JPH09201525A - ダイヤモンド焼結体の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド焼結体の製造方法Info
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- JPH09201525A JPH09201525A JP8011940A JP1194096A JPH09201525A JP H09201525 A JPH09201525 A JP H09201525A JP 8011940 A JP8011940 A JP 8011940A JP 1194096 A JP1194096 A JP 1194096A JP H09201525 A JPH09201525 A JP H09201525A
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- Japan
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- diamond
- diamond sintered
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 切削工具、堀削工具として使用するのに適し
た、高硬度、高靱性でかつ耐熱性に優れた工具用焼結体
およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 炭水化物とダイヤモンド粒子とを、Ｐ2
Ｏ5 と希土類もしくはアルカリ土類金属の酸化物との混
合粉末と混合した後、超高圧発生装置に配し、ダイヤモ
ンドが安定な超高圧、高温条件に瀑し、該酸化物同士及
び該酸化物と炭水化物との反応を同時に生じせしめて焼
結を行うことを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造方
法。
た、高硬度、高靱性でかつ耐熱性に優れた工具用焼結体
およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 炭水化物とダイヤモンド粒子とを、Ｐ2
Ｏ5 と希土類もしくはアルカリ土類金属の酸化物との混
合粉末と混合した後、超高圧発生装置に配し、ダイヤモ
ンドが安定な超高圧、高温条件に瀑し、該酸化物同士及
び該酸化物と炭水化物との反応を同時に生じせしめて焼
結を行うことを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は切削工具、掘削工具
として使用するのに適した、高硬度、高靱性でかつ耐熱
性に優れた工具用焼結体およびその製造方法に関するも
のである。
として使用するのに適した、高硬度、高靱性でかつ耐熱
性に優れた工具用焼結体およびその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】現在、切削工具、ダイス、ビットといっ
た産業用途にコバルト等の鉄族金属を主たる成分とする
結合材を用いたダイヤモンド焼結体が販売され、非鉄金
属、プラスチック、セラミックの切削、ドレッサー、ド
リルビット、伸線ダイスとして使用されている。上記の
ダイヤモンド焼結体は、非鉄金属などの切削加工用には
優れた性能を有しており、既に広く使用されている。し
かしながら、切削工具と比べて過酷な状況で使用される
掘削用ドリルビットに使用する場合、耐熱性において不
十分であるという欠点があった。たとえば、この焼結体
を７５０℃以上の温度に加熱すると、耐摩耗性および強
度の低下が見られ、さらに９００℃以上の温度では焼結
体が破壊してしまう。
た産業用途にコバルト等の鉄族金属を主たる成分とする
結合材を用いたダイヤモンド焼結体が販売され、非鉄金
属、プラスチック、セラミックの切削、ドレッサー、ド
リルビット、伸線ダイスとして使用されている。上記の
ダイヤモンド焼結体は、非鉄金属などの切削加工用には
優れた性能を有しており、既に広く使用されている。し
かしながら、切削工具と比べて過酷な状況で使用される
掘削用ドリルビットに使用する場合、耐熱性において不
十分であるという欠点があった。たとえば、この焼結体
を７５０℃以上の温度に加熱すると、耐摩耗性および強
度の低下が見られ、さらに９００℃以上の温度では焼結
体が破壊してしまう。
【０００３】従来のダイヤモンド焼結体を硬質岩石掘削
ドリルビットとして使用した場合に、実用に耐えうる性
