JP6728395B2 - ダイヤモンド工具ピース - Google Patents
ダイヤモンド工具ピース Download PDFInfo
- Publication number
- JP6728395B2 JP6728395B2 JP2018555726A JP2018555726A JP6728395B2 JP 6728395 B2 JP6728395 B2 JP 6728395B2 JP 2018555726 A JP2018555726 A JP 2018555726A JP 2018555726 A JP2018555726 A JP 2018555726A JP 6728395 B2 JP6728395 B2 JP 6728395B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- hpht
- nitrogen
- tool piece
- diamond tool
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/148—Composition of the cutting inserts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/065—Presses for the formation of diamonds or boronitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/25—Diamond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/25—Diamond
- C01B32/28—After-treatment, e.g. purification, irradiation, separation or recovery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/20—Doping by irradiation with electromagnetic waves or by particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/02—Heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/04—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure using electric or magnetic fields or particle radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
- B01J2203/062—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/065—Composition of the material produced
- B01J2203/0655—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0675—Structural or physico-chemical features of the materials processed
- B01J2203/069—Recrystallisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0675—Structural or physico-chemical features of the materials processed
- B01J2203/0695—Colour change
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/31—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/31—Diamond
- B23B2226/315—Diamond polycrystalline [PCD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
- C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/422—Carbon
- C04B2235/427—Diamond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Description
理想的な材料は、硬さと靱性の両方がある材料である。摩耗用途において使用される材料のこれらの2つの特性は、多くの場合に2本の垂直な軸上で示される。非常に単純には、摩耗は、作業の単位当たりに除去される材料の量の指標である。靱性は、亀裂伝播に対する材料の耐性の指標である。
硬さ、靱性、強度、および耐摩耗性がより高い材料を提供することが望まれている。費用効率および性能の改善をもたらすことになる、より迅速、より正確で、よりクリーンな製造方法を提供することも引き続き望まれている。本発明の特定の実施形態の目的は、これらの必要性のいくつかに少なくとも部分的に取り組むことである。
ダイヤモンド材料は、切削、穿孔、研削、および研磨用工具の多くの優れた性能のために選択される材料である。ダイヤモンド材料は、様々な金属、石材、および木工産業を含めた、様々な産業にわたる工作機械設備ソリューションにおいて使用される。例としては、航空宇宙および自動車製造、家具製造、採石、建設、採鉱およびトンネル掘削、選鉱、ならびに石油およびガス産業が挙げられる。
ダイヤモンドの硬度特性によって、ダイヤモンドは耐摩耗性に関して特に適した材料となる。しかし、工具の作業温度においてダイヤモンドは、応力下で塑性変形する能力が限られているので、鋼などのより靱性の高い材料と比較してより急速な亀裂伝播が生じる。
