JP2010208942A - High strength-high wear resistant diamond sintered body and method of producing the same - Google Patents

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Yoshihiro Kuroda
善弘 黒田
Akira Kukino
暁 久木野
Tomohiro Fukaya
朋弘 深谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diamond sintered body having excellent wear resistance, chipping resistance, impact resistance and heat conductivity and a method of producing the same. <P>SOLUTION: The high strength-high wear resistant diamond sintered body includes sintered diamond particles having ≤2 μm average particle diameter and a bonded phase of a remainder. The content of the sintered diamond particle in the diamond sintered body is ≥80 vol.% to ≤98 vol.%. The bonded phase contains at least one or more kinds of elements selected from titanium or the like the content of which is ≥0.5 mass% to <50 mass% in the bonded phase and cobalt the content of which is ≥50 mass% to <99.5 mass%. A part or all of the elements exist as carbide particles having ≤0.8 μm average particle diameter. The structure of the carbide particles is discontinuous and the adjacent diamond particles are bonded with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体およびその製造方法に関し、より特定的には耐摩耗性、耐欠損性、耐衝撃性および熱伝導性に優れ、旋削工具、フライス工具およびエンドミルなどに代表される切削工具、線引きダイスや工作機械の摺動部やクランプ部の補強用途に代表される耐摩耗工具、さらには電極部品などの電子材料用途に関する。   The present invention relates to a high-strength, high-abrasion resistant diamond sintered body and a method for producing the same, and more particularly, excellent in wear resistance, fracture resistance, impact resistance, and thermal conductivity, turning tools, milling tools and The present invention relates to a cutting tool typified by an end mill, a wear-resistant tool typified by a reinforcing tool for a drawing die, a sliding part or a clamp part of a machine tool, and an electronic material application such as an electrode part.

ダイヤモンドは地上に存在する物質の中で最も高硬度な物質であるので、ダイヤモンド焼結体は切削工具や耐摩工具に使用されている。たとえば、特公昭39−20483号公報(特許文献1)や特公昭52−12126号公報(特許文献2)には、ダイヤモンド粒子をCo(コバルト)などの鉄族金属の結合材で焼結したダイヤモンド焼結体が開示されている。このダイヤモンド焼結体は、単結晶ダイヤモンドの欠点であるへき開性による欠損が生じ難いため、Al(アルミニウム)−Si(シリコン)合金などの非鉄金属材料の切削加工するための切削用工具等の素材として広く用いられている。   Since diamond is the hardest material among the materials existing on the ground, diamond sintered bodies are used for cutting tools and wear-resistant tools. For example, Japanese Patent Publication No. 39-20483 (Patent Document 1) and Japanese Patent Publication No. 52-12126 (Patent Document 2) disclose diamond in which diamond particles are sintered with an iron group metal binder such as Co (cobalt). A sintered body is disclosed. Since this diamond sintered body is not easily damaged by cleavage, which is a defect of single crystal diamond, a material such as a cutting tool for cutting non-ferrous metal materials such as Al (aluminum) -Si (silicon) alloy. Is widely used.

このようなダイヤモンド焼結体において、ダイヤモンド粒子の平均粒径が5μm以上100μm以下のものは、耐摩耗性に優れている。また、ダイヤモンド粒子の平均粒子径が5μm未満の微粒のものは、耐欠損性に優れている。一般のセラミクス焼結体と同様に、ダイヤモンド焼結体を構成している硬質粒子であるダイヤモンド粒子が、より細かく、均質な粒子径からなり、高含有率(高密度)で、強固に結合された焼結体ほど、ダイヤモンド焼結体は耐欠損性に優れる傾向にある。   In such a diamond sintered body, those having an average particle diameter of 5 μm or more and 100 μm or less are excellent in wear resistance. In addition, diamond particles having an average particle diameter of less than 5 μm are excellent in chipping resistance. Similar to general ceramics sintered bodies, the diamond particles, which are the hard particles that make up the diamond sintered body, have a finer and more uniform particle size and are firmly bonded with a high content (high density). As the sintered body increases, the diamond sintered body tends to have better fracture resistance.

ダイヤモンド粒子同士を強固に結合させる方法として、前述の特許文献1には、ダイヤモンド粉末を溶解再析出させ、ダイヤモンド粉末同士にネックグロースと呼ばれる直接結合を形成させるCo,Fe(鉄),またはNi(ニッケル)などの鉄族金属に代表される触媒能を有する溶媒金属からなる結合材を用いる方法が開示されている。また、特公昭58−32224号公報(特許文献3)には、周期律表4a、5aまたは6a族金属の炭化物などからなる結合材を介して、ダイヤモンド粒子同士を結合させる方法が開示されている。   As a method for firmly bonding diamond particles, the above-mentioned Patent Document 1 discloses that Co, Fe (iron), or Ni (which causes diamond powder to dissolve and re-precipitate to form a direct bond called neck growth between diamond powders. A method using a binder made of a solvent metal having catalytic ability typified by an iron group metal such as nickel) is disclosed. Japanese Examined Patent Publication No. 58-32224 (Patent Document 3) discloses a method of bonding diamond particles with each other through a binder made of a carbide of a periodic table 4a, 5a or 6a group metal. .

前者のCoあるいはWC(タングステンカーバイト)−Co合金を結合材としてダイヤモンド粒子間にネックグロースを生成させる方法により製造されたダイヤモンド焼結体は、後者の方法により製造されたダイヤモンド焼結体とは異なり、ダイヤモンド粒子よりも硬度や耐食性に劣る結合材が、擦り摩耗などの機械的な摩耗や腐食などの化学的な摩耗により選択的に摩耗した後も、ダイヤモンド粒子同士が強固な骨格構造を維持することができる。このため、後者の方法により製造されたダイヤモンド焼結体は耐欠損性および耐磨耗性に優れている。   The diamond sintered body manufactured by the method of generating neck growth between diamond particles using the former Co or WC (tungsten carbide) -Co alloy as a binder is the diamond sintered body manufactured by the latter method. On the other hand, a binder that is inferior in hardness and corrosion resistance to diamond particles will maintain a strong skeletal structure even after selective wear due to mechanical wear such as rubbing wear or chemical wear such as corrosion. can do. For this reason, the diamond sintered body manufactured by the latter method is excellent in fracture resistance and wear resistance.

しかしながら、前者のCoあるいはWC−Co合金からなる結合材自体は、ダイヤモンド粒子と比較した場合にはもちろんのこと、後者の方法に使用されているセラミクス系結合材と比較しても硬度が劣るため、機械的こすり摩耗に劣るという弱点を持ち合わせている。   However, the binder itself made of the former Co or WC-Co alloy is inferior in hardness as compared with the ceramic type binder used in the latter method as well as the diamond particles. It has the weak point of being inferior to mechanical rubbing wear.

そこで、Co合金を結合材として平均粒径が1μm以下の超微粒子ダイヤモンド粒子同士を均質な組織を維持したまま強固に焼き固めたダイヤモンド焼結体であって、かつCoあるいはWC−Co合金からなる結合材の含有量を極力低減できるようダイヤモンド粒子
の含有率を高めることができれば、極めて耐欠損性に優れ、耐摩耗性についても優れた理想のダイヤモンド焼結体を得ることができる。
Thus, a diamond sintered body in which a Co alloy is used as a binder and an ultrafine diamond particle having an average particle diameter of 1 μm or less is firmly baked while maintaining a homogeneous structure, and is made of Co or a WC-Co alloy. If the content of diamond particles can be increased so that the content of the binder can be reduced as much as possible, an ideal diamond sintered body having extremely excellent fracture resistance and excellent wear resistance can be obtained.

ところが、1μm以下の超微粒ダイヤモンド粒子とCoあるいはWC(タングステンカーバイト)−Coなどの鉄族金属を出発原料として焼結を行なうと、超微粒ダイヤモンド粒子が非常に活性に富んでいるため、焼結時の温度および圧力条件を厳密に制御しなければダイヤモンド粒子の異常な粒成長が頻繁に起こりやすくなる。また、ネックグロースの促進に重要な高温条件にすると、2μm以下のダイヤモンド粒子を出発原料として用いた場合には、異常粒成長は不可避であり、異常粒成長部を有する焼結体はEDM(Electrical Discharge Machining)による切断が不可能になる。また、欠陥の生成によりダイヤモンドの機械的強度も低下する。そのため、粒径が1μm以下でかつ均質な組織を有するダイヤモンド焼結体を歩留まりよく得るのは困難である。   However, when sintering is performed using ultrafine diamond particles of 1 μm or less and an iron group metal such as Co or WC (tungsten carbide) -Co, the ultrafine diamond particles are very active, Abnormal grain growth of diamond grains tends to occur frequently unless the temperature and pressure conditions at the time of sintering are strictly controlled. Further, under high temperature conditions important for promotion of neck growth, when diamond particles of 2 μm or less are used as a starting material, abnormal grain growth is inevitable, and a sintered body having an abnormal grain growth portion is EDM (Electrical Discharge Machining) can no longer be cut. Moreover, the mechanical strength of diamond is also reduced by the generation of defects. Therefore, it is difficult to obtain a diamond sintered body having a grain size of 1 μm or less and having a homogeneous structure with high yield.

