JPS60246284A - 耐酸化性の被覆多孔質砥粒コンパクトおよびその製造方法 - 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】 −明　の　背　坦 本発明は、■貝要素として有用な自己ｌｌ”１合ダイ３
− ヤモンド粒子の多結晶集合体、即ち多結晶コンパクトに
関し、さらに訂しくは耐酸化性の高い金属被覆多結晶集
合体に関する。

ダイヤモンド、立方晶窒化１１５１ｔｉ（ＣＢＮ）また
は他の砥粒を種々の工員の研削、摩耗または切削部に埋
設して用いることはよく知られている。このような工具
の有効部分は樹脂結合および金属結合構造をとっている
。このような砥粒を種々の金属および金属の合金で単層
または多層に被覆して、結合持続性を高め、高温酸化抵
抗を改良し、高温黒鉛化を抑制するなどの利点を得てい
る。このような被覆は微粒ダイヤモンドや他の砥粒を種
々の工具に用いる場合に、特に有効である。この甲−粒
子被覆の代表的な技術としては、英国特許第１゜３４４
．２３７号および同第７１２，０５７＠、米国特許第２
．３６７．４０４弓、同第３，６５０．７１４号、同第
３．９５７，４６１号、同第３．９２９．４３２号、同
第３．９８／１．２１４号および西ドイツ国特許公開第
２，１２４，６３７号が挙げられる。

＝４　＝ 多結晶グイｔ”Ｅンドおよび多結晶ＣＩ３Ｎ　＝ｌンパ
クトで代表ｉ′５れる多結晶砥粒の＝ｌンパクｌ−ｂ当
業界でよく知られている。このようなコンバク１〜の代
表的なものが、多結晶ダイヤモンド」ンバクトにツイテ
ハ米ｔ：Ｘ４　Ｖｉｉｉ’ｆ第３　、７４５　、６２３
　ｆ’ｒｔＢＪ。

び同第３．６０９，８１８号に、多結晶ＣＢ　Ｎ　−＋
ンパクトについては米国特許第３，７６７．３７１号お
よび同第３，７４３，４８９号に記載されている。この
ような多結晶コンバク１へは多くの使用分野で当技術に
多大な貢献をしているが、高温、例えば約７００℃以上
での熱劣化により一］ンパク１〜の有用性が制限され、
特に金属母材結合用途で制限が大きい。このような多結
晶コンパクトの熱安定性が、約３％未満の非ダイヤモン
ド相を含有する多孔質自己結合ダイヤモンドおよびＣＢ
　Ｎコンパクト−（以下「多孔質コンパクト」と称する
）の出現で向１ニした。このタイプのコンバクｉ〜が米
国特許第４，２２４．３８０号および第４，２８８．２
４８＠の対象である。

微視的には多孔質コンパクトの表面は極めて粗いので、
一般に機械的手段による結合保持が充分である。従って
、現行技術では微結晶の対応コンパクトの場合に要求さ
れるような、母材結合反応性被覆の必要性は一般に認め
られていない。さらに、相方に連結した気孔ＢＹとして
気孔が全体に分散した上記自己結合ダイレモン１粒子が
すぐれた熱安定性をもっているのは、通常このような〕
ンバクト中に存在し、ダイヤモンドとは異なる熱膨張係
数をもつ金属性物質の焼結助剤を除去したけいであると
されている。従って、母材結合反応付被覆を設けると、
多孔質コンパクトが被覆金属による再溶浸を受ける可能
性があり、その結果熱安定性が失なわれる可能性がある
と説明されていた。

母材結合反応性被覆の適用を妨げるもう一つの因子は、
このようなコンパクトが金属結合形成に要する処理の高
湿で酸化しない安定性をもつと予想されることである。

酸化安定１４は従来のコンパクトで認識されていた問題
ではない。さらに、同等の１法の大きな単結晶ダイヤモ
ンドが、その人きなサイズに基づくかなり良好な酸化安
定性をもつことが知られ（いる。ダイヤモンドの酸化は
湿度、時間および粒状性（表面積／甲１；ｔ　ｒｐ品）
の関数であるからＣある。

Ｒ＋１１　の　開　示 本発明は、−上述した多孔質多結晶＝１ンパタトが、従
来の多結晶ダイヤモンド］ンパク］〜または同等のサイ
ズ（即ら重量）の単結晶ダイヤモンドと比較して、予想
しくワめほど劣つＩこ６４酸化ｆ１を示４との認識に基
づいている。金属結合形成は不活性または還元付雰囲気
下で行わなければ＜’ｒらず、ｉｔ　／こ多孔質コンパ
クトが良好な熱安定性をもつことが知られているので、
（二ｌンバク１〜を金属結合１貝に加工する）製造業者
が顕著な耐化劣化をみつ（」ること１ま通常２Ｚい。不
活１７１または還元何条（’Ｉ　ｌ；Ｌいかイする酸化
の一因ともならないからである。まｌこ、製造業者にと
って顕名イ丁酸化劣化に出会うとは予想もしく（１イｊ
いことである。

