TW526296B - A method of making a bonded, coherent material comprising mass of diamond crystals in a matrix - Google Patents

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6 9 2 6 2 5 A7 B7 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明説明（ 發明的背景 本發明是關於依含晶體之材料。 錯石基材複合物或工具材料或組件，如鑛條、磨砂輪 與多晶的鑽石（PCD)產品已被完全製造出來。在它們的製 造方法已有各種方法可以使用。對於鋸片、砲彈、珍珠和 相似物而言，是將鑽石粉末與基材材料混合，而且將該混 合物在大氣壓下燒結以生成該組件。另一方法。該基材材 料被&潤進入鑽石粉床之内，實質上也在大氣壓下生成該 組件。對於PCD產品而言，鑽石粉末是在高溫度與高壓力 下在有溶劑-催化劑存在時被燒結，所得之物件稍後再塑 形以產生最後的組件。 在基本上，每個方法和產品都是以鑽石粉開始，然後 製造該組件。一些方法實質上是在大氣壓下進行，而且由 這些方法所產生的組件是受基材所限制，其是在相當低的 溫度下燒結與浸潤，而使該些鑽石的石墨可被避免或減到 最小。 在PCD產品的製造中，該溶劑-催化劑通常受用於製 造該接合的碳化鎢支撐物之該些基材所限制，或在更熱安 定的產物的情況中，該浸潤物是受那些與鑽石反應以形成 所需要的相，如矽形成碳化矽之元素或成分的限制。 發明的搞要 根據本發明，一製造一鍵結的互相密合著的且在基材 中含有大量晶體的材料的方法，其包括的步驟為提供一將 被生長的型態且沒有巨觀上的小面表面之晶體源；將該源 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着） 發明説明（2) 晶體帶至與一適當的溶劑/觸媒接觸而產生一反應團塊； 在一兩溫/高壓裝置的反應區域中，使該反應團塊處在適 合晶體生長的高溫高壓條件下；將該反應團塊由反應區域 移出並由反應團塊中回收該些晶體而製成。該晶體生長的 條件的選擇是要使該些源晶體轉換成有低米樂指數（ Miller index)之發展完成的巨觀小面的晶體。 有大部分的高米樂指數表面的粒子將比有小部分高米 樂指數表面的粒子更快產生有小面的晶體。再者，有小部 分高米樂指數表面的粒子可能僅有部分的小平面及[或]顯 示出溶解的小平面。該鍵結互相密合著的材料將含有較大 部分的晶體，通常至少是50%，較好是至少7〇%以完全發 展之低米樂指數的小平面。這些晶體，特別如果它們是鑽 石晶體，通常將會是單晶。 產生本發明實際用於晶體生長所需之過飽和驅動力的 方法是依’至少是部分而且最好是主要的，低米樂指數表 面與較高米樂指數表面之間的表面自由能差異此後稱為 ”伍耳夫效應，，(wulff effect);較高米樂指數表面的表面自 由能較高於低米樂指數表面。當晶體單位體積達到最小的 f表面自由能時，晶體會發生一平衡的形狀，意即該晶體 是由低米樂指數表面所H較高米樂指數表面可以被視 為含有一系列階梯狀彼此相鄰接近的低米樂指數表面。此 狀況是包含在^較高米樂指數表面^。當_晶體是在它 的平衡形狀時’有-個點與每一個平面的垂直距離與那表 面的表面自由能成正比，這就是伍耳夫理論的基 526296 五、發明説明（3 ) 在鑽石的情況中已被發現，在本發明的經驗中該較佳, =晶體'其較，米樂指數表面與低米樂指數表面之間的 表面自由能差異是很大的，而 丘了以產生一可以維持當鑽 石晶體在各種大小，包括那些數十微米’的結晶之過飽和 。因此，本發明對於藉由較高米樂指數晶體表面與低米樂 指數晶體表面之間的溶解度差異，例如藉由實際消除階梯 狀、扭結和其他巨觀高米樂指數表面特徵的結構缺陷而降 低表面自由能，而可特別運用於，至少是部分而且最好是 主要的’鑽石晶體的生長的產生。 更進-步地已發現，該伍耳夫效應是與該反應團塊中 控制的條件有關。舉例來說，對一給定的所應用的溶劑/ 催化劑和壓力而言，該伍耳夫效應是與溫度與時間有關， 如第1與第2圖中所示。帛i圖中顯示在約54Gpa鐵·錄溶劑/ 催化劑裡維持-小時，在鑽石上溫度對伍耳夫效應的影響 。第2圖中顯示在相同的5.4GPa鐵·鎳溶劑/催化劑裡維持拾 小時，在鑽石上溫度對伍耳夫效應的影響。從這些圖中， 值得注意的源晶體的大小愈大，所需應用的溫度愈高，以 確定該伍耳夫效應是主要的因素而且可以獲得一有很高部 分之低米樂指數的小平面單晶的大量的晶體的生產。對於 在決定什麼條件之下伍耳夫效應是主要的因素之其他溶劑 /催化劑和應用的壓力也可產生相似的圖形。 用於晶體生長的南溫度和壓力的條件會因晶體的性質 而改變。對於鑽石晶體而言，該高溫度的範圍是在η 〇〇至 1500°c，而高壓通常在4.5至7GPa。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,訂丨 6 526296

