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JPS58213676A - Diamond sintered body for tool and manufacture - Google Patents

Diamond sintered body for tool and manufacture

Info

Publication number
JPS58213676A
JPS58213676A JP57095104A JP9510482A JPS58213676A JP S58213676 A JPS58213676 A JP S58213676A JP 57095104 A JP57095104 A JP 57095104A JP 9510482 A JP9510482 A JP 9510482A JP S58213676 A JPS58213676 A JP S58213676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
less
powder
sintered body
iron group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57095104A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
哲男 中井
矢津 修示
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP57095104A priority Critical patent/JPS58213676A/en
Priority to SE8204983A priority patent/SE457537B/en
Priority to US06/414,821 priority patent/US4505746A/en
Priority to FR8215073A priority patent/FR2512430B1/en
Priority to DE19823232869 priority patent/DE3232869A1/en
Priority to GB08225302A priority patent/GB2107298B/en
Publication of JPS58213676A publication Critical patent/JPS58213676A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 現在、ダイヤモンド□の含有量が70容量%以上でダイ
ヤモンド粒子が互いに接合した焼結体が販売され、非鉄
金属、プラスチック、七ラミックの切削、ドレッサー、
ドリルビット、伸線ダイスとして使用されている。特に
非鉄金属の切削や銅線などの比較約款かい線材を伸線す
るダイスとしてこれらのダイヤモンド焼結体を使用した
場合、その性能は非常に優れている。しかしながら、ド
リルビットや硬度の高い線材たとえば真鍮メッキされた
高炭素鋼線の伸線では今のところ満足される性能を有す
るダイヤモンド焼結体はないのが現状である。本発明は
ドリルビットや硬度の高い線材の伸線することをも可能
にするダイヤモンド焼結体に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Currently, a sintered body in which diamond □ content is 70% by volume or more and diamond particles are bonded to each other is sold, and is used for cutting non-ferrous metals, plastics, hexaramic, dressers, etc.
Used as drill bits and wire drawing dies. In particular, when these diamond sintered bodies are used as dies for cutting nonferrous metals or drawing wire rods such as copper wire, their performance is extremely excellent. However, at present, there is no diamond sintered body that has satisfactory performance for drawing drill bits and wires with high hardness, such as brass-plated high carbon steel wires. The present invention relates to a diamond sintered body that can also be used to draw drill bits and highly hard wire rods.

まず、市販のダイヤモンド焼結体をドリルビットとして
用いた場合、満足した性能を示さない原因を調べるため
、粒度1μm以下、粒度8o〜60μm1粒度80〜1
00μmの3種のダイヤモンド焼結体を用いて安山岩を
切削した。その結果粒度1μm以下のダイヤモンド焼結
体は刃先は欠損しな 。
First, in order to investigate the reasons why commercially available diamond sintered bodies do not show satisfactory performance when used as drill bits, we investigated the following: particle size of 1 μm or less, particle size of 80 to 60 μm, particle size of 80 to 1
Andesite was cut using three types of 00 μm diamond sintered bodies. As a result, diamond sintered bodies with a particle size of 1 μm or less do not break at the cutting edge.

かったものの摩耗量が多かった。一方ダイヤモンド粒子
の粒度が80〜60μmの焼結体及び80〜iooμm
の焼結体は双方とも初期の段階で刃先が欠損した。この
原因としては、次の如く推測できる。ダイヤモンド焼結
体の強度は第1図に示した如く粒度の増大に伴ない低下
する。微粒ダイヤモンド焼結体は抗折力が高く、靭性に
優れているため刃先は欠損しにくいものの、個々の粒子
は小さなダイヤモンドスケルトンにより保持されている
ので、個々の粒子の結合力は弱い。したがって切削中に
個々の粒子が脱落しやすいため、耐摩耗性が劣るものと
考えられる。一方、粗粒ダイヤモンド焼結体は大きなス
ケルトンにより保持されでおり、個々のダイヤモンド粒
子の結合力は強いため、耐摩耗性は優れているものの、
スケルトン部が大きいので、一度、クラックが発生する
と伝播しやすく、刃先が欠損するものと考えられる。こ
れらの用途に使用できるダイヤモンド焼結体は耐摩耗性
に優れており、かつ靭性の高いものでなければならない
However, there was a lot of wear. On the other hand, a sintered body with a particle size of diamond particles of 80 to 60 μm and a diamond particle size of 80 to ioo μm
The cutting edge of both sintered bodies was damaged in the initial stage. The reason for this can be inferred as follows. As shown in FIG. 1, the strength of the diamond sintered body decreases as the grain size increases. Fine-grained diamond sintered bodies have high transverse rupture strength and excellent toughness, so the cutting edge is difficult to break, but since each particle is held by a small diamond skeleton, the bonding force between the individual particles is weak. Therefore, individual particles tend to fall off during cutting, which is thought to result in poor wear resistance. On the other hand, coarse-grained diamond sintered bodies are held by a large skeleton, and the bonding force between individual diamond particles is strong, so although they have excellent wear resistance,
Since the skeleton part is large, once a crack occurs, it is likely to propagate easily and cause the cutting edge to break. A diamond sintered body that can be used for these purposes must have excellent wear resistance and high toughness.

本発明者等は、耐摩耗性と靭性が優れるダイヤモンド焼
結体を開発すべく、鋭意研究を続けた。
The present inventors continued intensive research in order to develop a diamond sintered body with excellent wear resistance and toughness.

