JPS58190872A - ダイアモンド系焼結体およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ダイアモンド粉末をニンケル基超耐熱合金粉
末にて結合したダイアモンド系焼結体とその製造法に関
するものである。

本発明は、ダイアモンド粉末にコバルト基超耐熱合金粉
末を加えたダイアモンド−コバルト基超耐熱合金混合粉
末を、ダイアモンドの安定領域における温度圧力条件を
満足する焼結用温度と焼結用圧力とのもとに曝らして焼
結作業を行うことを特徴とするダイアモンド系焼結体の
製造法と、゛斯様な製造法によって得られるところのダ
イアモンド粒子の多数個より成る集合体における個々の
ダイアモンド粒子の間の間隙に、コバルト基超耐熱合金
粉末が焼結して生成した海綿状構造のコバルト基耐熱合
金粉末の焼結組織が充塞していて、其の海綿状構造の焼
結組織が個々のダイアモンド粒子を強固に結合して構成
したダイアモンド系焼結組織を特徴とするダイアモンド
系焼結体である。

本発明のダイアモンド系焼結体を製造する焼結用原料に
おいてダイアモンド粉末に加えるコバルト基超耐熱合金
粉末は、高い機械的強度と高い耐熱性と強い耐酸化性と
を有し、更に、コバルトを５０重量％乃至７５重量％含
有しているコバルト基超耐熱合金の粉末の個々の粒子に
おけるコバルト部がダイアモンド粒子の表面部に良く焼
結する性質を有する金属であるから、斯様なコバルト基
超耐熱合金の粉末をダイアモンド粉末に添加した混合粉
末をダイアモンドの安定領域における温度圧力条件を満
足する焼結用温度と焼結用圧力とのもとに曝らして焼結
作業を行うときは、個々のダイアモンド粒子の表面部に
コバルト基超耐熱合金粉末が焼結すると共に其のコバル
ト基超耐熱合金粉末が相互に焼結して焼結組織を生成し
、其の生成した焼結組織が個々のダイアモンド粒子を結
合してダイアモンド系焼結組織を特徴とするダイアモン
ド系焼結体を生成する。斯様に本発明の方法によって生
成したダイアモンド系焼結体は、単一のコバルト粉末を
ダイアモンド粉末に加えた混合粉末を焼結して生成した
ダイアモンド焼結体に比して機械的強度と耐熱性と耐酸
化性とにおいて優れた性能を持ったダイアモンド系焼結
体である。

本発明の目的は、以−りに説明した優れた性能な持った
ダイアモンド系焼結体を提供すると共に斯様な優れたダ
イアモンド系焼結体を製造する工業的に有効な方法を提
供しようとするものである。

次に、本発明の方法によって本発明のダイアモンド系焼
結体を製造する工程と作用とを説明すると共に製造して
得られる本発明のダイアモンド系焼結体について説明す
る。

焼結用原料は、ダイアモンド粉末を５５重量％乃至７５
重量％と、コバルトを５０重量％乃至７５重量％含有し
ているコバルト基超耐熱合金粉末を４５重量％乃至２５
重量％との割合範囲内より選別した割合にて混合した混
合粉末を使用する。斯様に調合した焼結用粉末を焼結す
る作業を予備焼結作業と本焼結作業との２段階にて行い
、其の予備焼結作業において使用する予備焼結用圧力と
予備焼結用温度とをダイアモンドの安定領域における温
度圧力条件を満足する４　０．０００に４／ｃｒｌ乃至
４８，０００ｋｇ／ｃｒ／１の範囲内の圧力と９００℃
乃至１．２００℃の範囲内の温度とより選定し、其の本
焼結作業において使用する本焼結用圧力と本焼結用温度
とをダイアモンドの安定領域における温度圧力条件を満
足する４　８．０００　ｋｇ／ｃｒｌ乃至６０．　ＯＯ
Ｏｋｇ／　ｃｒｌの範囲内の圧力と１．２００℃乃至１
．６００℃の範囲内の温度と１９選定する。次いで、予
備焼結作業を始めるに当シ、先づ、容器内の焼結用原料
に選定した予備焼結用圧力を加え、続いて、其の予備焼
結用圧力を加えた状態にある焼結用原料を徐々に加熱し
て選定した予備焼結用温度にまで昇温しで、其の予備焼
結用温度を保持するに必要な加熱を１０分間乃至６０分
間持続する。この予備焼結作業において、容器内の焼結
用原料においては、ダイアモンド粒子の多数個より成る
集合体における個々の粒子の間の間隙に、コバルト基超
耐熱合金粉末より成る海綿状構造の不完全焼結組織が充
塞して、其の不完全焼結組織が個々のダイアモンド粒子
に接着した状態を生成する。次いで、加えていた予備焼
結用圧力を強めて選定した本焼結用圧力にまで昇織が凝
固して固相完全焼結組織を生成すると共に其の固相完全
焼結組織が個々のダイアモンド粒子に固相にて焼結して
いる状態を生成して、固相焼結組織体であるダイアモン
ド系焼結体を生成する。以上に説明した作業によって製
造したダイアモンド系焼結体は、多数個のダイアモンド
粒子の集合体における個々のダイアモンド粒子の間の間
隙に、コバルト基超耐熱合金粉末が焼結して成れる海綿
状構造の焼結組織が、個々のダイアモンド粒子を焼結し
て構成した焼結組織体を特徴とするダイアモンド系焼結
体である。次に、実施例によって、ダイアモンド系焼結
体の製造法と製造して得られたダイアモンド系焼結体に
ついて説明する。

