JPH069271A - 耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料およびその製造法 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料およびその製造法Info
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- JPH069271A JPH069271A JP3183473A JP18347391A JPH069271A JP H069271 A JPH069271 A JP H069271A JP 3183473 A JP3183473 A JP 3183473A JP 18347391 A JP18347391 A JP 18347391A JP H069271 A JPH069271 A JP H069271A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンド基焼結材料の硬さと高温安定性
を改善して、これを特に切削工具として用いた場合にす
ぐれた耐摩耗性を発揮せしめる。 【構成】 分散相形成成分として、１〜２０容量％のＭ
ｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，およびＢａＣ
Ｏ3 ，並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種ま
たは２種以上と、１〜３０容量％のＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＷＣ，Ｃｒ3 Ｃ2 ，Ｍｏ
2 Ｃ，およびＳｉＣ，並びにこれらの２種以上の固溶体
のうちの１種または２種以上を含有し、残りが実質的に
上記金属炭酸塩の作用で焼結時にダイヤモンド粒の相互
結合促進がなされて素地を形成するようになるダイヤモ
ンドからなる組成をもったダイヤモンド基焼結材料およ
びその製造法である。
を改善して、これを特に切削工具として用いた場合にす
ぐれた耐摩耗性を発揮せしめる。 【構成】 分散相形成成分として、１〜２０容量％のＭ
ｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，およびＢａＣ
Ｏ3 ，並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種ま
たは２種以上と、１〜３０容量％のＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＷＣ，Ｃｒ3 Ｃ2 ，Ｍｏ
2 Ｃ，およびＳｉＣ，並びにこれらの２種以上の固溶体
のうちの１種または２種以上を含有し、残りが実質的に
上記金属炭酸塩の作用で焼結時にダイヤモンド粒の相互
結合促進がなされて素地を形成するようになるダイヤモ
ンドからなる組成をもったダイヤモンド基焼結材料およ
びその製造法である。
Description
【０００１】
【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、特に大きな発熱を伴なうＳｉ3 Ｎ
4 系セラミックスやサイアロン系セラミックス、さらに
ＷＣ基超硬合金などの切削に、切削工具として用いた場
合に、すぐれた耐摩耗性を発揮し、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およびその製造法に
関するものである。
高温安定性にすぐれ、特に大きな発熱を伴なうＳｉ3 Ｎ
4 系セラミックスやサイアロン系セラミックス、さらに
ＷＣ基超硬合金などの切削に、切削工具として用いた場
合に、すぐれた耐摩耗性を発揮し、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およびその製造法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭５３−１３９６０７
号公報に記載される通り、原料粉末として、ダイヤモン
ド粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金属の
炭化物、窒化物、ほう化物、およびけい化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体のうちの１種または２種以上の
粉末を用い、これらの原料粉末を所定の割合に配合し、
混合した後、超高圧焼結装置にて、焼結することによ
り、２０〜８０容量％のダイヤモンドが分散相を形成
し、残りの周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金属の
炭化物、窒化物、ほう化物、およびけい化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体のうちの１種または２種以上が
焼結体組織中で連続した結合相を形成するダイヤモンド
基焼結材料を製造する方法が知られており、またこのダ
イヤモンド基焼結材料が切削工具として用いられること
も良く知られている。
号公報に記載される通り、原料粉末として、ダイヤモン
ド粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金属の
炭化物、窒化物、ほう化物、およびけい化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体のうちの１種または２種以上の
粉末を用い、これらの原料粉末を所定の割合に配合し、
混合した後、超高圧焼結装置にて、焼結することによ
り、２０〜８０容量％のダイヤモンドが分散相を形成