そこで、ダイヤモンド粒子の異常な粒成長を抑制する手法として、ダイヤモンドに近い硬度を有するWC,cBN(立方晶窒化ホウ素)、SiC(炭化ケイ素)などの硬質粒子をダイヤモンド粒子の粒界に配置することによって異常粒成長を制御する手法が知られている。このような手法は、たとえば特公昭61−58432号公報(特許文献4)、特公平6−6769号公報(特許文献5)、および特開2003−95743号公報(特許文献6)などに開示されている。   Therefore, as a method for suppressing abnormal grain growth of diamond particles, hard particles such as WC, cBN (cubic boron nitride), SiC (silicon carbide) having hardness close to diamond are arranged at the grain boundaries of diamond particles. There is known a method for controlling abnormal grain growth by the above method. Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-58432 (Patent Document 4), Japanese Patent Publication No. 6-6769 (Patent Document 5), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-95743 (Patent Document 6). ing.

特公昭39−20483号公報Japanese Examined Patent Publication No. 39-20483 特公昭52−12126号公報Japanese Examined Patent Publication No. 52-12126 特公昭58−32224号公報Japanese Patent Publication No. 58-32224 特公昭61−58432号公報Japanese Examined Patent Publication No. 61-58432 特公平6−6769号公報Japanese Patent Publication No. 6-6769 特開2003−95743号公報JP 2003-95743 A

しかしながら、上記手法は、ダイヤモンド粒子の間にダイヤモンド粒子と親和性の低い硬質粒子を配置したり、ダイヤモンド粒子に対する触媒(溶解再析出)能を有しない結合材でダイヤモンド粒子の表面全体を被覆したりすることにより、ダイヤモンド粒子間の直接結合を物理的かつ化学的に妨げ、ダイヤモンド粒子の異常粒成長を抑制している。このため、ダイヤモンド粒子同士のネックグロースによる骨格形成が不十分となる。その結果、ダイヤモンド本来の機械的特性及び熱的特性が劣化し、ダイヤモンド焼結体の耐欠損性、耐衝撃性、耐摩耗性および熱伝導性が低下するという問題があった。   However, in the above method, hard particles having a low affinity with diamond particles are arranged between the diamond particles, or the entire surface of the diamond particles is coated with a binder that does not have a catalytic (dissolution reprecipitation) ability for the diamond particles. By doing so, the direct bonding between diamond particles is physically and chemically prevented, and abnormal grain growth of diamond particles is suppressed. For this reason, the skeleton formation by the neck growth between diamond particles becomes insufficient. As a result, the mechanical properties and thermal properties inherent to diamond deteriorate, and there is a problem that the fracture resistance, impact resistance, wear resistance, and thermal conductivity of the diamond sintered body are lowered.

したがって、本発明の目的は、耐欠損性、耐衝撃性、耐摩耗性および熱伝導性に優れたダイヤモンド焼結体およびその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a diamond sintered body excellent in fracture resistance, impact resistance, wear resistance and thermal conductivity, and a method for producing the same.

本発明者らは、ダイヤモンド焼結体の耐欠損性や耐摩耗性等を向上させるために鋭意検討した結果、ダイヤモンド粒子同士の直接接合をより強固なものとすることにより、ダイヤモンド焼結体の耐欠損性や耐衝撃性などの強度、耐摩耗性および熱伝導性を向上させることが可能であることを見出した。そこで、従来用いられていた硬質粒子ではなく、CoあるいはWC−Co合金からなる結合材と同様にダイヤモンド粒子に対する触媒(溶解再析出)作用を有しつつも、結合材中へのダイヤモンド粒子の過度の溶解を抑制する新しい結合材を用いることにより、異常粒成長を抑制する方法について検討した。   As a result of intensive studies to improve the fracture resistance and wear resistance of the diamond sintered body, the present inventors have made the direct bonding between diamond particles stronger, It has been found that strength such as fracture resistance and impact resistance, wear resistance and thermal conductivity can be improved. Therefore, it is not a hard particle that has been conventionally used, but has a catalytic action (dissolution reprecipitation) on diamond particles in the same manner as a binding material made of Co or a WC-Co alloy, but excessive diamond particles in the binding material. We investigated a method to suppress abnormal grain growth by using a new binder that suppresses dissolution of slag.

その結果、表面積の極めて大きくなる微粒ダイヤモンド粒子を出発原料に用いると、焼結時には、結合材としてのCoにダイヤモンドが急激かつ大量に溶解し、瞬時に過飽和に
達した結合材中の炭素が、熱力学的に安定なダイヤモンドとして析出し、ダイヤモンド粒子の異常粒成長が起こることが分かった。このような異常粒成長を防ぐために、結合材としてのCoに、含有率が0.5質量%以上50質量%未満であるTi(チタン),Zr(ジルコニア),Hf(ハフニウム),V(バナジウム),Nb(ニオブ),Ta(タンタル),Cr(クロム),Mo(モリブデン)からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素の一部又は全部が平均粒径0.8μm以下の炭化物として存在し、かつ炭化物粒子の組織が不連続となるように添加される。これにより、微粒炭化物がゲッターとなり、さらにCo中にある程度炭化物としても固溶するため、Co中への炭素単体の溶解、析出を緩やかにすることができる。また、上記元素が連続しないように制御することにより、ダイヤモンド粒子同士がネックグロースしやすくなり、強固な骨格が形成される。また、結合材の添加量が少なく、硬質粒子を添加する必要がないため、ダイヤモンド焼結体中のダイヤモンドの含有率が増大する。
As a result, when fine diamond particles with an extremely large surface area are used as the starting material, during sintering, diamond rapidly dissolves in large quantities in Co as a binder, and carbon in the binder that instantaneously reaches supersaturation, It was found that diamond was deposited as thermodynamically stable diamond and abnormal grain growth of diamond particles occurred. In order to prevent such abnormal grain growth, Ti (titanium), Zr (zirconia), Hf (hafnium), V (vanadium) having a content of 0.5% by mass or more and less than 50% by mass in Co as a binder. ), Nb (niobium), Ta (tantalum), Cr (chromium), Mo (molybdenum) part or all of at least one element selected from the group consisting of carbides having an average particle size of 0.8 μm or less And added so that the structure of the carbide particles becomes discontinuous. As a result, the fine carbide becomes a getter and further dissolves as a carbide in Co to some extent, so that the dissolution and precipitation of simple carbon in Co can be slow. Moreover, by controlling so that the said element does not continue, diamond particles become easy to neck-growth and a firm frame | skeleton is formed. Further, since the amount of the binder added is small and it is not necessary to add hard particles, the diamond content in the diamond sintered body increases.

また、粗粒のダイヤモンド粉末を使用した焼結体では、結合材中に添加した上記元素により、ダイヤモンド粒子が焼結しやすくなる。したがって、従来のようなタングステンカーバイトの添加が不要となり、ダイヤモンド焼結体の耐摩耗性を向上させることができる。   Further, in a sintered body using coarse diamond powder, the diamond particles are easily sintered by the element added to the binder. Therefore, the conventional addition of tungsten carbide becomes unnecessary, and the wear resistance of the diamond sintered body can be improved.

なお、本発明のダイヤモンド焼結体では、炭化物の粒子同士が不連続に存在している。すなわち、炭化物の各々が互いに直接接合して骨格構造を有してはいない。これにより、炭化物の存在がダイヤモンド粒子同士の結合の障害になりにくくなるので、ダイヤモンド粒子同士の結合を強めることができる。   In the diamond sintered body of the present invention, carbide particles are discontinuously present. That is, the carbides are not directly joined to each other and have a skeleton structure. As a result, the presence of the carbide is less likely to hinder the bonding between the diamond particles, so that the bonding between the diamond particles can be strengthened.

また、従来の手法では異常粒成長なしに得ることのできなかった平均粒径2μm以下で90体積%以上のダイヤモンドを含有する微粒ダイヤモンド焼結体においても、ダイヤモンド焼結体中のダイヤモンド粒子の含有量が大きいほど焼結体の耐摩耗性および耐欠損性が向上することを確認した。   Further, even in a fine-grained diamond sintered body containing 90% by volume or more of diamond having an average particle diameter of 2 μm or less that could not be obtained without abnormal grain growth by the conventional method, the inclusion of diamond particles in the diamond sintered body It was confirmed that the larger the amount, the better the wear resistance and fracture resistance of the sintered body.

また、焼結体中の欠陥の大きさと焼結体の耐欠損性、耐衝撃性などの強度が密接な関係を有することを見出した。ここでいう欠陥とは、ダイヤモンド焼結体中の径が著しく大きいダイヤモンド粒子、溶媒金属などの結合材のプール、空隙、またはダイヤモンド粒子同士の結合(ネックグロース)が十分でない(結合していないまたは結合が不完全である)領域などをいう。ダイヤモンド焼結体中の欠陥が小さいほど焼結体の強度は上昇する。   Moreover, it discovered that the magnitude | size of the defect in a sintered compact and intensity | strength, such as a fracture resistance of a sintered compact, impact resistance, had a close relationship. The defect referred to here is a diamond particle having a remarkably large diameter in a diamond sintered body, a pool of a binder such as a solvent metal, a void, or a bond (neck growth) between diamond particles (not bonded or not bonded). This refers to a region where bonding is incomplete. The smaller the defects in the diamond sintered body, the higher the strength of the sintered body.