能が発揮されない原因がＣｏ等の鉄族金属を結合材とし
て用いていることによる以下の作用にあることが既に見
出されている。即ち、硬質岩石掘削時には掘削力が高く
なり、焼結ダイヤモンドは高温となるため、Ｃｏ等の鉄
族金属を結合材として使用した場合、（１）Ｃｏ等の鉄
族金属によりダイヤモンドの黒鉛化が促進されて粒子間
の結合力が弱くなる、及び（２）Ｃｏ等の鉄族金属の熱
膨張（例えばＣｏの線膨張係数は１８ｘ１０-6）とダイ
ヤモンドのそれ（線膨張係数４．５ｘ１０-6）と比べて
大きいため、高温使用時にその熱膨張係数に起因した亀
裂が発生して粒子間の結合力を弱める、という２つの作
用が複合して実用に耐えうる性能が発揮されない。これ
らの作用を除き、耐熱性を向上させるためにいくつかの
方法が提示されている。
ドリルビットとして使用した場合に、実用に耐えうる性
能が発揮されない原因がＣｏ等の鉄族金属を結合材とし
て用いていることによる以下の作用にあることが既に見
出されている。即ち、硬質岩石掘削時には掘削力が高く
なり、焼結ダイヤモンドは高温となるため、Ｃｏ等の鉄
族金属を結合材として使用した場合、（１）Ｃｏ等の鉄
族金属によりダイヤモンドの黒鉛化が促進されて粒子間
の結合力が弱くなる、及び（２）Ｃｏ等の鉄族金属の熱
膨張（例えばＣｏの線膨張係数は１８ｘ１０-6）とダイ
ヤモンドのそれ（線膨張係数４．５ｘ１０-6）と比べて
大きいため、高温使用時にその熱膨張係数に起因した亀
裂が発生して粒子間の結合力を弱める、という２つの作
用が複合して実用に耐えうる性能が発揮されない。これ
らの作用を除き、耐熱性を向上させるためにいくつかの
方法が提示されている。
【０００４】たとえば、特開昭５３−１１４５８９号公
報に記載されているように、Ｃｏ等の結合材を用いて焼
結した後に、酸処理等によってダイヤモンド焼結体から
Ｃｏ等の鉄族金属を取り除けばよい。しかしながら、ダ
イヤモンド焼結体からＣｏ等の鉄族金属を溶出した場
合、ダイヤモンド焼結体の強度は２０〜３０％低下す
る。特にダイヤモンド焼結体をビットとして使用した場
合、強度と耐摩耗性と耐熱性が同時に要求されるため、
特開昭５３−１１４５８９号公報に記載されているよう
なダイヤモンド焼結体を用いたドリルビットでは強度不
足のため、実用に耐えることができない。また、Ｃｏ等
の鉄族金属以外の結合材を用いる方法としては、ＳｉＣ
を結合材として用いる方法がある。ＳｉＣを結合材とす
るものとしては、米国特許第４１２４４０１号明細書に
開示されているが、これはホットプレスなどにより比較
的低圧低温の条件で焼結されたもので、ダイヤモンド粒
子間の結合はなく工具として使用した場合には耐摩耗性
に劣る。
報に記載されているように、Ｃｏ等の結合材を用いて焼
結した後に、酸処理等によってダイヤモンド焼結体から
Ｃｏ等の鉄族金属を取り除けばよい。しかしながら、ダ
イヤモンド焼結体からＣｏ等の鉄族金属を溶出した場
合、ダイヤモンド焼結体の強度は２０〜３０％低下す
る。特にダイヤモンド焼結体をビットとして使用した場
合、強度と耐摩耗性と耐熱性が同時に要求されるため、
特開昭５３−１１４５８９号公報に記載されているよう
なダイヤモンド焼結体を用いたドリルビットでは強度不
足のため、実用に耐えることができない。また、Ｃｏ等
の鉄族金属以外の結合材を用いる方法としては、ＳｉＣ
を結合材として用いる方法がある。ＳｉＣを結合材とす
るものとしては、米国特許第４１２４４０１号明細書に
開示されているが、これはホットプレスなどにより比較
的低圧低温の条件で焼結されたもので、ダイヤモンド粒
子間の結合はなく工具として使用した場合には耐摩耗性
に劣る。
【０００５】更に高圧高温の条件下でダイヤモンドに液
相Ｓｉを含浸せしめて耐熱性の高いダイヤモンド焼結体
を得る試みは特開昭６１−３３８６５号公報に開示され
ている。しかし、この方法では、Ｓｉとダイヤモンドが
反応して生成するＳｉＣをバインダーとするものである
が、未反応のＳｉが残留するため、強度と耐摩耗性に劣
るという欠点がある。また、未反応の残留Ｓｉの影響を
除去するために焼結体の結合材の原料としてＳｉ3 Ｎ4
を使用する試みが特開昭６３−２６０８５８号公報に開
示されている。しかし、この方法でもＳｉ3 Ｎ4 とＳｉ
Ｃとの結合が十分に強くないため、強度と耐摩耗性が十
分でない。
相Ｓｉを含浸せしめて耐熱性の高いダイヤモンド焼結体
を得る試みは特開昭６１−３３８６５号公報に開示され
