JP2795738B2 - ダイヤモンド基焼結材料 - Google Patents
ダイヤモンド基焼結材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、天然ダイヤモンドとほぼ同等の高硬度、
並びにこれに近い高熱伝導性、および高温安定性を有
し、したがって天然ダイヤモンドの応用技術分野で使用
した場合に同等のすぐれた性能を発揮するダイヤモンド
基焼結材料に関するものである。
並びにこれに近い高熱伝導性、および高温安定性を有
し、したがって天然ダイヤモンドの応用技術分野で使用
した場合に同等のすぐれた性能を発揮するダイヤモンド
基焼結材料に関するものである。
従来、ダイヤモンド基焼結材料として、例えば特公昭
39−20483号公報および特開昭53−139607号公報などに
記載されるものが知られている。
39−20483号公報および特開昭53−139607号公報などに
記載されるものが知られている。
これらの従来ダイヤモンド基焼結材料は、いずれもダ
イヤモンド粒が分散相を形成し、このダイヤモンド粒が
結合相を形成する鉄族金属や、TiCおよびTiNなどのセラ
ミックによって結合された組織をもつものである。
イヤモンド粒が分散相を形成し、このダイヤモンド粒が
結合相を形成する鉄族金属や、TiCおよびTiNなどのセラ
ミックによって結合された組織をもつものである。
また、これらの従来ダイヤモンド基焼結材料が、例え
ばWC基超硬合金などの仕上切削に切削工具として用いら
れていることも知られている。
ばWC基超硬合金などの仕上切削に切削工具として用いら
れていることも知られている。
一方、近年、例えば切削装置のFA化およびCIM化はめ
ざましく、これに伴ない、切削工具にもより一層の使用
寿命の延命化が要求される傾向にあるが、上記の従来ダ
イヤモンド基焼結材料においては、分散相を形成するダ
イヤモンド粒の結合相に対する密着性が十分でないため
に、切削中にダイヤモンド粒が分離し易く、摩耗が進行
し、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
ざましく、これに伴ない、切削工具にもより一層の使用
寿命の延命化が要求される傾向にあるが、上記の従来ダ
イヤモンド基焼結材料においては、分散相を形成するダ
イヤモンド粒の結合相に対する密着性が十分でないため
に、切削中にダイヤモンド粒が分離し易く、摩耗が進行
し、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記
の従来ダイヤモンド基焼結材料に比して、より耐摩耗性
のすぐれたダイヤモンド基焼結材料を開発すべく研究を
行なった結果、 原料粉末として、ダイヤモンド粉末のほかに、Mg,Ca,
Sr,およびBaの炭酸塩、並びにこれらの２種以上の複合
炭酸塩（以下、これらを総称してアルカリ土類炭酸塩と
いう）の粉末を用い、 上記アルカリ土類炭酸塩粉末のうちの１種または２種
以上で構成された粉末層とダイヤモンド粉末層とを、前
者の層厚を望ましくは0.05mm以上とし、後者の層厚を望
ましくは0.1mm以上として積層配置した状態で、 通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の条件である、 圧 力:6〜12GPa、温 度:1700〜2500℃、 の条件で焼結を施すと、 高圧付加により稠密化したダイヤモンド粉末層の微小
な粉末間間隙にアルカリ土類炭酸塩粉末が進入して隣接
するダイヤモンド粉末の接合を著しく促進する作用を発
揮し、この場合ダイヤモンド粉末との合計で占める割合
で0.1〜15容量％のアルカリ土類炭酸塩粉末がダイヤモ
ンド粉末層中に存在するようにする必要があり、このア
ルカリ土類炭酸塩粉末の割合は、ダイヤモンド粉末の粒
径や上記焼結条件などを調整することにより自由に制御
できるものであり、この結果素地がダイヤモンドからな
り、この素地にアルカリ土類炭酸塩を主体とした分散
相、すなわちアルカリ土類炭酸塩のほかに、焼結条件を
調整することにより必要に応じてMg,Ca,Sr,およびBaの
酸化物および炭化物のうちの１種または２種以上を少量
含有せしめた分散相、または実質的にアルカリ土類炭酸
塩で構成された分散相が微細均一に分布した組織をもっ
たダイヤモンド基焼結材料が得られるようになり、この
ダイヤモンド基焼結材料は、上記の通り素地がダイヤモ
ンドからなるので、天然ダイヤモンドと同等の高硬度、
高熱伝導性、および高温安定性を有し、従来の個々のダ
イヤモンド粒が結合相としての金属やセラミックによっ
て結合された組織を有するダイヤモンド基焼結材料に比
してすぐれた耐摩耗性を具備するという研究結果を得た
のである。
の従来ダイヤモンド基焼結材料に比して、より耐摩耗性
のすぐれたダイヤモンド基焼結材料を開発すべく研究を
行なった結果、 原料粉末として、ダイヤモンド粉末のほかに、Mg,Ca,
Sr,およびBaの炭酸塩、並びにこれらの２種以上の複合
炭酸塩（以下、これらを総称してアルカリ土類炭酸塩と
いう）の粉末を用い、 上記アルカリ土類炭酸塩粉末のうちの１種または２種
以上で構成された粉末層とダイヤモンド粉末層とを、前
者の層厚を望ましくは0.05mm以上とし、後者の層厚を望
ましくは0.1mm以上として積層配置した状態で、 通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の条件である、 圧 力:6〜12GPa、温 度:1700〜2500℃、 の条件で焼結を施すと、 高圧付加により稠密化したダイヤモンド粉末層の微小
