JPS6239180A

JPS6239180A - 複合ダイヤモンド研磨コンパクト及びその製法

Info

Publication number: JPS6239180A
Application number: JP61131666A
Authority: JP
Inventors: ヘンリイ　ブルツク　ダイヤー; コーネリウス　フアール; リチヤード　パトリツク　バーナンド
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-02-20

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】本発明は熱安定性ダイヤモンド研摩ボデーに関する。

ダイヤモンド研摩コンパクトは当業考に周知でありかつ
本質的に硬質コングロメレ−１へに結合されたコンパク
トの容量で、少なくとも７０％、好ましくは８０から９
０％の湯で存在するダイヤモンド粒子の塊りからなる。

コンパクトは多結晶質塊りでありかつ多くの適用におい
て単一の大きな結晶と置き換えできる。

ダイヤモンドコンパクトは代表的にはこのダイヤモンド
塊りを通して均一に分布された第二の相を含む。この第
二の相はコバルト、ニッケル又は鉄のようなダイヤモン
ド合成のため顕著な量の触媒／溶媒を含有できる。この
性質の第二の相を有するダイヤモンドコンパクトは一般
に７００℃以上では熱安定性を有しない。他の第二の相
、特にダイヤモンド触媒／溶媒を殆ど又は全く有しない
ものは７００℃以上で熱安定性を有するダイヤモンドコ
ンパクトを生ずる。

ダイヤモンド研摩コンパクトは単一で又は複合コンパク
トとして使用でき、この場合にはこれは超硬合金Ｒ質で
裏張りされる。第二相がダイヤモンド触媒／溶媒を含有
する複合ダイヤモンド研摩コンパクトは工業で広く使用
される。しかしながら、このダイヤモンドコンパクトが
７００℃以上で熱安定性である複合ダイヤモンド研摩コ
ンパクト又は超硬合金支持線引ダイスを製造するとこと
は困難であった。出願人の知る限りでは、このような製
品は市販されていない。

本発明によりコヒーレントな骨格塊りを形成する結合し
たダイヤモンド及び第二相を含む熱安定性ダイヤモンド
コンパクトを含み、このコンパクトが超硬合金基質に直
接結合される複合ダイヤモンド研摩コンパクトが供され
る。

本発明の別の面により超硬合金基質の表面上に第二相を
生ずるのに必要な成分を置くこと、この成分塊りの上に
ダイヤモンド粒子の塊りを置くことそして調節した上昇
温度と圧力に全体を置いて基質に結合されたダイヤモン
ドコンパクトを生ずることの工程を含む前記のような複
合ダイヤモンド研摩コンパクトを製造する方法が供され
る。

ダイヤモンドの顕著な黒鉛化が起こることなく１０トル
又はより良い真空下又は不活性又は還元雰囲気中で・そ
れが１２００℃の温度に絶えるとの意味でこのダイヤモ
ンドコンパクトは熱安定性である。このダイヤモンドコ
ンパクトのための第二相は、単一で又は他の金属と組合
わせて、例えば、ケイ素、又は他の適当な耐火性炭化物
フォーマーである。好適な第二相の例は下記の通りであ
る：ケイ素ケイ素／ニッケルケイ素／コバルト前記の各々で、少量のホウ素を含むことができる。他の
金属に対するケイ素の比率は容量で５０；５０から９０
：１０の範囲内である。

前記のすべての例で、第二相中の金属は金属、炭化物及
び／又は金属間化合物の形である。

ダイヤモンドは天然又は合成のものである。

好適な熱安定性ダイヤモンドコンパクトはイギリス公開
特許第２．１５８．０８６号に記載されるものである。

この熱安定性ダイヤモンドコンパクトはボデーの容量で
８０から９０％の伍で存在するダイヤモンド粒子の塊り
及びボデーの容量で１０から２０％の伍で存在する第二
相を含み、ダイヤモンド粒子の塊りはコヒーレントな骨
格塊りを形成する実質上のダイヤモンド対ダイヤモンド
結合を含有しそして第二相はケイ素及び／又は炭化ケイ
素の形でケイ素を含有する。

