JPH09324236A - ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド焼結体及びその製造方法Info
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- JPH09324236A JPH09324236A JP8143994A JP14399496A JPH09324236A JP H09324236 A JPH09324236 A JP H09324236A JP 8143994 A JP8143994 A JP 8143994A JP 14399496 A JP14399496 A JP 14399496A JP H09324236 A JPH09324236 A JP H09324236A
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐欠損性、耐熱性、耐酸性を有するダイヤモ
ンド焼結体とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有す
る化合物からなる物質を０．１〜３０体積％含み残部が
ダイヤモンドであるダイヤモンド焼結体及びこのダイヤ
モンド焼結体の製造方法として、焼結助剤として鉄、コ
バルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属のケイ
酸塩を用い、この粉末と、ダイヤモンド粉末または非ダ
イヤモンド炭素粉末またはダイヤモンドと非ダイヤモン
ド炭素の混合粉末とを混合し、これをダイヤモンドの熱
力学的安定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結するこ
とを特徴とする。
ンド焼結体とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有す
る化合物からなる物質を０．１〜３０体積％含み残部が
ダイヤモンドであるダイヤモンド焼結体及びこのダイヤ
モンド焼結体の製造方法として、焼結助剤として鉄、コ
バルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属のケイ
酸塩を用い、この粉末と、ダイヤモンド粉末または非ダ
イヤモンド炭素粉末またはダイヤモンドと非ダイヤモン
ド炭素の混合粉末とを混合し、これをダイヤモンドの熱
力学的安定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結するこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモンド焼結体
およびその製造方法に関するものである。本発明のダイ
ヤモンド焼結体は非鉄金属やセラミックス等の切削、切
削工具用素材や掘削用ビット素材などに有効に使用でき
るものである。
およびその製造方法に関するものである。本発明のダイ
ヤモンド焼結体は非鉄金属やセラミックス等の切削、切
削工具用素材や掘削用ビット素材などに有効に使用でき
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のダイヤモンド焼結体としては、焼
結助材あるいは結合材としてＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの鉄
族金属を用いたものや、ＳｉＣなどのセラミックスを用
いたものが知られており、非鉄金属の切削工具や掘削ビ
ットなどに工業的に利用されている。また、焼結助材と
して炭酸塩を用いたものが知られている（特開平４−７
４７６６号、特開平４−１１４９６６号各公報）。その
他、天然のダイヤモンド焼結体（カーボナード）がある
が、材質のバラツキが大きく、また産出量も極少である
ため、ほとんど工業的には使用されていない。
結助材あるいは結合材としてＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの鉄
族金属を用いたものや、ＳｉＣなどのセラミックスを用
いたものが知られており、非鉄金属の切削工具や掘削ビ
ットなどに工業的に利用されている。また、焼結助材と
して炭酸塩を用いたものが知られている（特開平４−７
４７６６号、特開平４−１１４９６６号各公報）。その
他、天然のダイヤモンド焼結体（カーボナード）がある
が、材質のバラツキが大きく、また産出量も極少である
ため、ほとんど工業的には使用されていない。
【０００３】Ｃｏなどの鉄族金属を焼結助材としたダイ
ヤモンド焼結体は、Ｃｏなどの非鉄金属がダイヤモンド
の黒鉛化を促す触媒として作用するため耐熱性に劣る。
すなわち、不活性ガス雰囲気中で、７００℃程度で黒鉛
化してしまう。また、ダイヤモンド粒の粒界にＣｏなど
の金属が連続相として存在するため焼結体の強度はあま
り高くなく、欠損しやすい。そして、この金属とダイヤ
モンドの熱膨張差のため熱劣化が起こり易くなるという
問題もある。耐熱性を上げるために上記の粒界の金属を
酸処理により除去されたものも知られている（特開昭５
３−１１４５８９号公報）。これにより耐熱温度は約１
２００℃と向上するが、焼結体が多孔質となるため強度