これらの知見によりなされた本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体は、平均粒径が2μm以下の焼結ダイヤモンド粒子と、残部の結合相とを備えた高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体である。ダイヤモンド焼結体中の焼結ダイヤモンド粒子の含有率は80体積%以上98体積%以下である。結合相中の含有率が0.5質量%以上50質量%未満であるチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素と、結合相中の含有率が50質量%以上99.5質量%未満であるコバルトとを結合相は含んでいる。チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素の一部または全部が平均粒径0.8μm以下の炭化物粒子として存在している。炭化物粒子の組織は不連続であり、隣り合うダイヤモンド粒子同士は互いに結合している。   Based on these findings, the high strength and high wear resistance diamond sintered body of the present invention has high strength and high wear resistance provided with sintered diamond particles having an average particle size of 2 μm or less and the remaining binder phase. It is a diamond sintered body. The content of sintered diamond particles in the diamond sintered body is 80 volume% or more and 98 volume% or less. Bonded with at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum whose content in the binder phase is 0.5% by mass or more and less than 50% by mass The binder phase contains cobalt having a content of 50% by mass or more and less than 99.5% by mass in the phase. Part or all of at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum exists as carbide particles having an average particle size of 0.8 μm or less. The structure of the carbide particles is discontinuous, and adjacent diamond particles are bonded to each other.

このようなダイヤモンド焼結体においては、結合材中に、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素が添加されている。そのため、原料として用いるダイヤモンド粒子の径が小さい場合にも、硬質粒子を添加しなくても粒子の異常成長を抑制できる。また、原料として用いるダイヤモンド粒子の径
が大きくなった場合でも、結合材に上記元素を添加することにより、耐欠損性、耐摩耗性、耐衝撃性および熱伝導性に優れた高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体を得ることができる。また、結合材の添加量は従来より多くなく、ダイヤモンドの含有量も従来より小さくないため、これにより耐摩耗性等が低下することがない。
In such a diamond sintered body, at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo is added to the binder. Therefore, even when the diameter of diamond particles used as a raw material is small, abnormal growth of the particles can be suppressed without adding hard particles. In addition, even when the diameter of diamond particles used as a raw material increases, by adding the above elements to the binder, high strength and high resistance with excellent fracture resistance, wear resistance, impact resistance and thermal conductivity are achieved. A wearable diamond sintered body can be obtained. In addition, since the amount of binder added is not greater than that of conventional materials and the content of diamond is not smaller than that of conventional materials, wear resistance and the like are not deteriorated.

焼結ダイヤモンド粒子の平均粒径を2μm以下、好ましくは0.8μm以下としたのは、ダイヤモンド粒子のへき開などにより、ダイヤモンド焼結体の強度が低下することを抑止するためである。   The reason for setting the average particle size of the sintered diamond particles to 2 μm or less, preferably 0.8 μm or less is to prevent the strength of the diamond sintered body from being lowered due to cleavage of the diamond particles.

焼結ダイヤモンド粒子の含有率を80体積%以上98体積%未満としたのは、以下の理由による。焼結ダイヤモンド粒子の含有率が80体積%未満では、耐欠損性および耐衝撃性などの強度と、耐摩耗性が低下するためであり、また、ダイヤモンド粒子の含有率を98体積%以上とすると、結合材の効果が十分に得られず、ネックグロースが進展しないためである。   The reason why the content of the sintered diamond particles is 80% by volume or more and less than 98% by volume is as follows. This is because if the content of sintered diamond particles is less than 80% by volume, strength such as fracture resistance and impact resistance and wear resistance are reduced, and if the content of diamond particles is 98% by volume or more. This is because the effect of the binder cannot be sufficiently obtained and the neck growth does not progress.

Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素の含有量を0.5質量%以上50質量%未満としたのは、以下の理由による。上記元素の含有量が0.5重量%未満では、ダイヤモンド粒子の異常な粒成長を抑止するという上記元素を添加する効果が小さくなるからである。また、上記元素の含有量が50重量%を超えるとダイヤモンド粒子のネックグロースを促進するという触媒能を有する結合材の効果が十分得られないからである。   The reason why the content of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo is 0.5 mass% or more and less than 50 mass% is as follows. . This is because if the content of the element is less than 0.5% by weight, the effect of adding the element to suppress abnormal grain growth of the diamond particles becomes small. In addition, if the content of the element exceeds 50% by weight, the effect of the binder having a catalytic ability to promote neck growth of diamond particles cannot be sufficiently obtained.

本発明では、Ti金属を出発材料として用いるのが、ダイヤモンド粒子同士の結合力向上と、異常粒成長の抑制との両立に最も効果的である。   In the present invention, using Ti metal as a starting material is most effective in improving both the bonding strength between diamond particles and suppressing the abnormal grain growth.

本来Tiは、ダイヤモンド粒子同士のネックグロースを促進する触媒作用を有するとされていない。しかし、本発明では、ネックグロースの触媒能を有するCo結合材中にTiを適量添加することにより、TiがCoの触媒作用を阻害せずに、炭素が結合材中に溶解する際にTiが過剰な炭素のゲッターとなると推定している。また、Tiがダイヤモンド粒子と反応して炭化物となることにより、上記のダイヤモンド粒子同士の結合力向上と、異常粒成長の抑制を達成できるものと推定している。   Originally, Ti is not considered to have a catalytic action for promoting neck growth between diamond particles. However, in the present invention, when an appropriate amount of Ti is added to the Co binder having neck growth catalytic ability, Ti does not inhibit the catalytic action of Co, and Ti is dissolved when carbon dissolves in the binder. Estimated to be an excess carbon getter. In addition, it is presumed that Ti can react with diamond particles to become carbides, thereby improving the bonding force between the diamond particles and suppressing abnormal grain growth.

ここで、W(タングステン)についても、Tiと同様に若干の異常粒成長を抑制する効果が見られたが、ダイヤモンド粒子径が1μm以下になると、異常粒成長の効果がほとんど見られなくなった。また、WをTiの替わりに添加すると、ダイヤモンド焼結体中でWはWCとして存在するので、Al(アルミニウム)金属の切削をした場合には、ダイヤモンド焼結体のWCにAlが選択的に溶着しやすくなるという欠点も見つかった。   Here, W (tungsten) also showed the effect of suppressing some abnormal grain growth, similar to Ti, but when the diamond particle diameter was 1 μm or less, the effect of abnormal grain growth was hardly seen. Moreover, when W is added instead of Ti, W exists as WC in the diamond sintered body. Therefore, when Al (aluminum) metal is cut, Al is selectively added to the WC of the diamond sintered body. A defect was also found that it was easier to weld.

本発明のダイヤモンド焼結体の具体的な製造方法としては、超微粒のTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素、もしくは上記元素の炭化物からなるセラミクス粉末を、ボールミルなどを用いて粉砕し、微粒ダイヤモンド粉末と混合する方法がある。その際、金属粉末を使用して焼結体中の炭化物を微粒かつ不連続な存在形態である組織とするためには、超微粒子を出発原料とする必要がある。通常の金属材料は延性があるために、微粒のものでも数10μmの粒径のものしか得ることができない。このため、焼結後に結合材のプールが形成されやすく、この部分が欠陥となる。そこで、本発明の焼結体を得るためには、粒子径が数μm以下の超微粒金属粒子を得られるアトマイズ法を用いて得られたTiなどよりなる金属粒子を使用することが好ましい。Co合金などについても、同様に微粒であることが好ましく、チタンイオンの還元および酸化反応を組み合わせたチタンレドックス法を用いて得られたナノメートルオーダーの超微粒金属粉末を用いることも好ましい。   As a specific method for producing the diamond sintered body of the present invention, at least one element selected from the group consisting of ultrafine Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo, or the above element There is a method in which ceramic powder made of the above carbide is pulverized using a ball mill or the like and mixed with fine diamond powder. At that time, in order to use the metal powder to make the carbide in the sintered body into a fine and discontinuous structure, it is necessary to use ultrafine particles as a starting material. Since ordinary metal materials have ductility, only fine particles having a particle size of several tens of μm can be obtained. For this reason, a pool of binding materials is likely to be formed after sintering, and this portion becomes a defect. Therefore, in order to obtain the sintered body of the present invention, it is preferable to use metal particles made of Ti or the like obtained by using an atomizing method capable of obtaining ultrafine metal particles having a particle diameter of several μm or less. Co alloys and the like are also preferably fine particles, and it is also preferable to use nanometer-order ultrafine metal powders obtained using a titanium redox method that combines titanium ion reduction and oxidation reactions.

超微粒のTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素の炭化物からなる超微粒のセラミクス粉末を用いても本発明の焼結体が得られるが、セラミクス粉末よりも金属粉末を用いた場合の方が、ダイヤモンド粒子との反応焼結により一層強固なダイヤモンド結合が得られる。すなわち、熱的化学的に安定なセラミクス粒子を出発原料とせずに、化学的に活性な金属粒子を出発原料とした方が好ましい。これは、金属粉末を用いた場合の方が、難焼結性を特徴とするダイヤモンド粒子と反応しながら炭化物を生成し、ダイヤモンド粒子との間に強固な結合が形成できるからである。   The sintered body of the present invention can be obtained by using ultrafine ceramic powder made of carbide of at least one element selected from the group consisting of ultrafine Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo. Although a metal powder is used rather than a ceramic powder, a stronger diamond bond can be obtained by reactive sintering with diamond particles. That is, it is preferable to use chemically active metal particles as the starting material instead of the thermally and chemically stable ceramic particles as the starting material. This is because, when metal powder is used, carbides are generated while reacting with diamond particles characterized by low sinterability, and a strong bond can be formed between the diamond particles.