この熱安定性ダイヤモンド研摩コンパクトは超硬合金基
質に直接に結合される。

これは層を結合する挿入金属等がないことを意味する。

勿論、超硬合金とダイヤモンドコンパクトの間に薄い結
合界面帯がある。この帯は若干のダイヤモンド、熱安定
性ダイヤモンドコンパクトのための若干の第二相及び若
干のカーバイド成分を含有する。

本発明の複合ダイヤモンドン研摩コンパクトは種々の広
い用途を有する。これは硬い研削ロックの穿孔に特に有
用であることが判明した。この目的のために、複数の複
合ダイヤモンド研摩コンパクトを通常のドリルヒツトに
装着できる。このようにすると、この複合コンパクトの
一部を形成するダイヤモンドコンパクトの熱安定性の故
に高温のブレイズを使用できる。この複合ダイヤモンド
研摩コンパクトはまた超硬合金支持線引ダイスでもある
。

この複合ダイＡ７モンド研摩コンパクトを製造する際に
、第二相のための成分を超硬合金基質の表面上に置きそ
してコンパクト製造中そごからダイヤモンド塊りの中へ
浸透させる。これはダイヤモンド塊りの中へ炭化物結合
副相の顕著な浸透なしにこのコンパクトが製造できるこ
とが判明した。

第二相成分を炭化物表面の上にかつ接触させて直接置く
。別法として、種々の融和性粒状塊りの数ミクロンより
大きくない薄い層を第二相成分と炭化物表面の間に置く
。これらの層は下記のものからなる：ゆ　１ミクロン以下の粒径の微細なダイヤモンド粒子；
又は（ハ）　結合剤相を有しない１ミクロン以下の粒径の微
粉末炭化物。

（へ）　炭化物粒子より低い結合剤含量を含有する、好
ましくは１ミクロン以下の粒子の粉末化炭化物。

ゆ　第二相金冗の粉末化炭化物、例えば炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）。

溝を超硬合金ボデー中に形成し、第二相成分が溝の底部
上にかつダイヤモンド粒子が第二相成分の上部にのるよ
うに、ダイヤモンドと第二相成分をそこに装入する。高
融点金属、例えばタンタルの層のような手段をダイヤモ
ンドと溝の側壁の間に設けて炭化物からダイヤモンド塊
りの中へ結合剤相の横道の浸透を阻止する。

温度の上昇条件は好ましくは１４００がら１５５０℃の
範囲内である。圧力の上昇条件は５ｏがら６０キロバー
ルの範囲内である。これらの条件を好ましくは１０から
２０分の間保つ。

この超硬合金基質は当業者に公知のもの、例えばセメン
テッド炭化チタン、セメンテッド炭化タングステン又は
セメンデッド炭化タンタルである。

この超硬合金のための結合剤相はまた当業者に公知のも
の、例えばニッケル、コバルト及び鉄である。本発明の
具体例をここで添付図面に関連して説明する。図面に関
して、上部表面１４に形成された円筒形の満１２を有す
る円筒状超硬合金タングステンボデー１０を示す。この
溝の中にダイヤモンド粒子１６の塊りを装入し、それは
ケイ素粉末の塊り又はケイ素ホイル１８の上部の上に置
がれる。タンタルカップ２ｏはこのダイヤモンド塊つと
ケイ素粉末の両方を包む。別のタンタルカップ２２が図
示のように装入超硬合金ボデーの上に設けられる。

図に示すような組立体を通常の高温／高圧装置の反応容
器の中に入れる。ダイヤモンドコンパクトを生ずるのに
適した調節された上昇温度と圧力、即ち約１５００℃の
温度と約５５キロバールの圧力にこの組立体を置き、こ
の条件を１５分の間保った。これらの条件下で、層１８
からケイ素がダイヤモンド塊りに浸透しそして本質的に
炭化ケイ　４゜索及び／又はケイ素からなる第二相を形
成する。

同時に、ダイヤモンド結合が生じてコヒーレントな骨格
腕りを形成する。このケイ素はダイヤモンド塊りの中に
実質上浸透する。超硬合金から調節された積のコバルト
結合剤が界面層の中に浸透し、このためダイヤモンドコ
ンパクトと超硬合金基質の間に直接結合が形成される。

炭化物及びダイヤモンド塊りとタンタル側部の間にケイ
素を設けることは超硬合金からダイヤモンド塊りの大部
分へ浸透する結合副相を有効に阻止することが判明した
。ダイヤモンド塊りの中のこの結合副相の存在は生成す
るコンパクトの熱安定性を減するのでこれは重要である
。

