JPH09221660A - 均一に高い品質の研磨材成形体の製造方法 - Google Patents
均一に高い品質の研磨材成形体の製造方法Info
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- JPH09221660A JPH09221660A JP8299167A JP29916796A JPH09221660A JP H09221660 A JPH09221660 A JP H09221660A JP 8299167 A JP8299167 A JP 8299167A JP 29916796 A JP29916796 A JP 29916796A JP H09221660 A JPH09221660 A JP H09221660A
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一に高い品質の研磨材成形体、特に立方晶
窒化硼素成形体の形成。 【解決手段】 本発明によれば、これは分析によりチタ
ン含有量が１００ｐｐｍを超えないことが示された基材
物質（炭化タングステンのような炭化物およびコバルト
のような鉄族金属からなる）を使用することにより達成
される。好ましくは、タンタルの最高含有量も１００ｐ
ｐｍを超えない。
窒化硼素成形体の形成。 【解決手段】 本発明によれば、これは分析によりチタ
ン含有量が１００ｐｐｍを超えないことが示された基材
物質（炭化タングステンのような炭化物およびコバルト
のような鉄族金属からなる）を使用することにより達成
される。好ましくは、タンタルの最高含有量も１００ｐ
ｐｍを超えない。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は研磨材成形体の製造に係わり、
特に研磨材粒子間の接着に優れた高品質の成形体の製造
に係わる。成形および加工工具としての研磨材成形体の
使用およびその原材料物質は良く知られている。研磨材
物質にはダイヤモンドおよび立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）
が含まれるが、この明細書中では以後しばしばこれらを
集約して「研磨材」と呼ぶこととする。特に有用なのは
高圧高温（以後、ＨＰＨＴと略す）条件で製造される合
成ダイヤモンドの成形体である。
特に研磨材粒子間の接着に優れた高品質の成形体の製造
に係わる。成形および加工工具としての研磨材成形体の
使用およびその原材料物質は良く知られている。研磨材
物質にはダイヤモンドおよび立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）
が含まれるが、この明細書中では以後しばしばこれらを
集約して「研磨材」と呼ぶこととする。特に有用なのは
高圧高温（以後、ＨＰＨＴと略す）条件で製造される合
成ダイヤモンドの成形体である。
【０００２】このような成形体の製造においては、炭化
物支持体を含む基材物質および研磨材に対する触媒／溶
剤物質が使用されるのが典型的である。典型的な基材物
質は主に金属炭化物特に炭化タングステンであり、これ
が鉄、コバルトまたはニッケルのような鉄族金属と組み
合わされ、後者はダイヤモンド成形体の場合には触媒／
溶剤物質として働く。立方晶窒化硼素成形体に対して
は、触媒／溶剤物質はアルミニウム並びにその化合物お
よび合金を包含する。
物支持体を含む基材物質および研磨材に対する触媒／溶
剤物質が使用されるのが典型的である。典型的な基材物
質は主に金属炭化物特に炭化タングステンであり、これ
が鉄、コバルトまたはニッケルのような鉄族金属と組み
合わされ、後者はダイヤモンド成形体の場合には触媒／
溶剤物質として働く。立方晶窒化硼素成形体に対して
は、触媒／溶剤物質はアルミニウム並びにその化合物お
よび合金を包含する。
【０００３】基材物質と触媒／溶剤物質は研磨材粒子と
組み合わされ、研磨材粒子が主要量として存在させら
れ、この組合せがＨＰＨＴ条件にかけられる。鉄族金属
と触媒／溶剤（ダイヤモンドの場合は同じ）の組合せは
研磨材粒子中を掃引拡散してこれらの研磨材粒子を一体
に焼結し結合し、その結果所望の研削および／または加
工特性を有する成形体が形成される。
組み合わされ、研磨材粒子が主要量として存在させら
れ、この組合せがＨＰＨＴ条件にかけられる。鉄族金属
と触媒／溶剤（ダイヤモンドの場合は同じ）の組合せは
研磨材粒子中を掃引拡散してこれらの研磨材粒子を一体
に焼結し結合し、その結果所望の研削および／または加
工特性を有する成形体が形成される。
【０００４】このような成形体の製造、特にＣＢＮを研
磨材として使った場合の、商業的な実施において遭遇す
る不利益は、得られる成形体の品質に変動があることで
ある。高品質の成形体は前面にしっかりと固定された研
磨材層を有する。多くの品質の劣る成形体では、研磨材
の結合が不十分であったりおよび／または割れていたり
しており、その結果長期の使用に耐えきれず成形体は不
合格品として捨てられなければならない。成形体の品質
は極めて不規則である可能性があり、優れた品質の形成
と共に丁度同じくらい或いは時にはそれ以上の悪質な品
質の形成が伴い、そのため使用できなくなる。
磨材として使った場合の、商業的な実施において遭遇す
る不利益は、得られる成形体の品質に変動があることで
ある。高品質の成形体は前面にしっかりと固定された研
