JPH02167668A - 研摩製品の製法 - Google Patents

研摩製品の製法

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JPH02167668A
JPH02167668A JP1226348A JP22634889A JPH02167668A JP H02167668 A JPH02167668 A JP H02167668A JP 1226348 A JP1226348 A JP 1226348A JP 22634889 A JP22634889 A JP 22634889A JP H02167668 A JPH02167668 A JP H02167668A
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JP
Japan
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layer
substrate
liquid medium
bonded
pressure
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Pending
Application number
JP1226348A
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English (en)
Inventor
Richard Patrick Burnand
リチャード　パトリック　バーナンド
Raymond Albert Chapman
レイモンド　アルバート　チャップマン
Trevor John Martell
トレボー　ジヨン　マーテル
Stephen Anthony Parsons
スチーブン　アンソニー　パーソンズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Original Assignee
De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/573—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts characterised by support details, e.g. the substrate construction or the interface between the substrate and the cutting element
    • E21B10/5735—Interface between the substrate and the cutting element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses

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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は研摩製品の製造に関する。
研摩コンパクトは切断、摩砕、研削、穿孔及び他の研摩
作業に広く使用される。この研摩コンノくクトは−様な
、多結晶性硬質コングロメレートに結合されたダイヤモ
ンド又は立方晶系窒化ホウ素粒子の塊りからなる。研摩
コンパクトのこの研摩粒子含量は高くそしてかなυの量
の直接粒子対粒子結合が存在する。研摩コンパクトはそ
れがダイヤモンド又は立方晶系窒化ホウ素であれ、研摩
粒子が結晶学上安定である上昇温度と圧力条件下で作ら
れる。
研摩コンパクトは脆くなり勝ちでありそして使用に際し
てこれは度々焼結（ｃｅｍｅｎｔｅｄ　）炭化物基体に
結合されることによって支持される。この支持賂れた研
摩コンパクトは複合研摩コンパクトとして当業者に公知
である。この複合研摩コンノくクトは研摩工具の作業表
面にそのものとして使用できる。
１１研摩コンパクトの例は米国特許第 ３．７４５．６２３号、第３．７６７．３７１号、第３
．７４３．４８９号及び第４，０６３，９０９号明細書
物基体上に研摩コンパフトラ形成するために必要な、粉
末形で、成分を配置することによって製造される。この
未結合アセンブリは反応カプセル内に置かれ、これを次
に従来の高温／高圧装置の反応ゾーンに配置する。反応
カプセルの内容物は研摩粒子が結晶学上安定である上昇
温度と圧力の条件に置かれる。
研摩コンパクトはど高い研摩粒千金ｔを含有しない他の
有効な立方晶系窒化ホウ素研摩体も当業者に公知であり
かつ使用される。この研摩体は一般に連続したセラミッ
ク結合マトリックスに均一に分散され−ｆｃ４０から６
０容量僑の立方晶系窒化ホウ素粒子を含有する焼結体か
らなる。これらの研摩体も立方晶系窒化ホウ素が結晶学
上安定である温度と圧力条件下で作られる。米国特許第
４．４６９，８０２号明細Ｓはこの研摩体を記載する。
１９８８年８月１７日刊行されたヨーロッパ特許公告第
０２７８７０３号は基体を供すること、基体の表面上に
有機結合剤で、粒子形の、結合超硬質研摩粒子の層を形
成するために必要な成分のｆ’ｆ５　’ｃ沈着すること
、そして超硬質研摩粒子が結晶学上安定である上昇温度
と圧力の条件にこの基体と層ｔｒｒｔ＜ことの諸工程金
含む、基体に結合された結合超硬質研摩粒子の層からな
る研摩体の製置を記載しそして特許請求する。粒子成分
の層は中に分散され又は醇解された有機結合剤を含有す