し、残りの周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金属の
炭化物、窒化物、ほう化物、およびけい化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体のうちの１種または２種以上が
焼結体組織中で連続した結合相を形成するダイヤモンド
基焼結材料を製造する方法が知られており、またこのダ
イヤモンド基焼結材料が切削工具として用いられること
も良く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
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
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、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、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。
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
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、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、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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】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、一段と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、ダイヤモンド粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，
および６ａ族金属の炭化物、並びにＳｉ炭化物、さらに
これらの２種以上の固溶体からなる複合炭化物のうちの
１種または２種以上で構成された金属炭化物粉末に加え
て、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩、並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１
種または２種以上で構成された金属炭酸塩粉末を用い、
これら原料粉末を、容量％で（以下、％は容量％を示
す）、金属炭酸塩粉末：１〜２０％、金属炭化物粉末：
１〜３０％、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、金属炭酸塩粉末層と、ダイヤモンド粉末と金
属炭化物粉末との混合粉末で構成されたダイヤモンド系
混合粉末層、のそれぞれ１層以上の交互積層体とし、か
つこれらの全体に占める割合を、金属炭酸塩粉末：１〜
２０％、金属炭化物粉末：１〜３０％、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、圧力：６GPa 以上、温度：
１７００℃以上、望ましくは、圧力：７〜１０GPa 、温
度：２０００〜２５００℃、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金属炭化物粉末か
らなる混合粉末層の微少な粉末間隙に金属炭酸塩粉末が
進入し、また混合状態の場合はそのままの状態で、金属
炭酸塩粉末が隣接するダイヤモンド粉末同志の接合を著
しく促進する作用を発揮するので、ダイヤモンドの素地
に、金属炭化物と金属炭酸塩化合物（この金属炭酸塩化
合物は、全体が金属炭酸塩からなる場合が通常である
が、焼結条件によって、その一部が金属炭酸塩を構成す
る金属の酸化物および炭化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体のうちの１種または２種以上からなる場合があ
る。しかしその割合が１０％以下であれば特性上何らの
影響を受けるものではない）が分散した組織を有するダ
イヤモンド基焼結材料が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、上記の通りダイヤモンド
が分散相を形成し、セラミックスが素地を形成する組織
の従来ダイヤモンド基焼結材料とは相反して、ダイヤモ
ンド粒の相互接合によって形成された素地に微細な金属
炭酸塩化合物と金属炭化物が均一に分散した組織を有す
るので、相対的に高硬度を有し、かつ高温安定性にもす
ぐれたものになり、この結果、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
ぐれた耐摩耗性を発揮するようになるという研究結果を
得たのである。
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、一段と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、ダイヤモンド粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，
および６ａ族金属の炭化物、並びにＳｉ炭化物、さらに
これらの２種以上の固溶体からなる複合炭化物のうちの
１種または２種以上で構成された金属炭化物粉末に加え
て、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩、並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１
