JPH08133839A - ダイヤモンド焼結体とその製造方法、ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒 - Google Patents
ダイヤモンド焼結体とその製造方法、ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒Info
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- JPH08133839A JPH08133839A JP7221547A JP22154795A JPH08133839A JP H08133839 A JPH08133839 A JP H08133839A JP 7221547 A JP7221547 A JP 7221547A JP 22154795 A JP22154795 A JP 22154795A JP H08133839 A JPH08133839 A JP H08133839A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 新規なダイヤモンド焼結体とその製造方法、
ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒を提供する。 【解決手段】 ダイヤモンドの体積比率が５０〜９９．
９％であり、残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られる物質を主体とする相から成ることを特徴
とするダイヤモンド焼結体。リン系化合物粉末、炭酸系
化合物粉末、リン−炭酸系化合物粉末及び／又はリン酸
化物−炭酸系化合物粉末並びに酸化物粉末とダイヤ粉末
もしくは黒鉛粉末とを混合原料とするか、リン系化合
物、炭酸系化合物、リン−炭酸系化合物及び／又はリン
酸化物−炭酸系化合物並びに酸化物からなる化合物又は
混合物を予め作成し粉末にしてダイヤ粉末と混合し混合
原料として焼結する、あるいは作成した該粉末を薄片等
にしてダイヤ粉末を組合せ溶浸させることにより焼結体
を合成する。本発明焼結体は工具刃先、粉砕してダイヤ
砥粒として有利に使用できる。 【効果】 耐熱性、耐欠損性、耐摩耗性、耐食性に優
れ、低温、低圧で焼結できるので経済効果も非常に大き
い。
ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒を提供する。 【解決手段】 ダイヤモンドの体積比率が５０〜９９．
９％であり、残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られる物質を主体とする相から成ることを特徴
とするダイヤモンド焼結体。リン系化合物粉末、炭酸系
化合物粉末、リン−炭酸系化合物粉末及び／又はリン酸
化物−炭酸系化合物粉末並びに酸化物粉末とダイヤ粉末
もしくは黒鉛粉末とを混合原料とするか、リン系化合
物、炭酸系化合物、リン−炭酸系化合物及び／又はリン
酸化物−炭酸系化合物並びに酸化物からなる化合物又は
混合物を予め作成し粉末にしてダイヤ粉末と混合し混合
原料として焼結する、あるいは作成した該粉末を薄片等
にしてダイヤ粉末を組合せ溶浸させることにより焼結体
を合成する。本発明焼結体は工具刃先、粉砕してダイヤ
砥粒として有利に使用できる。 【効果】 耐熱性、耐欠損性、耐摩耗性、耐食性に優
れ、低温、低圧で焼結できるので経済効果も非常に大き
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモド焼結体と
その製造方法、該ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒に
関する。本発明のダイヤモンド焼結体は非鉄金属やセラ
ミックス等の切削工具用素材及び石油堀削用等のドリル
ビットの刃先素材として、あるいは粉砕したものを砥粒
として好適に使用できる。
その製造方法、該ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒に
関する。本発明のダイヤモンド焼結体は非鉄金属やセラ
ミックス等の切削工具用素材及び石油堀削用等のドリル
ビットの刃先素材として、あるいは粉砕したものを砥粒
として好適に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来の合成ダイヤモンド焼結体を用いら
れた焼結材により大別すると、焼結結合材として、溶
媒作用のある鉄族金属（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ）及び又はそ
の合金を用いたもの、焼結結合材として、炭化ケイ素
（ＳｉＣ）を用いたもの、焼結結合材として、触媒と
して作用する炭酸塩を用いたもの、の３種類になる。こ
のうちは、に比較して、高温高圧による焼結が必
要となり、製造コストがかなり割高となるため、工業的
に利用されているものは、前記、の鉄系金属又はそ
の合金、並びに炭化ケイ素を用いたものが殆どである。
上記の他、天然のダイヤモンド焼結体（カルボナード）
があるが、成因が明確ではなく、産出量も極く少量の
為、工業用途としては事実上使用されていない。
れた焼結材により大別すると、焼結結合材として、溶
媒作用のある鉄族金属（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ）及び又はそ
の合金を用いたもの、焼結結合材として、炭化ケイ素
（ＳｉＣ）を用いたもの、焼結結合材として、触媒と
して作用する炭酸塩を用いたもの、の３種類になる。こ
のうちは、に比較して、高温高圧による焼結が必
要となり、製造コストがかなり割高となるため、工業的
に利用されているものは、前記、の鉄系金属又はそ
の合金、並びに炭化ケイ素を用いたものが殆どである。
上記の他、天然のダイヤモンド焼結体（カルボナード）
があるが、成因が明確ではなく、産出量も極く少量の
為、工業用途としては事実上使用されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の合成ダイ
ヤモンド焼結体については、それぞれ以下のような問題
点がある。まず、の鉄族金属又はその合金を焼結結合
材とするダイヤモンド焼結体の場合、７００℃以上の高
温にすると、結合材とダイヤモンドが反応し強度が低下
すること、焼結結合材に金属を用いているため耐摩耗性
や強度が低下することが挙げられる。の炭化ケイ素を
焼結結合材とする場合は、破壊し易い炭化物を結合材に
用いている為、耐欠損性に劣ること、ダイヤモンドに対
する溶媒及び触媒作用の無い炭化ケイ素を用いている
為、ダイヤ同士の結合が少なく耐摩耗性に劣ることが挙
げられる。の炭酸塩を焼結結合材とするものの場合
は、炭酸塩が触媒作用を発揮する圧力及び温度が高く、
前記、の焼結体に比較して、焼結可能な体積が減少
すること、超高圧の焼結費用が高額の為、単位体積当り
の焼結体のコストが極めて高くなること、さらに炭酸塩
は触媒作用又は溶媒作用が比較的小さいためダイヤ粒子
同士の結合強度が弱く、耐欠損性に劣ることが挙げられ
る。また、前記の焼結体を酸等に浸けて、鉄系金属並
びに鉄系合金を除去したものがあるが、強度，耐欠損性
共に低く、高温で使用する用途に限定されている。以上
述べた様に、従来のダイヤ焼結体は、 i）耐熱性に劣る
こと、ii）耐欠損性に劣ること、iii)耐摩耗性に劣るこ
と、iv）焼結により高温高圧を必要とし、コスト高にな
ること、の上記 i）〜iv）のいずれかの問題点をそれぞ
れ２つ以上有していた。本発明はこのような現状に鑑
み、上記問題点をいずれも解決できて耐熱性、耐欠損
性、耐摩耗性を有し、且つ比較的低圧低温で合成できる
ダイヤモンド焼結体とその製造方法、該ダイヤモンド焼
結体工具並びに砥粒を提供することを意図したものであ
る。
ヤモンド焼結体については、それぞれ以下のような問題
点がある。まず、の鉄族金属又はその合金を焼結結合
材とするダイヤモンド焼結体の場合、７００℃以上の高
温にすると、結合材とダイヤモンドが反応し強度が低下
すること、焼結結合材に金属を用いているため耐摩耗性
や強度が低下することが挙げられる。の炭化ケイ素を
焼結結合材とする場合は、破壊し易い炭化物を結合材に
用いている為、耐欠損性に劣ること、ダイヤモンドに対
する溶媒及び触媒作用の無い炭化ケイ素を用いている
為、ダイヤ同士の結合が少なく耐摩耗性に劣ることが挙
げられる。の炭酸塩を焼結結合材とするものの場合
は、炭酸塩が触媒作用を発揮する圧力及び温度が高く、
前記、の焼結体に比較して、焼結可能な体積が減少
すること、超高圧の焼結費用が高額の為、単位体積当り
の焼結体のコストが極めて高くなること、さらに炭酸塩
は触媒作用又は溶媒作用が比較的小さいためダイヤ粒子
同士の結合強度が弱く、耐欠損性に劣ることが挙げられ
る。また、前記の焼結体を酸等に浸けて、鉄系金属並