る液体に粒子成分を懸濁させること、表面上にこの懸濁
液を沈着させることそして懸濁液から液体を除去するこ
とによって基体の表面上に沈着できる。
結合超硬質研摩粒子の層は代表的にはダイヤモンド又は
立方晶系窒化ホウ素研摩コンパクトである。
本発明により、 （ａ）　　結合超硬質研摩粒子の層が結合されるべき表
面を有する基体を供すること； （ｂ）　　流動しかつ予定された条件下で生の状態にす
るのに適した液体媒体中で結合超硬質研摩粒子の層全作
るのに必要な、粒子状の成分のスラ’Ｊｔ供すること； （ｃ＋　　結合超硬質研摩粒子の層が結合されるべき基
体の表面にスラリの層を適用すること；（ｄ）　　工程
（ｃ１の間又はその直後に予定された条件を適用して液
体媒体が生の状態に凝結（ｓｅｔ　）することを引起こ
すこと； （ｅ）　　圧力パッドの上に設けられた表面と生の状態
の層を接触させること、この表面は生の状態の層が接触
している基質の表面に相補的であること；（ｆＪ　　生
の状態の層から実質上丁ぺての液体媒体を除去すること
； （ω　高温／高圧装置の反応ゾーンの中に基質／圧力パ
ッド組合わせ体を配置すること； （ｈ）　　組合わせ体に上昇温度と圧力の条件全適用し
て基体に結合される結合超硬質研摩粒子の層へ生の状態
の層を転換すること； の諸工程を含む、基質に結合された結合超硬質研摩粒子
の層からなる研摩製品の製法が供される。
工８（ｃ）でａスラリの層は好ましくは表面に均一々厚
さの層が適用逃れ得る注入器等の装置によシ基体表面に
適用できる。更に、これは所望の厚さの層を正確に適用
することができる。その後に又は同時に条件が与えられ
て液体媒体が生の状態、即ち＃Ｉｌ集性を有しかつ流動
しない状態にする（　ｓｅｔ　）ことを引起こす。好ま
しくは、この液体媒体は熱の適用でゲル化するものであ
る。従って、この層が表面に適用されると、液体媒体が
直ちにゲル化して生の状態の層を生ずるような適切な温
度でこの基体表面を保つことができる。
この液体媒体は好１しくは中に溶解され又は分散された
適当な結合剤金含有する水である。好適な結合剤は約３
５０℃又はそれ以下の温度で分解し又は揮発しそしてゲ
ルを形成することができるものである。好適な結合剤の
例はセルロースエーテル又はエステルのような有機結合
剤である。特に好適な結合剤の例はメチルセルロースで
ある。
メチルセルロースは５０から１００℃の温度で好適なゲ
ルを形成する。
粒子成分を湿潤することそして全体のレオロジー性質を
改良すること全助けるため可塑剤及び界面活性剤等のよ
うな他の成分を含有できる。好適な可塑剤の例はポリエ
チレングリコールである。
圧力パッドが生の状態の層に適用され、このため高温／
高圧装置の反応ゾーンへの挿入に適した組合せ体又はア
センブリが生ずる。
好１しくは、高圧／高温条件の適用の間圧力バラドへ生
の状態の層の結合を実質上阻止できる材料の層が圧力パ
ッドと生の状態の層の間に挿入される。好適な材料の一
例はモリブデンである。この圧力パッドは生の状態の層
から液体媒体の除去の前か後の何れかに生の状態の層と
接触して配置される。
液体媒体の除去は好ましくは加熱によう行なわれる。こ
の液体媒体が中に溶解され又は分散された好適な結合剤
を含有する水からなる時に、この加熱は好ましくは２段
階で起こる。第一段階ではこの層は１００°Ｇ以上の温
度に加熱とれて水を追出丁。その後に、この層は結合剤
が分解し又ａ揮発することを引起こ丁ような温度に加熱
される。
工程（ｈ）で使用される上昇温度と圧力の条件は代表的
には２５から７０キロバールの範囲内の圧力と１４００
から１６００℃の範囲内の温度である。
代表的には、これらの上昇条件は１０から３０分の間係
たれる。このように製造された結合研ＪｌＪ！製品は当
業者に公知の方法により反応ゾーンから回収できる。
本発明は焼結炭化物基体に結合されたダイヤモンド又は
立方晶系窒化ホウ素研摩コンパクトからなる複合研摩コ
ンパクトの製造に特に適用される。
研摩コンパクトの研摩粒子は自己結合でき又は第２相が
存在してもよい。所縁コンパクトは８ｇ２相七有するこ
とか好ましい。研摩粒子がダイヤモンドである時にＶよ
、この第２相は代表的にはコバルトのようなダイヤモン
ド製造のための触媒又は溶媒であり又はこれ＠を封する
。研摩粒子が立方晶系窒化ホウ素である時には、この第
２相は代表的にアルミニウム、アルミニウム合金又は七
２ミック化合物七含有し又はこれらからなる。
成分の粒子の寸法は製造される結合超硬質研摩粒子の層
の性質により異なる。一般に、これらの粒子は微細であ
シ、例えば、１５０ミクロン以下の寸法を有する。
本発明の方法を用いて、結合超硬質研摩粒子の層と基体
の間の界面が不規則である、複合研摩コンパクト及び類
似の研摩製品ｔ−製造することが可能である。更に、こ
の界面が不規則であるのみでなく、また結合超硬質研摩
粒子の層の上部表面が不規則であるような研摩製品を製
造できる。例えば、この界面及び／又は結合超硬質粒子
の層の上部表面が波形、扇形又は他の類似の形状を有す
ることかできる。
基体は代表的には焼結（ｃｅｍｅｎｔｅｄ　）炭化物、
例えば、焼結炭化タングステン、焼結炭化タンタル、焼
結炭化チタン又はこれらの混合物から作られる。
本発明の具体例をここで添付図面に関連して記載する。
この図面に言及すると、円板形の焼結炭化物基体１０を
示す。この円板の底面１２は平らであり、一方上部表面
１４は中に形成された複数の波形１６を有する。
スラリは中に溶Ｍされたメチルセルロース金含有する水