その結果、粒度lO〜100μmのダイヤモンド粒子を
1μm以下の超微粒のダイヤモンド粒子と1μm以下の
WCまたはこれと同一結晶構造を有する(Mo 、W)
 Cおよび鉄族金属、あるいはこれに微量の硼素または
硼化物を含有する結合材を用いた焼結体は粗粒ダイヤモ
ンド焼結体の耐摩耗性の良さと超微粒ダイヤモンド焼結
体の靭性の高さを兼ね備えるものであることがわかった
As a result, diamond particles with a particle size of lO~100 μm are combined with ultrafine diamond particles of 1 μm or less and WC of 1 μm or less or with the same crystal structure (Mo, W).
A sintered body using a binder containing C and iron group metals, or a trace amount of boron or boride, has the good wear resistance of a coarse-grained diamond sintered body and the high toughness of an ultra-fine-grained diamond sintered body. It turned out that it has the following characteristics.

本発明者等は、上述した材質の最適組成を求めるため、
粗粒のダイヤモンド粒度及び含有量、結合材中に含まれ
る1μm以下のダイヤモンド粒子の含有量を変えたダイ
ヤモンド焼結体を試作し、安山岩の切削により評価した
。その結果を第2図及び3図に示す。図中1は正常摩耗
、2は刃先欠損の領域を示す。粗粒のダイヤモンド粒度
が10μm以下であると耐摩耗性が低下する。粗粒のダ
イヤモンド粒度が100μmを越すと、焼結中にダイヤ
モンド粒子内にクラックを生じるが、このクラックを通
して刃先が欠損し、摩耗量は大きくなるものと考えられ
る。粗粒のダイヤモンド粒子の含有量は容量で50〜8
5%が良い。粗粒のダイヤモンドの含有量が50%未満
であると微粒のダイヤモンドを含有する結合材が多くな
るため耐摩耗性が低下する。一方粗粒のダイヤモンドの
含有量が85%を越えると、粗粒ダイヤモンド同志が結
合するため靭性が低下する。
In order to find the optimal composition of the above-mentioned materials, the present inventors
Diamond sintered bodies with different coarse diamond particle sizes and content, and the content of diamond particles of 1 μm or less contained in the binder were produced as prototypes, and evaluated by cutting andesite. The results are shown in FIGS. 2 and 3. In the figure, 1 indicates normal wear, and 2 indicates the area where the cutting edge is damaged. If the coarse diamond grain size is 10 μm or less, the wear resistance will decrease. If the coarse diamond particle size exceeds 100 μm, cracks will occur within the diamond particles during sintering, and it is thought that the cutting edge will break through these cracks and the amount of wear will increase. The content of coarse diamond particles is 50 to 8 by volume.
5% is good. If the content of coarse diamond particles is less than 50%, the amount of binder containing fine diamond particles increases, resulting in a decrease in wear resistance. On the other hand, if the content of coarse diamond exceeds 85%, the toughness decreases because the coarse diamonds bond together.

結合材中の微粒のダイヤモンド粒子の粒度は1μm以下
が良い。微粒のダイヤモンド粒子の粒度は111Tn 
以下、好ましくは0.5μm以下が良い。微粒のダイヤ
モンド粒子の粒度が1μm を越すと靭性は低下する。
The particle size of the fine diamond particles in the binder is preferably 1 μm or less. The particle size of fine diamond particles is 111Tn.
The thickness is preferably 0.5 μm or less. When the particle size of fine diamond particles exceeds 1 μm, toughness decreases.

結合材中の微粒ダイヤモンド粒子の含有量は容積で60
〜9096が好ましい。微粒ダイヤモンド粒子の含有量
が60%未満であると結合相の耐摩耗性が低下し、結合
相が早期に摩耗し粗粒のダイヤモンド粒子が脱落してし
まう。一方、微粒ダイヤモンド粒子の含有量が9096
を越すと結合材が脆くなったり、あるいはwc −また
はこれと同一結晶構造を有する(Mo 、W) Cの含
有量が減るため、1μ?n 以下のダイヤモンドが粒成
長し、靭性が低下する。
The content of fine diamond particles in the binder is 60% by volume.
~9096 is preferred. If the content of fine diamond particles is less than 60%, the wear resistance of the binder phase decreases, the binder phase wears out early, and coarse diamond particles fall off. On the other hand, the content of fine diamond particles is 9096
If the value exceeds 1μ, the binder becomes brittle, or the content of wc- or (Mo, W)C, which has the same crystal structure as this, decreases. Diamond grains of n or less grow and the toughness decreases.

特に本発明の焼結体に焼結体の重量で0.00’5〜0
.15%の硼素または硼化物を含有させた場合、その性
能は一段と向上する。通常ダイヤモンド粒子は超高圧高
温下で鉄族金属等の触媒によるダイヤモンドの溶解、析
出現象により焼結される。硼素または硼素化合物を添加
した場合、鉄族金属の硼化物を生じ融点が低下するのと
、溶解析出速度が増す  □ためダイヤモンド粒子同志
の結合部(ダイヤモンドスケルトン部)が成長し、ダイ
ヤモンド粒子の保持力が向上したものと推測できる。硼
素あるいは硼化物の含有量が0.00596未満である
とダイヤモンドスケルトン部の形成が遅い。一方硼素あ
るいは硼化物の含有量が0.15%を越すと、ダイヤモ
ンドスケルトン部に多量の硼素が侵入し、ダイヤモンド
スケルトン部の強度が低下する。
In particular, in the sintered body of the present invention, the weight of the sintered body is 0.00'5 to 0.
.. When containing 15% boron or boride, the performance is further improved. Usually, diamond particles are sintered under ultra-high pressure and high temperature by the phenomenon of diamond dissolution and precipitation using a catalyst such as an iron group metal. When boron or boron compounds are added, borides of iron group metals are produced, which lowers the melting point and increases the melt deposition rate. □As a result, bonding parts between diamond particles (diamond skeleton parts) grow, and the retention of diamond particles. It can be assumed that the power has improved. If the content of boron or boride is less than 0.00596, the formation of the diamond skeleton portion is slow. On the other hand, if the boron or boride content exceeds 0.15%, a large amount of boron will enter the diamond skeleton, reducing the strength of the diamond skeleton.

