[发明专利]金刚石多晶体、切削工具、耐磨工具、以及磨削工具

说明书

金刚石多晶体(10)包含金刚石粒子，并且所述金刚石粒子的平均粒径为50nm以下。通过断裂强度试验确定的裂纹载荷为10N以上，其中将顶端半径Dr为50μm的金刚石压头D以100N/分钟的载荷速度F压向金刚石多晶体(10)的表面(10s)。由此，本发明提供了具有小粒径且具有韧性的金刚石多晶体、切削工具、耐磨工具、磨削工具，以及用于制造金刚石多晶体的方法。

本申请是申请号为201680014181.0、申请日为2016年1月20日、发明名称为“金刚石多晶体、切削工具、耐磨工具、磨削工具以及金刚石多晶体的制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及金刚石多晶体、切削工具、耐磨工具、磨削工具，以及金刚石多晶体的制造方法。更具体地，本发明涉及用作切削工具、耐磨工具和磨削工具的金刚石多晶体，并且还涉及切削工具、耐磨工具、磨削工具，以及用于制造金刚石多晶体的方法。

背景技术

通过使用钴(Co)等金属和碳化硅(SiC)等陶瓷作为烧结助剂和结合剂来获得用于常规金刚石工具的烧结金刚石材料。此外，日本专利待审公开No.4-074766(专利文献1)和日本专利待审公开No.4-114966(专利文献2)公开了(例如)一种使用碳酸盐作为烧结助剂的方法。根据这些文献，通过在使金刚石热力学稳定的稳定高压高温条件下(通常，压力为5GPa至8GPa、温度为1300℃至2200℃)将金刚石粉末与烧结助剂和结合剂一起烧结从而得到烧结金刚石材料。天然存在的金刚石多晶体(黑金刚石和半钢石)也是已知的，其中的一些被用于钻头。然而，由于这些金刚石多晶体的材料质量变化明显并且数量有限，因此它们不常用于工业目的。

使用烧结助剂所得到的金刚石多晶体中含有烧结助剂，其可能起到促进金刚石的石墨化的催化剂作用。结果，所得到的金刚石多晶体的耐热性变差。此外，当对所述金刚石多晶体施加热时，由于催化剂和金刚石之间热膨胀的差异，因而容易出现微细的裂纹。结果，金刚石多晶体的机械性能变差。

还已知这样的金刚石多晶体，该金刚石多晶体中存在于金刚石粒子的晶界处的金属被除去，以提高其耐热性。尽管这种方法将耐热温度提高至约1200℃，但是所述多晶体变为多孔状，因此多晶体的强度进一步降低。使用SiC作为结合剂所获得的金刚石多晶体具有高耐热性，然而由于金刚石粒子没有结合在一起，因此金刚石多晶体具有低的强度。

还已知这样一种方法，其中在超高压和高压下使非金刚石碳(例如石墨或无定形碳等)直接转化成金刚石而不使用催化剂和/或溶剂，并且同时烧结(直接转化和烧结法)。例如，J.Chem.Phys.,38(1963)631-643页(非专利文献1)、Japan.J.Appl.Phys.,11(1972)578-590页(非专利文献2)和Nature 259(1976)38页(非专利文献3)表明，在14GPa至18GPa的超高压力和3000K以上的高温下，通过使用石墨作为起始材料得到了金刚石多晶体。

然而，在根据非专利文献1、2和3的金刚石多晶体的制造中，使用了通过直接通电进行加热的方法，其中直接使电流通过导电性非金刚石碳(例如石墨等)从而对其进行加热。这样得到的金刚石多晶体含有残余的非金刚石碳石墨，并且还含有晶粒尺寸不均匀的金刚石。结果，该金刚石多晶体的硬度和强度差。

为了提高硬度和强度，New Diamond and Frontier Carbon Technology(14(2004)313页)(非专利文献4)以及SEI Technical Review(165(2004)68页)(非专利文献5)给出了通过直接转化和烧结法来获得致密且高纯度的金刚石多晶体的方法，其中在12GPa以上的超高压和2200℃以上的高温下对作为原料的高纯度石墨进行间接加热。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利待审公开No.4-074766

专利文献2：日本专利待审公开No.4-114966

非专利文献