ES2845679T3

ES2845679T3 - Un método para producir un componente de un compuesto de diamante y un aglutinante

Info

Publication number: ES2845679T3
Application number: ES16757234T
Authority: ES
Inventors: Susanne Norgren; Johan Sundström; Malin Mårtensson; Anna Ekmarker
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2036-08-25
Also published as: US10364190B2; ZA201800916B; CN107922273A; CN107922273B; EP3341341A1; WO2017032841A1; JP2018525530A; US20180237346A1; EP3341341B1

Abstract

Un método para producir un componente de un compuesto de diamante que tiene un contenido de diamante del >=25 % en volumen y un aglutinante, en donde se usa un proceso de presión de gas isostática en caliente (HIP), que comprende las etapas de: formar un cuerpo en verde desunido (1) que tiene un contenido de diamante de sólidos de al menos el 50 % en volumen; encerrar dicho cuerpo en verde desunido (1) e infiltrante (2) en una cápsula de Zr (3) que comprende circonio como constituyente principal y sellar la cápsula de Zr, y aplicar un ciclo de presión-temperatura predeterminado sobre la unidad formada por dicho cuerpo en verde desunido, infiltrante y cápsula en la que el infiltrante infiltra el cuerpo en verde desunido y el cuerpo en verde desunido se densifica más en el sentido de que su volumen se reduce en donde el ciclo de presión-temperatura predeterminado comprende un incremento de temperatura y presión, con o sin tiempos de espera, hasta que se alcanza una temperatura máxima predeterminada que está entre 1.450 y 1.600 ºC y una presión máxima predeterminada que está entre 5 y 300 MPa (50 y 3.000 Bar), se usa una presión de gas para crear una presión isostática sobre la cápsula de Zr.

Description

DESCRIPCIÓN

Un método para producir un componente de un compuesto de diamante y un aglutinante

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para producir un componente de un compuesto de diamante y un aglutinante, en donde se usa un proceso de presión de gas isostática en caliente (HIP, del inglés “Hot Isostatic Pressure”) para solidificar dicho componente.

El componente producido es adecuado para y se puede usar en corte, torneado, perforación y trabajos similares de materiales duros, en particular metal o roca. Los materiales también son adecuados en partes de desgaste especialmente en ambientes demandantes tales como soluciones ácidas y/o aplicaciones a altas temperaturas puesto que están básicamente libres de metales como Co, Ni y Fe que catalizan la conversión de diamante en grafito.

Antecedentes de la invención

En la bibliografía se han divulgado muchos compuestos diferentes de diamante, y se han identificado sus ventajas como material para su uso en corte, torneado, perforación y similares de materiales duros, en particular aleaciones de metal tales como acero pero también roca y materiales similares y ha dado como resultado el uso de los mismos en dicha aplicación. Relevante para la producción de los compuestos de diamante es su densidad de diamante que es fuertemente dependiente del empaquetado de los diamantes y, por tanto, también de la distribución del tamaño de partícula de diamante. Generalmente, un compuesto de diamante puede ser referido como cuerpo policristalino que posee sustancial abrasividad y dureza y baja o insignificante porosidad comprendida desde aproximadamente 40 por ciento de volumen por cristales de diamante. A parte de las partículas de diamante, los compuestos de diamante también pueden comprender un aglutinante, colocado entre las partículas de diamante individuales en el compuesto de diamante, en donde puede formar una estructura tipo matriz. Un aglutinante común en compuestos de diamante ha sido carburo de silicio, y distintos métodos han sugerido generar o introducir el carburo de silicio en una masa o cuerpo de cristales de diamante. Uno de tales métodos es referido como infiltración. La infiltración se puede conseguir por medio de una fuente de silicio que se coloca junto a un cuerpo de partículas de diamante y se somete a calor de tal modo que fundirá e infiltrará el cuerpo de partículas de diamante. La fuente de silicio puede ser referida como infiltrante.

Como alternativa, la fuente de silicio se puede premezclar con las partículas de diamante antes de que se aplique calor a la masa de partículas de diamante y fuente de silicio formada de esta manera. En la masa o el cuerpo de partículas de diamante la fuente de silicio fundida reacciona con el carbono, o bien el carbono de las partículas de diamante y/o el carbono añadido al cuerpo específicamente para reaccionar con la fuente de silicio, y forma carburo de silicio que actuará como un aglutinante en el compuesto de diamante formado de esta manera. Combinaciones de uso de un infiltrante y la fuente de silicio premezclada han sido sugeridas por la técnica anterior. En el documento US 7.008.672 B2 que usa una ruta de infiltración a baja presión, se describe que la importancia de una tasa de calentamiento alta por encima de los 1.000 °C para evitar una completa grafitización de las partículas de diamante pequeñas antes de la infiltración es capaz de conseguir una densidad de diamante alta y mantener pequeñas partículas de diamante en las partes sinterizadas.

Como se ha mencionado anteriormente, la temperatura es un factor importante cuando se produce un compuesto de diamante. Para llegar a un compuesto de diamante denso, un denominado compacto, también se sugiere una presión elevada. La densidad elevada se puede conseguir de diferentes maneras. Por ejemplo, se puede colocar una masa de partículas de diamante policristalinas en yuxtaposición a un cuerpo de silicio. El ensamblaje de diamante-silicio se pone dentro de un aparato de alta presión-alta temperatura, HPHT (del inglés “High Pressure-High Temperature”), en el que se usa un troquel o similares para someter al ensamblaje de diamante-silico a una presión muy alta (por ejemplo, 1500 a 5000 MPa (15 a 50 kbar)) mientras que, simultáneamente, se aplica al mismo ensamblaje una temperatura lo suficientemente alta para fundir el infiltrante y causar la reacción anteriormente mencionada entre el silicio y el carbono. Documentos de la técnica anterior, tales como, US4874398, US5106393, US 20130167447 y US5010043 todos divulgan los denominados procesos de HPHT (alta presión alta temperatura) en los que se aplica una presión muy alta a un polvo o una preforma de diamante, seguido de la aplicación de una temperatura elevada que causa la fusión del infiltrante. Un proceso de HPHT, en general, proporciona un material sinterizado con muy alto contenido de diamante (>70 % en volumen). Sin embargo, el problema con el proceso de HPHT, debido a la alta presión, es que hay limitaciones significativas en la cantidad y el tamaño de los cuerpos que se pueden producir.

También, se ha sugerido la fabricación de compuestos de diamante usando presión en caliente, por ejemplo, el documento US 4168957. Sin embargo, estos procesos son difíciles de adaptar a los objetos con formas complejas a escala industrial.

También ha sido sugerido por la técnica anterior hacer uso de la denominada técnica de presión de gas isostática en caliente, HIP, para aplicar el calor y la presión requeridos para infiltrar una masa de partículas de diamante con un infiltrante y generar la reacción en la que el infiltrante forma el aglutinante requerido, normalmente carburo de silicio.

El uso de HIP podría ser un modo de conseguir capacidad de producción mejorada de los componentes del compuesto de diamante de diseño bastante complicado y, por lo tanto, es de interés sugerir un proceso de HIP que dé como resultado un componente del compuesto de diamante denso que se podría usar en aplicaciones tales como torneado, perforación y corte de materiales duros en general y metales y roca en particular. “HIP-Sintered Composites of C (Diamond)/SiC”, por M. Shimono y S. Kume, publicado en J. Am. Ceram. Soc.,87(4), 752-55 (2004) divulga un proceso de HIP, en el que una masa de partículas de diamante se premezcla con una fuente de silicio con la que se hace reaccionar para generar un componente del compuesto de diamante que comprende partículas de diamante y un aglutinante de carburo de silicio. Se usa una cápsula hecha de SiC cubierta por un tubo de vidrio, y se rellenan partículas de diamante y partículas de silicio como un polvo mezclado en la cápsula antes de que se inicie la aplicación de calor y elevada presión del proceso de HIP. Sin embargo, el proceso descrito no menciona la posibilidad de usar un cuerpo en verde precompactado de partículas de diamante rodeado por un infiltrante de silicio y cómo posiblemente adaptar la elección del material de cápsula con respecto al mismo para obtener un componente final más denso. El uso de cuerpos en verde precompactados en lugar de polvo ligeramente empaquetado será de gran importancia para la realización de un proceso de producción más eficaz en el que se puede producir un número mayor de componentes de diseño relativamente complicado.

El objetivo de la invención

Uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un método que superará o al menos reducirá los problemas anteriormente mencionados. Por tanto, es un objetivo de la presente invención presentar un método que fomenta la producción a gran escala de los componentes del compuesto de diamante los cuales son densos y pueden contener una cantidad relativamente muy alta de diamante. También es un objetivo de la presente invención presentar un método que haga posible producir un compuesto de diamante de alta densidad sinterizado con una gran fracción de diamantes pequeños aún presentes a pesar de usar una tasa de rampa baja e incluso aplicar tiempos de espera entre 1.000 °C y la temperatura de sinterización. Por tasa de rampa baja se entiende en la presente memoria aproximadamente 5 a 15 °C/min y en los tiempos de espera la tasa de rampa es de 0 °C/min mientras que por tasa de rampa alta en la presente memoria se entiende >40 °C/min.