磨材層を有する。多くの品質の劣る成形体では、研磨材
の結合が不十分であったりおよび／または割れていたり
しており、その結果長期の使用に耐えきれず成形体は不
合格品として捨てられなければならない。成形体の品質
は極めて不規則である可能性があり、優れた品質の形成
と共に丁度同じくらい或いは時にはそれ以上の悪質な品
質の形成が伴い、そのため使用できなくなる。
【０００５】成形体の製造には、種々の源の基材物質が
利用されている。米国特許第５，００９，６７３；５，
０２２，８９４；Ｒｅ３２，３８０号明細書に例示され
ているとおり、従来技術では、基材物質には炭化タング
ステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化モリブデンあ
るいはこれらの混合物が含まれうることが開示されてい
る。炭化タングステンは一般に好ましいとして開示され
ているが、これらの金属の間で動作的な区別はなされて
いない。従って、商業的に実施されている成形体の製作
手順ではタングステン以外の金属の存否を基準にして基
材物質間の区別はなされていない。
利用されている。米国特許第５，００９，６７３；５，
０２２，８９４；Ｒｅ３２，３８０号明細書に例示され
ているとおり、従来技術では、基材物質には炭化タング
ステン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化モリブデンあ
るいはこれらの混合物が含まれうることが開示されてい
る。炭化タングステンは一般に好ましいとして開示され
ているが、これらの金属の間で動作的な区別はなされて
いない。従って、商業的に実施されている成形体の製作
手順ではタングステン以外の金属の存否を基準にして基
材物質間の区別はなされていない。
【０００６】
【発明の要約】本発明は、前述した従来技術の教示に反
して、基材物質中のある種の非タングステン金属の存在
が製造される成形体の品質に、特に研磨材がＣＢＮであ
る時に特に、重大な影響を与えるという、発見に基づい
ている。殊に、１００ｐｐｍを超える割合でチタンが存
在すると、これより高いレベルでは成形体の不合格品と
しての廃棄を必要とする前述の問題が引き起こされるの
で、これは許容できない。また、タンタルの閾値レベル
を超える存在が有害であることも明らかとなった。
して、基材物質中のある種の非タングステン金属の存在
が製造される成形体の品質に、特に研磨材がＣＢＮであ
る時に特に、重大な影響を与えるという、発見に基づい
ている。殊に、１００ｐｐｍを超える割合でチタンが存
在すると、これより高いレベルでは成形体の不合格品と
しての廃棄を必要とする前述の問題が引き起こされるの
で、これは許容できない。また、タンタルの閾値レベル
を超える存在が有害であることも明らかとなった。
【０００７】従って、本発明は、炭化物支持体物質およ
び鉄族金属からなる基材物質をチタンについて分析し
て、チタン含有量が１００ｐｐｍより大きな基材物質を
不合格品として排除し、それから前記基材物質、触媒／
溶剤物質およびダイヤモンドあるいは立方晶窒化硼素か
らなる研磨材粒子の組合せを前記鉄族金属を前記研磨材
粒子を通して掃引拡散させて研磨材粒子を結合しそして
焼結するのに有効な高圧高温条件にかけることからなる
研磨材成形体の製造方法に係わる。
び鉄族金属からなる基材物質をチタンについて分析し
て、チタン含有量が１００ｐｐｍより大きな基材物質を
不合格品として排除し、それから前記基材物質、触媒／
溶剤物質およびダイヤモンドあるいは立方晶窒化硼素か
らなる研磨材粒子の組合せを前記鉄族金属を前記研磨材
粒子を通して掃引拡散させて研磨材粒子を結合しそして
焼結するのに有効な高圧高温条件にかけることからなる
研磨材成形体の製造方法に係わる。
【０００８】
【好ましい具体例の詳細な記述】既述の通り、本発明の
方法はＣＢＮ成形体の製造において殊に重要な意義があ
る。しかし、ダイヤモンド成形体の製作にも本発明が使
用できる。既述のとおり、本発明の方法に使用される基
材物質は炭化物支持体と鉄族金属を含む。鉄族金属はダ
イヤモンド成形体の形成には触媒／溶剤物質として働く
が、その典型的なものには鉄、コバルトおよびニッケル
があり、コバルトが一般に好ましい。大いに好ましいと
される炭化物支持体物質は炭化タングステンである。一
般に、炭化物支持体物質は主要量、典型的には少なくと
も８０重量％で存在し、残部が鉄族金属となる。
方法はＣＢＮ成形体の製造において殊に重要な意義があ
る。しかし、ダイヤモンド成形体の製作にも本発明が使
用できる。既述のとおり、本発明の方法に使用される基
材物質は炭化物支持体と鉄族金属を含む。鉄族金属はダ
イヤモンド成形体の形成には触媒／溶剤物質として働く
が、その典型的なものには鉄、コバルトおよびニッケル
があり、コバルトが一般に好ましい。大いに好ましいと
される炭化物支持体物質は炭化タングステンである。一
般に、炭化物支持体物質は主要量、典型的には少なくと
も８０重量％で存在し、残部が鉄族金属となる。
【０００９】ダイヤモンド成形体の製作においては、鉄
族金属は触媒／溶剤としても働く。しかし、ＣＢＮの場
合には、アルミニウム、窒化アルミニウム等の化合物お
よびコバルト、ニッケルおよびマンガン等の如き金属と
のアルミニウム合金が使用されるのが典型的である。本
発明の本質的な特徴は基材物質のチタン含有量が１００
