JPH0355165A - ウイスカー被覆ダイヤモンド粒及びその製造方法 - Google Patents

ウイスカー被覆ダイヤモンド粒及びその製造方法

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JPH0355165A
JPH0355165A JP18975689A JP18975689A JPH0355165A JP H0355165 A JPH0355165 A JP H0355165A JP 18975689 A JP18975689 A JP 18975689A JP 18975689 A JP18975689 A JP 18975689A JP H0355165 A JPH0355165 A JP H0355165A
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JP
Japan
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whisker
gas
diamond grains
diamond
coating layer
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Application number
JP18975689A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Kanoko
鹿子 供宏
Akitsugu Imamura
今村 昭嗣
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Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Publication date
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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】 (産業1の利川分野) 本発明は、ダイヤモンド粒の表面にウイスカを育成して
なる複合ダイヤモンドに係り、具体的には、例えば研摩
「具や切断工具として用いられる砥石用の砥粒、又は高
圧高温焼結体に代表される粉末冶金製品を製造する為の
出発物質として適するウィスカー被覆ダイヤモンド粒及
びその製造方法に関するものである。
(従来の技術〉 般に、ダイヤモンド粒は、Eとして研摩王只ヤ切断L具
などに川いられるレジンボント砥石,メタルボンド砥石
又はビトリファイトボンド砥石に含イ〕させるための砥
粒とし使用される場介、もしくは^ハ:高虐焼結体に含
有させるための砿質相として仙川されるlAj7’hが
ある,,こσ)ダイヤモント粒は、表面が酸化されやす
いこと、及び他物哲との親和ヤ1゛が低いことから、ダ
イヤモンド享,7の表面を金属又はセラミックスで被覆
することが試みられている1.この内、ダイヤモンド料
.の表面をセラミ・ソクスで被覆してなる被覆ダイヤモ
ント知が特開昭55− 162499弓公報及び特開1
1i′イ6297079号公報で捉案されている。
特開昭55− 162499号公報には、゛V均粒経1
0um以十のダイヤモンド粉未の表面にi’ i C 
x N y [I Z (ただし、 0 ≦ × ≦0
.7,  0.3<Y<1.0.   0  ≦ 7 
≦05X+Y+Z<1.0)の組成なイ1ずる高融f!
j,チタン?合物を2μm以下の1■■■1′ノで被覆
してなるダイヤモンドノ;(焼結材料製逍川被覆ダイヤ
モント扮人が開示されている。この同公報の被覆ダイヤ
モンド粉末は、ダイヤモンド粉宋の表面を+’:6融点
チタン化合物で被覆することにより、他物質との親和性
をIX′Xiめて、即論畜度比の?:j;い緻密な焼結
体を得ることができるというすぐれたものであるけれど
も、高融点チタン化合物と他物質との密着性に劣る場合
には、被覆した効果がほとんどなくなるという問題があ
る。
特開昭6 1− 297079号公報には,ダイヤモン
ド粉末及び/又はη方品窒化ホウ素粉末の表面に炭化チ
タン及び/又は炭酸化チタンを被覆してなる被覆高硬質
粉末が開示されている。この同公報の被覆ダイヤモンド
粉末は、砥石の砥粒として用いると結含相との結合力を
l’i’Xlめ、1−J詰まりも起し難いというすぐれ
たものであるけれども、衝撃力の大きい条イ′1で川い
る場合又は1゜.“z1靭性で+X’:+硬瓜な被加「
村を加「する場介に、砥粒が容易に脱落してしまうとい
う問題がある。
本発明は.  J:.述のような問題点を解決したもの
で、具体的には、合成ダイヤモンド粒又は天然ダイヤモ
ンド拉の表面に金属及び/又は合金でなる薄い被膜の中
間層を形成した後、この中間層の表?にウィスカーでな
る被覆JMを育成させて,砥石川の砥粒又は焼粘休の出
発物質としてhζ適にしたウィスカー被覆ダイヤモンド
拉の提供を11的とするものである.. (問題点を解決ずるための千段) 本発明者らは、切れ味がすぐれた長ズt命のダイヤモン
ド砥石を開発するl−1的で、チタンの化合物を被覆さ