五、發明説明（4 由本發明的方法所製成的該鍵結且互相密合著的材料 可以作為如工具組件或插入物、鞋承表面1 一步加工的 基材、研磨材料、熱匯、生醫材料、觸媒體或相似物。這 些材料全料使用晶體和基材㈣質或該晶體μ 性質之組合。 土 該材料可以有不同性質的區域。舉例來說，該些區域 可以在晶體濃度或大小’或在基材或或在基材或它們的組 合做改變。該些不同的區域可以由材料的一端的層或區域 無規或有規則的延伸至另一侧，或由一中心點的一些層延

伸至該材料的外表面。 H 本發明特別可用於有晶體含量小於85體積百分比，通 常少60體積百分比之材料。 由此方法所製造的該材料可以一基材的形式提供一支 撐層以及匕所黏結的外表層或一内部核心。該支撐層的性 質可以選擇補償該材料的性質或增加其可用性。 該材料與該支撐層間的界面可以是任一種形狀，包括 平面、凸面、凹面或不規則狀。 圖式的概要說明 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第1圖顯示在約5.4GPa鐵-鎳溶劑/催化劑裡維持_小 時，在鑽石上溫度對伍耳夫效應的影響。 第2圖中顯示在5.4GPa鐵-鎳溶劑/催化劑裡維持拾小 時，在鑽石上溫度對伍耳夫效應的影響。 第3圖是比較回收的鑽石顆粒大小分佈與開始之鑽石 顆粒大小分佈的圖式。和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇X297公菱） 526296 A7 B7 五、發明説明（ 第4圖是本發明之鍵結且互相密合著的材料的一段之 875倍放大照片。 實施例的說明 對於一工具組件或材料的製造，本發明允許預先成形 大量的單晶與基材材料且使晶體生長同時一相同的操作使 該基材生成。對於一工具組件或材料的製造而言，舉例來 說’如此可允許接近最終使用的淨形狀與尺寸。該基材與 晶體材料或它們的組合物的性質決定了該工具組件與材料 可以忍文的使用條件。該晶體材料的性質與該過飽和-時 間輪廓’可決定該晶體的成長速率與大小，與該晶體源的 相對量，同時在該預成形物中的金屬基材，決定了在該工 具組件或材料中的晶體濃度。 該些晶體與基材的預成形或製備可以藉由任一種傳統 的方法來完成，例如熱壓、有或沒有暫時的黏結劑之冷壓 或滑鑄。不過，當該些晶體是鑽石時，所選擇的預成形條 件較好應該是使該鑽石實質上不會石墨化。 在本發明的方法中所使用與生長的晶體，典型地是超 硬度研磨顆粒如鑽石或立方體的氮化硼晶體。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 至少形成該材料之部分的基材的溶劑/催化劑是與將 被生長的晶體之性質有關。在使用於鑽石情況中的溶劑/ 催化劑的例子是過渡金屬元素，如鐵，鈷，鎳，錳和包含 這些金屬任一個之合金、不銹鋼超合金（舉例來說如鈷、 鎳和鐵基）、矽鋼、青銅和銅焊條如鎳/磷、鎳/鉻/磷和鎳/ 鈀。其他適合用於鑽石合成的溶劑/催化劑是不含過渡金 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 526296 A7 ----------— B7 五、發明^ ( 6 ) 一" —- 屬的元素、化合物和合金’例如銅、銅/鋁和磷，和非金屬, 的材料或它們與如驗、鹼土金屬的氣氧化物、碳酸鹽和硫 酸鹽、氣酸鹽和矽酸鹽(例如鎂撖欖石與頑火石的水合物） 的混合物。 該些源晶體可由不規則形狀且實質上沒有巨觀地小平 面之平面的粒子來提供。一適當的源晶體的例子是一粉碎 作用的產物。該些源晶體也可由已經被處理使巨觀的小平 面被損害或破壞及/或產生高米樂的表面與因此而產生較 高表面能的平面的顆粒來提供。 該些源晶體也可由包含一鑽石核心與一適當的材料之 塗料如一溶劑/催化劑層的顆粒來提供，當然所提供之核心 的鑽石顆粒有高米樂指數表面並且實質上沒有巨觀小平面 在鑽石的情況中，該些源粒子可能是由傳統的高壓/ 高溫度或其他適合的技術所製成的合成鑽石或天然鑽石。 用於該方法的高溫度與壓力的條件也會依照正在被生 長的晶體的性質做改變。在鑽石和立方體的氮化硼生長的 例子中’該些合成條件可能是使該晶體成熱力學穩定的條 件。這些條件是在先前記憶中所熟知的。不過，它也可能 在鑽石的熱力學穩定的區域外之條件下產生鑽石生長。如 果Ostwald規則支配生長程序，而非〇stwald_v〇lmer規則（ 見Bohr, R Haubner和B Lux鑽石和相關的材料第4卷第 714-719頁’1995年）-、、根據該〇3^&1(1規則，如果能量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格⑵0X297公釐)

