JP2792136B2 - High toughness polycrystalline diamond and method for producing the same - Google Patents

High toughness polycrystalline diamond and method for producing the same

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JP2792136B2
JP2792136B2 JP23753489A JP23753489A JP2792136B2 JP 2792136 B2 JP2792136 B2 JP 2792136B2 JP 23753489 A JP23753489 A JP 23753489A JP 23753489 A JP23753489 A JP 23753489A JP 2792136 B2 JP2792136 B2 JP 2792136B2
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哲男 中井
貴浩 今井
直治 藤森
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、切削工具や耐摩工具等として用いるに好適
な、強度、耐熱性及び耐摩耗性が著しく改善された高靭
性多結晶ダイヤモンドに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-toughness polycrystalline diamond which is suitable for use as a cutting tool, a wear-resistant tool or the like and has remarkably improved strength, heat resistance and wear resistance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

工具用ダイヤモンドとしては、ダイヤモンドの微粉末
を超高圧下で焼結してなるダイヤモンド焼結体が非鉄金
属の切削工具、ドリルビット、線引ダイス等に使用され
ている。
As a diamond for a tool, a diamond sintered body obtained by sintering a fine powder of diamond under an ultra-high pressure is used for a cutting tool, a drill bit, a drawing die and the like made of nonferrous metal.

例えば、特公昭52−12126号公報には、ダイヤモンド
粉末をWC−Co系超硬合金の粉末成形体又は焼結体に接せ
しめて焼結し、Coの一部をダイヤモンド粉末中に結合金
属として侵入させることによって、約10〜15体積%のCo
を含有するダイヤモンド焼結体を製造する技術が開示さ
れている。
For example, Japanese Patent Publication No. 52-12126 discloses that diamond powder is brought into contact with a powder compact or sintered body of a WC-Co cemented carbide and sintered, and a part of Co is used as a bonding metal in the diamond powder. About 10 to 15% by volume of Co
A technique for producing a diamond sintered body containing the same is disclosed.

このダイヤモンド焼結体は非鉄金属の切削工具用とし
ては実用的性能を有するが、耐熱性に劣る欠点があっ
た。例えば700℃以上に加熱すると耐摩耗性や強度の低
下がみられ、900℃以上の温度では焼結体が破壊してし
まう。かかる耐熱性における欠点は、ダイヤモンド粒子
と結合材であるCoとの界面においてダイヤモンドの黒鉛
化が生じること、及び両者の加熱時における熱膨張率の
差に基づく熱応力によるものと考えられる。
Although this diamond sintered body has practical performance for cutting tools made of non-ferrous metal, it has a drawback of poor heat resistance. For example, when heated to 700 ° C. or higher, wear resistance and strength are reduced, and at a temperature higher than 900 ° C., the sintered body is broken. It is considered that such a defect in heat resistance is caused by graphitization of diamond at an interface between diamond particles and Co as a binder and thermal stress based on a difference in coefficient of thermal expansion when both are heated.

上記のダイヤモンド焼結体の耐熱性を改善する試みと
して、例えば特開昭53−114589号公報には上記焼結体に
酸処理を施して結合材のCoを溶解除去せしめたものが、
特開昭61−33865号公報には結合材にSiおよび/またはS
iCを用いたものが開示されている。これらの焼結体はい
ずれも耐熱性が1100〜1200℃程度まで向上するものの、
前者はCoが除去されて形成された空孔のために、また後
者はダイヤモンド粒子同志の結合が少ないために、Co結
合材を用いた従来の焼結体に比べ強度が低下してしまう
という欠点があった。
As an attempt to improve the heat resistance of the above-mentioned diamond sintered body, for example, JP-A-53-114589 discloses a method in which the sintered body is subjected to an acid treatment to dissolve and remove Co as a binder,
JP-A-61-33865 discloses that Si and / or S
One using iC is disclosed. Although the heat resistance of each of these sintered bodies is improved to about 1100 to 1200 ° C,
The former has the disadvantage that the strength is lower than that of the conventional sintered body using Co binder because the former is due to the pores formed by removing Co and the latter is because the bonding between diamond particles is less. was there.

