JPS63286548A - 微細ダイヤモンド粒子分散体、及びその製造法 - 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】 この発明は微細ダイヤモンド粒子分散体、特に粒径１μ
ｍ以下のいわゆるサブミクロン級ダイヤモンドを効果的
に分散させた分散体、およびその製造法に関する。

難削材の加工に適した研摩材としてダイヤモンドは広く
一般に利用されているが、特にファインセラミックスや
電子産業等の精密工業における発展とともに、加工精度
に対する要求が高まっている。これらの用途においては
良好な仕上げ面とともに高い加工効率を達成するために
、ダイヤモンドの微粉を結合材マトリックス中に分散し
たダイヤモンド工具が用いられている。しかしこれらに
含有されている粒子は従来平均粒径が数μｍどまりで、
その上粒度範囲は比較的広い。

より高精度の仕上げ面を得るためには、より微細なダイ
ヤモンドを用いた研摩工具が必要になるが、このような
微細な、整粒されたダイヤモンド粉末は、従来のように
分級工程を利用して製造するのは困難であり、そのうえ
、このような微細なダイヤモンド粉を、適当なマトリッ
クス中に適度に分散させる技術は確立されていなかった
。それゆえより一層の高精度を得るために、整粒された
より微細な、特にサブミクロン級のダイヤモンドを分散
させた研摩素材や工具の開発が望まれていた。この発明
は、このような課題に解答を与えるものである。

従って第１の発明の要旨は、黒鉛→ダイヤモンド変換機
能を持つ金属材中に、１μｍ以下のダイヤモンド結晶を
分散含有していることを特徴とする、微細ダイヤモンド
粒子分散体に存する。

このような研摩材は、金属組織内に非ダイヤモンド炭素
、特に黒鉛を分散させた特定の金属粒子を、ダイヤモン
ドが熱力学的に安定な領域内で、しかもこの系が溶融す
る温度以下の条件下でホットプレスすることによって得
ることができる。従ってこの第２発明の要旨は、内部に
予め黒鉛を分散含有させた黒餡→ダイヤモンド相変換機
能を有する金属材を、ダイヤモンド相が熱力学的に安定
な圧力・温度領域内でかつこの金属と黒鉛との共融温度
以下の温度条件で処理することにより、金属材内に微細
ダイヤモンドを析出させることを特徴とする、微細ダイ
ヤモンド粒子分散体の製造法にある。

この発明において、ダイヤモンドを分散させる金属とし
ては、黒鉛→ダイヤモンド変換機能をもつものであれば
、各種の単体金属または合金あるいはこれらの混合物を
利用できる。これらの例としては、周期律表第８族金属
、特にコバルトおよびこれを主成分とする合金等を挙げ
ることができる。更に、組合わせによってこのような機
能をもつもの、例えば特公昭４７−２９１１２号公報に
記載されたような第１ｂ属金属と第４８属金属、特にＣ
ｕ、　Ａｇ、Ａｕと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｒ、　Ｖ、Ｎｂ、
Ｈｏ、Ｗとの組合わせも利用可能である。これらの金属
材中に黒鉛などの非ダイヤモンド炭素を分散させる方法
としては、いくつかの技術が利用可能である０例えば、
これらの金属材と黒鉛とを、それらの共融温度を超える
高温に保持して金属中に黒鉛を溶解させた後、噴霧法に
より直接微粒状化したり、あるいは鋳込んでインゴット
としたり、シート状に急冷・凝固させる方法も用いられ
る。これらの金属材は、必要に応じて粉砕やふるい分け
を行って、３０メツシユ以下の粒度にする。こうして得
た金属粒子の集合物または金属塊は単独に、またはＣｕ
、　Ｚｎ、　Ｓｎやその他の、炭素に対する反応性が小
さく、かつ黒鉛を分散させたこれらの金属材と低融点合
金を形成しつる金属材の粉と共に型に入れ、−ピストン
・シリンダー型等、各種の公知高温高圧装置により、必
要な温度・圧力を加える。これらの温度圧力条件は、ダ
イヤモンドが熱力学的に安定となる領域において、黒鉛
とこれらの金属を含む系が溶融するに至らない温度範囲
が用いられ、特に１０００℃以下が好ましい、下限温度
は実際の操作上の制約によってのみ決まる。６００℃以
上であれば、−／１１２に実用上充分な反応速度が得ら
れる。

本発明工程では、最終製品におけるダイヤモンド濃度は
、金属中に含有させる炭素濃度によって１ｔｉ１１御す
ることができる。また黒鉛−ダイヤモンド変換が固相反
応であるため、その速度が遅く、ダイヤモンドの粒度は
、加熱時間および最終到達温度によって制御可能である
。こうして得られたダイヤモンド分散体はそのまま、あ
るいは適当な粒度に粉砕して別の型に入れて、最終的な
部品に成型する。

本発明によるダイヤモンド分散体は様々な利点をもつが
、主なものは次のようである。

１、含まれているダイヤモンド粒子の粒度がサブミクロ
ン級と、従来の下限である数μｍに比べて、著しく小さ
い、このため、スクラッチのない高精度の仕上げ面が得
られる。

２、ダイヤモンドを一様に分散させた研摩材が、一工程
だけで製造可能である。

３製造工程に必要な温度が１０００℃と低く、対応する
圧力も低いので、高圧反応装置の負荷が軽減される。従
って装置の保守が容易になり、また装置の大容量化によ
る製造コストの低減が可能である。