Compendio de la invención

La presente invención proporciona un método para producir un componente de un compuesto de contenido de diamante de >25 % en volumen y un aglutinante, en donde se usa un proceso de presión de gas isostática en caliente (HIP), que comprende las etapas de:

- formar un cuerpo en verde desunido que tiene un contenido de sólidos de diamante de al menos el 50 % en volumen;

- encerrar dicho cuerpo en verde desunido y el infiltrante en una cápsula de circonio (Zr) que comprende circonio como constituyente principal y sellar la cápsula de Zr; y

- aplicar un ciclo de presión-temperatura predeterminado sobre la unidad formada por dicho cuerpo en verde desunido, el infiltrante y la cápsula en la que el infiltrante infiltra el cuerpo en verde desunido y el cuerpo en verde desunido además se densifica en el sentido de que se reduce su volumen en donde el ciclo de presión-temperatura predeterminado comprende un incremento de temperatura y presión, con o sin tiempos de espera, hasta una temperatura máxima predeterminada que está entre 1.450 y 1.600 °C y se alcanza una presión máxima predeterminada que está entre 5 y 300 MPa (50 y 3.000 Bar).

Por consiguiente, el presente método usa presión de gas para crear una presión isostática sobre la cápsula Zr y, por lo tanto, el componente obtenido tendrá casi la misma forma que el cuerpo en verde. Además, el presente método proporcionará la formación de un componente denso ya que el cuerpo en verde se contraerá (aproximadamente 1 a 4 %) casi uniformemente en todas las direcciones. Adicionalmente, el presente proceso será fácil de adaptar a escala industrial.

La elección de circonio como material de cápsula tiene varias ventajas. El circonio tiene un punto de fusión alto, y permite que se aplique una alta temperatura al infiltrante sin causar serias fusiones de la cápsula que permitirían que el gas presurizado alcanzase el cuerpo en verde desunido no todavía completamente infiltrado. Además, el circonio puede soldarse para sellar la cápsula antes de que se inicie el proceso de HIP. También puede actuar como un fuerte absorbente de oxígeno, y una vez que se ha alcanzado la temperatura predeterminada en el ensamblaje de cuerpo en verde desunido-infiltrante, la cápsula de circonio puede actuar como una fuerza motriz que fomenta la unión del oxígeno al infiltrante y posiblemente también la unión de oxígeno a las partículas de diamante para reaccionar y pasar del infiltrante y las partículas de diamante a la cápsula de circonio en donde se forma óxido de circonio o dentro del infiltrante fundido en donde se puede disolver o formar compuestos con, por ejemplo, Si o Zr. Se asume que los óxidos de superficie presentes en el cuerpo en verde desunido reaccionarán con el Zr presente en la fusión durante la infiltración. Dicha retirada de oxígeno del infiltrante y las partículas de diamante fomentará una infiltración más eficaz debido a una viscosidad menor de la fase líquida y humectación incrementada de las superficies de diamante y, de ese modo, un producto final más denso. Posiblemente también puede dar como resultado unión mejorada entre el aglutinante y el diamante en el producto final. Como resultado del uso de una cápsula basada en Zr y una temperatura máxima relativamente alta aplicada durante el proceso de HIP, el producto final puede comprender compuestos basados en Zr, generalmente siliciuros de circonio, en el mismo, que se asume que tienen al menos algunos efectos positivos sobre sus propiedades mecánicas.

Antes del encierre del cuerpo en verde en el infiltrante, se forma un cuerpo en verde desunido. El cuerpo desunido puede formarse por una parcial retirada de un aglutinante temporal del cuerpo en verde sometiendo el cuerpo en verde a una temperatura elevada. Tal cuerpo en verde desunido puede ser referido como cuerpo marrón. Sin embargo, en la presentación anterior y la siguiente de la invención, la expresión cuerpo en verde desunido será la más usada. La desunión puede realizarse aplicando temperaturas >200 °C pero <600 °C con un aumento del incremento de temperatura de 0,5 a 5 grados/minuto y tiempos de espera a temperaturas críticas para evitar el agrietamiento o la delaminación. La desunión puede realizarse a temperaturas máximas <500 °C en flujo de hidrógeno, nitrógeno, argón o mezclas de los mismos con un aumento del incremento de temperatura de 0,5 a 5 grados/minuto y tiempos de espera a temperaturas críticas para evitar el agrietamiento o la delaminación. Como alternativa, la desunión puede realizarse aplicando temperaturas máximas <350 °C en flujo de aire con un aumento del incremento de temperatura de 0,5 a 5 grados/minuto y tiempos de espera a temperaturas críticas para evitar el agrietamiento o la delaminación. El grado preferido de desunión de los aglutinantes orgánicos en el verde es de aproximadamente 90 a 95 % en peso.

El ciclo de presión-temperatura predeterminado puede diseñarse de diferentes maneras basadas en la composición exacta del material, el tipo y el tamaño del equipo de HIP y si el cuerpo en verde se ha sometido o no a cualquier otro pretratamiento antes de HIP, por ejemplo CIP (Presión isostática en frío, del inglés “Cold Isostatic Pressing”). Más específicamente, el ciclo de presión-temperatura predeterminado comprende un incremento de temperatura y presión, con o sin tiempos de espera, hasta que se alcance la temperatura y la presión máxima.

De acuerdo con una realización, la máxima presión predeterminada a aplicar durante el ciclo de presión-temperatura puede estar en el intervalo de 15 a 250 MPa (150 a 2.500 Bar), tal como 70 a 300 MPa (700 a 3.000 Bar), tal como 70 a 250 MPa (700 a 2.500 Bar), tal como 100 a 200 MPa (1.000 a 2.000 Bar).

De acuerdo con una realización, la temperatura predeterminada máxima aplicada, en donde la infiltración se da en dicho ciclo de presión-temperatura, está en el intervalo 1.490 a 1.570 °C, tal como en el intervalo de 1.520 a 1.570 °C.

El infiltrante puede ser cualquier compuesto que comprende uno o más de Al, Ti, Zr, Hf, Ge o Si. De acuerdo con una realización, el infiltrante comprende Si como un constituyente principal. Cuando el infiltrante principalmente consiste en silicio, el tiempo por encima de los 1.541 °C (punto de fusión del eutéctico de Zr-Si rico en Zr) durante el ciclo de temperatura-presión aplicado debería ser menor que 7 minutos, preferiblemente menor que 5 minutos lo más preferiblemente menor que 3 minutos, para evitar fusión seria de la cápsula de circonio.

De acuerdo con una realización, la temperatura máxima se mantiene por encima del punto de fusión del eutéctico de Zr-Si rico en silicio a 1.361 °C durante un periodo de tiempo predeterminado para permitir la fusión parcial del Zr de la cápsula y su introducción en el infiltrante fundido. La presencia de algo de Zr en el infiltrante fundido se asumen que mejora la retirada de oxígeno del mismo y/o la generación de compuestos basados en Zr en el infiltrante que puede tener un efecto positivo sobre las propiedades del producto final.

De acuerdo con una realización, el cuerpo en verde se somete a la etapa de presión isostática en frío antes de la desunión. Entonces, será posible realizar dicho ciclo de presión-temperatura a una presión máxima inferior, adecuadamente de 5 a 250 MPa (50 a 2.500 Bar), preferiblemente de 15 a 150 MPa (150 a 1.500 Bar), lo más preferiblemente 15 a 110 MPa (150 a 1.100 Bar). La temperatura máxima es adecuadamente de 1.490 a 1.570 °C, preferiblemente de 1.510 a 1.560 °C.

En una realización, cuando el cuerpo en verde se somete a la etapa de presión isostática en frío antes de la desunión, no se presenta tiempo de espera, es decir, la presión y la temperatura se incrementa concurrentemente hasta que se alcance la temperatura máxima y la presión máxima.

De acuerdo con una realización, dicho ciclo de presión-temperatura comprende una primera etapa en la que la temperatura se incrementa hasta una temperatura predeterminada en la que el oxígeno unido al infiltrante se somete a una reacción y se retira al menos de las superficies del infiltrante. Se asume que al menos algo de oxígeno pasa a través del infiltrante a la cápsula de Zr, en donde reacciona con el Zr de la cápsula de Zr para formar óxido de circonio. También se pueden formar compuestos, por ejemplo, con Zr, en el infiltrante que son menos dañinos a la humectación de las partículas de diamante por el infiltrante fundido. Como se ha mencionado anteriormente, la retirada de oxígeno del infiltrante puede fomentar un producto final mejorado. La temperatura predeterminada está adecuadamente entre 1.100 y 1^.361°C, preferiblemente 1.200 y 1.361 °C, más preferiblemente 1.280 y 1.350 °C. El eutéctico de la fusión rica en Si está a 1.361 °C.

