JPH0925163A - ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド焼結体及びその製造方法Info
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- JPH0925163A JPH0925163A JP7172095A JP17209595A JPH0925163A JP H0925163 A JPH0925163 A JP H0925163A JP 7172095 A JP7172095 A JP 7172095A JP 17209595 A JP17209595 A JP 17209595A JP H0925163 A JPH0925163 A JP H0925163A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐欠損性、耐熱性、耐酸性を有し、かつ、工
業生産可能な条件で製造できるダイヤモンド焼結体とそ
の製造方法を提供することを意図したものである。 【構成】 鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガンから
選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸素を含有す
る化合物からなる物質を０．１〜３０体積％含み残部が
ダイヤモンドであることを特徴とするダイヤモンド焼結
体及び焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよびマ
ンガンから選ばれる金属のチタン酸塩を用い、この粉末
と、ダイヤモンド粉末もしくは非ダイヤモンド炭素粉末
またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末と
を混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧
力、温度条件で保持し、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。
業生産可能な条件で製造できるダイヤモンド焼結体とそ
の製造方法を提供することを意図したものである。 【構成】 鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガンから
選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸素を含有す
る化合物からなる物質を０．１〜３０体積％含み残部が
ダイヤモンドであることを特徴とするダイヤモンド焼結
体及び焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよびマ
ンガンから選ばれる金属のチタン酸塩を用い、この粉末
と、ダイヤモンド粉末もしくは非ダイヤモンド炭素粉末
またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末と
を混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧
力、温度条件で保持し、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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモンド焼結体
およびその製造方法に関するものである。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、研
削工具用素材および石油堀削用途等のドリルビットの刃
先素材として有効に使用できるものである。
およびその製造方法に関するものである。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、研
削工具用素材および石油堀削用途等のドリルビットの刃
先素材として有効に使用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のダイヤモンド焼結体としては、焼
結助剤あるいは結合剤としてＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの鉄
族金属を用いたものや、ＳｉＣなどのセラミックスを用
いたものが知られており、非鉄金属の切削工具や、堀削
ビットなどに工業的に利用されている。また、焼結助剤
として炭酸塩を用いたものが知られている（特開平４−
７４７６６号公報、特開平４−１１４９６６号公報）。
その他、天然のダイヤモンド焼結体（カーボナード）が
あるが、材質のバラツキが大きく、また産出量も極少量
であるため、ほとんど工業的には使用されていない。
結助剤あるいは結合剤としてＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの鉄
族金属を用いたものや、ＳｉＣなどのセラミックスを用
いたものが知られており、非鉄金属の切削工具や、堀削
ビットなどに工業的に利用されている。また、焼結助剤
として炭酸塩を用いたものが知られている（特開平４−
７４７６６号公報、特開平４−１１４９６６号公報）。
その他、天然のダイヤモンド焼結体（カーボナード）が
あるが、材質のバラツキが大きく、また産出量も極少量
であるため、ほとんど工業的には使用されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｏなどの鉄族金属を
