JPH04114966A - 耐摩耗性にすぐれたダイヤモンド基焼結材料の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性にすぐれたダイヤモンド基焼結材料の製造方法Info
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- JPH04114966A JPH04114966A JP2230189A JP23018990A JPH04114966A JP H04114966 A JPH04114966 A JP H04114966A JP 2230189 A JP2230189 A JP 2230189A JP 23018990 A JP23018990 A JP 23018990A JP H04114966 A JPH04114966 A JP H04114966A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高硬度を有し、かつ高温安定性にすぐれ、
特にＡΩ−３ｉ系合金やＣｕ合金は勿論のこと、大きな
発熱を伴なうＳ ｌａ Ｎ ｉ、基セラミックスやサイ
アロン系セラミックスなどの各種セラミックス、さらに
ＷＣＣ超超硬合金どの切削こ、切削工具として用いた場
合に、すぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の延命化を可
能とするダイヤモンド基焼結材料の製造方法に関するも
のである。
特にＡΩ−３ｉ系合金やＣｕ合金は勿論のこと、大きな
発熱を伴なうＳ ｌａ Ｎ ｉ、基セラミックスやサイ
アロン系セラミックスなどの各種セラミックス、さらに
ＷＣＣ超超硬合金どの切削こ、切削工具として用いた場
合に、すぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の延命化を可
能とするダイヤモンド基焼結材料の製造方法に関するも
のである。
従来、ダイヤモンド基焼結材料の製造方法としては、例
えば特公昭３９−２０４８３号公報や特開昭５３１３９
６０７号公報などに記載される方法が知られている。
えば特公昭３９−２０４８３号公報や特開昭５３１３９
６０７号公報などに記載される方法が知られている。
これらの従来方法は、原料粉末として、ダイヤモンド粉
末と、結合相形成成分としてのＴｉＣやＴｉＮなどのセ
ラミックス粉末および／または鉄族金属粉末を用い、こ
れら原料粉末を所定の割合に配合し、通常の条件で混合
した後、この混合粉末に、同じく通常の条件、すなわち
圧カニ６〜１２ＣＰａ Ｓ温度＋ １７００〜２５００
℃の条件で超高圧焼結を施すことによりダイヤモンド基
焼結材料を製造するものである。
末と、結合相形成成分としてのＴｉＣやＴｉＮなどのセ
ラミックス粉末および／または鉄族金属粉末を用い、こ
れら原料粉末を所定の割合に配合し、通常の条件で混合
した後、この混合粉末に、同じく通常の条件、すなわち
圧カニ６〜１２ＣＰａ Ｓ温度＋ １７００〜２５００
℃の条件で超高圧焼結を施すことによりダイヤモンド基
焼結材料を製造するものである。
また、これらの従来方法によって製造されたダイヤモン
ド基焼結材料が、例えばＷＣＣ超超硬合金との仕上げ切
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
。
ド基焼結材料が、例えばＷＣＣ超超硬合金との仕上げ切
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、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、上記の従来方法で
製造されたダイヤモンド基焼結材料においては、ダイヤ
モンド粒の結合相に対する密着性、特に高温密着性が十
分でないために、切削中にダイヤモンド粒が分離し易く
、この結果摩耗の進行が速くなり、比較的短時間で使用
寿命に至るのが現状である。
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、上記の従来方法で
製造されたダイヤモンド基焼結材料においては、ダイヤ
モンド粒の結合相に対する密着性、特に高温密着性が十
分でないために、切削中にダイヤモンド粒が分離し易く
、この結果摩耗の進行が速くなり、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、上述のような観点がら、切削工
具として用いた場合に、上記の従来方法で製造されたダ
イヤモンド基焼結材料に比して、段とすぐれた耐摩耗性
を示すダイヤモンド基焼結材料を製造すべく研究を行な
った結果、原料粉末として、ダイヤモンド粉末および炭
素粉末、さらに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、
これら原料粉末を、容量％で（以下％は容量％を示す）
、 アルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種以上の粉末
１〜２５％、 炭素粉末：１〜１０％、 ダイヤモンド粉末：残り、 からなる配合組成に配合し、通常の条件で混合して混合
状態とするか、あるいは、 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
された少なくとも１層のアルカリ土類炭酸塩粉末層と、 ダイヤモンド粉末と炭素粉末の混合粉末で構成された少
なくとも１層の混合粉末層、 との交互積層体とし、かつ、これらの全体に占める割合
を、それぞれ、 アルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種以上の粉末