しかしながら、金属結合形成がいつム不活１１１ν囲気
条件で行われるわけではなく、前）ホしＩごＪ、うに酸
化が考えているよりｔ）悪くなることがありｕｌ７− る。偶然にも、多孔質コンパクトがメツシコダイヤモン
ドと同様の酸化プロフィールを呈Ｊるとの認識から、こ
のＪ：うな多孔質コンパクトの耐酸化性を高める目的で
、本発明に到達した。従って、本発明は、空の通気孔群
がコンパクト全体に分散した自己結合ダイヤモンド粒子
からなるすぐれ１＝多結晶コンパクトである。多結晶集
合体またはコンパクトの改良は、このタイプのコンバク
１への耐酸化性を高めるためであり、コンパクトの外表
面すべてが金属結合形成条件下で有効な連続被覆で包囲
され、かくして上記コンパクト中のダイヤモンドの酸化
がコンパクトのダイヤモンド特性の低下が起る限界レベ
ルを越えないようにづることにある。金属結合形成条件
は、ここでは、酸素よＩこは水蒸気、即ち酸化性物質の
存在下、約１２００℃を実質的に越えない温度での金属
結合形成条ｒ［と定義される。

多孔質多結晶コンパクトの耐酸化性の改良に対応づる方
法は、コンパクトの外表面ずべてを金属結合形成条（’
Ｆ下で有効な連続被覆で包囲し、かく８− して十配］ンパクト中のダイ＼７しンドの酸化が−Ｉン
パクトのダイヤモンド１−ＩＨの１１（下が起る限り一
レベルを越えないようにＪることＪ、りなる。ダイヤモ
ンドニ［業界で代表的な金属被覆で曝ま、ｉ１１続被覆
の厚さをもつとも薄いところで約２５・〜３０　ｔｔ以
−ト、好ましくは約５０μ以１、イして１ｉｉに好Ｊ、
しくは約１００μ以上とすべきである。

本発明には、多孔１’Ｊ集合体または二１ンバタトのＪ
ぐれた熱安定性を保持しながら、その耐酸化１）１を高
める利点がある。他の利点として、ｆＩ４酸化１１の改
良が、コンパクトの、例えば工具要素としての特性を不
本意に失なうこと’Ｊｌ　＜　’＋！成される。らう一
つの利点として、改良された多孔質多結晶−〕コンパク
トが金属母材内に適切に保持される。これらの利点や他
の利点が以下の説明から当業者には自ずと明らかになる
はずである。

３、発明の詳細な説明 前述したように、ダイヤ１ンド酸化ｔま潟１α、Ｈ，１
１問および粒状性の関数である。純粋な化学ＦトとしＣ
のダイ（）１ンドは固有の酸化限界温度がある。

予１１］ｔ！さることには、本発明者はダイ−７モンド
の粒状性がダイＸｙ　Ｅンドの酸化を評１１１Ｊる」−
で小要な要素であることを見出した。即ち、ダイヤモン
ド酎化に関して多結晶集合体が同等重量の単結晶ダイヤ
モンドと同様の挙動をなすであろうと予想されるが、多
孔質多結晶集合体が極めて小ざい甲結晶に負型的＜Ｅ　
Ｍ化特性を早することを、本弁明者は見出した。これは
、部分的には、多孔質集合体の粗い表面おにび通気孔に
基づいて生起するものと説明される。次表に、平常空気
中での種々のダイヤモンドタイプについての酸化速度デ
ータを比較して示し、このような種々のダイヤモンドタ
イプについての固有の酸化限界温度の理解を助ける。

第１表（ａ） 加熱速度２℃／′分で　加熱速度１００°０・′分１％
減吊に達する　での酸化限９＋！ ２０、、／２５メツシフ 合成ダイヤモンド　７７０　９００ ２３０／２７０メツシフ 合成ダイ１７モンド　６４０ ２３０／２７０メツシユ天然 ダイ１１モンド（破砕くず）　６／１０　７２５多孔質
多結晶グイｔ”［ンド 、：１ンパクｈ　６２７　（Ｃ）　７６５２３０’２７
０メツシーＪ破砕 合成ダイヤモンド　６１５　７／′ＩＣ）（ａ）　ＴＧ
Ａ分析、詳しくは実施例参照。