英国特許第1588418号は、工業用ダイヤモンドの摩耗特性を改善するための方法を開示している。この方法は、ダイヤモンドの表面にイオンを注入するステップを含む。炭素および窒素イオンがこの目的のために提案される。
米国特許第4012300号は、粒子に照射を施すことによって、研磨剤粒子、特にダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素粒子の脆砕性を変化させる方法を開示している。プロトン、中性子、およびガンマ線が提案され、中性子線が好ましい。
機械的特性が改善されたHPHTダイヤモンド工具ピースを提供することが目的である。
選択肢として、集合窒素中心はA中心およびB中心のいずれかを含む。
一部とは、HPHTダイヤモンド工具ピースの体積の少なくとも40%であってもよく、実質的に工具ピースの全体積であってもよい。
一選択肢として、HPHTダイヤモンド工具ピースは単結晶HPHTダイヤモンド工具ピースである。あるいは、HPHTダイヤモンド工具ピースは多結晶ダイヤモンド(PCD)を含んでいてもよい。この場合、PCDはバインダー材料を含有してもよい。
一選択肢として、HPHTダイヤモンド工具ピースの一部は、300ppmを超える、350ppmを超える、および400ppmを超える含量のいずれかから選択される窒素含量を含む。
さら成る選択肢として、HPHTダイヤモンド工具ピースの一部は、800ppm以下;および600ppm以下のいずれかから選択される窒素含量をむ。
集合窒素中心対C−窒素中心比は、40%を超えてもよい。さらに、集合窒素中心対C−窒素中心比は50%を超えてもよい。
HPHTダイヤモンド工具ピースは、摩耗部品、ドレッサー、伸線ダイス、ゲージ石、カッター、および彫刻工具の1つから選択されてもよい。
第2の態様によれば、第1の態様において上記に記載される少なくとも1つのHPHTダイヤモンド工具ピースを含む工具が提供される。
一選択肢として、アニーリングは、不活性環境において少なくとも800℃の温度で行われる。
代替的選択肢として、アニーリングは、高圧高温プロセスを使用して少なくとも1300℃の温度および少なくとも4.5GPaの圧力において行われる。
照射は加工の前、加工中、または加工後に行ってもよいが、アニーリングは照射ステップの後に行わなければならないことに留意する。
一選択肢として、照射は、1μm以上;10μm以上;100μm以上;500μm以上;1mm以上;およびダイヤモンド材料の全厚さにわたってのいずれかから選択される深さまでダイヤモンド材料に照射を施すことを含む。
照射は、500℃以下;400℃以下;300℃以下;200℃以下;100℃以下;または50℃以下の温度で行われてもよい。
この方法は、照射中にダイヤモンド材料を冷却することをさらに含んでもよい。
照射ステップは、30keV以上;0.1MeV〜12MeV;0.5MeV〜10MeV;、および1MeV〜8Meのいずれかから選択されるエネルギーを有する照射を使用することを含んでもよい。
加工ステップは、HPHTダイヤモンド材料を成形して作業表面を形成することを含んでもよい。
一選択肢として、加工ステップは、摩耗部品、ドレッサー、伸線ダイス、ゲージ石、カッター、および彫刻工具のいずれかを形成することを含む。
本発明をより良く理解するため、および本発明をどのように実施するかを示すために、ここで単に例として添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明することにする。
「A」中心は、炭素原子と置き換わっている、中性の最近接の窒素原子の対から成る。主にA型の窒素を含有するダイヤモンドは、IaA型に分類される。図1は、2つのA中心を有する格子を示す。
「B」中心は、炭素原子と置き換わっている4つの窒素原子によって取り囲まれた炭素空孔である。主にB型の窒素を含有するダイヤモンドは、IaB型に分類される。
「C」中心は、結晶格子中にある単独の置換窒素原子であり、別の置換窒素原子との規則的な関係性はない。主にC型の窒素を含有するダイヤモンドは、Ib型に分類される。
図2は、本発明の実施形態による方法の実施に含まれる、基本的なステップを示す。以下の番号付けは図2の番号に対応する。
S1.原料の高圧高温(HPHT)ダイヤモンド材料10を選択する。これは、例えば単結晶HPHTダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンド(PCD)であってもよい。PCDは、ダイヤモンド結晶粒の間に配置されたコバルトなどの材料を含有していてもよく、またはそのような材料を含んでいなくてもよい。HPHTダイヤモンド材料10は、高窒素HPHTダイヤモンド材料であってもよい。これは、例えばダイヤモンド合成原料に遷移金属窒化物化合物(窒化鉄など)または有機窒素含有化合物をドープすることにより、調製できる。
S4. 次いでアニーリング済みダイヤモンド材料14を加工してダイヤモンド工具ピース16を形成する。加工は例えば、レーザーカッターまたは機械的カッターを使用してある形状になるまで切削することであってもよい。ダイヤモンド工具ピース16を担体へろう付けしてダイヤモンド工具を形成することができる。ダイヤモンド工具ピースを有する工具の例としては、摩耗部品、ドレッサー、伸線ダイス、ゲージ石;カッター、および彫刻工具が挙げられる。
S5. 原料のHPHTダイヤモンド材料10を選択する。
S6. 原料のHPHTダイヤモンド材料を加工してダイヤモンド工具ピースを形成する。
S7. ダイヤモンド工具ピースに照射を行う。
S8. 照射ダイヤモンド工具ピースをアニーリグする。