次に本発明の実施例を示す、添附の第１図は、この実施
例で用いた装置の概略を示す図である。

この図において、分散体成型用押型は円環状の黒夕１）
契止型１と下型２、および煉石製スリーブ３と、多孔質
のアルミナ製芯型４を構成要素として含む。

分散体の出発材！４５は、上下型１．２の間に挟装され
る。これらは、剛性アルミナ性中空筒６を介して、ピス
トン・シリンダー型高圧装置の圧穿臼１内壁に沿って配
置される。試料への通電のため番こ、上下のパンチ８．
９と押型１．２との間には鋼製のリング１０．１１が、
また熱遮断のために煉石製の円板１２、１３が配置され
ている。圧穿台γと上下のパンチ８．９との間には、煉
石製のガスゲット１４．１５が配置される。

なおここでは、剛性アルミナ中空筒を用いる装置を用い
て説明したが（このような装置は、例えば′ｌ！を公明
６０−５’ｌ）００ｇに記載されている）、所要圧力温
度条件を発生できれば、この他のタイプの装置も利用で
きることは、言うまでもない、また、ここに示す材質お
よび構成は一例であって、本発明の趣旨を出ない範囲で
、適宜変更できるものである。

本発明で用いる粒度は、電子顕微鏡を用いた二軸平均径
で定義される。

実施例１ コバルトショットと黒鉛粉との９６＝４混金粉（重量比
）を黒鉛ルツボに入れて、Ａｒ雰囲気中で１８００℃に
加熱して溶融した後、噴霧法により６０メツシユ以下の
粒子を作製した。得られた粒子はＣｏ中に片状の黒鉛が
一様に分散した組織を示し、炭素濃度は３．ＩＷ［％で
あった。この金属粒を図のような外径１００ＩＩＩＩ１
１、内径６０閤の円環状押型１へ充填し、約４ＧＰａの
圧力下で直接通電をおこない、上下の黒鉛の発熱により
試料を約９００℃に加熱し、この温度に５分間保持した
。

この繰作により、０．６〜１μｍの微細なダイヤモンド
粒子が分散した円環状研摩材が得られ１．：れはラップ
盤として用いた。

実方医１列　２ 上記例と同様にして得た炭素含有コバルト粉と６０メツ
シユのＣｕ−２０％Ｓｎ１分とを１．１で混合し、同様
の構成を用いて、３．５ＧＰａ、１００℃の条件下に１
５分間洪した０回収された生成物には０．２５・〜０．
５μｍ程度のダイヤモンドが分散しており、これもラッ
プ盤として利用された。

実施例３ 上記各実施例において、ｌ”ｌ環状押型の代わりに同外
径の黒鉛円板を用い、アルミナの芯型は収険いな、これ
らの円板の間に実施例２と同一の混合粉を挟装し、同様
の圧力温度条件下で処理しな。

得られた直径１００鴎、厚さ５０−ａのダイヤモンド分
散体は圧延して厚さ０．５鴎の板とし、これから更に打
抜きにより、円板状のラップ板を作製した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に用い得る装置構成の概略を示
す図である０図において、参照符号は次の各部材を指す
。 １．２．、、押型、３．、、煉石スリーブ、４．、、芯
型、５．、。 出発材料；１３．、、剛性アルミナ中空筒；７．。圧穿
台：８．９．パンチ、　１０．１１．　、、、鋼製リン
グ；　１２，１３．、．１石円板；１４，１５．、、、
ガスゲット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、黒鉛→ダイヤモンド変換機能を持つ金属材中に、１
   μｍ以下のダイヤモンド結晶を分散含有していることを
   特徴とする、微細ダイヤモンド粒子分散体。 ２、上記金属材が周期律表第８族金属の一種またはこれ
   を主成分とする合金である、特許請求の範囲第１項記載
   の微細ダイヤモンド粒子分散体。 ３、上記金属材がＣｏまたはＣｏ基合金である特許請求
   の範囲第１項または第２項のいずれかに記載されたダイ
   ヤモンド粒子分散体。 ４、上記金属材が粉末冶金的に作製された焼結物である
   、特許請求の範囲第１項記載のダイヤ粒子分散体。 ５、内部に予め黒鉛を分散含有させた黒鉛→ダイヤモン
   ド相変換機能を有する金属材を、ダイヤモンド相が熱力
   学的に安定な圧力・温度領域内でかつこの金属と黒鉛と
   の共融温度以下の温度条件で処理することにより、金属
   材内に微細ダイヤモンド粒子を析出させることを特徴と
   する、微細ダイヤモンド粒子分散体の製造法。 ６、上記金属材が当初粒子集合物であり、ダイヤモンド
   の析出と同時に、この粒子集合物の成型を行う、特許請
   求の範囲第５項記載のダイヤ粒子分散体の製造法。 ７、上記金属材が当初板状である、特許請求の範囲第５
   項記載のダイヤ粒子分散体の製造法。 ８、上記金属材が組織内に合金化成分として、または添
   加粉末として、相変換機能をもたない１種以上の金属元
   素をふくむ、特許請求の範囲第５項記載のダイヤモンド
   粒子分散体の製造法。 ９、上記温度条件が１０００℃以下である、特許請求の
   範囲第５項記載のダイヤモンド粒子分散体の製造法。