（ｂ）　加熱スケジ］−／ｌ／：５００℃まｒ５０℃１
５）、？（７）１１２２℃７・７分。

（ｃ）　重！？！７．９３〜１３０．５４ｍｇの範囲の
試１１１６個の平均、渇庶範囲６１２〜６６２℃。

上表のデータは、ダイヤモンドの１法が１の酸化限界温
度に対してもつ？ｆｉ要↑１を強調している。

加熱速度が酸化限界温度にな？ｌ影響し１−表から明ら
かである。多孔質多結晶ダイＸ”Ｅンドーｌンパク１１
− トについて測定された低い酸化限界温度もまったく予期
しないものである。本発明の着想に従って達成されるの
は、多孔質多結晶ダイヤモンドＴ１ンバクトの耐酸化性
または酸化安定性を、その性能および熱安定↑４を保存
し４１がら改良するということである。

まず多孔質多結晶ダイヤモンドコンパクトに言及する。

米国特許第４．２２４．３８０号および第４．２８８，
２４８号にその詳細な開示がある。

多孔質多結晶ダイヤモンドコンパクトは、コンパクトの
約７０〜９５容υ％を占めるダイヤモンド粒子１）＋　
＋ろなる。焼結助剤の金属相がコンパクト全体にはり均
一に存在し、少量、代表的には］ンパクトの約０．０５
〜約３容め％の範囲の吊ａ在する。空の通気孔群がコン
パクトに分散し、これら空孔はダイヤモンド粒子と金属
相とにより画定されている。このような空孔は一般にコ
ンパクトの約５〜３０容串％を占める。コンパクトはリ
ーイズが代表的には約１〜１０００ミクロンの範囲にあ
る自己結合ダイヤモンド粒子から構成される。こ１２− のＪ、うな］コンパクトを基体、例えばＷＣ−Ｃｏ系超
硬合金に結合ザることができるが、このＪ、うに支持さ
れた多孔質コンバク１〜は通例、酸化安定１１問題をひ
き起Ｊ加工条件に出会わない。しかし、このような複合
コンパクトに本発明の教示を適用でさることも確かであ
る。また、未だ試験していないが、本発明の種々の利点
が被覆多孔質ＣＢＮ］ンパク１〜に６適用できるだろう
。

焼結助剤材料の金属相はダイヤモンド用の触媒／溶媒で
あり、米国特許第２，９４７，６０９＠おにび第２，９
４７，６１０号に代表されるＪ、うな、当業弄でよく知
られた高汀／高温技術によるコンパクト形成に利用され
る。このような触媒物質は、■族金属、り［１ム、マン
ガン、タンクルＪ５りなるＢＹから選ばれる元素形態の
触媒金属；これら触媒金属と非触媒金属との合金化可能
金属の混合物；これら触媒金属２種以上の合金：おＪ、
び触媒金属と非触媒金属との合金よりなるれＹから選ぶ
。

元素または合金形態のコバルトが、ダイヤモンドコンバ
クミル形成用の金属相または触媒／ＪＲ’！！として当
技術で適切であることを確かめた。

多孔質多結晶ダイヤモンドコンパクトは、酸処理、液体
亜鉛抽出、電解研摩または類似の処理により金属相を除
去して、熱安定な形態に転化される。］ンパクトは、転
化の反転を促進するか、周囲のダイヤモンドとは異なる
率で膨張するか、あるいは、タイＶモンドの黒鉛への転
化を促進し、これにより高温でダイヤモンド−ダイヤモ
ンド粒子結合を破壊づる残留金属相を実質的に含まない
。

従来技術で多孔質多結晶ダイヤモンド集合体を被覆しな
い方がよいとしているのは、この熱劣化を防ぎたいどい
つ要望からである。この点で、従来技術では、多孔質多
結晶ダイヤ′Ｅンドコンパクトを金属母材中に、金属結
合形成の結束として金属が有意な稈麻までコンパクトへ
の再溶浸をイｌ］しないような条件下で埋設づるΦ要ｖ
１も認識されている。加工時にこのよう４に注意を払え
ば、多孔質多結晶ダイヤモンドコンパクトに特有の望ま
しい熱安定性が保証される。適正１．ｒ　１１１１　Ｉ
条１′Ｆ下では、多孔質多結晶ダイヤモンドコンパクト
、１２００〜１３００’Ｃまで実質的な熱劣化をイトし
ること／７　（安定である。このよう４１条例には、５
業Ｗでよく認識されているように、温１αが６００−７
００　”Ｃ以上に４Ｔると予想されるどきの不活性また
は；’ｉ　ｙｉ性雰囲気が含まれる。