コンパクト製造後に、従来の方法で反応容器からこの組
立体を回収する。複合ダイヤモンド研摩コンパクトを作
るには、組立体の側部を点線まで除去し、そしてコンパ
クトの上部表面上の残りのタンタルを除去する。例えば
摩砕により除去を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複合ダイヤモンド研摩コンパクトを製造
する際に使用するための組立体の側断面図を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）凝集性で骨格を有する塊りを形成する結合したダ
イヤモンド及び第二組を含む熱安定性ダイヤモンドコン
パクトを含み、このコンパクトが超硬合金（ｃｅｍｅｎ
ｔｅｄｃａｒｂｉｄｅ）基質に直接に結合される複合ダ
イヤモンド研摩コンパクト。
（２）ダイヤモンドコンパクトの第二相が単一で又は他
の金属と組合わせて、耐火性炭化物形成金属を含み、こ
の金属が金属、炭化物及び／又は金属間化合物の形であ
る、特許請求の範囲第１項による複合コンパクト。
（３）第二相がケイ素及び／又は炭化ケイ素の形のケイ
素からなる、特許請求の範囲第２項による複合コンパク
ト。
（４）第二相がケイ素／ニッケル及びケイ素／コバルト
から選択され、第二相の成分が金属、炭化物、及び／又
は金属間化合物の形である、特許請求の範囲第２項によ
る複合コンパクト。
（５）ケイ素対他の金属の比が容量で５０：５０から９
０：１０の範囲内にある、特許請求の範囲第４項による
複合コンパクト。
（６）超硬合金基質のための結合剤相がコバルト、ニッ
ケル又は鉄である、特許請求の範囲第１項から第５項の
何れかによる複合コンパクト。
（７）超硬合金基質の表面上に第二相を生ずるのに必要
な成分を置くこと、この成分塊りの上にダイヤモンド粒
子の塊りを置くことそして調節された上昇温度と圧力に
全体を置いて基質に結合されたダイヤモンドコンパクト
を生ずることの工程を含む、前記の特許請求の範囲の何
れかによる複合ダイヤモンド研摩コンパクトを製造する
方法。
（８）第二相のための成分を超硬合金表面の上にかつ接
触させて直接に置く、特許請求の範囲第７項による方法
。
（９）相溶性粒子塊りの数ミクロンより大きくない薄い
層を第二相成分と超硬合金表面の間に置く、特許請求の
範囲第７項による方法。
（１０）前記の層が超硬合金基質より低い結合剤含量を
含有する粉末化炭化物からなる、特許請求の範囲第９項
による方法。
（１１）粉末化炭化物が１ミクロン以下の粒径を有する
、特許請求の範囲第１０項による方法。
（１２）前記の層が１ミクロン以下の粒径の微細ダイヤ
モンド粒子からなる、特許請求の範囲第９項による方法
。
（１３）前記の層が超硬合金基質の組成と同一の組成を
有する、１ミクロン以下の粒径の微粉末化炭化物からな
る、特許請求の範囲第９項による方法。
（１４）前記の層が第二相金属の粉末化炭化物からなる
、特許請求の範囲第９項による方法。
（１５）溝が超硬合金ボデーに形成されそして第二相成
分がこの溝の底部上にかつダイヤモンド粒子が第二相成
分の上部にのるようにダイヤモンドと第二相成分がそこ
に装入される、特許請求の範囲第７項から第１４項の何
れかによる方法。
（１６）炭化物からダイヤモンド塊りの中へ結合剤相の
横道浸透を阻止する手段がダイヤモンドと溝の側壁の間
に設けられる、特許請求の範囲第１５項による方法。
（１７）前記の手段が高融点金属の層である、特許請求
の範囲第１６項による方法。
（１８）高融点金属がタンタルである、特許請求の範囲
第１７項による方法。
（１９）温度の上昇条件が１４００から１５５０℃の範
囲内であり、圧力の上昇条件が５０から６０キロバール
の範囲内であり、そしてこれらの上昇条件が１０から２
０分の間保たれる、特許請求の範囲第７項から第１８項
の何れかによる方法。