ｐｐｍを決して超えるべきでないことである。それ故、
本発明の本質的な特徴はチタンについて基材物質を分析
し、次いで１００ｐｐｍを超えるチタン含有量を有する
物質を不合格品として排除することである。好ましく
は、１００ｐｐｍを超えるタンタル含有量を有する物質
も排除される。チタン及びタンタルに対する分析は、成
形体製造業者あるいは原材料供給者の何れかにより従来
慣用されている手段によって行うことができる。
族金属は触媒／溶剤としても働く。しかし、ＣＢＮの場
合には、アルミニウム、窒化アルミニウム等の化合物お
よびコバルト、ニッケルおよびマンガン等の如き金属と
のアルミニウム合金が使用されるのが典型的である。本
発明の本質的な特徴は基材物質のチタン含有量が１００
ｐｐｍを決して超えるべきでないことである。それ故、
本発明の本質的な特徴はチタンについて基材物質を分析
し、次いで１００ｐｐｍを超えるチタン含有量を有する
物質を不合格品として排除することである。好ましく
は、１００ｐｐｍを超えるタンタル含有量を有する物質
も排除される。チタン及びタンタルに対する分析は、成
形体製造業者あるいは原材料供給者の何れかにより従来
慣用されている手段によって行うことができる。
【００１０】チタンによる悪影響の理由は確かには分か
っていない。しかし、チタンがＣＢＮ中の窒素と反応し
て窒化チタンを生成し、これが基材とＣＢＮとの間に層
を形成して鉄族金属の掃引拡散を抑制し、ＣＢＮ粒子間
の結合に減少を引き起こすのではないかと信じられる。
基材物質を分析しそしてその不適当な試料を不合格品と
して廃棄した後は、従来から慣行されている成形体の形
成操作が行われる。これらの操作には例えば、基材物
質、触媒／溶剤およびＣＢＮ粒子の各層を適当な容器、
典型的にはジルコニウム、チタン、タンタル、タングス
テンまたはモリブデンのような遮蔽金属の円筒状シー
ス、の中に入れることを含むであろう。本発明において
はこの目的にチタンやタンタルを使用することは排斥さ
れないことに注意されるべきである。というのも、容器
は成形体を形成する諸構成分とは外側の表面でしか接触
せずＨＰＨＴ操作の間にこれらの物質と配合されること
はないためである。
っていない。しかし、チタンがＣＢＮ中の窒素と反応し
て窒化チタンを生成し、これが基材とＣＢＮとの間に層
を形成して鉄族金属の掃引拡散を抑制し、ＣＢＮ粒子間
の結合に減少を引き起こすのではないかと信じられる。
基材物質を分析しそしてその不適当な試料を不合格品と
して廃棄した後は、従来から慣行されている成形体の形
成操作が行われる。これらの操作には例えば、基材物
質、触媒／溶剤およびＣＢＮ粒子の各層を適当な容器、
典型的にはジルコニウム、チタン、タンタル、タングス
テンまたはモリブデンのような遮蔽金属の円筒状シー
ス、の中に入れることを含むであろう。本発明において
はこの目的にチタンやタンタルを使用することは排斥さ
れないことに注意されるべきである。というのも、容器
は成形体を形成する諸構成分とは外側の表面でしか接触
せずＨＰＨＴ操作の間にこれらの物質と配合されること
はないためである。
【００１１】一般に、仕上げられた成形体における基材
と研磨材テーブルの厚さの比は約１−６：１である。研
磨材テーブルにおける研磨材の割合は少なくとも約７０
容量％そして好ましくは少なくとも約９０容量％であ
る。研磨材テーブルには触媒／溶剤は典型的には４−１
０％程度の量で存在しうる。基材物質と研磨材物質の組
合せは、ダイヤモンド安定圧力−温度領域内で、典型的
には、４０−５０kbarの範囲の圧力および１０００−１
３００℃の範囲の温度で研磨材物質の粒子を結合および
焼結するのに十分な時間にわたり、ＨＰＨＴ条件にかけ
られる。３−１２０分の時間が典型的である。この工程
の間に、鉄族金属は研磨材粒子を通って掃引拡散（即
ち、溶浸）し、そして結合助剤として働く。ＨＰＨＴ条
件を停止し、冷却しそして容器を取り除けば、均一に高
い品質の成形体が得られる。
と研磨材テーブルの厚さの比は約１−６：１である。研
磨材テーブルにおける研磨材の割合は少なくとも約７０
容量％そして好ましくは少なくとも約９０容量％であ
る。研磨材テーブルには触媒／溶剤は典型的には４−１
０％程度の量で存在しうる。基材物質と研磨材物質の組
合せは、ダイヤモンド安定圧力−温度領域内で、典型的
には、４０−５０kbarの範囲の圧力および１０００−１
３００℃の範囲の温度で研磨材物質の粒子を結合および
焼結するのに十分な時間にわたり、ＨＰＨＴ条件にかけ
られる。３−１２０分の時間が典型的である。この工程
の間に、鉄族金属は研磨材粒子を通って掃引拡散（即
ち、溶浸）し、そして結合助剤として働く。ＨＰＨＴ条
件を停止し、冷却しそして容器を取り除けば、均一に高
い品質の成形体が得られる。
【００１２】本発明は炭化タングステン、コバルトおよ
び窒化アルミニウムを使用して一連の従来のＣＢＮ成形
体形成操業により例示される。チタン含有量が３−３９
００ｐｐｍの各種の炭化タングステン−コバルト配合物
を使用した。チタン含有量が３、４．７および５．３ｐ
ｐｍの試料は均一に高い品質の成形体をもたらした。こ
れに対し、チタン含有量が１９００−３９００ｐｐｍの
試料はひび割れたＣＢＮ表面で特徴づけられる成形体を
生成した。
び窒化アルミニウムを使用して一連の従来のＣＢＮ成形
体形成操業により例示される。チタン含有量が３−３９