本発明ににれば、このように形成した多孔質多結晶ダイ
ヤモンド技術分野！−を次に被治二［稈に供し、コンパ
クトの外表面の寸べてを連続被覆で包囲する。被ω（Ｊ
はとんどの場合経演竹と効率から金属であり、代表的に
はダイヤモンド技術分野で・よく用いられる金属である
。このような？ｌ’ｌ　ｍ金属は金属結合形成条ｆｌ下
で不活ｔ’ｌな障キＳ！か、例えばチタンのようなｌ！
ｉ素または水蒸気と反応ｆ’ｌの犠？’１またｆ、！不
働態化被覆であってｂよい。金属液ｒＪ１．１、金属？
２１　＋４との適合性を付勺し、加重処理雰囲気中で安
定に留まり、ダイＶ土ンドの存（１手て安定τあり、さ
らに加１！ｌ！１理中（耐久（ＩＥであるｌ−１的にり
ｆ適である。この被覆は、ダイヤモンド？Ｍ　ｌ’ｌの
喪失が認められる限界レベルが加■処理中ｔｔ−Ｊｌｌ
！われイ１い限り、本発明の要旨を逸ＩＩ＋＋りること
／ｆく、金＆］ｉ１５− 結合形成中に軟化し、極端な場合には溶融することもあ
る。Φ要なのは被覆の最小厚さおよび連続性を耗持りる
ことである。厚さに対応するのは、被覆として適用され
た特定の材料が？覆る気孔率である。確かに、被Ｎ祠料
がち密であるとＭ素に対して効率のよい障壁が１ｑられ
、相対的に薄い被覆を適用ヴ−ることができる。他方、
より多孔（’ｔの被覆材料ではイれを補償するために厚
さを増重必要がある。このような気孔率または密度は材
料に特有であり、被覆を設けるのに選択した特定の方法
の結束である。一般に、被覆の厚さは約３０μから約１
５０μまでの範囲にあり、揚台によってはもつと大ぎな
値をとってもよい。

ダイヤモンド技術分野で有力な金属としては、例えばニ
ッケル、銅、チタン、鉄、コバルト、りｎム、タンタル
などがある。勿論、混合物、積重ね層（同じまたは責な
る組成のｆ’ｉ’＋１ｍ、例えばＷまたは７ｒのような
耐火金属の内層と他の慣用金属の外層）または合金を、
必要なら、望ましいならあるいは好都合なら使用するこ
ともできる。金属−１６− 被覆がたしかに当技杯Ｉで（，１好）凶で・あろうが、
被Ｆ、７としてセラミック液留、イｉ機金屈被ｉでイｆ
ど０、このよう＜；　＋Ａ　Ｆｌが耐酸化１１の向１を
実現りるのに必Ｄ　％　ｎ　Ｍヲ’ｆｌ　ＦＦ　”ｌ　
ル１７）−ｔアｔｔ　１．ｉ、ｆＪ：　ｆｌｌ　＋’ｌ
　ｆＥ　テあることをＪ電解１べさである。このｆＪ設
ぐ、被覆祠穿≧１が炭化物形成ｆｌである必要は４丁い
。叩ら、ｌｌタイ／１ンドと反応してダイ１′ノシンｊ
：と化学１１合を形成（ｌる必要はイ１い。しかし、被
覆材１′Ｈ１とタイ−７［ン１゜との間に化学反応が起
ったどじでし、ぞれにＪ、す二１ンパク］へのダイヤモ
ンド特ｉ１１の喪失がｌｉｔと八７どまたは１つｌ、：
く起らないならば、ぞのＪ、う＜Ｃ化学反応も訂容でき
ることを理解・ノベきであろ３．］コンパクトのダイヤ
モンド特（／ｌの喪失が起る限界レベルと）よ、多孔質
多結晶タイ（ノモンド丁１ンパク１〜か♀するダイヤ−
［ンド特ゼ１が翰持されることを愚昧する。このような
特性とは、例えば熱安定１）１、横破断強さ、硬さ、イ
の仙の特Ｍて、例えば釆ＩＩ、）狛ＦＦ第’Ｉ、２２４
．３８０ｇ１ｆ；Ｊ、び第１２８８゜２４８号に記載の
通りである。当聚者てあれば１１しく認識でさるＪ、う
に、このＪ、うむダイＡ’　ｔンド特ｉ４が失なわれな
ければ、コンパクトの一部が犠牲になってもかまわない
ことを理解すべきである。