実施例　１゜ 焼結用原料には、ダイアモンド粉末を５５重量％と、コ
バルトが４２重量％とニッケルが２８重量％とり晶ムが
２１重量％と硼素が５．２重量％とモリブデンが６．５
重量％と珪素が４．５重量％との割合の組成を成した福
山金属箔粉工業会社のＦＲ−１５０であるコバルト基超
耐熱合金粉末を４５重量％との割合にて混合した混合粉
末を使用した。斯様に調合した焼結用原料を容器内に充
填して、其の容器を高温高圧発生室内に装填した。次い
で、其の容器内の焼結用原料を焼結する作業を予備焼結
作業と本焼結作業との２段階にて行い、其の予備焼結作
業において使用する予備焼結用圧力と予備焼結用温度と
に４５．０００　ｋｇ／ｃａの圧力と１．１００℃の温
度とを選定し、其の本焼結作業において使用する本焼結
用圧力と本焼結用温度とに５５．０００ｋｇ　／　ｃｒ
ｌｔの圧力と１．４００℃の温度とを選定した。

次いで、予備焼結作業を始めるに当り、先づ、高温高圧
発生室内に装填した容器内の焼結用原料に選定した予備
焼結用圧力４５，０００　ｋｙ／　ｃｒｌの圧力を加え
た。次いで、其の予備焼結用圧力を加えた状態にある容
器内の焼結用原料を徐々に加熱して選定した予備焼結用
温度１．１００℃にまで昇温して、其の１．１００℃の
温度を保持するに必要な加熱を２５分間持続した。次い
で、加えていた予備焼結用圧力を強めて選定した本焼結
用圧力５５．０００　ｋｇ　／　ａＡにまで昇圧した。

次いで、其の本焼結用圧力を加えた状態にある焼結用原
料に加えていた予備焼結用温度１．１００℃における加
熱を強めて選定した本焼結用温度１、４００℃にまで昇
温しで、其の１，４００℃の本焼結用温度における加熱
を５０分間持続した。

次いで、加えていた本焼結用圧力は保持したままで、加
熱のみを停止した。続いて、高温高圧発生室を外部より
冷却した。次いで、其の室内の温度が６００℃にまで降
温した後に、保持していた本焼結用圧力を常圧にもどし
て、高温高圧発生室内より容器を押し出し、其の容器内
より焼結体を取り出した。以上に説明した作業を終えて
得た焼結体は、ダイアモンド粒子の多数個より成る集合
体における個々のダイアモンド粒子の間の間隙に、コバ
ルト−ニッケルークロム−硼素−モリブデン−珪素を成
分としたコバルト基超耐熱合金粉末が海綿状構造を成し
て焼結して生成したコバルト基超耐熱合金粉末の焼結組
織が充塞していて、其のコバルト基超耐熱合金粉末の焼
結組織が個々のダイアモンド粒子を焼結して構成したダ
イアモンド系焼結組織体を特徴としたダイアモンド系焼
結体であった。

実施例　２゜ 焼結用原料にはダイアモンド粉末を６５重量％と、コバ
ルトが６８重量％と炭素が１重量％とクロムが２６重量
％とタングステンが５重量％との組成を成したパウダレ
ックス社のステライト−６であるコバルト基超耐熱合金
粉末を３５重量％との割合にて混合した混合粉末を使用
した。斯様に調合した焼結用原料を用いてダイアモンド
系焼結体を製造する作業は実施例１の場合と同様にして
行った。焼結作業を終えて得た焼結体は・ダイアモンド
粒子の多数個より成る集合体における個々のダイアモン
ド粒子の間の間隙に、コバルト−炭素−クロム−タング
ステンを成分としたコバルト基超耐熱合金の粉末が海綿
状構造に焼結して生成したコバルト基耐熱合金粉末の焼
結組織が充塞していて、其のコバルト基超耐熱合金粉末
の焼結組織が個々のダイアモンド粒子を焼結して構成し
たダイアモンド系焼結組織体を特徴としたダイアモンド
系焼結体であった。