電子線照射は、典型的には0.1MeV〜12MeVのエネルギー範囲のビーム源によって行われる。好ましいエネルギーは、カスケード損傷、例えば空孔鎖の形成を最小限にしながら、窒素ドープダイヤモンド中にほぼ均一な濃度の空孔を導入するエネルギーである。4.5MeVはこれらの2つの要素の間で好ましい妥協を実現することが分かった。
照射の上記の説明は電子線照射について言及しているが、中性子照射を使用して空孔を導入することが可能であることに留意する。照射ステップを全く使用せずに、30%を超える集合窒素中心対C窒素中心比を有するHPHTダイヤモンド工具ピースを作ることも理論上は可能である。しかし、これは実現するのにはるかに長い時間またははるかに高い温度を必要とすることになる。
上記のように集合窒素中心対C−中心比が30%を超えるように処理されたダイヤモンド材料は、ダイヤモンド材料の耐摩耗性および靱性を改善し、ダイヤモンド材料を工具としての使用に適したものにすることが分かった。特性の改善に関する考えられる理由は、集合窒素中心が、C−中心のみから成るダイヤモンド結晶格子と比較してダイヤモンドの格子歪みを減少させるためである。アニーリングの時間および温度の両方が集合窒素中心対C−中心比に影響を与えることになることが理解される。
本発明の実施形態により形成される工具は、切削、研削、研磨、穿孔、および/または伸線を含めた一定の範囲の用途で使用してもよい。
工具のダイヤモンド材料は、{110}、{111}、および{100}結晶面にそれぞれ対応する2ポイント、3ポイント、および4ポイント結晶を含めた、いくつかの考えられる結晶方位となるように構成されていてもよい。伸線工具における3ポイントHPHT Ib型ダイヤモンドについて、および切削工具における2ポイントHPHT Ib型ダイヤモンドについて、特に良好な結果が得られた。ダイヤモンド工具ピースの作業表面は、ダイヤモンド材料の単一セクターにより形成されてもよい。
HPHT法を使用して1300〜1500℃の温度および5GPaを超える圧力で実施例をすべて合成した。他のHPHT温度および圧力を使用できることが理解されるであろう。場合によっては、合成直後のHPHT単結晶ダイヤモンドにおける窒素の濃度を上昇させるために、合成溶媒は1つまたは複数の窒素化合物を含むものとした。
赤外分光法、ピーク強度のフィッティングを使用し、当業者に良く知られている適切な比例定数を使用して、窒素欠陥濃度を決定した。
様々な方位で成長させたHPHT単結晶ダイヤモンドを使用したことに留意する。典型的には、(100)方位を有する単結晶ダイヤモンドを切削用途に使用し、(111)方位を有する単結晶を伸線ダイス用途に使用する。
表3は、照射またはアニーリングを受けなかった同等の試料に対して正規化された値として測定された、(100)方位の単結晶HPHTダイヤモンドの機械的特性に対する照射および真空アニーリングの効果を示す。
本発明は好ましい実施形態に関して特に示され説明されているが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱せずに、形態および詳細における様々な変更を行ってもよいことが、当業者にとって理解されることになる。
次に、本発明の好ましい態様を示す。
1. 高圧高温(HPHT)ダイヤモンド工具ピースであって、その少なくとも一部が、30%を超える集合窒素中心対C−窒素中心比を含む、HPHTダイヤモンド工具ピース。
2. 集合窒素中心が、A中心およびB中心のいずれかを含む、上記1に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
3. 前記一部が、HPHTダイヤモンド工具ピースの体積の少なくとも40%である、上記1または2に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
4. 前記ダイヤモンド工具ピースが、単結晶HPHTダイヤモンド工具ピースである、上記1、2、または3のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
5. 多結晶ダイヤモンド(PCD)を含む、上記1から3までのいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
6. 前記PCDがバインダー材料を含有する、上記5に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
7. 前記HPHTダイヤモンド工具ピースの前記一部が、300ppmを超える、350ppmを超える、および400ppmを超える含量のいずれかから選択される窒素含量を含む、上記1から6のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
8. 前記HPHTダイヤモンド工具ピースの前記一部が、800ppm以下;および600ppm以下のいずれかから選択される窒素含量を含む、上記1から7のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
9. 前記集合窒素中心対C−窒素中心比が40%を超える、上記1から8のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
10. 前記集合窒素中心対C−窒素中心比が50%を超える、上記1から9のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
11. 前記HPHTダイヤモンド工具ピースが、摩耗部品、ドレッサー、伸線ダイス、ゲージ石、カッター、および彫刻工具の1つから選択される、上記1から10のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピース。
12. 上記1から11のいずれか1項に記載の少なくとも1つのHPHTダイヤモンド工具ピースを含む、工具。
