JPH06278031A - 研磨材の製造方法 - Google Patents

研磨材の製造方法

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JPH06278031A
JPH06278031A JP2415746A JP41574690A JPH06278031A JP H06278031 A JPH06278031 A JP H06278031A JP 2415746 A JP2415746 A JP 2415746A JP 41574690 A JP41574690 A JP 41574690A JP H06278031 A JPH06278031 A JP H06278031A
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JP
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abrasive
capsule
diamond
silicon
pressure
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Pending
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JP2415746A
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Inventor
Trevor J Martell
ジョン マーテル トレバー
Moosa M Adia
マホメッド アディア ムーサ
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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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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C09K3/1418—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
    • B01J3/062—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06—High pressure synthesis
    • B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
    • B01J2203/062—Diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06—High pressure synthesis
    • B01J2203/065—Composition of the material produced
    • B01J2203/0655—Diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J2203/06—High pressure synthesis
    • B01J2203/0675—Structural or physico-chemical features of the materials processed
    • B01J2203/0685—Crystal sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
    • B01J2203/06—High pressure synthesis
    • B01J2203/0675—Structural or physico-chemical features of the materials processed
    • B01J2203/069—Recrystallisation

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨材生成物の製造方法を与える。 【構成】 ダイヤモンド研磨材成形素地を粉砕し、粉砕
物を適当な反応カプセルへ入れ、前記カプセルを高温高
圧装置の反応領域中へ入れ、前記カプセルの内容物を上
昇させた温度及び圧力条件に前記粉砕物の凝集生成物を
生ずるのに充分な時間かける工程を含む研磨材生成物の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は、研磨材生成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】研磨材成形素地（ｃｏｍｐａｃｔｓ）は
当分野でよく知られており、切削、穿孔、研磨等の如き
種々の研磨操作に用いられている。研磨材成形素地は、
結合研磨材粒子の多結晶質物体からなり、研磨材粒子含
有量は一般に少なくとも７０体積％、特に８０〜９０体