従って強度、耐摩耗性、耐熱性のいずれにも優れた工
具素材としては結合材を含有せず、ダイヤモンド粒子の
みが焼結されたものが理想的であると考えられた。この
考えから、超高圧下でダイヤモンド粉末のみを焼結する
試みもなされているが、ダイヤモンド粒子が変形し難い
ため、粒子の間隙に圧力が伝達されず、その結果黒鉛化
が生じ、ダイヤモンド−黒鉛の複合体しか得られていな
いのが実情である。
Therefore, it was considered that a tool material excellent in strength, wear resistance and heat resistance, containing no binder and only diamond particles sintered, was ideal. From this idea, attempts have been made to sinter only diamond powder under ultra-high pressure. However, since diamond particles are not easily deformed, pressure is not transmitted to the gaps between the particles, and as a result, graphitization occurs. The fact is that only a complex of

一方、近年低圧気相法により実質的にダイヤモンドの
みからなる多結晶体を製造する技術が進展し、超高圧法
では上記した如く製造不可能であった理想的な工具素材
の合成が可能になってきている。例えば、特願平1−51
485号には厚さが50μm以上、平均結晶粒径が50μm以
下であって、純度の指標としてラマン分光分析によるダ
イヤモンド炭素(X)と非ダイヤモンド炭素(Y)のピ
ーク比(Y/X)が0.2以下であることを特徴とする工具用
多結晶ダイヤモンドが開示されている。
On the other hand, in recent years, the technology for producing a polycrystalline body substantially consisting of diamond only by the low-pressure gas phase method has been developed, and it has become possible to synthesize an ideal tool material that cannot be produced by the ultra-high pressure method as described above. Is coming. For example, Japanese Patent Application No. 1-51
No. 485 has a thickness of 50 µm or more and an average crystal grain size of 50 µm or less, and the peak ratio (Y / X) of diamond carbon (X) and non-diamond carbon (Y) by Raman spectroscopy is used as an index of purity. A polycrystalline diamond for tools characterized by being 0.2 or less is disclosed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

これらの多結晶ダイヤモンドは、上記の要求特性を兼
ね備えてはいるが、硬質セラミックスや20%以上のSiを
含有するAl合金等の難削材の切削加工には、さらに強度
・耐摩耗性を向上させる必要がある。
Although these polycrystalline diamonds have the above-mentioned required characteristics, they also have improved strength and wear resistance when cutting hard-to-cut materials such as hard ceramics and Al alloys containing more than 20% Si. Need to be done.

本発明においては、先願の多結晶体にさらに改善を施
し、優れた工具素材を提供せんとするものである。
In the present invention, the polycrystalline body of the prior application is further improved to provide an excellent tool material.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するため、本発明においては実質的
に低圧気相法により合成されたダイヤモンドのみからな
り、かつ構成するダイヤモンド粒子同志の境界部分の30
〜100%が明確な粒界を有さず直接結合していることを
特徴とする高靭性多結晶ダイヤモンドが有効であること
を見出した。
In order to achieve the above object, in the present invention, substantially only diamond synthesized by the low-pressure gas phase method, and the 30
It has been found that a high toughness polycrystalline diamond characterized in that 〜100% is directly bonded without having a clear grain boundary is effective.

〔作用〕[Action]

本発明に至るに際し、本発明者等は先ず先願の多結晶
ダイヤモンドの強度・耐摩耗性をさらに向上させる方法
を見出すため、その微細組織の観察を行なった。第2図
は、厚さ100μm,粒径が約5μmの先願の多結晶ダイヤ
モンドをイオンシニングにより薄片としたものをTEM
(透過電子顕微鏡)で観察した写真である。この写真か
ら、この多結晶体は主として双晶からなり、各ダイヤモ
ンド粒子の内部の欠陥や粒内・粒界における非晶質炭素
等の不純物は殆ど含有されず高純度であることがわか
る。しかし、これを第3図に示した焼結ダイヤモンドの
微細組織と比較すると明確に異なる点が存在することが
わかる。すなわち、第3図の焼結ダイヤモンドでは、明
確な粒界が存在せず、ダイヤモンド粒子同志が直接結合
しているのに対し、第2図の多結晶体ではダイヤモンド
粒子間には明確な粒界が存在している。
Upon reaching the present invention, the present inventors first observed the microstructure of a polycrystalline diamond of the prior application in order to find a method for further improving the strength and wear resistance thereof. FIG. 2 shows a TEM of a thin polycrystalline diamond obtained by ion thinning with a thickness of 100 μm and a particle size of about 5 μm.
It is the photograph observed with (transmission electron microscope). From this photograph, it can be seen that the polycrystal is mainly composed of twin crystals, and has high purity with almost no defects such as defects inside the diamond particles and amorphous carbon in the grains and at the grain boundaries. However, when this is compared with the microstructure of the sintered diamond shown in FIG. 3, it can be seen that there is a clearly different point. That is, in the sintered diamond of FIG. 3, there is no clear grain boundary, and diamond particles are directly bonded to each other, whereas in the polycrystal of FIG. 2, a clear grain boundary exists between diamond grains. Exists.

