JPH0952766A - 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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- JPH0952766A JPH0952766A JP7204266A JP20426695A JPH0952766A JP H0952766 A JPH0952766 A JP H0952766A JP 7204266 A JP7204266 A JP 7204266A JP 20426695 A JP20426695 A JP 20426695A JP H0952766 A JPH0952766 A JP H0952766A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 アルカリ土類金属と、ケイ素、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アルカリ土類金属のケイ酸塩
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。 【解決手段】 アルカリ土類金属と、ケイ素、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アルカリ土類金属のケイ酸塩
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ているが、１
０００℃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ているが、１
０００℃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、本発明はアルカリ土類金属と、ケイ
素、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、上記、アルカリ土類金属と、ケイ
素、酸素を含有する化合物が、アルカリ土類金属のケイ
酸塩であるダイヤモンド焼結体を提供する。また、上
記、アルカリ土類金属と、ケイ素、酸素を含有する化合
物が、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素からなる
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、本発明はアルカリ土類金属と、ケイ
素、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、上記、アルカリ土類金属と、ケイ
素、酸素を含有する化合物が、アルカリ土類金属のケイ
酸塩であるダイヤモンド焼結体を提供する。また、上
記、アルカリ土類金属と、ケイ素、酸素を含有する化合
物が、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素からなる
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、焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ酸塩を
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、焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ酸塩を用
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
アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の混合物を用い
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、焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ酸塩を
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、焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ酸塩を用
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
アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の混合物を用い
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、アルカリ土類金属のケイ酸
塩や、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の混合物
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。この度、本発明者らにより、アルカリ土類
金属のケイ酸塩や、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケ
イ素の混合物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。すなわち、本発明の特徴は、ダイヤモンド焼結体の
焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ酸塩あるいは、
アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の混合物を用い
た点にある。
塩や、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の混合物
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。この度、本発明者らにより、アルカリ土類
金属のケイ酸塩や、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケ
イ素の混合物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。すなわち、本発明の特徴は、ダイヤモンド焼結体の
焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ酸塩あるいは、
アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の混合物を用い
た点にある。
【０００７】アルカリ土類金属のケイ酸塩としては、Ｍ
ｇＳｉＯ3 、Ｍｇ2 ＳｉＯ4 、Ｍｇ 2 Ｓｉ3 Ｏ8 、Ｃａ
ＳｉＯ3 、Ｃａ2 ＳｉＯ4 、ＢａＳｉ2 Ｏ5 、Ｂａ2 Ｓ
ｉ3Ｏ8 などが挙げられる。これらのアルカリ土類金属
のケイ酸塩あるいは、アルカリ土類金属の酸化物と酸化
ケイ素の混合物は、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。
ｇＳｉＯ3 、Ｍｇ2 ＳｉＯ4 、Ｍｇ 2 Ｓｉ3 Ｏ8 、Ｃａ
ＳｉＯ3 、Ｃａ2 ＳｉＯ4 、ＢａＳｉ2 Ｏ5 、Ｂａ2 Ｓ
ｉ3Ｏ8 などが挙げられる。これらのアルカリ土類金属
のケイ酸塩あるいは、アルカリ土類金属の酸化物と酸化
ケイ素の混合物は、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。
【０００８】こうして得られるダイヤモンド焼結体は、
アルカリ土類金属とケイ素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、上記のようなアルカリ土類金属のケイ酸塩、あるい
はアルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の複合酸化物
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。
アルカリ土類金属とケイ素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、上記のようなアルカリ土類金属のケイ酸塩、あるい
はアルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ素の複合酸化物
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。
【０００９】本発明のダイヤモンド焼結体において、ア
ルカリ土類金属とケイ素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
えると過剰のケイ酸化合物の影響で、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０．０１〜２０
０μｍ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。
ルカリ土類金属とケイ素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
えると過剰のケイ酸化合物の影響で、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０．０１〜２０
０μｍ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。
【００１０】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、ア
ルカリ土類金属のケイ酸塩あるいはアルカリ土類金属の
酸化物と酸化ケイ素の混合物とを、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、アルカ
リ土類金属のケイ酸塩あるいはアルカリ土類金属の酸化
物と酸化ケイ素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、ア
ルカリ土類金属のケイ酸塩あるいはアルカリ土類金属の
酸化物と酸化ケイ素の混合物とを、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、アルカ
リ土類金属のケイ酸塩あるいはアルカリ土類金属の酸化
物と酸化ケイ素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。
【００１１】
【実施例】以下本発明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ＣａＳｉＯ3 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ＣａＳｉＯ3 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、
７．５ＧＰａ、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５体積％のＣａＳｉＯ3 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７６０
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バインダー
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。
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ＣａＳｉＯ3 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ＣａＳｉＯ3 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、