焼結助剤としたダイヤモンド焼結体は、Ｃｏなどの鉄族
金属がダイヤモンドの黒鉛化を促す触媒として作用する
ため耐熱性に劣る。すなわち、不活性ガス雰囲気中で、
７００℃程度で黒鉛化してしまう。また、ダイヤモンド
粒の粒界にＣｏなどの金属が連続相として存在するため
焼結体の強度はあまり高くなく、欠損しやしい。そし
て、この金属とダイヤモンドの熱膨張差のため熱劣化が
起こり易くなるという問題もある。耐熱性を上げるため
に上記の粒界の金属を酸処理により除去されたものも知
られている。これにより耐熱温度は約１２００℃と向上
するが、焼結体が多孔質となるため強度がさらに大幅
（３０％程度）に低下する。ＳｉＣを結合剤としたダイ
ヤモンド焼結体は耐熱性には優れているが、ダイヤモン
ド粒同士は結合がないため、強度は低い。一方、焼結助
剤として炭酸塩を用いたダイヤモンド焼結体は、Ｃｏ結
合剤による焼結体に比べると耐熱性に優れるが、１００
０℃程度よりで炭酸塩の分解がはじまり焼結体の強度が
低下する。また、炭酸塩は酸に溶けるため、堀削ビット
などの用途で使用できない。本発明は以上の問題点を解
決して、耐欠損性、耐熱性、耐酸性を有するダイヤモン
ド焼結体とその製造方法を提供することを意図したもの
である。
焼結助剤としたダイヤモンド焼結体は、Ｃｏなどの鉄族
金属がダイヤモンドの黒鉛化を促す触媒として作用する
ため耐熱性に劣る。すなわち、不活性ガス雰囲気中で、
７００℃程度で黒鉛化してしまう。また、ダイヤモンド
粒の粒界にＣｏなどの金属が連続相として存在するため
焼結体の強度はあまり高くなく、欠損しやしい。そし
て、この金属とダイヤモンドの熱膨張差のため熱劣化が
起こり易くなるという問題もある。耐熱性を上げるため
に上記の粒界の金属を酸処理により除去されたものも知
られている。これにより耐熱温度は約１２００℃と向上
するが、焼結体が多孔質となるため強度がさらに大幅
（３０％程度）に低下する。ＳｉＣを結合剤としたダイ
ヤモンド焼結体は耐熱性には優れているが、ダイヤモン
ド粒同士は結合がないため、強度は低い。一方、焼結助
剤として炭酸塩を用いたダイヤモンド焼結体は、Ｃｏ結
合剤による焼結体に比べると耐熱性に優れるが、１００
０℃程度よりで炭酸塩の分解がはじまり焼結体の強度が
低下する。また、炭酸塩は酸に溶けるため、堀削ビット
などの用途で使用できない。本発明は以上の問題点を解
決して、耐欠損性、耐熱性、耐酸性を有するダイヤモン
ド焼結体とその製造方法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】上記の課題を解決するた
めの手段として、本発明は、鉄、コバルト、ニッケルお
よびマンガンから選ばれる一種以上の金属と、チタンお
よび酸素を含有する化合物からなる物質を０．１〜３０
体積％含み残部がダイヤモンドであるダイヤモンド焼結
体を提供する。また、鉄、コバルト、ニッケルおよびマ
ンガンから選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸
素を含有する化合物が、鉄、コバルト、ニッケルおよび
マンガンから選ばれる金属のチタン酸塩であるダイヤモ
ンド焼結体を提供する。また、上記、鉄、コバルト、ニ
ッケルおよびマンガンから選ばれる一種以上の金属と、
チタンおよび酸素を含有する化合物が、鉄、コバルト、
ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属の酸化物と酸
化チタンからなる複合酸化物または固溶体であるダイヤ
モンド焼結体を提供する。
めの手段として、本発明は、鉄、コバルト、ニッケルお
よびマンガンから選ばれる一種以上の金属と、チタンお
よび酸素を含有する化合物からなる物質を０．１〜３０
体積％含み残部がダイヤモンドであるダイヤモンド焼結
体を提供する。また、鉄、コバルト、ニッケルおよびマ
ンガンから選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸
素を含有する化合物が、鉄、コバルト、ニッケルおよび
マンガンから選ばれる金属のチタン酸塩であるダイヤモ
ンド焼結体を提供する。また、上記、鉄、コバルト、ニ
ッケルおよびマンガンから選ばれる一種以上の金属と、
チタンおよび酸素を含有する化合物が、鉄、コバルト、
ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属の酸化物と酸
化チタンからなる複合酸化物または固溶体であるダイヤ
モンド焼結体を提供する。
【０００５】また、このダイヤモンド焼結体の製造方法
として、焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよび
マンガンから選ばれる金属のチタン酸塩を用い、この粉
末と、ダイヤモンド粉末もしくは非ダイヤモンド炭素粉
末またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末
とを混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の
圧力、温度条件で保持し、焼結する方法を提供する。こ
のダイヤモンド焼結体の別の製造方法として、焼結助剤
として鉄、コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる
金属のチタン酸化物を用い、この粉末の成形体と、ダイ
ヤモンド粉末の成形体または非ダイヤモンド炭素粉末の