De acuerdo con otra realización más, en una segunda etapa, la presión se incrementa hasta un nivel de al menos, 40 %, o al menos 50 %, o al menos 75 % de la presión máxima a aplicar durante dicho ciclo de presión-temperatura, y no hasta después de que se haya alcanzado dicha presión, la temperatura se incrementa hasta un nivel al que el infiltrante se funde y es capaz de infiltrar el cuerpo en verde desunido. La presión aplicada junto con dicho incremento de temperatura fomenta una infiltración y densificación más eficaz y rápida del cuerpo en verde. Se ha sugerido aplicar uno o varios tiempos de espera en dicho ciclo de temperatura-presión por debajo del punto de fusión del infiltrante o cualquier posible fusión de infiltrante de Zr, en donde la temperatura se mantiene constante a adecuadamente entre 1.100 y 1.361 °C, preferiblemente 1.200 y 1.361 °C, más preferiblemente 1.280 y 1.350 °C. El eutéctico de la fusión rico en Si está a 1.361 °C y el incremento de presión es entre 0,5 y 3 MPa/min (5 y 30 Bar/min), o 1 y 3 MPa/min (10 y 30 Bar/min), o 1,5 y 2,5 MPa/min (15 y 25 Bar/min). Estos tiempos de espera pueden estar en el intervalo de 10 a 90 minutos, más preferible 15 a 80 minutos, y lo más preferible 20 a 60 minutos. Durante el último tiempo de espera se alcanza 40 a 95 % de la presión máxima, más preferible 60 a 95 %, lo más preferible 70 a 90 % y no hasta después de que se haya alcanzado dicha presión, la temperatura se incrementa hasta un nivel al que el infiltrante se funde y es capaz de infiltrar el cuerpo en verde.

En una realización de la presente invención, el ciclo de temperatura presión predeterminado comienza con un incremento de presión hasta una presión que está adecuadamente entre 3,5 y 4,5 MPa (35 y 45 Bar), después de lo cual la temperatura se incrementa hasta una temperatura que esta adecuadamente entre 1.250 y 1.350 °C. A continuación, la temperatura se mantiene constante durante un periodo de entre 40 y 60 minutos durante el cual la presión se incrementa adecuadamente hasta que se alcanza 95 a 105 MPa (950 a 1.050 Bar). Después, tanto la temperatura como la presión se incrementan hasta 1.550 a 1.570 °C y 95 a 115 MPa (950 a 1.150 Bar) respectivamente.

De acuerdo con una realización adicional, en dicha primera etapa, la presión se mantiene por debajo de un nivel predeterminado, de modo que el infiltrante mantendrá una porosidad abierta que permite que el gas basado en oxígeno pase a través del infiltrante como una fase gaseosa a la cápsula de Zr, que actúa como un absorbente de oxígeno. De ese modo, se consigue una retirada de oxígeno más rápida y eficaz.

De acuerdo con otra realización más, la temperatura predeterminada se mantiene durante un periodo predeterminado de tiempo para permitir que al menos el 50 %, preferiblemente al menos el 70 %, incluso más preferiblemente al menos el 90 % de oxígeno inicialmente unido al infiltrante se transfiera a la cápsula de Zr y forme óxido de circonio.

De acuerdo con otra realización, dicho ciclo de presión-temperatura comprende una primera etapa en la que la temperatura se incrementa hasta un nivel al que el oxígeno unido a las partículas de diamante del cuerpo en verde desunido experimenta una reacción y se retira de al menos las superficies de las partículas de diamante. Se asume que al menos algo del oxígeno retirado pasa a través del infiltrante a la cápsula de Zr, en donde reacciona con el Zr de la cápsula de Zr para formar óxido de circonio. También puede formar compuestos, por ejemplo, con Zr, en el infiltrante que son menos dañinos a la humectación de las partículas de diamante por el infiltrante fundido. Como se ha mencionado anteriormente, la retirada de oxígeno de las partículas de diamante del cuerpo en verde desunido fomentará una infiltración más eficaz y de ese modo un producto final mejorado. El nivel preferible al que la temperatura se incrementa en dicha primera etapa está en un intervalo de aproximadamente 500 °C a por debajo de 1.361 °C, el eutéctico de la fusión rica en Si, más preferiblemente de 600 °C a por debajo de 1.361 °C, incluso más preferiblemente de aproximadamente 700 °C a 1.350 °C.

De acuerdo con una realización, la temperatura predeterminada se mantiene durante un periodo de tiempo predeterminado para permitir que al menos 25 %, o al menos 50 %, o al menos 70 %, o al menos 80 %, del oxígeno inicialmente unido a las partículas de diamante del cuerpo en verde se transfiera a la cápsula de Zr y forme óxido de circonio.

De acuerdo con una realización, la temperatura máxima aplicada y el periodo de tiempo de aplicación de la misma se delimitan de modo que el gas presurizado usado para aplicar dicha presión de gas no penetra la cápsula de Zr antes de completar la infiltración del cuerpo en verde desunido por el infiltrante. Dicho esto, se debería indicar que el calor aplicado puede ser de modo que realmente de como resultado una fusión lenta de la cápsula de circonio, pero que el calor y el grosor de la cápsula se adapten de modo que el gas presurizado no sea capaz de penetrar la cápsula antes de completar la infiltración del cuerpo en verde. El grosor de la pared de la cápsula de circonio puede estar en el intervalo de 2 a 6 mm, preferible 2 a 4 mm, lo más preferiblemente 2,4 a 2,8 mm durante un ciclo de presión-temperatura preferido en el que se usa silicio como infiltrante. Se sugiere un gas inerte con el fin de aplicar una presión isostática sobre la cápsula durante el ciclo de presión-temperatura del proceso de HIP. De acuerdo con una realización, dicho gas es argón.

De acuerdo con una realización, las partículas de diamante del cuerpo en verde tienen un tamaño de partícula en el intervalo de entre 0,5 a 200 micras, preferiblemente entre 1 a 150 micras y más preferiblemente entre 2 y 100 micras. Las partículas de diamante pueden estar presentes en distribuciones de tamaño bimodales o multimodales. El cuerpo en verde comprende partículas de diamante y aglutinante(s) orgánico(s), es decir, no debe consistir solamente en partículas de diamante. Además, el cuerpo en verde también puede, como ejemplo, comprender adiciones de otros carburos refractarios, por ejemplo, WC, W²C, SiC, B⁴C, TiC, TaC, NbC, Cr3C2, Ti3SiC2 o metales formadores de carburo, tales como W, Al, Cr, Mo, Zr u otras fuentes de carbono tales como fibras de carbono o grafeno, También pueden estar presentes carburos subestequiométricos.

De acuerdo con una realización, el cuerpo en verde se puede producir a partir de un polvo granulado por técnicas de compactación convencionales. El cuerpo en verde adicionalmente se puede densificar sometiéndolo a CIP (Presión isostática en frío).

De acuerdo con una realización, el infiltrante, que encierra el cuerpo en verde desunido, comprende un polvo empaquetado densamente y/o gránulos con distribución de tamaño de partícula bimodal o multimodal o una réplica densa de los cuerpos marrones y la cápsula. La densidad del infiltrante en la cápsula antes de la sinterización es adecuadamente del >30 %, preferiblemente entre 40 y 99 %, y más preferiblemente entre 50 y 90 % de su densidad sinterizada teórica. La densidad sinterizada teórica es la densidad sinterizada tabulada del infiltrante.

De acuerdo con la presente invención, el contenido de diamante de los sólidos en el cuerpo en verde desunido es de al menos el 50 % en volumen, preferiblemente al menos el 60 % en volumen, lo más preferiblemente al menos el 70 % en volumen.

También se debería mencionar que el ciclo de presión-temperatura está establecido de tal modo que el cuerpo en verde desunido estará completamente infiltrado y sinterizado y la forma del cuerpo en verde se mantendrá durante el proceso. Además, como norma general, el punto de fusión del infiltrante debería ser significativamente menor que el punto de fusión de la cápsula. El grosor de la cápsula es lo suficientemente fino para transmitir la presión de gas isostática pero lo suficientemente grueso para no alear y fundir completamente durante el proceso. La cápsula debería mantenerse sellada durante la infiltración, y la parte principal de la presión se debería aplicar antes de la infiltración.

En la presente memoria, además se divulga un compuesto de diamante sinterizado que tiene un contenido de diamante de >25 % en volumen producido de acuerdo con el método anteriormente descrito o más adelante.

El contenido de Zr en el compuesto de diamante sinterizado preferiblemente puede estar en el intervalo de 1,5 a 8,5 % en peso, más preferiblemente en el intervalo de 2,5 a 7,5 % en peso, lo más preferiblemente en el intervalo de 3,5 a 6,5 % en peso. La distribución de Zr dentro del cuerpo sinterizado no es homogénea.

Otros constituyentes que pueden estar presentes en el compuesto de diamante sinterizado es uno o más elementos seleccionados de Si, Ge, Ti, W, Hf, Ta, Nb, Al, Cr, Mo y V.

En otra realización del compuesto de diamante sinterizado divulgado en la presente memoria, el % en área de diamante en el compuesto de diamante sinterizado es adecuadamente por encima de 40, preferiblemente por encima de 45. Por % en área se quiere decir en la presente memoria el área total de la micrografía identificada como fase de diamante en porcentaje del área de micrografía total, véase también el ejemplo 15.

En una realización del compuesto de diamante sinterizado divulgado en la presente memoria, el número de finos (NF) debería ser adecuadamente >15 %, preferiblemente >25 % y más preferiblemente >35 % mayor en comparación con el NF del correspondiente material sinterizado de acuerdo con el documento US 7.008.672 (véase también el ejemplo 9) cuando se parte de la misma DPSD en la materia prima.

Dependiendo de la DPSD en la materia prima, la fracción de diamante más fino variará en tanto el tamaño medio como la distribución. En el material sinterizado, el número de partículas de diamante se mide por análisis de imagen como se describe en el ejemplo 17 de a continuación.