７．５ＧＰａ、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５体積％のＣａＳｉＯ3 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７６０
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バインダー
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。
【００１２】（実施例２）焼結助剤として、５体積％の
Ｍｇ2 Ｓｉ3 Ｏ8 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Ｍ
ｇ2 Ｓｉ3 Ｏ8 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。
Ｍｇ2 Ｓｉ3 Ｏ8 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Ｍ
ｇ2 Ｓｉ3 Ｏ8 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３）焼結助剤として、５体積％の
ＢａＳｉＯ3 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ＢａＳ
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。
ＢａＳｉＯ3 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ＢａＳ
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４）焼結助剤として、ＣａＯとＳ
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ＣａＯとＳｉＯ2 の複合酸化物が含まれてお
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ＣａＯとＳｉＯ2 の複合酸化物が含まれてお
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５）焼結助剤として、ＭｇＯとＳ
ｉＯ2 の２：３（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ＭｇＯとＳｉＯ2 の複合酸化物が含まれてお
り、硬度、靱性、耐熱性とも実施例１と同様であった。
ｉＯ2 の２：３（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ＭｇＯとＳｉＯ2 の複合酸化物が含まれてお
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６）焼結助剤としてＣａＳｉＯ3
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ＣａＳｉＯ3 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同定したところ、ダイヤモンドの
他、約２体積％のＣａＳｉＯ3 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７８００
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バインダー焼
結体に対し相対比較したところ、従来焼結体の約１．５
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１５μｍの合成ダイヤモンド粉末と
粒径１〜２μｍのＣａＳｉＯ3 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同定したところ、ダイヤモンドの
他、約２体積％のＣａＳｉＯ3 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７８００
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バインダー焼
結体に対し相対比較したところ、従来焼結体の約１．５
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。
【００１７】（実施例７）焼結助剤として粒径１〜２μ
ｍのＣａＯとＳｉＯ2 の混合物（体積比１：１）を用い
た他は実施例６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ＣａＯとＳｉＯ2 の複合酸化
物が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例６と
同様であった。
ｍのＣａＯとＳｉＯ2 の混合物（体積比１：１）を用い
た他は実施例６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ＣａＯとＳｉＯ2 の複合酸化
物が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実施例６と
同様であった。
【００１８】（実施例８）焼結助剤としてＣａＳｉＯ3
を用いた。平均粒径３μｍの高純度等方性黒鉛の厚み２
ｍｍの板状成形体と、粒径１〜２μｍのＣａＳｉＯ3 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、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１
５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ＣａＳｉＯ3 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７５００ｋｇ／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
バインダー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の板状成形体と、粒径１〜２μｍのＣａＳｉＯ3 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、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１
５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ＣａＳｉＯ3 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７５００ｋｇ／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
バインダー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。
【００１９】（比較例１）焼結助剤としてＣａＳｉＯ3
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ＣａＳｉＯ3 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ＣａＳｉＯ3 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。
【００２０】（比較例２）焼結助剤としてＣａＳｉＯ3
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ＣａＳｉＯ3 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ＣａＳｉＯ3 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。
【００２１】
【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】 アルカリ土類金属と、ケイ素、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】 アルカリ土類金属と、ケイ素、酸素を含
有する化合物が、アルカリ土類金属のケイ酸塩であるこ
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】 アルカリ土類金属と、ケイ素、酸素を含
有する化合物が、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ケイ
素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】 焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ
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】 焼結助剤としてアルカリ土類金属のケイ
酸塩を用い、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】 焼結助剤がアルカリ土類金属の酸化物と
酸化ケイ素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 (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7204266A JPH0952766A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP7204266A JPH0952766A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952766A true JPH0952766A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16487629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7204266A Pending JPH0952766A (ja) | 1995-07-07 | 1995-08-10 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0952766A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016538230A (ja) * | 2013-09-11 | 2016-12-08 | スミス インターナショナル インコーポレイテッド | 熱的に安定した多結晶ダイヤモンド及びそれを作製する方法 |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP7204266A patent/JPH0952766A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016538230A (ja) * | 2013-09-11 | 2016-12-08 | スミス インターナショナル インコーポレイテッド | 熱的に安定した多結晶ダイヤモンド及びそれを作製する方法 |
| US11306542B2 (en) | 2013-09-11 | 2022-04-19 | Schlumberger Technology Corporation | Thermally stable polycrystalline diamond and methods of making the same |
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