JPH05209168A - 複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方法 - Google Patents
複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方法Info
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- JPH05209168A JPH05209168A JP3318747A JP31874791A JPH05209168A JP H05209168 A JPH05209168 A JP H05209168A JP 3318747 A JP3318747 A JP 3318747A JP 31874791 A JP31874791 A JP 31874791A JP H05209168 A JPH05209168 A JP H05209168A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
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- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
-
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
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- G02C7/04—Contact lenses for the eyes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応カプセル内で超硬合金サブストレートか
らコバルトが複合ダイヤモンド研磨材成形体の製造間に
ダイヤモンド粒子層に浸透する間、前記サブストレート
からコバルトが奪われる結果として前記サブストレート
に応力が生じそれにより前記複合ダイヤモンド研磨材成
形体をその使用間に破損させる恐れの無い複合ダイヤモ
ンド研磨材成形体を生産する方法を提供する。 【構成】 超硬合金本体１０、該本体の面上に位置され
触媒金属層１８、該触媒金属層上に位置される炭化物粒
子層２２、及び該炭化物粒子層上に位置されるダイヤモ
ンド粒子層２４を有する結合されていない組立体を形成
する過程と、複合ダイヤモンド研磨材成形体を形成する
ためダイヤモンドが結晶学的に安定する高温高圧条件下
に前記結合されていない組立体を維持する過程とを有す
るように構成する。
らコバルトが複合ダイヤモンド研磨材成形体の製造間に
ダイヤモンド粒子層に浸透する間、前記サブストレート
からコバルトが奪われる結果として前記サブストレート
に応力が生じそれにより前記複合ダイヤモンド研磨材成
形体をその使用間に破損させる恐れの無い複合ダイヤモ
ンド研磨材成形体を生産する方法を提供する。 【構成】 超硬合金本体１０、該本体の面上に位置され
触媒金属層１８、該触媒金属層上に位置される炭化物粒
子層２２、及び該炭化物粒子層上に位置されるダイヤモ
ンド粒子層２４を有する結合されていない組立体を形成
する過程と、複合ダイヤモンド研磨材成形体を形成する
ためダイヤモンドが結晶学的に安定する高温高圧条件下
に前記結合されていない組立体を維持する過程とを有す
るように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合ダイヤモンド研磨材
成形体に関する。
成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】複合
ダイヤモンド研磨材成形体は超硬合金サブスレート即ち
支持体に結合されたダイヤモンド成形体から構成され
る。そのような成形体は当業者によく知られておりそし
て特許及びその他文献において広範囲に亙って説明され
ている。それらは、また、広く商業的に使用されてい
る。
ダイヤモンド研磨材成形体は超硬合金サブスレート即ち
支持体に結合されたダイヤモンド成形体から構成され
る。そのような成形体は当業者によく知られておりそし
て特許及びその他文献において広範囲に亙って説明され
ている。それらは、また、広く商業的に使用されてい
る。
【０００３】複合ダイヤモンド研磨材成形体は、一般的
に、結合されていない組立体を形成するようにダイヤモ
ンド粒子の層を超硬合金本体上に配置することと、そし
て次ぎに前記結合されていない組立体をダイヤモンドが
結晶学的に安定している高温高圧条件下に維持すること
とによって製作される。超硬合金サブストレートからの
コバルトは成形体製造間にダイヤモンド粒子層中に浸透
する。そうしている間に、超硬合金サブストレートはそ
れからコバルトを奪われて、前記サブストレートに応力
を生じる。これら応力は前記複合成形体をその使用中に
破損させる恐れがある。
に、結合されていない組立体を形成するようにダイヤモ
ンド粒子の層を超硬合金本体上に配置することと、そし
て次ぎに前記結合されていない組立体をダイヤモンドが