実施例　３゜ 焼結用原料には、ダイアモンド粉末を７５重量％と、コ
バルトが７２重量％とニッケルが６重量％とクロムが２
１重量％と硼素が２．７重量％とタングステンが５．５
重量％と珪素が１．７重量％との割合の組成を成した福
山金属箔粉工業会社のＦＲ−１６０であるコバルト基超
耐熱合金粉末を２５重量％との割合にて混合した混合粉
末を使用した。斯様に調合した焼結用原料を用いてダイ
アモンド系焼結体を製造する作業は実施例１の場合と同
様にして行った。焼結作業を終えて得た、焼結体は、ダ
イアモンド粒子の多数個より成る集合体における個々の
ダイアモンド粒子の間の間隙に、コバルト−ニッケルー
クロム−硼素−タングステン−珪素を成分としたコバル
ト基超耐熱合金粉末が海綿状構造に焼結して生成したコ
バルト基超耐熱合金粉末の焼結組織が充塞していて、其
のコバルト基超耐熱合金粉末の焼結組織が個々のダイア
モンド粒子を焼結して構成したダイアモンド系焼結組織
体を特徴としたダイアモンド系焼結体であった。

以上に説明した実施例にて製造したダイアモンド系焼結
体より成るチップと、ダイアモンド粉末が７７重量％と
コバルト粉末が２３重量％との割合の混合物を焼結して
製造したダイアモンド焼結体より成るチップを用いて、
アルミニウムが８８重量％と珪素が１２重量％との組成
のアルミニウム合金シルミンより成るピストン素材に直
径５５ミリ、長さ４０ミリの円筒面を形成する切削作業
を行った。其の作業において、上記のコバルト粉末のみ
をもってダイアモンド粉末を結合したダイアモンド焼結
体よシ成るチップを使用した場合は、−回の研磨にて連
続して１４．１００個切削できたのに対し、本実施例に
て製造したダイアモンド系焼結体より成るチップを用い
た場合は、−回の研磨にて連続して１４、３００個乃至
１６．５５０個切削できた。この切削実験によシ明かな
ように、アルミニウム合金の切削作業においては、コバ
ルト粉末のみを結合剤としたダイアモンド焼結体より成
るチップに比較して本実施例にて製造したダイアモンド
系焼結体より成るチップは、著しく高い生産性を実現す
ることができた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイアモンド粉末を５５重量％乃至７５重量％と
   、コバルトを５ｏ重量饅乃至７５重量％含有しているコ
   バルト基超耐熱合金粉末を４５重量％乃至２５重量％と
   の割合範囲内より選定した割合にて混合した混合粉末を
   、ダイアモンドの安定領域における温度圧力条件を満足
   する焼結用圧力と焼結用温度とのもとに曝らして、ダイ
   アモンド粒子の表面部に焼結したコバルト基超耐熱合金
   粉末が相互に焼結して生成した海綿状構造のコバルト基
   超耐熱合金粉末の焼結組織が個々のダイアモンド粉子を
   強固に結合して構成したダイアモンド系焼結組織を特徴
   とするダイアモンド系焼結体０
2. （２）ダイアモンド粉末を５５重量％乃至７５重量％と
   、コバルトを５０重量％乃至７５重量％含有しているコ
   バルト基超耐熱合金粉末を４５重量％乃至２５重量％と
   の割合範囲内より選定した割合にて混合した混合粉末を
   焼結用原料とし、其の焼結用原料を容器内に充填し、其
   の容器を高温高圧発生室内に装填し、次いで、其の容器
   内の焼結用原料を焼結する作業を予備焼結作業と本焼結
   作業との２段階にて行い、其の予備焼結作業において使
   用する予備焼結用温度と予備焼結用圧力とをダイアモン
   ドの安定領域における温度圧力条件を満足する４　０．
   　ＯＯＯｋｇ　／　ｃａ乃至４８．　ＯＯＯｋｇ／　ｃ
   ｒＡの範囲内の圧力と９００℃乃至１．２００℃の範囲
   内の温度とより選定し、其の本焼結作業において使用す
   る本焼結用温度と本焼結用圧力とをダイアモンドの安定
   領域における温度圧力条件を満足する４　Ｂ、　ＯＯＯ
   ｋｇ／ｃａ乃至６０．０００　ｋｇｌｏｈの範囲内の圧
   力と１，２００℃乃至１．６０　’０℃の範囲内の温度
   より選定し、次いで、容器内の焼結用原料に選定した予
   備焼結用圧力を加え、其の圧力を加えた状態にある焼結
   用原料を徐々に加熱して選定した予備焼結用温度にまで
   昇温し、其の予備焼結用温度における加熱を１０分間乃
   至３０分間持続し、続いて、加えていた予備焼結用圧力
   を強めて選定した本焼結用圧力にまで昇圧し、続いて、
   加えていた予備焼結用温度における加熱を強めて選定し
   た本焼結用温度にまで昇温し、其の本焼結用温度におけ
   る加熱を１０分間乃至６０分間持続し、次いで、加えて
   いた本焼結用圧力は保持したままで加熱のみを停止し、
   続いて、高温高圧発生室を冷却して其の室内の温度が３
   ００℃にまで降温した後に、保持していた本焼結用圧力
   を常圧にもどすことを特徴とするダイアモンド系焼結体
   の製造法。