.....— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) T線丨 526296 五、發明説明（7 ) 是以幾個能量態由系統中抽離，該系統將不會直接達到穩 定的基態，而會逐漸地通過所有的中間態。除此之外，根 據Ostwald-Vohner規則，首先會生成一不緻密相（成核）。 出現的此二規則是彼此矛盾的，而〇stwal心v〇lmer規則優 先次序上優於Ostwald規則。’，，則可使用在鑽石的熱力學 穩定的區域外之條件。在以熱力學穩定的區域外之條件進 行鑽石晶體的生長，該〇stwald-V〇lmer規則可藉由如壓力 的應用而被抑制，如果實質上沒有石墨晶體存在時，如此 可允許在已經存在的鑽石顆粒上進行鑽石生長。雖然等溫 和等壓的條件對本發明沒有實質的助益，該些條件是較佳 的。 該些源晶體被帶至與適當的溶劑/催化劑接觸後會產 生一反應團塊。通常，該些源晶體會與催化劑/溶劑混合 而成微粒子形式或是如一泥漿狀。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 該反應團塊可被放置在傳統的高溫度/高壓裝置中的 反應區裡，同時接著將該些内涵物置於所需的高溫與高壓 的條件中。相對於該些較低米樂指數表面，較高米樂指數 表面較易溶於該溶劑/催化劑中。該溶質移動到較低米樂 指數的表面，並且在那上面沈澱或生長。所生成的該些晶 體的形態是與所用之飽和-時間輪廓有關。該溫度和壓力 條件和溶劑/催化劑的化學成分也影響其形態。 本發明之該含晶體的該基材可以含有另一相或第三相 。該另一相在該產物的製造條件下應該是熱安定的，同時 在這些條件下可能是不溶解於，或實質上不溶解於該溶劑 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） ^6296 五、 發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 /催化劑中。當句* H _L i θ 田忒另一相在該溶劑/催化劑中是可溶的或實 疋可溶的^可藉由塗裝或包套一溶解度較小者做 護。 μ 該另相及其性質是與將被生產的產品形式有關。該 另相可以疋顆粒、纖維I曰曰曰、平板或類似物的形式。 適合的第三相材料的例子是碳化物、氧化物、硫化物、氮 化物、石夕化物、硼化物、元素材料或它們的混合物或接合 材料如接合碳化物。 該另一相也可以是或包含一例如石墨、六角形的氮化 硼或二硫化鉬的潤滑物。在該材料中有包含如此潤滑物時 ’可避免使用外部的潤滑物。 當呈顆粒狀形式時，該另一相所有的顆粒大小是與該 材料中的的該些晶體相同或不同。 該另一相可包含多於一個成分，例如包含碳化物和氮 化物，或它可包含許多不同的相。 該另一相通常是與該溶劑/催化劑混合，同時該鑽石 源與源晶體會產生一反應團塊。然後將該反應團塊上述高 的溫度和壓力的條件中。 該另一相也可在鑽石生長期間，在該反應團塊中及時 被生成。 該基材的微構造能以許多的方式操作，如由高溫度和 壓力的步驟下控制冷卻步驟的溫度和壓力、連續的熱處理 或使材料的反應團塊中之介在物作為晶粒細化劑或耐腐姓 用如石夕。 Μ 頁 •訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 11 526296 A7 ______B7_ 五、發明説明（9 ) 本發明藉由下面非限制的實施例做說明。 實施例1 一反應囊被用於產生一含有分散在鐵-鈷基材中之鑽 石晶體的材料。由（a) 50g鑽石顆粒，和（b)〜285g鐵-鈷粉產 生一混合物。該鑽石顆粒是不規則狀、角型且沒有任何巨 觀小平面同時顆粒大小分佈在20至40微米的天然鑽石。該 混合物被以熱壓方法而成型成含25%孔隙度的圓柱。該圓 柱放置在反應囊中並升高至約5.5GPa和大約1380°C的條件 ，在這些條件下維持約11小時。由該囊移出之該樣品是呈 圓柱狀，且縮小的尺寸與減少的孔隙度成正比。此外，該 鑽石材料的大小實質上與該鑽石源材料相同，且有發展完 全低米樂指數的小平面。被接合與互相密合的材料有一適 合用於耐磨與切割應用之強度與耐磨性。 所附之第4圖是顯示該基材1 〇與該有發展完全低米樂 指數的巨觀小平面的鑽石12之該材料的截面段的875倍放 大照片。 實施例2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一反應囊被用於產生一含有分散在鐵_鈷基材中之鑽 石晶體的材料。由（a) 30體積百分比之鑽石顆粒，和（b) 7〇 體積百分比之鐵-鈷溶劑/催化劑產生一混合物。該鑽石粉 末顆粒是不規則狀、角型且沒有任何巨觀小平面同時顆粒 大小分佈在8至16微米的鑽石。該鑽石顆粒是由粉碎一較 粗的合成材料所製成。該混合物被以單軸冷壓方法而成型 成含25%孔隙度的圓柱並且在75(rc下燒結。該圓柱放置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 12 526296