また本発明焼結体は岩石切削あるいは掘削用途のみなら
ず、硬度の高い線材の伸線にも使用することができる。
Furthermore, the sintered body of the present invention can be used not only for rock cutting or excavation purposes, but also for drawing highly hard wire rods.

市販のダイヤモンド焼結体を用いてたとえば真鍮メッキ
された鋼線を伸線した場合、ダイヤモンド粒度が80〜
60μmの焼結体ではダイヤモンドスケルトン部が欠損
してダイス内面を傷つけ寿命に主恩。一方、ダイヤモン
ド粒度が2〜6μの焼結体はダイヤモンド粒子が脱落し
てダイス内面を傷つけ寿命となる。また、1μm以下の
ダイヤモンド焼結体は数ケのダイヤモンド粒子が集団と
なって脱落し、ダイス内面を傷2ける。
For example, when a brass-plated steel wire is drawn using a commercially available diamond sintered body, the diamond grain size is 80~
In the case of a 60μm sintered body, the diamond skeleton part breaks off and damages the inner surface of the die, which has a major impact on the lifespan. On the other hand, in the case of a sintered body having a diamond grain size of 2 to 6 μm, the diamond grains fall off and damage the inner surface of the die, leading to the end of its life. Furthermore, in a diamond sintered body with a diameter of 1 μm or less, several diamond particles fall off as a group, causing scratches on the inner surface of the die.

本発明の焼結体を用いて硬度の高い線材(たとえば真鍮
メッキされた鋼線)を伸線した場合、線材表面に発生す
る傷も少なく、長寿命である。
When a wire with high hardness (for example, a brass-plated steel wire) is drawn using the sintered body of the present invention, there are few scratches on the surface of the wire and the wire has a long life.

本発明焼結体が優れた性能を有するのは次の如く推測さ
れる。すなわち、本発明に用いている焼結体の結合材は
、ll1m 以下の微細粒子よりなるため、大きなダイ
ヤモンド粒子間のスケルトンを形成せずダイヤモンドス
ケルトンの欠損、脱落によりダイス内面が引かかれて深
い大きな傷を生じることがない。またダイヤモンド粒子
と、結合材中に含有される1μm以下のダイヤモンド粒
子とが結合し、またWCやこれと同一結晶構造を有する
(Mo 、W) Cや鉄族金属(Fe aNi*Co 
)とダイヤモンドの親和性が良好なため、ダイヤモンド
粒子の脱落が生じないものと考えられる。さらに結合材
中には、1μm以下の微細粒度のダイヤモンド粒子を含
有しており、結合材の耐摩耗性が優れているため、伸線
中に結合材が異状に摩耗することはない。本発明の焼結
体をダイスに加工すると結合部の耐摩耗性は優れている
ものの、10μ以上の粗いダイヤモンド粒子に比較すれ
ば劣るため、結合部は粗いダイヤモンド粒子より若干、
凹んだ状態となる。この状態で伸線した場合、ダイヤモ
ンド部に負荷される荷重は増加するものの、結合材に負
荷される荷重が減少するため、結合部の微細なダイヤモ
ンド粒子が、数個の集団となって脱落することがなく、
ダイス内面を傷つけることは少ない。
The reason why the sintered body of the present invention has excellent performance is presumed as follows. In other words, since the binder of the sintered body used in the present invention is made up of fine particles of 11 m or less in size, it does not form skeletons between large diamond particles, and the inner surface of the die is pulled due to chipping or falling off of the diamond skeletons, resulting in deep large diamond particles. Does not cause any damage. In addition, diamond particles are bonded with diamond particles of 1 μm or less contained in the binder, and WC, which has the same crystal structure as this (Mo , W) C, and iron group metals (Fe aNi*Co
) and diamond have a good affinity, so it is thought that diamond particles do not fall off. Furthermore, the binder contains diamond particles with a fine particle size of 1 μm or less, and the binder has excellent wear resistance, so that the binder does not wear abnormally during wire drawing. When the sintered body of the present invention is processed into a die, the wear resistance of the bonded part is excellent, but it is inferior to coarse diamond particles of 10μ or more, so the bonded part is slightly more durable than coarse diamond particles.
It becomes depressed. When wire is drawn in this state, the load applied to the diamond part increases, but the load applied to the binder decreases, so the fine diamond particles in the joint part fall off in clusters. Without a doubt,
It is unlikely to damage the inner surface of the die.

本発明の焼結体に使用するダイヤモンド原料粉末は10
μm以上のダイヤモンド粒子と1μm以下、好ましくは
0.5μm以下のミクロンパウダーである。合成ダイヤ
モンド天然ダイヤモンドのいずれでも良い。
The diamond raw material powder used for the sintered body of the present invention is 10
These are diamond particles with a diameter of 1 μm or more, and micron powder with a diameter of 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less. Either synthetic diamond or natural diamond may be used.