：１〜２５％、 炭素粉末：１〜１０％、 ダイヤモンド粉末 残り、 とした状態で、通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の
条件、すなわち、 圧カニ ６〜ｌ２Ｇｐａ 、 温度： １７００−
２５００℃、の条件で超高圧焼結を施すと、 原料粉末を交互積層配置とした場合には、高圧付加によ
り稠密化したダイヤモンド粉末と炭素粉末の混合粉末層
の微少な粉末間隙にアルカリ土類炭酸塩粉末が進入し、
また混合状態の場合はそのままの状態で、アルカリ土類
炭酸塩粉末が隣接するダイヤモンド粉末の接合を著しく
促進すると共に、炭素粉末の前記アルカリ土類炭酸塩中
への固溶、並びにこれよりの析出に伴なうダイヤモンド
化と相まって、ダイヤモンド粒によるブリッジ構造の形
成を促進するように作用するので、ダイヤモンドからな
る素地に、アルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種
以上を主体とした分散相にの場合、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
種以上が少量ではあるか分散相として存在する場合があ
る）が微細均一に分布した組織を有するダイヤモンド基
焼結材料か得られるようになり、この結果のダイヤモン
ド基焼結材料は高硬度を有し、高温安定性にすくれ、か
つダイヤモンド素地に対するアルカリ土類炭酸塩分散相
の密着性にすぐれているので、これを例えば大きな発熱
を伴なう切削の切削工具として用いた場合にも一段とす
ぐれた耐摩耗性を示すという研究結果を得たのである。
具として用いた場合に、上記の従来方法で製造されたダ
イヤモンド基焼結材料に比して、段とすぐれた耐摩耗性
を示すダイヤモンド基焼結材料を製造すべく研究を行な
った結果、原料粉末として、ダイヤモンド粉末および炭
素粉末、さらに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、
これら原料粉末を、容量％で（以下％は容量％を示す）
、 アルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種以上の粉末
１〜２５％、 炭素粉末：１〜１０％、 ダイヤモンド粉末：残り、 からなる配合組成に配合し、通常の条件で混合して混合
状態とするか、あるいは、 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
された少なくとも１層のアルカリ土類炭酸塩粉末層と、 ダイヤモンド粉末と炭素粉末の混合粉末で構成された少
なくとも１層の混合粉末層、 との交互積層体とし、かつ、これらの全体に占める割合
を、それぞれ、 アルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種以上の粉末
：１〜２５％、 炭素粉末：１〜１０％、 ダイヤモンド粉末 残り、 とした状態で、通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の
条件、すなわち、 圧カニ ６〜ｌ２Ｇｐａ 、 温度： １７００−
２５００℃、の条件で超高圧焼結を施すと、 原料粉末を交互積層配置とした場合には、高圧付加によ
り稠密化したダイヤモンド粉末と炭素粉末の混合粉末層
の微少な粉末間隙にアルカリ土類炭酸塩粉末が進入し、
また混合状態の場合はそのままの状態で、アルカリ土類
炭酸塩粉末が隣接するダイヤモンド粉末の接合を著しく
促進すると共に、炭素粉末の前記アルカリ土類炭酸塩中
への固溶、並びにこれよりの析出に伴なうダイヤモンド
化と相まって、ダイヤモンド粒によるブリッジ構造の形
成を促進するように作用するので、ダイヤモンドからな
る素地に、アルカリ土類炭酸塩のうちの１種または２種
以上を主体とした分散相にの場合、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
種以上が少量ではあるか分散相として存在する場合があ
る）が微細均一に分布した組織を有するダイヤモンド基
焼結材料か得られるようになり、この結果のダイヤモン
ド基焼結材料は高硬度を有し、高温安定性にすくれ、か
つダイヤモンド素地に対するアルカリ土類炭酸塩分散相
の密着性にすぐれているので、これを例えば大きな発熱
を伴なう切削の切削工具として用いた場合にも一段とす
ぐれた耐摩耗性を示す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、以下に配合組成を上記の通りに限定した理由を
説明する。
あって、以下に配合組成を上記の通りに限定した理由を
説明する。
（ａ） アルカリ土類炭酸塩粉末
アルカリ土類炭酸塩粉末には、ダイヤモンド粉末相互の
接合を促進すると共に、炭素粉末を固溶し、これをダイ
ヤモンドとして析出して、タ′イヤモンド粒による強固
なブリッジ構造を形成して、高硬度とすぐれた高温安定
性を確保し、かつ自身もダイヤモンド素地に強固に密着
した分散相として存在し、もってダイヤモンド基焼結材
料が、苛酷な条件下での切削においてもすぐれた耐摩耗
性を発揮せしめる作用があるが、その割合が１％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その割合か２
５％を越えると、相対的にダイヤモンド粉末の割合か少
なくなりすぎて、所望の高硬度を確保することかできな
くなることから、その割合を１〜２５％と定めた。
接合を促進すると共に、炭素粉末を固溶し、これをダイ
ヤモンドとして析出して、タ′イヤモンド粒による強固
なブリッジ構造を形成して、高硬度とすぐれた高温安定