En una realización, el compuesto de diamante sinterizado tiene una resistencia de B3B al 63,2 % de probabilidad de fallo de adecuadamente >675 MPa, preferiblemente >700 MPa y lo más preferiblemente >725 MPa.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 divulga una sección trasversal de una instalación de ensayo que consiste en un número de cuerpos en verde desunidos rodeados por un infiltrante basado en silicio y una cápsula basada en circonio.

La Figura 2 divulga una vista lateral de un componente sinterizado obtenido de la instalación mostrada en la figura 1, más precisamente una imagen de microscópico óptico de un inserto sinterizado, en la que se indica la geometría referida en los ejemplos y en la imagen la parte superior del inserto y también dónde se miden el diámetro exterior OD y la altura h, respectivamente.

La Figura 3 divulga la distribución de tamaño de partícula dada como el diámetro circular equivalente de las partículas de diamante en secciones trasversales 2D de materiales sinterizados de acuerdo con la invención y de acuerdo con la técnica anterior. El número de partículas se da en el eje “y” y el diámetro circular equivalente en gm se da en el eje “x”. La muestra 1 es el material de la técnica anterior descrito en el ejemplo 9 y la muestra 2, 3 y 4 son materiales de acuerdo con la invención como se describen en el ejemplo 1,8 y 7 respectivamente.

La Figura 4 muestra imágenes esquemáticas que ilustran qué partículas de diamante se han incluido/excluido dentro del área de análisis para cada micrografía. Se incluyen las partículas rellenadas y se excluyen las partículas no rellenadas del análisis y todas las partículas de diamante se consideran esféricas.

La Figura 5 muestra la probabilidad acumulativa de fallo sobre el eje “y” que se traza en función de la resistencia característica B3B medida en MPa sobre el eje “x”. Los datos medidos del material de la técnica anterior como se describe en el ejemplo 9 se muestran como diamantes negros y los datos medidos del material de acuerdo con la invención en el ejemplo 1 se muestran como diamantes gris claro. La función de distribución Weibull calculada a partir de los datos experimentales para el material producido de acuerdo con la técnica anterior se muestra como una línea continua negra y la correspondiente curva de distribución para el material producido de acuerdo con la invención se muestra como una línea discontinua negra.

Ejemplos

Ejemplo 1 - HIP a 112,5 MPa (1.125 Bar) y 1.5702C

Se mezclaron en seco polvos de diamante juntos para formar una mezcla uniforme. El diamante era una mezcla del 80 % en peso de diamante de grado MBM de 20 a 30 micras y 20 % en peso de 4 a 8 micras de Diamond Innovations Inc., esta mezcla de diamante de aquí en adelante es referida como DPSD 1. Se preparó la suspensión homogénea usando esta mezcla y, a continuación, añadiendo PEG1500 y PEG4000 como aglutinantes orgánicos temporales, con agua desionizada como fluido. La suspensión se sometió a granulación por pulverización para producir gránulos para el prensado y la cantidad de aglutinantes orgánicos en el polvo era del 9,26 % en peso que corresponde al 23 % en volumen.

Los gránulos se usaron en prensado uniaxial de cuerpos en verde en la forma de puntas de herramienta (botones) generalmente usadas en trabajos de minería (perforación de roca) a una densidad en verde tan alta como sea posible con la técnica de compactación usada. La fuerza aplicada para la compactación de los cuerpos en verde era generalmente de 40 a 50 kN. La densidad de diamante relativa en los cuerpos en verde era de alrededor el 60 %. La densidad de diamante relativa en porcentaje se calculó como la masa de diamantes en el cuerpo en verde (aglutinantes orgánicos temporales y otras adiciones excluidas) dividida por el volumen del cuerpo en verde obtenido del dibujo de la herramienta de prensa dividido por la densidad de los rayos X de los diamantes (3,52 g/cm3), multiplicado por 100. Dependiendo de la técnica de compactación y la forma del cuerpo la densidad puede variar ligeramente entre diferentes partes del cuerpo en verde. Los cuerpos en verde se calentaron lentamente en presencia de aire para retirar parcialmente el PEG para crear un cuerpo marrón 1 (cuerpo en verde desunido) de suficiente resistencia para tratamiento adicional. El peso de un cuerpo en verde representativo era de 7,651 g y 6,962 g después de la desunión.

Como se muestra en la Figura 1 se colocaron cuatro cuerpos marrones 1 en una cápsula de Zr 3 con fondo sellado y con una mezcla de polvo de silicio empaquetada densa 2 rodeando completamente los cuerpos marrones 1. La cápsula de circonio 3 se fabricó a partir de un tubo en el Zr 702 grado Sandvik comercial con una pureza de >92,2 % en peso y con contenido de Hf de <4,5 % en peso. Las dimensiones de la cápsula 3 eran; diámetro exterior OD aproximadamente 25,4 mm, diámetro interior ID aproximadamente 20,2 mm, grosor de pared 2,6 mm, y altura 130 mm, dando un peso de cápsula de 185 g. El material de cápsula tenía un punto de fusión de 1.852 °C. La mezcla de polvo de Si 2 era una mezcla del 86 % en peso de Silgrain®coarse de Elkem con una pureza del 99,5 % en peso y con un contenido de oxígeno del 0,119 % en peso analizado por LECO y tamaño de grano de 0,2 a 0,8 mm y Silgrain HQ de Elkem con una pureza del 98 % y con un contenido de oxígeno del 0,059 % en peso analizado por LECO y un tamaño de grano entre 20 y 300 micras. La densidad compactada de esta mezcla de Si 2 es de aproximadamente 1,36 g/cm3, medida rellenando un volumen calibrado (copa Ford) con la mezcla de polvo de Si durante el posterior golpeteo manual de la copa Ford del mismo modo que se realizó durante el relleno de las cápsulas y, a continuación, midiendo el peso, que corresponde a aproximadamente el 58 % de la densidad sinterizada teórica de silicio. Después de rellenar la cápsula 3, se selló por soldadura. La cantidad total de Si añadida a la cápsula 3 era de 35 g y el peso total de los cuerpos marrones 1 era de 28 g.

Las cápsulas selladas 3 se dispusieron en un horno de HIP. La temperatura se incrementó hasta 400 °C bajo vacío. Después de un tiempo de espera de 30 min a 400 °C, la presión del gas de argón se elevó rápidamente hasta 4 MPa (40 Bar) y, a continuación, se incrementó la temperatura con 16°/min hasta 1.300 °C. A 1.300 °C la presión se incrementó hasta 100 MPa (1.000 Bar) durante más o menos 55 minutos a temperatura constante seguido de un aumento de temperatura y presión concurrente hasta que se alcanzó la máxima temperatura de sinterización 1.570 °C y la máxima presión de 112,5 MPa (1.125 Bar) después de 20 min. A continuación, las cápsulas 3 se dejaron enfriar libremente durante la liberación de presión. Después de 15 min, la temperatura estaba por debajo de 1.000 °C y la presión era de aproximadamente 80 MPa (800 Bar). Después de totalmente 1 hora de enfriamiento, la temperatura era de aproximadamente 200 grados C y se abrió el horno de HIP. Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero aún estaba sellada. La cápsula 3 se puso en un baño de decapado que contenía HF al 2 % y HNO³al 20 % en una solución acuosa durante aproximadamente 24 horas para retirar la cápsula de Zr y parcialmente también los residuos de Si que rodeaban los insertos. Después del tratamiento con ácido se realizó una limpieza final usando una arenadora con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró Si y siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión. El artículo sinterizado limpiado se muestra en la Figura 2, la cual muestra una imagen de microscopio óptico de un inserto sinterizado 4 que tiene la geometría referida en los ejemplos. En la imagen, se indica la parte superior del inserto y también dónde se miden el diámetro exterior OD y la altura h, respectivamente.

Las densidades de los cuerpos sinterizados por HIP se midieron usando el método de Arquímedes y estaban entre 3,50 y 3,52 g/cm3, véase la tabla 1.

Tabla 1

Se midieron las dimensiones diámetro exterior (OD) y altura (h) de los cuerpos sinterizados como se muestra en la figura 2. Las dimensiones habían disminuido en comparación con los cuerpos en verde prensados, véase la tabla 2.

Tabla 2

El análisis de fase se realizó usando XRD (radiación CuKa). Se recogieron los difractogramas con un difractómetro PanAnalytical X’PertPro de 20 a 90 grados en 20 sobre un suelo plano y un área pulida de la parte superior de las muestras como se muestra en la figura 2. El programa informático High Score+ se usó para la evaluación (identificación de fase) y en todas las muestras se encontraron diamante, SiC (p-Moissanite) y ZrSi². Se pudieron indexar todos los picos de difracción. Algunas muestras también mostraron la presencia de otros siliciuros de circonio, ZrC, Si residual y en algunos casos posibles trazas de óxidos de circonio y en estos casos solamente se pudieron detectar la(s) primera(s) a la(s) tercera(s) línea(s) más fuerte(s).

Los cuerpos se escanearon por CT para la detección de defecto pero se encontró que no contenían ningún poro o grieta mayor que 3 veces el tamaño de vóxel. Por CT también se vio claramente que la distribución de Zr dentro del cuerpo no es homogénea.