ている。しかし、この方法では、Ｓｉとダイヤモンドが
反応して生成するＳｉＣをバインダーとするものである
が、未反応のＳｉが残留するため、強度と耐摩耗性に劣
るという欠点がある。また、未反応の残留Ｓｉの影響を
除去するために焼結体の結合材の原料としてＳｉ3 Ｎ4
を使用する試みが特開昭６３−２６０８５８号公報に開
示されている。しかし、この方法でもＳｉ3 Ｎ4 とＳｉ
Ｃとの結合が十分に強くないため、強度と耐摩耗性が十
分でない。
【０００６】また、最近になってＣｏ等の鉄族金属だけ
でなく、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａ等のアルカリ土類
金属の炭酸塩がＣｏ等の鉄族金属と同様にダイヤモンド
の生成に有効であるとの知見が得られており、これらを
結合材として使用した焼結体が提案されている。（例え
ば特開平４−７４７６６号、特開平６−９２７１号、特
開平６−９２７２号各公報）。これらの方法によって得
られたダイヤモンド焼結体は耐熱性、強度及び耐摩耗性
ともに優れており、性能的には硬質岩石掘削用ドリルビ
ットとして実用に耐えうるものとなる可能性はある。し
かしながら、これらの炭酸塩を結合材としてダイヤモン
ド焼結体を得るためには、圧力、温度条件がそれぞれ７
〜１０ＧＰａ、２０００〜２５００℃とＣｏ等の鉄族金
属を結合材とした場合の５ＧＰａ、１４００℃と比べ非
常に高温高圧の条件が必要となり、コスト的な観点から
工業的に有利とはいい難い。
でなく、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａ等のアルカリ土類
金属の炭酸塩がＣｏ等の鉄族金属と同様にダイヤモンド
の生成に有効であるとの知見が得られており、これらを
結合材として使用した焼結体が提案されている。（例え
ば特開平４−７４７６６号、特開平６−９２７１号、特
開平６−９２７２号各公報）。これらの方法によって得
られたダイヤモンド焼結体は耐熱性、強度及び耐摩耗性
ともに優れており、性能的には硬質岩石掘削用ドリルビ
ットとして実用に耐えうるものとなる可能性はある。し
かしながら、これらの炭酸塩を結合材としてダイヤモン
ド焼結体を得るためには、圧力、温度条件がそれぞれ７
〜１０ＧＰａ、２０００〜２５００℃とＣｏ等の鉄族金
属を結合材とした場合の５ＧＰａ、１４００℃と比べ非
常に高温高圧の条件が必要となり、コスト的な観点から
工業的に有利とはいい難い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点を解消するためになされたものであって、特に
ドリルビット等に要求される耐熱性の改良された高硬度
で高靱性の工具用焼結体を提供することを目的とするも
のである。
の問題点を解消するためになされたものであって、特に
ドリルビット等に要求される耐熱性の改良された高硬度
で高靱性の工具用焼結体を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点に鑑み耐熱
性、強度及び耐摩耗性に優れかつコスト的に安価となる
低温低圧条件で製造可能なダイヤモンド焼結体を得るべ
く研究を行った結果、下記の発明に至ったものである。
即ち、耐熱性、強度及び耐摩耗性に優れたダイヤモンド
焼結体の製造方法として、炭水化物とダイヤモンド粒子
とを、Ｐ2 Ｏ5 と希土類もしくはアルカリ土類金属の酸
化物との混合粉末と混合した後、超高圧発生装置に配
し、ダイヤモンドが安定な超高圧、高温条件に晒し、該
酸化物同士及び該酸化物と炭水化物との反応を同時に生
じせしめて焼結を行うことを特徴とする方法を見出し
た。
性、強度及び耐摩耗性に優れかつコスト的に安価となる
低温低圧条件で製造可能なダイヤモンド焼結体を得るべ
く研究を行った結果、下記の発明に至ったものである。
即ち、耐熱性、強度及び耐摩耗性に優れたダイヤモンド
焼結体の製造方法として、炭水化物とダイヤモンド粒子
とを、Ｐ2 Ｏ5 と希土類もしくはアルカリ土類金属の酸
化物との混合粉末と混合した後、超高圧発生装置に配
し、ダイヤモンドが安定な超高圧、高温条件に晒し、該
酸化物同士及び該酸化物と炭水化物との反応を同時に生
じせしめて焼結を行うことを特徴とする方法を見出し
た。
【０００９】上記本発明の方法並びにその好適な実施態
様を以下に要約して示す。 （１）炭水化物とダイヤモンド粒子とを、Ｐ2 Ｏ5 と希
