JPH0450270B2 - - Google Patents
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- JPH0450270B2 JPH0450270B2 JP60232616A JP23261685A JPH0450270B2 JP H0450270 B2 JPH0450270 B2 JP H0450270B2 JP 60232616 A JP60232616 A JP 60232616A JP 23261685 A JP23261685 A JP 23261685A JP H0450270 B2 JPH0450270 B2 JP H0450270B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は高硬度、絶縁性ダイヤモンドの製造法
に関する。ダイヤモンド焼結体は、その高硬度、
高強度で耐摩耗性に富んでいるため、切削工具用
刃先、線引きダイス、ビツト等に使用されてい
る。
に関する。ダイヤモンド焼結体は、その高硬度、
高強度で耐摩耗性に富んでいるため、切削工具用
刃先、線引きダイス、ビツト等に使用されてい
る。
最近、ダイヤモンド焼結体工具を使用し、窒化
けい素焼結体、アルミナ焼結体等の硬いセラミツ
クスの切削加工が試みられるようになつた。
けい素焼結体、アルミナ焼結体等の硬いセラミツ
クスの切削加工が試みられるようになつた。
しかし、既存のダイヤモンド焼結体は、硬さ、
耐摩耗性が不足するので、これに適するダイヤモ
ンド焼結体が要望されている。
耐摩耗性が不足するので、これに適するダイヤモ
ンド焼結体が要望されている。
従来技術
従来のダイヤモンド焼結体の製造法としては、
(1) 各種金属粉末、炭化物、硼化物、窒化物、ま
たはセラミツクスの粉末をダイヤモンド粉末に
混合し、これを高温高圧で処理する方法。
たはセラミツクスの粉末をダイヤモンド粉末に
混合し、これを高温高圧で処理する方法。
(2) ダイヤモンド層をCo,Fe,Ni,Mn等の遷
移金属を含むカーバイド層に積層させて、ダイ
ヤモンド安定領域で処理する方法(特公昭46−
5204号公報)。
移金属を含むカーバイド層に積層させて、ダイ
ヤモンド安定領域で処理する方法(特公昭46−
5204号公報)。
が知られている。
しかし、これらの方法によつて得られる焼結体
の硬さは、ダイヤモンド単結晶の硬さが88GPa以
上であるのに比べて、63.7〜78.4GPa程度であ
る。また、その電気抵抗の比抵抗は、ダイヤモン
ド単結晶の比抵抗が1014Ω・cmと高いのに比べ
35μΩ・cmと非常に低い。
の硬さは、ダイヤモンド単結晶の硬さが88GPa以
上であるのに比べて、63.7〜78.4GPa程度であ
る。また、その電気抵抗の比抵抗は、ダイヤモン
ド単結晶の比抵抗が1014Ω・cmと高いのに比べ
35μΩ・cmと非常に低い。
発明の目的
本発明は従来法の欠点を解消せんとするもので
あり、その目的は高硬度で、絶縁性の高いダイヤ
モンド焼結体の製造法を提供するにある。
あり、その目的は高硬度で、絶縁性の高いダイヤ
モンド焼結体の製造法を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結
果、ダイヤモンド粉末の焼結に際し、粒径0.1μm
以下の鉄、コバルト、ニツケルの単独またはそれ
らの混合物超微粉末を少量の特定範囲に混合し、
これをダイヤモンド安定領域で少なくとも1800℃
の温度で焼結すると、高硬度で、絶縁性の高いダ
イヤモンド焼結体が得られることを究明し得た。
この知見に基いて本発明を完成した。
果、ダイヤモンド粉末の焼結に際し、粒径0.1μm
以下の鉄、コバルト、ニツケルの単独またはそれ
らの混合物超微粉末を少量の特定範囲に混合し、
これをダイヤモンド安定領域で少なくとも1800℃
の温度で焼結すると、高硬度で、絶縁性の高いダ
イヤモンド焼結体が得られることを究明し得た。
この知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は、粒径1〜15μmのダイヤモン
ド粉末に、粒径0.1μm以下の鉄、コバルト及びニ
ツケルから選ばれた1種または2種以上の超微粉
末をダイヤモンド粉末に対し6〜2容量%混合
し、これをダイヤモンド安定領域で、少なくとも
1800℃の温度で焼結することを特徴とする高硬
度、絶縁性ダイヤモンド焼結体の製造法。
ド粉末に、粒径0.1μm以下の鉄、コバルト及びニ
ツケルから選ばれた1種または2種以上の超微粉
末をダイヤモンド粉末に対し6〜2容量%混合
し、これをダイヤモンド安定領域で、少なくとも
1800℃の温度で焼結することを特徴とする高硬