積％である。研磨材粒子自身は、第二相又は結合相を補
助として使用せずに結合してもよい。別法として、第二
又は結合相を与えてもよい。成形素地のための研磨材粒
子は必ずダイヤモンド又は立方晶系窒化硼素である。
【０００３】研磨材成形素地を接合炭化物支持体に結合
してもよい。そのような結合成形素地は屡々複合体成形
素地と呼ばれている。成形素地と炭化物支持体との結合
は、直接行われてもよく、或は適当なブレイズ（ｂｒａ
ｚｅ）の結合相を成形素地と炭化物支持体との間に与え
てもよい。
【０００４】研磨材成形素地及び複合体成形素地は数多
くの刊行特許明細書、例えば、米国特許第３，７４３，
４８９号、第３，７６７，３７１号、第４，０６３，９
０９号、及び第３，７４５，６２３号明細書に記載さ
れ、例示されている。
【０００５】ダイヤモンド触媒／溶剤の第二相を含むダ
イヤモンド研磨材成形素地は７００℃を越える温度で劣
化する傾向がある。これらの高温で熱的に安定であるダ
イヤモンド研磨材成形素地は知られており、例えば、米
国特許第４，５３４，７７３号、第４，２２４，３８０
号明細書、及び英国特許第２，１５８，０８６号明細書
に記載されている。
【０００６】米国特許第４，６７３，４１４号明細書に
は、硼素に富む多結晶質ＣＢＮ粒子のバッチを与え、こ
れらの粒子を再焼結するのに適切な温度及び圧力でそれ
ら粒子を焼結し、然も、その温度をＣＢＮの再転化温度
より低く保つことを含む再焼結ＣＢＮ成形素地の製造方
法が記載されている。この方法は、触媒を用いた方法で
典型的に用いられている圧力及び温度条件で、触媒の補
助を用いずに優れた多結晶質ＣＢＮ成形素地を形成する
結果を与えると言われている。この方法は硼素に富む多
結晶質立方晶系窒化硼素粒子を使用した場合に限定され
ている。
【０００７】発明の要約 本発明によれば、ダイヤモンド研磨材成形素地を与え、
前記成形素地を複数の破片へ破片化し、前記破片を適当
な反応カプセルへ入れ、前記カプセルを高温高圧装置の
反応領域中へ入れ、前記カプセルの内容物を上昇させた
温度及び圧力条件に前記破片の凝集生成物を生ずるのに
充分な時間かける、諸工程を含む研磨材生成物の製造方
法が与えられる。
【０００８】態様についての記載 本発明は、実際上、粗い外側表面を有するダイヤモンド
研磨材成形素地である研磨材生成物を製造する。粗い外
側表面は、研磨材成形素地が配合された研磨工具の実用
表面に一層よくその研磨材成形素地を留めることができ
る。
【０００９】本方法は、ダイヤモンド研磨材成形素地を
複数の破片へ先ず破片化することを含んでいる。好まし
くはその破片は小さく、即ち１．５ｍｍを越えない粒径
である。
【００１０】破片化は、典型的にはダイヤモンド研磨材
成形素地を粉砕することにより行われるであろう。これ
により粗い不規則な外側表面を有する破片又は断片が得
られる。
【００１１】破片はそのまま取り、適当な反応カプセル
中に入れ、高温高圧装置の反応領域中に入れる。別法と
して、適当な金属又は第二相を含ませてもよく、含ませ
る場合、それらが焼結及び圧搾中に破片中へ浸透しない
のが好ましい。
【００１２】反応カプセルの内容物を、典型的には少な
くとも２５キロバールの圧力及び１１００℃以上の温度
にかける。これらの条件は少なくとも１０分間維持され
るのが典型的であろう。これらの条件で破片は一緒に焼
結され、凝集した固い生成物を形成し、それは当分野で
知られている方法により反応カプセルから取り出すこと
ができる。上昇させた温度及び圧力条件は、炭素状態図
のダイヤモンド安定領域中にあるのが好ましい。
【００１３】破片化されたダイヤモンド研磨材成形素地
は、硼素を含まないか、もしそれらが幾らかの硼素を含
んでいるならば微量でしか存在しないダイヤモンド粒子
から作られる。
【００１４】断片化されたダイヤモンド研磨材成形素地
は、熱的に安定なダイヤモンド研磨材成形素地であるの
が好ましく、即ち真空中、または不活性又は非酸化性雰
囲気中１２００℃の程度の温度にかけられた時、かなり
の程度まで劣化することのないものである。この種の適
当な成形素地の例は、米国特許第４，５３４，７７３号
明細書及び英国特許第２，１５８，０８６号明細書に記
載されている。これらの成形素地は両方共第二相を有
し、その相は珪素、炭化珪素及び（又は）珪化金属の形
で珪素を高い含有量で含むか、又はそれからなる。
【００１５】本発明の方法により製造される研磨材生成
物は、穿孔刃、切削工具、砥石車、線引抜きダイス等の
如き種々の研磨工具で用いることができる。
【００１６】本発明の実施例を次に記載する。研磨材成
形素地を英国特許第２，１５８，０８６号明細書に記載
の方法を用いて製造した。このようにして製造したダイ
ヤモンド研磨材成形素地は、その成形素地の８０〜９０
体積％の量で存在するダイヤモンド粒子物体、及び成形
素地の１０〜２０体積％の量で存在する第二相からなっ
ており、ダイヤモンド粒子物体は実質的にダイヤモンド
・ダイヤモンド結合を含み、凝集した骨格状物体を形成