成形体またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合
粉末の成形体とを積層し、これをダイヤモンドの熱力学
的安定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結する方法を
提供する。また、このダイヤモンド焼結体の製造のため
の別の焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよびマ
ンガンから選ばれる金属の酸化物と酸化チタンの混合物
を用いる方法を提供する。上記製造方法において、焼結
助剤は混合物中０．１〜３０体積％となるよう配合す
る。
として、焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよび
マンガンから選ばれる金属のチタン酸塩を用い、この粉
末と、ダイヤモンド粉末もしくは非ダイヤモンド炭素粉
末またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末
とを混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の
圧力、温度条件で保持し、焼結する方法を提供する。こ
のダイヤモンド焼結体の別の製造方法として、焼結助剤
として鉄、コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる
金属のチタン酸化物を用い、この粉末の成形体と、ダイ
ヤモンド粉末の成形体または非ダイヤモンド炭素粉末の
成形体またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合
粉末の成形体とを積層し、これをダイヤモンドの熱力学
的安定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結する方法を
提供する。また、このダイヤモンド焼結体の製造のため
の別の焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよびマ
ンガンから選ばれる金属の酸化物と酸化チタンの混合物
を用いる方法を提供する。上記製造方法において、焼結
助剤は混合物中０．１〜３０体積％となるよう配合す
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】従来、鉄、コバルト、ニッケルお
よびマンガンから選ばれる金属のチタン酸塩や、鉄、コ
バルト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属の酸
化物と酸化チタンの混合物がダイヤモンド焼結体の有効
な焼結助剤として用いられた例はない。今回、本発明者
らにより、これらの物質を焼結助剤とすることで、従来
にない高強度で、かつ耐欠損性、耐熱性、耐食性に優れ
たダイヤモンド焼結体が得られることが見いだされ、本
発明に至った。本発明の特徴は、ダイヤモンド焼結体の
焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガン
から選ばれる金属のチタン酸塩あるいは、鉄、コバル
ト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属の酸化物
と酸化チタンの混合物を用いた点にある。鉄、コバル
ト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属のチタン
酸塩としては、例えば、ＦｅＴｉＯ3 、ＦｅＴｉ
2 Ｏ5 、ＣｏＴｉＯ3 、ＭｎＴｉＯ3 、ＮｉＴｉＯ3 な
どが挙げられる。これらは、ダイヤモンドに対し、強い
触媒作用を示し、これらを焼結助剤とするとダイヤモン
ド粒子が極めて強固に結合したマトリックスが形成され
る。また、異常粒成長が起こり難く、均質な組織の焼結
体が得られる。その結果、従来にない高強度で耐欠損性
や耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結体が得られる。こ
のような焼結助剤は０．０１〜１０μｍの粒径範囲のも
のが好ましい。
よびマンガンから選ばれる金属のチタン酸塩や、鉄、コ
バルト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属の酸
化物と酸化チタンの混合物がダイヤモンド焼結体の有効
な焼結助剤として用いられた例はない。今回、本発明者
らにより、これらの物質を焼結助剤とすることで、従来
にない高強度で、かつ耐欠損性、耐熱性、耐食性に優れ
たダイヤモンド焼結体が得られることが見いだされ、本
発明に至った。本発明の特徴は、ダイヤモンド焼結体の
焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガン
から選ばれる金属のチタン酸塩あるいは、鉄、コバル
ト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属の酸化物
と酸化チタンの混合物を用いた点にある。鉄、コバル
ト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金属のチタン
酸塩としては、例えば、ＦｅＴｉＯ3 、ＦｅＴｉ
2 Ｏ5 、ＣｏＴｉＯ3 、ＭｎＴｉＯ3 、ＮｉＴｉＯ3 な
どが挙げられる。これらは、ダイヤモンドに対し、強い
触媒作用を示し、これらを焼結助剤とするとダイヤモン
ド粒子が極めて強固に結合したマトリックスが形成され