この粒界は一種の欠陥であって、粒子間の結合力は共
有結合だけによるものでなく、一部はファンデルワース
結合にもよるため、この粒界が存在するが故に強度・耐
摩耗性に関して焼結ダイヤモンドよりもはるかに優れた
特性を発揮しえなかったものと考えられた。
These grain boundaries are a kind of defect, and the bonding strength between particles is not only due to covalent bonds, but also partly due to van der Waals bonds. It was considered that the material did not exhibit much better properties than the sintered diamond.

以上の観察から、本発明者等は鋭意検討の結果、実質
的に低圧気相法により合成されたダイヤモンドのみから
なり、かつ構成するダイヤモンド粒子同志の境界部分の
30〜100%が明確な粒界を有さず、直接結合しているこ
とを特徴とする高靭性多結晶ダイヤモンドが優れた性能
を示すことを見出した。
From the above observations, the present inventors have conducted intensive studies and as a result, substantially consisted only of diamond synthesized by the low-pressure gas phase method, and formed a boundary portion between diamond particles.
It has been found that a high toughness polycrystalline diamond characterized in that 30 to 100% does not have a clear grain boundary and is directly bonded exhibits excellent performance.

また、その製造方法としては、低圧気相法によるダイ
ヤモンドの合成において、基材への初期のダイヤモンド
の核生成密度が108〜1012cm-2となるように合成条件を
選定することが有効である。
As a method for producing the same, in the synthesis of diamond by the low-pressure gas phase method, it is effective to select the synthesis conditions so that the initial nucleation density of diamond on the substrate is 10 8 to 10 12 cm -2. It is.

本発明の多結晶体は第1図の微細組織が示す如く、粒
子間の境界部分には焼結ダイヤモンドのそれと同じよう
に、明確な粒界がみられず、ダイヤモンド粒子が直接結
合している。粒界が直接結合している割合が30〜100%
としているのは、それよりも少ないと、強度・耐摩耗性
の飛躍的な向上が望めないからである。好ましくは70〜
100%が直接結合していることが理想的である。また、
平均結晶粒径を0.5〜15μmとするのは、主として強度
を向上させるためであり、1〜10μmの範囲が一層好ま
しい。この範囲より大きいと強度が徐々に低下し、又こ
の範囲よりも小さいと耐摩耗性が低下するからである。
このような結晶粒径の制御は、本発明者等による特願昭
63−139143号及び特願昭63−148631号等に記載の方法に
よって行なうことが出来る。
As shown in the microstructure of FIG. 1, the polycrystalline body of the present invention has no clear grain boundary at the boundary between the grains as in the case of sintered diamond, and diamond grains are directly bonded. . 30-100% of grain boundaries are directly bonded
The reason is that if the amount is less than that, a dramatic improvement in strength and wear resistance cannot be expected. Preferably 70-
Ideally, 100% is directly bonded. Also,
The reason for setting the average crystal grain size to 0.5 to 15 μm is mainly to improve the strength, and the range of 1 to 10 μm is more preferable. If it is larger than this range, the strength will gradually decrease, and if it is smaller than this range, the wear resistance will be reduced.
Such control of the crystal grain size is described in Japanese Patent Application No.
63-139143 and Japanese Patent Application No. 63-148631.

さらに多結晶ダイヤモンドの厚さを0.05〜3mmとする
のは、切削工具とした場合の寿命時の逃げ面摩耗幅が0.
05mm以上となることが多いこと、並びに0.05mmより薄い
と強度が低下して破損しやすくなる為である。また、上
限の3mmは一般的に使用される最大厚さの目安を示した
もので、用途に応じ、さらに厚いものを作製することは
可能である。
The reason why the thickness of the polycrystalline diamond is set to 0.05 to 3 mm is that the flank wear width during the service life of the cutting tool is 0.
This is because the thickness is often not less than 05 mm, and if the thickness is less than 0.05 mm, the strength is reduced and the material is easily broken. The upper limit of 3 mm indicates a standard of the maximum thickness generally used, and it is possible to produce a thicker one according to the application.

本発明の多結晶体を製造するに際し、ダイヤモンドの
合成は公知のあらゆる低圧気相法で可能である。すなわ
ち、熱電子放射プラズマ放電を利用して原料ガスの分解
・励起を生じさせる方法や燃焼炎を用いた成膜方法等が
有効である。原料ガスとしては、例えばメタン、エタ
ン、プロパン等の炭化水素類、メタノール、エタノール
等のアルコール類、エステル類等の有機炭素化合物と水
素とを主成分とする混合ガスを用いることが一般的であ
るが、これら以外にアルゴン等の不活性ガスや酸素、一
酸化炭素、水等も、炭素の合成反応やその特性を阻害し
ない範囲内であれば、原料中に含有されていても差し支
えない。
In producing the polycrystal of the present invention, diamond can be synthesized by any known low-pressure gas phase method. That is, a method of decomposing and exciting the source gas using thermionic emission plasma discharge, a film forming method using a combustion flame, and the like are effective. As the raw material gas, for example, it is common to use a mixed gas containing, as main components, hydrocarbons such as methane, ethane, and propane; alcohols such as methanol and ethanol; organic carbon compounds such as esters; and hydrogen as main components. However, other than these, an inert gas such as argon, oxygen, carbon monoxide, water and the like may be contained in the raw material as long as the carbon synthesis reaction and its characteristics are not impaired.

但し、先願の特願平1−51485号に開示したように、
生成するダイヤモンドの粒内及び粒界に欠陥や不純物が
混入しない合成条件を選定することが必要である。
However, as disclosed in Japanese Patent Application No. 1-51485,
It is necessary to select synthesis conditions under which defects and impurities do not enter the inside and the grain boundaries of the generated diamond.

さらに、本発明において最も重要な点は基材への初期
のダイヤモンドの核生成密度が108〜1012cm-2となるよ
うに合成条件を選定することである。その理由は、初期
の核生成密度が108cm-2よりも小さいと初期核が成長し
て隣接する核と接触し始める段階で、夫々のダイヤモン
ド粒子の大きさが1μm以上となるため、粒子間の直接
結合が生じ難くなるからである。すなわち、ダイヤモン
ド粒子同志が直接結合するためには、その表面エネルギ
ーを大きい状態にする必要があり、その方法の1つとし
て、初期の核発生密度を108cm-2以上とすることが有効
である。
Furthermore, the most important point in the present invention is to select the synthesis conditions so that the initial nucleation density of diamond on the substrate is 10 8 to 10 12 cm −2 . The reason is that if the initial nucleation density is less than 10 8 cm -2 , the initial nucleus grows and starts to contact the adjacent nucleus, and the size of each diamond particle becomes 1 μm or more. This is because a direct connection between them becomes difficult to occur. That is, in order for diamond particles to directly bond with each other, it is necessary to increase the surface energy thereof. One of the methods is to increase the initial nucleation density to 10 8 cm -2 or more. is there.

また、上限を1012cm-2とする理由は、現状の技術では
これよりも大きい核発生密度で合成し始めると初期のダ
イヤモンド粒子の結合が顕著に生じ、15μmよりも大き
いと粗粒となる可能性が高いためである。
Also, the reason for setting the upper limit to 10 12 cm -2 is that in the current technology, when starting to synthesize at a higher nucleation density, the initial diamond particles bond remarkably, and when it is larger than 15 μm, it becomes coarse. This is because the possibility is high.

これらの核の成長と結合が進行し、基材表面を覆った
後は、先願の特願平1−51485号に開示したような条件
で合成を続ければ、粒子間結合が生じている状態が厚さ
方向に継続する。
After the growth and bonding of these nuclei progress and cover the surface of the base material, if the synthesis is continued under the conditions disclosed in Japanese Patent Application No. 1-51485, the state in which the interparticle bonding occurs. Continue in the thickness direction.

このような方法により合成された本発明の多結晶ダイ
ヤモンドは、本発明者等、先願の特願昭63−34033号及
び特願昭63−34034号と同様に、基材から分離して支持
部材にろう付けして工具とするか、或いは厚いものはそ
のまゝ単体工具として使用することができる。
The polycrystalline diamond of the present invention synthesized by such a method is separated from the substrate and supported in the same manner as the present inventors' previously filed Japanese Patent Application Nos. 63-34033 and 63-34034. The member can be brazed to a tool, or a thick one can be used as a single tool.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 マイクロ波プラズマCVD法により、原料ガスとしてH2
250cc/min、CH4 5cc/min、及びAr 80cc/minを用い、圧
力200torrでMo基材上に多結晶タイヤモンドの生成を試
みた。基材Mo表面を(A)鏡面研磨したものと(B)粒
径1μmのダイヤモンド粉末で傷つけ処理を施したもの
について、初期の核発生密度を調べた。その結果(A)
は103cm-2であったのに対して(B)は109cm-2であっ
た。調査後、上記同条件で厚さが120μmになるまで合
成を続けた。
Example 1 By microwave plasma CVD, H 2 was used as a source gas.
With 250cc / min, CH 4 5cc / min, and Ar 80 cc / min, it was attempted production of polycrystalline tire Monde on the Mo base pressure 200 torr. Initial nucleation densities of the (A) mirror-polished surface of the substrate Mo and the (B) diamond-treated particles having a particle size of 1 μm were examined. Result (A)
Was 10 3 cm -2 , whereas (B) was 10 9 cm -2 . After the investigation, synthesis was continued under the same conditions until the thickness became 120 μm.

合成終了後、Mo基材を王水で溶解し、多結晶ダイヤモ
ンドのみを回収した。夫々の多結晶ダイヤモンドについ
て、先ずラマン分光分析により純度の評価を行なった。
After completion of the synthesis, the Mo base was dissolved in aqua regia and only polycrystalline diamond was recovered. First, the purity of each polycrystalline diamond was evaluated by Raman spectroscopy.

その結果(A),(B)とも、第4図に示すような結
果が得られ、非ダイヤモンド炭素は殆ど含有されていな
いことが判明した。
As a result, in both (A) and (B), the results as shown in FIG. 4 were obtained, and it was found that non-diamond carbon was hardly contained.

また、夫々の多結晶体の微細構造をTEMにより観察し
たところ、(A)は平均粒径が25μmで粒子同志の直接
結合がみられなかったが、(B)は平均粒径が5μmで
60%程度の粒界部において直接結合している状態が観察
された。
When the microstructure of each polycrystal was observed by TEM, (A) had an average particle size of 25 μm and no direct bonding of particles was observed, while (B) had an average particle size of 5 μm.
Direct bonding was observed at about 60% of the grain boundary.

次に、工具性能を評価するため、各多結晶ダイヤモン
ドを超硬合金の台金にろう付けし、切削チップを作製し
た。比較材として、結合材Coを10容量%含有する平均粒
径10μmの超高圧焼結ダイヤモンドを用いて、同様に切
削チップを作製した。被削材として外周面に軸方向に伸
びる4本の溝が形成されたAC9B合金(Al−20Si)丸棒を
用い、切削速度300m/min、切り込み0.2mm、送り0.1mm/r
ev、の条件で乾式切削し、工具性能を評価した。
Next, in order to evaluate tool performance, each polycrystalline diamond was brazed to a cemented carbide base metal to produce a cutting tip. As a comparative material, a cutting tip was similarly manufactured using ultrahigh-pressure sintered diamond containing 10% by volume of a binder Co and having an average particle diameter of 10 μm. Using a round bar of AC9B alloy (Al-20Si) with four grooves extending in the axial direction on the outer peripheral surface as a work material, cutting speed 300m / min, depth of cut 0.2mm, feed 0.1mm / r
ev, dry cutting was performed, and the tool performance was evaluated.

その結果、(A)は40分切削時点で欠損したが、
(B)は欠損せず、90分削時での平均摩耗幅は0.04mmで
あった。比較材も欠損しなかったが、90分切削時での平
均摩耗幅が0.09mmであった。
As a result, (A) was lost at the time of cutting for 40 minutes,
(B) had no defect, and the average wear width after 90 minutes of cutting was 0.04 mm. The comparative material did not have any defects, but the average wear width after cutting for 90 minutes was 0.09 mm.