度、絶縁性ダイヤモンド焼結体の製造法。
本発明において使用する鉄、コバルト、ニツケ
ルは焼結助剤として作用し、その粒径が0.1μmを
超えると、金属粉末の分散状態が悪く、不均質な
焼結体しか得られず、その硬さ、比抵抗はいずれ
も従来法と同程度である。またその量はダイヤモ
ンドに対し、6〜2容量%であることが必要であ
る。Ni,Coの単味においては3容量%以上であ
ることが好ましい。3容量%より少なくすると高
硬度であるが、フラツク層状割れが生ずるのでさ
けるべきである。しかし、Ni,Coに微量のFeを
混合して使用すると2容量%までは高硬度、絶縁
性の高いものが得られる。6容量%を超えると、
ダイヤモンド粉末の量が少なくなつて焼結体の硬
さが低下すると共に、金属相の量が多くなつて焼
結体中のダイヤモンド粒子の周囲全体が金属相と
なり、金属相が連続して存在することになるので
導電体となるため、高硬度、絶縁性の焼結体は得
られない。例えば8容量%のNiまたはCoを混合
すると、60〜70GPaの硬さ、比抵抗は数十MΩcm
である。
ルは焼結助剤として作用し、その粒径が0.1μmを
超えると、金属粉末の分散状態が悪く、不均質な
焼結体しか得られず、その硬さ、比抵抗はいずれ
も従来法と同程度である。またその量はダイヤモ
ンドに対し、6〜2容量%であることが必要であ
る。Ni,Coの単味においては3容量%以上であ
ることが好ましい。3容量%より少なくすると高
硬度であるが、フラツク層状割れが生ずるのでさ
けるべきである。しかし、Ni,Coに微量のFeを
混合して使用すると2容量%までは高硬度、絶縁
性の高いものが得られる。6容量%を超えると、
ダイヤモンド粉末の量が少なくなつて焼結体の硬
さが低下すると共に、金属相の量が多くなつて焼
結体中のダイヤモンド粒子の周囲全体が金属相と
なり、金属相が連続して存在することになるので
導電体となるため、高硬度、絶縁性の焼結体は得
られない。例えば8容量%のNiまたはCoを混合
すると、60〜70GPaの硬さ、比抵抗は数十MΩcm
である。
また、ダイヤモンドの粉末の大きさは1〜
15μmであることが好ましい。焼結温度は1800℃
以上であることが必要であり、1800℃未満である
と、優れた焼結体は得られない。
15μmであることが好ましい。焼結温度は1800℃
以上であることが必要であり、1800℃未満である
と、優れた焼結体は得られない。
本発明の方法で得られるダイヤモンド焼結体、
例えばダイヤモンド安定領域の2000℃で焼結した
場合、その硬さは約100GPa、その比抵抗は
100MΩcmと優れたものとなる。なお、得られる
ダイヤモンド焼結体においてダイヤモンド同士が
直接結合しているかどうかは、顕微鏡観察のほ
か、比抵抗を測定することによつても確認でき、
比抵抗が優れることは絶縁性に優れることを表わ
している。
例えばダイヤモンド安定領域の2000℃で焼結した
場合、その硬さは約100GPa、その比抵抗は
100MΩcmと優れたものとなる。なお、得られる
ダイヤモンド焼結体においてダイヤモンド同士が
直接結合しているかどうかは、顕微鏡観察のほ
か、比抵抗を測定することによつても確認でき、
比抵抗が優れることは絶縁性に優れることを表わ
している。
実施例 1
ダイヤモンド粉末(粒径2〜4μm)に6容量%
のCo超微粉末(粒径300〓)を添加し、ポリアセ
タールを内張りしたポツトを使用して振動ミルで
十分混合した。混合後乾燥し、焼入れ鋼製のダイ
とパンチを使用し、200MPaの圧力で成形した。
この成形体を減圧下(10-3Torr)、500℃の条件
下で2時間処理し、混入したポリアセタールを除
去した。この成形体を第1図に示す構成を用い高
温高圧装置を使用し、6.5GPa、1800℃の条件下
で1時間保持し、その後徐冷した。
のCo超微粉末(粒径300〓)を添加し、ポリアセ
タールを内張りしたポツトを使用して振動ミルで
十分混合した。混合後乾燥し、焼入れ鋼製のダイ
とパンチを使用し、200MPaの圧力で成形した。
この成形体を減圧下(10-3Torr)、500℃の条件
下で2時間処理し、混入したポリアセタールを除
去した。この成形体を第1図に示す構成を用い高
温高圧装置を使用し、6.5GPa、1800℃の条件下
で1時間保持し、その後徐冷した。
なお、第1図における1はNi板、2は黒鉛ヒ
ーター、3はNaCl−ZrO2粉末成形体、4はMo
板、5は通電管、6はスチールリング、7はダイ
ヤモンド−金属超微粉混合粉体の成形体、8は
ZrO2板を示す。得られた焼結体をダイヤモンド
ホイールを使用して研磨した。光学顕微鏡で観察
した結果、均質な組織からなる焼結体であること
が確認された。焼結体の硬さをビツカース硬度計
(荷重1Kg)で測定したところ、90GPaであつた。