る。また、異常粒成長が起こり難く、均質な組織の焼結
体が得られる。その結果、従来にない高強度で耐欠損性
や耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結体が得られる。こ
のような焼結助剤は０．０１〜１０μｍの粒径範囲のも
のが好ましい。
【０００７】こうして得られるダイヤモンド焼結体は、
鉄やコバルトなどの金属とチタンおよび酸素を含有する
化合物からなる物質を含むのが特徴で、このような物質
としては、上記のような鉄やコバルトなどのチタン酸
塩、あるいは酸化鉄や酸化コバルトなどの酸化物と酸化
チタンの複合酸化物もしくは固溶体が挙げられる。これ
らの物質は１３００℃程度の高温下でも安定で、また、
酸やアルカリに対しても安定である。このため、本発明
のダイヤモンド焼結体は耐熱性や耐食性にも非常に優れ
た特性を示す。
鉄やコバルトなどの金属とチタンおよび酸素を含有する
化合物からなる物質を含むのが特徴で、このような物質
としては、上記のような鉄やコバルトなどのチタン酸
塩、あるいは酸化鉄や酸化コバルトなどの酸化物と酸化
チタンの複合酸化物もしくは固溶体が挙げられる。これ
らの物質は１３００℃程度の高温下でも安定で、また、
酸やアルカリに対しても安定である。このため、本発明
のダイヤモンド焼結体は耐熱性や耐食性にも非常に優れ
た特性を示す。
【０００８】本発明のダイヤモンド焼結体において、
鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金
属とチタンおよび酸素を含有する化合物からなる物質の
含有量は０．１〜３０体積％が好ましいが、この理由は
０．１体積％未満ではダイヤモンド粒子間の結合性、す
なわち焼結性が低下し、３０体積％を越えると過剰のチ
タン酸化物の影響で、強度、耐摩耗性が低下するからで
ある。原料としては合成ダイヤモンド粉末、天然ダイヤ
モンド粉末、多結晶ダイヤモンド粉末などを用いること
ができる。粉末の粒径は０．０１〜２００μｍで、用途
によって微粒または粗粒に粒径を揃えたもの、もしくは
微粒、粗粒の混合物を用いる。また、これらのダイヤモ
ンドに代えて黒鉛やグラッシーカーボン、熱分解黒鉛な
どの非ダイヤモンドも原料とすることができる。また、
ダイヤモンドとこれら非ダイヤモンド黒鉛の混合物を用
いることもできる。
鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる金
属とチタンおよび酸素を含有する化合物からなる物質の
含有量は０．１〜３０体積％が好ましいが、この理由は
０．１体積％未満ではダイヤモンド粒子間の結合性、す
なわち焼結性が低下し、３０体積％を越えると過剰のチ
タン酸化物の影響で、強度、耐摩耗性が低下するからで
ある。原料としては合成ダイヤモンド粉末、天然ダイヤ
モンド粉末、多結晶ダイヤモンド粉末などを用いること
ができる。粉末の粒径は０．０１〜２００μｍで、用途
によって微粒または粗粒に粒径を揃えたもの、もしくは
微粒、粗粒の混合物を用いる。また、これらのダイヤモ
ンドに代えて黒鉛やグラッシーカーボン、熱分解黒鉛な
どの非ダイヤモンドも原料とすることができる。また、
ダイヤモンドとこれら非ダイヤモンド黒鉛の混合物を用
いることもできる。
【０００９】本発明のダイヤモンド焼結体の製造方法と
しては、ダイヤモンド粉末や非ダイヤモンド粉末と、鉄
やコバルトのチタン酸塩あるいは酸化鉄や酸化コバルト
と酸化チタンの混合物とを、ダイヤモンドが熱力学的に
安定な圧力、温度条件下で保持する方法と、ダイヤモン
ド粉末や非ダイヤモンド黒鉛の成形体と、鉄やコバルト
のチタン酸塩あるいは酸化鉄や酸化コバルトと酸化チタ
ンの混合物の成形体を積層したものを原料として、上記
の圧力、温度条件下で保持する方法がある。原料と焼結
助剤を混合する方法においては、原料と焼結助剤を、機
械的に乾式または湿式混合した粉末を圧縮成形したも
の、もしくはＭｏ等のカプセルに充填したものを高圧高
温焼結する。原料粉末が微粒でも焼結助剤を均一に分散
でき、また、厚い形状のダイヤモンド焼結体の製造が可
能である。例えば、良好な仕上げ面が必要な切削工具
（微粒焼結体）の製造や、ダイスなどの厚い形状を必要
とする焼結体の製造に適する。ただし、粗粒の原料を用
いた場合、均一に焼結助剤を混合するのに困難を要す。
一方、原料と焼結助剤を積層配置する方法は、原料と焼
結助剤の板状の成形体をそれぞれ作製し、これらを積層
して接触させ、高圧高温処理する。このとき、焼結助剤
が原料層に拡散含浸し、ダイヤモンド粒子が焼結する。
この方法は、粗粒の原料を用いても焼結助剤を均一に添
加できるため、より高強度で耐摩耗性のあるダイヤモン
ド焼結体を安定して得ることができ、耐摩耗工具やドリ
ルビットなどの焼結体の製造に適する。
しては、ダイヤモンド粉末や非ダイヤモンド粉末と、鉄
やコバルトのチタン酸塩あるいは酸化鉄や酸化コバルト
と酸化チタンの混合物とを、ダイヤモンドが熱力学的に
安定な圧力、温度条件下で保持する方法と、ダイヤモン
ド粉末や非ダイヤモンド黒鉛の成形体と、鉄やコバルト
のチタン酸塩あるいは酸化鉄や酸化コバルトと酸化チタ
ンの混合物の成形体を積層したものを原料として、上記
の圧力、温度条件下で保持する方法がある。原料と焼結
助剤を混合する方法においては、原料と焼結助剤を、機
械的に乾式または湿式混合した粉末を圧縮成形したも
の、もしくはＭｏ等のカプセルに充填したものを高圧高
温焼結する。原料粉末が微粒でも焼結助剤を均一に分散