土類もしくはアルカリ土類金属の酸化物との混合粉末と
混合した後、超高圧発生装置に配し、ダイヤモンドが安
定な超高圧、高温条件に瀑し、該酸化物同士及び該酸化
物と炭水化物との反応を同時に生じせしめて焼結を行う
ことを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造方法。 （２）上記炭水化物が、グルコース、ショ糖、セルロー
ス、でんぷん、のうちの１種または２種以上であること
を特徴とする上記（１）に記載のダイヤモンド焼結体の
製造方法。 （３）上記希土類の酸化物としてＹ2 Ｏ3 、Ｌａ
2 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｐｒ2 Ｏ 3 、及びＮｄ2 Ｏ3 のう
ちの１種または２種以上の粉末を用いることを特徴とす
る上記（１）に記載のダイヤモンド焼結体の製造方法。
様を以下に要約して示す。 （１）炭水化物とダイヤモンド粒子とを、Ｐ2 Ｏ5 と希
土類もしくはアルカリ土類金属の酸化物との混合粉末と
混合した後、超高圧発生装置に配し、ダイヤモンドが安
定な超高圧、高温条件に瀑し、該酸化物同士及び該酸化
物と炭水化物との反応を同時に生じせしめて焼結を行う
ことを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造方法。 （２）上記炭水化物が、グルコース、ショ糖、セルロー
ス、でんぷん、のうちの１種または２種以上であること
を特徴とする上記（１）に記載のダイヤモンド焼結体の
製造方法。 （３）上記希土類の酸化物としてＹ2 Ｏ3 、Ｌａ
2 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｐｒ2 Ｏ 3 、及びＮｄ2 Ｏ3 のう
ちの１種または２種以上の粉末を用いることを特徴とす
る上記（１）に記載のダイヤモンド焼結体の製造方法。
【００１０】（４）上記希土類もしくはアルカリ土類金
属の酸化物のＰ2 Ｏ5 に対する混合比をモル比で１以上
１０以下とすることを特徴とする上記（１）に記載のダ
イヤモンド焼結体の製造方法。 （５）ダイヤモンド焼結体中に希土類酸化物もしくはア
ルカリ土類の酸化物が遊離の形で存在するように原料を
配合することを特徴とする上記（１）に記載の方法。 （６）上記焼結条件が圧力５．０ＧＰａ以上６．５ＧＰ
ａ以下、温度１４００℃以上１６００℃以下であること
を特徴とする上記（１）に記載のダイヤモンド焼結体の
製造方法。
属の酸化物のＰ2 Ｏ5 に対する混合比をモル比で１以上
１０以下とすることを特徴とする上記（１）に記載のダ
イヤモンド焼結体の製造方法。 （５）ダイヤモンド焼結体中に希土類酸化物もしくはア
ルカリ土類の酸化物が遊離の形で存在するように原料を
配合することを特徴とする上記（１）に記載の方法。 （６）上記焼結条件が圧力５．０ＧＰａ以上６．５ＧＰ
ａ以下、温度１４００℃以上１６００℃以下であること
を特徴とする上記（１）に記載のダイヤモンド焼結体の
製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明によるダイヤモンド焼結体
は、１０００℃程度の高温下でも非常に安定でよりかつ
ダイヤモンドから黒鉛への変換を促すことのない希土類
の酸化物及び希土類燐酸塩を結合材として用いることに
より耐熱性、強度及び耐摩耗性を向上せしめたものであ
る。また、これらの希土類の酸化物及び希土類燐酸塩の
熱膨張率は明らかではないものの、Ｃｏ等の鉄族金属と
比較すると小さくダイヤモンドのそれに近いものと考え
られる。
は、１０００℃程度の高温下でも非常に安定でよりかつ
ダイヤモンドから黒鉛への変換を促すことのない希土類
の酸化物及び希土類燐酸塩を結合材として用いることに
より耐熱性、強度及び耐摩耗性を向上せしめたものであ
る。また、これらの希土類の酸化物及び希土類燐酸塩の
熱膨張率は明らかではないものの、Ｃｏ等の鉄族金属と
比較すると小さくダイヤモンドのそれに近いものと考え
られる。
【００１２】また、結合相の希土類の酸化物及び希土類
燐酸塩とを生成せしめる反応を示すと以下の通りとな
る。即ち、Ｒ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 →２ＲＰＯ4 、２Ｒ2 Ｏ
3 ＋Ｐ2 Ｏ5 →Ｒ4 Ｐ2 Ｏ11、及び５Ｒ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ
5 →２Ｒ5 ＰＯ10、（但しＲはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
及びＮｄのうちのいづれかを表す）の反応によりそれぞ
れの希土類燐酸塩は生成する。この反応が生じると同時
に炭水化物と上記の希土類酸化物及びＰ2 Ｏ5 との反応
が生じる。即ち、炭水化物は高温高圧下でも黒鉛もしく
はアモルファスカーボンへと変換される。このとき、炭
水化物の脱水素、脱酸素反応が生じる。この水素及び酸
素が存在することにより通常の炭素と上記希土類酸化
物、Ｐ2 Ｏ5 及び希土類燐酸塩との反応とは異なった反
応が生じる。この反応のうち以下の反応によって、ダイ
ヤモンド粒同士を焼結させるために有利に作用すること
が見出された。
燐酸塩とを生成せしめる反応を示すと以下の通りとな
る。即ち、Ｒ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 →２ＲＰＯ4 、２Ｒ2 Ｏ
3 ＋Ｐ2 Ｏ5 →Ｒ4 Ｐ2 Ｏ11、及び５Ｒ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ
5 →２Ｒ5 ＰＯ10、（但しＲはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
及びＮｄのうちのいづれかを表す）の反応によりそれぞ
れの希土類燐酸塩は生成する。この反応が生じると同時
に炭水化物と上記の希土類酸化物及びＰ2 Ｏ5 との反応
が生じる。即ち、炭水化物は高温高圧下でも黒鉛もしく
はアモルファスカーボンへと変換される。このとき、炭
水化物の脱水素、脱酸素反応が生じる。この水素及び酸
素が存在することにより通常の炭素と上記希土類酸化
物、Ｐ2 Ｏ5 及び希土類燐酸塩との反応とは異なった反
応が生じる。この反応のうち以下の反応によって、ダイ
ヤモンド粒同士を焼結させるために有利に作用すること
が見出された。
【００１３】即ち、水素原子とＰ2 Ｏ5 の一部とが反応
する事によって、化学量論的に希土類燐酸塩のみが生成
するように予めＲ2 Ｏ3 とＰ2 Ｏ5 とを原料として混合
させてもＲ2 Ｏ3 が残留することになる。過剰の希土類
酸化物が存在することによって、更に希土類燐酸塩とこ
の希土類酸化物との共晶反応が生じる。この共晶反応は
１５００℃〜１６００℃の比較的低温で生じる。もちろ
ん予め化学量論的に過剰となるように希土類酸化物を原
料中に配しても同じ効果を生じさせることができる。
する事によって、化学量論的に希土類燐酸塩のみが生成
するように予めＲ2 Ｏ3 とＰ2 Ｏ5 とを原料として混合
させてもＲ2 Ｏ3 が残留することになる。過剰の希土類
酸化物が存在することによって、更に希土類燐酸塩とこ
の希土類酸化物との共晶反応が生じる。この共晶反応は
１５００℃〜１６００℃の比較的低温で生じる。もちろ
ん予め化学量論的に過剰となるように希土類酸化物を原
料中に配しても同じ効果を生じさせることができる。
【００１４】また、水素原子や酸素原子の存在下では黒
鉛やアモルファスカーボンはダイヤモンドに比べて水素
化、酸化が進みやすく、ダイヤモンドがより安定な状況
となる。即ち、一旦結合材と反応した炭素は結合材中で
過飽和となったとき、熱力学的にダイヤモンドの安定領
域下であればダイヤモンドとして再析出するが、これが
より低圧低温においてもダイヤモンドとして析出しやす
くなる。この再析出ダイヤモンドが粒子同士の結合を生
じさせる。従って、共晶反応による結合材の融点の低
下、及び水素原子や酸素原子の存在下でのダイヤモン
ドの安定性、の両方の効果によって比較的低圧低温で耐
熱性、強度及び耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結体の
製造が可能となった。
鉛やアモルファスカーボンはダイヤモンドに比べて水素
化、酸化が進みやすく、ダイヤモンドがより安定な状況
となる。即ち、一旦結合材と反応した炭素は結合材中で
過飽和となったとき、熱力学的にダイヤモンドの安定領
域下であればダイヤモンドとして再析出するが、これが
より低圧低温においてもダイヤモンドとして析出しやす
くなる。この再析出ダイヤモンドが粒子同士の結合を生
じさせる。従って、共晶反応による結合材の融点の低
下、及び水素原子や酸素原子の存在下でのダイヤモン
ドの安定性、の両方の効果によって比較的低圧低温で耐