種または２種以上で構成された金属炭酸塩粉末を用い、
これら原料粉末を、容量％で（以下、％は容量％を示
す）、金属炭酸塩粉末：１〜２０％、金属炭化物粉末：
１〜３０％、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、金属炭酸塩粉末層と、ダイヤモンド粉末と金
属炭化物粉末との混合粉末で構成されたダイヤモンド系
混合粉末層、のそれぞれ１層以上の交互積層体とし、か
つこれらの全体に占める割合を、金属炭酸塩粉末：１〜
２０％、金属炭化物粉末：１〜３０％、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、圧力：６GPa 以上、温度：
１７００℃以上、望ましくは、圧力：７〜１０GPa 、温
度：２０００〜２５００℃、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金属炭化物粉末か
らなる混合粉末層の微少な粉末間隙に金属炭酸塩粉末が
進入し、また混合状態の場合はそのままの状態で、金属
炭酸塩粉末が隣接するダイヤモンド粉末同志の接合を著
しく促進する作用を発揮するので、ダイヤモンドの素地
に、金属炭化物と金属炭酸塩化合物（この金属炭酸塩化
合物は、全体が金属炭酸塩からなる場合が通常である
が、焼結条件によって、その一部が金属炭酸塩を構成す
る金属の酸化物および炭化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体のうちの１種または２種以上からなる場合があ
る。しかしその割合が１０％以下であれば特性上何らの
影響を受けるものではない）が分散した組織を有するダ
イヤモンド基焼結材料が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、上記の通りダイヤモンド
が分散相を形成し、セラミックスが素地を形成する組織
の従来ダイヤモンド基焼結材料とは相反して、ダイヤモ
ンド粒の相互接合によって形成された素地に微細な金属
炭酸塩化合物と金属炭化物が均一に分散した組織を有す
るので、相対的に高硬度を有し、かつ高温安定性にもす
ぐれたものになり、この結果、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
ぐれた耐摩耗性を発揮するようになるという研究結果を
得たのである。
【０００５】したがって、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、原料粉末として、Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩（以下、それぞれ
ＭｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，およびＢａＣＯ
3 で示す）、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる
複合炭酸塩のうちの１種または２種以上で構成された金
属炭酸塩粉末、周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金
属の炭化物、並びにＳｉ炭化物（以下、それぞれＴｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＷＣ，Ｃ
ｒ3 Ｃ2，Ｍｏ2 Ｃ，およびＳｉＣで示す）、さらにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合炭化物のうちの１
種または２種以上で構成された金属炭化物粉末、および
ダイヤモンド粉末、を用い、これらの原料粉末を、
（ａ）金属炭酸塩粉末：１〜２０％、金属炭化物粉末：
１〜３０％、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、（ｂ）金属炭酸塩粉末層と、ダイヤモンド粉
末と金属炭化物との混合粉末で構成されたダイヤモンド
系混合粉末層、のそれぞれ１層以上の交互積層体とし、
かつこれらの全体に占める割合を、金属炭酸塩粉末：１
〜２０％、金属炭化物粉末：１〜３０％、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、圧力：６GPa 以上、温
度：１７００℃以上、望ましくは、圧力：７〜１０GPa
、温度：２０００〜２５００℃、の条件で超高圧焼結
することにより耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結
材料を製造する方法、並びに、この方法によって製造さ
れた、全体に占める割合で、１〜２０％のＭｇＣＯ3 ，
ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，およびＢａＣＯ3 ，並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１
種または２種以上を主体とし、焼結条件によっては同じ
く１０％以下の割合で、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａ
の酸化物および炭化物、並びにこれらの２種以上の固溶
体のうちの１種または２種以上を選択的に含有する場合
がある金属炭酸塩化合物と、同１〜３０％のＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＷＣ，Ｃｒ3 Ｃ
2 ，Ｍｏ2 Ｃ，およびＳｉＣ，並びにこれらの２種以上
の固溶体からなる複合炭化物のうちの１種または２種以
