KR101196089B1 - 다이아몬드 다결정체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

다이아몬드 다결정체는, 입방정 다이아몬드와, 육방정 다이아몬드를 포함하고, 입방정 다이아몬드의 (111)면에 관한 X선 회절 피크 강도에 대한 육방정 다이아몬드의 (100)면의 X선 회절 피크 강도의 비율이 0.01% 이상이다. 또한, 본 다이아몬드 다결정체의 제조 방법은, 그래파이트화도가 0.58 이하인 비다이아몬드형 탄소 재료를 준비하는 공정과, 비다이아몬드형 탄소 재료를, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에서, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 직접적으로 입방정 다이아몬드 및 육방정 다이아몬드로 변환시키고 소결시키는 공정을 포함한다.

Description

다이아몬드 다결정체 및 그 제조 방법{DIAMOND POLYCRYSTAL AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은, 다이아몬드 다결정체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 절삭 바이트, 드레서(dresser), 다이스 등의 공구나, 굴착 비트 등에 적합하게 이용되는 고경도이면서 고강도인 다이아몬드 다결정체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 절삭 바이트나, 드레서, 다이스 등의 공구나, 굴착 비트 등에 이용되는 다이아몬드 다결정체에는, 원료의 소결을 촉진하는 소결 조제로서, Fe, Co, Ni 등의 철족 원소 금속, CaCO3 등의 탄산염 등이 이용되며, 원료를 결합시키는 결합제로서 SiC 등의 세라믹스 등이 이용된다.
상기 다이아몬드 다결정체는, 원료인 다이아몬드의 분말을 소결 조제와 함께 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 고압 고온(일반적으로는, 압력이 5～8 GPa 정도 및 온도가 1300℃～2200℃ 정도)의 조건으로, 소결함으로써 얻어진다.
이렇게 해서 얻어지는 다이아몬드 다결정체에는, 이용된 소결 조제가 다이아몬드 다결정 내에 함유된다. 이러한 소결 조제는, 다이아몬드 다결정체의 경도나 강도 등의 기계적 특성이나 내열성에 많은 영향을 준다.
또한, 상기 소결 조제를 산처리에 의해 제거한 것이나, 결합제로서 내열성의 SiC를 이용한 내열성이 우수한 다이아몬드 소결체도 알려져 있지만, 경도나 강도가 낮아, 공구 재료로서는 기계적 특성이 불충분하다.
한편, 그래파이트나 글래스 카본, 비정질 카본 등의 비다이아몬드 탄소 재료를 초고압 고온 하에서, 소결 조제 등을 이용하지 않고 직접적으로 다이아몬드로 변환시키는 것이 가능하다. 비다이아몬드상(相)에서 다이아몬드상으로 직접 변환함과 동시에 소결시킴으로써 다이아몬드 단상(單相)의 다결정체를 얻을 수 있다.
또한, F. P. Bundy, J. Chem. Phys., 38(1963) pp 631-643(비특허문헌 1), M. Wakatsuki, K. Ichinose, T. Aoki, Japan. J. Appl. Phys., 11(1972) pp578-590(비특허문헌 2), S. Naka, K. Horii, Y. Takeda, T. Hanawa, Nature 259(1976) p38(비특허문헌 3)에는, 그래파이트를 원료로서 14 GPa～18 GPa, 3000 K 이상의 초고압 고온 하의 직접 변환에 의해 다이아몬드 다결정체를 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다.
그러나, 상기 다이아몬드 다결정체는, 모두 그래파이트 등의 도전성이 있는 비다이아몬드 탄소 재료에 직접 전류를 흐르게 함으로써 가열하는 직접 통전 가열법에 따르고 있기 때문에, 미변환 그래파이트가 잔류하는 것은 피할 수 없다. 또한, 다이아몬드의 입자 직경이 불균일하고, 부분적으로 소결이 불충분해지기 쉽다. 이 때문에, 경도나 강도 등의 기계적 특성이 충분히 높지는 않고 게다가 조각형의 다결정체 밖에 얻을 수 없기 때문에, 실용화에는 이르지 못하였다.