熱性、強度及び耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結体の
製造が可能となった。
【００１５】本発明において用いられる炭水化物として
は、グルコース、ショ糖、セルロース、デンプン等が挙
げられる。これは２種以上用いることもでき、通常は粉
末状で用いる。同様に原料として用いられるダイヤモン
ド粒子、Ｐ2 Ｏ5 粒子、希土類若しくはアルカリ土類金
属酸化物粒子は通常夫々１〜１００μｍ、１〜１００μ
ｍ，１〜１００μｍの範囲の平均粒度のものを用いるの
が好ましい。
は、グルコース、ショ糖、セルロース、デンプン等が挙
げられる。これは２種以上用いることもでき、通常は粉
末状で用いる。同様に原料として用いられるダイヤモン
ド粒子、Ｐ2 Ｏ5 粒子、希土類若しくはアルカリ土類金
属酸化物粒子は通常夫々１〜１００μｍ、１〜１００μ
ｍ，１〜１００μｍの範囲の平均粒度のものを用いるの
が好ましい。
【００１６】
【実施例】次に本発明の詳細を実施例により説明する。 （実施例１）平均粒度１〜２５μｍのダイヤモンド粉末
とでんぷんの粉末を混合した後、乾燥Ａｒ雰囲気のグロ
ーブボックス内にてこの混合粉末と各種の希土類酸化物
粉末もしくはアルカリ土類酸化物粉末とＰ2 Ｏ5 粉末と
を表１に示す配合比で均一に混合、型押ししてペレット
状にした後、通常のベルト型超高圧発生装置に配し、１
５５０℃、６ＧＰａの条件で２０分間焼結をした。回収
された焼結体は、黒色で非常に硬いものであった。
とでんぷんの粉末を混合した後、乾燥Ａｒ雰囲気のグロ
ーブボックス内にてこの混合粉末と各種の希土類酸化物
粉末もしくはアルカリ土類酸化物粉末とＰ2 Ｏ5 粉末と
を表１に示す配合比で均一に混合、型押ししてペレット
状にした後、通常のベルト型超高圧発生装置に配し、１
５５０℃、６ＧＰａの条件で２０分間焼結をした。回収
された焼結体は、黒色で非常に硬いものであった。
【００１７】
【表１】
【００１８】各々の焼結体の組成を分析した結果を表２
に示す。また、各々の焼結体の耐熱性評価として真空中
１０００℃で３０分間加熱し、５００ｇｆ荷重でヌープ
硬度を測定し劣化を調べた。この結果も併せて表２に示
す。表２からも明らかなとおり、Ｃｏを結合材とした従
来のダイヤモンド焼結体では１０００℃で加熱すると硬
度比率は１０％以下まで劣化するが、本発明のダイヤモ
ンド焼結体はほとんど劣化することなく耐熱性が非常に
高いことが実証された。また、本発明の焼結体の耐摩耗
性を評価するために、本発明のダイヤモンド焼結体でＡ
１−２５％Ｓｉ合金の切削試験を行った。上記切削条件
は、切削速度：８００ｍ／ｍｉｎ、切り込み：０．５ｍ
ｍ、送り：０．１２ｍｍ／ｒｅｖならびに切削時間：１
５分湿式の条件で行った。その結果を表３に示す。本表
からも分かるとおり、本発明のダイヤモンド焼結体は非
常に耐摩耗性に優れたものである。
に示す。また、各々の焼結体の耐熱性評価として真空中
１０００℃で３０分間加熱し、５００ｇｆ荷重でヌープ
硬度を測定し劣化を調べた。この結果も併せて表２に示
す。表２からも明らかなとおり、Ｃｏを結合材とした従
来のダイヤモンド焼結体では１０００℃で加熱すると硬
度比率は１０％以下まで劣化するが、本発明のダイヤモ
ンド焼結体はほとんど劣化することなく耐熱性が非常に
高いことが実証された。また、本発明の焼結体の耐摩耗
性を評価するために、本発明のダイヤモンド焼結体でＡ
１−２５％Ｓｉ合金の切削試験を行った。上記切削条件
は、切削速度：８００ｍ／ｍｉｎ、切り込み：０．５ｍ
ｍ、送り：０．１２ｍｍ／ｒｅｖならびに切削時間：１
５分湿式の条件で行った。その結果を表３に示す。本表
からも分かるとおり、本発明のダイヤモンド焼結体は非
常に耐摩耗性に優れたものである。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】（比較例１）平均粒度１〜２５μｍのダイ
ヤモンド粉末のみをそのままＹＰＯ4 やＣｅＰＯ 4 の希
土類燐酸塩粉末と混合、型押ししてペレット状にした
後、通常のベルト型超高圧発生装置に配し、１５５０
℃、６ＧＰａの条件で２０分間焼結をした。回収された
試料は、ＹＰＯ4 、ＣｅＰＯ4 のいずれを結合材として
用いた場合でも全く焼結しておらず、粉々の状態であっ
た。
ヤモンド粉末のみをそのままＹＰＯ4 やＣｅＰＯ 4 の希
土類燐酸塩粉末と混合、型押ししてペレット状にした