好ましい金属被覆を多数の慣用技術により、多孔質多結
晶ダイＶモンドコンパクトに適用することがぐきる。ま
だ試験していないが、電解めっきが好適な技術と考えら
れる。電気めっきにより非導電性材料、例えば多結晶ダ
イヤモンド上に均一な層をｊ「積するには、２つの作用
、即ち表面を活性化して表面を導電性にすることと、機
械装置を用いてぬつぎ中粒子を遊動状態に保つことを実
施する必要がある。第１の目的は、多孔質コンパクトの
表面を金属で被覆することにより達成される。

それには色々な方法が使用でき、また当業界で使用され
てきた。支配的な方法として、ダイヤモンドをｉｌＩ性
塩生塩化第溶液に浸漬し、次いでブラシア（３ｒａｓｈ
ｅａｒ　）調製液を用いて調製済み表面上で銀を還元す
る方法と、無電解ニッケルまたは銅のち密な層を設ける
一層一般的で新しい方法の２つがある。薄い金属層を金
属蒸着、スパッタリング、化学的蒸着（ＣＶＤ）または
バック拡散により設ける別法も、必要なら、望ましいな
らまた９Ｔ都合なら、通常のやり方で使用することがで
きる。

ひとたび多孔質コンパクトの表面を導電１’ｌにしたら
、標準的な電解技術を用いてコンパクトは容易にめっき
される。金属の付着はＪ：り知られた方法であるが、コ
ンパクト同士を接着Ｊることなく金属を均−付着覆るの
は困難である。バレルめっきは、電気めっき技術者がそ
のような困難を克服するために使用した技術である。こ
の方法では、活性化した多孔質コンパクトを、基部に陰
極を設置ノだ傾斜回転シリンダまたはバレルに入れる。

陽極はニッケルめっきしたいときにはニッケル類であり
、傾斜バレルの１端に配碑ツる。ｂつともよく用いられ
るめっき液はワッツ（Ｗａｔｔｓ）浴である。ワツツ浴
は約１０（１／／の硫酸ニッケル六水和物、６０’ｊ／
１の塩化ニッケル六水和物および４０’）／ｌのホウ酸
を水溶液として含有する。

施用される特定の金属、液留多結晶コンパクトの用途そ
の他の要素に望ましい被覆の最ｔ１４厚さを達成するの
に適当な条件および時間でめっきを行う。

−ｌ　ソ　− 金属結合形成は代表的には、約７００℃のように低い温
度から約１２００℃またはそれより僅かに高い温度まで
の範囲の温度で実施する。多孔質多結晶ダイＶモンドコ
ンパクトは、このような温度範囲で酸化を受けやすいの
で、保護が必要である。この点で多孔質コンパクトが、
不活性または還元性雰囲気下で処理されるときには、熱
およびＷＩＡに対して１Φめて安定であることを再び述
べておかなければならない。しかし、代表的には空気ま
たは水蒸気の存在により酸化性条１’１が生成するので
、酸化が始まる。雰囲気中の酸素または水が低レベルで
あると、必要な度合の保護を達成するのに相対的に薄い
被覆でも耐えられるようである。

しかし、酸化過程の開始には痕跡量の水よＩごは酸素が
必要なだけであることを認識ずべきである。

なお強調しておくと、被覆にピンホールでも存在すると
、酸素が多孔質コンパクト中に浸透し、づぐに劣化（崩
ｌ１ｌ）が続いて起るので、通常ではピンホールの存在
は許容できない。本発明の被覆コンパクトを用いると、
被覆コンパクトの処理加工２０− を比較的厳しくない条件下で行うことができる利点が得
られる。さらに、姐理■稈に酸素または水蒸気が偶然進
入するようなことが起った場合でも、保護手段がどられ
ている。金属結合形成は、通例、金属粉末の成形および
通常の溶浸ぞの曲の技術により実施１Ｊ−ることができ
る。このような実施過程はまったく慣例通りであり、こ
のような金属結合形成についてここでこれ以上説明する
必要は４にいだるう。

以下の実施例により本発明をどのように実／ｉｌ！！す
るかを示すが、これらの実施例が本発明を限定するもの
と解すべきではない。本川１１１Ｎでは、特ｋ［しない
限り、割合およびバーレンテージはづべて重吊塁型であ
り、単位はすベー（メーｌ〜ル法である。