し、第二相は本質的に珪素からなり、その珪素は珪素及
び（又は）炭化珪素の形をしていた。
【００１７】このダイヤモンド成形素地を次に粉砕し、
１．５ｍｍより小さい平均粒径を有する粒子又は断片物
体を生じさせた。この粒子物体を慣用的高温高圧装置の
反応カプセルに入れた。カプセルをこの装置の反応領域
に入れ、カプセルの内容物を１５００℃及び５０キロバ
ールの圧力にかけた。これらの上昇させた温度及び圧力
を２０分間維持した。
【００１８】反応カプセルを装置から取出し、カプセル
から生成物を既知の方法により回収した。この生成物は
凝集して固く、従来のダイヤモンド成形素地と少なくと
も同じ良好な研磨材特性及び外観をもっていた。それは
粗い外側表面を持ち、それは研磨工具の実用表面に固定
される良好な表面を与えた。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年２月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 研磨材の製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は、研磨材生成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】研磨材成形素地（ｃｏｍｐａｃｔｓ）当
分野でよく知られており、切削、穿孔、研磨等の如き種
々の研磨操作に用いられている。研磨材成形素地は、結
合研磨材粒子の多結晶質物体からなり、研磨材粒子含有
量は一般に少なくとも７０体積％、特に８０〜９０体積
％である。研磨材粒子自身は、第二相又は結合相を補助
として使用せずに結合してもよい。別法として、第二又
は結合相を与えてもよい。成形素地のための研磨材粒子
は必ずダイヤモンド又は立方晶系窒化硼素である。
【０００３】研磨材成形素地を接合炭化物支持体に結合
してもよい。そのような結合成形素地は屡々複合体成形
素地と呼ばれている。成形素地と炭化物支持体との結合
は、直接行われてもよく、或は適当なブレイズ（ｂｒａ
ｚｅ）の結合相を成形素地と炭化物支持体との間に与え
てもよい。
【０００４】研磨材成形素地及び複合体成形素地は数多
くの刊行特許明細書、例えば、米国特許第３，７４３，
４８９号、第３，７６７，３７１号、第４，０６３，９
０９号、及び第３，７４５，６２３号明細書に記載さ
れ、例示されている。
【０００５】ダイヤモンド触媒／溶剤の第二相を含むダ
イヤモンド研磨材成形素地は７００℃を越える温度で劣
化する傾向がある。これらの高温で熱的に安定であるダ
イヤモンド研磨材成形素地は知られており、例えば、米
国特許第４，５３４，７７３号、第４，２２４，３８０
号明細書、及び英国特許第２，１５８，０８６号明細書
に記載されている。
【０００６】米国特許第４，６７３，４１４号明細書に
は、硼素に富む多結晶質ＣＢＮ粒子のバッチを与え、こ
れらの粒子を再焼結するのに適切な温度及び圧力でそれ
らの粒子を焼結し、然も、その温度をＣＢＮの再転化温
度より低く保つことを含む再焼結ＣＢＮ成形素地の製造
方法が記載されている。この方法は、触媒を用いた方法
で典型的に用いられている圧力及び温度条件で、触媒の
補助を用いずに優れた多結晶質ＣＢＮ成形素地を形成す
る結果を与えると言われている。この方法は硼素に富む
多結晶質立方系窒化硼素粒子を使用した場合に限定され
ている。
【０００７】
【発明の要約】本発明によれば、ダイヤモンド研磨材成
形素地を与え、前記成形素地を複数の破片へ破片化し、
前記破片を適当な反応カプセルへ入れ、前記カプセルを
高温高圧装置の反応領域中へ入れ、前記カプセルの内容
物を上昇させた温度及び圧力条件に前記破片の凝集生成
物を生ずるのに充分な時間かける、諸工程を含む研磨材
生成物の製造方法が与えられる。
【０００８】
【態様についての記載】本発明は、実際上、粗い外側表
面を有するダイヤモンド研磨材成形素地である研磨材生
成物を製造する。粗い外側表面は、研磨材成形素地が配
合された研磨工具の実用表面に一層よくその研磨材成形
素地を留めることができる。
【０００９】本方法は、ダイヤモンド研磨材成形素地を
複数の破片へ先ず破片化することを含んでいる。好まし
くはその破片は小さく、即ち１．５ｍｍを越えない粒径
である。
【００１０】破片化は、典型的にはダイヤモンド研磨材
成形素地を粉砕することにより行われるであろう。これ
により粗い不規則な外側表面を有する破片又は断片が得
られる。
【００１１】破片はそのまま取り、適当な反応カプセル
中に入れ、高温高圧装置の反応領域中に入れる。別法と
して、適当な金属又は第二相を含ませてもよく、含ませ
る場合、それらが焼結及び圧搾中に破片中へ浸透しない
のが好ましい。
【００１２】反応カプセルの内容物を、典型的には少な
くとも２５キロバールの圧力及び１１００℃以上の温度
にかける。これらの条件は少なくとも１０分間維持され
るのが典型的であろう。これらの条件で破片は一緒に焼
結され、凝集した固い生成物を形成し、それは当分野で