結晶学的に安定している高温高圧条件下に維持すること
とによって製作される。超硬合金サブストレートからの
コバルトは成形体製造間にダイヤモンド粒子層中に浸透
する。そうしている間に、超硬合金サブストレートはそ
れからコバルトを奪われて、前記サブストレートに応力
を生じる。これら応力は前記複合成形体をその使用中に
破損させる恐れがある。
【０００４】米国特許明細書第３７４５６２３号には複
合ダイヤモンド研磨材成形体を作る一方法が説明され
る。前記方法の一実施例においては、ダイヤモンド粉ミ
ックスへの（超硬合金サブストレートのための）炭化物
−コバルト粉ミックスからの遷移は急速でない。それに
代えて、炭化物−コバルト層とダイヤモンド層との間に
遷移層が設けられる。該遷移層は応力集中を最小限にす
るように段階化ミックスに炭化物−コバルト粉とダイヤ
モンド粗粉の両方を包含する。
合ダイヤモンド研磨材成形体を作る一方法が説明され
る。前記方法の一実施例においては、ダイヤモンド粉ミ
ックスへの（超硬合金サブストレートのための）炭化物
−コバルト粉ミックスからの遷移は急速でない。それに
代えて、炭化物−コバルト層とダイヤモンド層との間に
遷移層が設けられる。該遷移層は応力集中を最小限にす
るように段階化ミックスに炭化物−コバルト粉とダイヤ
モンド粗粉の両方を包含する。
【０００５】米国特許第４８０２８９５号に開示される
複合ダイヤモンド研磨材成形体を作る方法においては、
微細炭化物粉の薄層が超硬合金本体の面に配置されそし
て粉化コバルトと混合された微細ダイヤモンド粒子層が
炭化物粉層上に配置される。次いで、前記結合されてい
ない組立体は、高温高圧の通常の条件下に維持され、そ
れにより複合ダイヤモンド研磨材成形体が生産される。
複合ダイヤモンド研磨材成形体を作る方法においては、
微細炭化物粉の薄層が超硬合金本体の面に配置されそし
て粉化コバルトと混合された微細ダイヤモンド粒子層が
炭化物粉層上に配置される。次いで、前記結合されてい
ない組立体は、高温高圧の通常の条件下に維持され、そ
れにより複合ダイヤモンド研磨材成形体が生産される。
【０００６】米国特許第４３１１４９０号に開示される
複合ダイヤモンド研磨材成形体を作る一方法において
は、ダイヤモンド層は、粗粉層が触媒金属に最も近接し
ておりそして細粉層が触媒金属から最も遠く位置されて
いる２層から構成される。コバルトの給源は超硬合金サ
ブストレートである。
複合ダイヤモンド研磨材成形体を作る一方法において
は、ダイヤモンド層は、粗粉層が触媒金属に最も近接し
ておりそして細粉層が触媒金属から最も遠く位置されて
いる２層から構成される。コバルトの給源は超硬合金サ
ブストレートである。
【０００７】米国特許第４４０３０１５号に開示される
複合研磨材成形体を作る一方法においては、成形体と超
硬合金サブストレートとの間に中間結合層が位置され
る。この中間結合層は７０体積％より小さい量の立方晶
窒化硼素を有し、残部は周期表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ
遷移金属の炭化物、窒化物、窒化炭素または硼化物のな
かから選択された化合物、それらの混合物、またはそれ
らの相互固溶体化合物から主として構成される。
複合研磨材成形体を作る一方法においては、成形体と超
硬合金サブストレートとの間に中間結合層が位置され
る。この中間結合層は７０体積％より小さい量の立方晶
窒化硼素を有し、残部は周期表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ
遷移金属の炭化物、窒化物、窒化炭素または硼化物のな
かから選択された化合物、それらの混合物、またはそれ
らの相互固溶体化合物から主として構成される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、複合ダ
イヤモンド研磨材成形体を生産する方法であって、超硬
合金本体、該本体の面上に位置される触媒金属層、該触
媒金属層上に単独にまたは他の粒子と混合して位置され
る炭化物粒子層、および該炭化物粒子層上に位置される
ダイヤモンド粒子層を有する結合されていない組立体を
形成する過程と、前記結合されていない組立体を前記複
合ダイヤモンド研磨材成形体を形成するように高温且つ
高圧の好適条件下に維持する過程とを有する一方法が提
供される。
イヤモンド研磨材成形体を生産する方法であって、超硬
合金本体、該本体の面上に位置される触媒金属層、該触
媒金属層上に単独にまたは他の粒子と混合して位置され
る炭化物粒子層、および該炭化物粒子層上に位置される
ダイヤモンド粒子層を有する結合されていない組立体を
形成する過程と、前記結合されていない組立体を前記複
合ダイヤモンド研磨材成形体を形成するように高温且つ
高圧の好適条件下に維持する過程とを有する一方法が提
供される。
【０００９】
【実施例】触媒金属はフィルム、シム、ディスクまたは
粉末の形式で提供され得る。それはシムまたはディスク
形式で提供されることが好ましい。触媒金属は当業者に
知られている任意のものでよいが、好ましくは、ニッケ
ル、コバルトまたは鉄またはこれら金属の一つまたは複