El sistema de CT usado para estos escaneos era un vltomelx s240 de GE Sensing and Inspection Technologies, usando los siguientes ajustes:

Aumento 9,1

Tamaño vóxel (Resolución) 22 pm

Voltage rayos X 80 kV

Corriente rayos X 270 pA

Filtro rayos X (Cu) 0,1 mm

Tiempo de ejecución detector 200 ms

Promedio detector 3

Salto detector 1

Sensibilidad detector 4

Número de proyecciones 1.200

Después de que se completaron los escaneos por CT, se reconstruyeron las proyecciones usando datoslx 2.0 de GE Sensing and Inspection Technologies y, a continuación, se analizaron con Volume Graphis StudioMax 2.1.

Ejemplo 2 - HIP a 100 MPa (1.000 Bar) y 1.5202C

Los cuerpos en verde se prepararon y se desunieron (cuerpos marrones) como en el ejemplo 1. También la cápsula y la mezcla de Si son las mismas que las usadas en el ejemplo 1. La cantidad total de Si añadido a la cápsula era de 36 g y el peso total de los cuerpos marrones era de 29 g. La temperatura se incrementó hasta 400 °C bajo vacío. Después de un tiempo de espera de 30 min a 400 °C, la presión de gas de argón se elevó hasta 4 MPa (40 Bar). A continuación, la temperatura se incrementó con 16°/min hasta 1.300 °C. A 1.300 °C, la presión se incrementó desde 4 MPa a 100 MPa (40 Bar a 1.000 Bar) durante 55 minutos a una temperatura constante seguido de un incremento de temperatura de 11 °C/min hasta la temperatura y presión de sinterización máxima de 1.520 °C y 100 MPa (1.000 Bar). A continuación, las cápsulas se dejaron enfriar libremente con una liberación de presión constante. Después de 15 min la temperatura era de aproximadamente 800 °C y la presión era de aproximadamente 73 MPa (730 Bar). Después de 70 minutos de enfriamiento, la temperatura era de aproximadamente 200 grados C y se abrió el horno de HIP.

Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero estaba aún sellada. Las cápsulas se pusieron en un baño de ácido que contenía HF (ac) durante aproximadamente 24 h para retirar la cápsula de Zr y parcialmente también los residuos Si que rodeaban los insertos. Después del tratamiento con ácido se realizó una limpieza final usando una arenadora con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró Si y siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión. Las densidades de los cuerpos sinterizados por HIP se midieron usando el método de Arquímedes y estaban entre 3,50 y 3,52 g/cm3 como se muestra en la tabla 3. También se midieron las dimensiones y el OD y la altura de los cuerpos sinterizados habían disminuido en comparación con los cuerpos en verde presionados, véase la tabla 3.

Tabla 3

Tabla 3 continuación

Ejemplo 3 - HIP a 113 MPa (1.130 Bar) y 1.570 °C

Se pesaron polvos de diamante y se mezclaron en seco juntos para formar una mezcla uniforme de acuerdo con DPSD 1. Se prepararon suspensiones y verdes como se ha descrito en el Ejemplo 1. Se colocaron cuatro cuerpos marrones en una cápsula de Zr con un fondo sellado y con una mezcla de polvo de silicio empaquetada densa rodeando completamente los cuerpos marrones como se muestra en la figura 1. La cápsula de circonio se fabricó como se ha descrito en el Ejemplo 1. La mezcla de polvo de Si era una mezcla del 96 % en peso de Silgrain®coarse de Elkem con una pureza del 99,5 % en peso y con un contenido de oxígeno del 0,119 % en peso analizado por LECO y 4 % en peso de un polvo de grafito con una pureza del 98 % y un tamaño de partícula de <75 micras. El grafito se añadió para disminuir y conducir la cantidad de Si líquido pero manteniendo la cantidad de medios de presurización. Después de rellenar la cápsula, se selló por soldadura. La cantidad total de mezcla de Si-C añadida a la cápsula era de 34 g.

Las cápsulas selladas se colocaron en un horno de HIP, y el horno funcionó de acuerdo con el ciclo descrito en el ejemplo 1. Sin embargo, la máxima presión medida fue de cerca de 113 MPa (1.130 Bar) (en comparación con 112,5 (1.125) en el ejemplo 1). El HIP se enfrió durante 80 minutos hasta aproximadamente 100 °C antes de abrir el horno. Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero aún estaba sellada. La cápsula se retiró por torneado seguido de una limpieza final usando una arenadora con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró silicio, carburo de silicio y siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión. Las densidades de los cuerpos sinterizados por HIP se midieron usando el método de Arquímedes y estaban entre 3,49 y 3,50 g/cm3, véase la tabla 4.

Tabla 4

Las dimensiones (diámetro exterior (OD) y altura (h)) de un cuerpo sinterizado (N.° 3b) se midieron como se muestra en la tabla 5.

Tabla 5

Ejemplo 4 - HIP a 113,5 MPa (1.135 Bar) y 1.5702C

Se mezclaron en seco polvos de diamante juntos para formar una mezcla uniforme. La mezcla de diamante era una mezcla multimodal de diamantes MBM de Diamond Innovation con tamaños de partícula en el intervalo de 6 a 80 pm, lo cual da una densidad alta durante la compactación. Esta mezcla de diamante de aquí en adelante es referida como DPSD 2. Se preparó una suspensión homogénea usando esta mezcla y, a continuación, añadiendo 22,9 % en volumen de PEG1500 y PEG4000 como aglutinantes orgánicos, con agua desionizada como fluido. La suspensión se sometió a granulación por pulverización para producir gránulos para el prensado y la cantidad de aglutinantes orgánicos en el polvo era del 9,26 % en peso que corresponde al 23 % en volumen. Los gránulos se usaron en prensado uniaxial de cuerpos en verde en la forma de puntas de herramienta generalmente usadas en trabajos de minería a una densidad en verde tan alta como sea posible con la técnica de compactación usada. Las presiones de prensado eran de aproximadamente 30 kN y la densidad de diamante relativa en los cuerpos en verde era de alrededor el 66 %. Los cuerpos en verde se calentaron lentamente en presencia de aire para retirar parcialmente el PEG para crear un cuerpo marrón de suficiente resistencia para tratamiento adicional. El peso del cuerpo en verde era de 8.432 g, y el peso del cuerpo marrón era de 7.724 g.

El cuerpo marrón se colocó en una cápsula de Zr con un fondo sellado junto con otros dos cuerpos marrones, uno de los cuales era como se ha descrito en los ejemplos 1 y 2, y con una mezcla de polvo de silicio empaquetada densa de acuerdo con el ejemplo 1 rodeando completamente los cuerpos en verde. La cápsula de circonio se fabricó como se ha descrito en el ejemplo 1. Después de rellenar la cápsula, se selló por soldadura. La cantidad total de Si añadida a la cápsula era de 38 g y el peso total de los cuerpos marrones era de 24 g. La temperatura se incrementó hasta 400 °C bajo vacío. Después de 30 min de tiempo de espera a 400 °C, la presión de gas de argón se elevó hasta 4 MPa (40 Bar). A continuación, la temperatura se incrementó con 16 °/min hasta 1.300 °C. A 1.300 °C, la presión se incrementó desde 4 MPa a 100 MPa (40 Bar a 1.000 Bar) durante 45 minutos manteniendo la temperatura constante seguido de un incremento de temperatura de 13,5 °C/min hasta la máxima temperatura y presión de sinterización de 1.567 °C y 113,5 MPa (1.135 Bar). A continuación, la cápsula se dejó enfriar libremente con una liberación de presión constante. Después de 11 min la temperatura estaba justo por debajo de 1.000 °C y la presión era de aproximadamente 82 MPa (820 Bar). Después de aproximadamente 40 minutos de enfriamiento, la temperatura era de aproximadamente 200 °C y se abrió el horno de HIP.

Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero aún estaba sellada. La cápsula se retiró mediante una operación de torneado seguida de un proceso de arenado con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró silicio y siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión. La densidad del cuerpo sinterizado por HIP se midió usando el método de Arquímedes y era de 3,504 g/cm3.

También se midieron las dimensiones y el diámetro exterior (OD) después de la sinterización era de 15,73 mm y el ID nominal (diámetro interior) de la herramienta de prensa era de 15,95 mm que corresponde al 1,4 % de contracción de OD durante la sinterización.

Ejemplo 5 - HIP a 113,5 MPa (1.135 Bar) y 1.5702C

Se pesaron polvos de diamante y se mezclaron en seco juntos para formar una mezcla uniforme de acuerdo con DPSD 2. Se prepararon una suspensión y polvo granulado como en el Ejemplo 4. Los gránulos se usaron en prensado uniaxial de cuerpos en verde en la forma de puntas de herramienta generalmente usadas en trabajos de minería a una densidad en verde tan alta como sea posible con la técnica de compactación usada. La densidad de diamante relativa en los cuerpos en verde era de alrededor el 66 %. Los cuerpos en verde se calentaron lentamente en presencia de aire para retirar el PEG parcialmente para crear cuerpos marrones de suficiente resistencia para manejo adicional. El peso del cuerpo en verde era de 8.553 g, y el peso del cuerpo marrón era de 7,842 g. El cuerpo marrón se colocó en una cápsula de Zr con un fondo sellado junto con otros dos cuerpos marrones, uno de los cuales era como se ha descrito en los ejemplos 1 y 2, y con una mezcla de polvo de silicio empaquetada densa rodeando completamente los cuerpos marrones. La cápsula de circonio se fabricó como se ha descrito en el ejemplo 1. La mezcla de polvo de Si era una mezcla del 96 % en peso de Silgrain®coarse de Elkem con una pureza del 99,5 % en peso y con un contenido de oxígeno del 0,119 % en peso analizado por LECO y 4 % en peso de un polvo de grafito fino con una pureza del 98 %. El grafito se añadió para disminuir y conducir la cantidad de Si líquido pero manteniendo la cantidad de medios de presurización. Después de rellenar las cápsulas se selló por soldadura. La cantidad total de mezcla de Si-C añadida a la cápsula era de 39,5 g y el peso de los cuerpos marrones era de 24 g. La cápsula se colocó en un horno de HIP, el cual funcionó como se ha descrito en el ejemplo 4, la temperatura y presión máxima eran de 1.567 °C y 113,5 MPa (1.135 Bar).

Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero aún estaba sellada. La cápsula se retiró mediante una operación de torneado seguido de un proceso de arenado con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró el silicio y los siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión. La densidad del cuerpo sinterizado por HIP se midió usando el método de Arquímedes y era de 3,498 g/cm3. También se midieron las dimensiones y el diámetro exterior (OD) después de sinterización era de 15,75 mm y el ID nominal de la herramienta de prensa era de 15,95 mm que corresponde al 1,3 % de contracción de OD durante la sinterización. Ejemplo 6 - HIP a 113 MPa (1.130 Bar) y 1.570 °C, Ti3SiC2 añadido

Se mezclaron en seco polvos de diamante junto con un polvo de Ti3SiC2 bien desaglomerado para formar una mezcla uniforme. La mezcla de polvo contenía 82 % en peso de diamantes MBM de Diamond Innovations con la distribución de tamaño de partícula de diamante DSPD 2, y 18 % en peso de Ti3SiC2. Se preparó suspensión homogénea usando esta mezcla y añadiendo, a continuación, PEG1500 y PEG4000 como aglutinantes orgánicos temporales y Dispex A40 como agente dispersante para Ti3SiC2, con agua desionizada como fluido. La suspensión se sometió a granulación por pulverización para producir gránulos para prensado y la cantidad de aglutinantes orgánicos en el polvo era del 9,26 % en peso correspondiente al 23,6 % en volumen.

Los gránulos se usaron en prensado uniaxial de cuerpos en verde en la forma de puntas de herramienta generalmente usadas en trabajos de minería a una densidad en verde alta con la técnica de compactación usada (20 kN). La densidad de diamante relativa en los cuerpos en verde era del 55 % /- 0,5 %. Los cuerpos en verde se calentaron lentamente en presencia de aire para retirar particularmente el PEG para crear un cuerpo marrón de suficiente resistencia para manejo adicional, véase los detalles en la tabla 6.

Se colocaron cuatro cuerpos marrones en una cápsula de Zr con un fondo sellado y con una mezcla de polvo de silicio densamente empaquetada rodeando completamente los cuerpos marrones como se muestra en la Figura 1. La cápsula de circonio y la mezcla de Si se prepararon como se ha descrito en el ejemplo 1. Después de rellenar la cápsula, se selló por soldadura. La cantidad total de Si añadido dentro de la cápsula era de 31,5 g y el peso total de los cuerpos marrones era de 33 g.

La cápsula se colocó en la misma carga de HIP como la cápsula descrita en el Ejemplo 3, y así se sometió al mismo proceso de HIP.

Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero aún estaba sellada. La cápsula se retiró mediante una operación de torneado seguido de un proceso de arenado con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró silicio, carburo de silicio y siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión.

El volumen y las densidades de los cuerpos sinterizados por HIP se midieron usando el método de Arquímedes y las densidades estaban entre 3,59 y 3,60 g/cm3, véase la tabla 6.

Tabla 6

Tabla 6 continuación

Ejemplo 7 - HIP a 15 MPa (150 Bar) 1.5602C

Las muestras se prepararon como en el ejemplo 1 anteriormente descrito. La cápsula y la mezcla de Si eran de acuerdo con la descripción en el ejemplo 1. La cápsula, que contenía los cuerpos en verde desunidos (cuerpos marrones) se colocaron en un horno y se sometieron al siguiente proceso de HIP:

La temperatura se incrementó hasta 400 °C bajo vacío. Después de un tiempo de espera de 30 min a 400 °C, la presión de gas de argón se elevó hasta 4 MPa (40 Bar). A continuación, la temperatura se incrementó con 9,5°/min hasta la máxima temperatura de 1.558 °C elevando concurrentemente la presión de argón hasta 15 MPa (150 Bar). A continuación, las cápsulas se dejaron enfriar libremente con una liberación de presión constante. Después de 18 min la temperatura estaba por debajo de 1.000 °C y la presión era de aproximadamente 11 MPa (110 Bar). Después de 2,5 horas de enfriamiento la temperatura estaba por debajo de 100 grados C y se abrió el horno de HIP.

Después de HIP, la cápsula de Zr estaba ligeramente deformada y se había contraído pero aún estaba sellada. Las cápsulas se pusieron en un baño ácido que contenía HF(ac) durante aproximadamente 24 h para retirar la cápsula de Zr y parcialmente también los residuos de Si que rodeaban los insertos. Después del tratamiento ácido se realizó una limpieza final usando una arenadora con gravilla de SiC. La gravilla de SiC retiró silicio y siliciuros de circonio del cuerpo sinterizado pero no erosionó el cuerpo mismo, indicando que el cuerpo estaba bien sinterizado y tiene una muy alta dureza y resistencia a abrasión. El volumen y la densidad de los cuerpos sinterizados por HIP se determinaron por el método de Arquímedes.

También se midieron las dimensiones y el diámetro exterior (OD) después de sinterización el ID nominal de la herramienta de prensa era de 15,95 mm (véase tabla 7).

Tabla 7

Tabla 7 continuación

Ejemplo 8 - HIP a 15 MPa (150 Bar) y 1.5602C

El mismo ciclo de presión-temperatura como se ha descrito previamente en el Ejemplo 7 para HIP a 15 MPa (150 Bar) y 1.560 °C se aplicó a muestras correspondientes a las del Ejemplo 7 pero los verdes se pretrataron por prensado isostático en frío (CIP) antes de la desunión. El ensayo mostró que el pretratamiento por medio de prensado isostático en frío antes de la desunión no previno que se contrajera más durante el proceso de HIP y completa infiltración. El ensayo dio como resultado aproximadamente la misma densidad que en el ejemplo 7, pero un volumen ligeramente menor después de la sinterización.

Tabla 8

Tabla 8 continuación

Ejemplo 9, técnica anterior - sinterización a baja presión - infiltración en vacío a 1.650 °C

Los cuerpos marrones de diamante del mismo lote que en el Ejemplo 1 se colocaron en crisoles de grafito recubiertos con hBN con trozos de silico en un acceso grande (200 % en peso) colocados en el fondo del crisol. El silicio era Silicio 99 refinado - Si 30 015 de Elkem con un contenido de silicio del 99,4 % en peso y contenido de oxígeno del 0,004 % analizado por LECO y con un tamaño de partícula de 10 a 100 mm. La infiltración se realizó bajo vacío a la máxima temperatura de 1.650 °C como se ha descrito en el documento US 7.008.672 B2. Una rápida rampa de temperatura, 50 °C/min, se aplicó por encima de los 1.000 °C para prevenir la grafitización intensa (>/= 50 % en peso) de los diamantes antes de la infiltración de Si. La temperatura se mantuvo durante aproximadamente 10 min y las muestras se enfriaron libremente. El silicio de acceso se retiró por arenado con gravilla de SiC y el cuerpo se inspeccionó por Tomografía computarizada. No se pudieron detectar poros >3x el tamaño de vóxel de 17 micras. La densidad sinterizada era de 3,316 g/cm3. El OD de sinterizado era de 15,981 mm en comparación con las dimensiones nominales del ID de la herramienta de prensa de 15,95 mm, que corresponde a un incremento de OD del 0,2 %. Los datos de difracción se recogieron entre 15 a 70 grados en 2 teta sobre la parte superior de un inserto sinterizado y arenado usando un Bruker D8 (Gadds) con radiación de CuKa y un colimador de 0,5 mm. Se usó el programa informático High Score+ para la evaluación (identificación de fase) y se encontraron diamante, SiC (p-Moissanite) y Si.

Tabla 9

Ejemplo 10, técnica anterior - sinterización a baja presión - infiltración en vacío a 1.650 °C

Los cuerpos marrones de diamante del mismo lote que en el Ejemplo 4 se colocaron en crisoles de grafito recubiertos de hBN con trozos de silico en un acceso grande (200 % en peso) colocados en el fondo del crisol. El silico usado era Silicio 99 refinado Si 30015 de Elkem con un contenido de silicio del 99,4 % en peso y contenido de oxígeno del 0,004 % analizado por LECO y un tamaño de partícula de 10 a 100 mm. La infiltración se realizó bajo vacío a la máxima temperatura de 1.650 °C como se ha descrito en el documento US 7.008.672 B2. Una rápida rampa de temperatura, 50 °C/min, se aplicó por encima de los 1.000 °C para prevenir la mayor grafitización (>/= 50 % en peso) de los diamantes antes de la infiltración de Si. La temperatura se mantuvo durante aproximadamente 10 minutos y las muestras se enfriaron libremente. El silicio en exceso se retiró por arenado con gravilla de SiC y el cuerpo se inspeccionó por Tomografía computarizada. No se pudieron detectar poros >3x el tamaño de vóxel de 17 micras. La densidad sinterizada del cuerpo era de 3,334 g/cm3. El OD final era de 15,956 mm en comparación con las dimensiones nominales del ID de la herramienta de prensa de 15,95 mm, que corresponde a un incremento de OD del 0,04 %.