上で構成された金属炭化物が、素地中に微細均一に分布
する分散相を形成し、残りがダイヤモンド粒の相互接合
体からなる素地を形成するダイヤモンドからなる、耐摩
耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料、に特徴を有す
るものである。
もとづいてなされたものであって、原料粉末として、Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩（以下、それぞれ
ＭｇＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，およびＢａＣＯ
3 で示す）、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる
複合炭酸塩のうちの１種または２種以上で構成された金
属炭酸塩粉末、周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金
属の炭化物、並びにＳｉ炭化物（以下、それぞれＴｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＷＣ，Ｃ
ｒ3 Ｃ2，Ｍｏ2 Ｃ，およびＳｉＣで示す）、さらにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合炭化物のうちの１
種または２種以上で構成された金属炭化物粉末、および
ダイヤモンド粉末、を用い、これらの原料粉末を、
（ａ）金属炭酸塩粉末：１〜２０％、金属炭化物粉末：
１〜３０％、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、（ｂ）金属炭酸塩粉末層と、ダイヤモンド粉
末と金属炭化物との混合粉末で構成されたダイヤモンド
系混合粉末層、のそれぞれ１層以上の交互積層体とし、
かつこれらの全体に占める割合を、金属炭酸塩粉末：１
〜２０％、金属炭化物粉末：１〜３０％、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、圧力：６GPa 以上、温
度：１７００℃以上、望ましくは、圧力：７〜１０GPa
、温度：２０００〜２５００℃、の条件で超高圧焼結
することにより耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結
材料を製造する方法、並びに、この方法によって製造さ
れた、全体に占める割合で、１〜２０％のＭｇＣＯ3 ，
ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，およびＢａＣＯ3 ，並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１
種または２種以上を主体とし、焼結条件によっては同じ
く１０％以下の割合で、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａ
の酸化物および炭化物、並びにこれらの２種以上の固溶
体のうちの１種または２種以上を選択的に含有する場合
がある金属炭酸塩化合物と、同１〜３０％のＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＷＣ，Ｃｒ3 Ｃ
2 ，Ｍｏ2 Ｃ，およびＳｉＣ，並びにこれらの２種以上
の固溶体からなる複合炭化物のうちの１種または２種以
上で構成された金属炭化物が、素地中に微細均一に分布
する分散相を形成し、残りがダイヤモンド粒の相互接合
体からなる素地を形成するダイヤモンドからなる、耐摩
耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料、に特徴を有す
るものである。
【０００６】つぎに、この発明のダイヤモンド基焼結材
料およびその製造法において、配合組成（成分組成）を
上記の通りに限定した理由を説明する。
料およびその製造法において、配合組成（成分組成）を
上記の通りに限定した理由を説明する。
【０００７】（ａ）金属炭酸塩（金属炭酸塩化合物） その割合が１％未満では、ダイヤモンド粉末同志の焼結
時の結合促進効果が不十分で、満足するダイヤモンド素
地の形成が困難であり、一方その割合が２０％を越える
と、金属炭化物との割合とも関連してダイヤモンド粒相
互間に介在する割合が多くなりすぎ、この結果ダイヤモ
ンド粒の結合をさまたげ、ダイヤモンド素地の形成が困
難になり、すぐれた耐摩耗性を確保することができなく
なることから、その割合を１〜２０％と定めた。
時の結合促進効果が不十分で、満足するダイヤモンド素
地の形成が困難であり、一方その割合が２０％を越える
と、金属炭化物との割合とも関連してダイヤモンド粒相
互間に介在する割合が多くなりすぎ、この結果ダイヤモ
ンド粒の結合をさまたげ、ダイヤモンド素地の形成が困
難になり、すぐれた耐摩耗性を確保することができなく
なることから、その割合を１〜２０％と定めた。
【０００８】（ｂ）金属炭化物 これらの成分には、上記の通り素地に分散して材料の靭
性を向上させる作用があるが、その割合が１％未満では
所望の靭性を確保することができず、一方その割合が３
０％を越えると、上記の通りダイヤモンド素地の形成が
困難になって、耐摩耗性の低下をきたすようになること
から、その割合を１〜３０％と定めた。
性を向上させる作用があるが、その割合が１％未満では
所望の靭性を確保することができず、一方その割合が３
０％を越えると、上記の通りダイヤモンド素地の形成が
困難になって、耐摩耗性の低下をきたすようになること
から、その割合を１〜３０％と定めた。
【０００９】なお、製造条件である、圧力：６GPa 以