또한, T. Irifune, H. Sumiya, “New Diamond and Frontier Carbon Technology”, 14(2004) p313(비특허문헌 4) 및 스미야, 이리후네, SEI 테크니컬 리뷰 165(2004) p68(비특허문헌 5)에는, 고순도 고결정성 그래파이트를 출발 물질로서, 12 GPa 이상, 2200℃ 이상의 초고압 고온 하에서 간접 가열에 의한 직접 변환 소결에 의해 치밀하고 고순도인 다이아몬드 다결정체를 얻는 방법이 개시되어 있다. 이 방법으로 얻어지는 다이아몬드는 매우 높은 경도를 갖지만, 내마모성이나 내결손성, 내균열 전파성 등 실용 특성이 불충분하여 안정되지 않는다고 하는 문제가 있었다.
또한, 천연으로 산출되는 다이아몬드 다결정체(카보네이드, 발라스 등)도 알려져, 일부 굴착 비트로서 사용되고 있지만, 재질의 변동이 크고 산출량도 적기 때문에, 공업적으로는 그다지 사용되고 있지 않다.
또한, 일부의 용도에 따라서는 단결정의 다이아몬드가 이용된다. 그러나, 치수적, 가격적 제약으로부터, 초정밀 공구나 정밀 내마(耐摩) 공구에 한정되고 있고, 단결정 다이아몬드의 벽개성이나 기계 특성의 이방성에 의해, 용도나 사용 조건에 제한이 있었다.
비특허문헌 1 : F. P. Bundy, J. Chem. Phys., 38(1963) pp631-643 비특허문헌 2 : M. Wakatsuki, K. Ichinose, T. Aoki, Japan. J. Appl. Phys., 11(1972) pp578-590 비특허문헌 3 : S. Naka, K. Horii, Y. Takeda, T. Hanawa, Nature 259(1976) p38 비특허문헌 4 : T. Irifune, H. Sumiya, "New Diamond and Frontier Carbon Technology", 14(2004) p313 비특허문헌 5 : 스미야, 이리후네, SEI 테크니컬 리뷰 165(2004) p68
본 발명은, 이상의 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 절삭 바이트나, 드레서, 다이스 등의 공구나, 굴착 비트로서 적합하게 이용되는 높은 경도 및 높은 강도를 갖는 다이아몬드 다결정체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 입방정(立方晶) 다이아몬드와 육방정 다이아몬드를 포함하고, 입방정 다이아몬드에 대한 육방정 다이아몬드의 비율이 정해진 범위 내에 있는 다이아몬드 다결정체가, 상기 입방정 다이아몬드에 대한 육방정 다이아몬드의 비율이 정해진 범위 외에 있는 다이아몬드 다결정체에 비하여, 보다 높은 경도 및 보다 높은 강도를 갖는 것을 발견함으로써, 완성되었다.
즉, 본 발명은, 입방정 다이아몬드와 육방정 다이아몬드를 포함하고, 입방정 다이아몬드의 (111)면에 관한 X선 회절 피크 강도에 대한 육방정 다이아몬드의 (100)면의 X선 회절 피크 강도의 비율(h/c 비율)이 0.01% 이상인 다이아몬드 다결정체이다.
또한, 본 발명은, 그래파이트화도가 정해진 값 이하인 비다이아몬드형 탄소 재료를, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에서, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 직접 소결시키면, 상기 h/c 비율이 상기 정해진 범위 내에 있는 다이아몬드 다결정체가 제조되는 것을 발견함으로써, 완성되었다.
즉, 본 발명은, 그래파이트화도가 0.58 이하인 비다이아몬드형 탄소 재료를 준비하는 공정과, 비다이아몬드형 탄소 재료를, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에서, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 직접적으로 입방정 다이아몬드 및 육방정 다이아몬드로 변환시키고 소결시키는 공정을 포함하는 다이아몬드 다결정체의 제조 방법이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 절삭 바이트나, 드레서, 다이스 등의 공구나, 굴착 비트로서 적합하게 이용되는 높은 경도 및 높은 강도를 갖는 다이아몬드 다결정체 및 그 제조 방법이 제공된다.
(실시형태 1)
본 발명의 일 실시형태인 다이아몬드 다결정체는, 입방정 다이아몬드(이하, c-다이아몬드라 함)와 육방정 다이아몬드(이하, h-다이아몬드라 함)를 포함하고, c-다이아몬드의 (111)면에 관한 X선 회절 피크 강도에 대한 h-다이아몬드의 (100)면의 X선 회절 피크 강도의 비율(이하, h/c 비율이라 함)이 0.01% 이상이다.
h/c 비율이 0.01% 이상인 본 실시형태의 다이아몬드 다결정체는, h-다이아몬드가 포함되지 않는(즉, h/c 비율이 0%인) 다이아몬드 다결정체 또는 h/c 비율이 0.01%보다 낮은 다이아몬드 다결정체에 비하여 경도 및 강도가 보다 높고, 구체적으로는, 강도, 항절력, 내마모 등이 보다 높아진다.
여기서, c-다이아몬드란 결정 구조가 입방정인 다이아몬드를 말하고, h-다이아몬드란 결정 구조가 육방정인 다이아몬드를 말한다. c-다이아몬드 및 h-다이아몬드는, X선 회절에 의해 얻어지는 회절 피크의 패턴에 의해 식별된다. 즉, c-다이아몬드 및 h-다이아몬드를 포함하는 다이아몬드 다결정체의 X선 회절에서는, c-다이아몬드의 회절 피크의 패턴과 h-다이아몬드의 회절 피크의 패턴이 혼합된 패턴을 얻을 수 있다. c-다이아몬드에 대한 h-다이아몬드의 비율은, 본원에서는, c-다이아몬드의 (111)면에 관한 X선 회절 피크 강도에 대한 h-다이아몬드의 (100)면의 X선 회절 피크 강도의 비율인 h/c 비율에 의해 나타낸다.
(실시형태 2)
본 발명의 다른 실시형태인 다이아몬드 다결정체의 제조 방법은, 그래파이트화도가 0.58 이하인 비다이아몬드형 탄소 재료를 준비하는 공정과, 이 비다이아몬드형 탄소 재료를, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에서, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 직접적으로 입방정 다이아몬드 및 육방정 다이아몬드로 변환시키고 소결시키는 공정을 포함한다.
본 실시형태의 다이아몬드 다결정체의 제조 방법에 따르면, c-다이아몬드(입방정 다이아몬드)와 h-다이아몬드(육방정 다이아몬드)를 포함하고, h/c 비율[c-다이아몬드의 (111)면에 관한 X선 회절 피크 강도에 대한 h-다이아몬드의 (100)면의 X선 회절 피크 강도의 비율]이 0.01% 이상인 경도 및 강도(구체적으로는, 강도, 항절 강도, 내마모성 등)가 높은 다이아몬드 다결정체를 얻을 수 있다.
(비다이아몬드형 탄소 재료의 준비 공정)
본 실시형태의 다이아몬드 다결정체의 제조 방법은, 우선, 그래파이트화도가 0.58 이하인 비다이아몬드형 탄소 재료를 준비하는 공정을 포함한다. 본 준비 공정에서 준비되는 비다이아몬드형 탄소 재료는, 그래파이트화도가 0.58 이하이고 다이아몬드가 아닌 탄소 재료라면 특별히 제한은 없고, 미분쇄한 그래파이트 등의 그래파이트화도가 낮은 그래파이트여도 좋으며, 비정질 카본, 글래스 카본 등의 비결정질 탄소 재료여도 좋고, 이들의 혼합물이어도 좋다.
여기서, 비다이아몬드형 탄소 재료의 그래파이트화도 P는, 이하와 같이 하여 구할 수 있다. 비다이아몬드형 탄소 재료의 X선 회절에 의해, 비다이아몬드형 탄소 재료인 그래파이트의 (002)면의 면간격(d002)을 측정하여, 이하의 (1)식에 의해,
d002=3.440-0.086×(1-p2) ???(1)
비다이아몬드형 탄소 재료의 난층 구조부의 비율 p가 산출된다. 이렇게 해서 얻어진 난층 구조부의 비율 p로부터, 이하의 (2)식에 의해,
P = 1 - p ???(2)
그래파이트화도 P가 산출된다.
또한, 비다이아몬드형 탄소 재료는, 결정립의 성장을 억제한다는 관점에서, 불순물인 철족 원소 금속을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 결정립의 성장을 억제하고 다이아몬드로의 변환을 촉진시킨다는 관점에서, 불순물인 수소(H), 산소(O) 등의 함유량이 낮은 것이 바람직하다.
(비다이아몬드형 탄소 원료로부터, c-다이아몬드 및 h-다이아몬드로의 변환 및 소결 공정)
본 실시형태의 다이아몬드 다결정체의 제조 방법은, 계속해서, 상기 비다이아몬드형 탄소 재료를, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에서, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 직접적으로 입방정 다이아몬드 및 육방정 다이아몬드로 변환시키고, 소결시키는 공정을 포함한다.
상기 비다이아몬드형 탄소 재료를, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에 둠으로써, 비다이아몬드형 탄소 재료를 직접적으로 c-다이아몬드 및 h-다이아몬드로 변환하고 소결시켜, h/c 비율이 0.01% 이상인 고경도 또한 고강도의 다이아몬드 다결정체를 얻을 수 있다.
여기서, 소결 조제란, 원료가 되는 재료의 소결을 촉진하는 촉매를 말하며, 예컨대, Co, Ni, Fe 등의 철족 원소 금속, CaCO3 등의 탄산염 등을 들 수 있다. 또한, 결합제란, 원료가 되는 재료를 결합시키는 재료를 말하며, 예컨대 SiC 등의 세라믹스 등을 들 수 있다.
다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건이란, 카본계 재료에 있어서, 다이아몬드상이 열역학적으로 안정된 상인 압력 및 온도의 조건을 말하며, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 소결될 수 있는 조건으로는, 구체적으로, 압력이 12 GPa 이상, 온도가 2000℃～2600℃의 조건이며, 바람직하게는, 압력이 16 GPa 이상, 온도가 2200℃～2300℃의 조건이다.
또한, 본 실시형태의 다이아몬드 다결정체의 제조 방법에 있어서 이용되는 고압 고온 발생 장치는, 다이아몬드상이 열역학적으로 안정된 상인 압력 및 온도의 조건을 얻을 수 있는 장치라면 특별히 제한은 없지만, 생산성 및 작업성을 높인다는 관점에서, 벨트형 또는 멀티앤빌(multi-anvil)형이 바람직하다. 또한, 원료인 비다이아몬드형 탄소 재료를 수납하는 용기는, 내고압 고온성의 재료라면 특별히 제한은 없고, 예컨대, Ta 등이 적합하게 이용된다.
실시예
(실시예 1～6, 비교예 1～2)
비다이아몬드형 탄소 재료로서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 그래파이트화도 및 입자 직경이 상이한 복수의 그래파이트 분말을 준비하였다.
다음으로, 복수의 상기 비다이아몬드형 탄소 재료의 각각을, 고압 고온 발생 장치를 이용하여 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고, 압력이 16 GPa 및 온도가 2200℃(이것은, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도)의 조건 하에서 고압 고온 처리하였다.
얻어진 복수의 다이아몬드 다결정체에 대해서, 각각, 경도, 항절 강도 및 내마모성을 평가하였다. 경도는, 누프 경도계를 이용하여, 4.9 N의 하중을 10초간 부하하는 조건으로 측정한 누프 경도이다. 항절 강도는, 3점 굽힘 강도 시험기에 의해 측정하였다. 내마모성은, 다이아몬드 연마기를 이용하여 하중이 3 ㎏/㎟인 조건으로 측정하여, 실시예 1의 값을 1.0으로 했을 때의 상대 값으로 나타내었다. 여기서 상대값이 높을수록 내마모성이 높은 것을 나타낸다. 결과를 표 1에 정리하였다.
Figure 112012055769098-pct00001
표 1을 참조하여, h/c 비율이 0.01% 이상인 다이아몬드 다결정체(실시예 1～6)는, h/c 비율이 0.01% 미만인 다이아몬드 다결정체(비교예 1～2)에 비하여 경도, 항절 강도 및 내마모성 모두가 높아지고, 강도 특성 및 내마모성이 우수한 것을 알았다.
또한, 실시예 1, 3, 6의 시료와 비교예 1, 2의 시료의 고온에서의 항절력과 경도를 평가하였다. 모든 측정을 아르곤 기류 내에서 행하였다. 결과를 표 2에 정리하였다.