数を含有する合金である。
粉末の形式で提供され得る。それはシムまたはディスク
形式で提供されることが好ましい。触媒金属は当業者に
知られている任意のものでよいが、好ましくは、ニッケ
ル、コバルトまたは鉄またはこれら金属の一つまたは複
数を含有する合金である。
【００１０】炭化物粒子層の粒子は炭化物粒子のみか
ら、またはダイヤモンド、立方晶窒化硼素などの粒子と
混合された炭化物粒子から構成され得る。炭化物粒子層
は粒子の形式であり得または揮発され得る非金属性結合
剤による結合された形式であり得る。
ら、またはダイヤモンド、立方晶窒化硼素などの粒子と
混合された炭化物粒子から構成され得る。炭化物粒子層
は粒子の形式であり得または揮発され得る非金属性結合
剤による結合された形式であり得る。
【００１１】ダイヤモンド層は粒子の形式または揮発さ
れ得る非金属性結合剤によって結合された形式であり得
る。ダイヤモンド層はダイヤモンド成形体の形成に不利
に影響しないその他の粒子を含有し得る。
れ得る非金属性結合剤によって結合された形式であり得
る。ダイヤモンド層はダイヤモンド成形体の形成に不利
に影響しないその他の粒子を含有し得る。
【００１２】炭化物粒子および／またはダイヤモンド粒
子が結合された形式で提供されるときは、それらは粒子
を好適な有機結合剤、例えばセルロース、と混合しそし
て混合物を焼結することによって結合される。
子が結合された形式で提供されるときは、それらは粒子
を好適な有機結合剤、例えばセルロース、と混合しそし
て混合物を焼結することによって結合される。
【００１３】次ぎに、添付図面を参照して本発明の一実
施例が説明される。図面を参照すると、下面１２と上面
１４とを有する超硬合金本体１０が図示される。凹所１
６が上面１４に形成される。
施例が説明される。図面を参照すると、下面１２と上面
１４とを有する超硬合金本体１０が図示される。凹所１
６が上面１４に形成される。
【００１４】前記凹所１６には３個の独立した層が配置
される。第１の層１８は前記本体１０の面２０と接触し
ておりそしてそれはコバルトシムである。第２の層２２
は結合された炭化物粒子である。第３の層２４は結合さ
れたダイヤモンド粒子の層である。
される。第１の層１８は前記本体１０の面２０と接触し
ておりそしてそれはコバルトシムである。第２の層２２
は結合された炭化物粒子である。第３の層２４は結合さ
れたダイヤモンド粒子の層である。
【００１５】第２及び第３の層２２、２４は、ともに、
先ず特定の粒子をメチルセルロースと混合しそして次ぎ
に混合物を１００℃のオーダーの温度まで加熱して焼結
塊体を成形することによって作られる。次ぎにこの焼結
塊体が凹所内に配置される。
先ず特定の粒子をメチルセルロースと混合しそして次ぎ
に混合物を１００℃のオーダーの温度まで加熱して焼結
塊体を成形することによって作られる。次ぎにこの焼結
塊体が凹所内に配置される。
【００１６】結合されていない組立体は約３００℃の温
度まで加熱される。これは層２２、２４からメチルセル
ロース結合剤を追放する即ち揮発させる効果を有する。
次いで、前記組立体は反応カプセル内に装填される。装
填されたカプセルは高温／高圧装置の反応区域内に配置
される。カプセルの内容物は１５００℃の温度と５０キ
ロバールの圧力とを受けさせられ、これら高温高圧状態
は約１５分間維持される。この時間内に、層１８からの
コバルトは層２２、２４の両方に浸透してこれら層にお
いてそれぞれ超硬合金とダイヤモンド成形体とを生じさ
せる。超硬合金本体１０中へのコバルトの若干の浸透が
生じる。強力な結合が層２２と層２４との間と、層２２
と本体１０との間とに生じる。
度まで加熱される。これは層２２、２４からメチルセル
ロース結合剤を追放する即ち揮発させる効果を有する。
次いで、前記組立体は反応カプセル内に装填される。装
填されたカプセルは高温／高圧装置の反応区域内に配置
される。カプセルの内容物は１５００℃の温度と５０キ
ロバールの圧力とを受けさせられ、これら高温高圧状態
は約１５分間維持される。この時間内に、層１８からの
コバルトは層２２、２４の両方に浸透してこれら層にお
いてそれぞれ超硬合金とダイヤモンド成形体とを生じさ
せる。超硬合金本体１０中へのコバルトの若干の浸透が
生じる。強力な結合が層２２と層２４との間と、層２２
と本体１０との間とに生じる。
【００１７】次ぎに、結合された製作物は在来の技術を
使用して前記反応カプセルから回収される。本体１０の
側部２６は例えば研削によって点線位置まで除去され、
それにより複合ダイヤモンド研磨材成形体が生産され
る。
使用して前記反応カプセルから回収される。本体１０の
側部２６は例えば研削によって点線位置まで除去され、
それにより複合ダイヤモンド研磨材成形体が生産され
る。
【００１８】複合ダイヤモンド研磨材成形体の製作にお
ける独立した層１８、２２、２４の使用は、超硬合金本
体１０の性質と焼結炭化物の層２２の性質とが、熱膨張
係数の点において厳密に釣り合わされることにおいて重
要な利点を有する。それに加えて、同時に焼結する、即
ち、バイメタル効果を最小限にする焼結炭化物の層２２