実施例2 熱電子放射材として直径0.5mm及び長さ20mmの直線状
タングステンフイラメントを用い、水素、炭素源及び水
蒸気からなる原料ガスを分解励起して、Si基材上に第1
表に示す条件で多結晶ダイヤモンドを合成した。
Example 2 A linear tungsten filament having a diameter of 0.5 mm and a length of 20 mm was used as a thermionic emitting material, and a raw material gas comprising hydrogen, a carbon source and water vapor was decomposed and excited to form a first material on a Si substrate.
Polycrystalline diamond was synthesized under the conditions shown in the table.

成膜初期の状態及び20時間合成後の多結晶ダイヤモンド
の特性を評価した。第2表は、その結果である。
The properties of the polycrystalline diamond in the initial state of film formation and after synthesis for 20 hours were evaluated. Table 2 shows the results.

各多結晶ダイヤモンド(C)〜(H)を超硬合金の台
金にろう付けして切削チップを作製したところ、Cはろ
う付け時に亀裂が入った。これは厚さが50μm以下と薄
く、かつダイヤモンド粒子間の直接結合が生じていない
ため強度が低く、熱応力による影響を大きく受けたもの
と推定される。D〜Hの5ヶの切削チップにより外周面
に軸方向に伸びる4本の溝が形成されたA 390が合金(A
l−17Si)丸棒を被削材として、切削速度500m/min、切
り込み0.2mm、送り0.1mm/rev、の条件で乾式で90分間切
削した。また、比較としてCoを結合材として15容量%含
有する平均粒径3μmの焼結ダイヤモンドも評価した。
結果を第3表に示す。
When each of the polycrystalline diamonds (C) to (H) was brazed to a cemented carbide base metal to produce a cutting tip, C was cracked during brazing. This is presumably because the thickness was as thin as 50 μm or less, and the strength was low due to no direct bonding between diamond particles, and the influence of thermal stress was large. A390 with four grooves extending in the axial direction formed on the outer peripheral surface by five cutting tips D to H is an alloy (A
l-17Si) Using a round bar as a work material, cutting was performed for 90 minutes in a dry system under the conditions of a cutting speed of 500 m / min, a depth of cut of 0.2 mm, and a feed of 0.1 mm / rev. For comparison, a sintered diamond having an average particle size of 3 μm and containing 15% by volume of Co as a binder was also evaluated.
The results are shown in Table 3.

本発明よる(E)、(F)及び(G)はいずれも良好
な工具特性を示したが、(D)及び(H)は強度が不足
していることを示した。これらは初期の核発生密度が低
く、それに伴いダイヤモンド粒子間の直接結合している
割合が少ないためと考えられる。
(E), (F) and (G) according to the present invention all showed good tool properties, while (D) and (H) showed that the strength was insufficient. These are presumably because the initial nucleation density is low and the proportion of direct bonding between diamond particles is low.

実施例3 C2H6:H2(容量比1:100)の混合ガスに更にO2を0〜20
容量%を添加した原料ガスを用い、ガス流量200cc/min
及び圧力180torrに調整し、高周波(13.56M Hz)を900W
の出力で与えて原料ガスを励起させ、20時間の反応時間
で種々の表面状態のSi基材上に厚さ0.5〜0.7mmの多結晶
ダイヤモンドを形成させた。
Example 3 C 2 H 6: H 2 ( volume ratio 1: 100) 0-20 further O 2 mixed gas of
Using raw material gas with volume% added, gas flow rate 200cc / min
And adjust the pressure to 180torr, 900W high frequency (13.56M Hz)
To excite the source gas, and a polycrystalline diamond having a thickness of 0.5 to 0.7 mm was formed on Si substrates having various surface states in a reaction time of 20 hours.