このダイヤモンド粉末と籠 または(Mo 、W) C
及びFe *Co sNi  の鉄族金属粉末あるいは
これに硼素または硼化物を加えた粉末をボールミル等の
手段を用いて均一に混合する。この鉄族金属は予め混合
せずに焼結時に溶浸せしめても良い。まに本発明者等の
先願(特願昭52−51881号)の如くボールミル時
のポットとボールを混入する罰 または(Mo 、W)
 Cの炭化物と鉄族金属の焼結体で作成しておき、ダイ
ヤモンド粉末をボールミル粉砕すると同時にポットとボ
ールから箭 または(Mo 、W)Cと鉄族金属の焼結
体の微細粉末を混入せしめる方法もある。
This diamond powder and cage or (Mo, W)C
and Fe *Co sNi iron group metal powder or a powder obtained by adding boron or boride thereto are uniformly mixed using a means such as a ball mill. This iron group metal may be infiltrated during sintering without being mixed in advance. Or (Mo, W), as in the previous application of the present inventors (Japanese Patent Application No. 52-51881), there is a penalty for mixing pots and balls during ball milling.
A diamond powder is prepared using a sintered body of a carbide of C and an iron group metal, and at the same time as the diamond powder is ground in a ball mill, a fine powder of a sintered body of a sintered body of (Mo, W)C and an iron group metal is mixed in from a pot and ball. There is a way.

混合しi粉末を超高圧装置に入れ、ダイヤモンドが安定
な条件下で焼結する。このとき使用した鉄族金属と炭化
物等の化合物間に生じる共晶液相の出現温度以上で焼結
する必要がある。
The mixed i-powder is placed in an ultra-high pressure device and sintered under conditions where the diamond is stable. At this time, it is necessary to sinter at a temperature higher than the temperature at which a eutectic liquid phase appears between the iron group metal and the compound such as carbide used.

焼結体中のダイヤモンドの結合材となる炭化物等の化合
物と鉄族金属の割合は一義的には定められないが、少く
とも焼結時に化合物が固体として存在するだけの量は必
要であり、例えばWCを化合物として用いCo  を結
合金属とした場合はWCとCo  の量的割合は前者を
重量で50%以上含む必要がある。
Although the ratio of compounds such as carbides and iron group metals that serve as binding materials for diamond in the sintered body cannot be unambiguously determined, it is necessary that the amount is at least sufficient for the compound to exist as a solid during sintering. For example, when WC is used as a compound and Co is used as a binding metal, the quantitative ratio of WC and Co needs to include 50% or more by weight of the former.

本発明の焼結体を掘削工具として使用する場合、ダイヤ
モンド焼結体の靭性をさらに向上させるため、超硬合金
等の支持体に本発明の焼結体を超高圧焼結中に接合させ
ることも可能である。
When using the sintered body of the present invention as a drilling tool, in order to further improve the toughness of the diamond sintered body, the sintered body of the present invention may be bonded to a support such as cemented carbide during ultra-high pressure sintering. is also possible.

本発明のダイヤモンド焼結体は高強度の線材を線引きす
る場合、焼結ダイヤモンドダイス内面には高圧力が発生
するが、ダイヤモンド焼結体の外径が小さく肉厚がうす
くなる場合は、伸線中にダイヤモンド焼結体が縦方向に
割れることがある。
When the diamond sintered body of the present invention is used to draw a high-strength wire rod, high pressure is generated on the inner surface of the sintered diamond die, but when the diamond sintered body has a small outer diameter and a thin wall thickness, The diamond sintered body may crack in the vertical direction.

このような場合はダイヤモンド焼結体の外周を超硬合金
等の支持体で包囲してダイヤモンド焼結体の外周から予
圧を加えることにより伸線中の縦割れを防止することが
可能である。
In such a case, it is possible to prevent vertical cracking during wire drawing by surrounding the outer periphery of the diamond sintered body with a support such as a cemented carbide and applying preload from the outer periphery of the diamond sintered body.

本発明焼結体の用途としては掘削工具、ダイス以外に切
削工具やドレッサーとしても使用できる。
In addition to drilling tools and dies, the sintered body of the present invention can also be used as cutting tools and dressers.

以下実施例により具体的に説明する。This will be explained in detail below using examples.

実施例1゜ 粒度0.5μ の合成ダイヤモンド粉末とWC及びCo
 粉末を、WC−Co超硬合金製のポットとボールを用
いて粉砕混合した。得られた混合粉末の組成は、平均粒
度0.3μmの微粒ダイヤモンド80容量%、WCl2
容量%、Co8容量%であった。この混合粉末と粒度2
0〜80μmのダイヤモンド粉末を容積で75 : 2
5に混合した。この完成粉末をMo  製の容器に詰め
、超高圧装置を用いて先ず圧力を55Kb加え、引続い
て1450℃に加熱して30分間保持した。
Example 1 Synthetic diamond powder with a particle size of 0.5 μ and WC and Co
The powder was ground and mixed using a pot and ball made of WC-Co cemented carbide. The composition of the obtained mixed powder was 80% by volume of fine diamond with an average particle size of 0.3 μm, WCl2
% by volume, and Co8% by volume. This mixed powder and particle size 2
Diamond powder with a diameter of 0 to 80 μm in a volume ratio of 75:2
5. This finished powder was packed in a container made of Mo, and first a pressure of 55 Kb was applied using an ultra-high pressure device, and then heated to 1450° C. and held for 30 minutes.