な粉末間間隙にアルカリ土類炭酸塩粉末が進入して隣接
するダイヤモンド粉末の接合を著しく促進する作用を発
揮し、この場合ダイヤモンド粉末との合計で占める割合
で0.1〜15容量％のアルカリ土類炭酸塩粉末がダイヤモ
ンド粉末層中に存在するようにする必要があり、このア
ルカリ土類炭酸塩粉末の割合は、ダイヤモンド粉末の粒
径や上記焼結条件などを調整することにより自由に制御
できるものであり、この結果素地がダイヤモンドからな
り、この素地にアルカリ土類炭酸塩を主体とした分散
相、すなわちアルカリ土類炭酸塩のほかに、焼結条件を
調整することにより必要に応じてMg,Ca,Sr,およびBaの
酸化物および炭化物のうちの１種または２種以上を少量
含有せしめた分散相、または実質的にアルカリ土類炭酸
塩で構成された分散相が微細均一に分布した組織をもっ
たダイヤモンド基焼結材料が得られるようになり、この
ダイヤモンド基焼結材料は、上記の通り素地がダイヤモ
ンドからなるので、天然ダイヤモンドと同等の高硬度、
高熱伝導性、および高温安定性を有し、従来の個々のダ
イヤモンド粒が結合相としての金属やセラミックによっ
て結合された組織を有するダイヤモンド基焼結材料に比
してすぐれた耐摩耗性を具備するという研究結果を得た
のである。
この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたもの
であって、 主体がアルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種以
上で構成された微細均一分布の分散相:0.1〜15容量％、 を含有し、残りが実質的に素地を構成するダイヤモンド
からなるダイヤモンド基焼結材料に特徴を有するもので
ある。
であって、 主体がアルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種以
上で構成された微細均一分布の分散相:0.1〜15容量％、 を含有し、残りが実質的に素地を構成するダイヤモンド
からなるダイヤモンド基焼結材料に特徴を有するもので
ある。
なお、この発明のダイヤモンド基焼結材料において、
上記分散相の含有割合を0.1〜15容量％と限定したの
は、その割合が0.1容量％未満ではダイヤモンド粉末同
志の焼結時の結合促進効果が十分でなく、一方その割合
が15容量％を越えるとダイヤモンド素地によってもたら
される特性が損なわれるようになるという理由によるも
のである。
上記分散相の含有割合を0.1〜15容量％と限定したの
は、その割合が0.1容量％未満ではダイヤモンド粉末同
志の焼結時の結合促進効果が十分でなく、一方その割合
が15容量％を越えるとダイヤモンド素地によってもたら
される特性が損なわれるようになるという理由によるも
のである。
つぎに、この発明のダイヤモンド基焼結材料を実施例
により具体的に説明する。
により具体的に説明する。
原料粉末として、それぞれ第１表に示されるダイヤモ
ンド粉末および各種のアルカリ土類炭酸塩粉末を用意
し、これら原料粉末を第１表に示される層厚で積層配置
した状態で、通常のベルト型超高圧焼結装置に装入し、
同じく第１表に示される条件で焼結することにより第１
表に示される成分組成を有し、かつ直径:7mmφ×厚さ:1
mmの寸法をもった本発明ダイヤモンド基焼結材料１〜12
および比較ダイヤモンド基焼結材料1,2をそれぞれ製造
した。
ンド粉末および各種のアルカリ土類炭酸塩粉末を用意
し、これら原料粉末を第１表に示される層厚で積層配置
した状態で、通常のベルト型超高圧焼結装置に装入し、
同じく第１表に示される条件で焼結することにより第１
表に示される成分組成を有し、かつ直径:7mmφ×厚さ:1
mmの寸法をもった本発明ダイヤモンド基焼結材料１〜12
および比較ダイヤモンド基焼結材料1,2をそれぞれ製造
した。
なお、比較ダイヤモンド基焼結材料1,2は、ダイヤモ
ンド粉末の粒径および超高圧焼結条件を調整することに
よりアルカリ土類炭酸塩を主体とする分散相の含有割合
がこの発明の範囲から外れるように製造したものであ
る。
ンド粉末の粒径および超高圧焼結条件を調整することに
よりアルカリ土類炭酸塩を主体とする分散相の含有割合
がこの発明の範囲から外れるように製造したものであ
る。
また、比較の目的で、原料粉末として３〜10μｍの範
囲内の所定の平均粒径を有するダイヤモンド粉末、TiC
粉末、TiN粉末、Co粉末、およびNi粉末を用い、これら
原料粉末を第２表に示される配合組成に配合し、メノウ
乳鉢にて、溶媒としてアセトンを用いて湿式混合し、乾
燥した後、200MPaの圧力で圧粉体に成形し、この圧粉体
を通常のベルト型超高圧焼結装置に装入し、第２表に示
される条件で超高圧焼結することにより実質的に配合組
成と同じ成分組成を有し、かつ直径:7mmφ×厚さ:1mmの
同寸法をもって従来ダイヤモンド基焼結材料１〜３をそ
れぞれ製造した。
囲内の所定の平均粒径を有するダイヤモンド粉末、TiC
粉末、TiN粉末、Co粉末、およびNi粉末を用い、これら
原料粉末を第２表に示される配合組成に配合し、メノウ
乳鉢にて、溶媒としてアセトンを用いて湿式混合し、乾
燥した後、200MPaの圧力で圧粉体に成形し、この圧粉体
を通常のベルト型超高圧焼結装置に装入し、第２表に示
される条件で超高圧焼結することにより実質的に配合組
成と同じ成分組成を有し、かつ直径:7mmφ×厚さ:1mmの
同寸法をもって従来ダイヤモンド基焼結材料１〜３をそ
れぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種のダイヤモンド基焼結
材料について、ビッカース硬さおよび熱伝導率を測定