びに鉄系合金を除去したものがあるが、強度，耐欠損性
共に低く、高温で使用する用途に限定されている。以上
述べた様に、従来のダイヤ焼結体は、 i）耐熱性に劣る
こと、ii）耐欠損性に劣ること、iii)耐摩耗性に劣るこ
と、iv）焼結により高温高圧を必要とし、コスト高にな
ること、の上記 i）〜iv）のいずれかの問題点をそれぞ
れ２つ以上有していた。本発明はこのような現状に鑑
み、上記問題点をいずれも解決できて耐熱性、耐欠損
性、耐摩耗性を有し、且つ比較的低圧低温で合成できる
ダイヤモンド焼結体とその製造方法、該ダイヤモンド焼
結体工具並びに砥粒を提供することを意図したものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として本発明は、ダイヤモンドの体積比率が５０
〜９９．９％、好ましくは５０〜９９．５％、更に好ま
しくは７０〜９９．５％％であり、残部結合相がリン系
化合物と炭酸系化合物とから得られる物質を主体とする
相から成ることを特徴とするダイヤモンド焼結体を提供
する。本発明のダイヤモンド焼結体として、上記残部結
合相がリン系化合物と炭酸系化合物から得られる物質及
び酸化物からなる混合相からなるものは特に好ましい実
施態様の一つである。また本発明のダイヤモンド焼結体
として、上記残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られるリン−炭酸系化合物，リン酸化物−炭酸
系化合物及び酸化物からなるものは本発明の他の特に好
ましい実施態様である。本発明のダイヤモンド焼結体に
おいては、前記リン系化合物が希土類元素，アルカリ金
属元素，アルカリ土類金属，周期律表の３Ｂ族元素，４
Ｂ族元素及び６Ｂ族元素からなる群から選ばれる１種以
上を含有することが特に好ましい実施態様のひとつであ
る。
の手段として本発明は、ダイヤモンドの体積比率が５０
〜９９．９％、好ましくは５０〜９９．５％、更に好ま
しくは７０〜９９．５％％であり、残部結合相がリン系
化合物と炭酸系化合物とから得られる物質を主体とする
相から成ることを特徴とするダイヤモンド焼結体を提供
する。本発明のダイヤモンド焼結体として、上記残部結
合相がリン系化合物と炭酸系化合物から得られる物質及
び酸化物からなる混合相からなるものは特に好ましい実
施態様の一つである。また本発明のダイヤモンド焼結体
として、上記残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られるリン−炭酸系化合物，リン酸化物−炭酸
系化合物及び酸化物からなるものは本発明の他の特に好
ましい実施態様である。本発明のダイヤモンド焼結体に
おいては、前記リン系化合物が希土類元素，アルカリ金
属元素，アルカリ土類金属，周期律表の３Ｂ族元素，４
Ｂ族元素及び６Ｂ族元素からなる群から選ばれる１種以
上を含有することが特に好ましい実施態様のひとつであ
る。
【０００５】また、本発明のダイヤモンド焼結体におい
て、前記炭酸系化合物が希土類元素，アルカリ金属元
素，アルカリ土類金属，Ｍｎ及びＶのうちの１種又は２
種以上を含有することが特に好ましい実施態様の一つで
ある。また、さらに本発明のダイヤモンド焼結体におい
ては、前記リン系化合物と炭酸系化合物とから得られる
物質が、希土類元素，アルカリ金属元素，アルカリ土類
金属，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素及び６Ｂ族元
素からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有する
ことが特に好ましい実施態様の一つである。本発明のダ
イヤモンド焼結体においては、前記酸化物が希土類元
素，アルカリ金属元素，アルカリ土類金属，周期律表の
３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族元素，４Ａ族元素，鉄
族元素，Ｍｎ及びＶからなる群から選ばれる１種又は２
種以上を含有することが特に好ましい実施態様の一つで
ある。
て、前記炭酸系化合物が希土類元素，アルカリ金属元
素，アルカリ土類金属，Ｍｎ及びＶのうちの１種又は２
種以上を含有することが特に好ましい実施態様の一つで
ある。また、さらに本発明のダイヤモンド焼結体におい
ては、前記リン系化合物と炭酸系化合物とから得られる
物質が、希土類元素，アルカリ金属元素，アルカリ土類
金属，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素及び６Ｂ族元
素からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有する
ことが特に好ましい実施態様の一つである。本発明のダ
イヤモンド焼結体においては、前記酸化物が希土類元
素，アルカリ金属元素，アルカリ土類金属，周期律表の
３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族元素，４Ａ族元素，鉄
族元素，Ｍｎ及びＶからなる群から選ばれる１種又は２
種以上を含有することが特に好ましい実施態様の一つで
ある。
【０００６】本発明のダイヤモンド焼結体において、前
記リン系化合物と炭酸系化合物とから得られる物質が、
Ｍx 〔Ｎy ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）z 〕（ただし、Ｍは希土
類元素，アルカリ元素，アルカリ土類元素，Ｐｂ，Ｍ
ｎ，又はＶからなる単一元素又は固溶体であり、Ｎは希
土類元素，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族
元素又は４Ａ族元素の酸化物又は金属元素の酸化物から
なる群のうちの１種類の元素又は酸化物を含有してなる
化合物であり、ｘ，ｙ，ｚは夫々１≦ｘ≦７，１≦ｙ≦
６，１≦ｚ≦６の範囲内にあり、ａが１又は２であり、
且つｂが２，３，４，５又は７である）で表されるリン
灰石族であるものは特に好ましい実施態様として挙げら
れる。
記リン系化合物と炭酸系化合物とから得られる物質が、
Ｍx 〔Ｎy ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）z 〕（ただし、Ｍは希土
類元素，アルカリ元素，アルカリ土類元素，Ｐｂ，Ｍ
ｎ，又はＶからなる単一元素又は固溶体であり、Ｎは希
土類元素，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族
元素又は４Ａ族元素の酸化物又は金属元素の酸化物から
なる群のうちの１種類の元素又は酸化物を含有してなる
化合物であり、ｘ，ｙ，ｚは夫々１≦ｘ≦７，１≦ｙ≦
６，１≦ｚ≦６の範囲内にあり、ａが１又は２であり、
且つｂが２，３，４，５又は７である）で表されるリン
灰石族であるものは特に好ましい実施態様として挙げら
れる。
【０００７】本発明はさらに、リン系化合物粉末、炭酸
系化合物粉末、リン−炭酸系化合物粉末及び／又はリン
酸化物−炭酸系化合物粉末並びに酸化物粉末とダイヤモ
ンド粉末とを混合し、得られた混合粉末を原料粉末とし
てダイヤモンドの安定領域下で焼結することを特徴とす
る上記のいずれかのダイヤモンド焼結体の製造方法を提
供する。本発明はまたさらに、リン系化合物、炭酸系化
合物、リン−炭酸系化合物及び／又はリン酸化物−炭酸
系化合物並びに酸化物からなる化合物又は混合物を予め
作成して粉末にし、該粉末とダイヤモンド粉末とを混合
した混合原料をダイヤモンドの安定領域下で焼結するこ
とを特徴とする上記のいずれかのダイヤモンド焼結体の
製造方法を提供する。本発明はまたさらに、リン系化合
物粉末、炭酸系化合物粉末、リン−炭酸系化合物粉末及
び／又はリン酸化物−炭酸系化合物粉末並びに酸化物粉
末からなる粉末、またはリン系化合物、炭酸系化合物、
リン−炭酸系化合物及び／又はリン酸化物−炭酸系化合
物並びに酸化物からなる化合物又は混合物を予め作成し
て粉末にし、当該粉末からなる薄片、薄板又は焼結体保
持板とダイヤモンド粉末又は黒鉛粉末を組合せ、ダイヤ
モンド安定領域下で溶浸させることによりダイヤモンド
を焼結することを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造
方法を提供する。本発明は、上記のいずれかのダイヤモ
ンド焼結体を切削刃先又は掘削刃先に用いたことを特徴
とする切削，研削又は掘削用ダイヤモンド焼結体工具を
提供する。さらに本発明は上記のいずれかのダイヤモン
ド焼結体が粉砕されてなることを特徴とする砥粒を提供
する。
系化合物粉末、リン−炭酸系化合物粉末及び／又はリン
酸化物−炭酸系化合物粉末並びに酸化物粉末とダイヤモ
ンド粉末とを混合し、得られた混合粉末を原料粉末とし
てダイヤモンドの安定領域下で焼結することを特徴とす
る上記のいずれかのダイヤモンド焼結体の製造方法を提
供する。本発明はまたさらに、リン系化合物、炭酸系化
