JPH0474766A - 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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- JPH0474766A JPH0474766A JP2185949A JP18594990A JPH0474766A JP H0474766 A JPH0474766 A JP H0474766A JP 2185949 A JP2185949 A JP 2185949A JP 18594990 A JP18594990 A JP 18594990A JP H0474766 A JPH0474766 A JP H0474766A
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Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分封〕
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、
したか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。
びにこれに近い高熱伝導性、および高温安定性を有し、
したか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３
９−２０４８３号公報および特開昭５３−１３９６０７
号公報などに記載されるものか知られている。
９−２０４８３号公報および特開昭５３−１３９６０７
号公報などに記載されるものか知られている。
これらの従来ダイヤモンド基焼結材料は、いずれもダイ
ヤモンド粒か分散相を形成し、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。
ヤモンド粒か分散相を形成し、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
ＷＣＣ超超硬合金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。
ＷＣＣ超超硬合金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Ｃ１Ｍ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品＜、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。
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品＜、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、Ｃ
ａ、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Ｏ，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、 圧カニ ６〜１２ＧＰａ 、 温度： １７００−２
５００℃、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
粉末量間隙にアルカリ土類炭酸塩粉末か進入して隣接す
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ｒＭ９６のアルカリ上類炭酸塩粉末かダ
イヤモンド粉末層中に存在するようにする必要かあり、
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とを調整することにより自由
に制御できるものであり、この結果素地かダイヤモンド
からなり、この素地にアルカリ土類炭酸塩を主体志した
分散を目、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〜１ｇ、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ａ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か微細均一に
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
通り素地か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か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ずく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。
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、Ｃ
ａ、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Ｏ，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、 圧カニ ６〜１２ＧＰａ 、 温度： １７００−２
５００℃、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
粉末量間隙にアルカリ土類炭酸塩粉末か進入して隣接す
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ｒＭ９６のアルカリ上類炭酸塩粉末かダ
イヤモンド粉末層中に存在するようにする必要かあり、
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とを調整することにより自由
に制御できるものであり、この結果素地かダイヤモンド
からなり、この素地にアルカリ土類炭酸塩を主体志した
分散を目、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〜１ｇ、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ａ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か微細均一に
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
通り素地か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か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ずく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。
二の発明は、上記研究結果にもとついてなされたもので
あって、 生体か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。
あって、 生体か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。
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杓料において、上
記分散相の含有割合を０．１〜１５容量０６と限定した
のは、その割合か０．１容量 ９ｏ未満てはダイヤモン
ド粉末同志の焼結時の結合促進効果か十分でなく、一方
その割合か１５容量９６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か損なわれるようになるという
理由によるものである。
記分散相の含有割合を０．１〜１５容量０６と限定した
のは、その割合か０．１容量 ９ｏ未満てはダイヤモン
ド粉末同志の焼結時の結合促進効果か十分でなく、一方
その割合か１５容量９６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か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。
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金属粉末を用意し、こ
れら原料粉末を第１表に示される層厚て積層配置した状
態で、通常のヘルド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、かつ直径ニアＩＩＩＩＩφ×厚
さ：１ｍ＋＊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。
ド粉末および各種のアルカリ土類金属粉末を用意し、こ
れら原料粉末を第１表に示される層厚て積層配置した状
態で、通常のヘルド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、かつ直径ニアＩＩＩＩＩφ×厚
さ：１ｍ＋＊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
か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
か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〜ｌ〇−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の圧力て圧粉体に成形し
、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し成分組成を有し、かつ直径。
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の圧力て圧粉体に成形し
、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し成分組成を有し、かつ直径。
７＋ｎｍφ×厚さ：１１の同寸法をもった従来ダイヤモ
ンド基焼結材料１〜３をそれぞれ製造した。
ンド基焼結材料１〜３をそれぞれ製造した。
ついて、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Ｔ Ｎ Ｇ Ａ ３３２の形状に目りした切削チッ
プを切出し、これをＷＣＣ超超硬合金Ｃｏ：６重量％含
有）の基体に接着した状態で、被削材：ＷＣＣ超超硬合
金 Ｃｏ：２４重ＨＯ（Ｊ３仔）の丸棒、 切削速度： ３０ｍ／ｍｉｎ ％ 切込み： ０．２ ｍ。
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Ｔ Ｎ Ｇ Ａ ３３２の形状に目りした切削チッ
プを切出し、これをＷＣＣ超超硬合金Ｃｏ：６重量％含
有）の基体に接着した状態で、被削材：ＷＣＣ超超硬合
金 Ｃｏ：２４重ＨＯ（Ｊ３仔）の丸棒、 切削速度： ３０ｍ／ｍｉｎ ％ 切込み： ０．２ ｍ。
送 リ＝０１關／ｒｅｖ、、
の条件てＷＣＣ超超硬合金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。
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。
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６０００〜８０
００の硬さおよび約２〜５ｃａΩ／ｃｍ−８ｅＣ・℃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、
したか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
、このダイヤモンドか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。
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６０００〜８０
００の硬さおよび約２〜５ｃａΩ／ｃｍ−８ｅＣ・℃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、
したか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
、このダイヤモンドか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、特に熱伝導率か区く、
かつ切削試験では強度不足か原因で切削開始後直ちに割
れか発生し、また比較ダイヤモンド基焼結材料２は、分
散相の含有割合か高ずきるために、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か明らかである。
粒同志の接合が不十分なために、特に熱伝導率か区く、
かつ切削試験では強度不足か原因で切削開始後直ちに割
れか発生し、また比較ダイヤモンド基焼結材料２は、分
散相の含有割合か高ずきるために、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か明らかである。
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Ｈするので、これらの特
性か要求される切削上具は勿論のこと、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、赤外領域のレーサー用窓材
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何するのである
。
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Ｈするので、これらの特
性か要求される切削上具は勿論のこと、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、赤外領域のレーサー用窓材
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何するのである
。
Claims (3)
- （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。 - （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。 - （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 true JPH0474766A (ja) | 1992-03-10 |
| JP2795738B2 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 (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1081119A1 (en) | 1999-09-03 | 2001-03-07 | Camco International (UK) Limited | Cutting elements and methods of manufacture thereof |
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