上、温度：１７００℃以上、望ましくは圧力：７〜１０
GPa 、温度：２０００〜２５００℃の超高圧焼結条件
は、通常の条件であって、これらの条件を満足した場合
に、粒成長を抑制した状態で、ポアのない緻密にして健
全な焼結材料を製造することができるのである。
上、温度：１７００℃以上、望ましくは圧力：７〜１０
GPa 、温度：２０００〜２５００℃の超高圧焼結条件
は、通常の条件であって、これらの条件を満足した場合
に、粒成長を抑制した状態で、ポアのない緻密にして健
全な焼結材料を製造することができるのである。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明のダイヤモンド基焼結材料
およびその製造法を実施例により具体的に説明する。
およびその製造法を実施例により具体的に説明する。
【００１１】［実施例１］原料粉末として、いずれも１
〜２０μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するダイヤモ
ンド粉末、各種の金属炭酸塩粉末および金属炭化物粉末
を用意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に
配合し、乾式混合した後、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、同じく表１に示される条件で超高圧焼結するこ
とにより本発明法１〜１４および従来法１〜５を実施
し、それぞれ表３に示される成分組成および直径：７mm
φ×厚さ：１mmの寸法をもった本発明ダイヤモンド基焼
結材料１〜１４および従来ダイヤモンド基焼結材料１〜
５を製造した。
〜２０μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するダイヤモ
ンド粉末、各種の金属炭酸塩粉末および金属炭化物粉末
を用意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に
配合し、乾式混合した後、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、同じく表１に示される条件で超高圧焼結するこ
とにより本発明法１〜１４および従来法１〜５を実施
し、それぞれ表３に示される成分組成および直径：７mm
φ×厚さ：１mmの寸法をもった本発明ダイヤモンド基焼
結材料１〜１４および従来ダイヤモンド基焼結材料１〜
５を製造した。
【００１２】
【表１】
【００１３】［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表２に示される
割合に秤量し、ダイヤモンド粉末と金属炭化物粉末とを
溶媒としてアセトンを用いて湿式混合し、乾燥してダイ
ヤモンド系混合粉末とし、この混合粉末と金属炭酸塩粉
末とを、それぞれ層状にして同じく表２に示される層数
にて交互に積層し、この積層体を通常のベルト型超高圧
焼結装置にて、圧力：８GPa 、温度：２２００℃の条件
で超高圧焼結することにより本発明法Ａ〜Ｎを実施し、
表３に示される成分組成をもった本発明ダイヤモンド基
焼結材料Ａ〜Ｎをそれぞれ製造した。
粉末を用い、これら原料粉末をそれぞれ表２に示される
割合に秤量し、ダイヤモンド粉末と金属炭化物粉末とを
溶媒としてアセトンを用いて湿式混合し、乾燥してダイ
ヤモンド系混合粉末とし、この混合粉末と金属炭酸塩粉
末とを、それぞれ層状にして同じく表２に示される層数
にて交互に積層し、この積層体を通常のベルト型超高圧
焼結装置にて、圧力：８GPa 、温度：２２００℃の条件
で超高圧焼結することにより本発明法Ａ〜Ｎを実施し、
表３に示される成分組成をもった本発明ダイヤモンド基
焼結材料Ａ〜Ｎをそれぞれ製造した。
【００１４】
【表２】
【００１５】ついで、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、ビッカース硬さを測定し、さ
らにこれをＷＣ基超硬合金（ＷＣ−６重量％Ｃｏ）の基
体に、Ｔｉ合金ろう材を用いて、１０００℃にてろう付
けした後、ＴＰＧＮ３２２およびＴＮＧＡ３３２に則し
た形状の切削チップに加工し、（ａ）被削材：市販のサ
イアロン（セラミックス）の丸棒、切削速度：１０ｍ／
min 、切込み：０．１mm、送り：０．０５mm／rev.、チ
ップ形状：ＴＰＧＮ３２２、の条件（水溶性切削油使
用）でのセラミックスの湿式連続切削試験（以下切削試
験Ａという）、（ｂ）被削材：ＷＣ−１２重量％Ｃｏの
組成をもったＷＣ基超硬合金の丸棒、切削速度：４０ｍ
／min 、切込み：０．３mm、送り：０．１mm／rev.、チ
ップ形状：ＴＮＧＡ３３２、の条件でのＷＣ基超硬合金
の乾式連続切削試験（以下切削試験Ｂという）を行な
い、いずれの場合も切刃の逃げ面摩耗幅が０．２mmに至
るまでの切削時間を測定した。これらの測定結果を表３
〜５に示した。
ンド基焼結材料について、ビッカース硬さを測定し、さ
らにこれをＷＣ基超硬合金（ＷＣ−６重量％Ｃｏ）の基
体に、Ｔｉ合金ろう材を用いて、１０００℃にてろう付
けした後、ＴＰＧＮ３２２およびＴＮＧＡ３３２に則し
た形状の切削チップに加工し、（ａ）被削材：市販のサ
イアロン（セラミックス）の丸棒、切削速度：１０ｍ／
min 、切込み：０．１mm、送り：０．０５mm／rev.、チ
ップ形状：ＴＰＧＮ３２２、の条件（水溶性切削油使
用）でのセラミックスの湿式連続切削試験（以下切削試
験Ａという）、（ｂ）被削材：ＷＣ−１２重量％Ｃｏの
組成をもったＷＣ基超硬合金の丸棒、切削速度：４０ｍ
／min 、切込み：０．３mm、送り：０．１mm／rev.、チ
ップ形状：ＴＮＧＡ３３２、の条件でのＷＣ基超硬合金