その電気抵抗を測定したところ、比抵抗が
50MΩ・cmであつた。Coの分布をEPMAで調べ
たところ、焼結体中に均一に分布されていた。焼
結体の破面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、
Co相は連続せず、ダイヤモンド粒子が強固に結
合し、その粒界がはつきりしない極めて強靱な焼
結体であつた。
ーター、3はNaCl−ZrO2粉末成形体、4はMo
板、5は通電管、6はスチールリング、7はダイ
ヤモンド−金属超微粉混合粉体の成形体、8は
ZrO2板を示す。得られた焼結体をダイヤモンド
ホイールを使用して研磨した。光学顕微鏡で観察
した結果、均質な組織からなる焼結体であること
が確認された。焼結体の硬さをビツカース硬度計
(荷重1Kg)で測定したところ、90GPaであつた。
その電気抵抗を測定したところ、比抵抗が
50MΩ・cmであつた。Coの分布をEPMAで調べ
たところ、焼結体中に均一に分布されていた。焼
結体の破面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、
Co相は連続せず、ダイヤモンド粒子が強固に結
合し、その粒界がはつきりしない極めて強靱な焼
結体であつた。
実施例 2
ダイヤモンド粉末(粒径2〜4μm)に3容量%
のNi超微粉末(粒径300〓)を添加し、実施例1
と同様にして成形体を作つた。
のNi超微粉末(粒径300〓)を添加し、実施例1
と同様にして成形体を作つた。
この成形体を7.7GPa、2000℃の条件下で1時
間保持した後徐冷した。得られた焼結体をダイヤ
モンドホイールで研磨し、光学顕微鏡で観察した
ところ、均質で緻密な焼結体であつた。その硬さ
は100GPa以上で、比抵抗は200MΩ・cmであつ
た。
間保持した後徐冷した。得られた焼結体をダイヤ
モンドホイールで研磨し、光学顕微鏡で観察した
ところ、均質で緻密な焼結体であつた。その硬さ
は100GPa以上で、比抵抗は200MΩ・cmであつ
た。
比較例 1
ダイヤモンド粉末(粒径2〜4μm)に7容量%
のNi超微粉末(粒径500〓)を使用し、実施例2
と同様にして焼結体を作つた。
のNi超微粉末(粒径500〓)を使用し、実施例2
と同様にして焼結体を作つた。
得られた焼結体を光学顕微鏡で観察したとこ
ろ、均質な焼結体であつた。しかし、その硬さは
70GPaで、その比抵抗は数十μΩ・cmであり、ほ
ぼ金属に近い良導体であつた。破面をSEMで調
べたところ、緻密な焼結体であるが、添加した
Niが連続していた。
ろ、均質な焼結体であつた。しかし、その硬さは
70GPaで、その比抵抗は数十μΩ・cmであり、ほ
ぼ金属に近い良導体であつた。破面をSEMで調
べたところ、緻密な焼結体であるが、添加した
Niが連続していた。
比較例 2
ダイヤモンド粒子(粒径2〜4μm)に5容量%
の粗粒Co粒子(粒径約10μm)を実施例1と同様
な方法で混合した。
の粗粒Co粒子(粒径約10μm)を実施例1と同様
な方法で混合した。
これらの混合粉体を7.7GPa、2000℃で焼結し
た。得られた焼結体は、部分的には焼結していた
が、未焼結の部分が数多く認められる不均質な焼
結体であつた。焼結体の比抵抗を測定したとこ
ろ、数十μΩ・cmであつた。
た。得られた焼結体は、部分的には焼結していた
が、未焼結の部分が数多く認められる不均質な焼
結体であつた。焼結体の比抵抗を測定したとこ
ろ、数十μΩ・cmであつた。
実施例 3
ダイヤモンド粉末(粒径2〜4μm)に前記と同
じNiを1.6容量%及び0.4容量%の超微粉のFeを添
加し、実施例2と同じ条件下で焼結体を作つた。
じNiを1.6容量%及び0.4容量%の超微粉のFeを添
加し、実施例2と同じ条件下で焼結体を作つた。
得られた焼結体の硬さは100GPa以上で、その
比抵抗は300MΩ・cmであつた。破面のSEM観察
の結果、焼結体中に金属は存在するが、非常に少
なく、殆んどダイヤモンド粒子と直接結合されて
いた。
比抵抗は300MΩ・cmであつた。破面のSEM観察
の結果、焼結体中に金属は存在するが、非常に少
なく、殆んどダイヤモンド粒子と直接結合されて
いた。
発明の効果
本発明の方法によると、粒径0.1μm以下の超微
粒子のCo,Ni,Feの単独または混合物を2〜6
容量%の範囲の少量用いることにより、金属の連
続したものが殆んど存在せず、ダイヤモンド粒子
と直接結合された焼結体が得られる。その結果、
得られる焼結体は高硬度で、且つ絶縁性の優れた
ものとなる効果を奏し得られる。
粒子のCo,Ni,Feの単独または混合物を2〜6
容量%の範囲の少量用いることにより、金属の連
続したものが殆んど存在せず、ダイヤモンド粒子