がさらに大幅（３０％程度）に低下する。ＳｉＣを結合
材としたダイヤモンド焼結体は耐熱性には優れるが、ダ
イヤモンド粒同士は結合がないため、強度は低い（米国
特許第４１２４４０１号明細書）。一方上記のように、
焼結助材として炭酸塩を用いたダイヤモンド焼結体は、
Ｃｏバインダーによる焼結体に比べると耐熱性に優れる
が、１０００℃程度より炭酸塩の分解がはじまり焼結体
の強度が低下する。また、炭酸塩は酸に溶けるため、掘
削ビットなどの用途で使用できない。
ヤモンド焼結体は、Ｃｏなどの非鉄金属がダイヤモンド
の黒鉛化を促す触媒として作用するため耐熱性に劣る。
すなわち、不活性ガス雰囲気中で、７００℃程度で黒鉛
化してしまう。また、ダイヤモンド粒の粒界にＣｏなど
の金属が連続相として存在するため焼結体の強度はあま
り高くなく、欠損しやすい。そして、この金属とダイヤ
モンドの熱膨張差のため熱劣化が起こり易くなるという
問題もある。耐熱性を上げるために上記の粒界の金属を
酸処理により除去されたものも知られている（特開昭５
３−１１４５８９号公報）。これにより耐熱温度は約１
２００℃と向上するが、焼結体が多孔質となるため強度
がさらに大幅（３０％程度）に低下する。ＳｉＣを結合
材としたダイヤモンド焼結体は耐熱性には優れるが、ダ
イヤモンド粒同士は結合がないため、強度は低い（米国
特許第４１２４４０１号明細書）。一方上記のように、
焼結助材として炭酸塩を用いたダイヤモンド焼結体は、
Ｃｏバインダーによる焼結体に比べると耐熱性に優れる
が、１０００℃程度より炭酸塩の分解がはじまり焼結体
の強度が低下する。また、炭酸塩は酸に溶けるため、掘
削ビットなどの用途で使用できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
課題を解決することを目的として開発されたものであ
り、耐欠損性、耐熱性及び耐酸性を有するダイヤモンド
焼結体とその製造方法を提供することを意図したもので
ある。
課題を解決することを目的として開発されたものであ
り、耐欠損性、耐熱性及び耐酸性を有するダイヤモンド
焼結体とその製造方法を提供することを意図したもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、本発明は、鉄、コバルト、ニッケル及
びマンガンから選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び
酸素を含有する化合物からなる物質を０．１〜３０体積
％含み残部がダイヤモンドであるダイヤモンド焼結体を
提供する。また、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガン
から選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有
する化合物が、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる金属のケイ酸塩であるダイヤモンド焼結体を
提供する。また、上記、鉄、コバルト、ニッケル及びマ
ンガンから選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素
を含有する化合物が、鉄、コバルト、ニッケル及びマン
ガンから選ばれる金属の酸化物と酸化ケイ素からなる化
合物であるダイヤモンド焼結体を提供する。
めの手段として、本発明は、鉄、コバルト、ニッケル及
びマンガンから選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び
酸素を含有する化合物からなる物質を０．１〜３０体積
％含み残部がダイヤモンドであるダイヤモンド焼結体を
提供する。また、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガン
から選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有
する化合物が、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる金属のケイ酸塩であるダイヤモンド焼結体を
提供する。また、上記、鉄、コバルト、ニッケル及びマ
ンガンから選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素
を含有する化合物が、鉄、コバルト、ニッケル及びマン
ガンから選ばれる金属の酸化物と酸化ケイ素からなる化
合物であるダイヤモンド焼結体を提供する。
【０００６】また、このダイヤモンド焼結体の製造方法
として、焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケル及びマ
ンガンから選ばれる金属のケイ酸塩を用い、この粉末
と、ダイヤモンド粉末または非ダイヤモンド炭素粉末ま
たはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末とを
混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧
力、温度条件で保持し、焼結する方法を提供する。この
ダイヤモンド焼結体の別の製造方法として、焼結助剤と
して鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる
金属のケイ酸塩を用い、この粉末の成形体と、ダイヤモ
ンド粉末の成形体または非ダイヤモンド炭素粉末の成形
体またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末
の成形体とを積層し、これをダイヤモンドの熱力学的安
定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結する方法を提供
する。 また、このダイヤモンド焼結体の製造のための
別の焼結助剤としてケイ酸塩の代わりに、鉄、コバル
ト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属の酸化物と
酸化ケイ素の混合物を用いる方法を提供する。また上記
のダイヤモンド焼結体の製造方法において、ダイヤモン
ド粉末の粒径が０．０１〜２００μｍの範囲にある方法
を提供する。
として、焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケル及びマ
ンガンから選ばれる金属のケイ酸塩を用い、この粉末
と、ダイヤモンド粉末または非ダイヤモンド炭素粉末ま
たはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末とを
混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧
力、温度条件で保持し、焼結する方法を提供する。この
ダイヤモンド焼結体の別の製造方法として、焼結助剤と
して鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる
金属のケイ酸塩を用い、この粉末の成形体と、ダイヤモ
ンド粉末の成形体または非ダイヤモンド炭素粉末の成形
体またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末
の成形体とを積層し、これをダイヤモンドの熱力学的安
定領域の圧力、温度条件で保持し、焼結する方法を提供
する。 また、このダイヤモンド焼結体の製造のための
別の焼結助剤としてケイ酸塩の代わりに、鉄、コバル
ト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属の酸化物と
酸化ケイ素の混合物を用いる方法を提供する。また上記
のダイヤモンド焼結体の製造方法において、ダイヤモン
ド粉末の粒径が０．０１〜２００μｍの範囲にある方法
を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】従来、鉄、コバルト、ニッケル及
びマンガンから選ばれる金属のケイ酸塩や、鉄、コバル
ト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属の酸化ケイ
素の混合物がダイヤモンド焼結体の有効な焼結助剤とし
て用いられた例はない。今回、本発明者らにより、これ
らの物質を焼結助剤とすることで、従来にない高強度
で、かつ耐欠損性、耐熱性、耐食性に優れたダイヤモン
ド焼結体が得られることが見いだされ、本発明に至っ
た。本発明の特徴は、ダイヤモンド焼結体の焼結助剤と
して鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる
金属のケイ酸塩あるいは、鉄、コバルト、ニッケル及び
マンガンから選ばれる金属の酸化物と酸化ケイ素の混合
物を用いた点にある。該金属の酸化物と酸化ケイ素の混
合物を用いるときは、混合モル比は０．５〜２の範囲と
するのが好ましい。鉄、コバルト、ニッケル及びマンガ
ンから選ばれる金属のケイ酸塩としては、例えば、Ｆｅ
2 ＳｉＯ4 、Ｃｏ2 ＳｉＯ4 、Ｎｉ2 ＳｉＯ4 、Ｍｎ2
ＳｉＯ4 などが挙げられる。これらは、ダイヤモンドに
対し、強い触媒作用を示し、これらを焼結助剤とすると
ダイヤモンド粒子が極めて強固に結合したマトリックス
形成される。また、異常粒成長が起こり難く、均質な組
織の焼結体が得られる。その結果、従来にない高強度で
耐欠損性や耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結体が得ら
れる。
びマンガンから選ばれる金属のケイ酸塩や、鉄、コバル
ト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属の酸化ケイ
素の混合物がダイヤモンド焼結体の有効な焼結助剤とし
て用いられた例はない。今回、本発明者らにより、これ
らの物質を焼結助剤とすることで、従来にない高強度
で、かつ耐欠損性、耐熱性、耐食性に優れたダイヤモン
ド焼結体が得られることが見いだされ、本発明に至っ
た。本発明の特徴は、ダイヤモンド焼結体の焼結助剤と
して鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる
金属のケイ酸塩あるいは、鉄、コバルト、ニッケル及び