超微粒のTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素あるいはその炭化物よりなるセラミクスを均質かつ不連続にダイヤモンド焼結体中に配置する理想的な方法として、ダイヤモンド粒子粉末の表面にPVD(Physical Vapor Deposition)法などにより上記結合材を被覆する方法がある。特にスパ
ッタ法を用いると、ダイヤモンド粒子上にTiを代表とする10〜100nm程度の、特に10〜200nm程度の超微粒金属によって結合材が不連続に被覆され、特に耐欠損性および耐摩耗性などに優れたダイヤモンド焼結体とすることができる。
Ceramics composed of at least one element selected from the group consisting of ultrafine Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo or carbides thereof are arranged uniformly and discontinuously in the diamond sintered body. As an ideal method, there is a method in which the surface of the diamond particle powder is coated with the binding material by a PVD (Physical Vapor Deposition) method or the like. In particular, when a sputtering method is used, the binder is discontinuously coated on the diamond particles with a superfine metal of about 10 to 100 nm, particularly about 10 to 200 nm, which is representative of Ti. It can be set as the diamond sintered compact excellent in.

本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体においては、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素はTiであり、結合相中のTiの含有率が0.5質量%以上20質量%未満であることが好ましい。   In the high-strength and high wear-resistant diamond sintered body of the present invention, at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo is Ti. The content of Ti in the phase is preferably 0.5% by mass or more and less than 20% by mass.

本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体においては、ダイヤモンド焼結体から、長さ6mm、幅3mm、厚さ0.35mm以上0.45mm以下の長方形の平面形状に切り出した試験片を用いて4mmのスパンの条件で測定される抗折力が、2.65GPa以上であることが好ましい。   In the high-strength and high wear-resistant diamond sintered body of the present invention, a test piece cut out from the diamond sintered body into a rectangular planar shape having a length of 6 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.35 mm to 0.45 mm. It is preferable that the bending strength measured under the condition of a span of 4 mm using is 2.65 GPa or more.

また、本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体においては、ダイヤモンド焼結体から、長さ6mm、幅3mm、厚さ0.4以上0.45mm以下の長方形の平面形状に切り出した試験片を、密閉容器中で、濃度60%以上65%未満の硝酸を2倍希釈したもの40mlと、濃度45〜50%のフッ化水素酸10mlを混合したフッ硝酸により、120℃以上150℃未満で3時間の溶解処理を行った後、この試験片を用いて4mmスパンの条件で測定される抗折力が1.86GPa以上であることが好ましい。   In the high-strength and high wear-resistant diamond sintered body of the present invention, the diamond sintered body was cut into a rectangular planar shape having a length of 6 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.4 to 0.45 mm. The test piece was 120 ° C. or more and 150 ° C. with 40 ml of nitric acid having a concentration of 60% or more and less than 65% diluted twice and 10 ml of hydrofluoric acid having a concentration of 45 to 50% mixed in a sealed container. After performing the dissolution treatment for less than 3 hours, the bending strength measured using this test piece under the condition of 4 mm span is preferably 1.86 GPa or more.

本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体においては、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素はTiであり、かつ結合相中のTiの含有率は1質量%以上20質量%未満であり、電子線の加速速度40kV、電流25mA、回折角度2θ=20〜80°、走査速度0.1℃/秒の条件で測定したダイヤモンド焼結体のX線回折図形において、炭化チタンの(200)回折線がダイヤモンドの(111)回折線の3%以上50%未満の強度比であることが好ましい。ここで、「X線回折線の強度」とは、CuKα線(CuのK殻により生じる特性X線)を用いたX線回折図形における、ピークの高さをいう。   In the high strength and high wear resistant diamond sintered body of the present invention, at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and Mo is Ti, and The Ti content in the binder phase is 1% by mass or more and less than 20% by mass, under the conditions of an electron beam acceleration speed of 40 kV, current of 25 mA, diffraction angle 2θ = 20 to 80 °, and scanning speed of 0.1 ° C./second. In the X-ray diffraction pattern of the measured diamond sintered body, it is preferable that the (200) diffraction line of titanium carbide has an intensity ratio of 3% or more and less than 50% of the (111) diffraction line of diamond. Here, “intensity of X-ray diffraction line” refers to the height of a peak in an X-ray diffraction pattern using CuKα ray (characteristic X-ray generated by Cu K shell).

また、本発明者らは、ダイヤモンド焼結体を製造する原料となるダイヤモンド粉末の表面に吸着した酸素や酸化物に着目し、これらを除去することにより、焼結体中に存在する欠陥を小さくし、ダイヤモンド焼結体の強度を向上させることを見出した。そのため、ダイヤモンド焼結体中での酸素の割合が0.001質量%以上0.15質量%未満であることが好ましい。酸素の割合を0.001質量%以上0.15質量%未満としたのは、0.001質量%未満とすることは、現在の技術では不可能であり、0.15質量%以上では、ダイヤモンド焼結体の強度が従来と同様のものとなるからである。   In addition, the present inventors pay attention to oxygen and oxide adsorbed on the surface of diamond powder as a raw material for producing a diamond sintered body, and by removing these, defects existing in the sintered body are reduced. The inventors have found that the strength of the diamond sintered body is improved. Therefore, the proportion of oxygen in the diamond sintered body is preferably 0.001% by mass or more and less than 0.15% by mass. The oxygen ratio of 0.001 mass% or more and less than 0.15 mass% is impossible with the current technology, and if it is 0.15 mass% or more, diamond This is because the strength of the sintered body is the same as the conventional one.

また、本発明のダイヤモンド焼結体は、異常粒成長を抑制できるので圧力・温度条件を高くして焼結することも可能となる。従来、工業的には圧力が5.5GPaで温度が1000℃前後であるのが一般的であり、必要十分な圧力とされている。しかし、焼結条件をより高圧にすることで、微粒のダイヤモンド粒子をより高含有率で焼結することができる。また、より高圧で焼結することにより、ネックグロースを促進することが可能となる。   In addition, since the diamond sintered body of the present invention can suppress abnormal grain growth, it can be sintered under high pressure and temperature conditions. Conventionally, industrially, the pressure is generally 5.5 GPa and the temperature is around 1000 ° C., which is a necessary and sufficient pressure. However, finer diamond particles can be sintered at a higher content by increasing the sintering conditions. Further, neck sintering can be promoted by sintering at higher pressure.

本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体の製造方法においては、圧力5.7GPa以上7.5GPa以下、温度1500℃以上1900℃以下の条件で10分間保持することで焼結することが望ましい。圧力が7.5GPaより大きくなると、超高圧発生装置の金型の耐久性を理由として実用的でなくなる。温度を1900℃より高くすると、ダイヤモンド−黒鉛の平衡線を超え、黒鉛の安定域に入るため、ダイヤモンドの黒鉛化が発生する。超高圧発生装置の金型の耐久性と、ダイヤモンド焼結体の性能を考え合わせると、圧力6.0GPa以上7.2GPa以下、温度1500℃以上1900℃以下の条件で10分間保持することで焼結することがより好ましい。   In the method for producing a high-strength, high-abrasion resistant diamond sintered body of the present invention, sintering is performed by holding for 10 minutes under conditions of a pressure of 5.7 GPa to 7.5 GPa and a temperature of 1500 ° C. to 1900 ° C. Is desirable. When the pressure exceeds 7.5 GPa, it becomes impractical due to the durability of the mold of the ultrahigh pressure generator. When the temperature is higher than 1900 ° C., the diamond-graphite is graphitized because it exceeds the equilibrium line of diamond-graphite and enters the stable region of graphite. Considering the durability of the die of the ultra-high pressure generator and the performance of the diamond sintered body, it is baked by holding for 10 minutes under conditions of a pressure of 6.0 GPa to 7.2 GPa and a temperature of 1500 ° C. to 1900 ° C. It is more preferable to tie.

本発明の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体およびその製造方法によれば、ダイヤモンド粒子と親和性の低い硬質粒子を用いることなく粒成長を抑制することができるので、ダイヤモンド粒子同士の直接接合をより強固にすることができる。その結果、耐摩耗性、耐欠損性、耐衝撃性および熱伝導性に優れた高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体を得ることができる。   According to the high-strength and high-abrasion resistant diamond sintered body of the present invention and the manufacturing method thereof, since it is possible to suppress grain growth without using hard particles having a low affinity with diamond particles, the diamond particles directly Bonding can be made stronger. As a result, a high-strength and high-abrasion resistant diamond sintered body excellent in wear resistance, fracture resistance, impact resistance and thermal conductivity can be obtained.

実施例1の試料1Eの組織を示す顕微鏡写真である。2 is a photomicrograph showing the structure of Sample 1E of Example 1. 図1よりも倍率を上げた場合の試料1Eの組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the sample 1E at the time of raising magnification from FIG. 実施例1の試料1Hの組織を示す顕微鏡写真である。2 is a photomicrograph showing the structure of Sample 1H of Example 1. 図3よりも倍率を上げた場合の試料1Hの組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the sample 1H at the time of raising magnification from FIG. 異常粒成長したダイヤモンド焼結体の組織を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the structure | tissue of the diamond sintered compact which grew abnormally.

本発明の実施の形態については、以下の実施例に示す。   Embodiments of the present invention will be described in the following examples.

本実施例では、焼結ダイヤモンド粉末の平均粒径と、ダイヤモンド焼結体中の焼結ダイヤモンド粒子の含有率と、結合材の組成とをそれぞれ変化させて、抗折力と逃げ面摩耗量とを測定した。具体的には、回転式の混合装置を内包する特殊真空炉中装置を用いて、真空度0.1Pa、炉内温度300℃、回転数2000rpmの条件で、粉末平均粒度が0.8μmであるダイヤモンド粉末と、結合材としてCo金属およびTi金属の混合粉末との乾式混合を行った。この混合済みのダイヤモンド粉末と各種結合材を、WC−6%Co超硬合金製の円盤に接した状態でTa(タンタル)製の容器に充填し、ベルト型超高圧装置を用いて圧力5.7GPa〜7.2GPa、温度1500℃〜1900℃の条件で10分間保持することで焼結した。Tiを添加した試料については、出来上がった焼結体表面の組織観察を行い、Tiの存在形態が連続であるか不連続であるかを判断した。焼結時にダイヤモンド粒子の粒径が300μm以上へと粒成長したものについてのみ異常粒成長と
して、その数量を計測した。また、全ての焼結体について、それぞれ6×3×0.3mmの棒状試験片に加工された後に、スパン距離4mmの3点曲げ試験によって抗折力を測定した。また、主面形状が正三角形の切削用焼結体チップ(ISO規格:TPGN1603
04)を作製して切削テストを行ない、逃げ面摩耗量を測定した。切削テストは、Siを16質量%含有のAl(アルミニウム)合金丸棒を被削材として用い、切削液を用いて切削速度800m/min、切込み深さ0.5mm、送り速度0.12mm/rev、切削時間5minという加工条件で行なった。結果を表1に示す。なお、表1において、本発明のダイヤモンド焼結体は試料1E,1Gである。なお、試料1E,1GについてX線分析を行なったところ、添加したTiの一部はTiCとして存在していることが分かった。
In this example, the average particle diameter of the sintered diamond powder, the content of the sintered diamond particles in the diamond sintered body, and the composition of the binder were changed, respectively. Was measured. Specifically, the powder average particle size is 0.8 μm under the conditions of a vacuum degree of 0.1 Pa, an in-furnace temperature of 300 ° C., and a rotation speed of 2000 rpm using a special vacuum furnace apparatus containing a rotary mixing device. Dry mixing of the diamond powder and a mixed powder of Co metal and Ti metal as a binder was performed. The mixed diamond powder and various binders are filled in a Ta (tantalum) container in contact with a disk made of WC-6% Co cemented carbide, and pressure is applied using a belt type ultrahigh pressure device. Sintering was performed by holding for 10 minutes under conditions of 7 GPa to 7.2 GPa and a temperature of 1500 ° C. to 1900 ° C. About the sample which added Ti, the structure | tissue observation of the surface of the completed sintered compact was performed, and it was judged whether the presence form of Ti was continuous or discontinuous. Only the number of diamond grains that grew to a particle size of 300 μm or more during sintering was measured as abnormal grain growth, and the quantity was measured. Further, all the sintered bodies were processed into 6 × 3 × 0.3 mm rod-shaped test pieces, and then the bending strength was measured by a three-point bending test with a span distance of 4 mm. In addition, a sintered chip for cutting whose main surface shape is an equilateral triangle (ISO standard: TPGN1603)
04) was prepared and a cutting test was performed to measure the amount of flank wear. In the cutting test, an Al (aluminum) alloy round bar containing 16% by mass of Si was used as a work material, a cutting speed of 800 m / min, a cutting depth of 0.5 mm, a feed speed of 0.12 mm / rev using a cutting fluid. The cutting conditions were 5 min. The results are shown in Table 1. In Table 1, the diamond sintered bodies of the present invention are Samples 1E and 1G. In addition, when X-ray analysis was performed about sample 1E and 1G, it turned out that some of added Ti exists as TiC.

表1に示すように、結合材の仕込み組成が100質量%のCoで、ダイヤモンド粉末の
平均粒径が0.8μmである試料1Aおよび1Dでは、異常な粒成長を示した粒子がそれぞれ258個、231個と数多く発生した。また、結合材にWを添加したIC,1F,および1Hについても、それぞれ11個、8個、および3個と、僅かではあるが異常な粒成長が発生した。しかし、結合相中にTiを0.5質量%以上含み、ダイヤモンド粒子の平均粒径が0.8μmである試料1B,1E,1G,1I,1Nでは、異常粒成長はほとんど見られなかった。このことから、結合相中の含有率が0.5質量%以上のTiが含まれていることで、異常粒成長が抑制できることが分かる。
As shown in Table 1, in the samples 1A and 1D in which the charge composition of the binder is 100 mass% Co and the average particle diameter of the diamond powder is 0.8 μm, 258 particles exhibiting abnormal grain growth each. Many occurred with 231. In addition, IC, 1F, and 1H, in which W was added to the binding material, exhibited slight, but unusual, grain growth of 11, 8, and 3, respectively. However, in the samples 1B, 1E, 1G, 1I, and 1N in which the binder phase contains Ti of 0.5% by mass or more and the average particle diameter of the diamond particles is 0.8 μm, almost no abnormal grain growth was observed. From this, it is understood that abnormal grain growth can be suppressed by containing Ti having a content of 0.5% by mass or more in the binder phase.

また、ダイヤモンド粉末の平均粒径が0.8μmである試料1Eと、ダイヤモンド粉末の平均粒径が2.5μmである試料1Lとを比較して、試料1Eの抗折力は試料1Lの抗折力よりも大きい。このことから、ダイヤモンド粒子の平均粒径を2μm以下とすることにより、耐欠損性が向上することが分かる。   Further, comparing the sample 1E in which the average particle diameter of the diamond powder is 0.8 μm and the sample 1L in which the average particle diameter of the diamond powder is 2.5 μm, the bending strength of the sample 1E is that of the sample 1L. Greater than power. From this, it can be seen that the fracture resistance is improved by setting the average particle diameter of the diamond particles to 2 μm or less.

また、焼結ダイヤモンド粒子の含有率が78体積%である試料1Bおよび1Cと、焼結ダイヤモンド粒子の含有率が90体積%である試料1Eおよび1Fとを比較して、試料1Eおよび1Fの抗折力は試料1Bおよび1Cの抗折力よりも大きく、試料1Eおよび1Fの逃げ面摩耗量は試料1Bおよび1Cの逃げ面摩耗量よりも少ない。このことから、焼結ダイヤモンド粒子の含有率を80%体積以上とすることにより、耐欠損性および耐摩耗性が向上することが分かる。   In addition, samples 1B and 1C having a sintered diamond particle content of 78% by volume are compared with samples 1E and 1F having a sintered diamond particle content of 90% by volume. The bending force is larger than the bending strength of samples 1B and 1C, and the flank wear amount of samples 1E and 1F is smaller than the flank wear amount of samples 1B and 1C. From this, it can be seen that the chipping resistance and wear resistance are improved by setting the content of sintered diamond particles to 80% volume or more.

また、結合相中に16.1質量%のTiが含まれており、圧力7.2GPa、温度1900℃の条件で焼結した試料1Eと、結合相中に25.6質量%のWが含まれており、圧力6.8GPa、温度1800℃の条件で焼結した試料1Fとを比較して、試料1Eの抗折力は試料1Fの抗折力よりも大きく、試料1Eの逃げ面摩耗量は試料1Fの逃げ面摩耗量よりも少ない。また、結合相中に46.2質量%のTiが含まれており、圧力7.0GPa、温度1900℃の条件で焼結した試料1Gと、結合材中に40.8質量%のWが含まれており、圧力6.7GPa、温度1750℃の条件で焼結した試料1Hとを比較しても同様である。結合相中にTiが含まれていることによって、異常粒成長の抑制ができるため、圧力や温度といった焼結条件を高く設定することが可能となる。そのため、耐欠損性および耐摩耗性を向上することが可能であることがわかる。   Further, 16.1% by mass of Ti is contained in the binder phase, sample 1E sintered under conditions of pressure 7.2 GPa and temperature 1900 ° C., and 25.6% by mass of W in the binder phase. Compared with sample 1F sintered under the conditions of pressure 6.8 GPa and temperature 1800 ° C., the bending strength of sample 1E is larger than that of sample 1F, and the flank wear amount of sample 1E Is less than the flank wear amount of the sample 1F. In addition, 46.2% by mass of Ti is contained in the binder phase, sample 1G sintered under conditions of a pressure of 7.0 GPa and a temperature of 1900 ° C., and 40.8% by mass of W in the binder. This is the same even when compared with the sample 1H sintered under the conditions of a pressure of 6.7 GPa and a temperature of 1750 ° C. Since Ti is contained in the binder phase, abnormal grain growth can be suppressed, so that sintering conditions such as pressure and temperature can be set high. Therefore, it can be seen that the chipping resistance and wear resistance can be improved.

また、本発明の試料1E,1Gは、従来品である試料1Mよりも抗折力が高く逃げ面摩耗量が小さくなっている。また、平均粒径が2μm以上である試料1Kは、Tiを添加しなくても異常粒成長が発生していないことが分かる。さらに、ダイヤモンド粒子の含有率が99質量%である試料1Nでは、抗折力が低く逃げ面摩耗量が大きいので、結合材によるネックグロースが不十分であることが分かる。   In addition, the samples 1E and 1G of the present invention have higher bending strength and smaller flank wear than the conventional sample 1M. Further, it can be seen that Sample 1K having an average particle diameter of 2 μm or more does not cause abnormal grain growth even when Ti is not added. Furthermore, in the sample 1N having a diamond particle content of 99% by mass, it can be seen that the neck growth due to the binder is insufficient because the bending strength is low and the flank wear amount is large.