また刊行物１．ｉ？ｌべて先行文献として引用しである
。

実　施　例 熱千ｍ分析（以下ＴＧΔ）はリーンプル重♂を制御され
た雰囲気中で高い温度条ＣＩで連続測定づるものである
。（ノンプル重昂の減少は、υ−ンブルから揮発性の反
応生成物が発生したことを承り。ダイＶモンドについて
は、Ｍ索が高温で反応して一酸化炭素、二酸化炭素およ
びこれらの混合物を形成する。Ｊ　、　Ｅ　、　Ｆ　１
ｅｌｄｌｔａ、［ダイヤモンドの性質（−丁ｈｅ　ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｒ　［）ｉａｍｏｎｄ）　ｊ　、
アカデミツク・ブレス（△ＣａｄＯＩｌｌＩＣｐ　ｒｅ
ＳＳ）刊、米国二１−ヨーク州ニューヨーク、１９７９
年参照。

ＴＧ△測定によって、ダイヤモンド製品が酸化し始める
限界温度をめることかできる。ここに報告したＴＧＡ曲
線はデュポン（［）ｕｐｏｎｔ　）　１０９０熱分析器
（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａ　ｎａｌｙｚｅｒ　）で、すべて
のサンプルを白金サンプルホルダにのせて（りたもので
ある。すべての雰囲気を７５１！／分の流暢で導入した
。「空気」雰囲気にはボンベ詰め呼吸用空気を使用した
。アルゴンキルリヤガスは工業純度（Ｉｌ［１度９９．
９％）のものであった。

多孔質多結晶ダイヤモンドコンパクトを米国特許第４．
．２２４，３８０号および第４．２８８゜２４８号に従
って製造した。評価対象の］ンパクトはサイズが総槍量
で８１１（Ｉを少し下まわる圃から１３０１１１（＋を
越える値まであった。チタン金属被覆を多孔質多結晶ダ
イヤモンドコンパクトに、慣例のスパッタリング（１１
技術によって施した。ニッケルー燐被膜を慣例の無電解
めっき技術により巾ね層として施し、実施例に報告した
望ましい厚さレベルを達成した。実験のそのほかの細か
い点は各実施例に関連して記づ。

実施例　１ 多孔質多結晶ダイヤモンド］ンパク；・（総重畠６２１
１（１）を温度範囲２５℃〜１１５０℃、加熱速度５°
Ｃ／分でＴＧＡ分析に供した。ｖ５１図に、工業用アル
ゴンカス（Ｐａ素５ｐｐｍ　、　４ｍ５１）ｒｌｌｌｌ
　）　＋７）加熱用雰囲気中で記録し／、：　Ｔ　Ｇへ
曲線を示ず。リンプルの１％減硲が８７０℃で記録され
た。低レベルのｌ！ｉ索／水蒸気の極めて腐食性の性質
と、多孔質多結晶ダイ１７モンドニ１ンパクトとの速い
反応速度がこの実験で実証されＣいる。

導入アルゴンガスラインに乾燥装＠（硫酸カルシウム充
填管）を取りつけて、ＴＯ△試験を繰返した。そのほか
に、ガス中に］・ラップされ凝縮された酸素／湿気を吸
取りるために、銅版片をＴＧ２３− Ａ炉内に入れた。この実験の結果を第２図に示す。

同じ実験条件下で減量の徴候が実質的には記録されなか
った（０．２５重量％が記録された）ことがわかる。こ
のことは、製造業者が対象としている多孔質多結晶ダイ
ヤモンドコンパクトでの金属結合形成に際して推奨され
る不活性または還元性雰囲気条件を維持するならば、適
当な加工処理条件下でコンパクトの損失がほんの少しし
か、また従って得られるダイヤモンド物理特性の損失が
せいぜいあったとしてもほんの少ししか生じない、こと
を実証している。製造業者が適正な条件を維持しないか
、装置の誤作動が起ると、ダイヤモンドがすぐにコンパ
クトから失なわれ、それに伴なってダイヤモンド特性も
失なわれる。

再び第１図に触れると、多孔質多結晶ダイヤモンドコン
パクトが同等重陽の単結晶ダイヤモンドのようにではな
く、細かいダイヤモンド粒子のように酸化するのは予期
せざる意外なことである。

しかし、そのような酸素との反応性が本例の結果により
実証されている。

２４一 実施例　２ 多孔質多結晶ダイＡ７モンド］ンバクトの酸化安定性を
高めるために、←ト々のコンパクトをチタン（被覆厚さ
３〜５　ｕ　）およびニッケルー燐（被閲厚さ約３０μ
）で被覆した。チタン被覆コンパクト（被覆前の］シバ
９１〜重ｆｆ１２３．４１ｍｏ）を空気雰囲気中９２℃
／分のテＩ温速度で１１００℃の等温条件まで加熱した
。温度７８０℃で、ダイヤモンドの実質的ｕ１失が記録
された。慣例のスパッタ技術によりチタンで被覆したほ
ず同じ］ンバクトでは、痕跡ωの水中酸素を含有づるア
ルゴン雰囲気中で試験したとき、サンプルは約１０００
℃の温度まで［１増加を示し、続いて次の３０分の試験
期間中小さな化ｍ減少（０，５重量％）を示した。＠準
増加は明らかに、Ｉ　Ｑ用アルゴン雰囲気中の残留酸素
によるチタン被覆十の酸化物形成のせいである。その後
の平準減少はダイヤモンドの酸化のせいであると認めら
れる。この被覆は処理条ｒ１下で有効な保護をなづのに
十分な厚さが不足していた、と認められる。