マンガンから選ばれる金属の酸化物と酸化ケイ素の混合
物を用いた点にある。該金属の酸化物と酸化ケイ素の混
合物を用いるときは、混合モル比は０．５〜２の範囲と
するのが好ましい。鉄、コバルト、ニッケル及びマンガ
ンから選ばれる金属のケイ酸塩としては、例えば、Ｆｅ
2 ＳｉＯ4 、Ｃｏ2 ＳｉＯ4 、Ｎｉ2 ＳｉＯ4 、Ｍｎ2
ＳｉＯ4 などが挙げられる。これらは、ダイヤモンドに
対し、強い触媒作用を示し、これらを焼結助剤とすると
ダイヤモンド粒子が極めて強固に結合したマトリックス
形成される。また、異常粒成長が起こり難く、均質な組
織の焼結体が得られる。その結果、従来にない高強度で
耐欠損性や耐摩耗性に優れたダイヤモンド焼結体が得ら
れる。
【０００８】こうして得られるダイヤモンド焼結体は、
鉄やコバルトなどの金属とケイ素および酸素を含有する
化合物からなる物質を含むのが特徴で、このような物質
としては、上記のような鉄やコバルトなどのケイ酸塩、
あるいは酸化鉄や酸化コバルトなどの金属酸化物と酸化
ケイ素の複合体もしくは固溶体が挙げられる。これらの
物質は１０００℃を越える高温下でも安定で、また、酸
やアルカリに対しても安定である。このため、本発明の
ダイヤモンド焼結体は耐熱性や耐食性にも非常に優れた
特性を示す。本発明のダイヤモンド焼結体において、
鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属
とケイ素および酸素を含有する化合物からなる物質の含
有量は０．１〜３０体積％が好ましいが、この理由は
０．１体積％未満ではダイヤモンド粒子間の結合性、す
なわち焼結性が低下し、３０体積％を越えると過剰のケ
イ酸塩の影響で、強度、耐摩耗性が低下するからであ
る。
鉄やコバルトなどの金属とケイ素および酸素を含有する
化合物からなる物質を含むのが特徴で、このような物質
としては、上記のような鉄やコバルトなどのケイ酸塩、
あるいは酸化鉄や酸化コバルトなどの金属酸化物と酸化
ケイ素の複合体もしくは固溶体が挙げられる。これらの
物質は１０００℃を越える高温下でも安定で、また、酸
やアルカリに対しても安定である。このため、本発明の
ダイヤモンド焼結体は耐熱性や耐食性にも非常に優れた
特性を示す。本発明のダイヤモンド焼結体において、
鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属
とケイ素および酸素を含有する化合物からなる物質の含
有量は０．１〜３０体積％が好ましいが、この理由は
０．１体積％未満ではダイヤモンド粒子間の結合性、す
なわち焼結性が低下し、３０体積％を越えると過剰のケ
イ酸塩の影響で、強度、耐摩耗性が低下するからであ
る。
【０００９】原料としては合成ダイヤモンド粉末、天然
ダイヤモンド粉末、多結晶ダイヤモンド粉末などを用い
ることができる。粉末の粒径は０．０１〜２００μｍ
で、用途によって微粒または粗粒に粒径を揃えたもの、
もしくは微粒、粗粒の混合物を用いる。粒径が０．０１
μｍ未満であると焼結体の硬度、靱性が低下し、また２
００μｍを超えると均質な焼結性を有する焼結体の作製
が困難となるので０．０１〜２００μｍのものを用いる
のが好ましい。粒径が異なる範囲にあるもの、例えば粒
径（１〜４０μｍ）と粗粒（７０〜１００μｍ）の混合
物を用いると均質で高硬度、高靱性な焼結体が得られよ
り好ましい。また、これらのダイヤモンドに代えて黒鉛
やグラッシーカーボン、熱分解黒鉛などの非ダイヤモン
ドも原料とすることができる。また、ダイヤモンドとこ
れら非ダイヤモンド黒鉛の混合物を用いることもでき
る。本発明のダイヤモンド焼結体の製造方法としては、
ダイヤモンド粉末や非ダイヤモンド粉末と、鉄やコバル
トのケイ酸塩あるいは酸化鉄や酸化コバルトと酸化ケイ
素の混合物とを、ダイヤモンドが熱力学的に安定な圧
力、温度条件下で保持する方法と、ダイヤモンド粉末や
非ダイヤモンド黒鉛の成形体と、鉄やコバルトのケイ酸
塩あるいは酸化鉄や酸化コバルトと酸化ケイ素の混合物
の成形体を積層したものを原料として、上記の圧力、温
度条件下で保持する方法がある。焼結の際の条件は一般
に圧力５〜１０ＧＰａ、温度１４００〜２５００℃とす
るのが好ましい。
ダイヤモンド粉末、多結晶ダイヤモンド粉末などを用い
ることができる。粉末の粒径は０．０１〜２００μｍ
で、用途によって微粒または粗粒に粒径を揃えたもの、
もしくは微粒、粗粒の混合物を用いる。粒径が０．０１
μｍ未満であると焼結体の硬度、靱性が低下し、また２
００μｍを超えると均質な焼結性を有する焼結体の作製
が困難となるので０．０１〜２００μｍのものを用いる
のが好ましい。粒径が異なる範囲にあるもの、例えば粒
径（１〜４０μｍ）と粗粒（７０〜１００μｍ）の混合
物を用いると均質で高硬度、高靱性な焼結体が得られよ
り好ましい。また、これらのダイヤモンドに代えて黒鉛
やグラッシーカーボン、熱分解黒鉛などの非ダイヤモン
ドも原料とすることができる。また、ダイヤモンドとこ
れら非ダイヤモンド黒鉛の混合物を用いることもでき
る。本発明のダイヤモンド焼結体の製造方法としては、
ダイヤモンド粉末や非ダイヤモンド粉末と、鉄やコバル
トのケイ酸塩あるいは酸化鉄や酸化コバルトと酸化ケイ