００ｐｐｍの各種の炭化タングステン−コバルト配合物
を使用した。チタン含有量が３、４．７および５．３ｐ
ｐｍの試料は均一に高い品質の成形体をもたらした。こ
れに対し、チタン含有量が１９００−３９００ｐｐｍの
試料はひび割れたＣＢＮ表面で特徴づけられる成形体を
生成した。
Claims (11)
- 【請求項１】 炭化物支持体物質および鉄族金属からな
る基材物質をチタンについて分析して、チタン含有量が
１００ｐｐｍより大きな基材物質を不合格品として排除
し、それから前記基材物質、触媒／溶剤物質およびダイ
ヤモンドあるいは立方晶窒化硼素からなる研磨材粒子の
組合せを前記鉄族金属を前記研磨材粒子を通して掃引拡
散させて研磨材粒子を結合しそして焼結するのに有効な
高圧高温条件にかけることからなる研磨材成形体の製造
方法。 - 【請求項２】 研磨材粒子がダイヤモンドである請求項
１記載の方法。 - 【請求項３】 研磨材粒子が合成ダイヤモンドである請
求項２記載の方法。 - 【請求項４】 研磨材粒子が立方晶窒化硼素であり、そ
してまたアルミニウムまたはその合金又は化合物も触媒
／溶剤物質として存在する請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 支持体物質が炭化タングステンである請
求項４記載の方法。 - 【請求項６】 鉄族金属が鉄、コバルトまたはニッケル
である請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 鉄族金属がコバルトである請求項６記載
の方法。 - 【請求項８】 触媒／溶剤物質がアルミニウムである請
求項４記載の方法。 - 【請求項９】 触媒／溶剤物質がニッケル−アルミニウ
ム合金である請求項４記載の方法。 - 【請求項１０】 触媒／溶剤物質が窒化アルミニウムで
ある請求項４記載の方法。 - 【請求項１１】 基材物質がタンタルについても分析さ
れて、タンタル含有量が１００ｐｐｍより大きい基材物
質が不合格品として排除される請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/555,672 US5669944A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Method for producing uniformly high quality abrasive compacts |
| US08/555672 | 1995-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09221660A true JPH09221660A (ja) | 1997-08-26 |
Family
ID=24218182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8299167A Pending JPH09221660A (ja) | 1995-11-13 | 1996-11-12 | 均一に高い品質の研磨材成形体の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5669944A (ja) |
| EP (1) | EP0773080B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09221660A (ja) |
| KR (1) | KR100420429B1 (ja) |
| DE (1) | DE69609143T2 (ja) |
| ES (1) | ES2147635T3 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6338754B1 (en) | 2000-05-31 | 2002-01-15 | Us Synthetic Corporation | Synthetic gasket material |
| US7311176B2 (en) * | 2003-09-22 | 2007-12-25 | Stevens Robert B | Ladder retaining assembly |
| SE0701449L (sv) | 2007-06-01 | 2008-12-02 | Sandvik Intellectual Property | Finkornig hårdmetall med förfinad struktur |
| SE0701761A0 (sv) | 2007-06-01 | 2008-12-02 | Sandvik Intellectual Property | Finkornig hårdmetall för svarvning i varmhållfasta superlegeringar (HRSA) och rostfria stål |
| US8455116B2 (en) | 2007-06-01 | 2013-06-04 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cemented carbide cutting tool insert |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE32380E (en) * | 1971-12-27 | 1987-03-24 | General Electric Company | Diamond tools for machining |