Los datos de difracción se recogieron entre 15 a 70 grados en 2 teta sobre la parte superior de un inserto sinterizado y arenado usando un Bruker D8 (Gadds) con radiación de CuKa y un colimador de 0,5 mm. Se usó el programa informático High Score+ para la evaluación (identificación de fase) y se encontraron diamante, SiC (p-Moissanite) y Si.

Tabla 10

Ejemplo 11, técnica anterior

Los cuerpos marrones de diamante del mismo lote que en el Ejemplo 1 y los cuerpos marrones fabricados como se ha descrito en el Ejemplo 4 se colocaron en crisoles de grafito de alta densidad recubiertos con hBN abiertos con trozos de silicio en un acceso grande (200 % en peso) colocados en el fondo del crisol. El crisol se colocó en un horno de HIP de sinterización y se calentó con una rápida tasa de rampa de temperatura, 50 °C/min. A aproximadamente 1.420 °C el silicio se fundió y poco después comenzó a infiltrar el cuerpo. A 1500 °C se aplicó presión de argón de 4,5 MPa (45 Bar) para ver si el cuerpo se podría densificar más y, a continuación, se continuó la rampa de temperatura hasta temperatura máxima de 1.650 °C. La temperatura se mantuvo durante aproximadamente 10 min antes de que los cuerpos se dejaran enfriar libremente bajo argón. Después de sinterización los cuerpos se retiraron de los crisoles pero a pesar del gran acceso del silico no se infiltraron completamente y la parte superior de los insertos se había convertido en grafito y se retiraron completamente durante el proceso de arenado con gravilla de SiC.

Ejemplo 12, Ensayo de desgaste por abrasión - cuerpos en verde de diamante con DPSD 1 - Invención frente a técnica anterior

En el ensayo de desgaste las puntas muestra se desgastaron frente a una superficie opuesta de granito rotativa en una operación de torneado. En el ensayo la carga aplicada a cada inserto era de 200 N, la velocidad rotacional era de 270 rpm y la tasa de alimentación horizontal era de 0,339 mm/rev. La distancia de desplazamiento en cada ensayo se fijó a 230 m. Cada muestra se pesó con cuidado antes y después del ensayo. La pérdida de volumen de la muestra se calculó a partir de la pérdida de masa medida y la densidad de la muestra y sirve como una medida del desgaste.

Todas las muestras en el ensayo tenían exactamente la misma distribución de tamaño de grano de diamante DSPD 1, densidad de diamante relativa en el cuerpo en verde (60 %) y geometría. Las muestras se sinterizaron de acuerdo con la invención (Ejemplo 1 y 7) y la técnica anterior (Ejemplo 9). El ensayo de desgaste por abrasión claramente muestra una resistencia al desgaste significativamente incrementada para los cuerpos casi netos producidos de acuerdo con la invención en comparación con los cuerpos casi netos producidos de acuerdo con la técnica anterior.

Tabla 11

Ejemplo 13 - Ensayo de desgaste por abrasión - diamante PSD 2 y adición de TÍ³SÍC²

Todas las muestras en el ensayo tenían exactamente la misma distribución de tamaño de grano de diamante DSPD 2 y geometría de muestra, pero diferente densidad de diamante relativa en el cuerpo en verde. Los cuerpos en verde del Ejemplo 6 tenían solamente 55 % de densidad de diamante relativa en comparación con el 66 % para los cuerpos en verde de la técnica anterior en el Ejemplo 10. Los cuerpos en verde del Ejemplo 6 también contenían 18 % en peso de Ti3SiC2.

La densidad de diamante relativa en porcentaje se calculó como la masa de diamantes en el cuerpo en verde (aglutinantes orgánicos y otras adiciones excluidas) dividida por el volumen del cuerpo en verde dividido por la densidad de los rayos X de diamantes (3,52 g/cm3) multiplicado por 100. Las muestras del Ejemplo 6 se sinterizaron de acuerdo con la invención y las muestras en el Ejemplo 10 de acuerdo con la técnica anterior.

Tabla 12

Ejemplo 14 - Ensayo de dureza

Se realizó un ensayo de dureza por corte mecánico en un único punto en bloques de arenisca aplicando progresivamente condiciones de corte más agresivas incrementando la profundidad de corte (DOC, del inglés “Depth of Cut”). La geometría de todos los insertos era la misma y se muestra en la figura 2, pero los diámetros de los insertos de acuerdo con la invención eran ligeramente menores que los diámetros de los insertos fabricados de acuerdo con la técnica anterior. Cada inserto se montó para ensayo fijando la contracción en un cuerpo de herramienta de acero, dando una piqueta de corte. Las propiedades mecánicas de este bloque de arenisca eran: resistencia a la compresión no confinada (UCS, del inglés “Unconfined Compressive Strength”) de aproximadamente 120 MPa, resistencia a la tracción no confinada (UTS, del inglés “Unconfined Tensile Strength”) de aproximadamente 9,5 MPa, e índice de abrasividad Cerchar (CAI, del inglés “Cerchar Abrasivity Cerchar”) de aproximadamente 3,7. El ángulo de ataque puntual de la herramienta era de 55 grados y el espaciado de línea era 2xDOC (en mm). Al incrementar la profundidad de corte después de un número fijado de planos de corte en 2 mm en DOC incrementaron las fuerzas pasivas y de flexión sobre el pico. El ensayo se paró cuando el inserto falló. Todos los insertos, excepto aquellos marcados con un “>” se ensayaron hasta fallo (rotura de inserto). Los insertos marcados con un “>” se pararon después de finalizar todos los cortes a esa DOC, pero aún están intactos.

Tabla 13

Los resultados muestran un claro incremento en dureza para los insertos producidos de acuerdo con la invención en comparación con los insertos producidos de acuerdo con la técnica anterior.

Ejemplo 15 - Contenido de diamante en insertos sinterizados

El contenido de diamante en las puntas muestra se determinó usando el análisis de imagen de micrografías de SEM que muestran un área de sección trasversal representativa de la punta de inserto. Los insertos sinterizados se prepararon por pulido mecánico con cuidado de la punta del inserto hasta una profundidad de aproximadamente 2 mm por debajo de la parte superior, la etapa del pulido final se hizo con pasta de diamante de 1 pm. Las micrografías de SEM de alta resolución se tomaron en el modo de electrón de retrodispersión, aumento 500 X, alto voltage 10 kV y distancia de trabajo de aproximadamente 8 mm. En las micrografías, los diamantes aparecen como granos negros que fácilmente se pueden separar de la matriz más clara. El análisis de imagen se hizo con el programa informático AxioVision SE64 Rel.4.9, para evaluar el área de todos los diamantes en la sección trasversal. Los umbrales de la escala de grises que define qué píxeles se identificarían como diamante se establecieron manualmente para dar una buena distinción entre diamante y matriz. Los resultados se presentan como % en área de diamantes (área total de la micrografía identificada como fase de diamante en porcentaje del área de micrografía total).

Los resultados, véase la tabla 13A, muestran claramente que el contenido de diamante después de sinterización de acuerdo con la invención es significativamente mayor en comparación con el método de infiltración de la técnica anterior adecuado para la producción de masa de cuerpos de forma casi neta.

Tabla 13A

Ejemplo 16, técnica anterior - Sinterización a baja presión - infiltración en vacío a 1.650 °C

Los cuerpos marrones del mismo lote que en el Ejemplo 6 (82 % en peso de diamante y 18 % en peso de Ti3SiC2) se colocaron en crisol de grafito recubierto con hBN con trozos de silicio en un acceso grande (200 % en peso) colocados en el fondo del crisol. El silicio usado era Silicio 99 refinado - Si 30015 de Elkem con un contenido de silico del 99,4 % en peso y contenido de oxígeno del 0,004 % analizado por LECO y un tamaño de partícula de 10 a 100 mm. La infiltración se realizó bajo vacío a la máxima temperatura de 1.650 °C como se ha descrito en el documento US 7.008.672 B2. Una rápida rampa de temperatura, 50 °C/min, se aplicó por encima de los 1.000 °C para prevenir la grafitización intensa (>/= 50 % en peso) de los diamantes antes de la infiltración de Si. La temperatura se mantuvo durante aproximadamente 10 minutos y las muestras se enfriaron libremente. El silicio en exceso se retiró por arenado con gravilla de SiC y una pequeña parte del fondo se hizo reaccionar fuertemente y habían formado cráteres. El cuerpo se inspeccionó por Tomografía computarizada de acuerdo con la descripción en el Ejemplo 1. El cuerpo sinterizado básicamente no tenía porosidad y parecía completamente infiltrado, pero mostraba la presencia de grietas curadas con la longitud de varios mm. La densidad sinterizada del cuerpo era de 3,390 g/cm3.