でき、また、厚い形状のダイヤモンド焼結体の製造が可
能である。例えば、良好な仕上げ面が必要な切削工具
（微粒焼結体）の製造や、ダイスなどの厚い形状を必要
とする焼結体の製造に適する。ただし、粗粒の原料を用
いた場合、均一に焼結助剤を混合するのに困難を要す。
一方、原料と焼結助剤を積層配置する方法は、原料と焼
結助剤の板状の成形体をそれぞれ作製し、これらを積層
して接触させ、高圧高温処理する。このとき、焼結助剤
が原料層に拡散含浸し、ダイヤモンド粒子が焼結する。
この方法は、粗粒の原料を用いても焼結助剤を均一に添
加できるため、より高強度で耐摩耗性のあるダイヤモン
ド焼結体を安定して得ることができ、耐摩耗工具やドリ
ルビットなどの焼結体の製造に適する。
【００１０】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明をこれによって限定するものではない。 （実施例１）焼結助剤としてＦｅＴｉＯ3 を用いた。平
均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末と、粒径１〜
２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉末をそれぞれ９５体積％、５
体積％の割合で十分に混合し、この混合物をＭｏカプセ
ルに入れ、ベルト型の超高圧高温発生装置を用いて、
７．５ＧＰａ２０００℃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につい
て、Ｘ線回折により組成を固定したところ、ダイヤモン
ドの他、約５体積％のＦｅＴｉＯ3 が検出された。この
焼結体の硬度をヌープ圧子により評価したところ７８０
０ｋｇ／ｍｍ2 と高硬度であった。また、破壊靱性をイ
ンデンテーション法により従来の市販のＣｏ結合剤焼結
体に対し相対比較したところ、従来焼結体の約１．４倍
の相対靱性であった。また、得られた焼結体を真空中で
１２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測定した
が、処理前とほとんど変化がなかった。また、酸処理に
よる焼結体の劣化は認められなかった。
るが、本発明をこれによって限定するものではない。 （実施例１）焼結助剤としてＦｅＴｉＯ3 を用いた。平
均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末と、粒径１〜
２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉末をそれぞれ９５体積％、５
体積％の割合で十分に混合し、この混合物をＭｏカプセ
ルに入れ、ベルト型の超高圧高温発生装置を用いて、
７．５ＧＰａ２０００℃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につい
て、Ｘ線回折により組成を固定したところ、ダイヤモン
ドの他、約５体積％のＦｅＴｉＯ3 が検出された。この
焼結体の硬度をヌープ圧子により評価したところ７８０
０ｋｇ／ｍｍ2 と高硬度であった。また、破壊靱性をイ
ンデンテーション法により従来の市販のＣｏ結合剤焼結
体に対し相対比較したところ、従来焼結体の約１．４倍
の相対靱性であった。また、得られた焼結体を真空中で
１２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測定した
が、処理前とほとんど変化がなかった。また、酸処理に
よる焼結体の劣化は認められなかった。
【００１１】（実施例２）焼結助剤として、５体積％の
ＣｏＴｉＯ3 を用いた他は、実施例１と同様にしてダイ
ヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＣｏＴ
ｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例
１と同様であった。
ＣｏＴｉＯ3 を用いた他は、実施例１と同様にしてダイ
ヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＣｏＴ
ｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例
１と同様であった。
【００１２】（実施例３）焼結助剤として、５体積％の
ＮｉＴｉＯ3 を用いた他は、実施例１と同様にしてダイ
ヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＮｉＴ
ｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例
１と同様であった。
ＮｉＴｉＯ3 を用いた他は、実施例１と同様にしてダイ
ヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＮｉＴ
ｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例
１と同様であった。
【００１３】（実施例４）焼結助剤として、５体積％の
ＭｎＴｉＯ3 を用いた他は、実施例１と同様にしてダイ
ヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＭｎＴ
ｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例
１と同様であった。
ＭｎＴｉＯ3 を用いた他は、実施例１と同様にしてダイ
ヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＭｎＴ
ｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例
１と同様であった。
【００１４】（実施例５）焼結助剤として、ＦｅＯとＴ
ｉＯ2 の１：１（体積比）の混合物を用い、実施例１と
同様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼
結体にはＦｅＴｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐
熱性とも実施例１と同様であった。
ｉＯ2 の１：１（体積比）の混合物を用い、実施例１と
同様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼
結体にはＦｅＴｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐
熱性とも実施例１と同様であった。
【００１５】（実施例６）焼結助剤として、ＣｏＯとＴ
ｉＯ2 の１：１（体積比）の混合物を用い、実施例１と
同様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼
結体にはＣｏＴｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐
熱性とも実施例１と同様であった。
ｉＯ2 の１：１（体積比）の混合物を用い、実施例１と
同様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼
結体にはＣｏＴｉＯ3 が含まれており、硬度、靱性、耐
熱性とも実施例１と同様であった。
【００１６】（実施例７）焼結助剤としてＦｅＴｉＯ3
を用いた。平均粒径１５μｍの合成ダイヤモンド粉末と
粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 粉末をそれぞれ厚み２ｍ
ｍ、１ｍｍに成形したものを交互に積層してＭｏカプセ
ルに入れ、ベルト型の超高圧高温発生装置を用いて、
７．５ＧＰａ、２０００℃の圧力温度条件で１５分間保
持し焼結した。得られたダイヤモンド焼結体について、
Ｘ線回折により組成を固定したところ、ダイヤモンドの
他、約２体積％のＦｅＴｉＯ3 が検出された。この焼結
体の硬度をヌープ圧子により評価したところ約８０００
ｋｇ／ｍｍ2 と高硬度であった。また、破壊靱性をイン
デンテーション法により従来の市販のＣｏ結合剤焼結体
に対し相対比較したところ、従来焼結体の約１．４倍の
相対靱性であった。また、得られた焼結体を真空中で１
２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測定したが、
処理前とほとんど変化がなかった。また、酸処理による
焼結体の劣化は認められなかった。
を用いた。平均粒径１５μｍの合成ダイヤモンド粉末と
粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 粉末をそれぞれ厚み２ｍ
ｍ、１ｍｍに成形したものを交互に積層してＭｏカプセ
ルに入れ、ベルト型の超高圧高温発生装置を用いて、
７．５ＧＰａ、２０００℃の圧力温度条件で１５分間保
持し焼結した。得られたダイヤモンド焼結体について、
Ｘ線回折により組成を固定したところ、ダイヤモンドの
他、約２体積％のＦｅＴｉＯ3 が検出された。この焼結
体の硬度をヌープ圧子により評価したところ約８０００
ｋｇ／ｍｍ2 と高硬度であった。また、破壊靱性をイン
デンテーション法により従来の市販のＣｏ結合剤焼結体
に対し相対比較したところ、従来焼結体の約１．４倍の
相対靱性であった。また、得られた焼結体を真空中で１
２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測定したが、
処理前とほとんど変化がなかった。また、酸処理による
焼結体の劣化は認められなかった。
【００１７】（実施例８）焼結助剤としてＦｅＴｉＯ3
を用いた。平均粒径３μｍの高純度等方性黒鉛の厚み２
ｍｍの状焼結体と、粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉
末を厚み１ｍｍに型押し成形したものを交互に積層して
Ｍｏカプセルに入れ、ガードル型の超高圧高温発生装置
を用いて、７．５ＧＰａ、２０００℃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
結体について、Ｘ線回折により組成を同定したところ、
ダイヤモンドの他、約３体積％のＦｅＴｉＯ3 が検出さ
れた。この焼結体の硬度をヌープ圧子により評価したと
ころ約７８００ｋｇ／ｍｍ2と高硬度であった。また、
破壊靱性をインデンテーション法により従来の市販のＣ
ｏ結合剤焼結体に対し相対比較したところ、従来焼結体
の約１．３倍の相対靱性であった。また、得られた焼結
体を真空中で１２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性
を測定したが、処理前とほとんど変化がなかった。ま
た、酸処理による焼結体の劣化は認められなかった。
を用いた。平均粒径３μｍの高純度等方性黒鉛の厚み２
ｍｍの状焼結体と、粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉
末を厚み１ｍｍに型押し成形したものを交互に積層して