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在反應囊中並升高至約5.5GPa^約137代的條件，在這 些條件下維持約1小時。由該囊移出之該樣品是呈圓柱狀 ，且縮小収寸與減少的㈣度成正^此外該鐵石材 料的大小實質上與該鑽石源材料相同，且有發展完全低 樂指數的小平面。被接合與互相密合的材料有—適合料 耐磨與切割應用之強度與耐磨性。 實施例3 進一步一反應囊被用於產生一含有分散在鐵_鈷基材 中之鑽石晶體的材料。由（a) 5〇§鑽石顆粒，和28y鐵· 鈷溶劑/催化劑產生一混合物。該鑽石顆粒是不規則狀、 角型且沒有任何巨觀小平面同時顆粒大小約3微米。該鑽 石顆粒是由粉碎-較粗的合成材料所製成。該混合物被以 單軸冷壓方法而成型成含25%孔隙度的圓柱並且在75〇。〇 下熱壓。該圓柱放置在反應囊中並升高至約56Gpa和大約 1350 C，在這些條件下維持約u小時。由該囊移出之該樣 品是呈圓柱狀，且縮小的尺寸與減少的孔隙度成正比。此 外，該鑽石材料的大小實質上與該鑽石源材料相同，且有 發展完全低米樂指數的小平面。被接合與互相密合的材料 有一適合用於耐磨與切割應用之強度與耐磨性。 實施例4至24 含小平面鑽石晶體的材料是利用與實施例！至3不同的 溶劑/催化劑來生產。這些實施例所用的其他溶劑/催化劑 系統，與它們所用以產生該含小平面鑽石晶體的材料的條 件所後表1所列。實施例4至24中的每一個例子中，該些原