Figure 112012055769098-pct00002
이 결과로부터, h/c 비율이 0.01% 이상인 다이아몬드 다결정체(실시예 1, 3, 6)는 고온 하에서도 항절력, 경도는 높고, 각각의 온도 상승에 따른 저하율은, h/c 비율이 0.01% 미만인 다이아몬드 다결정체(비교예 1, 2)에 비하여 작다. 전자(실시예 1, 3, 6)의, 800℃ 이상 1200℃ 이하의 온도 영역에서의 항절력은, 실온(25℃)의 값보다 10% 이상 저하하지 않고, 800℃에서의 경도는, 실온(25℃)의 값에 비하여 20% 이상 저하하지 않는다. 또한, 실시예 1, 3, 6의 1200℃에서의 항절력은, 실온(25℃)에서의 항절력보다 높게 되어 있다.
(실시예 7)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 금속으로 제조된 섕크(shank)에 납땜하여, 선단이 4포인트(4각형 평면형)인 스크라이브 툴을 각각 제작하였다. 제작된 각각의 스크라이브 툴을 이용하여, 사파이어 기판에 부하 20 g이고 길이 50 ㎜인 스크라이브 홈을 200개 형성하였다. 그 후, 각각의 스크라이브 툴의 선단 부분의 다이아몬드 다결정체의 마모량은, 전자 현미경에 의해 관찰한 결과, 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 스크라이브 툴에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 스크라이브 툴은, 모두 0.80배 이하로 적어졌다.
(실시예 8)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 금속으로 제조된 섕크에 매립하여, 선단이 싱글 포인트(원추형)인 드레서를 제작하였다. 제작된 각각의 드레서를, WA(화이트 알루미나) 지석을 이용하여 습식으로, 지석 주속(周速)이 30 m/sec, 노치량이 0.05 ㎜인 조건으로, 마모시켰다. 그 후, 각각의 드레서의 마모량은, 높이 게이지계에 의해 측정한 결과, 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 드레서에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 드레서는, 모두 0.85배 이하로 적어졌다.
(실시예 9)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 환형(丸型) 금속으로 제조된 프레임에 매립하여, 구멍 직경이 φ 20 ㎛인 다이스를 제작하였다. 제작된 각각의 다이스를 이용하여, 선속도 500 m/분으로 Cu선의 와이어 드로잉을 행하였다. 이 때, 다이스 직경이 φ 20.2 ㎛까지 마모될 때까지의 와이어 드로잉 시간은, 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 다이스에 비하여 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 다이스는, 모두 1.12배 이상으로 길어졌다.
(실시예 10)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 환형의 금속으로 제조된 프레임에 매립하여, 오리피스 구멍 직경이 φ 200 ㎛, 오리피스 높이가 5 ㎜, 오리피스 구멍면의 산술 평균 조도(Ra)가 290 ㎚인 오리피스를 제작하였다. 제작된 각각의 오리피스를 이용하여, 물의 토출 압력이 200 MPa인 워터젯 노즐을 형성하여, 두께 10 ㎚의 스테인레스판의 절단 성능을 평가하였다. 오리피스 직경이 φ300 ㎛로 넓어질 때까지의 절단 가능한 시간은, 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 오리피스에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 오리피스는, 모두 1.15배 이상으로 길어졌다.
(실시예 11)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 초경(超硬)의 베이스 금속(base metal)에 납땜하여, 선단 각도가 90°이고 선단 반경(R)이 100 ㎚인 절삭 공구를 제작하였다. 제작된 각각의 절삭 공구를 이용하여, 두께 30 ㎜의 동판에 두께 20 ㎛의 니켈 도금한 금속판을, 깊이 5 ㎛로 5 ㎛ 피치의 홈 가공을 행하였다. 이 때, 절삭 공구의 선단이 1 ㎛ 마모될 때까지의 시간은, 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 절삭 공구에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 절삭 공구는, 모두 1.30배 이상으로 길어졌다.
(실시예 12)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 초경의 섕크에 납땜하여, 직경 φ 1 ㎜, 날 길이 3 ㎜의 드릴을 제작하였다. 제작된 각각의 드릴을 이용하여, 드릴 회전수 4000회전/분, 이송 2 ㎛/회의 조건으로, 두께 1.0 ㎜의 초경 합금(WC-Co)으로 제조된 판에 구멍을 형성하였다. 드릴이 마모 또는 파손될 때까지 형성할 수 있었던 구멍의 수는, 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 드릴에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 드릴은, 모두 1.20배 이상으로 많아졌다.