Ｍｏカプセルに入れ、ガードル型の超高圧高温発生装置
を用いて、７．５ＧＰａ、２０００℃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
結体について、Ｘ線回折により組成を同定したところ、
ダイヤモンドの他、約３体積％のＦｅＴｉＯ3 が検出さ
れた。この焼結体の硬度をヌープ圧子により評価したと
ころ約７８００ｋｇ／ｍｍ2と高硬度であった。また、
破壊靱性をインデンテーション法により従来の市販のＣ
ｏ結合剤焼結体に対し相対比較したところ、従来焼結体
の約１．３倍の相対靱性であった。また、得られた焼結
体を真空中で１２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性
を測定したが、処理前とほとんど変化がなかった。ま
た、酸処理による焼結体の劣化は認められなかった。
【００１８】（比較例１）焼結助剤としてＦｅＴｉＯ3
を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末
に微量の粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉末（約０．
０５体積％）添加し、十分に混合したものを原料にした
他は、実施例１と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試
みた。しかし、得られた焼結体には、未焼結部が多く残
留していた。
を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末
に微量の粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉末（約０．
０５体積％）添加し、十分に混合したものを原料にした
他は、実施例１と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試
みた。しかし、得られた焼結体には、未焼結部が多く残
留していた。
【００１９】（比較例２）焼結助剤としてＦｅＴｉＯ3
を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末
６０体積％と、粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉末４
０体積％を添加し、十分に混合したものを原料にした他
は、実施例１と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試み
た。しかし、得られた焼結体は、粒子同士の結合が十分
でなく、硬度は３５００ｋｇ／ｍｍ2 程度と低かった。
を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末
６０体積％と、粒径１〜２μｍのＦｅＴｉＯ3 の粉末４
０体積％を添加し、十分に混合したものを原料にした他
は、実施例１と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試み
た。しかし、得られた焼結体は、粒子同士の結合が十分
でなく、硬度は３５００ｋｇ／ｍｍ2 程度と低かった。
【００２０】
【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、従来にない高強度で、耐熱性、耐欠損
性、耐食性を有するので、非鉄金属やセラミックス等の
切削、研削工具用素材の他、石油堀削用途等のドリルビ
ットの刃先素材として有効に使用できる。
ンド焼結体は、従来にない高強度で、耐熱性、耐欠損
性、耐食性を有するので、非鉄金属やセラミックス等の
切削、研削工具用素材の他、石油堀削用途等のドリルビ
ットの刃先素材として有効に使用できる。
Claims (6)
- 【請求項１】 鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガン
から選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸素を含
有する化合物からなる物質を０．１〜３０体積％含み残
部がダイヤモンドであることを特徴とするダイヤモンド
焼結体。 - 【請求項２】 鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガン
から選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸素を含
有する化合物が、鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガ
ンから選ばれる金属のチタン酸塩であることを特徴とす
る請求項１に記載のダイヤモンド焼結体。 - 【請求項３】 鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガン
から選ばれる一種以上の金属と、チタンおよび酸素を含
有する化合物が、鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガ
ンから選ばれる金属の酸化物と酸化チタンからなる複合
酸化物または固溶体であることを特徴とする請求項１に
記載のダイヤモンド焼結体。 - 【請求項４】 焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケル
およびマンガンから選ばれる金属のチタン酸塩物を用
い、この粉末と、ダイヤモンド粉末もしくは非ダイヤモ