せたダイヤモンド砥粒について検討していた所、 第1に、ダイヤモンド粒の表面に金属及び/又は合金の
薄い被膜を形哉した後、この薄い被膜の表面にチタンの
化合物を披覆させると、チタンの化合物がウィスカーの
被覆層となって台成されること、1、シに、チタンの化
合物の被覆居形成時における反応容器内へのガス流入条
イ′1の制御をイ・j加することにより、グ−タンの化
含物のウイスカ一で被覆されたダイヤモンド杓が潰産的
に容易に得られるという知見を得たものである。
第2に、ウィスカーの被■層で被覆されたダイヤモント
拉を砥石用の砥粒として用いた所、砥村と結含相との粘
介強思が従来の被范ダイヤモンドに比へて+:’:+ 
< .切れ味のすぐれた砥石が青られること、叉砥右l
の脱落も少なくて長寿命になるという知見を得たもので
ある。
この第1と第2の知見に基づいて、本発明を完成するに
至ったものである。
すなわち、本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド粒は、
ダイヤモンド粒の表面金属及び/又は合金の中間層が被
覆され、該中間層の表面にウイスカ一の被+K/AY)
が形成されていることを特徴とするものである,. 本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド粒におけるウィス
カーの被覆層は、この被覆層の形成時に、芯材となって
いるダイヤモンド粒を逆変換させずにウィスカーが青成
されやすいものならばよく,例えば炭化ケイ克ウィスカ
ー.窒化ケイ素ウィスカー,炭化チタンウィスカー,窒
化チタンウィスカー.炭化ジルコニウムウィスカー.炭
化ハフニウムウイス力一を代表例として挙げることがで
きる.,この内、Ti. Zr. Iffの炭化物.窒
化物.炭酸化物,窒酸化物及びこれらの相斤固溶体の中
の少なくとも1種のウイスカ一の被+’Q hvtから
なる場含は、ウイスカ一の形成が容易であること及び砥
石用の砥粒として川いたときに切れ味がずぐれることか
ら、特に好ましいものである、,また、このウイスカ一
の被覆層は、芯となるダイヤモンド粒の大きさにより異
なるが、少なくとも2μmの厚さに形成されていればよ
いものである,1本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド
粒における中間別は、ダイヤモンド右!の表面に被覆−
4゜ることがj1(能な金属及び/叉は合金であればよ
く、特に11. Fc,Ni. Si. l’. l’
L, Ag. Au. Mn. Mg. Cr.Ga.
  Aj2. Cu及びこれらの相仔合金を卒げること
かできる.,この内、Si. Ni.  Mn. Ga
.八fl.NPO金からなる中問崩の場含は、ウイスカ
一が形成されやすいことから、1、Yに灯ましいことで
ある,.この中間層は、ダイヤモンド粒の表面に極く薄
い膜として形成されていればよく、例えば500八以下
のPノさてなる薄膜であればよく、逆にPノくなりすぎ
るとウィスカーの被覆hツが剥離しやすくなる、.この
ように中間帝は、極く薄い膜からなるために膜の11ノ
さを確認ずるのがI,+4難である,.そこで、別の表
現なずると、中間層は、ウィスカー被覆ダイヤモンド粒
全体に対して少なくとも0.05wし%含有しているこ
とが好ましく、また中間屑が11ノくなりすぎるとウイ
スカ一の被40 IsとのY it強度が低トすること
から、中間層はウィスカー被覆ダイヤモンド粉全体に対
して多くともlwL%含イ了していることが好ましく、
特にウィスカーの被覆屑を形成しやずくずること及び審
着強度の両方から、ウィスカー被覆ダイヤモンド粒全体
に対して多くとも0.5wL%含イ1していることが好
ましいことである。
本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド粒は、従来から行
われているダイヤモンド粒の表面への金属及び/又は合
金でなる被膜の形成方法、及び化′y′蒸?7法(CV
DI による炭化チタンや室化チタンなどの被膜の形成
方法を応用して作製するものであり、特にウイスカ一の
被覆mlを形成させるために、CVD処理時における反
応容器内への流入ガス組成比を従来の被覆ダイヤモンド
の方法とは異なり、微jj士制御する必要がある。
すなわち、本発明のウィスカー被覆ダイヤモント拉の製
造ノj法は、ダイヤモンド粒の表面に金属及び/又は合
金の中間IMを形成してなる中間?i{・jダイヤモン
ド粒を反昆・容器内に配置し、該反応容器内を(Al 
ウイスカ一の被覆別を構成するための非金属元素を含有
した非金属供給ガス、例えば水素,窒素,アンモニア,
ヒドラジン.・酸化炭素,二酸化炭素などに、(C)水
素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガスの混在
してなる第1混合ガス雰囲気とした後、該中間層付ダイ
ヤモンド粒を加熱し、次いで該(C)ガスをキャリアガ
スとして(81 ウイスカ一の被覆層を構成ずるための
金属元素を含イ1した金屈元素供給ガス、例えばTi.