し、かつTNGA332の形状に則した切削チップを切出し、
これをWC基超硬合金（Co:6重量％含有）の基体に接着し
た状態で、 被削材 :WC基超硬合金（Co:24重量％含有）の丸棒、 切削速度:30m/min、 切込み :0.2mm、 送 り :0.1mm/rev.、 の条件でWC基超硬合金の乾式仕上切削試験を行ない、使
用寿命に至るまでの切削時間を測定した。これらの結果
をそれぞれ第１表および第２表に示した。
材料について、ビッカース硬さおよび熱伝導率を測定
し、かつTNGA332の形状に則した切削チップを切出し、
これをWC基超硬合金（Co:6重量％含有）の基体に接着し
た状態で、 被削材 :WC基超硬合金（Co:24重量％含有）の丸棒、 切削速度:30m/min、 切込み :0.2mm、 送 り :0.1mm/rev.、 の条件でWC基超硬合金の乾式仕上切削試験を行ない、使
用寿命に至るまでの切削時間を測定した。これらの結果
をそれぞれ第１表および第２表に示した。
〔発明の効果〕 第１表および第２表に示される通り、本発明ダイヤモ
ンド基焼結材料１〜12は、別途組織観察したところ、い
ずれもダイヤモンドからなる素地に微細なアルカリ土類
炭酸塩を主体とする分散相が均一に分布した組織を示し
ており、この結果がビッカース硬さで約6000〜8000の硬
さおよび約２〜5cal/cm・sec・℃の熱伝導率を有する天
然ダイヤモンドとほぼ同等の硬さおよびこれに近い高熱
伝導率を示すことに現われており、したがって切削試験
ではすぐれた耐摩耗性を示し、長い切削寿命を示すのに
対して、従来ダイヤモンド基焼結材料１〜３は、いずれ
もダイヤモンド粒が分散相を形成し、このダイヤモンド
がTiCやTiNのセラミック、鉄族金属からなる結合相によ
って結合された組織をもつもので、硬さおよび熱伝導率
が相対的に低く、切削試験でも相対的に短かい使用寿命
しか示さないことが明らかである。
ンド基焼結材料１〜12は、別途組織観察したところ、い
ずれもダイヤモンドからなる素地に微細なアルカリ土類
炭酸塩を主体とする分散相が均一に分布した組織を示し
ており、この結果がビッカース硬さで約6000〜8000の硬
さおよび約２〜5cal/cm・sec・℃の熱伝導率を有する天
然ダイヤモンドとほぼ同等の硬さおよびこれに近い高熱
伝導率を示すことに現われており、したがって切削試験
ではすぐれた耐摩耗性を示し、長い切削寿命を示すのに
対して、従来ダイヤモンド基焼結材料１〜３は、いずれ
もダイヤモンド粒が分散相を形成し、このダイヤモンド
がTiCやTiNのセラミック、鉄族金属からなる結合相によ
って結合された組織をもつもので、硬さおよび熱伝導率
が相対的に低く、切削試験でも相対的に短かい使用寿命
しか示さないことが明らかである。
一方、比較ダイヤモンド基焼結材料１は、ダイヤモン
ド粒同志の接合が不十分なために、特に熱伝導率が低
く、かつ切削試験では強度不足が原因で切削開始後直ち
に割れが発生し、また比較ダイヤモンド基焼結材料２
は、分散相の含有割合が高すぎるために、硬さおよび熱
伝導率とも低く、さらに耐摩耗性も低いので切削試験で
は相対的に短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。
ド粒同志の接合が不十分なために、特に熱伝導率が低
く、かつ切削試験では強度不足が原因で切削開始後直ち
に割れが発生し、また比較ダイヤモンド基焼結材料２
は、分散相の含有割合が高すぎるために、硬さおよび熱
伝導率とも低く、さらに耐摩耗性も低いので切削試験で
は相対的に短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。
上述のように、この発明のダイヤモンド基焼結材料
は、天然ダイヤモンドと同等の高硬度、およびこれに近
い高熱伝導性、および高温安定性を有するので、これら
の特性が要求される切削工具は勿論のこと、超高圧発生
装置のアンビル材や、半導体レーザーおよびマイクロ波
用デバイスなどのヒートシンク材、さらに超高圧発生装
置の観察用窓材や宇宙船の窓材、赤外領域のレーザー用
窓材などとして適用した場合に著しく長期に亘ってすぐ
れた性能を発揮するなど工業上有用な特性を有するので
ある。
は、天然ダイヤモンドと同等の高硬度、およびこれに近
い高熱伝導性、および高温安定性を有するので、これら
の特性が要求される切削工具は勿論のこと、超高圧発生
装置のアンビル材や、半導体レーザーおよびマイクロ波
用デバイスなどのヒートシンク材、さらに超高圧発生装
置の観察用窓材や宇宙船の窓材、赤外領域のレーザー用
窓材などとして適用した場合に著しく長期に亘ってすぐ
れた性能を発揮するなど工業上有用な特性を有するので
ある。
フロントページの続き (72)発明者 植田 文洋 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (72)発明者 笹野 益生 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/52 301
Claims (3)
- 【請求項１】主体が、Mg,Ca,Sr,およびBaの炭酸塩、並
びにこれらの２種以上の複合炭酸塩のうちの１種または
２種以上で構成された微細均一分布の分散相:0.1〜15容
量％、 を含有し、残りが実質的に素地を構成するダイヤモンド
からなるダイヤモンド基焼結材料。 - 【請求項２】上記分散相が、Mg,Ca,Sr,およびBaの炭酸
塩、並びにこれらの２種以上の複合炭酸塩のうちの１種
または２種以上からなる上記特許請求の範囲第（１）項