ンド炭素粉末またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素
の混合粉末とを混合し、これをダイヤモンドの熱力学的
安定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結することを特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載のダイヤモンド焼
結体の製造方法。 - 【請求項５】 焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケル
およびマンガンから選ばれる金属のチタン酸塩物を用
い、この粉末の成形体と、ダイヤモンド粉末の成形体ま
たは非ダイヤモンド炭素粉末の成形体またはダイヤモン
ドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末の成形体とを積層
し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧力、温
度条件で保持し、焼結することを特徴とする請求項１〜
３の何れかに記載のダイヤモンド焼結体の製造方法。 - 【請求項６】 焼結助剤が鉄、コバルト、ニッケルおよ
びマンガンから選ばれる金属の酸化物と酸化チタンの混
合物であることを特徴とする請求項４または５に記載の
ダイヤモンド焼結体の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17209595A JP3733613B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
| ZA965744A ZA965744B (en) | 1995-07-07 | 1996-07-05 | A diamond sintered compact and a process for the production of the same |
| US08/675,932 US5769176A (en) | 1995-07-07 | 1996-07-05 | Diamond sintered compact and a process for the production of the same |
| EP96305018A EP0752267A3 (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | Sintered diamond body and process for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17209595A JP3733613B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0925163A true JPH0925163A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3733613B2 JP3733613B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=15935454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17209595A Expired - Fee Related JP3733613B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3733613B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013176959A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-09-09 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライビングホイール、スクライブ装置及びスクライブ方法 |
| US11213177B2 (en) | 2017-09-22 | 2022-01-04 | Sharkninja Operating Llc | Hand-held surface cleaning device |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP17209595A patent/JP3733613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013176959A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-09-09 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライビングホイール、スクライブ装置及びスクライブ方法 |
| US11213177B2 (en) | 2017-09-22 | 2022-01-04 | Sharkninja Operating Llc | Hand-held surface cleaning device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3733613B2 (ja) | 2006-01-11 |
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