の乾式連続切削試験（以下切削試験Ｂという）を行な
い、いずれの場合も切刃の逃げ面摩耗幅が０．２mmに至
るまでの切削時間を測定した。これらの測定結果を表３
〜５に示した。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【発明の効果】表１〜表５に示される通り、本発明法１
〜１４および本発明法Ａ〜Ｎにより製造された本発明ダ
イヤモンド基焼結材料１〜１４および同Ａ〜Ｎは、いず
れもダイヤモンドからなる素地に、微細な金属炭酸塩を
主体とする金属炭酸塩化合物と金属炭化物とが均一に分
散した組織を有し、この結果相対的に高い硬さを有する
ようになって、切削試験ではすぐれた耐摩耗性を発揮す
るのに対して、従来法１〜５で製造された従来ダイヤモ
ンド基焼結材料１〜５は、いずれも金属炭化物からなる
結合相とダイヤモンドの分散相で構成された組織をもつ
ので、切削試験ではダイヤモンド粒の欠落が起って低い
耐摩耗性しか示さないことが明らかである。
〜１４および本発明法Ａ〜Ｎにより製造された本発明ダ
イヤモンド基焼結材料１〜１４および同Ａ〜Ｎは、いず
れもダイヤモンドからなる素地に、微細な金属炭酸塩を
主体とする金属炭酸塩化合物と金属炭化物とが均一に分
散した組織を有し、この結果相対的に高い硬さを有する
ようになって、切削試験ではすぐれた耐摩耗性を発揮す
るのに対して、従来法１〜５で製造された従来ダイヤモ
ンド基焼結材料１〜５は、いずれも金属炭化物からなる
結合相とダイヤモンドの分散相で構成された組織をもつ
ので、切削試験ではダイヤモンド粒の欠落が起って低い
耐摩耗性しか示さないことが明らかである。
【００２０】上述のように、この発明の方法によれば、
金属炭酸塩の作用で、ダイヤモンド素地に金属炭化物と
金属炭酸塩化合物とが微細均一に分散した組織をもった
高硬度を有し、かつ高温安定性に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
これらの特性が要求されるＳｉ3 Ｎ4 基セラミックスや
ＷＣ基超硬合金、さらにサイアロン基セラミックスなど
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。
金属炭酸塩の作用で、ダイヤモンド素地に金属炭化物と
金属炭酸塩化合物とが微細均一に分散した組織をもった
高硬度を有し、かつ高温安定性に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
これらの特性が要求されるＳｉ3 Ｎ4 基セラミックスや
ＷＣ基超硬合金、さらにサイアロン基セラミックスなど
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 文洋 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 主体が、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａ
の炭酸塩、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる複
合炭酸塩のうちの１種または２種以上で構成された分散
相形成成分としての金属炭酸塩化合物：１〜２０容量
％、 周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金属の炭化物、並
びＳｉ炭化物、さらにこれらの２種以上の固溶体からな
る複合炭化物のうちの１種または２種以上で構成された
分散相形成成分として金属炭化物：１〜３０容量％、を
含有し、残りが実質的に素地形成用成分としてのダイヤ
モンドからなる組成を有することを特徴とする耐摩耗性
のすぐれたダイヤモンド基焼結材料。 - 【請求項２】 上記金属炭酸塩化合物が、実質的にＭ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩、並びにこれらの
２種以上の固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１種また
は２種以上からなることを特徴とする上記請求項１記載
の耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料。 - 【請求項３】 上記金属炭酸塩化合物が、Ｍｇ，Ｃａ，
Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩、並びにこれらの２種以上の
固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１種または２種以上
を主体とし、このほかにＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａ
の酸化物および炭化物、並びにこれらの２種以上の固溶
体のうちの１種または２種以上を含有することを特徴と
する上記請求項１記載の耐摩耗性のすぐれたダイヤモン
ド基焼結材料。 - 【請求項４】 Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸
塩、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる複合炭酸
塩のうちの１種または２種以上：１〜２０容量％、 周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ族金属の炭化物、並
びにＳｉ炭化物、さらにこれらの２種以上の固溶体から
なる複合炭化物のうちの１種または２種以上：１〜３０
容量％、 ダイヤモンド：残り、からなる配合組成を有する混合粉