本実施例では、結合材中に含まれているTiの平均粒径を変化させて、抗折力と逃げ面摩耗量とを測定した。具体的には、平均粒径が0.8μmであり含有量が90体積%であるダイヤモンド粉末と、75質量%のCoおよび25質量%のTiを含む結合材とをボールミルを用いて混合した。結合材中のTiとしては、平均粒径がそれぞれ0.1μm,0.8μm,0.9μm,および1.0μmであるものを用いた。その後、ベルト型超高圧装置を用いて圧力7.2GPa、温度1900℃の条件で10分間保持することで焼結した。得られた焼結体について実施例1と同様の方法で抗折力の測定および切削試験実施による逃げ面摩耗量の測定を行った。結果を表2に示す。   In this example, the bending strength and the flank wear amount were measured by changing the average particle diameter of Ti contained in the binder. Specifically, a diamond powder having an average particle diameter of 0.8 μm and a content of 90% by volume was mixed with a binder containing 75% by mass of Co and 25% by mass of Ti using a ball mill. Ti having an average particle size of 0.1 μm, 0.8 μm, 0.9 μm, and 1.0 μm was used as Ti in the binder. Then, it sintered by hold | maintaining for 10 minutes on the conditions of a pressure of 7.2 GPa, and temperature of 1900 degreeC using the belt-type ultrahigh pressure apparatus. With respect to the obtained sintered body, the bending strength was measured in the same manner as in Example 1, and the flank wear amount was measured by performing a cutting test. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、試料2A〜2Dの逃げ面摩耗量はほぼ同程度であり、試料2E〜2Hの逃げ面摩耗量はほぼ同程度である。しかし、試料2A,2Bの抗折力は試料2C,2
Dの抗折力よりも大きく、試料2E,2Fの抗折力は試料2G,2Hの抗折力よりも大きい。また、焼結時にダイヤモンド粒子の粒径が300μm以上へ粒成長したものについてはその数量を計測した。その結果、試料2A,2B,2E,2Fには異常粒成長は見られなかった。一方、試料2C,2D,2G,2Hにはそれぞれ3個,25個,4個,25個の異常粒成長が見られた。このことから、結合材中のTiの平均粒径が0.8μm以下であることにより、異常粒成長の抑制効果があり、さらにネックグロースが抑制されないため耐欠損性が向上することが分かる。
As shown in Table 2, the flank wear amount of the samples 2A to 2D is substantially the same, and the flank wear amount of the samples 2E to 2H is substantially the same. However, the bending strength of samples 2A and 2B is the same as that of samples 2C and 2B.
The bending strength of Samples 2E and 2F is larger than the bending strength of Samples 2G and 2H. In addition, the number of diamond particles whose particle size grew to 300 μm or more during sintering was measured. As a result, no abnormal grain growth was observed in Samples 2A, 2B, 2E, and 2F. On the other hand, Samples 2C, 2D, 2G, and 2H showed 3, 25, 4, and 25 abnormal grain growth, respectively. From this, it can be seen that when the average particle diameter of Ti in the binder is 0.8 μm or less, there is an effect of suppressing abnormal grain growth, and further, the neck growth is not suppressed, so that the fracture resistance is improved.

本実施例では、結合材に添加するTiの添加方法を変化させて、抗折力と逃げ面摩耗とを測定した。具体的には、平均粒径が0.8μmであり含有量が90体積%であるダイヤモンド粉末と、75質量%のCoおよび25質量%のTiを含む結合材とをボールミルにより混合したものを試料3Aとして準備した。また、同様の組成を有し、RF(Radio Frequency)スパッタリングPVD装置を用いてダイヤモンド粉末にTiを被覆したものを
試料3Bとして準備した。また、同様の組織を有し、ダイヤモンド粒子表面全体に被覆層の厚みが0.1μmとなるように、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用いて
ダイヤモンド粉末にTiを被覆したものを試料3Cとして準備した。そして、試料3A〜3Cの各々をWC−6%Co超硬合金製の円盤に接した状態でTa(タンタル)製の容器に充填し、ベルト型超高圧装置を用いて圧力7.2GPa、温度1900℃の条件で10分間保持することで焼結した。得られた焼結体について実施例1と同様の方法で抗折力の測定および切削試験実施による逃げ面摩耗量の測定を行った。結果を表3に示す。
In this example, the bending force and flank wear were measured by changing the method of adding Ti added to the binder. Specifically, a sample obtained by mixing a diamond powder having an average particle size of 0.8 μm and a content of 90% by volume with a binder containing 75% by mass of Co and 25% by mass of Ti by a ball mill is used as a sample. Prepared as 3A. Further, a sample 3B having a similar composition and using a RF (Radio Frequency) sputtering PVD apparatus and coating diamond powder with Ti was prepared. Further, a sample 3C prepared by coating a diamond powder with Ti using a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus so that the thickness of the coating layer is 0.1 μm on the entire surface of the diamond particle having the same structure is prepared. did. Each of the samples 3A to 3C is filled in a Ta (tantalum) container in contact with a WC-6% Co cemented carbide disk, and a pressure of 7.2 GPa is applied using a belt-type ultrahigh pressure device. Sintering was performed by holding at 1900 ° C. for 10 minutes. With respect to the obtained sintered body, the bending strength was measured in the same manner as in Example 1, and the flank wear amount was measured by performing a cutting test. The results are shown in Table 3.

表3に示すように、Tiをボールミルを用いた混合により添加した試料3A、CVD法によりTiを被覆した試料3Cよりも、RFスパッタリングPVD装置により被覆した試料3Bの方が抗折力、逃げ面摩耗量ともに良好な性能を示した。それぞれの試料の表面を金属顕微鏡により組織観察したところ、試料3AはCoやTiの偏析が見られ、均一な組
織が得られていなかった。また、Ti炭化物の平均粒系は1.0μmと添加時よりも大きくなっていた。試料3B,3CはいずれもCoやTiの偏析が見られず、均一な組織が得られていた。しかし、試料3Cはダイヤモンド粒子表面全体を均一に被覆しているためTiCの組織は連続しており、異常粒成長だけでなく、ダイヤモンド粒子同士のネックグロースも抑制されていた。試料3Bはダイヤモンド粒子へのTi被覆が全体に均一ではなく部分的であるため不連続であり、Ti粉末の平均粒径0.1μm程度を維持していた。このことから、Tiの添加方法は好ましくはRFスパッタリングPVD装置による被覆であることが分かった。また、炭化物の平均粒径が0.8μmより大きいか、または炭化物自身の組織が連続していると、抗折力の低下や逃げ面摩耗量の増大を引き起こすことが分かった。
As shown in Table 3, the sample 3A in which Ti was added by mixing using a ball mill and the sample 3B in which Ti was coated by the CVD method were more resistant to bending force and flank than in the sample 3B coated with the RF sputtering PVD apparatus. The wear amount showed good performance. When the surface of each sample was observed with a metal microscope, the sample 3A showed segregation of Co and Ti, and a uniform structure was not obtained. Moreover, the average grain system of Ti carbide was 1.0 μm, which was larger than that at the time of addition. In Samples 3B and 3C, no segregation of Co or Ti was observed, and a uniform structure was obtained. However, since the sample 3C uniformly covered the entire surface of the diamond particles, the TiC structure was continuous, and not only abnormal grain growth but also neck growth between the diamond particles was suppressed. The sample 3B was discontinuous because the Ti coating on the diamond particles was not uniform throughout but was discontinuous, and the average particle size of the Ti powder was maintained at about 0.1 μm. From this, it was found that the addition method of Ti is preferably coating with an RF sputtering PVD apparatus. Further, it has been found that if the average particle size of the carbide is larger than 0.8 μm or the structure of the carbide itself is continuous, the bending strength is reduced and the flank wear amount is increased.

本実施例では、実施例3の試料3A〜3Cを溶解処理した場合のそれぞれの抗折力の変化を調べた。具体的には、実施例3の試料3A〜3Cのダイヤモンド焼結体から、長さ6mm、幅3mm、厚さ0.4〜0.45mmの長方形の平面形状に切り出した試験片を、密閉容器中で、濃度60%以上65%未満の硝酸を2倍希釈したもの40mlと、濃度45〜50%のフッ化水素酸10mlを混合したフッ硝酸により、120℃以上150℃未満で3時間の溶解処理を行った。このようにして得られた試験片(試料)のうち、試料3Aであったもの試料4Aとし、試料3Bであったものを試料4Bとし、試料3Cであったものを試料4Cとした。それぞれの試料を用いて4mmスパンの条件で抗折力を測定した。結果を表4に示す。   In the present Example, the change of each bending strength when the samples 3A to 3C of Example 3 were dissolved was examined. Specifically, a test piece cut into a rectangular planar shape having a length of 6 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.4 to 0.45 mm from the diamond sintered bodies of Samples 3A to 3C of Example 3 was sealed in a sealed container. Among them, 40 ml of nitric acid having a concentration of 60% or more and less than 65% diluted twice and hydrofluoric acid mixed with 10 ml of hydrofluoric acid having a concentration of 45 to 50% were dissolved at 120 ° C. or more and less than 150 ° C. for 3 hours. Processed. Of the test pieces (samples) thus obtained, sample 4A was sample 4A, sample 3B was sample 4B, and sample 3C was sample 4C. Using each sample, the bending strength was measured under the condition of 4 mm span. The results are shown in Table 4.