 Zr. Iffのハロゲン化物などとの第2混合ガス
を該反応容器内に流入させるとき,該第1氾合ガス中の
(Clのガスイ七を(C.l.該第2混合ガス中の(C
)のガス駄を(C2)としたとき、該反応容器内の全流
入ガス体稍比がfn) + (C21/ [八l+(c
+l=o3〜?5とすることにより、該中間層付ダイヤ
モンド粒の該中間層の表面にウィスカーの被覆居を成長
させることを特徴とする方法である。
この本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド粒の製逍方法
における中問居を形成する方法は、例えば無電解メッキ
処理又はイオンブレーデイング.スパッタリングなどの
物理蒸着法(PVD)もしくはCVD処flljにより
行うことができる。只休的には、例えば硫酸ニッケルや
堪化ニッケルなどの硫化物や塩化物に亜リン酸塩,次亜
リン酸塩などの還元剤を混合して行う無電解メッキ処理
、又は中間層を形成させようとする金属及び/又は含金
に水素や不活ヤ1ニガスを衝突してスパッタリングさせ
る方法、もしくは中間層を形成させようとする金属及び
/又は合金をイオン化蒸発ずるイオンブレーディング法
、あるいはSill., 11■If.. Ni (C
OI 4.Fe(CO)4などをガス化して、水素ガス
や不活ヤ1.ガスと共に中間層を形成するCVD法など
を挙げることができる。
本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド粒の製造11 方法における被覆層の形成方法は、形成させよう?ずる
被覆居、例えば゛I’iC. ’riN. Ti (C
,NITi (C. 01 . Ti (N, 0)の
被覆層のときは゛I’iCj2−を(1l)ガスとし、
SiC,  Si;+N4の被環別のときはSiC八R
.4, Sillaを(口)ガスとし、これらの(1l
)ガスとCIL. CD. CD.. Nl1.. N
,. N.l1■,などの(八)ガスと[C)ガスとを
反応容器内で一定に制御した後、( +3ii連した(
B)号(C2)/(八)→(C,) = 0. 3〜1
.5とする)中間屑付ダイAノモンド!1゛lを850
℃以奸ましくは1000〜1100℃に加熱する方法で
ある,,(作用) 本発明のウィスカー被范ダイヤモンド石lは、中間層が
ウイスカ−の被+Q E’tをエビタキシャル成長させ
るための促進作用となり、しかもダイヤモンド粒とウイ
スカ一の被覆層との密着強度を[rリさせる作用をして
おり、ウィスカーの被IXI k’iが享1“lの表面
稍を拡大し,その結果、例えば砥イi用の砥粒として用
いると、砥石中に含有ずる結合相との接着面積が拡大と
なること、及びウィスカー自体の破壊靭性値の強化と』
(にIin述の中間層による密12 ?強度の強化により切れ味の強化作用様びに砥石の機械
的強疫の向1・作川となついてるものである。
また、本発明のウィスカー被覆ダイヤモンド粒の製逍方
法は、中間層の介在と、反応容器内に流入させるfA)
 . fB) . (C)のガス流入体積比の微殴制御
とが相剰作用となって被覆層の形成を容易にするという
作用をしているものである。
尖施例 天然ダイヤモンド粒及び合成ダイヤモンド粒のそれぞれ
の表面に第1表に示した中間層を無電解メッキにより形
成した後、それぞれの中間層付ダイヤモンド粒をCVD
反応容器内に配同し、反応容器内を真空度460mml
lgとし、次いで(A)の非金属元素供給ガスであるC
114を0. 0412 7minと(C’)の11■
ガスを2℃/minとを反応容器内に流入しながら反応
容器内を1050℃に加熱した。次に、1050℃に加
熱された反応容器内に(八)のCILガスと (10の
TiCJ24と (C)の11■ガスのそれぞれを流入
して30分保持した。このときのそれぞれのガス流入晴
及びガス流入体積比を求めて第1表に併記した,,こう
して1′./た第1表のそれぞれの被覆ダイヤモンド粒
を走査型電子顕微鏡で現察した所、本発明品1〜6は、
ダイヤモンド粉の表面にウィスカー被覆層が育成されて
いたのに対し、比較品l2,:3はダイヤモンド粒の表
面に被膜が形成されていた,,これらのウィスカー及び
被膜をX線同折した所、TiCであることが確認された
。また、発光分光法により中間層を測定し、その結果を
第1表に併記した。
さらに、第1表のそれぞれの被覆ダイヤモント粒を砥粒
として用いてビトリファイドボンド砥イ1を作製し、こ
れらの砥石を川いてS i :+ N a J+(セラ
ミックスの研削を行い、砥石の切れ昧及び砥石の摩耗減
量を調べた所、本発明品1〜6は比較品1〜3に比へて
切れ味が著しくすぐれていた。このときのそれぞれの砥
石の研削比を求めて第1表に併1;已した,, 1 4 (発明の効果) 以]一の結果から、本発明のウィスカー被覆ダイヤモン
ド拉は,砥石用の砥粒として用いた場介、従来の被膜{
−Jダイヤモントf+’+と比へて研削比で約121〜
228倍も同Lずるというずぐれた研削性能を有すると
共に、耐久ヤ1゜にもずぐれノt命が向−1二ずるとい
う効果がある。
このことから、本発明のウィスカー被覆ダイヤモント拉
は、ウィスカーの被覆層とダイヤモンド粒との畜着強度
が従来の被膜イ・1ダイヤモンド粒における被11桑と
ダイヤ;〔ンドねとの密首強現に比べて顕著にすぐれて
おり、砥拉として用いた場合に砥石の1−1 .7古ま
りの発I1防11の効果となること、及び砥石用の砥粒
又は焼結体の硬質相として用いる場合に製造工程時にお
けるダイヤモンド粒表面の熱腐食の発生を防1卜すると
いう効果もある。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ダイヤモンド粒の表面にウィスカーの被覆層が形
    成された被覆ダイヤモンドであつて、該ダイヤモンド粒
    と該ウィスカーの被覆層との間に金属及び/又は合金の
    中間層が形成されていることを特徴とするウィスカー被
    覆ダイヤモンド粒。
  2. (2)上記被覆層がTi、Zr、Hfの炭化物、窒化物
    、炭酸化物、窒酸化物及びこれらの相互固溶体の中の少
    なくとも1種からなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のウィスカー被覆ダイヤモンド粒。
  3. (3)上記中間層が被覆ダイヤモンド粒全体の少なくと
    も0.05wt%からなることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載のウィスカー被覆ダイヤモン
    ド粒。
  4. (4)ダイヤモンド粒の表面に金属及び/又は合金の中
    間層を形成してなる中間層付ダイヤモンド粒を反応容器
    内に配置し、該反応容器内を下記(A)と(C)との第
    1混合ガス雰囲気とした後、該中間層付ダイヤモンド料
    を加熱し、次いで該(C)をキャリアガスとする下記(
    B)と(C)との第2混合ガスを該反応容器内に流入す
    るとき、該第1混合ガス中の(C)のガス量を(C_1
    )、該第2混合ガス中の(C)のガス量を(C_2)と
    したとき、該反応容器内の全流入ガス体積比が(B)+
    (C_2)/(A)+(C_1)=0.3〜1.5とす
    ることにより、該中間層付ダイヤモンド粒の該中間層の
    表面にウィスカーの被覆層を成長させることを特徴とす
    るウィスカー被覆ダイヤモンド粒の製造方法。 (A)ウィスカーの被覆層を構成するための非金属元素
    を含有した非金属元素供給ガス、 (B)ウィスカーの被覆層を構成するための金属元素を
    含有した金属元素供給ガス、 (C)水素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガ
    ス、
  5. (5)上記(A)の非金属元素供給ガスが炭化水素、窒
    素、アンモニア、ヒドラジン、一酸化炭素及び二酸化炭
    素の中の少なくとも1種からなり、上記(B)の金属元
    素供給ガスがTi、Zr、Hfのハロゲン化物の中の少
    なくとも1種からなり、かつ上記ウィスカーの被覆層は
    、Ti、Zr、Hfの炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸
    化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種でな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のウィス
    カー被覆ダイヤモンド粒の製造方法。
JP18975689A 1989-07-21 1989-07-21 ウイスカー被覆ダイヤモンド粒及びその製造方法 Pending JPH0355165A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5491002A (en) * 1992-03-20 1996-02-13 General Electric Company Multilayer CVD diamond films

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5491002A (en) * 1992-03-20 1996-02-13 General Electric Company Multilayer CVD diamond films

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