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526296 A7 B7五、發明説明（11) 鑽石顆粒是由粉碎一較粗的材料且沒有巨觀小平面製成不 規則形的合成鑽石。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表1 實施例 溶劑/催化劑或基材 (名義上的成分） 壓力 (Gpa) 溫度 CC) 時間 (分鐘） 4 100鐵 5.25 1390 660 5 100鈷 5.25 1390 660 6 100鎳 5.48 1410 660 7 100銅 5.35 1400 660 8 100錳 5.35 1400 660 9 89鎳11磷 5.42 1250 660 10 52錳48鎳 5.25 1360 40 11 80銅20鎳 5.3 1400 300 12 60銅40錫 5.35 1400 660 13 60鈷24銅16錫 5.3 1400 300 14 42銅30鈷28錫 5.3 1400 300 15 54銅36錫10鈷 5.35 1400 660 16 77鎳13鉻10磷 5.42 1410 660 17 64銅18鎳18鋅 5.3 1400 300 18 64鐵28鎳8矽 5.39 1370 300 19 47銅40鋅13鎳 5.3 1400 300 20 30銅26錳24鎳20錫 5.25 1360 40 21 45銅30鐵25鈷 5.3 1400 300 22 55銅25鈷20鐵 5.3 1400 300 23 49銅32鈷15錫4銀 5.3 1400 300 24 55銅25鈷13鐵7鎳 5.3 1410 300 實施例25至28 本發明藉由實施例25至28做進一步說明，其中實施例 中用以製備該含小平面鑽石的材料的源鑽石大小範圍如所 示。在每一實施例中，該壓力約為5.3Gpa，且該條件維持 11小時。在每一實施例中的源鑽石是不規則形，沒有巨觀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 14 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨0 訂 526296 A7 B7 五、發明説明（12 ) 的小平面的鑽石 表II 實施例 鑽石顆粒大小 (微米） 來源形式 溶劑/催化劑 或基材 溫度CC) 25 1.5 至 3 合成的 鈷-鐵 1390 26 6至12 合成的 鈷-鐵 1390 27 53 至 62 天然的 鐵-鎳 1400 28 105至125 天然的 鐵-鎳 1400

實施例29至32 以不同鑽石濃度產生之含小平面鑽石的材料的實施例 如下面表III所列。在每一實施例中的源鑽石是由粉碎不 規則形，沒有巨觀的小平面的鑽石所製成。 表III 實施例 材料鑽石濃度 (體積百分比） 溶劑/催化劑 或基材 壓力 Gpa 溫度 CC) 時間 (分鐘） 29 8 銅-錄 5.3 1400 300 30 25 銘-銅-錫 5.3 1400 300 31 49 鐵-鎳 5.4 1410 40 32 78 鈷-銅-鐵-鎳 5.3 1410 300 請 先 閱 讀 背 τδ 之 注 意 事 項 再

訂 ‘線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 實施例33 由此實施例可以證實在含小平面鑽石的材料中，該小 平面鑽石的顆粒大小分佈的控制。大量沒有巨觀的小平面 的源晶體的顆粒大小分佈，使用雷射光折射方法量測正常 大小範圍約30微米至45微米。由（a) 25體積百分比之鑽石 顆粒，和（b) 75體積百分比之鐵-鈷粉產生一混合物。該圓 柱放置在反應囊中並升高至約5.3GPa和大約1360°C的條件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 15 526296

五、發明説明（13) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 下約18分鐘。 將該溶劑/催化劑溶於一稀薄的礦物酸，可從該材料 中回收該些鑽石。在清洗與乾燥之後，所回收的鑽石被秤 重且該顆粒大小分佈再次被量測。 所扣失的鑽石質量被發現是溶劑/催化劑的質量的 24/。或3.5%，其與溶劑/催化劑裡的鑽石溶解度是同量。 該源鑽石顆粒的顆粒大小分佈與由反應囊中回收的小平面 鑽石的顆粒大小分佈如第3圖所示。該源鑽石顆粒與回收 的小平面鑽石的顆粒大小分佈實質上是相同的，該回收的 鑽石是稍微大於該些源鑽石，同時其比表面積也由每克 〇·Π8平方公尺稍微降至每克〇168平方公尺。該大小分 佈的略微粗化是小平面化的一證據，因為是利用伍耳夫效 應而非分解方法進行生長程序。 實施例34 5 44 該含小平面鑽石的材料的基材可以含有另一或第三相 。各種不同的第三相材料可被用以生發本發明含小平面鑽 石的材料。實施例34至36是氧化物第三相的實施例，實施 例37至40是氮化物第三相的實施例而實施例“至料是碳化 物第三相的實施例。除實施例37外，在加工條件下，該氧 化物、氮化物和碳化物保持安定（可由χ_光折射加以確 定）’而且實質上是不溶於該基材中。在實施例37中，在 加工之刖該二氧化矽是石英改質，且在加工後是⑺以如改 質（可由X-光折射加以確定），但不過二氧化矽實質上不 溶於該基材中。