多孔質コンパクトの別のサンプルをニッケルー燐被覆で
厚さ約３０μに被覆し、昇温速度９４℃／分の昇温後、
温度８５０℃の等温加熱条件下でＴＧ△試験を行った。

このような条件下で、］コンバクは合計加熱時間１８分
の間酸化に対し安定であった。しかし、同一１］ツｌ−
からの別のコンバクｌ−＋）ンプルは、１０００℃まで
等温条件下で試験したとき、わずか１０分間の加熱後に
急速に酸化した。これらの結果から、相対的に速い加熱
速度スケジコールを用いると、サンプルを相対的に遅い
速度で加熱した場合と較べて、酸化限界温度が高くなる
ことがわかる。８５０℃等温試験した被覆コンパクトが
、本発明についての研究過程で行った上記および曲の試
験に基づくと、もつと長時間の加熱時には酸化を受ける
可能性がある。

別のリンプルを厚さ５０μと見積られる７、７ｒロ囲％
銅被膜で被覆した。このサンプルに、同様の９７１’Ｃ
／分の昇温後、８５０℃等温ＴＧＡ分析を行った。約４
〜５分の加熱後、若干の市■増加が記録された。温度が
８００℃に達した約９分間の加熱時間（す、人５＼な減
量が始まった。最初のΦｍ増加は銅の酸化に帰けられ、
次の減ＦｄはグイＶ）［ンドの酸化に帰せられるＪ、う
である。銅被佑す多孔質ひあるのでは（２いがど思われ
る。

実施例　３ 多孔質コンパクトの別のリンゾルを〜ツヶル燐被膜で３
０μ乃￥１００μを超るまでの範囲の厚さに被覆した。

温度５００℃まで５０’Ｃ／分次いで２℃２・７分の加
熱スクジコールでの加熱後、各被覆サンプルを空気雰囲
気中でＴＧΔ分析に供した。５００℃での重ωを用い（
、物質の１税着にＪ、る減量を分析では無視ける。ここ
で１ン、限ｙＩ温度で酸化や特性の望ましくない喪失が
イ［しない。リンプル１は重量７１．４２１１１（１、
リンプル２は小？７３８２．５２ｍｏ、そしてサンプル
３はΦＪｆｉ１６２゜６　Ｉ　ｎｅｏであった。１％、
３％および５％減ｒｉ！時点のＴ　Ｇ　Ａ減♀結里を次
表およびリンゾル１乃〒Ｊ１に対応する第３へ・５図に
示４゜ ２７− 第２表 十人の結果から、加熱スケジコールが遅いとダイヤモン
ドの酸化が始まる限界温度が低くなることがわかる。こ
れらの結果から、３０μの被覆が、被覆してない多孔質
多結晶ダイヤモンドコンパクトに対づる明白な改良とし
て、例えば天然ダイヤモンドが通常８５０℃またはそれ
より少し高い温度まで安定であるのと較べる場合に、十
分な酸化安定性を得るのが明らかなおおよぞの最小厚さ
であることがわかる。

しかし、被覆厚さ４０〜５０μでは、限界温度が３０μ
の被膜と較べて約１００℃高くなった。

天然の単結晶ダイヤモンドより実質的に耐酸化性のすぐ
れたコンパクトが得られた。しかし、厚さ約１００〜１
５０μでは、被覆厚さを増した分だ２９− ２８− けの酸化安定性にお【〕る明らかな利益（Ｊ１９られな
かった。これらの被覆厚さが、勿論、ニッケルー燐被覆
に適切であることを認識しておくべきぐある。別の被覆
材料には幾分か巽４ｒる被覆厚さが適当であると考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は実施例１及び３で製造し試験した多孔質コ
ンパクトの熱重量分析曲線を示４図である。 特許出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人　（７６
３０）　牛　沼　砲　ニシ亀度ｔ’ｔｊ Ｆｒｒｌ 温　１Ｌ（０Ｃ） 法度　（’Ｃ） Ｆ７”ｒ３ ｇＩＬ／！Ｌ（ｏＣ）