と直接結合された焼結体が得られる。その結果、
得られる焼結体は高硬度で、且つ絶縁性の優れた
ものとなる効果を奏し得られる。
ダイヤモンド安定域でのダイヤモンド焼結体を
作る試料構成図を示す。 1……Ni板、2……黒鉛ヒーター、3……
NaCl−ZrO2粉末成形体、4……Mo板、5……
通電管、6……スチールリング、7……ダイヤモ
ンド−金属混合粉末成形体、8……ZrO2板。
作る試料構成図を示す。 1……Ni板、2……黒鉛ヒーター、3……
NaCl−ZrO2粉末成形体、4……Mo板、5……
通電管、6……スチールリング、7……ダイヤモ
ンド−金属混合粉末成形体、8……ZrO2板。
Claims (1)
- 1 粒径1〜15μmのダイヤモンド粉末に、粒径
0.1μm以下の鉄、コバルト及びニツケルから選ば
れた1種または2種以上の超微粉末をダイヤモン
ド粉末に対し6〜2容量%混合し、これをダイヤ
モンド安定領域で、少なくとも1800℃の温度で焼
結することを特徴とする高硬度、絶縁性ダイヤモ
ンド焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60232616A JPS6291469A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 高硬度、絶縁性ダイヤモンド焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60232616A JPS6291469A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 高硬度、絶縁性ダイヤモンド焼結体の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6291469A JPS6291469A (ja) | 1987-04-25 |
JPH0450270B2 true JPH0450270B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=16942123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60232616A Granted JPS6291469A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 高硬度、絶縁性ダイヤモンド焼結体の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6291469A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8435317B2 (en) † | 2005-08-16 | 2013-05-07 | Anthony Roy Burgess | Fine grained polycrystalline abrasive material |
US20070056778A1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-15 | Steven Webb | Sintered polycrystalline diamond material with extremely fine microstructures |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4989711A (ja) * | 1972-12-18 | 1974-08-27 | ||
JPS5443219A (en) * | 1977-09-12 | 1979-04-05 | Sumitomo Electric Industries | Diamon sintered body |
-
1985
- 1985-10-18 JP JP60232616A patent/JPS6291469A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4989711A (ja) * | 1972-12-18 | 1974-08-27 | ||
JPS5443219A (en) * | 1977-09-12 | 1979-04-05 | Sumitomo Electric Industries | Diamon sintered body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6291469A (ja) | 1987-04-25 |
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