記載のダイヤモンド基焼結材料。 - 【請求項３】上記分散相が、Mg,Ca,Sr,およびBaの炭酸
塩、並びにこれらの２種以上の複合炭酸塩のうちの１種
または２種以上を主体とし、Mg,Ca,Sr,およびBaの酸化
物および炭化物のうちの１種または２種以上を少量含有
してなる上記特許請求の範囲第（１）項記載のダイヤモ
ンド基焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2185949A JP2795738B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | ダイヤモンド基焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2185949A JP2795738B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | ダイヤモンド基焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474766A JPH0474766A (ja) | 1992-03-10 |
| JP2795738B2 true JP2795738B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=16179700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2185949A Expired - Lifetime JP2795738B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | ダイヤモンド基焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795738B2 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| WO2008053796A1 (en) | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Mitsubishi Materials Corporation | Diamond sinter with satisfactory electrical conductivity and process for producing the same |
| JP2008133173A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Mitsubishi Materials Corp | 良導電性ダイヤモンド焼結体の製造方法 |
| JP2008133172A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Mitsubishi Materials Corp | ボロンドープダイヤモンド焼結体およびその製造方法 |
| WO2012025613A2 (en) | 2010-08-27 | 2012-03-01 | Element Six Abrasives S.A. | Method of making polycrystalline diamond material |
| WO2012052501A2 (en) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Element Six Abrasives S.A | Polycrystalline diamond material |
| WO2012052500A2 (en) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Element Six Abrasives S.A. | Polycrystalline diamond material |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0701861B1 (en) | 1994-09-16 | 2004-11-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | A diamond sintered body and a process for the production of the same, tools and abrasive grains using the same |
| JP4045014B2 (ja) | 1998-04-28 | 2008-02-13 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 多結晶ダイヤモンド工具 |
| US6248447B1 (en) | 1999-09-03 | 2001-06-19 | Camco International (Uk) Limited | Cutting elements and methods of manufacture thereof |
| KR101021461B1 (ko) | 2002-07-26 | 2011-03-16 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 초경합금제 부재와 다이아몬드제 부재의 접합 구조 및접합 방법, 굴삭 공구의 절단편, 절단 부재, 및 굴삭 공구 |
| WO2005065809A1 (ja) | 2003-12-11 | 2005-07-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 高硬度導電性ダイヤモンド多結晶体およびその製造方法 |