素の混合物とを、ダイヤモンドが熱力学的に安定な圧
力、温度条件下で保持する方法と、ダイヤモンド粉末や
非ダイヤモンド黒鉛の成形体と、鉄やコバルトのケイ酸
塩あるいは酸化鉄や酸化コバルトと酸化ケイ素の混合物
の成形体を積層したものを原料として、上記の圧力、温
度条件下で保持する方法がある。焼結の際の条件は一般
に圧力５〜１０ＧＰａ、温度１４００〜２５００℃とす
るのが好ましい。
【００１０】原料と焼結助剤を混合する方法において
は、原料と焼結助剤を、機械的に乾式または湿式混合し
た粉末を圧縮成形したもの、もしくはＭｏ等のカプセル
に充填したものを高圧高温焼結する。原料粉末が微粒で
も焼結助剤を均一に分散でき、また、厚い形状のダイヤ
モンド焼結体の製造が可能である。例えば、良好な仕上
げ面が必要な切削工具（微粒焼結体）の製造や、ダイス
などの厚い形状を必要とする焼結体の製造に適する。た
だし、粗粒の原料を用いた場合、均一に焼結助剤を混合
するのに困難を要す。一方、原料と焼結助剤を積層配置
する方法は、原料と焼結助剤の板状の成形体をそれぞれ
作製し、これらを積層して接触させ、高圧高温処理す
る。このとき、焼結助剤が原料層に拡散含浸し、ダイヤ
モンド粒子が焼結する。この方法は、粗粒の原料を用い
ても焼結助剤を均一に添加できるため、より高強度で耐
摩耗性のあるダイヤモンド焼結体を安定して得ることが
でき、耐摩耗工具やドリルビットなどの焼結体の製造に
適する。
は、原料と焼結助剤を、機械的に乾式または湿式混合し
た粉末を圧縮成形したもの、もしくはＭｏ等のカプセル
に充填したものを高圧高温焼結する。原料粉末が微粒で
も焼結助剤を均一に分散でき、また、厚い形状のダイヤ
モンド焼結体の製造が可能である。例えば、良好な仕上
げ面が必要な切削工具（微粒焼結体）の製造や、ダイス
などの厚い形状を必要とする焼結体の製造に適する。た
だし、粗粒の原料を用いた場合、均一に焼結助剤を混合
するのに困難を要す。一方、原料と焼結助剤を積層配置
する方法は、原料と焼結助剤の板状の成形体をそれぞれ
作製し、これらを積層して接触させ、高圧高温処理す
る。このとき、焼結助剤が原料層に拡散含浸し、ダイヤ
モンド粒子が焼結する。この方法は、粗粒の原料を用い
ても焼結助剤を均一に添加できるため、より高強度で耐
摩耗性のあるダイヤモンド焼結体を安定して得ることが
でき、耐摩耗工具やドリルビットなどの焼結体の製造に
適する。
【００１１】
【実施例】本発明を以下の実施例により具体的に説明す
るがこれに限定されるものではない。 （実施例１）焼結助剤としてＦｅ2 ＳｉＯ4 を用いた。
平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末と、Ｆｅ2
ＳｉＯ4 の粉末をそれぞれ９５体積％、５体積％の割合
で十分に混合し、この混合物をＭｏカプセルに入れ、ベ
ルト型の超高圧高温発生装置を用いて、７．５ＧＰａ、
２０００℃の圧力温度条件で１５分間保持し、焼結させ
た。得られたダイヤモンド焼結体について、Ｘ線回折に
より組成を同定したところ、ダイヤモンドの他、約５体
積％のＦｅ2 ＳｉＯ4 が検出された。この焼結体の硬度
をヌープ圧子により評価したところ８１００ｋｇ／ｍｍ
2 と高硬度であった。また、破壊靱性をインデンテーシ
ョン法により従来の市販のＣｏバインダー焼結体に対し
相対比較したとたろ、従来焼結体の約１．４倍の相対靱
性であった。また、得られた焼結体を真空中で１２００
℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測定したが、処理前
とほとんど変化がなかった。また、酸処理による焼結体
の劣化は認められなかった。
るがこれに限定されるものではない。 （実施例１）焼結助剤としてＦｅ2 ＳｉＯ4 を用いた。
平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉末と、Ｆｅ2
ＳｉＯ4 の粉末をそれぞれ９５体積％、５体積％の割合
で十分に混合し、この混合物をＭｏカプセルに入れ、ベ
ルト型の超高圧高温発生装置を用いて、７．５ＧＰａ、
２０００℃の圧力温度条件で１５分間保持し、焼結させ
た。得られたダイヤモンド焼結体について、Ｘ線回折に
より組成を同定したところ、ダイヤモンドの他、約５体
積％のＦｅ2 ＳｉＯ4 が検出された。この焼結体の硬度
をヌープ圧子により評価したところ８１００ｋｇ／ｍｍ
2 と高硬度であった。また、破壊靱性をインデンテーシ
ョン法により従来の市販のＣｏバインダー焼結体に対し
相対比較したとたろ、従来焼結体の約１．４倍の相対靱
性であった。また、得られた焼結体を真空中で１２００
℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測定したが、処理前
とほとんど変化がなかった。また、酸処理による焼結体
の劣化は認められなかった。
【００１２】（実施例２）焼結助剤として、５体積％の
Ｃｏ2 ＳｉＯ4 を用いた他は、実施例１と同様にしてダ
イヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＣｏ
2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実
施例１と同様であった。
Ｃｏ2 ＳｉＯ4 を用いた他は、実施例１と同様にしてダ
イヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＣｏ
2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実
施例１と同様であった。
【００１３】（実施例３）焼結助剤として、５体積％の
Ｎｉ2 ＳｉＯ4 を用いた他は、実施例１と同様にしてダ
イヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＮｉ
2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実
施例１と同様であった。
Ｎｉ2 ＳｉＯ4 を用いた他は、実施例１と同様にしてダ
イヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＮｉ
2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実
施例１と同様であった。
【００１４】（実施例４）焼結助剤として、５体積％の
Ｍｎ2 ＳｉＯ4 を用いた他は、実施例１と同様にしてダ
イヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＭｎ
2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実
施例１と同様であった。
Ｍｎ2 ＳｉＯ4 を用いた他は、実施例１と同様にしてダ
イヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結体にはＭｎ
2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐熱性とも実
施例１と同様であった。
【００１５】（実施例５）焼結剤として、ＦｅＯとＳｉ
Ｏ2 の２：１（モル比）の混合物を用い、実施例１と同
様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結
体にはＦｅ2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐
熱性とも実施例１と同様であった。
Ｏ2 の２：１（モル比）の混合物を用い、実施例１と同
様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼結
体にはＦｅ2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、耐
熱性とも実施例１と同様であった。
【００１６】（実施例６）焼結助剤として、ＣｏＯとＳ
ｉＯ2 の２：１（モル比）の混合物を用い、実施例１と
同様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼
結体にはＣｏ2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、
耐熱性とも実施例１と同様であった。
ｉＯ2 の２：１（モル比）の混合物を用い、実施例１と
同様にしてダイヤモンド焼結体を作製した。得られた焼
結体にはＣｏ2 ＳｉＯ4 が含まれており、硬度、靱性、
耐熱性とも実施例１と同様であった。
【００１７】（実施例７）焼結助剤としてＦｅ2 ＳｉＯ
4 を用いた。平均粒径１５μｍの合成ダイヤモンド粉末
とＦｅ2 ＳｉＯ4 粉末をそれぞれ厚み２ｍｍ、１ｍｍに
成形したものを交互に積層してＭｏカプセルに入れ、ベ
ルト型の超高圧高温発生装置を用いて、７．５ＧＰａ、
２０００℃の圧力温度条件で１５分間保持し焼結した。
得られたダイヤモンド焼結体について、Ｘ線回折により
組成を同定したところ、ダイヤモンドの他、約２体積％
のＦｅ2 ＳｉＯ4 が検出された。この焼結体の硬度をヌ
ープ圧子により評価したところ約８３００Ｋｇ／ｍｍ2
と高硬度であった。また、破壊靱性をインデンテーショ
ン法により従来の市販のＣｏバインダー焼結体に対し相
対比較したところ、従来焼結体の約１．４倍の相対靱性
であった。また、得られた焼結体を真空中で１２００℃
に加熱処理した後、硬度、靱性を測定したが、処理前と
ほとんど変化がなかった。また、酸処理による焼結体の
劣化は認められなかった。
4 を用いた。平均粒径１５μｍの合成ダイヤモンド粉末
とＦｅ2 ＳｉＯ4 粉末をそれぞれ厚み２ｍｍ、１ｍｍに
成形したものを交互に積層してＭｏカプセルに入れ、ベ
ルト型の超高圧高温発生装置を用いて、７．５ＧＰａ、
２０００℃の圧力温度条件で１５分間保持し焼結した。
得られたダイヤモンド焼結体について、Ｘ線回折により
組成を同定したところ、ダイヤモンドの他、約２体積％
のＦｅ2 ＳｉＯ4 が検出された。この焼結体の硬度をヌ
ープ圧子により評価したところ約８３００Ｋｇ／ｍｍ2
と高硬度であった。また、破壊靱性をインデンテーショ
ン法により従来の市販のＣｏバインダー焼結体に対し相
対比較したところ、従来焼結体の約１．４倍の相対靱性