526296 A7 B7 五、發明説明（l4 ) 在每一實施例中，該源鑽石顆粒是由粉碎不規則行且無巨 觀小平面的合成鑽石所得，且其條件為5.3Gpa和1410°C約 300分鐘。用於每一實施例中之該基材和第三相材料如表 IV至VI所列。

表IV 實施例 34 35 36 鑽石源大小 (微米） 10 至 20 4至6 50 至 100 第三相氧化物 二氧化矽 氧化鈣安定的 二氧化銼 氧化鋁 第三相形狀 不規則、角型 不規則、角型 管狀 第三相大小 (微米） 小於45 2至24 6至82 基材 鈷-鐵 鈷-鐵 鐵-鎳

表V 實施例 37 38 39 40 鑽石源大小 (微米） 10 至 20 20 至 30 20 至 30 10 至 20 第三相氮化物 氣化在呂 氮化鈦 氮化矽 立方形氮化硼 第三相形狀 不規則 不規則、 角型 不規則 小平面、 八角形狀 第三相大小 (微米） 小於50 小於10 小於10 96 至 172 基材 鈷-鐵 鈷-鐵 鐵-鎳 鐵-鎳 17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 526296 A7 B7 五、發明説明（l5 )

表VI 貫施例 41 42 43 44 鑽石源大小 (微米） 6至12 20 至 30 10至 20 10 至 20 第三相碳化物 碳化鉻 共融的碳化 二嫣/碳化鱗 碳化鎢 碳化鎢-鈷 (7.4%) 第三相形狀 不規則 角型 不規則、 角型 角型 第三相大小 (微米） 3至23 250至420 5至64 74 至 177 基材 鈷-鐵 銅-始-鐵-錄 銅-始-鐵-鎳 銅-始-鐵-錄 請 先* 閲· 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 實施例45 該第三相也可在該面溫度、南壓力的方法中即時地被 製作。在其它的實施例中，一反應囊被用於產生一含有分 散在含有小量的鉻之鎳/磷基材中之含小平面鑽石的材料 。藉由在該基材中的鉻金屬和在溶液中的鑽石之碳的化學 反應可形成碳化鉻顆粒。由（a) 70體積百分比之鎳/鉻/磷合 金粉末，和（b) 30體積百分比鑽石顆粒產生一混合物。該 鎳/鉻/磷合金實質上是球形，其顆粒大小範圍在6至38微米 之間。該鑽石粉末是不規則形的，其顆粒大小範圍在15至 30微米之間，且是由粉碎不規則行且無巨觀小平面的合成 鑽石而得。一圓柱體可以利用熱壓該粉末混合物而製成， 而且被放置在一反應囊。該反應囊被升高至約5.42GPa和大 約1420°C的條件並維持該條件約11小時。該鑽石與第三相 可藉由將該基材溶於稀釋的礦物酸.混合物，並過濾而將該 固體由溶液中分離，而由該材料中被回收。檢查該回收的 固體，碳化鉻顆粒其截面約呈六角型且大小為約30微 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -18 - 五、發明説明（16) 米的截面且長度達40微米，並發現是分佈在該些小平面的 鑽石之中。這些鑽石的大小實質上是在15到3〇微米。 實施例46 在另-個即時製造一第三相的實施例中，藉由鶴與溶 液中鑽石的碳進行化學反應而形成在含小平面鑽石材料中 之碳化嫣。由⑷71.5克含3〇6質量百分比之姑I鐵粉末 和（b) 28·5克每有巨觀小平面且大小範圍在⑺至如微米 的不規則形鑽石顆粒形成一混合物。該粉末是在一圓柱中 熱壓成形。該圓柱被放置在一反應囊中並升高至約5 3咖 與約14HTC的條件中，在該條件中維持約η小時。由該反 應囊回收的部分該材料利用χ光折射檢查發現有碳化鶴 和鑽石存在。由該材料其他部分时鑽石，該些晶體的檢 查發現它們是小平面的且實質上顆粒大小範圍⑽至職 米。

