晶金刚石包含多晶金刚石和作为非金刚石碳的压缩石墨，其中在该多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。表3显示了金刚石一次粒子的平均粒径。

拉丝线材由直径为φ86.6μm的SUS304制成，将模具孔的直径设为φ80.2μm，将压缩角度(开口角度)设为8°，将定径带长度设为1.0D，将减面率设为14％，将拉丝速度设为1000m/min。实施例3和随后的实施例采用了比实施例2更严苛的拉丝速度条件。没有使用润滑剂。表3示出了结果。

表3

从表3可以看出，当一次粒子的平均粒径设定为10nm至250nm时，即使在严苛的拉丝条件下也能得到优异的结果。

(实施例4)

在实施例4中，使用具有表4中的各样品编号的模具，并基于孔的变化(孔径和圆度)、经过拉丝的线材的表面粗糙度以及断线发生情况来进行评估。样品编号31至35包括作为芯材的复合多晶金刚石，该复合多晶金刚石包含多晶金刚石和作为非金刚石碳的压缩石墨，该压缩石墨具有表4所示的体积比，其中在该多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。

拉丝线材由直径为φ86.6μm的SUS304制成。将模具孔的直径设为φ80.2μm，将压缩角度(开口角度)设为8°，将定径带长度设为1.0D，将减面率设为14％，将拉丝速度设为1000m/min，没有使用润滑剂。表4示出了结果。

表4

在表4中发现，在将压缩石墨的比例设定为0.05％至20％的情况下，即使在严苛的拉丝条件下也获得了优异的结果。

(实施例5)

在实施例5中，使用具有表5中的各样品编号的模具，并基于孔的变化(孔径和圆度)、经过拉丝的线材的表面粗糙度以及断线发生情况来进行评估。样品编号41至45包括作为芯材的复合多晶金刚石，该复合多晶金刚石包含多晶金刚石和作为非金刚石碳的压缩石墨，其中在该多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。表5还示出了定径带部分中压缩石墨的面积比。

拉丝线材由直径为φ86.6μm的SUS304制成。将模具孔的直径设为φ80.2μm，将压缩角度(开口角度)设为8°，将定径带长度设为1.0D，将减面率设为14％，将拉丝速度设为1000m/min，没有使用润滑剂。表5示出了结果。

表5

在表5中发现，压缩石墨的面积优选不低于0.05％，并且进一步优选为0.05％至20％。

(实施例6)

在实施例6中，使用具有表6中的各样品编号的模具，并基于孔的变化(孔径和圆度)以及断线发生情况来进行评估。样品编号51至58包括作为芯材的复合多晶金刚石，该复合多晶金刚石包含多晶金刚石和10体积％的作为非金刚石碳的压缩石墨，其中在该多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。拉丝线材由直径为φ86.6μm的SUS304制成。将模具孔的直径设为φ80.2μm，将定径带长度设为1.0D，将减面率设为14％，将拉丝速度设为1000m/min，没有使用润滑剂。表6示出了结果。

表6

在表6中，发现压缩角度优选为3°至20°。

(实施例7)

在实施例7中，使用具有表7中的各样品编号的模具，并基于孔的变化(孔径和圆度)、经过拉丝的线材的表面粗糙度以及断线发生情况来进行评估。样品编号61至65包括作为芯材的复合多晶金刚石，该复合多晶金刚石包含多晶金刚石和10体积％的作为非金刚石碳的压缩石墨，其中在该多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。拉丝线材由直径为φ86.6μm的SUS304制成。将模具孔的直径设为φ80.2μm，将压缩角度(开口角度)设为8°，将减面率设为14％，将拉丝速度设为1000m/min，没有使用润滑剂。表7示出了结果。

表7

在表7中发现，定径带长度优选为0.2D至1.0D。

可以看出，可以提供具有优异的圆度并且可以防止不均匀磨损的耐磨工具。这种耐磨工具含有通过直接接合制成并含有石墨的坚固的多晶金刚石材料，并且其还具有优异的润滑性。

尽管上面已经描述了本发明的实施方案，但是这里所示的实施方案可以进行各种修改。根据本公开的耐磨工具不仅可以用于拉丝模具，而且还可以用于压制模具、整修模(在对表面状态要求严苛的拉丝中间过程中，用金刚石内刃整修线材表面)、镀锡模具(为了将锡渣加压粘附到壳体上，将钛材料用于壳体)、十字头(用于点铜线(point copper wire)的合成包层树脂)、水喷嘴、切线工具、陶瓷圆棒推出喷嘴、自动铅笔芯、喷雾干燥器喷嘴和液压模具。在拉丝模具中，可以使用各种形状，例如环形、四边形、轨道形状(类似于由一对平行直线以及连接直线的端部的一对相对的圆弧限定的跑道的形状)、带状和六边形作为孔的形状。

应该理解，这里公开的实施方案在各个方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求书的范围来限定，而不是由上述实施方案限定，并且旨在包括在与权利要求的范围等同的范围和含义内的任何修改。

附图标记列表

1金刚石；1a钟形部分；1b接近部分；1c压缩部分；1d定径带部分；1e出口角部分；1f出口部分；2壳体；11入口；12出口；13侧壁；14孔；15轴。

Claims

1.一种耐磨工具，其包含复合多晶金刚石作为芯材，所述复合多晶金刚石由多晶金刚石和非金刚石碳构成，其中在所述多晶金刚石中，粒状金刚石直接接合。

2.根据权利要求1所述的耐磨工具，其中，所述复合多晶金刚石中的所述多晶金刚石在复合多晶体中是三维连续的，并且一次粒子的平均粒径为10nm至500nm。

3.根据权利要求1或2所述的耐磨工具，其中，所述复合多晶金刚石中的所述非金刚石碳的比例为0.05体积％以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的耐磨工具，其中所述非金刚石碳是石墨类碳。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的耐磨工具，其中所述复合多晶金刚石中的所述非金刚石碳是压缩石墨。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的耐磨工具，其中，在包含所述复合多晶金刚石作为芯材的所述耐磨工具中，所述非金刚石碳分散在所述耐磨工具的起到加工作用的表面中，并且其比例(非金刚石碳的面积/起到加工作用的表面的面积)为0.05％以上。

7.根据权利要求6所述的耐磨工具，其中所述比例为0.05％至20％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的耐磨工具，其中，在所述复合多晶金刚石中设置有孔，在所述孔中形成起到加工作用的表面，并且所述起到加工作用的表面具有1nm以上300nm以下的表面粗糙度Sa。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的耐磨工具，所述耐磨工具为拉丝模具，其中，所述孔的定径带部分的圆度为0.2μm以下。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的耐磨工具，所述耐磨工具为拉丝模具，其中所述孔的形状的压缩角度为3°到20°。

11.根据权利要求10所述的耐磨工具，所述耐磨工具是所述拉丝模具，其中所述孔的形状的压缩角度为3°到10°。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的耐磨工具，所述耐磨工具为拉丝模具，其中定径带部分的长度为0.2D以上1.0D以下，其中D表示孔形状的所述定径带部分的直径。

13.根据权利要求12所述的耐磨工具，其中所述定径带部分的长度为0.6D以上1.0D以下。