およびダイヤモンド成形体のはたらきは、在来の方法に
よって作られる複合ダイヤモンド研磨材成形体より著し
く低い残留応力レベルを示す最終製品を生む。
ける独立した層１８、２２、２４の使用は、超硬合金本
体１０の性質と焼結炭化物の層２２の性質とが、熱膨張
係数の点において厳密に釣り合わされることにおいて重
要な利点を有する。それに加えて、同時に焼結する、即
ち、バイメタル効果を最小限にする焼結炭化物の層２２
およびダイヤモンド成形体のはたらきは、在来の方法に
よって作られる複合ダイヤモンド研磨材成形体より著し
く低い残留応力レベルを示す最終製品を生む。
【００１９】図２は本発明の第２の実施例であって弾丸
形の複合ダイヤモンド研磨材成形体が生産されるものを
図示する。使用される方法は図１の実施例のためのそれ
と同一であり、そして同じ部品は同じ符号を有する。結
合されていない組立体は相補形にされたカプセル内に配
置されそして高温／高圧装置の反応区域内に挿入され
る。
形の複合ダイヤモンド研磨材成形体が生産されるものを
図示する。使用される方法は図１の実施例のためのそれ
と同一であり、そして同じ部品は同じ符号を有する。結
合されていない組立体は相補形にされたカプセル内に配
置されそして高温／高圧装置の反応区域内に挿入され
る。
【図１】本発明の第１の実施例で使用される結合されて
いない組立体であって複合ダイヤモンド研磨材成形体を
形成するものの断面図。
いない組立体であって複合ダイヤモンド研磨材成形体を
形成するものの断面図。
【図２】弾丸形の複合ダイヤモンド研磨材成形体を作る
第２の実施例で使用される結合されていない組立体の断
面図。
第２の実施例で使用される結合されていない組立体の断
面図。
１０ 超硬合金本体 １６ 凹所 １８ 第１の層 ２０ 面 ２２ 第２の層 ２４ 第３の層 ２６ 側部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２２Ｃ 26/00 (72)発明者 ピーター ノエル トムリンソン 南アフリカ国トランスバール，ヨハネスブ ルグ，モンデオー，エンフォード ロード 315 (72)発明者 トレバー ジョン マーテル 南アフリカ国トランスバール，ウェルテブ レデン パーク，ベイル ロード，エリカ プレース ８
Claims (9)
- 【請求項１】 複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産す
る方法であって、超硬合金本体、該本体の面上に位置さ
れる触媒金属層、該触媒金属層上に単独にまたは他の粒
子と混合して位置される炭化物粒子層、および該炭化物
粒子層上に位置されるダイヤモンド粒子層を有する結合
されていない組立体を形成する過程と、前記結合されて
いない組立体を前記複合ダイヤモンド研磨材成形体を形
成するように高温且つ高圧の好適条件下に維持する過程
とを有する一方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載される方法において、触
媒金属層がフィルム、シム、ディスクまたは粉の形式で
提供される複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方
法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載される方法にお
いて、触媒金属がニッケル、コバルトまたは鉄またはこ
れら金属の一つまたは複数を含有する合金である複合ダ
イヤモンド研磨材成形体を生産する方法。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３の何れか一つの項
に記載される方法において、炭化物粒子層が粒状形式で
ある複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方法。 - 【請求項５】 請求項１から請求項３の何れか一つの項
に記載される方法において、炭化物粒子層が揮発され得
る非金属性結合剤によって結合されている形式にされて
いる複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載される方法において、非
金属性結合剤がセルロースである複合ダイヤモンド研磨
材成形体を生産する方法。 - 【請求項７】 請求項１から請求項６の何れか一つの項
に記載される方法において、ダイヤモンド層が粒状形式
である複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方法。 - 【請求項８】 請求項１から請求項６の何れか一つの項
に記載される方法において、ダイヤモンド層が揮発され
得る非金属性結合剤によって結合されている形式にされ
ている複合ダイヤモンド研磨材成形体を生産する方法 - 【請求項９】 請求項８に記載される方法において、非
金属性結合剤がセルロースである複合ダイヤモンド研磨
材成形体を生産する方法。
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