| WO2007011019A1 (ja) | 2005-07-21 | 2007-01-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 高硬度ダイヤモンド多結晶体及びその製造方法 |
| JP5391540B2 (ja) * | 2007-10-05 | 2014-01-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 導電層領域と非導電層領域とを相併せ持つ複層一体構造のダイヤモンド基焼結体 |
| US8727044B2 (en) * | 2011-03-24 | 2014-05-20 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compact including a carbonate-catalyzed polycrystalline diamond body and applications therefor |
| US20130299249A1 (en) | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Gary E. Weaver | Super-abrasive material with enhanced attachment region and methods for formation and use thereof |
| US10315175B2 (en) | 2012-11-15 | 2019-06-11 | Smith International, Inc. | Method of making carbonate PCD and sintering carbonate PCD on carbide substrate |
| CN105088339B (zh) | 2014-05-08 | 2019-05-28 | 住友电气工业株式会社 | 多晶金刚石体、切削工具、耐磨工具、磨削工具以及用于制造多晶金刚石体的方法 |
| JP6458559B2 (ja) | 2015-03-06 | 2019-01-30 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド多結晶体、切削工具、耐摩工具、および研削工具 |
| WO2018066319A1 (ja) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド多結晶体の製造方法、ダイヤモンド多結晶体、切削工具、耐摩工具および研削工具 |
-
1990
- 1990-07-13 JP JP2185949A patent/JP2795738B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2008133173A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Mitsubishi Materials Corp | 良導電性ダイヤモンド焼結体の製造方法 |
| JP2008133172A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Mitsubishi Materials Corp | ボロンドープダイヤモンド焼結体およびその製造方法 |
| US8043533B2 (en) | 2006-10-31 | 2011-10-25 | Mitsubishi Materials Corporation | Diamond sintered compact having high electrical conductivity and production method thereof |
| CN101528634B (zh) * | 2006-10-31 | 2013-06-12 | 三菱综合材料株式会社 | 良好导电性金刚石烧结体及其制备方法 |
| WO2012025613A2 (en) | 2010-08-27 | 2012-03-01 | Element Six Abrasives S.A. | Method of making polycrystalline diamond material |
| US9114504B2 (en) | 2010-08-27 | 2015-08-25 | Element Six Abrasives S.A. | Method of making polycrystalline diamond material |
| WO2012052501A2 (en) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Element Six Abrasives S.A | Polycrystalline diamond material |
| WO2012052500A2 (en) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Element Six Abrasives S.A. | Polycrystalline diamond material |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474766A (ja) | 1992-03-10 |
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