得られた多結晶ダイヤモンドの中から平均粒径が7μ
m及び厚さ650μmで、構成するダイヤモンド粒子間の
直接結合の割合が異なる多結晶体を4種類選択し、夫々
超硬合金のホルダーにろう付けして刃付け処理を行な
い、硬質セラミックスの切削性能を評価した。切削評価
は、アルミナ焼結体丸棒(HV=2000kg/mm2)の外周旋削
を、切削速度50m/min、切り込み0.2mm、送り0.25mm/rev
の条件で湿式により15分間行なった。結果を第5図に示
した。
The average particle size of the obtained polycrystalline diamond is 7 μm.
m and thickness 650μm, select four kinds of polycrystals with different ratio of direct bonding between diamond particles, braze each to a cemented carbide holder and perform cutting process, cutting performance of hard ceramics Was evaluated. Cutting evaluation of cutting out good offices of the alumina sintered body round bar (H V = 2000kg / mm 2 ), cutting speed 50 m / min, cut 0.2 mm, feed 0.25 mm / rev
For 15 minutes by a wet method under the following conditions. The results are shown in FIG.

この結果から、粒界部の直接結合の割合が本発明の範
囲内にあるものは、優れた耐摩耗性を有することが判
る。
From this result, it can be seen that those having a direct bonding ratio of the grain boundary portion within the range of the present invention have excellent wear resistance.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、強度、耐熱性及び耐摩耗性を改善
し、特に強度と耐摩耗性に優れた高靭性多結晶ダイヤモ
ンドを提供することが出来る。
According to the present invention, it is possible to provide a high-toughness polycrystalline diamond having improved strength, heat resistance and wear resistance, and particularly excellent strength and wear resistance.

従って、この多結晶ダイヤモンドを用いて高性能の工
具を作製でき、特に切削工具、掘削工具、ドレッサー等
の工具用として有効である。
Therefore, a high-performance tool can be manufactured using this polycrystalline diamond, and it is particularly effective for tools such as cutting tools, excavating tools, and dressers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明による多結晶ダイヤモンドのTEMによ
る微細構造組織図である。 第2図は、従来の多結晶ダイヤモンドのTEMによる微細
構造組織図である。 第3図は、従来の焼結ダイヤモンドのTEMによる微細構
造組織図である。 第4図は、実施例1で合成した多結晶ダイヤモンド
(A),(B)のラマンフーペクトルを示す。 第5図は、実施例3の切削性能評価の結果を示す。
FIG. 1 is a TEM microstructure diagram of a polycrystalline diamond according to the present invention. FIG. 2 is a TEM microstructure diagram of a conventional polycrystalline diamond. FIG. 3 is a microstructure micrograph of a conventional sintered diamond by TEM. FIG. 4 shows the Raman spectra of the polycrystalline diamonds (A) and (B) synthesized in Example 1. FIG. 5 shows the results of the cutting performance evaluation of Example 3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 直治 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−122795(JP,A) 特開 昭62−226889(JP,A) 特開 昭63−123898(JP,A) 特開 平1−212767(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C30B 1/00 - 35/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Naoji Fujimori 1-1-1, Koyokita, Itami-shi, Itami-shi, Hyogo Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) References JP-A-60-1222795 (JP, A JP-A-62-226889 (JP, A) JP-A-63-123898 (JP, A) JP-A-1-212767 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】実質的に低圧気相法により合成されたダイ
ヤモンドのみからなり、かつ構成するダイヤモンド粒子
同志の境界部分の30〜100%が明確な粒界を有さず直接
結合していることを特徴とする高靭性多結晶ダイヤモン
ド。
(1) It consists essentially of diamond synthesized by a low-pressure vapor phase method, and 30 to 100% of the boundary portions of diamond particles constituting each other are directly bonded without having a clear grain boundary. High toughness polycrystalline diamond characterized by the following:
【請求項2】粒径が0.5〜15μmであることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の高靭性多結晶ダイヤ
モンド。
2. The high toughness polycrystalline diamond according to claim 1, wherein the grain size is 0.5 to 15 μm.
【請求項3】厚さが0.05〜3mmであることを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項及び第(2)項記載の高靭性
多結晶ダイヤモンド。
3. The high toughness polycrystalline diamond according to claim 1, wherein the thickness is 0.05 to 3 mm.
【請求項4】低圧気相法によるダイヤモンドの合成にお
いて、基材への初期のダイヤモンドの該生成密度が108
〜1012cm-2となるように合成条件を選定することを特徴
とする高靭性多結晶ダイヤモンドの製造方法。
4. In the synthesis of diamond by a low-pressure gas phase method, the initial formation density of diamond on a substrate is 10 8.
A method for producing a high-toughness polycrystalline diamond, characterized in that synthesis conditions are selected so as to be 10 12 cm -2 .
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