性を確保し、かつ自身もダイヤモンド素地に強固に密着
した分散相として存在し、もってダイヤモンド基焼結材
料が、苛酷な条件下での切削においてもすぐれた耐摩耗
性を発揮せしめる作用があるが、その割合が１％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その割合か２
５％を越えると、相対的にダイヤモンド粉末の割合か少
なくなりすぎて、所望の高硬度を確保することかできな
くなることから、その割合を１〜２５％と定めた。
（ｂ）炭素粉末
炭素粉末には、上記の通りアルカリ土類炭酸塩に固溶し
、これよりダイヤモンドとして析出して、ダイヤモンド
粒によるブリッジ構造の形成に寄与し、もって硬さと高
温安定性の向上に寄与する作用があるが、その割合が１
％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方
その割合が１０％を越えると、ダイヤモンド粒の粒成長
が著しくなって、靭性が低下するようになることから、
その割合を１〜１０％と定めた。
、これよりダイヤモンドとして析出して、ダイヤモンド
粒によるブリッジ構造の形成に寄与し、もって硬さと高
温安定性の向上に寄与する作用があるが、その割合が１
％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方
その割合が１０％を越えると、ダイヤモンド粒の粒成長
が著しくなって、靭性が低下するようになることから、
その割合を１〜１０％と定めた。
つぎに、この発明のダイヤモンド基焼結材料の製造方法
を実施例により具体的に説明する。
を実施例により具体的に説明する。
実施例 １
原料粉末として、いずれも１〜３０如の範囲内の所定の
求均粒径を有するダイヤモンド粉末、各種のアルカリ土
類炭酸塩粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、Ｃｏ粉末、お
よびＮｉ粉末、さらに同０．１μｍのカーボンブラック
粉末を用意し、これら原料粉末を第１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、同じく第１表に示される条件で超高圧
焼結することにより本発明法１〜１３、比較法１〜４、
および従来法１〜３をそれぞれ実施し、直径ニアｍｍφ
×厚さ：１ｍｍの寸法をもったダイヤモンド話焼結月料
を製造した。
求均粒径を有するダイヤモンド粉末、各種のアルカリ土
類炭酸塩粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、Ｃｏ粉末、お
よびＮｉ粉末、さらに同０．１μｍのカーボンブラック
粉末を用意し、これら原料粉末を第１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、同じく第１表に示される条件で超高圧
焼結することにより本発明法１〜１３、比較法１〜４、
および従来法１〜３をそれぞれ実施し、直径ニアｍｍφ
×厚さ：１ｍｍの寸法をもったダイヤモンド話焼結月料
を製造した。
実施例 ２
実施例１で用いたと同じ原料粉末を用い、これら原料粉
末をそれぞれ第２表に示される割合に秤量し、ダイヤモ
ンド粉末とカーボンブラック粉末とを実施例１における
と同様に混合し、この混合粉末とアルカリ土類炭酸塩粉
末とを、層状にして同しく第２表に示される層数にて交
互に積層し、この積層体を、同しく通常のベルト型超高
圧焼結装置において、第２表に示される条件で超高圧焼
結することにより本発明法１４〜２５および比較法５〜
８をそれぞれ実施して、ダイヤモンド基焼結材料を製造
した。
末をそれぞれ第２表に示される割合に秤量し、ダイヤモ
ンド粉末とカーボンブラック粉末とを実施例１における
と同様に混合し、この混合粉末とアルカリ土類炭酸塩粉
末とを、層状にして同しく第２表に示される層数にて交
互に積層し、この積層体を、同しく通常のベルト型超高
圧焼結装置において、第２表に示される条件で超高圧焼
結することにより本発明法１４〜２５および比較法５〜
８をそれぞれ実施して、ダイヤモンド基焼結材料を製造
した。
なお、比較法１〜８は、いずれも原料粉末のうちのいず
れかの割合（第１表および第２表に※印を付す）がこの
発明の範囲から外れた場合を示すものである。
れかの割合（第１表および第２表に※印を付す）がこの
発明の範囲から外れた場合を示すものである。
ついで、この結果得られた各種のダイヤモンドＬ（焼結
＋イ料について、ビッカース硬さを測定し、さらにこれ
よりＴＰＧＮ３２２に則した形状の切削チップを切出し
、 被削剤：Ｓｉ３Ｎ４焼結体、 切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ。
＋イ料について、ビッカース硬さを測定し、さらにこれ
よりＴＰＧＮ３２２に則した形状の切削チップを切出し
、 被削剤：Ｓｉ３Ｎ４焼結体、 切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ。
切込み：０．Ｉｍｍ。
送 リ： ０．１ ｍｍ／ ｒｅｖ、、の条件（
水溶性切削油使用）でセラミックスの湿式連続切削試験
を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅が０．２＋ｎｍ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。
水溶性切削油使用）でセラミックスの湿式連続切削試験
を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅が０．２＋ｎｍ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。