合物、リン−炭酸系化合物及び／又はリン酸化物−炭酸
系化合物並びに酸化物からなる化合物又は混合物を予め
作成して粉末にし、該粉末とダイヤモンド粉末とを混合
した混合原料をダイヤモンドの安定領域下で焼結するこ
とを特徴とする上記のいずれかのダイヤモンド焼結体の
製造方法を提供する。本発明はまたさらに、リン系化合
物粉末、炭酸系化合物粉末、リン−炭酸系化合物粉末及
び／又はリン酸化物−炭酸系化合物粉末並びに酸化物粉
末からなる粉末、またはリン系化合物、炭酸系化合物、
リン−炭酸系化合物及び／又はリン酸化物−炭酸系化合
物並びに酸化物からなる化合物又は混合物を予め作成し
て粉末にし、当該粉末からなる薄片、薄板又は焼結体保
持板とダイヤモンド粉末又は黒鉛粉末を組合せ、ダイヤ
モンド安定領域下で溶浸させることによりダイヤモンド
を焼結することを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造
方法を提供する。本発明は、上記のいずれかのダイヤモ
ンド焼結体を切削刃先又は掘削刃先に用いたことを特徴
とする切削，研削又は掘削用ダイヤモンド焼結体工具を
提供する。さらに本発明は上記のいずれかのダイヤモン
ド焼結体が粉砕されてなることを特徴とする砥粒を提供
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、リン系化合物と炭酸系
化合物とから得られる物質を主体とする相を結合相とす
るダイヤモンド焼結体であり、またリン系化合物と炭酸
系化合物からなる化合物を焼結結合材に用いて、あるい
はこれにさらに酸化物を加えてなるものを焼結結合材に
用いて焼結した、ダイヤモンド焼結体である。 １）リン系化合物の添加効果について：リン系化合物は
ダイヤモンド合成の触媒又は溶媒として作用し、ダイヤ
モンドの焼結を促進する。また希土類元素等が炭化する
のを弱め、当該元素の焼結作用を助長する。リン系化合
物の形態効果について説明すると、一般に本願発明に係
るリン系化合物は、Ｐa Ｏb の一般式で記述できる。多
種存在する酸化リンのなかで、ＰaＯb におい、ａが１
又は２，且つｂが２，３，４，５又は７である組合せの
場合に溶媒作用を有し、ダイヤモンドの焼結に作用する
ことを、本発明者らは見いだした。また本発明者らは、
オルソリン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）のほか次亜リン酸（例えば
Ｈ 2 ＰＯ3 ）、メタリン酸（ＨＰＯ3 ）の場合も有効に
作用することを見いだした。これらのほかピロリン酸、
トリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸などの
ポリリン酸も有効に作用する。
化合物とから得られる物質を主体とする相を結合相とす
るダイヤモンド焼結体であり、またリン系化合物と炭酸
系化合物からなる化合物を焼結結合材に用いて、あるい
はこれにさらに酸化物を加えてなるものを焼結結合材に
用いて焼結した、ダイヤモンド焼結体である。 １）リン系化合物の添加効果について：リン系化合物は
ダイヤモンド合成の触媒又は溶媒として作用し、ダイヤ
モンドの焼結を促進する。また希土類元素等が炭化する
のを弱め、当該元素の焼結作用を助長する。リン系化合
物の形態効果について説明すると、一般に本願発明に係
るリン系化合物は、Ｐa Ｏb の一般式で記述できる。多
種存在する酸化リンのなかで、ＰaＯb におい、ａが１
又は２，且つｂが２，３，４，５又は７である組合せの
場合に溶媒作用を有し、ダイヤモンドの焼結に作用する
ことを、本発明者らは見いだした。また本発明者らは、
オルソリン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）のほか次亜リン酸（例えば
Ｈ 2 ＰＯ3 ）、メタリン酸（ＨＰＯ3 ）の場合も有効に
作用することを見いだした。これらのほかピロリン酸、
トリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸などの
ポリリン酸も有効に作用する。
【０００９】２）希土類元素の添加効果について：希土
類元素は炭素の溶解作用を有するためダイヤモンド合成
の溶媒として作用し、ダイヤモンド焼結を促進する。た
だし、従来の溶媒では希土類元素の炭化物が多量に形成
されて、溶媒としての作用を阻害されていた。
類元素は炭素の溶解作用を有するためダイヤモンド合成
の溶媒として作用し、ダイヤモンド焼結を促進する。た
だし、従来の溶媒では希土類元素の炭化物が多量に形成
されて、溶媒としての作用を阻害されていた。
【００１０】３）炭酸の添加効果について：炭酸はダイ
ヤモンド合成の溶媒として働くだけでなく、リン系化合
物と共存又は化合物を形成して融点を下げ、合成温度を
低下させる。また希土類元素等が炭化するのを弱める効
果を有する。
ヤモンド合成の溶媒として働くだけでなく、リン系化合
物と共存又は化合物を形成して融点を下げ、合成温度を
低下させる。また希土類元素等が炭化するのを弱める効
果を有する。
【００１１】４）アルカリ金属元素，アルカリ土類元
素，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素又は６Ｂ族元素
を含有してなる化合物の添加効果について：まず第１の
効果は、当該化合物は耐薬品性に優れ、かつ強度も高
く、結合材が劣化しないという効果を奏する。特に腐食
性の環境で用いる掘削や切削においてその効果が高い。
また、当該化合物の熱膨張係数は５×１０-6とダイヤモ
ンドの熱膨張係数２〜３×１０-6に近く、高温で使用し
ても焼結体内で熱応力が発生せず、耐熱性に優れてい
る。第２の効果は当該化合物とすることにより、高圧下
では融点が低くなり、低温で焼結することが可能とな
る。結合相を単一の化合物にしても、複数の化合物にし
ても同様に効果がある。低圧低温で合成できることによ
り製造費用が大幅に低減できるという大きな工業的メリ
ットが生じる。
素，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素又は６Ｂ族元素
を含有してなる化合物の添加効果について：まず第１の
効果は、当該化合物は耐薬品性に優れ、かつ強度も高
く、結合材が劣化しないという効果を奏する。特に腐食
性の環境で用いる掘削や切削においてその効果が高い。
また、当該化合物の熱膨張係数は５×１０-6とダイヤモ
ンドの熱膨張係数２〜３×１０-6に近く、高温で使用し
ても焼結体内で熱応力が発生せず、耐熱性に優れてい
る。第２の効果は当該化合物とすることにより、高圧下
では融点が低くなり、低温で焼結することが可能とな
る。結合相を単一の化合物にしても、複数の化合物にし
ても同様に効果がある。低圧低温で合成できることによ
り製造費用が大幅に低減できるという大きな工業的メリ
ットが生じる。
【００１２】５）酸化物特にアルカリ金属元素，アルカ
リ土類元素，３Ｂ族元素，４Ｂ族元素又は６Ｂ族元素の
酸化物，鉄族酸化物又は４Ａ族酸化物、Ｍｎ又はＶの酸
化物の添加効果について：これらの酸化物の添加効果
は、焼結温度を低下するとともに、結合相の耐蝕性や強
度を向上する点にある。
リ土類元素，３Ｂ族元素，４Ｂ族元素又は６Ｂ族元素の
酸化物，鉄族酸化物又は４Ａ族酸化物、Ｍｎ又はＶの酸
化物の添加効果について：これらの酸化物の添加効果
は、焼結温度を低下するとともに、結合相の耐蝕性や強
度を向上する点にある。
【００１３】６）Ｍx 〔Ｎy ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）2 〕で
表されるリン灰石族が結合相に存在することの効果につ
いて：結合相に当該化合物を用いることの第１の効果
は、当該化合物の融点が低く、従来の炭酸塩触媒に比較
して、５００〜６００℃近くも低温でダイヤモンドを焼
結でき、圧力も１．５ＧＰａ（１５０００気圧）強低減
することができる点である。このように低圧低温で合成
できることは、焼結体の製造コスト低減に大きく寄与
し、安価な製品を提供できる。また、当該化合物は酸や
アルカリに強く、耐蝕性に優れており、石油掘削等のド
リルビットの刃先には特に適している。さらに当該化合
物の強度も高く結合相に用いることにより耐欠損性が向
上する。
表されるリン灰石族が結合相に存在することの効果につ
いて：結合相に当該化合物を用いることの第１の効果
は、当該化合物の融点が低く、従来の炭酸塩触媒に比較
して、５００〜６００℃近くも低温でダイヤモンドを焼
結でき、圧力も１．５ＧＰａ（１５０００気圧）強低減
することができる点である。このように低圧低温で合成
できることは、焼結体の製造コスト低減に大きく寄与
し、安価な製品を提供できる。また、当該化合物は酸や
アルカリに強く、耐蝕性に優れており、石油掘削等のド
リルビットの刃先には特に適している。さらに当該化合