| US4403015A (en) * | 1979-10-06 | 1983-09-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Compound sintered compact for use in a tool and the method for producing the same |
| CA1193870A (en) * | 1980-08-14 | 1985-09-24 | Peter N. Tomlinson | Abrasive product |
| JPS5739106A (en) * | 1980-08-14 | 1982-03-04 | Hiroshi Ishizuka | Production of diamond ultrahard alloy composite |
| US4766040A (en) * | 1987-06-26 | 1988-08-23 | Sandvik Aktiebolag | Temperature resistant abrasive polycrystalline diamond bodies |
| JP2601284B2 (ja) * | 1987-09-01 | 1997-04-16 | 株式会社石塚研究所 | 焼結ダイヤモンド複合体、及びその製造方法 |
| US5009673A (en) * | 1988-11-30 | 1991-04-23 | The General Electric Company | Method for making polycrystalline sandwich compacts |
| IE902878A1 (en) * | 1989-09-14 | 1991-03-27 | De Beers Ind Diamond | Composite abrasive compacts |
| US5022894A (en) * | 1989-10-12 | 1991-06-11 | General Electric Company | Diamond compacts for rock drilling and machining |
| JPH03197677A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドコーティング工具及びその製造法 |
| AU644213B2 (en) * | 1990-09-26 | 1993-12-02 | De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited | Composite diamond abrasive compact |
| US5351772A (en) * | 1993-02-10 | 1994-10-04 | Baker Hughes, Incorporated | Polycrystalline diamond cutting element |
| ZA941116B (en) * | 1993-03-05 | 1994-08-30 | Smith International | Polycrystalline diamond compact |
-
1995
- 1995-11-13 US US08/555,672 patent/US5669944A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-10-31 ES ES96307919T patent/ES2147635T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-31 DE DE69609143T patent/DE69609143T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-31 EP EP96307919A patent/EP0773080B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-12 JP JP8299167A patent/JPH09221660A/ja active Pending
- 1996-11-12 KR KR1019960053559A patent/KR100420429B1/ko not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970027266A (ko) | 1997-06-24 |
| EP0773080A1 (en) | 1997-05-14 |
| KR100420429B1 (ko) | 2004-04-17 |
| DE69609143D1 (de) | 2000-08-10 |
| EP0773080B1 (en) | 2000-07-05 |
| ES2147635T3 (es) | 2000-09-16 |
| US5669944A (en) | 1997-09-23 |
| DE69609143T2 (de) | 2001-03-15 |
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