第１表および第２表に示される結果から、本発明法１〜
２５によれば、高硬度を有するダイヤモンド基焼結材料
を製造することかでき、しかもこの結果得られたダイヤ
モンド基焼結材料は高温安定性にすぐれ、かつ分散相を
構成するアルカリ土類炭酸塩のダイヤモンド素地に対す
る密着性にもすぐれているので、これを大きな発熱を伴
なうセラミックスの切削に切削工具として用いた場合に
もすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来法１〜３で
製造されたダイヤモンド基焼結材料では、ダイヤモンド
素地に対する結合相を構成するセラミックスの密着性か
低く、また同じく結合相として鉄族金属を含有する場合
に硬さが低く、したかってセラミックスの切削では切削
性能の劣った結果しか示されないことが明らかである。
２５によれば、高硬度を有するダイヤモンド基焼結材料
を製造することかでき、しかもこの結果得られたダイヤ
モンド基焼結材料は高温安定性にすぐれ、かつ分散相を
構成するアルカリ土類炭酸塩のダイヤモンド素地に対す
る密着性にもすぐれているので、これを大きな発熱を伴
なうセラミックスの切削に切削工具として用いた場合に
もすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来法１〜３で
製造されたダイヤモンド基焼結材料では、ダイヤモンド
素地に対する結合相を構成するセラミックスの密着性か
低く、また同じく結合相として鉄族金属を含有する場合
に硬さが低く、したかってセラミックスの切削では切削
性能の劣った結果しか示されないことが明らかである。
また、比較法１〜８に見られるように、原料粉末のうち
のいずれかの配合割合でもこの発明の範囲から外れると
、製造されたダイヤモンド基焼結材料においては、硬さ
が低くなったり、あるいはダイヤモンド素地に対するア
ルカリ土類炭酸塩の密着性低下を招いたりすることから
、セラミックスの切削では、従来法１〜３で得られたダ
イヤモンド基焼結材料と同様に比較的短時間で使用寿命
に至るものである。
のいずれかの配合割合でもこの発明の範囲から外れると
、製造されたダイヤモンド基焼結材料においては、硬さ
が低くなったり、あるいはダイヤモンド素地に対するア
ルカリ土類炭酸塩の密着性低下を招いたりすることから
、セラミックスの切削では、従来法１〜３で得られたダ
イヤモンド基焼結材料と同様に比較的短時間で使用寿命
に至るものである。
上述のように、この発明の方法によれば、高硬度を有し
、かつ高温安定性にもすぐれたダイヤモンド基焼結材料
を製造することができ、したがって、これを各種の非鉄
合金は勿論のこと、セラミックスやＷＣＣ超超硬合金ど
の切削に、切削工具として用いた場合に、すぐれた耐摩
耗性を示し、使用寿命の著しい延命化を可能とするなど
工業上有用な効果がもたらされるのである。
、かつ高温安定性にもすぐれたダイヤモンド基焼結材料
を製造することができ、したがって、これを各種の非鉄
合金は勿論のこと、セラミックスやＷＣＣ超超硬合金ど
の切削に、切削工具として用いた場合に、すぐれた耐摩
耗性を示し、使用寿命の著しい延命化を可能とするなど
工業上有用な効果がもたらされるのである。
Claims (2)
- （１）Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩粉末、並
びにこれらの２種以上の複合炭酸塩粉末のうちの１種ま
たは２種以上：１〜２５％、 ダイヤモンド化する炭素粉末：１〜１０％、ダイヤモン
ド粉末：残り、 からなる組成（以上容量％）に配合し、通常の条件で混
合した後、この混合粉末に、同じく通常の条件で超高圧
焼結を施すことを特徴とする耐摩耗性にすぐれたダイヤ
モンド基焼結材料の製造方法。 - （２）Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩粉末、並
びにこれらの２種以上の複合炭酸塩粉末のうちの１種ま
たは２種以上で構成されたアルカリ土類炭酸塩粉末層と
、 ダイヤモンド化する炭素粉末とダイヤモンド粉末の混合
粉末層、 との交互２層以上の積層体とし、かつこれらの全体に占
める割合を、容量％で、 アルカリ土類炭酸塩粉末：１〜２５％、 ダイヤモンド化する炭素粉末：１〜１０％、ダイヤモン
ド粉末：残り、 とした状態で、これに通常の条件で超高圧焼結を施すこ
とを特徴とする耐摩耗性にすぐれたダイヤモンド基焼結
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230189A JP2839674B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 耐摩耗性にすぐれたダイヤモンド基焼結材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230189A JP2839674B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 耐摩耗性にすぐれたダイヤモンド基焼結材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114966A true JPH04114966A (ja) | 1992-04-15 |
| JP2839674B2 JP2839674B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=16903987
Family Applications (1)
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