物の強度も高く結合相に用いることにより耐欠損性が向
上する。
【００１４】本発明者等は当該化合物が形成できる条件
が以下であることを見いだした。すなわち、Ｍx 〔Ｎy
ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）2 〕において、Ｍは希土類元素，ア
ルカリ元素，アルカリ土類元素，Ｐｂ，Ｍｎ又はＶから
選ばれる単一元素又は固溶体であり、Ｎは希土類元素、
３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族元素，４Ａ族元素及び
これら元素の酸化物並びに金属元素酸化物からなる群か
ら選ばれる１種以上の元素又は酸化物を含有した化合物
であり、かつ １≦ｘ≦７，１≦ｙ≦６，１≦ｚ≦６
の範囲にあることである。
が以下であることを見いだした。すなわち、Ｍx 〔Ｎy
ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）2 〕において、Ｍは希土類元素，ア
ルカリ元素，アルカリ土類元素，Ｐｂ，Ｍｎ又はＶから
選ばれる単一元素又は固溶体であり、Ｎは希土類元素、
３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族元素，４Ａ族元素及び
これら元素の酸化物並びに金属元素酸化物からなる群か
ら選ばれる１種以上の元素又は酸化物を含有した化合物
であり、かつ １≦ｘ≦７，１≦ｙ≦６，１≦ｚ≦６
の範囲にあることである。
【００１５】本発明の焼結材の各成分、化合物について
更に具体的に説明する。本発明にいうリン系化合物とは
具体的には例えば、Ｐ2 Ｏ，Ｐ2 Ｏ3 ，Ｐ2 Ｏ 4 ，Ｐ2
Ｏ5 ，Ｈ3 ＰＯ4 等の酸化リンやリン酸類、Ｋ3 Ｐ
Ｏ4 ，Ｋ2 ＨＰＯ4，ＫＨ2 ＰＯ4 ，Ｎａ2 ＨＰＯ4 ・
ｎＨ2 Ｏ，Ｂａ3 （ＰＯ4 ）2 ，ＢａＨＰＯ 4 ，Ｃａ
（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 等のＫ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ塩、さらに
はＬｉ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓｒ，Ｒａ，
Ｒｅ，Ｒｎ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｐｂ等の塩でもよい。
更に具体的に説明する。本発明にいうリン系化合物とは
具体的には例えば、Ｐ2 Ｏ，Ｐ2 Ｏ3 ，Ｐ2 Ｏ 4 ，Ｐ2
Ｏ5 ，Ｈ3 ＰＯ4 等の酸化リンやリン酸類、Ｋ3 Ｐ
Ｏ4 ，Ｋ2 ＨＰＯ4，ＫＨ2 ＰＯ4 ，Ｎａ2 ＨＰＯ4 ・
ｎＨ2 Ｏ，Ｂａ3 （ＰＯ4 ）2 ，ＢａＨＰＯ 4 ，Ｃａ
（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 等のＫ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ塩、さらに
はＬｉ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｓｒ，Ｒａ，
Ｒｅ，Ｒｎ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｐｂ等の塩でもよい。
【００１６】本発明にいう炭酸系化合物とは具体的には
例えば、ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｃｓ
2 ＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ・２Ｈ2 Ｏ，Ｌｉ
ＨＣＯ3 ，ＣｓＨＣＯ3 ，Ｌａ2 （ＣＯ3 ）2 ，Ｃｅ2
（ＣＯ3 ）2 ，Ｎｄ2 （ＣＯ3 ）2 ，Ｇｄ2 （ＣＯ3）
2 ，Ｅｕ2 （ＣＯ3 ）2 等を挙げることができる。
例えば、ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＭｇＣ
Ｏ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｃｓ
2 ＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ・２Ｈ2 Ｏ，Ｌｉ
ＨＣＯ3 ，ＣｓＨＣＯ3 ，Ｌａ2 （ＣＯ3 ）2 ，Ｃｅ2
（ＣＯ3 ）2 ，Ｎｄ2 （ＣＯ3 ）2 ，Ｇｄ2 （ＣＯ3）
2 ，Ｅｕ2 （ＣＯ3 ）2 等を挙げることができる。
【００１７】本発明にいうリン系化合物に含有される希
土類元素，アルカリ金属元素，アルカリ土類元素，周期
律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族元素，Ｍｎ及び
Ｖからなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素にお
いて、希土類元素としては、ランタノイドのＬａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びアクチノイドの
Ａｃ，Ｔｈ，Ｐａ，Ｕ，Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ，Ｃｍ，Ｂ
ｋ，Ｃｆ，Ｅｓ，Ｆｍ，Ｍｄ，Ｎｏ，Ｌｒが挙げられ
る。また、希土類元素は合金に含まれていてもよく、こ
のような合金としては例えばＣｅＴｌ，ＣｅＩｎ，Ａｌ
Ｃｅ，ＬａＧｅ等の合金が挙げられる。また該アルカリ
元素としては、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｆｒが挙
げられ、アルカリ土類元素としては、例えばＢｅ，Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａが挙げられ、周期律表の３
Ｂ族元素としてはＡｌ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ、周期律
表の４Ｂ族元素としてはＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂが挙げ
られ、６Ｂ族元素としてはＳ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｐｏが挙げ
られる。また、これらは酸化物であってもよい。
土類元素，アルカリ金属元素，アルカリ土類元素，周期
律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素，６Ｂ族元素，Ｍｎ及び
Ｖからなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素にお
いて、希土類元素としては、ランタノイドのＬａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ及びアクチノイドの
Ａｃ，Ｔｈ，Ｐａ，Ｕ，Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ，Ｃｍ，Ｂ
ｋ，Ｃｆ，Ｅｓ，Ｆｍ，Ｍｄ，Ｎｏ，Ｌｒが挙げられ
る。また、希土類元素は合金に含まれていてもよく、こ
のような合金としては例えばＣｅＴｌ，ＣｅＩｎ，Ａｌ
Ｃｅ，ＬａＧｅ等の合金が挙げられる。また該アルカリ
元素としては、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｒｂ，Ｆｒが挙
げられ、アルカリ土類元素としては、例えばＢｅ，Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａが挙げられ、周期律表の３
Ｂ族元素としてはＡｌ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ、周期律
表の４Ｂ族元素としてはＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂが挙げ
られ、６Ｂ族元素としてはＳ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｐｏが挙げ
られる。また、これらは酸化物であってもよい。
【００１８】本発明の炭酸系化合物に含まれることので
きるアルカリ金属元素、アルカリ金属土類元素、希土類
元素としては上述したと同様のものが挙げられる。
きるアルカリ金属元素、アルカリ金属土類元素、希土類
元素としては上述したと同様のものが挙げられる。
【００１９】また、本発明にいう酸化物としては、前記
した希土類元素，アルカリ金属元素、アルカリ土類元
素、周期律表の３Ｂ族元素、４Ｂ族元素、６Ｂ族元素、
鉄族元素、４Ａ族元素、Ｍｎ及びＶの酸化物が挙げら
れ、該鉄族元素としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ、４Ａ族元
素としてはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ等が挙げられる。
した希土類元素，アルカリ金属元素、アルカリ土類元
素、周期律表の３Ｂ族元素、４Ｂ族元素、６Ｂ族元素、
鉄族元素、４Ａ族元素、Ｍｎ及びＶの酸化物が挙げら
れ、該鉄族元素としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ、４Ａ族元
素としてはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ等が挙げられる。
【００２０】以上のように本発明のダイヤモンド焼結体
における結合相は、リン系化合物、炭酸系化合物、リン
系化合物と炭酸系化合物との化合物もしくは複合体、ま
たは前記化合物もしくは複合体と金属の酸化物等からな
る単相もしくは複合相である。本発明における、Ｍ
x 〔Ｎy ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）z 〕の具体的な例として
は、例えばＣａ2 ・Ｃｅ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）2 ，
Ｓｒ2 ・Ｌａ2 ・ＣＯ3 ・（Ｐ2 Ｏ7 ），Ｂａ4 ・Ｎｄ
・ＣＯ3 ・（ＰＯ4 ）3 ，Ｍｇ5 ・Ｌａ・（ＣＯ3 ） 2
（ＰＯ4 ）3 ，Ｃａ・ＣｅＯ2 ・ＣＯ3 ・Ｐ2 Ｏ5 ，Ｎ
ａ2 （Ｌａ2 Ｏ3 ）・ＣＯ3 ・（Ｐ2 Ｏ5 ）2 ，Ｃｅ2
・Ａｌ・（ＣＯ3 ）3 （Ｈ2 ＰＯ2 ）3 ，Ｌａ 2 ・Ｃｅ
2 ・（ＣＯ3 ）3 （ＰＯ4 ）2 ，Ｃｅ3 ・ＳｉＯ2 ・
（ＣＯ3 ）2 ・ＰＯ4 等が挙げられる。
における結合相は、リン系化合物、炭酸系化合物、リン
系化合物と炭酸系化合物との化合物もしくは複合体、ま
たは前記化合物もしくは複合体と金属の酸化物等からな
る単相もしくは複合相である。本発明における、Ｍ
x 〔Ｎy ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）z 〕の具体的な例として
は、例えばＣａ2 ・Ｃｅ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）2 ，
Ｓｒ2 ・Ｌａ2 ・ＣＯ3 ・（Ｐ2 Ｏ7 ），Ｂａ4 ・Ｎｄ
・ＣＯ3 ・（ＰＯ4 ）3 ，Ｍｇ5 ・Ｌａ・（ＣＯ3 ） 2
（ＰＯ4 ）3 ，Ｃａ・ＣｅＯ2 ・ＣＯ3 ・Ｐ2 Ｏ5 ，Ｎ
ａ2 （Ｌａ2 Ｏ3 ）・ＣＯ3 ・（Ｐ2 Ｏ5 ）2 ，Ｃｅ2
・Ａｌ・（ＣＯ3 ）3 （Ｈ2 ＰＯ2 ）3 ，Ｌａ 2 ・Ｃｅ
2 ・（ＣＯ3 ）3 （ＰＯ4 ）2 ，Ｃｅ3 ・ＳｉＯ2 ・
（ＣＯ3 ）2 ・ＰＯ4 等が挙げられる。
【００２１】本発明のダイヤモンド焼結体において、ダ
イヤモンドは５０〜９９．９体積％とするが、この理由
は５０％未満では耐摩耗性に劣り、９９．９％を越える
と焼結性が低下するからである。その好ましい範囲は５
０〜９９．５体積％、特に７０〜９９．５体積％であ
る。ダイヤモンド原料としては、単結晶ダイヤモンド粉
末（砥粒等）及び多結晶ダイヤモンドの粉末を用いるこ
とができる。粉末の粒径は０．０１〜２００μｍ程度で
ある。また、ダイヤモンド粉末にかえて黒鉛粉末を用い
ることもできる。また、焼結結合材の粉末は０．０１〜
３０μｍ程度、好ましくは０．１〜１０μｍ程度が普通
であるが、ダイヤモンド原料粉末より小さいのが好まし
い。
イヤモンドは５０〜９９．９体積％とするが、この理由
は５０％未満では耐摩耗性に劣り、９９．９％を越える
と焼結性が低下するからである。その好ましい範囲は５
０〜９９．５体積％、特に７０〜９９．５体積％であ
る。ダイヤモンド原料としては、単結晶ダイヤモンド粉
末（砥粒等）及び多結晶ダイヤモンドの粉末を用いるこ
とができる。粉末の粒径は０．０１〜２００μｍ程度で
ある。また、ダイヤモンド粉末にかえて黒鉛粉末を用い
ることもできる。また、焼結結合材の粉末は０．０１〜
３０μｍ程度、好ましくは０．１〜１０μｍ程度が普通
であるが、ダイヤモンド原料粉末より小さいのが好まし
い。
【００２２】本発明のダイヤモンド焼結体の製造方法と
しては、前記リン系化合物、炭酸系化合物、酸化物の粉
末を混合し、さらにダイヤモンド粉末を加え、十分混合
した後、超高圧高温下で焼結する方法と、常圧下で予め
リン炭酸化合物又はリン酸化合物−炭酸化合物及び酸化
物からなる化合物を作成しておき、該化合物を粉末にし
ダイヤモンド粉末と十分混合した後、超高圧・高温下で
焼結する方法が有効である。さらに、常圧下で予めリン
炭酸化合物又はリン酸化合物−炭酸化合物及び酸化物か
らなる化合物を作成しておき、該化合物を粉末にしたも
のを薄片、薄板あるいは焼結体保持板状に形成し、これ
にダイヤモンド又は黒鉛粉末を組み合わせてダイヤモン
ドの安定領域下に保持し溶浸させることによる方法も採
用できる。本発明の製造方法によれば、従来の炭酸塩溶
媒より低圧低温の、例えば５ＧＰａ，１２００℃程度で
焼結しても、ダイヤモンド焼結体として実用に供するこ
とができる硬度８，０００ｋｇ／ｍｍ2 前後、好ましく
は８，０００〜１８，０００ｋｇ／ｍｍ2 前後のダイヤ
モンド焼結体を得ることができる。本発明のダイヤモン
ド焼結体は切削，研削用工具又は掘削用工具の刃先とし
て、さらには粉砕したものをダイヤモンド砥粒として、
いずれも有利に使用できる。
しては、前記リン系化合物、炭酸系化合物、酸化物の粉
末を混合し、さらにダイヤモンド粉末を加え、十分混合
した後、超高圧高温下で焼結する方法と、常圧下で予め
リン炭酸化合物又はリン酸化合物−炭酸化合物及び酸化
物からなる化合物を作成しておき、該化合物を粉末にし
ダイヤモンド粉末と十分混合した後、超高圧・高温下で
焼結する方法が有効である。さらに、常圧下で予めリン
炭酸化合物又はリン酸化合物−炭酸化合物及び酸化物か
らなる化合物を作成しておき、該化合物を粉末にしたも
のを薄片、薄板あるいは焼結体保持板状に形成し、これ
にダイヤモンド又は黒鉛粉末を組み合わせてダイヤモン
ドの安定領域下に保持し溶浸させることによる方法も採
用できる。本発明の製造方法によれば、従来の炭酸塩溶
媒より低圧低温の、例えば５ＧＰａ，１２００℃程度で
焼結しても、ダイヤモンド焼結体として実用に供するこ
とができる硬度８，０００ｋｇ／ｍｍ2 前後、好ましく
は８，０００〜１８，０００ｋｇ／ｍｍ2 前後のダイヤ
モンド焼結体を得ることができる。本発明のダイヤモン
ド焼結体は切削，研削用工具又は掘削用工具の刃先とし
て、さらには粉砕したものをダイヤモンド砥粒として、
いずれも有利に使用できる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるところはない。 〔実施例１〕（ＮＨ4 ）2 Ｃｅ（ＮＯ3 ）6 ・Ｈ2 Ｏと
Ｎａ2 ＨＰＯ4 ・１２Ｈ2 Ｏを水溶液中で反応させ、Ｃ
ｅ3 （ＰＯ4 ）4 ・８Ｈ2 Ｏを沈殿させて、合成した。
当該化合物を乾燥し、そこにＣａＣＯ3 粉末及びＦｅ2
Ｏ3 粉末を７：２：１の割合で混合した。混合粉末（５
体積％）にサイズ５μｍ、のダイヤモンド粉末（９５体
積％）を良く混合して原料粉末とし、該原料粉末を型押
しした。該型押し体を超高圧反応容器内で５．５ＧＰ
ａ，１３００℃で３０分間保持した。得られたダイヤモ
ンド焼結体のビッカース硬度は１５０００ｋｇ／ｍｍ2
あり、十分に焼結していることが確認できた。得られた
ダイヤモンド焼結体を１２００℃のＮ2 雰囲気下で３０
分間保持し、冷却後ビッカース硬度を測定すると、依然
として１５０００ｋｇ／ｍｍ2 あったので、変化がな
く、本焼結体が耐熱性に優れていることを確認した。
るが、本発明はこれに限定されるところはない。 〔実施例１〕（ＮＨ4 ）2 Ｃｅ（ＮＯ3 ）6 ・Ｈ2 Ｏと
Ｎａ2 ＨＰＯ4 ・１２Ｈ2 Ｏを水溶液中で反応させ、Ｃ
ｅ3 （ＰＯ4 ）4 ・８Ｈ2 Ｏを沈殿させて、合成した。
当該化合物を乾燥し、そこにＣａＣＯ3 粉末及びＦｅ2
Ｏ3 粉末を７：２：１の割合で混合した。混合粉末（５
体積％）にサイズ５μｍ、のダイヤモンド粉末（９５体
積％）を良く混合して原料粉末とし、該原料粉末を型押
しした。該型押し体を超高圧反応容器内で５．５ＧＰ
ａ，１３００℃で３０分間保持した。得られたダイヤモ
ンド焼結体のビッカース硬度は１５０００ｋｇ／ｍｍ2
あり、十分に焼結していることが確認できた。得られた
ダイヤモンド焼結体を１２００℃のＮ2 雰囲気下で３０
分間保持し、冷却後ビッカース硬度を測定すると、依然
として１５０００ｋｇ／ｍｍ2 あったので、変化がな
く、本焼結体が耐熱性に優れていることを確認した。
【００２４】〔実施例２〕（ＮＨ4 ）2 Ｃｅ（ＮＯ3 ）
6 ・Ｈ2 ＯとＮａ2 ＨＰＯ4 ・１２Ｈ2 Ｏを水溶液中で
反応させ、Ｃｅ3 （ＰＯ4 ）4 ・８Ｈ2 Ｏを沈殿させ
て、合成した。当該化合物を乾燥し、そこにＣａＣＯ3
粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末を５：３：２の割合で混合し
た。混合粉末（３体積％）にサイズ１〜２μｍ、のダイ
ヤモンド粉末（９７体積％）を良く混合して原料粉末と
し、該原料粉末を型押しした。該型押し体を超高圧反応
容器内で５．５ＧＰａ，１３００℃で１５分間保持し
た。得られたダイヤモンド焼結体のヌープ硬度は８２０
０ｋｇ／ｍｍ2 あり、十分に焼結していることが確認で
きた。得られたダイヤモンド焼結体を１２００℃のＮ2
雰囲気下で３０分間保持し、冷却後ヌープ硬度を測定す
ると、依然として８２００ｋｇ／ｍｍ2 あったので、変
化がなく、本焼結体が耐熱性に優れていることを確認し
た。
6 ・Ｈ2 ＯとＮａ2 ＨＰＯ4 ・１２Ｈ2 Ｏを水溶液中で
反応させ、Ｃｅ3 （ＰＯ4 ）4 ・８Ｈ2 Ｏを沈殿させ
て、合成した。当該化合物を乾燥し、そこにＣａＣＯ3
粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末を５：３：２の割合で混合し
た。混合粉末（３体積％）にサイズ１〜２μｍ、のダイ
ヤモンド粉末（９７体積％）を良く混合して原料粉末と
し、該原料粉末を型押しした。該型押し体を超高圧反応
容器内で５．５ＧＰａ，１３００℃で１５分間保持し
た。得られたダイヤモンド焼結体のヌープ硬度は８２０
０ｋｇ／ｍｍ2 あり、十分に焼結していることが確認で
きた。得られたダイヤモンド焼結体を１２００℃のＮ2
雰囲気下で３０分間保持し、冷却後ヌープ硬度を測定す
ると、依然として８２００ｋｇ／ｍｍ2 あったので、変
化がなく、本焼結体が耐熱性に優れていることを確認し
た。
【００２５】〔実施例３〕実施例２において（ＮＨ4 ）
2 Ｃｅ（ＮＯ3 ）6 ・Ｈ2 Ｏに変えて、ＣｅＨＰ 2 Ｏ7
・３Ｈ2 Ｏを強熱させ、Ｃｅ2 Ｏ3 ・２Ｐ2 Ｏ5 を得
て、前記Ｃｅ2 （ＰＯ4 ）4 ・８Ｈ2 Ｏに代えて用いた
他は実施例２と同様の条件にしてダイヤモンド焼結体を
製造した。いずれの場合も実施例２と同様の結果が得ら
れた。
2 Ｃｅ（ＮＯ3 ）6 ・Ｈ2 Ｏに変えて、ＣｅＨＰ 2 Ｏ7
・３Ｈ2 Ｏを強熱させ、Ｃｅ2 Ｏ3 ・２Ｐ2 Ｏ5 を得
て、前記Ｃｅ2 （ＰＯ4 ）4 ・８Ｈ2 Ｏに代えて用いた
他は実施例２と同様の条件にしてダイヤモンド焼結体を
製造した。いずれの場合も実施例２と同様の結果が得ら
れた。
【００２６】〔実施例４〕実施例１において、ＬａＰＯ
4 ・５Ｈ2 ＯとＳｒＣＯ3 を混合し加熱したところ、Ｌ
ａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）3 が合成できた。当
該化合物を粉末にし、ＣａＯ粉末と８：２（体積比）の
割合で良く混合した。該混合粉末０．５体積％に対しダ
イヤモンド粉末９９．５体積％を加え、良く混合し型押
しした。得られた型押し体を超高圧反応容器内で５．２
ＧＰａ，１２００℃の圧力温度条件で６０分間保持し、
焼結させた。得られたダイヤモンド焼結体のビッカース
硬度は１８０００ｋｇ／ｍｍ2 あり、十分に焼結してい
ることが確認できた。得られたダイヤモンド焼結体を円
形のチップに加工し、台金にロウ付けし、砂岩及び頁岩
を切削した。切削条件は１００ｍ／ｍｉｎである。チッ
ピングもなく削れ、耐欠損性に優れていることが確認で
きた。さらに、上記Ｌａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （Ｐ
Ｏ4 ）3 粉末５０体積％と２０μｍのダイヤモンド粉末
５０体積％とを混合し、上記と同一の条件で焼結したと
ころビッカース硬度が８０００ｋｇ／ｍｍ2 の焼結体が
得られた。
4 ・５Ｈ2 ＯとＳｒＣＯ3 を混合し加熱したところ、Ｌ
ａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）3 が合成できた。当
該化合物を粉末にし、ＣａＯ粉末と８：２（体積比）の
割合で良く混合した。該混合粉末０．５体積％に対しダ
イヤモンド粉末９９．５体積％を加え、良く混合し型押
しした。得られた型押し体を超高圧反応容器内で５．２
ＧＰａ，１２００℃の圧力温度条件で６０分間保持し、
焼結させた。得られたダイヤモンド焼結体のビッカース
硬度は１８０００ｋｇ／ｍｍ2 あり、十分に焼結してい
ることが確認できた。得られたダイヤモンド焼結体を円
形のチップに加工し、台金にロウ付けし、砂岩及び頁岩
を切削した。切削条件は１００ｍ／ｍｉｎである。チッ
ピングもなく削れ、耐欠損性に優れていることが確認で
きた。さらに、上記Ｌａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （Ｐ
Ｏ4 ）3 粉末５０体積％と２０μｍのダイヤモンド粉末
５０体積％とを混合し、上記と同一の条件で焼結したと
ころビッカース硬度が８０００ｋｇ／ｍｍ2 の焼結体が
得られた。
【００２７】〔実施例５〕実施例２において、ＬａＰＯ
4 ・５Ｈ2 ＯとＳｒＣＯ3 を混合し加熱したところ、Ｌ
ａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）3 が合成できた。当
該化合物を粉末にし、ＣａＯ粉末と６：４（体積比）の
割合で良く混合した。該混合粉末０．２体積％に対しダ
イヤモンド粉末９９．８体積％を加え、良く混合し型押
しした。得られた型押し体を超高圧反応容器内で５．２
ＧＰａ，１２００℃の圧力温度条件で１５分間保持し、
焼結させた。得られたダイヤモンド焼結体のヌープ硬度
は８６００ｋｇ／ｍｍ2 あり、十分に焼結していること
が確認できた。得られたダイヤモンド焼結体を円形のチ
ップに加工し、台金にロウ付けし、砂岩及び頁岩を切削
した。切削条件は１００ｍ／ｍｉｎである。チッピング
もなく削れ、耐欠損性に優れていることが確認できた。
さらに、上記Ｌａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）3 粉
末５０体積％と２０μｍのダイヤモンド粉末５０体積％
とを混合し、上記と同一の条件で焼結したところヌープ
硬度が７４００ｋｇ／ｍｍ2 の焼結体が得られた。
4 ・５Ｈ2 ＯとＳｒＣＯ3 を混合し加熱したところ、Ｌ
ａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）3 が合成できた。当
該化合物を粉末にし、ＣａＯ粉末と６：４（体積比）の
割合で良く混合した。該混合粉末０．２体積％に対しダ
イヤモンド粉末９９．８体積％を加え、良く混合し型押
しした。得られた型押し体を超高圧反応容器内で５．２
ＧＰａ，１２００℃の圧力温度条件で１５分間保持し、
焼結させた。得られたダイヤモンド焼結体のヌープ硬度
は８６００ｋｇ／ｍｍ2 あり、十分に焼結していること
が確認できた。得られたダイヤモンド焼結体を円形のチ
ップに加工し、台金にロウ付けし、砂岩及び頁岩を切削
した。切削条件は１００ｍ／ｍｉｎである。チッピング
もなく削れ、耐欠損性に優れていることが確認できた。
さらに、上記Ｌａ3 Ｓｒ2 （ＣＯ3 ）2 （ＰＯ4 ）3 粉
末５０体積％と２０μｍのダイヤモンド粉末５０体積％
とを混合し、上記と同一の条件で焼結したところヌープ
硬度が７４００ｋｇ／ｍｍ2 の焼結体が得られた。
【００２８】〔実施例６〕実施例４のＳｒＣＯ3 に変え
て、他のアルカリ金属元素炭酸塩であるＮａ2 ＣＯ3 、
アルカリ土類元素炭酸塩であるＢａＣＯ3 を用いて、以
下同様に行って本発明のダイヤモンド焼結体を作成し、
同様にチップに加工して切削試験を行ったところ、いず
れも耐欠損性に優れていることが確認できた。
て、他のアルカリ金属元素炭酸塩であるＮａ2 ＣＯ3 、
アルカリ土類元素炭酸塩であるＢａＣＯ3 を用いて、以
下同様に行って本発明のダイヤモンド焼結体を作成し、
同様にチップに加工して切削試験を行ったところ、いず
れも耐欠損性に優れていることが確認できた。
【００２９】〔実施例７〕Ｎｄ2 Ｏ3 ・２Ｐ2 Ｏ5 ，Ｃ
ａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，Ｎａ2 ＳＯ2 及びＳｉＯ 2 とを
混合し加熱することにより、Ｎｄ2 Ｃａ3 ＣＯ3 （ＰＯ
4 ）3 ，Ｃａ3 （ＰＯ4 ）3 及び酸化物からなる複合相
が得られた。当該複合相を粉末にしたもの１０体積％に
８μｍのダイヤモンド粉末９０体積％を良く混合し、得
られた混合粉末原料を型押しした。該型押し体を超高圧
反応容器内で５．４ＧＰａ，１３５０℃の圧力温度条件
で３０分間保持し、焼結させた。得られたダイヤモンド
焼結体のビッカース硬度を測定したところ１４５００ｋ
ｇ／ｍｍ2 であった。また、酸，アルカリを浸透させて
も殆ど腐食されず、耐蝕性に優れていることが判明し
た。
ａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，Ｎａ2 ＳＯ2 及びＳｉＯ 2 とを
混合し加熱することにより、Ｎｄ2 Ｃａ3 ＣＯ3 （ＰＯ
4 ）3 ，Ｃａ3 （ＰＯ4 ）3 及び酸化物からなる複合相
が得られた。当該複合相を粉末にしたもの１０体積％に
８μｍのダイヤモンド粉末９０体積％を良く混合し、得
られた混合粉末原料を型押しした。該型押し体を超高圧
反応容器内で５．４ＧＰａ，１３５０℃の圧力温度条件
で３０分間保持し、焼結させた。得られたダイヤモンド
焼結体のビッカース硬度を測定したところ１４５００ｋ
ｇ／ｍｍ2 であった。また、酸，アルカリを浸透させて
も殆ど腐食されず、耐蝕性に優れていることが判明し
た。
【００３０】〔実施例８〕Ｎｄ2 Ｏ3 ・２Ｐ2 Ｏ5 ，Ｃ
ａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，Ｎａ2 ＳＯ2 及びＳｉＯ 2 とを
混合し加熱することにより、Ｎｄ2 Ｃａ3 ＣＯ3 （ＰＯ
4 ）3 ，Ｃａ3 （ＰＯ4 ）3 及び酸化物からなる複合相
が得られた。当該複合相を粉末にしたもの５体積％に５
μｍのダイヤモンド粉末９５体積％を良く混合し、得ら
れた混合粉末原料を型押しした。該型押し体を超高圧反
応容器内で５．４ＧＰａ，１３５０℃の圧力温度条件で
１５分間保持し、焼結させた。得られたダイヤモンド焼
結体のヌープ硬度を測定したところ８０００ｋｇ／ｍｍ
2 であった。また、酸，アルカリを浸透させても殆ど腐
食されず、耐蝕性に優れていることが判明した。
ａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 ，Ｎａ2 ＳＯ2 及びＳｉＯ 2 とを
混合し加熱することにより、Ｎｄ2 Ｃａ3 ＣＯ3 （ＰＯ
4 ）3 ，Ｃａ3 （ＰＯ4 ）3 及び酸化物からなる複合相
が得られた。当該複合相を粉末にしたもの５体積％に５
μｍのダイヤモンド粉末９５体積％を良く混合し、得ら
れた混合粉末原料を型押しした。該型押し体を超高圧反
応容器内で５．４ＧＰａ，１３５０℃の圧力温度条件で
１５分間保持し、焼結させた。得られたダイヤモンド焼
結体のヌープ硬度を測定したところ８０００ｋｇ／ｍｍ
2 であった。また、酸，アルカリを浸透させても殆ど腐
食されず、耐蝕性に優れていることが判明した。
【００３１】〔実施例９〕実施例７で得られたダイヤモ
ンド焼結体を粉砕し、平均粒径２０μｍの砥粒にした。
当該砥粒を用いて、気相合成ダイヤモンドの平板をラッ
ピングしたところ、十分に使用できるものであった。
ンド焼結体を粉砕し、平均粒径２０μｍの砥粒にした。
当該砥粒を用いて、気相合成ダイヤモンドの平板をラッ
ピングしたところ、十分に使用できるものであった。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のダイヤモ
ンド焼結体は耐欠損性、耐腐食性、耐熱性、耐摩耗性に
優れ、また本発明の製法により非鉄金属溶媒では不可能
であった低圧低温でのダイヤモンド焼結体が製造可能と
なった。これはダイヤモンド焼結体の製造コスト低減を
もたらし、産業上の効果が非常に大きい。また、本発明
のダイヤモンド焼結体を刃先に用いた切削，研削又は掘
削用ダイヤモンド焼結体工具、あるいはダイヤモンド焼
結体を粉砕してなる砥粒はいずれもその用途に有効に使
用できる。
ンド焼結体は耐欠損性、耐腐食性、耐熱性、耐摩耗性に
優れ、また本発明の製法により非鉄金属溶媒では不可能
であった低圧低温でのダイヤモンド焼結体が製造可能と
なった。これはダイヤモンド焼結体の製造コスト低減を
もたらし、産業上の効果が非常に大きい。また、本発明
のダイヤモンド焼結体を刃先に用いた切削，研削又は掘
削用ダイヤモンド焼結体工具、あるいはダイヤモンド焼
結体を粉砕してなる砥粒はいずれもその用途に有効に使
用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 泰幸 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (13)
- 【請求項１】 ダイヤモンドの体積比率が５０〜９９．
９％であり、残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られる物質を主体とする相から成ることを特徴
とするダイヤモンド焼結体。 - 【請求項２】 ダイヤモンドの体積比率が５０〜９９．
９％であり、残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られる物質の１種以上並びに酸化物からなる混
合相であることを特徴とするダイヤモンド焼結体。 - 【請求項３】 ダイヤモンドの体積比率が５０〜９９．
９％であり、残部結合相がリン系化合物と炭酸系化合物
とから得られるリン−炭酸系化合物，リン酸化物−炭酸
系化合物及び酸化物からなることを特徴とする請求項１
記載のダイヤモンド焼結体。。 - 【請求項４】 前記リン系化合物が希土類元素，アルカ
リ金属元素，アルカリ土類金属，周期律表の３Ｂ族元
素，４Ｂ族元素及び６Ｂ族元素からなる群から選ばれる
１種以上を含有することを特徴とする請求項１又は請求
項２記載のダイヤモンド焼結体。 - 【請求項５】 前記炭酸系化合物が希土類元素，アルカ
リ金属元素、アルカリ土類金属、Ｍｎ及びＶのうちの１
種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載のダイヤモンド焼結体。 - 【請求項６】 前記リン系化合物と炭酸系化合物とから
得られる物質が、希土類元素，アルカリ金属元素，アル
カリ土類金属，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ族元素及び
６Ｂ族元素からなる群から選ばれる１種又は２種以上を
含有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
ダイヤモンド焼結体。 - 【請求項７】 前記酸化物が希土類元素，アルカリ金属
元素，アルカリ土類金属，周期律表の３Ｂ族元素，４Ｂ
族元素，６Ｂ族元素，４Ａ族元素，鉄族元素，Ｍｎ及び
Ｖからなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のダイヤモ
ンド焼結体。 - 【請求項８】 前記リン系化合物と炭酸系化合物とから
得られる物質が、Ｍ x 〔Ｎy ＣＯ3 （Ｐa Ｏb ）z 〕
（ただし、Ｍは希土類元素，アルカリ元素，アルカリ土
類元素，Ｐｂ，Ｍｎ，又はＶからなる単一元素又は固溶
体であり、Ｎは希土類元素，周期律表の３Ｂ族元素，４
Ｂ族元素，６Ｂ族元素又は４Ａ族元素の酸化物又は金属
元素の酸化物からなる群のうちの１種類の元素又は酸化
物を含有してなる化合物であり、ｘ，ｙ，ｚは夫々１≦
ｘ≦７，１≦ｙ≦６，１≦ｚ≦６の範囲内にあり、ａが
１又は２であり且つｂが２，３，４，５又は７である）
で表されるリン灰石族であることを特徴とする請求項
１，請求項２，請求項３，請求項６のいずれかに記載の
ダイヤモンド焼結体。 - 【請求項９】 リン系化合物粉末、炭酸系化合物粉末、
リン−炭酸系化合物粉末及び／又はリン酸化物−炭酸系
化合物粉末並びに酸化物粉末とダイヤモンド粉末もしく
は黒鉛粉末とを混合し、得られた混合粉末を原料粉末と
してダイヤモンドの安定領域下で焼結することを特徴と
する請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のダイヤ
モンド焼結体の製造方法。 - 【請求項１０】 リン系化合物、炭酸系化合物、リン−
炭酸系化合物及び／又はリン酸化物−炭酸系化合物並び
に酸化物からなる化合物又は混合物を予め作成して粉末
にし、該粉末とダイヤモンド粉末又は黒鉛粉末とを混合
した混合原料をダイヤモンドの安定領域下で焼結するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載のダイヤモンド焼結体の製造方法。 - 【請求項１１】 リン系化合物粉末、炭酸系化合物粉
末、リン−炭酸系化合物粉末及び／又はリン酸化物−炭
酸系化合物粉末並びに酸化物粉末からなる粉末、または
リン系化合物、炭酸系化合物、リン−炭酸系化合物及び
／又はリン酸化物−炭酸系化合物並びに酸化物からなる
化合物又は混合物を予め作成して粉末にし、当該粉末か
らなる薄片、薄板又は焼結体保持板とダイヤモンド粉末
又は黒鉛粉末を組合せ、ダイヤモンド安定領域下で溶浸
させることによりダイヤモンドを焼結することを特徴と
する請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のダイヤ
モンド焼結体の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
に記載されるダイヤモンド焼結体を刃先に用いたことを
特徴とする切削，研削又は掘削用ダイヤモンド焼結体工
具。 - 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
に記載されるダイヤモンド焼結体を粉砕されてなること
を特徴とする砥粒。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221547A JPH08133839A (ja) | 1994-09-16 | 1995-08-30 | ダイヤモンド焼結体とその製造方法、ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒 |
| US08/529,158 US5912217A (en) | 1994-09-16 | 1995-09-15 | Diamond sintered body and a process for the production of the same, tools and abrasive grains using the same |
| EP95306515A EP0701861B1 (en) | 1994-09-16 | 1995-09-15 | A diamond sintered body and a process for the production of the same, tools and abrasive grains using the same |
| DE69533769T DE69533769T2 (de) | 1994-09-16 | 1995-09-15 | Gesinteter Diamantkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und Werkstoff und Schleifkörner unter Verwendung derselben |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22194094 | 1994-09-16 | ||
| JP6-221940 | 1994-09-16 | ||
| JP7221547A JPH08133839A (ja) | 1994-09-16 | 1995-08-30 | ダイヤモンド焼結体とその製造方法、ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133839A true JPH08133839A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=26524376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7221547A Pending JPH08133839A (ja) | 1994-09-16 | 1995-08-30 | ダイヤモンド焼結体とその製造方法、ダイヤモンド焼結体工具並びに砥粒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08133839A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005111651A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-28 | Tungaloy Corp | チップおよびフライスカッタおよびそれらを用いた加工方法 |
| JP2006315088A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | Ｐｃｄペレット研削砥石およびそれを用いて超硬合金製ワ−クを研削する方法 |
| JP2013245128A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 多結晶ダイヤモンド砥粒およびその製造方法、スラリー、ならびに固定砥粒式ワイヤ |
| JP2013245127A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 多結晶ダイヤモンド砥粒およびその製造方法、スラリー、ならびに固定砥粒式ワイヤ |
| US9102039B2 (en) | 2012-12-31 | 2015-08-11 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US9254553B2 (en) | 2010-09-03 | 2016-02-09 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of forming |
| US9266219B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-02-23 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US9278431B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-03-08 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US9833877B2 (en) | 2013-03-31 | 2017-12-05 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP7221547A patent/JPH08133839A/ja active Pending
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| JP2005111651A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-28 | Tungaloy Corp | チップおよびフライスカッタおよびそれらを用いた加工方法 |
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| US9676077B2 (en) | 2010-09-03 | 2017-06-13 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of forming |
| US10377017B2 (en) | 2010-09-03 | 2019-08-13 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of forming |
| US9254553B2 (en) | 2010-09-03 | 2016-02-09 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of forming |
| JP2013245128A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 多結晶ダイヤモンド砥粒およびその製造方法、スラリー、ならびに固定砥粒式ワイヤ |
| JP2013245127A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 多結晶ダイヤモンド砥粒およびその製造方法、スラリー、ならびに固定砥粒式ワイヤ |
| US9266219B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-02-23 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US9278431B2 (en) | 2012-12-31 | 2016-03-08 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US10377016B2 (en) | 2012-12-31 | 2019-08-13 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US9102039B2 (en) | 2012-12-31 | 2015-08-11 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US9833877B2 (en) | 2013-03-31 | 2017-12-05 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
| US10946499B2 (en) | 2013-03-31 | 2021-03-16 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article and method of grinding |
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