Tabla 14

Ejemplo 17 - Distribución de tamaño de partícula de diamante en las partes sinterizadas

La distribución de tamaño de partícula de diamante (DPSD, del inglés “Diamond Particle Size Distribution”) en el material sinterizado se evaluó con análisis de imagen de micrografías de SEM. La preparación de muestra, los ajustes de SEM y el programa informático usado como se ha descrito en el Ejemplo 15. Las regiones de la fase de diamante se identificaron de acuerdo con los mismos valores umbral de la escala de grises que en el Ejemplo 15. El área de cada sección transversal de partícula de diamante y los diámetros circulares equivalentes (ECD, del inglés “Equivalent Circle Diameter”) (es decir, el diámetro de un círculo con el mismo área) se calculan y se usan para trazar en gráfica la distribución del tamaño de partícula de diamante para la invención frente a la técnica anterior, véase la figura 3. Para eliminar el efecto del corte partículas por la mitad por el marco de la micrografía, las áreas de análisis de DPSD son ligeramente menores que la micrografía y las partículas de dos lados se incluyen en el análisis, y las partículas sobre dos lados opuestos se excluyen totalmente del análisis, véase las imágenes esquemáticas en la Figura 4. Se debería indicar que diámetros de partícula publicados son válidos para secciones transversales bidimensionales aleatorias de las partículas, y no es un diámetro verdadero de las partículas tridimensionales. Todas las partículas de diamante identificadas con un área mínima de 2,5 pm2 (ECD de 1,79 pm) se incluyeron en el análisis de tamaño de partícula. Los diamantes adjuntos algunas veces se identificaron primero como la única partícula y esto se corrigió manualmente dividiéndolo en el número correcto de partículas.

El número total (suma) de diamantes en las fracciones de tamaño más fino (ECD de 2 a 4 pm), véase la tabla 15, claramente difiere entre el material sinterizado de acuerdo con la invención y el material sinterizado de acuerdo con la técnica anterior (ejemplo 9).

Tabla 15

En el material de la técnica anterior del Ejemplo 9 muchos de los diamantes pequeños en la materia prima se han consumido durante el proceso de sinterización, pero con el método inventivo significativamente más de los diamantes pequeños permanecieron en la estructura sinterizada produciendo así una densidad de diamante sinterizado mayor. En los ejemplos presentados de la invención hay 44 a 52 % más de diamantes con diámetro circular equivalente de 2 a 4 pm, en comparación con el material de la técnica anterior del Ejemplo 9.

Dependiendo de la DPSD en la materia prima la fracción de diamante más fina variará tanto en el tamaño medio como en la distribución. En el material sinterizado el número de partículas de diamante medidas por el análisis de imagen como anteriormente se traza sobre el eje “y” en función de su tamaño de ECD sobre una escala logarítmica sobre el eje “x”. Se identifica el máximo del eje “y” en la gráfica (número de partículas de diamante) y se selecciona un intervalo de tamaño de ECD (eje “x”) que oscila de preferiblemente /- 30 %, más preferiblemente /- 15 %, lo más preferiblemente /- 10 % alrededor del máximo y se recuentan todas las partículas dentro de este intervalo y se denomina Número de Finos (NF). El NF debería ser preferiblemente >15 %, más preferiblemente 25 % y lo más preferiblemente >35 % mayor en comparación con el NF del material de la técnica anterior sinterizado cuando se parte de la misma DPSD en la materia prima.

Ejemplo 18 Determinación del esfuerzo biaxial

Para mostrar más los beneficios del material de acuerdo con la presente invención, el esfuerzo biaxial que usa el método de “Bola en tres bolas” (B3B), del material del Ejemplo 1 (DPSD1) y el material de la técnica anterior en el Ejemplo 9 (DPSD1) se determinaron usando el metodo de B3B (ref. a continuación). El método se usa para caracterizar una propiedad del material similar a la resistencia a la ruptura transversal (TRS, del inglés “Transverse Rupture Strength”), pero bajo la carga biaxial - la denominada resistencia característica de B3B.

Discos finos (aproximadamente 16 mm de diámetro y 2,5 mm de grosor) se presionaron y sinterizaron de acuerdo con la ruta de fabricación en el Ejemplo 1 y el Ejemplo 9, respectivamente. Después de sinterización los discos se grabaron (como se ha descrito antes) para retirar el Si de acceso, a continuación, se afiló para asegurar la lisura y se pulió sobre el lado de tracción prospectiva para obtener una superficie como un espejo. Las dimensiones de los discos después de sinterizar y pulir eran de aproximadamente 15,8 mm de OD y 2,1 mm de grosor para las muestras fabricadas de acuerdo con el Ejemplo 1 (invención) y aproximadamente 16,4 mm de OD con un grosor de aproximadamente 2,2 mm para las muestras fabricadas de acuerdo con el Ejemplo 9 (técnica anterior).

En el ensayo B3B, se incluyeron 18 discos del material de acuerdo con el Ejemplo 1 y 17 discos del material de acuerdo con el Ejemplo 9 y la medición se realizó usando una estructura de ensayo Instron 5980 equipada con una célula de carga de 50 kN. Los elementos fijos de B3B fueron proporcionados por Montana Universitat Leoben, Austria. En los ensayos se usaron cuatro bolas de acero, una bola de carga y tres bolas de soporte de 12,303 mm de diámetro, y la instalación y el procedimiento de ensayo se realizaron exactamente como se describe en “Practical guide to Ball-on-three balls (B3B-) testing” de 20141001 por T. Lube, W. Harrer y P. Supanicic. El ensayo se llevó a cabo en control de desplazamiento, con una tasa de desplazamiento de cruceta de 0,6 mm/min. El cálculo de los valores de esfuerzo de las cargas de fractura medidas se llevó a cabo por FEM, usando el applet en http://www. isfk.at/de/960/ (véase también A. Borger, P. Supancic, R. Danzer: “The ball on three balls test for strength testing of brittle discs - Stress distribution in the disc”. Journal of the European Ceramic Society 22 (2002) 1.425-1.436, doi:10.1016/S0955-2219(01)00458-7). A continuación se condujo el Análisis Weibull de los datos de ensayo para evaluar la resistencia característica de B3B así como los módulos de Weibull para ambos materiales (véase Tabla 16 a continuación).

Tabla 16

Los resultados presentados en la tabla 16 muestran que la resistencia del material obtenido de acuerdo con la invención es significativamente mayor que la del material de la técnica anterior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un componente de un compuesto de diamante que tiene un contenido de diamante del >25 % en volumen y un aglutinante, en donde se usa un proceso de presión de gas isostática en caliente (HIP), que comprende las etapas de:

formar un cuerpo en verde desunido (1) que tiene un contenido de diamante de sólidos de al menos el 50 % en volumen;

encerrar dicho cuerpo en verde desunido (1) e infiltrante (2) en una cápsula de Zr (3) que comprende circonio como constituyente principal y sellar la cápsula de Zr, y aplicar un ciclo de presión-temperatura predeterminado sobre la unidad formada por dicho cuerpo en verde desunido, infiltrante y cápsula en la que el infiltrante infiltra el cuerpo en verde desunido y el cuerpo en verde desunido se densifica más en el sentido de que su volumen se reduce en donde el ciclo de presión-temperatura predeterminado comprende un incremento de temperatura y presión, con o sin tiempos de espera, hasta que se alcanza una temperatura máxima predeterminada que está entre 1.450 y 1.600 °C y una presión máxima predeterminada que está entre 5 y 300 MPa (50 y 3.000 Bar), se usa una presión de gas para crear una presión isostática sobre la cápsula de Zr.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ciclo de presión-temperatura predeterminado comprende una primera etapa en la que la temperatura se incrementa hasta una temperatura entre 1.100 y 1.361 2C.

3. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque, en una segunda etapa, la presión se incrementa hasta un nivel de al menos el 40 % de la máxima presión a aplicar durante dicho ciclo de presión-temperatura, y no hasta después de que se haya alcanzado dicha presión, la temperatura se incrementa hasta la máxima temperatura predeterminada.

4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, cuando Si es el infiltrante, el tiempo por encima de los 1.541 °C en el ciclo de presión-temperatura predeterminado debería ser menor que 7 minutos.

5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, la etapa de formación de un cuerpo en verde desunido comprende retirar parcialmente un aglutinante temporal del cuerpo en verde sometiendo el cuerpo en verde a una temperatura elevada que es >200 °C pero <600 °C.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde se retira 90 a 95 % en peso de aglutinante temporal.

7. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las partículas de diamante tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 2 a 200 micras.

8. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el infiltrante que encierra el cuerpo en verde desunido comprende un polvo densamente empaquetado y/o gránulos con distribución de tamaño de partícula bimodal o multimodal o una réplica densa de los cuerpos marrones y la cápsula en donde la densidad del infiltrante en la cápsula antes de la sinterización es de >30 % de la densidad sinterizada teórica.

9. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el infiltrante comprende Si como constituyente principal.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, 6 o cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 cuando depende de la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el cuerpo en verde se somete a la etapa de prensado isostático en frío antes de la desunión.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el ciclo de presión-temperatura predeterminado comprende las siguientes etapas:

- un incremento de presión hasta una presión que está entre 3,5 a 4,5 MPa (35 a 45 Bar), después de lo cual la temperatura se incrementa hasta una temperatura que está entre 1.250 a 1.350 °C,

- a continuación, la temperatura se mantiene constante durante un periodo de entre 40 y 60 minutos durante el cual la presión se incrementa hasta que se alcance 95 a 105 MPa (950 a 1.050 Bar), después de lo cual

- tanto la temperatura como la presión se incrementan hasta 1.550 a 1.570 °C y 95 a 115 MPa (950 a 1.150 Bar) respectivamente.