末を、 圧力：６GPa 以上、温度：１７００℃以上、の条件で焼
結することを特徴とする耐摩耗性のすぐれたダイヤモン
ド基焼結材料の製造法。 - 【請求項５】 上記焼結条件が、 圧力：７〜１０GPa 、温度：２０００〜２５００℃、で
あることを特徴とする上記請求項４記載の耐摩耗性のす
ぐれたダイヤモンド基焼結材料の製造法。 - 【請求項６】 全体に占める割合で、１〜２０容量％の
Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａの炭酸塩、並びにこれら
の２種以上の固溶体からなる複合炭酸塩のうちの１種ま
たは２種以上で構成された金属炭酸塩粉末層と、 同１〜３０容量％の周期律表の４ａ，５ａ，および６ａ
族金属の炭化物、並びにＳｉ炭化物、さらにこれらの２
種以上の固溶体からなる複合炭化物のうちの１種または
２種以上と、残りのダイヤモンドとの混合粉末で構成さ
れたダイヤモンド系混合粉末層、とを２層以上の交互積
層配置とした状態で、 圧力：６GPa 以上、温度：１７００℃以上、の条件で焼
結することを特徴とする耐摩耗性のすぐれたダイヤモン
ド基焼結材料の製造法。 - 【請求項７】 上記焼結条件が、 圧力：７〜１０GPa 、温度：２０００〜２５００℃、で
あることを特徴とする上記請求項６記載の耐摩耗性のす
ぐれたダイヤモンド基焼結材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18347391A JP3289285B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18347391A JP3289285B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH069271A true JPH069271A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3289285B2 JP3289285B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=16136414
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP18347391A Expired - Lifetime JP3289285B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 耐摩耗性のすぐれたダイヤモンド基焼結材料およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289285B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6302225B1 (en) | 1998-04-28 | 2001-10-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Polycrystal diamond tool |
| JP2006522732A (ja) * | 2003-04-14 | 2006-10-05 | スケルトン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | ダイヤモンド複合材料の製造方法 |
| US9114504B2 (en) | 2010-08-27 | 2015-08-25 | Element Six Abrasives S.A. | Method of making polycrystalline diamond material |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8505654B2 (en) | 2009-10-09 | 2013-08-13 | Element Six Limited | Polycrystalline diamond |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP18347391A patent/JP3289285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6302225B1 (en) | 1998-04-28 | 2001-10-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Polycrystal diamond tool |
| US7959887B2 (en) | 2003-04-04 | 2011-06-14 | Element Six Limited | Method for manufacturing a diamond composite |
| JP2006522732A (ja) * | 2003-04-14 | 2006-10-05 | スケルトン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | ダイヤモンド複合材料の製造方法 |
| US9114504B2 (en) | 2010-08-27 | 2015-08-25 | Element Six Abrasives S.A. | Method of making polycrystalline diamond material |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3289285B2 (ja) | 2002-06-04 |
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