焼結体を取出して組織を観察したところ20〜30μの
ダイヤモンド粒子が超微粒のダイヤモンドを含有する結
合材を介して接合されていた。次にこの焼結体を加工し
て切削用のバイトを作成し、圧縮強度1500KF/α
2の安山岩を型削り盤を用いて速度207分、切込み1
m、送り0.4肱で1時間切削した。なお比較のため市
販の掘削工具用途のダイヤモンド焼結体のバイトも作成
し同時にテストした。テスト後の写真を第4図に示す。
When the sintered body was taken out and its structure was observed, it was found that diamond particles of 20 to 30 microns were bonded via a binder containing ultrafine diamond particles. Next, this sintered body was processed to create a cutting tool with a compressive strength of 1500KF/α.
2 andesite using a mold cutter at a speed of 207 minutes and a depth of cut of 1.
Cutting was carried out for 1 hour at a feed rate of 0.4 mm. For comparison, a commercially available diamond sintered tool bit for drilling tools was also prepared and tested at the same time. A photograph after the test is shown in Figure 4.

alb)の本発明焼結体は刃先の欠損がなく、わずかに
摩耗しているのに対し、c)、d)の市販の掘削工具用
の焼結体は刃先が大きく欠損している。
The sintered body of the present invention in alb) has no chipping at the cutting edge and is slightly worn, whereas the sintered body for commercially available excavation tools in c) and d) has a large chipping at the cutting edge.

実施例2゜ 表1に示す結合材粉末を作成した。微粒ダイヤモンドと
しては0.8μmのものを用いた。
Example 2 A binder powder shown in Table 1 was prepared. The fine diamond particles used were those with a diameter of 0.8 μm.

この結合材と粒度5μm以上のダイヤモンド粒子を表2
に示す割合いで混合して完成粉末を作成した。
Table 2 shows this binder and diamond particles with a particle size of 5 μm or more.
A finished powder was prepared by mixing in the proportions shown below.

これらの完成粉末を実施例1と同様にして焼結した後、
切削加工用のバイトを作成し、花崗岩を形削り盤により
速度80m/分、切込み1m、送り0.8jIx  で
120分切削した。この結果も合わせて表2に示す。
After sintering these finished powders in the same manner as in Example 1,
A cutting tool was prepared, and granite was cut using a shaper at a speed of 80 m/min, depth of cut of 1 m, and feed rate of 0.8 jIx for 120 minutes. The results are also shown in Table 2.

実施例3゜ 平均粒度0.5μmのダイヤモンド粒子とWCe Co
及び硼素粉末をWC−Co超硬合金製のポットとポール
を用いて粉砕混合した。得られた混合粉末の組成は平均
粒度0.8μ の微粒ダイヤモンド81容量%、WCI
O容量%、Co 9容量%、硼素1.0容量%であった
。この混合粉末と粒度30〜40μmのダイヤモンド粒
子を容量で2二8に混合して完成粉末を作成した。硼素
の含有量を測定したところ重量でo、igs%であった
Example 3 Diamond particles with an average particle size of 0.5 μm and WCe Co
and boron powder were pulverized and mixed using a pot and pole made of WC-Co cemented carbide. The composition of the obtained mixed powder was 81% by volume of fine diamond with an average particle size of 0.8μ, WCI
The content was 0% by volume, 9% by volume of Co, and 1.0% by volume of boron. This mixed powder was mixed with 228 diamond particles having a particle size of 30 to 40 μm to prepare a finished powder. When the boron content was measured, it was 0.igs% by weight.

この完成粉末を、実施例1と同様にして焼結した。This finished powder was sintered in the same manner as in Example 1.

これらの焼結体を用いて、外径50IIL1/Lの8枚
歯からなるコアピットを作成し、安山岩を20m/分の
速度で掘削した。比較のため、上記焼結体に硼素を含有
しないもの、市販の掘削工具用ダイヤモンド焼結体のコ
アピットも作成し、掘削テストした。
Using these sintered bodies, a core pit consisting of eight teeth with an outer diameter of 50 IIL1/L was created, and andesite was excavated at a speed of 20 m/min. For comparison, a core pit of the above-mentioned sintered body containing no boron and a commercially available diamond sintered body for use in drilling tools was also prepared and subjected to an excavation test.

その結果、硼素を含有した本発明焼結体は20m掘削し
てもまだ使用可能であった。また硼素を含有しない焼結
体は20m掘削可能であった。一方市販の掘削工具用の
コアピットは6m掘削した時点で刃先が欠損し使用不可
能になった。
As a result, the boron-containing sintered body of the present invention was still usable even after 20 m excavation. Furthermore, the sintered body containing no boron could be excavated for 20 m. On the other hand, the cutting edge of a commercially available core pit for drilling tools broke off after 6 m of excavation and became unusable.

実施例4゜ 平均粒度0,3μmのダイヤモンド粉末とWC粉末を容
量で9=1に混合した。この混合粉末と粒度80〜40
μm のダイヤモンド粒子をl:3に混合して完成粉末
を作成し、超硬合金より成る容器に充填した後、この上
にCo 板を置き、超高圧高温装置で焼結した。
Example 4 Diamond powder with an average particle size of 0.3 μm and WC powder were mixed in a volume of 9=1. This mixed powder and particle size 80-40
A finished powder was prepared by mixing diamond particles of μm 2 at a ratio of 1:3, and the powder was filled into a container made of cemented carbide. A Co plate was placed on top of the powder and sintered in an ultra-high pressure and high temperature device.

焼結体を取り出して、観察したところ焼結体中には、c
o  が均一に侵入してダイヤモンド粒子を焼結させて
いた。この焼結体を用いて、内径0.25Mのダイスを
作成し、真鍮メッキされた鋼線を線速800m/分で伸
線した。比較のため、80〜40μのダイヤモンド粒子
より成る市販のダイヤモンド焼結体のダイスも作成しテ
ストした。その結果本発明焼結体は、5.3t 伸線で
きたのに対し、市販の焼結ダイヤモンドダイスは2t 
 Lか伸線でき実施例5゜ 粒度4θ〜60μmのダイヤモンド粒子と実施例8で作
成した結合材粉末を4=1の割合いで混合した。この粉
末をMo  製の容器に充てんした後、実施例8と同様
にして焼結した。この焼結体を取り出し、ドレッサーを
作成し、SiC系の砥石を200回ドレッシングした。
When the sintered body was taken out and observed, it was found that c.
o penetrated uniformly and sintered the diamond particles. Using this sintered body, a die with an inner diameter of 0.25 M was created, and a brass-plated steel wire was drawn at a wire speed of 800 m/min. For comparison, a commercially available diamond sintered die consisting of diamond particles of 80 to 40 microns was also prepared and tested. As a result, the sintered body of the present invention was able to draw 5.3 tons of wire, whereas the commercially available sintered diamond die was able to draw 2 tons of wire.
Example 5 Diamond particles having a particle size of 4θ to 60 μm and the binder powder prepared in Example 8 were mixed in a ratio of 4=1. This powder was filled into a container made of Mo, and then sintered in the same manner as in Example 8. This sintered body was taken out, a dresser was made, and a SiC-based grindstone was dressed 200 times.

比較のため、粒度40〜60μm のダイヤモンド粒子
よりなる市販の焼結体のドレッサーも作成し、同様のテ
ストをした。
For comparison, a commercially available sintered body dresser made of diamond particles with a particle size of 40 to 60 μm was also prepared and subjected to similar tests.

その結果、本発明焼結体の逃げ面摩耗rljはo、ai
mxであったのに対し、市販のダイヤモンド焼結体のド
レッサーは0.58Mであった。
As a result, the flank wear rlj of the sintered body of the present invention is o, ai
mx, whereas the dresser of the commercially available diamond sintered body was 0.58M.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、ダイヤモンド焼結体における強度(抗折力)
とダイヤモンド粒度の関係を表わしたものである。第2
図は本発明焼結体における粗粒のダイヤモンド粒子の粒
度と岩石切削性能を示したものである。第3図は本発明
焼結体における粗粒ダイヤモンドの含有量と岩石切削性
能を示したグラフである。第4図(8)、の)は本発明
焼結体の岩石切削後の刃先の30倍拡大及び500倍拡
大の走査型電子顕微鏡写真で、第5図(〜(B)は市販
′の掘削工具用ダイヤモンド焼結体の岩石切削後の刃先
の80倍拡大及び500倍拡大の走査型電子顕微鏡写真
である。 左2図 −419− 大3図 粗粒ダイヤモンドの含有量 (容量%)       
  。 キ5図(A) xOυり 手続補正書 昭和58年3月8日 特許庁長官 若 杉 和 夫   殿 1、事件の表示 昭和57年特許願 第95104  号2、発明の名称 工具用ダイヤモンド焼結体及びその製造方法3、補正を
する者 事件との関係   特許出願人 住所    大阪市東区北浜5丁目15番地名称(21
3)住友電気工業株式会社 社長 用上哲部 4・1代理人 住所     大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友電
気工業株式会社内 (電話 大阪461−1031) 6、補正の対象 明細書中発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 (1)明細書第15頁9行目 「速度207分」を「速度20m/分」に訂正する。 (2)同書同頁12〜13行目 ra、b)Jを「第4図(A)、(B)Jに訂正する。 (3)同書同頁13行目 rc)、d)Jを「第5図(ハ))、(B)Jに訂正す
る。 (4)回書第17頁の表2を次頁に訂正する。
Figure 1 shows the strength (transverse rupture strength) of a diamond sintered body.
This shows the relationship between diamond grain size and diamond particle size. Second
The figure shows the particle size of coarse diamond particles and rock cutting performance in the sintered body of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the content of coarse diamond and rock cutting performance in the sintered body of the present invention. Figure 4 (8) and 8) are scanning electron micrographs of the cutting edge of the sintered body of the present invention after rock cutting, magnified 30 times and 500 times, and Figures 5 (--(B) These are scanning electron micrographs of the cutting edge of a diamond sintered body for tools after rock cutting, magnified 80 times and 500 times. Figure 2 on the left - 419 - Figure 3 Coarse-grained diamond content (volume %)
. Figure 5 (A) x Oυ Procedural Amendment Written on March 8, 1980 Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Patent Office 1. Indication of the case 1987 Patent Application No. 95104 2. Name of the invention Diamond sintered body for tools and its manufacturing method 3, and its relationship to the case of the person making the amendment Patent applicant address 5-15 Kitahama, Higashi-ku, Osaka Name (21
3) President of Sumitomo Electric Industries, Ltd. Tetsube Yojo 4.1 Agent address: Within Sumitomo Electric Industries, Ltd., 1-1-3 Shimaya, Konohana-ku, Osaka (telephone: Osaka 461-1031) 6. In the specification subject to amendment Detailed Description of the Invention Column 7, Contents of Amendment (1) On page 15, line 9 of the specification, "Speed 207 minutes" is corrected to "Speed 20 m/min." (2) Same book, same page, lines 12-13, ra, b) J is corrected to ``Figure 4 (A), (B) J. (3) Same book, same page, line 13, rc), d) J is changed to ``Figure 4 (A), (B) J. Figure 5 (C)) and (B) are corrected to J. (4) Table 2 on page 17 of the circular is corrected to the next page.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)粒度10μm以上100μm以下の粗粒ダイヤモ
ンド粒子が容量で50〜8596を占め、残部が1μm
以下・の超微粒のダイヤモンド粒子を容量で60〜90
%と1μm以下のWCまたはこれと同一結晶構造を有す
る( Mo 、W) Cおよび鉄族金属から構成される
結合材より成る工具用ダイヤモンド焼結体。 (2)粒度10μm以上100μm以下の粗粒ダイヤモ
ンド粒子が容量で50〜8096占め、残部が1μm以
下の超微粒ダイヤモンド粒を容量で60〜90%と1μ
m以下のWCまたはこれと同一結晶構造を有する(Mo
 、W) Cおよび鉄族金属と重量で0.005〜0.
1596’の硼素または/および硼化物を含有すること
を特徴とする工具用ダイヤモンド焼結体。 (3)特許請求の範囲第(1)または(2)項記載の焼
結体において結合材の一部として用いるWCまたはこれ
と同一結晶構造を有する(Mo 、W) Cと鉄族金属
の割合いがその共晶組成に相当するものより炭化物含有
量が多いことを特徴とする工具用ダイヤモンド焼結体。 (400〜100μmのダイヤモンド粉末、1μm以下
の超微粒ダイヤモンド粉末、1μm以下の武またはこれ
と同一結晶構造を有する(Mo 、W) Cと鉄族金属
粉末の混合粉末を作成し、超高圧高温装置を用いて、ダ
イヤモンドが安定な高温高圧下でホットプレスすること
を特徴とする、1O−100μmの粗粒ダイヤモンドが
容量で50〜8596を占め、残部が1μm以下の微粒
ダイヤモンドを容量で60〜9096と1μm以下の寵
 またはこれと同一結晶構造を有する(Mo 、W) 
C及び鉄族金属から構成される結合材より成る工具用ダ
イヤモンド焼結体の製造方法。 (5)10〜100μmのダイヤモンド粉末、1μm以
下の超微粒ダイヤモンド粉末、1μm以下のWCまたは
これと同一結晶構造を有する(Mo mW) C+硼素
または硼化物及び鉄族金属の混合粉末を作成し、超高圧
高温装置を用いてダイヤモンドが安定な高温高圧下でホ
ットプレスすることを特徴とする10〜100μm の
粗粒ダイヤモンド粒子が容量で50〜85%を占め、残
部が1μm以下の超微粒のダイヤモンド粒子を容量で6
0〜gθ%と1μm以下のWCまたはこれと同一結晶構
造を有する(Mo +W)Cと鉄族金属及び硼素または
/および硼化物から構成される結合材より成り、硼素ま
たは/および硼化物の含有量が重量で該焼結体の0.0
05〜0.15%である工具用ダイヤモンド焼結体の製
造方法。 (6)10〜100μm のダイヤモンド粉末、1μm
以下の超微粒ダイヤモンド粉末、1μm以下のWCまた
はこれと同一結晶構造を有する(Mo 、W) Cの混
合粉末を作成し、この混合粉末の上に鉄族金属の一種、
または二種以上の合金板を載置した後、固体圧力媒体を
用いた超高圧高温装置を使用してダイヤモンドが安定な
高温高圧下□で鉄族金属の一種または二種以上の合金の
液相を混合粉末中に浸入させることにより、ダイヤモン
ド粒子を焼結せしめることを特徴とする10〜100μ
mの粗粒ダイヤモンド粒子が容量で50〜85%を占め
、残部が1μm以下の超微粒のダイヤモンド粒子を容量
で60〜90%と1μm以下のWCまたはこれと同一結
晶構造を有する(Mo )W) c および鉄族金属か
ら構成される結合材より成る工具用ダイヤモンド焼結体
の製造方法。 (7)10〜100μmのダイヤモンド粉末、1μm以
下の超微粒ダイヤモンド粉末、1μm以下のWCまたは
これと同一結晶構造を有する(Mo 、W) Cと硼素
または硼化物の混合粉末を作成し、この混合粉末の上に
鉄族金属の一種または二種以上の合金板を載置した後、
固体圧力媒体を用いた超高圧高温装置を使用して、ダイ
ヤモンドが安定な高温高圧下で鉄族金属の一種または二
種以上の合金の液相を混合粉末中に浸入させることによ
り、ダイヤモンド粒子を焼結せしめることを特徴とする
io〜100μmの粗粒ダイヤモンド粒子が容量で50
〜85%を占め、残部が1μm以下の超微粒のダイヤモ
ンド粒子を容量で60〜90%と1μη1以下のWCま
たはこれと同一結晶構造を有する(Mo 、 W)Cと
鉄族金属及び硼素または/および硼化物から形成される
結合材より成り、硼素または/および硼化物の含有量が
重量で該焼結体の0.005〜0.1596である工具
用ダイヤモンド焼結体の製造方法。 (8)特許請求の範囲第(4)、(5)、(6)、(7
)項記載の製造方法において結合材形成粉末の一部とし
て用いるWCまたはこれと同一結晶構造を有する(Mo
 、W)Cと鉄族金属の割合いがその共晶組成に相当す
るものより、炭化物の量を多くした混合粉末を用い、炭
化物と鉄族金属の共晶生成温度以上で超微粒ダイヤモン
ドの粒成長を抑制して焼結することを特徴とする工具用
ダイヤモンド焼結体の製造方法。
[Claims] (1) Coarse diamond particles with a particle size of 10 μm or more and 100 μm or less occupy 50 to 8596 by volume, and the remainder is 1 μm.
The following ultra-fine diamond particles with a capacity of 60 to 90