表4に示すように、Tiの添加方法がRFスパッタリングPVD装置である試料4Bの抗折力は2.88GPaから2.59GPaへわずか0.22GPaの減少であった。これに対し、Tiの添加方法がボールミルによる混合である試料4Aの抗折力は2.59GPaから2.02GPaへと0.57GPaも大幅に減少した。また、Tiの添加方法が
CVDである試料4Cの抗折力は2.46GPaから1.98GPaへと0.48GPaも大幅に減少した。このことから、Tiの添加方法がRFスパッタリングPVD装置であること、つまりTi自身の組織が不連続であることにより、ダイヤモンド粒子同士のネックグロースが進展し、強固な骨格が形成されていることが分かる。
As shown in Table 4, the bending strength of Sample 4B in which the addition method of Ti was an RF sputtering PVD apparatus was a decrease of only 0.22 GPa from 2.88 GPa to 2.59 GPa. On the other hand, the bending strength of sample 4A, in which the addition method of Ti was mixing by a ball mill, was greatly reduced by 0.57 GPa from 2.59 GPa to 2.02 GPa. Further, the bending strength of the sample 4C in which the addition method of Ti is CVD was greatly reduced by 0.48 GPa from 2.46 GPa to 1.98 GPa. From this, it can be said that the addition method of Ti is an RF sputtering PVD apparatus, that is, the structure of Ti itself is discontinuous, so that neck growth between diamond particles progresses and a strong skeleton is formed. I understand.

本実施例では、結合材中のTiの割合を変化させて、得られた焼結体におけるTiCの(200)回折線とダイヤモンドの(111)回折線との強度比を測定した。具体的には、ダイヤモンド粉末の含有量が78体積%、焼結材が75質量%のCoと25質量%のTiとを含んでいる試料5Aと、ダイヤモンド粉末の含有量が90体積%、焼結材が75質量%のCoと25質量%のTiとを含んでいる試料5Bと、ダイヤモンド粉末の含有量が90体積%、焼結材が50質量%のCoと50質量%のTiとを含んでいる試料5Cとの3種類の試料を作製した。なお、ダイヤモンド粉末の平均粒径はすべての試料において0.8μmとした。その後、ベルト型超高圧装置を用いて圧力7.2GPa、温度1900℃の条件で10分間保持することで焼結した。得られた焼結体について、CuのK殻により生じる特性X線を用い、Cuターゲットに照射する電子線の加速速度40kV、電流25mA、回折角度2θ=20〜80°、走査速度0.1℃/秒の条件でダイヤモンド焼結体のX線回折図形の測定を行ない、TiCの(200)回折線とダイヤモンドの(111)回折線との強度比を測定した。結果を表5に示す。なお、表5において、本発明のダイヤモンド焼結体は試料5Bである。   In this example, the ratio of Ti in the binder was changed, and the intensity ratio between the (200) diffraction line of TiC and the (111) diffraction line of diamond in the obtained sintered body was measured. Specifically, the diamond powder content is 78% by volume, the sintered material contains 75% by mass of Co and 25% by mass of Ti, the sample 5A, the diamond powder content is 90% by volume, Sample 5B in which the binder contains 75% by mass of Co and 25% by mass of Ti, the diamond powder content is 90% by volume, the sintered material is 50% by mass of Co, and 50% by mass of Ti. Three types of samples were prepared, including the included sample 5C. The average particle diameter of the diamond powder was 0.8 μm in all samples. Then, it sintered by hold | maintaining for 10 minutes on the conditions of a pressure of 7.2 GPa, and temperature of 1900 degreeC using the belt-type superhigh pressure apparatus. About the obtained sintered body, using characteristic X-rays generated by the K shell of Cu, the acceleration speed of the electron beam irradiated to the Cu target is 40 kV, the current is 25 mA, the diffraction angle is 2θ = 20 to 80 °, and the scanning speed is 0.1 ° C. The X-ray diffraction pattern of the diamond sintered body was measured under the conditions of / sec, and the intensity ratio between the (200) diffraction line of TiC and the (111) diffraction line of diamond was measured. The results are shown in Table 5. In Table 5, the diamond sintered body of the present invention is Sample 5B.

表5に示すように、逃げ面摩耗量が最も小さい試料5BのX線回折強度比は40%であったが、試料5Aおよび5Cについては50%を超える値であった。これにより、TiCの強度比が50%を超えるものについては逃げ面摩耗量が増加する傾向にあることがわかる。また、結合材の組成にTiを含まない焼結体は、異常粒成長が発生するため、TiCの(200)回折線の強度比は、ダイヤモンドの(111)回折線の0.01%以上50%未満の強度比にあることが好ましいことがわかる。   As shown in Table 5, the X-ray diffraction intensity ratio of Sample 5B with the smallest flank wear amount was 40%, but Samples 5A and 5C had a value exceeding 50%. Thereby, it turns out that there exists a tendency for the amount of flank wear to increase about the thing whose intensity ratio of TiC exceeds 50%. Further, since the sintered body containing no Ti in the composition of the binder causes abnormal grain growth, the intensity ratio of the (200) diffraction line of TiC is not less than 0.01% of the (111) diffraction line of diamond. It can be seen that the intensity ratio is preferably less than%.

本実施例では、ダイヤモンド焼結体に含まれる酸素量を変化させて、抗折力と逃げ面摩耗量とを測定した。具体的には、ダイヤモンドの平均粒径が0.8μmであり含有量が90体積%であるダイヤモンド粉末と、75質量%のCoおよび25質量%のTiを含む結合材とを混合した。次に、真空中でそれぞれ1000℃、1100℃、および1250℃の温度で60分間熱処理することによって結合材の還元とダイヤモンド粒子の表面からの部分的な黒鉛化を行なった。その後、ベルト型超高圧装置を用いて圧力7.2GPa、温度1900℃の条件で10分間保持することで焼結した。得られた試料のうち、1000℃の温度で熱処理した試料を試料6Aとし、1100℃の温度で熱処理した試料を試料6Bとし、1250℃の温度で熱処理した試料を試料6Cとした。これらの試料6A〜6Cに含まれる酸素量をICP(Inductively Coupled Plasma)分析により測定した。また、試料6A〜6Cについて、実施例1と同様の方法で抗折力の測定を行った。結果を表6に示す。   In this example, the bending strength and the flank wear amount were measured by changing the amount of oxygen contained in the diamond sintered body. Specifically, diamond powder having an average particle diameter of 0.8 μm and a content of 90% by volume was mixed with a binder containing 75% by mass of Co and 25% by mass of Ti. Next, heat treatment was performed in vacuum at temperatures of 1000 ° C., 1100 ° C., and 1250 ° C. for 60 minutes to reduce the binder and partially graphitize from the surface of the diamond particles. Then, it sintered by hold | maintaining for 10 minutes on the conditions of a pressure of 7.2 GPa, and temperature of 1900 degreeC using the belt-type superhigh pressure apparatus. Among the obtained samples, a sample heat-treated at a temperature of 1000 ° C. was sample 6A, a sample heat-treated at a temperature of 1100 ° C. was sample 6B, and a sample heat-treated at a temperature of 1250 ° C. was sample 6C. The amount of oxygen contained in these samples 6A to 6C was measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) analysis. Further, the bending strength of the samples 6A to 6C was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.

表6に示すように、焼結前の熱処理温度を変更することによってダイヤモンド焼結体に含まれる酸素の量が変化し、酸素の量が0.15質量%以下になると抗折力が大幅に向上している。このことから、0.15質量%未満の酸素を含むことにより、耐欠損性が向上することが分かる。   As shown in Table 6, the amount of oxygen contained in the diamond sintered body is changed by changing the heat treatment temperature before sintering, and when the amount of oxygen becomes 0.15% by mass or less, the bending strength is greatly increased. It has improved. From this, it is understood that the defect resistance is improved by containing less than 0.15% by mass of oxygen.

本実施例では、実施例1の試料1E(本発明)および試料1H(従来例)のダイヤモンド焼結体を酸処理し、顕微鏡写真を撮影した。図1は、実施例1の試料1Eの組織を示す顕微鏡写真である。図2は、図1よりも倍率を上げた場合の試料1Eの組織を示す顕微鏡写真である。図3は、実施例1の試料1Hの組織を示す顕微鏡写真である。図4は、図3よりも倍率を上げた場合の試料1Hの組織を示す顕微鏡写真である。   In this example, the diamond sintered bodies of Sample 1E (present invention) and Sample 1H (conventional example) of Example 1 were acid-treated and micrographs were taken. FIG. 1 is a photomicrograph showing the structure of Sample 1E of Example 1. FIG. 2 is a photomicrograph showing the structure of the sample 1E when the magnification is increased as compared with FIG. FIG. 3 is a photomicrograph showing the structure of the sample 1H of Example 1. FIG. 4 is a photomicrograph showing the structure of the sample 1H when the magnification is higher than that in FIG.

図1〜図4を参照して、全体に点在している小さな複数の穴が結合相であった部分に相当する。本発明のダイヤモンド焼結体を示す図1および図2の結合相の体積は、従来のダイヤモンド焼結対を示す図3および図4の結合相の体積よりも小さくなっている。このことから、本発明では、ダイヤモンド粒子のネックグロースが結合相により阻害されていないことが分かる。   With reference to FIGS. 1 to 4, a plurality of small holes scattered throughout correspond to a portion where the binder phase was present. The volume of the binder phase in FIGS. 1 and 2 showing the diamond sintered body of the present invention is smaller than the volume of the binder phase in FIGS. 3 and 4 showing the conventional diamond sintered pair. This shows that the neck growth of diamond particles is not inhibited by the binder phase in the present invention.