に懸濁爆れたダイヤモンド粒子の塊りからなる。このス
ラリの粘度は流動できるものである。このスラリを注入
器に入れる。
焼結炭化物基体１０を約５０℃の温度に加熱する。その
後に、スラリの層１８を波形上面１４上に沈着壜せる。
この層は均一な厚さのものである。
基体の温度はスラリ中の溶解したメチルセルロースが基
体から上方へ徐々にゲル化するものであり層が表面から
流動しない又は波形の下方へ滑らない生の状態にセット
することを引起こす。
次に圧力パッド２０金生の状態の層１Ｂの上に配置する
。この圧力パッド２０は波形でちりかつ基体の波形上面
１４に相順的である底面２２を有する。この圧力パッド
を生の状態の層１８の上に配置し、このため高臨／高圧
装置の反応ゾーンの中への挿入に適したアセンブリが生
ずる。この圧力パッドは任意の適当な材料、例えば焼結
炭化物、六方晶系窒化ホウ素等から作られる。好ましく
は、モリブデンのような材料の層（図示せず）を表面２
２の下の波形と層１８の間に挿入し、このためアセンブ
リが上昇温度と圧力条件を受ける時に、ＪＡＪｌＢと圧
力バッドの間に顕著な結合はない。
このアセ／プＩＪ　’ｉｋ次に例えば炉で１００℃以上
の温度に加熱し生の状態の層から水を追出す。その後に
、このアセンブリを約３５０℃の温度に加熱してメチル
セルロースが分ＷＩ′１′″ることを引起こ丁０ このアセンブリ金高諷／高圧装置の反応ゾーン中に配置
する。反応ゾーンの内容物は１５００’Ｃの温度と５５
キロバールの圧力に置かれそしてこれらの条件を１０分
の間保つ。次にこのアセンブリを反応ゾーンから取出す
。圧力パッド２２を当業者に公知の方法によりアセンブ
リから取外してダイヤモンド研摩コンパクトｒｆ４１８
が結合される焼結炭化物基体１０を残す。この複合研摩
コンパクトは端部１２，１４に垂直な平面に沿って切断
されて種々の形状の商業上有用な工具挿入物を生ずる。
一つの特に有用な形状は端面１２，１４に垂直な平面に
沿ってかつ波形表面の隣接の凹部で切断することによっ
て製造された　ルーフ−トップ形状である。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）結合超硬質研摩粒子の層が結合されるべき
    表面を有する基体を供すること； （ｂ）流動しかつ予定された条件下で生の状態にするの
    に適した液体媒体中で結合超硬質研摩粒子の層を作るた
    めに必要な、粒子状の成分のスラリを供すること； （ｃ）結合超硬質研摩粒子の層が結合されるべき基体の
    表面にスラリの層を適用すること； （ｄ）工程（ｃ）の間又はその直後に予定された条件を
    適用して液体媒体が生の状態に凝結することを引起こす
    こと； （ｅ）圧力パッド上に設けられた表面と生の状態の層を
    接触させること、この表面は生の状態の層が接触してい
    る基体の表面に相補的であること；（ｆ）生の状態の層
    から実質上すべての液体媒体を除去すること； （ｇ）高温／高圧装置の反応ゾーンの中に基体／圧力パ
    ッド組合わせ体を配置すること； （ｈ）組合わせ体に上昇温度と圧力を適用して基体に結
    合される結合超硬質研摩粒子の層へ生の状態の層を転換
    すること； の諸工程を含む、基体に結合された結合超硬質研摩粒子
    の層からなる研摩製品を製造する方法。
  2. （２）スラリが上に均一な厚さの層を生ずるように基体
    表面に適用される、請求項（１）による方法。
  3. （３）液体媒体が熱の適用でゲル化することを引起こす
    、請求項（１）又は（２）による方法。
  4. （４）その表面に適用されると液体媒体がゲル化するよ
    うな好適な温度に基体表面が保たれる、請求項（３）に
    よる方法。
  5. （５）液体媒体が中に溶解された又は分散された好適な
    結合剤を含有する水である、請求項（１）〜（４）の何
    れかによる方法。
  6. （６）結合剤が約３５０℃又はそれ以下の温度で分解し
    又は揮発できそして水中でゲルを形成できる、請求項（
    ５）による方法。
  7. （７）結合剤がセルロースエーテル及びエステルから選
    択された有機結合剤である、請求項（６）による方法。
  8. （８）結合剤がメチルセルロースである、請求項（７）
    による方法。
  9. （９）高温／高圧条件の適用の間圧力パッドへ生の状態
    の層の結合を実質上阻止することができる材料の層が圧
    力パッドと生の状態の層の間に挿入される、請求項（１
    ）〜（８）の何れかによる方法。
  10. （１０）材料がモリブデンである、請求項（９）による
    方法。
  11. （１１）液体媒体が加熱により工程（ｆ）で除去される
    、前記の請求項の何れかによる方法。
  12. （１２）スラリが適用される基体の表面が波形、扇形又
    は他の類似の形状を有する、請求項（１）〜（１０）の
    何れかによる方法。
  13. （１３）工程（ｈ）で使用される上昇温度と圧力の条件
    が２５から７０キロバールの範囲内の圧力そして１４０
    ０から１６００℃の範囲内の温度である、請求項（１）
    〜（１２）の何れかによる方法。
JP1226348A 1988-08-31 1989-08-31 研摩製品の製法 Pending JPH02167668A (ja)

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