(실시예 13)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 초경의 섕크에 납땜하여, 직경 φ 3 ㎜, 날끝 각도 60°의 원판형 연삭 공구를 제작하였다. 제작한 각각의 연삭 공구를 이용하여, 회전수 4000회전수/분, 노치 2 ㎛의 조건으로, 가공 시간 2시간, 초경 합금(WC-Co)의 표면에 V홈을 형성했을 때의, 날끝 마모량을 조사하였다. 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 연삭 공구에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 연삭 공구의 날끝 마모량은, 모두 0.7배 이하로 적었다.
(실시예 14)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체를 금속으로 제조된 프레임에 부착하여, 방전 가공용 전극 가이드를 제작하였다. 선직경 70 ㎛의 전극 와이어를 10 m/분의 속도로 와이어를 이송하고, 100시간 후의 가이드 구멍부의 마모량을 조사하였다. 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 드릴에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 드릴은, 모두 0.8배 이하로 마모량은 적었다.
(실시예 15)
상기 실시예 1～6 및 비교예 1～2에서 얻어진 각각의 다이아몬드 다결정체로 직경 φ 3.5, 두께 0.6 ㎜의 스크라이브 휠을 제작하였다. 제작한 각각의 스크라이브 휠을 이용하여, 이송 속도 100 ㎜/초, 압착 하중 2.5 ㎏으로, 세라믹스 기판을 이용하여 스크라이브 테스트를 실시하고, 50시간의 마모량을 조사하였다. 비교예 1～2의 다이아몬드 다결정체로 제조된 스크라이브 휠에 비하여, 실시예 1～6의 다이아몬드 다결정체로 제조된 스크라이브 휠은, 모두 0.75배 이하로 마모량은 적었다.
상기 실시예 7～15를 참조하여, 본 발명에 따른 다이아몬드 다결정체(실시예 1～6)는, 종래의 다이아몬드 다결정체(비교예 1～2)에 비하여 훨씬 우수한 경도, 강도 및 내마모성을 갖고 있기 때문에, 스크라이브 툴, 드레서, 다이스, 오리피스, 절삭 공구, 드릴?앤드 밀 등의 회전 절삭 공구, 연삭 공구, 전극 가이드, 스크라이브 휠 등의 재료로서 매우 유용한 것을 알았다.
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 전술한 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타내어지며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내의 모든 변경이 포함될 것이 의도된다.

Claims (14)

  1. 입방정(立方晶) 다이아몬드와 육방정 다이아몬드를 포함하고,
    상기 입방정 다이아몬드의 (111)면에 관한 X선 회절 피크 강도에 대한 상기 육방정 다이아몬드의 (100)면의 X선 회절 피크 강도의 비율이 0.01% 이상인 다이아몬드 다결정체.
  2. 제1항에 있어서, 800℃ 이상 1200℃ 이하의 온도 영역에서의 항절력이, 실온에서의 항절력의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다결정체.
  3. 제2항에 있어서, 1000℃ 이상 1200℃ 이하의 온도 영역에서의 항절력이, 실온에서의 항절력보다 높은 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다결정체.
  4. 제1항에 있어서, 800℃에서의 경도가, 실온에서의 경도의 80% 이상인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다결정체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 선단부를 구비하고, 상기 선단부는 3 또는 4포인트로 구성되는 스크라이브 툴.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 휠을 구비한 스크라이브 휠.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 선단부를 구비한 드레서.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체를 구비한 와이어 드로잉 다이스.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 오리피스를 구비한 노즐.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 날끝을 구비한 연삭 공구.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 절삭날을 구비한 절삭 공구.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 절삭날을 구비한 회전 절삭 공구.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다이아몬드 다결정체로 구성되는 와이어 가이드.
  14. 그래파이트화도가 0.58 이하인 비다이아몬드형 탄소 재료를 준비하는 공정과,
    상기 비다이아몬드형 탄소 재료를, 다이아몬드가 열역학적으로 안정된 압력 및 온도의 조건 하에서, 소결 조제 및 결합제 모두를 첨가하지 않고 직접적으로 입방정 다이아몬드 및 육방정 다이아몬드로 변환시키고 소결시키는 공정을 포함하는 다이아몬드 다결정체의 제조 방법.
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