實施例47 $ SO 該些鑽石晶體、該基材和第三相的相對濃度可以分別 地被改變，該鑽石可以是主要的、最小的或中間濃度的相 。表VII中之該些實施例，該些源鑽石晶體是由粉碎較粗 ㈣料㈣之不_行且無賴小平面的合成鑽石顆粒。 在每-實施例中壓力與溫度的條件是約53咖與14 。 526296 A7 B7 五、發明説明（17 ) 表VII 實施例 47 48 49 50 鑽石濃度 (體積百分比） 12 25 35 60 第三相 碳化鶴-始 (7.4%) 二氧化矽 氮化紹 碳化鎢 第三相濃度 (體積百分比） 48 25 15 10 基材 銅-始-鐵-錄 鈷-鐵 鈷-鐵 鐵-鈷 基材濃度 (體積百分比） 40 50 50 30 時間(分） 300 300 300 660 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 實施例51至53 該些鑽石晶體和第三相的相對大小可以分別地被改變 。該鑽石的大小可以比第三相大、小或相同。在表VIII的 實施例中，該些源鑽石晶體是由粉碎較粗的材料所得之不 規則行且無巨觀小平面的合成鑽石顆粒。在每一實施例中 壓力與溫度的條件是約5.3Gpa與1410°C。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表 VIII 實施例 51 52 53 源鑽石大小範圍 (微米） 20 至 30 6至12 10 至 20 第三相 碳化鶴 二碳化三鉻 立方形氮化硼 第三相大小範圍 (微米） 約 0.05 3至20 88 至 105 基材 鈷-鐵 鈷-鐵 鐵-鎳 時間(分） 660 300 300 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 526296 A7 B7 五、發明説明（18) 在實施例1至5、9、25、26、30、3 1和33中，該材料 中至少80%以小米樂指數以完全發展的小平面。在其它的 實施例中，該材料中至少50%以小米樂指數以完全發展的 小平面。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 第88 ill 839號專利申請案申請專利範圍修正本 修正期：91年1 〇月 1. 一種製造一結合的、互相密合的且在基材中含有大量鑽 石晶體之材料的方法，其中該鑽石晶體含量小於85體積 百分，其包括的步驟為提供一將被生長且其實質上沒有 巨觀上的小面表面的鑽石晶體源；將該源鑽石晶體帶至 與一適當的溶劑/觸媒接觸而產生一反應團塊；在一高 溫與高壓裝置的該反應區域中，使該反應團塊處在適合 晶體生長的高溫高壓條件下以產生該材料，並將該材料 由反應區域移出，該鑽石晶體生長的條件的選擇是要使 該等源鑽石晶體轉換成有低米樂指數（Miller index)之 發展完成的巨觀小面的鑽石晶體，該用於鑽石晶體生長 所需之過飽和驅動力主要是由該等源鑽石晶體之低米 樂指數表面與高米樂指數表面之間的表面自由能差異 所產生。 2. 如申凊專利範圍第1項的方法，其中該鑽石晶體材料中 至少5 0 %具有小米樂指數以完全發展的小平面。 3·如申請專利範圍第2項的方法，其中該鑽石晶體材料中 至少70%有小米樂指數以完全發展的小平面。 4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中在該材料令的鑽石 晶體是單晶。 5. 如申請專利範圍第4項的方法，其中該高溫是在丨1〇〇t 至1500°C的範圍，且該高壓是在4.5至7GPa的範圍。 6·如申請專利範圍第1至5項中任一項的方法，其中該材料 -22- 本纸張尺皮適用中國國家標準（CNS) A#規格（21〇X297公釐） 526296 Λ8 B8 C8 D8 申i青專利範圍 中的該鑽石晶體含量是小於60體積百分比。 7.如申請專利範圍第丨至5項中任一項的方法，其中該等源 鑽石晶體與該溶劑/催化劑被混合以產生一反應團塊。 8·如申請專利範圍第丨至5項中任一項的方法，其中該基材 含有其它的相。 9.如申請專利範圍第8項的方法，其中該另一相是顆粒、 纖維、鬚晶、平板物或其類似物。 10·如申請專利範圍第8項的方法，其中該另一相是碳化 物、氧化物、氮化物、矽化物、硼化物或其混合物。 11.如申請專利範圍第8項的方法，其中該另一相與該等 源鑽石晶體和溶劑/催化劑混合以產生該反應團塊。 12·如申請專利範圍第8項的方法，其中該另一相是在該 鑽石生長期間在該反應團塊中於原位被產生的。 -------r I I I丨訂4 I IS---------------- -23- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 526296

   第3圖 (％)拿命

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