であった。また、得られた焼結体を真空中で１２００℃
に加熱処理した後、硬度、靱性を測定したが、処理前と
ほとんど変化がなかった。また、酸処理による焼結体の
劣化は認められなかった。
【００１８】（実施例８）焼結助剤としてＦｅ2 ＳｉＯ
4 を用いた。平均粒径３μｍの高純度等方性黒鉛の厚み
２ｍｍの板状焼結体と、Ｆｅ2 ＳｉＯ4 の粉末を厚み１
ｍｍに型押し成形したものを交互に積層してＭｏカプセ
ルに入れ、ガードル型の超高圧高温発生装置を用いて、
７．５ＧＰａ、２０００℃の圧力温度条件で１５分間保
持し、焼結させた。得られたダイヤモンド焼結体につい
て、Ｘ線回折により組成を同定したところ、ダイヤモン
ドの他、約３体積％のＦｅ2 ＳｉＯ4 が検出された。こ
の焼結体の硬度をヌープ圧子により評価したところ約７
８００Ｋｇ／ｍｍ2 と高硬度であった。また、破壊靱性
をインデンテーション法により従来の市販のＣｏバイン
ダー焼結体に対し相対比較したところ、従来焼結体の約
１．３倍の相対靱性であった。また、得られた焼結体を
真空中で１２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測
定したが、処理前とほとんど変化がなかった。また、酸
処理による焼結体の劣化は認められなかった。
4 を用いた。平均粒径３μｍの高純度等方性黒鉛の厚み
２ｍｍの板状焼結体と、Ｆｅ2 ＳｉＯ4 の粉末を厚み１
ｍｍに型押し成形したものを交互に積層してＭｏカプセ
ルに入れ、ガードル型の超高圧高温発生装置を用いて、
７．５ＧＰａ、２０００℃の圧力温度条件で１５分間保
持し、焼結させた。得られたダイヤモンド焼結体につい
て、Ｘ線回折により組成を同定したところ、ダイヤモン
ドの他、約３体積％のＦｅ2 ＳｉＯ4 が検出された。こ
の焼結体の硬度をヌープ圧子により評価したところ約７
８００Ｋｇ／ｍｍ2 と高硬度であった。また、破壊靱性
をインデンテーション法により従来の市販のＣｏバイン
ダー焼結体に対し相対比較したところ、従来焼結体の約
１．３倍の相対靱性であった。また、得られた焼結体を
真空中で１２００℃に加熱処理した後、硬度、靱性を測
定したが、処理前とほとんど変化がなかった。また、酸
処理による焼結体の劣化は認められなかった。
【００１９】（実施例９）Ｆｅ2 ＳｉＯ4 の添加量と２
０体積％とした他は、実施例１と同様にしてダイヤ焼結
体を製造した。得られた焼結体は硬度７６００ｋｇ／ｍ
ｍ2 と高硬度で、靱性も従来焼結体の１．３倍と高かっ
た。また耐熱性、耐酸性とも実施例１と同様であった。
０体積％とした他は、実施例１と同様にしてダイヤ焼結
体を製造した。得られた焼結体は硬度７６００ｋｇ／ｍ
ｍ2 と高硬度で、靱性も従来焼結体の１．３倍と高かっ
た。また耐熱性、耐酸性とも実施例１と同様であった。
【００２０】（比較例１）焼結助剤としてＦｅ2 ＳｉＯ
4 を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉
末に微量のＦｅ2 ＳｉＯ4 の粉末（約０．０５体積％）
添加し、十分に混合したものを原料にした他は、実施例
１と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試みた。しか
し、得られた焼結体には、未焼結部が多く残留してい
た。
4 を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉
末に微量のＦｅ2 ＳｉＯ4 の粉末（約０．０５体積％）
添加し、十分に混合したものを原料にした他は、実施例
１と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試みた。しか
し、得られた焼結体には、未焼結部が多く残留してい
た。
【００２１】（比較例２）焼結助剤としてＦｅ2 ＳｉＯ
4 を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉
末６０体積％と、Ｆｅ2 ＳｉＯ4 の粉末４０体積％を添
加し、十分に混合したものを原料にした他は、実施例１
と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試みた。しかし、
得られた焼結体は、粒子同士の結合が十分でなく、硬度
は３５００ｋｇ／ｍｍ2 程度と低かった。
4 を用いた。平均粒径３．５μｍの合成ダイヤモンド粉
末６０体積％と、Ｆｅ2 ＳｉＯ4 の粉末４０体積％を添
加し、十分に混合したものを原料にした他は、実施例１
と同様にダイヤモンド焼結体の製造を試みた。しかし、
得られた焼結体は、粒子同士の結合が十分でなく、硬度
は３５００ｋｇ／ｍｍ2 程度と低かった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のダイヤモ
ンド焼結体は、従来にない高強度で、耐熱性、耐欠損
性、耐食性を有するので、非鉄金属やセラミックス等の
切削、研削工具用素材の他、掘削用途等のドリルビット
の刃先素材として有効に使用できる。
ンド焼結体は、従来にない高強度で、耐熱性、耐欠損
性、耐食性を有するので、非鉄金属やセラミックス等の