後、通常のベルト型超高圧発生装置に配し、１５５０
℃、６ＧＰａの条件で２０分間焼結をした。回収された
試料は、ＹＰＯ4 、ＣｅＰＯ4 のいずれを結合材として
用いた場合でも全く焼結しておらず、粉々の状態であっ
た。
【００２２】
【発明の効果】本発明の方法による焼結体は、切削工
具、掘削工具等の工具材料として優れた耐熱性、強度、
及び耐摩耗性を有しており、特に耐熱性においては、従
来のダイヤモンド焼結体よりも大幅に改善されている。
にもかかわらず、従来のダイヤモンド焼結体と同等のコ
ストで製造できるため工業上有用な効果がもたらされ
る。
具、掘削工具等の工具材料として優れた耐熱性、強度、
及び耐摩耗性を有しており、特に耐熱性においては、従
来のダイヤモンド焼結体よりも大幅に改善されている。
にもかかわらず、従来のダイヤモンド焼結体と同等のコ
ストで製造できるため工業上有用な効果がもたらされ
る。
Claims (6)
- 【請求項１】 炭水化物とダイヤモンド粒子とを、Ｐ2
Ｏ5 と希土類もしくはアルカリ土類金属の酸化物との混
合粉末と混合した後、超高圧発生装置に配し、ダイヤモ
ンドが安定な超高圧、高温条件に瀑し、該酸化物同士及
び該酸化物と炭水化物との反応を同時に生じせしめて焼
結を行うことを特徴とするダイヤモンド焼結体の製造方
法。 - 【請求項２】 上記炭水化物が、グルコース、ショ糖、
セルロース、でんぷん、のうちの１種または２種以上で
あることを特徴とする上記請求項第１項記載のダイヤモ
ンド焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 上記希土類の酸化物としてＹ2 Ｏ3 、Ｌ
ａ2 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ 3 、Ｐｒ2 Ｏ3 、及びＮｄ2 Ｏ3 の
うちの１種または２種以上の粉末を用いることを特徴と
する上記請求項第１項記載のダイヤモンド焼結体の製造
方法。 - 【請求項４】 上記希土類もしくはアルカリ土類金属の
酸化物のＰ2 Ｏ5 に対する混合比をモル比で１以上１０
以下とすることを特徴とする上記請求項第１項記載のダ
イヤモンド焼結体の製造方法。 - 【請求項５】 ダイヤモンド焼結体中に希土類酸化物も
しくはアルカリ土類金属酸化が遊離の形で存在するよう
に原料を配合することを特徴とする請求項第１項に記載
の方法。 - 【請求項６】 上記焼結条件が圧力５．０ＧＰａ以上
６．５ＧＰａ以下、温度１４００℃以上１６００℃以下
であることを特徴とする上記請求項第１項記載のダイヤ
モンド焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8011940A JPH09201525A (ja) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | ダイヤモンド焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8011940A JPH09201525A (ja) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | ダイヤモンド焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09201525A true JPH09201525A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11791654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8011940A Pending JPH09201525A (ja) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | ダイヤモンド焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09201525A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-01-26 JP JP8011940A patent/JPH09201525A/ja active Pending
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