知られている方法により反応カプセルから取り出すこと
ができる。上昇させた温度及び圧力条件は、炭素状態図
のダイヤモンド安定領域中にあるのが好ましい。
【００１３】破片化されたダイヤモンド研磨材成形素地
は、硼素を含まないか、もしそれらが幾らかの硼素を含
んでいるならば微量でしか存在しないダイヤモンド粒子
から作られる。
【００１４】断片化されたダイヤモンド研磨材成形素地
は、熱的に安定なダイヤモンド研磨材成形素地であるの
が好ましく、即ち真空中、または不活性又は非酸化性雰
囲気中１２００℃の程度の温度にかけられた時、かなり
の程度まで劣化することのないものである。この種の適
当な成形素地の例は、米国特許第４，５３４，７７３号
明細書及び英国特許第２，１５８，０８６号明細書に記
載されている。これらの成形素地は両方共第二相を有
し、その相は珪素、炭化珪素及び（又は）珪化金属の形
で珪素を高い含有量で含むか、又それからなる。
【００１５】本発明の方法により製造される研磨材生成
物は、穿孔刃、切削工具、砥石車、線引抜きダイス等の
如き種々の研磨工具で用いることができる。
【００１６】本発明の実施例を次に記載する。研磨材成
形素地を英国特許第２，１５８，０８６号明細書に記載
の方法を用いて製造した。このようにして製造したダイ
ヤモンド研磨材成形素地は、その成形素地の８０〜９０
体積％の量で存在するダイヤモンド粒子物体、及び成形
素地の１０〜２０体積％の量で存在する第二相からなっ
ており、ダイヤモンド粒子物体は実質的にダイヤモンド
・ダイヤモンド結合を含み、凝集した骨格状物体を形成
し、第二相は本質的に珪素からなり、その珪素は珪素及
び（又は）炭化珪素の形をしていた。
【００１７】このダイヤモンド成形素地を次に粉砕し、
１．５ｍｍより小さい平均粒径を有する粒子又は断片物
体を生じさせた。この粒子物体を慣用的高温高圧装置の
反応カプセルに入れた。カプセルをこの装置の反応領域
に入れ、カプセルの内容物を１５００℃及び５０キロバ
ールの圧力にかけた。これらの上昇させた温度及び圧力
を２０分間維持した。
【００１８】反応カプセルを装置から取出し、カプセル
から生成物を既知の方法により回収した。この生成物は
凝集して固く、従来のダイヤモンド成形素地と少なくと
も同じ良好な研磨材特性及び外観をもっていた。それは
粗い外側表面を持ち、それは研磨工具の実用表面に固定
される良好な表面を与えた。
フロントページの続き (72)発明者 ムーサ マホメッド アディア 南アフリカ国 トランスバール，レナシア サウス，ピーコック ストリート 1966

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイヤモンド研磨材成形素地を与え、前
    記成形素地を複数の破片へ破片化し、前記破片を適当な
    反応カプセルへ入れ、前記カプセルを高温高圧装置の反
    応領域中へ入れ、前記カプセルの内容物を上昇させた温
    度及び圧力条件に前記破片の凝集生成物を生ずるのに充
    分な時間かける、諸工程からなる研磨材生成物の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 破片が１．５ｍｍを越えない大きさを有
    する請求項１に記載方法。
  3. 【請求項３】 成形素地の破片化が粉砕により行われる
    請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ダイヤモンド研磨材成形素地が、真空
    中、または不活性又は非酸化性雰囲気中で１２００℃程
    度の温度にかけても、かなりの程度まで劣化することの
    ないものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 ダイヤモンド研磨材成形素地が、珪素、
    炭化珪素、及び（又は）珪化金属の形の珪素含有第二相
    を有する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 反応カプセルの内容物を、少なくとも２
    ５キロバールの圧力及び少なくとも１１００℃の温度に
    かける請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
JP2415746A 1989-12-11 1990-12-11 研磨材の製造方法 Pending JPH06278031A (ja)

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ZA89/9440 1989-12-11
ZA899440 1989-12-11

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DE (1) DE69001241T2 (ja)
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