切削、研削工具用素材の他、掘削用途等のドリルビット
の刃先素材として有効に使用できる。
Claims (7)
- 【請求項１】 鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有す
る化合物からなる物質を０．１〜３０体積％含み残部が
ダイヤモンドであることを特徴とするダイヤモンド焼結
体。 - 【請求項２】 鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有す
る化合物が、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから
選ばれる金属のケイ酸塩であることを特徴とする請求項
１に記載のダイヤモンド焼結体。 - 【請求項３】 鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンか
ら選ばれる一種以上の金属と、ケイ素及び酸素を含有す
る化合物が、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから
選ばれる金属の酸化物と酸化ケイ素からなる化合物であ
ることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド焼結
体。 - 【請求項４】 焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケル
及びマンガンから選ばれる金属のケイ酸塩を用い、この
粉末と、ダイヤモンド粉末または非ダイヤモンド炭素粉
末またはダイヤモンドと非ダイヤモンド炭素の混合粉末
と混合し、これをダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧
力、温度条件で保持し、焼結することを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載のダイヤモンド焼結体の製造
方法。 - 【請求項５】 焼結助剤として鉄、コバルト、ニッケル
及びマンガンから選ばれる金属のケイ酸塩を用い、この
粉末の成形体と、ダイヤモンド粉末の成形体または非ダ
イヤモンド炭素粉末の成形体またはダイヤモンドと非ダ
イヤモンド炭素の混合粉末の成形体とを積層し、これを
ダイヤモンドの熱力学的安定領域の圧力、温度条件で保
持し、焼結することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のダイヤモンド焼結体の製造方法。 - 【請求項６】 焼結助剤としてケイ酸塩の代りに、鉄、
コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる金属の酸
化物と酸化ケイ素の混合物を用いることを特徴とする請
求項４又は５に記載のダイヤモンド焼結体の製造方法。 - 【請求項７】 ダイヤモンド粉末の粒径が０．０１〜２
００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項４又は５
に記載のダイヤモンド焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8143994A JPH09324236A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8143994A JPH09324236A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09324236A true JPH09324236A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15351846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8143994A Pending JPH09324236A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09324236A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012030293A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Kyocera Corp | 切削工具およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-06-06 JP JP8143994A patent/JPH09324236A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012030293A (ja) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Kyocera Corp | 切削工具およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040302 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |