[發(fā)明專利]多晶金剛石體、切削工具、耐磨工具、磨削工具以及用于制造多晶金剛石體的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910397906.4
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN110219042B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 石田雄;山本佳津子;角谷均
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;C30B28/02;B23D79/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 常海濤;孫微

本發(fā)明提供了一種包含金剛石顆粒的多晶金剛石體。所述金剛石顆粒的平均粒徑為50nm或更小。在23℃±5℃、4.9N的測試負荷下的努氏硬度測定中，所述多晶金剛石體的努氏壓痕的對角線中較短對角線的長度B與較長對角線的長度A的比值為0.080或更小，其中該比值表示為比值B/A。該多晶金剛石體具有韌性且具有小粒徑。本發(fā)明還提供了一種切削工具、耐磨工具、磨削工具，以及用于制造多晶金剛石體的方法。

本申請是申請?zhí)枮?01510229309.2、申請日為2015年5月7日、發(fā)明名稱為“多晶金剛石體、切削工具、耐磨工具、磨削工具以及用于制造多晶金剛石體的方法”的申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及多晶金剛石體、切削工具、耐磨工具、磨削工具，以及用于制造多晶金剛石體的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用作切削工具、耐磨工具、和磨削工具的多晶金剛石體，并且涉及切削工具、

耐磨工具、磨削工具，以及用于制造多晶金剛石體的方法。

背景技術

通過使用鈷(Co)等金屬和碳化硅(SiC)等陶瓷作為燒結助劑和粘合劑來獲得用于常規(guī)金剛石工具的燒結金剛石體。此外，日本專利公開No.4-074766和日本專利公開No.4-114966公開了(例如)使用碳酸鹽作為燒結助劑。根據這些文獻，通過在使金剛石熱力學穩(wěn)定的穩(wěn)定高壓高溫條件下(通常，壓力為5至8GPa、溫度為1300℃至2200℃)將金剛石粉末與燒結助劑和粘合劑一起燒結從而得到燒結金剛石體。另一方面，天然存在的多晶金剛石體(黑金剛石和半鋼石)也是已知的，其中的一些被用作鉆頭。然而，由于這些多晶金剛石體的材料質量變化明顯并且數量有限，因此它們不常用于工業(yè)目的。

使用燒結助劑所得到的多晶金剛石體中含有所用的燒結助劑，其可能起到促進金剛石的石墨化的催化劑的作用。由此，所得到的多晶金剛石體的耐熱性變差。此外，當對所述多晶金剛石體進行加熱時，由于催化劑和金剛石之間熱膨脹的差異，因而容易出現微小的裂紋。結果，多晶金剛石體的機械性能變差。

還已知這樣的多晶金剛石體，該多晶金剛石體中存在于金剛石顆粒的晶界處的金屬被除去，以提高其耐熱性。盡管這種方法將耐熱溫度提高至約1200℃，但是所述多晶體變?yōu)槎嗫谞睿虼藦姸冗M一步降低。使用SiC作為粘合劑所獲得的多晶金剛石體具有高耐熱性，然而由于金剛石顆粒沒有粘結在一起，因此其具有低強度。

另一方面，已知這樣一種方法，其中在超高壓和高溫下使非金剛石碳(例如石墨、無定形碳等)直接轉化成金剛石而不使用催化劑和/或溶劑，并且同時燒結(直接轉化和燒結法)。例如，J.Chem.Phys.,38(1963)631-643頁、Japan.J.Appl.Phys.,11(1972)578-590頁、和Nature 259(1976)38頁表明，在14GPa至18GPa的超高壓力和3000K以上的高溫下，通過使用石墨作為起始原料得到了多晶金剛石體。

然而，在根據J.Chem.Phys.,38(1963)631-643頁、Japan.J.Appl.Phys.,11(1972)578-590頁、和Nature 259(1976)38頁的全部的多晶金剛石體的制造中，使用了通過直接通電進行加熱的方法，其中直接使電流通過導電性非金剛石碳(例如石墨等)從而對其進行加熱。這樣得到的多晶金剛石體中含有殘余的非金剛石碳(例如石墨等)，并且還含有晶粒尺寸不均勻的金剛石。結果，該多晶金剛石體的硬度和強度差。

因此，為了提高硬度和強度，New Diamond and Frontier Carbon Technology(14(2004)313頁)以及SEI Technical Review(165(2004)68頁)給出了通過直接轉化和燒結法來獲得致密且高純度的多晶金剛石體的方法，其中在12GPa以上的超高壓和2200℃以上的高溫下間接加熱作為原料的高純度石墨。

發(fā)明內容