% and 1 μm or less of WC or a binder composed of (Mo, W) C having the same crystal structure as this and an iron group metal. (2) Coarse diamond particles with a particle size of 10 μm or more and 100 μm or less account for 50 to 8096 by volume, and the remainder is 60 to 90% by volume of ultrafine diamond particles of 1 μm or less, which is 1 μm.
WC of less than m or having the same crystal structure (Mo
, W) 0.005 to 0.00% by weight of C and iron group metals.
A diamond sintered body for tools, characterized in that it contains 1596' boron or/and boride. (3) WC used as a part of the binder in the sintered body according to claim (1) or (2), or the ratio of (Mo, W) C and iron group metal having the same crystal structure. A diamond sintered body for tools, characterized by having a higher carbide content than that corresponding to the eutectic composition of the diamond. (Diamond powder of 400 to 100 μm, ultrafine diamond powder of 1 μm or less, diamond powder of 1 μm or less, or a mixed powder of (Mo, W) having the same crystal structure as this (Mo, W) and iron group metal powder was prepared and processed in an ultra-high pressure and high temperature apparatus. It is characterized by hot pressing under high temperature and high pressure where the diamond is stable.Coarse diamonds of 10-100μm account for 50-8596 in volume, and the remainder is fine-grained diamonds of 1μm or less in volume of 60-9096. and has a crystal structure of 1 μm or less or the same crystal structure as this (Mo, W)
A method for manufacturing a diamond sintered body for tools made of a binder made of C and an iron group metal. (5) Create diamond powder of 10 to 100 μm, ultrafine diamond powder of 1 μm or less, WC of 1 μm or less, or a mixed powder of C + boron or boride and iron group metal having the same crystal structure (Mo mW), Coarse diamond particles of 10 to 100 μm account for 50 to 85% of the volume, and the remainder is ultrafine diamond of 1 μm or less, which is characterized by hot pressing under high temperature and high pressure using an ultra-high pressure and high temperature equipment to stabilize the diamond. Particles by volume 6
0 to gθ% and 1 μm or less WC or a binder composed of (Mo + W)C having the same crystal structure, an iron group metal, and boron or/and boride, containing boron or/and boride. The amount is 0.0 of the sintered body by weight.
05 to 0.15% of a diamond sintered body for tools. (6) 10-100μm diamond powder, 1μm
A mixed powder of the following ultrafine diamond powder, WC of 1 μm or less, or (Mo, W)C having the same crystal structure is created, and a type of iron group metal is placed on top of this mixed powder.
Or, after placing two or more alloy plates, use an ultra-high pressure and high temperature device using a solid pressure medium to produce a liquid phase of one or more alloys of iron group metals under high temperature and high pressure where diamond is stable. 10 to 100μ characterized in that the diamond particles are sintered by infiltrating the powder into the mixed powder.
50 to 85% by volume of coarse diamond particles of 1 μm or less, the remainder being 60 to 90% by volume of ultrafine diamond particles of 1 μm or less and WC of 1 μm or less or (Mo)W having the same crystal structure. ) A method for producing a diamond sintered body for tools, which is made of a binder made of c and an iron group metal. (7) Create a diamond powder of 10 to 100 μm, ultrafine diamond powder of 1 μm or less, WC of 1 μm or less, or a mixed powder of (Mo, W)C and boron or boride having the same crystal structure, and mix this. After placing an alloy plate of one or more iron group metals on the powder,
Using an ultra-high pressure and high temperature device using a solid pressure medium, diamond particles are produced by infiltrating a liquid phase of an alloy of one or more iron group metals into a mixed powder under high temperature and pressure conditions at which diamond is stable. Coarse diamond particles of io ~ 100 μm, characterized by sintering, have a capacity of 50
~85%, and the remainder is 60~90% by volume of ultrafine diamond particles of 1 μm or less and WC of 1 μη or less or (Mo, W)C having the same crystal structure as this, iron group metals, and boron or/ A method for producing a diamond sintered body for tools, the sintered body comprising a binder made of a boron and a boron, the content of boron and/or boride being 0.005 to 0.1596 by weight. (8) Claims Nos. (4), (5), (6), (7)
WC used as a part of the binder-forming powder in the manufacturing method described in section ) or having the same crystal structure as this (Mo
, W) Using a mixed powder in which the ratio of C and iron group metal is higher than that corresponding to the eutectic composition, ultrafine diamond grains are produced at a temperature higher than the eutectic formation temperature of carbide and iron group metal. A method for producing a diamond sintered body for tools, characterized by sintering while suppressing growth.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010508164A (en) * 2006-10-31 2010-03-18 エレメント シックス (プロダクション)(プロプライエタリィ) リミテッド Polycrystalline diamond abrasive compact
JP2023505968A (en) * 2019-12-13 2023-02-14 エレメント シックス (ユーケイ) リミテッド Polycrystalline diamond with iron-bearing binder

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5841769A (en) * 1981-09-04 1983-03-11 住友電気工業株式会社 Diamond sintered body for tool and manufacture

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