なお、図5は、異常粒成長したダイヤモンド焼結体の組織を示す顕微鏡写真である。図5を参照して、小さな点の部分が異常粒成長したダイヤモンド粒子である。このように異常粒成長したダイヤモンド粒子の粒径は、300μm以上となっている。従来のダイヤモンド焼結体では、このような異常粒成長が多数見られていた。この異常粒成長を本発明では抑止することができる。   FIG. 5 is a photomicrograph showing the structure of the diamond sintered body in which abnormal grains have grown. Referring to FIG. 5, the small dot portions are diamond particles that have grown abnormally. The diameter of the diamond particles that have grown abnormally in this way is 300 μm or more. Many conventional abnormal grain growths have been observed in conventional diamond sintered bodies. This abnormal grain growth can be suppressed in the present invention.

以上に開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。   The embodiments disclosed above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the examples above, and is intended to include any modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (8)

平均粒径が2μm以下の焼結ダイヤモンド粒子と、残部の結合相とを備えた高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体であって、
前記ダイヤモンド焼結体中の前記焼結ダイヤモンド粒子の含有率は80体積%以上98体積%以下であり、
前記結合相中の含有率が0.5質量%以上50質量%未満であるチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素と、前記結合相中の含有率が50質量%以上99.5質量%未満であるコバルトとを前記結合相は含み、
前記チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素の一部または全部が平均粒径0.8μm以下の炭化物粒子として存在し、
前記炭化物粒子の組織は不連続であり、
隣り合う前記ダイヤモンド粒子同士は互いに結合していることを特徴とする、高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体。
A high-strength, high-abrasion-resistant diamond sintered body comprising sintered diamond particles having an average particle size of 2 μm or less and the remaining binder phase,
The content of the sintered diamond particles in the diamond sintered body is 80 vol% or more and 98 vol% or less,
At least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum having a content of 0.5% by mass or more and less than 50% by mass in the binder phase; The binder phase contains cobalt having a content of 50% by mass or more and less than 99.5% by mass in the binder phase,
A part or all of at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum exists as carbide particles having an average particle size of 0.8 μm or less;
The structure of the carbide particles is discontinuous,
A diamond sintered body having high strength and high wear resistance, wherein the adjacent diamond particles are bonded to each other.
前記チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素はチタンであり、前記結合相中の前記チタンの含有率が0.5質量%以上20質量%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体。   The at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum is titanium, and the content of the titanium in the binder phase is 0.5% by mass. The high-strength and high-abrasion resistant diamond sintered body according to claim 1, wherein the sintered body is less than 20% by mass. 前記ダイヤモンド焼結体から、長さ6mm、幅3mm、厚さ0.4mm以上0.45mm以下の長方形の平面形状に切り出した試験片を用いて4mmスパンの条件で測定される抗折力が2.65GPa以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体。   The bending strength measured under the condition of 4 mm span using a test piece cut out from the diamond sintered body into a rectangular planar shape having a length of 6 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.4 mm to 0.45 mm is 2. The high-strength / high-abrasion resistant diamond sintered body according to claim 1, wherein the sintered body has a high strength and a high wear resistance. 前記ダイヤモンド焼結体から、長さ6mm、幅3mm、厚さ0.4以上0.45mm以下の長方形の平面形状に切り出した試験片を、密閉容器中で、濃度60%以上65%未満の硝酸を2倍希釈したもの40mlと、濃度45〜50%のフッ化水素酸10mlを混合
したフッ硝酸により、120℃以上150℃未満で3時間の溶解処理を行った後、この試験片を用いて4mmスパンの条件で測定される抗折力が1.86GPa以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体。
A test piece cut out from the diamond sintered body into a rectangular planar shape having a length of 6 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.4 to 0.45 mm is contained in a sealed container with a concentration of 60% or more and less than 65% nitric acid. After performing a dissolution treatment for 3 hours at 120 ° C. or more and less than 150 ° C. with hydrofluoric acid mixed with 40 ml of a 2-fold diluted solution and 10 ml of hydrofluoric acid having a concentration of 45 to 50%, this test piece was used. The high strength and high wear resistance diamond sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein a bending strength measured under a condition of 4 mm span is 1.86 GPa or more.
前記チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素はチタンであり、かつ前記結合相中の前記チタンの含有率は0.5質量%以上20質量%未満であり、電子線の加速速度40kV、電流25mA、回折角度2θ=20〜80°、走査速度0.1℃/秒の条件で測定した前記ダイヤモンド焼結体のX線回折図形において、炭化チタンの(200)回折線がダイヤモンドの(111)回折線の3%以上50%未満の強度比であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体。   The at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum is titanium, and the content of the titanium in the binder phase is 0.5 mass. X-ray diffraction of the diamond sintered compact measured under the conditions of an electron beam acceleration speed of 40 kV, a current of 25 mA, a diffraction angle of 2θ = 20 to 80 °, and a scanning speed of 0.1 ° C./second. 5. The high strength according to claim 1, wherein the (200) diffraction line of titanium carbide is an intensity ratio of 3% or more and less than 50% of the (111) diffraction line of diamond.・ High wear resistant diamond sintered body. 前記ダイヤモンド焼結体は0.001質量%以上0.15質量%未満の酸素を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体。   The high-strength and high wear-resistant diamond sintered body according to any one of claims 1 to 5, wherein the diamond sintered body contains 0.001 mass% or more and less than 0.15 mass% oxygen. . 請求項1〜6に記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体の製造方法であって、ベルト型超高圧装置を用いて圧力5.7GPa以上7.5GPa以下、温度1400℃以上1900℃以下の条件で焼結することを特徴とする、高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼
結体の製造方法。
It is a manufacturing method of the high intensity | strength and the high abrasion-resistant diamond sintered compact of Claim 1-6, Comprising: A pressure is 5.7 GPa or more and 7.5 GPa or less using a belt-type superhigh pressure apparatus, Temperature is 1400 degreeC or more and 1900 degreeC. A method for producing a high-strength, high-abrasion resistant diamond sintered body characterized by sintering under the following conditions.
ベルト型超高圧装置を用いて圧力6.0GPa以上7.2GPa以下、温度1400℃以上1900℃以下の条件で焼結することを特徴とする、請求項7に記載の高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体の製造方法。   The high strength and high wear resistance according to claim 7, characterized in that sintering is performed under conditions of a pressure of 6.0 GPa to 7.2 GPa and a temperature of 1400 ° C to 1900 ° C using a belt type ultra high pressure apparatus. A method for producing a diamond sintered body.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125729A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 日産自動車株式会社 Sliding contact member, and dc motor and generator using said sliding contact member
WO2015072250A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 住友電工ハードメタル株式会社 Diamond bonded body, tool provided with same, and method for producing diamond bonded body
GB2524401A (en) * 2014-03-18 2015-09-23 Element Six Uk Ltd Superhard constructions & methods of making same
JP2016196385A (en) * 2015-04-03 2016-11-24 三菱マテリアル株式会社 Method for producing diamond-metal carbide compound sintered compact
WO2019244429A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 住友電工ハードメタル株式会社 Diamond joined body, and method for manufacturing diamond joined body
CN114409405A (en) * 2022-01-26 2022-04-29 河南景链新材料有限公司 Polycrystalline diamond product with uniform microstructure and preparation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63134565A (en) * 1986-11-27 1988-06-07 倉富 龍郎 Diamond dintered body and manufacture
JPH09316587A (en) * 1996-05-29 1997-12-09 Sumitomo Electric Ind Ltd High strength fine-grained diamond sintered compact and tool using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63134565A (en) * 1986-11-27 1988-06-07 倉富 龍郎 Diamond dintered body and manufacture
JPH09316587A (en) * 1996-05-29 1997-12-09 Sumitomo Electric Ind Ltd High strength fine-grained diamond sintered compact and tool using the same

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10566883B2 (en) 2012-02-24 2020-02-18 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding contact member, and DC motor and generator using said sliding contact member
CN104115380A (en) * 2012-02-24 2014-10-22 日产自动车株式会社 Sliding contact member, and dc motor and generator using said sliding contact member
EP2819280A1 (en) * 2012-02-24 2014-12-31 Nissan Motor Company, Limited Sliding contact member, and dc motor and generator using said sliding contact member
US20150015111A1 (en) * 2012-02-24 2015-01-15 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding contact member, and dc motor and generator using said sliding contact member
EP2819280A4 (en) * 2012-02-24 2015-03-11 Nissan Motor Sliding contact member, and dc motor and generator using said sliding contact member
WO2013125729A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 日産自動車株式会社 Sliding contact member, and dc motor and generator using said sliding contact member
WO2015072250A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 住友電工ハードメタル株式会社 Diamond bonded body, tool provided with same, and method for producing diamond bonded body
KR20160085754A (en) 2013-11-15 2016-07-18 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 Diamond bonded body, tool provided with same, and method for producing diamond bonded body
US10603720B2 (en) 2013-11-15 2020-03-31 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Bonded diamond body, tool comprising the same, and method for manufacturing bonded diamond body
GB2524401A (en) * 2014-03-18 2015-09-23 Element Six Uk Ltd Superhard constructions & methods of making same
JP2016196385A (en) * 2015-04-03 2016-11-24 三菱マテリアル株式会社 Method for producing diamond-metal carbide compound sintered compact
WO2019244429A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 住友電工ハードメタル株式会社 Diamond joined body, and method for manufacturing diamond joined body
KR20210019413A (en) 2018-06-19 2021-02-22 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 Diamond bonded body and manufacturing method of diamond bonded body
CN114409405A (en) * 2022-01-26 2022-04-29 河南景链新材料有限公司 Polycrystalline diamond product with uniform microstructure and preparation method thereof

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