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）　空の通気孔群がコンパクト全体に分散した自己
   結合ダイヤモンド粒子の工具要素多結晶コンパクトにお
   いて、 多孔質な」−記コンパクトのｉ４１！化性を＾めるため
   に、上記コンパクトの外表面すべてがＴ貴金属結合形成
   条件下で酸素または水蒸気の共存するとぎでも有効な連
   続被覆で包囲され、かくしてコンパクト中のダイヤモン
   ドの酸化が同じ条例下で処理される同等重借の甲結晶ダ
   イヤモンドの酸化を」二まわらないようにしＩこことを
   特徴と覆る＝１ンパクト。
2. （２）　上記被覆が厚さ約３０μ以上である特許請求の
   範囲第１項記載のコンパクト。
3. （３）　上記被覆が金属である特許請求の範囲第１項記
   載の］ンパクト。
4. （４）　上記被覆が厚さ約３０　ｕ以Ｕである特許請求
   の範囲第３項記載の＝１ンバク１〜．。
5. （５）　Ｌ記被覆の厚さが約３０〜１５０μの範囲にあ
   る特許請求の範囲第４項記載の」ンパクト。
6. （６）　上記金属補習がニッケル、銅、チタン、鉄、」
   パル］−１り［１ム、タンタルおよびこれらの合金およ
   び混合物からｉｔばれる特許請求の範囲第３項記載のコ
   ンバク１〜。
7. （７）　上記連続被覆が同じまたは安なる被膜の積重ね
   層よりｒｒる特許請求の範囲第１項記載の一］ンバクト
   。
8. （８）　空の通気孔群が］ンパク１〜全体に分散した自
   己結合ダイヤモンド粒子のＴ貝要素多結晶−コンパクト
   の耐酸化すノ［を改良でるにあたり、上記多孔質多結晶
   コンパクトの外表面寸べてを、■具金属結合形成条ｆＬ
   下で酸素まノコｔよ水蒸気の共存するときで６有効な連
   続被覆で包囲し、かくしてコンパクト中のダイヤモンド
   の酸化が−１−Ｆ！［！条ｆ１下で処理される同等重量
   の甲ｖ１品ダイヤＥンドの酸化を１〜まわらないＪ、う
   にすることを特徴とする方法。
9. （９）　十配］ンパクトを厚さ約３０μ以」−の連続被
   覆で包囲する特許請求の範囲第８項記載の方法。
10. （１０）　上記被覆を金属とする特ｉｉ／Ｆ請求の範囲
    第８項記載の方法。
11. （１１）　上記被覆を厚さ約３０μ以上どする特許請求
    の範囲第１０項記載の方法。
12. （１２）　上記被覆を厚さ約３０へ・１５０μとする特
    許請求の範囲第１１項記載の方法。
13. （１３）　上記コンパクトをニッケル、銅、チタン、鉄
    、コバルト、クロム、タンタルまたはこれらの混合物ま
    たは合金よりなる被覆で包囲する特許請求の範囲第１０
    項記載の方法。
14. （１４）　上記包囲工程が電気めっき条ｒｉ下で水性電
    気めっき浴から金属を電気めつきＪることよりなる特許
    請求の範囲第１０項記載の方法。
15. （１５）　空の通気孔群がコンパクト・全体に分散した
    自己結合ダイヤモンド粒子の多結晶二１ンバクトに金属
    母材が結合してなる領域を有づる工具を製造づるにあた
    り、 金属結合形成条イ′１下で酸素ａｊ　Ｊ、び水蒸気の共
    （ｆするときでし上記多孔質」ンバク１への耐酸ＩＬ竹
    を高める方法であって、土ン多孔費］ンパク１への外表
    面Ｊべてを１−記工具金属結合形成条ｒＦ下でイーｉ効
    な連続被覆で包囲し、かくして］ンパクト中のダイヤモ
    ンドの酸化が一：二記条ｆ１下で処理される同等重量の
    単結晶ダイヤモンドの酸化を上まわらないようにするこ
    とを特徴とする方法。
16. （１６）　上記多結晶＝１ンバクト、１−の被覆を特徴
    とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。
17. （１７）　上記被覆を厚さ約３０μ以上どづる特許請求
    の範囲第１５項記載の方法。
18. （１８）　上記被覆を厚さ約５０μ以上とするＱＵ■許
    請求の範囲第１６項記載の方法。
19. （１９）　上Ｆｌ［！　ｉ！ｌ’覆を厚さ約３０〜１５
    ０　ｔｉと乃る特許請求の範囲第１８項記載の方法。