13. 高圧高温(HPHT)ダイヤモンド工具ピースを製造する方法であって、
HPTPダイヤモンド材料に照射を行って、ダイヤモンド結晶格子中に空孔を導入するステップと;
前記HPHTダイヤモンド材料の少なくとも一部が30%を超える集合窒素中心対C−窒素中心比を含むように、HPHTダイヤモンド材料をアニーリングするステップと;
前記HPHTダイヤモンド材料を加工してHPHTダイヤモンド工具ピースを形成するステップと
を含む、方法。
14. 前記アニーリングが、不活性環境中で少なくとも800℃の温度で行われる、上記13に記載の方法。
15. 前記アニーリングが、高圧高温法を使用して少なくとも1300℃の温度および少なくとも4.5GPaの圧力において行われる、上記13に記載の方法。
16. 前記照射が、加工の前、加工中、または加工後に行われる、上記13から15のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
17. 前記照射が、1μm以上;10μm以上;100μm以上;500μm以上;1mm以上;および前記ダイヤモンド材料の全厚さにわたってのいずれかから選択される深さまでダイヤモンド材料に照射を施すステップを含む、上記13から16のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
18. 前記照射が、500℃以下;400℃以下;300℃以下;200℃以下;100℃以下;または50℃以下の温度で行われる、上記13から17のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
19. 前記照射中に前記ダイヤモンド材料を冷却するステップをさらに含む、上記13から18のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
20. 前記照射が、30keV以上;0.1MeV〜12MeV;0.5MeV〜10MeV;および1MeV〜8MeVのいずれかから選択されるエネルギーで照射するステップを含む、上記13から19のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
21. 前記照射が、1×10 15 e - /cm 2 以上;1×10 16 e - /cm 2 〜1×10 19 e - /cm 2 ;1×10 17 e - /cm 2 〜1×10 19 e - /cm 2 ;および2×10 17 e - /cm 2 〜1×10 19 e - /cm 2 のいずれかから選択される線量率を有する電子線照射を含む、上記13から20のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
22. 加工が、HPHTダイヤモンド材料を成形して作業表面を形成することを含む、上記13から21のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
23. 加工が、摩耗部品、ドレッサー、伸線ダイス、ゲージ石、カッター、および彫刻工具のいずれかを形成することを含む、上記13から22のいずれか1項に記載のHPHTダイヤモンド工具ピースを製造する方法。
Claims (7)
- 合成高圧高温(HPHT)ダイヤモンド工具ピースであって、その少なくとも一部が、30%を超える集合窒素中心対C−窒素中心比を含み、集合窒素中心が、A中心およびB中心のいずれかを含み、前記合成HPHTダイヤモンド工具ピースが、摩耗部品、ドレッサー、伸線ダイス、ゲージ石、カッター、および彫刻工具の1つから選択される、合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
- 前記一部が、HPHTダイヤモンド工具ピースの体積の少なくとも40%である、請求項1に記載の合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
- 前記ダイヤモンド工具ピースが、単結晶HPHTダイヤモンド工具ピースである、請求項1または2に記載の合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
- 多結晶ダイヤモンド(PCD)を含む、請求項1または2に記載の合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
- 前記HPHTダイヤモンド工具ピースの前記一部が、300ppmを超える、350ppmを超える、および400ppmを超える含量のいずれかから選択される窒素含量を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
- 前記HPHTダイヤモンド工具ピースの前記一部が、800ppm以下;および600ppm以下のいずれかから選択される窒素含量を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
- 前記集合窒素中心対C−窒素中心比が40%を超える、請求項1から6のいずれか1項に記載の合成HPHTダイヤモンド工具ピース。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB1608669.6A GB201608669D0 (en) | 2016-05-17 | 2016-05-17 | Diamond tool piece |
GB1608669.6 | 2016-05-17 | ||
PCT/EP2017/061722 WO2017198662A1 (en) | 2016-05-17 | 2017-05-16 | Diamond tool piece |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019523741A JP2019523741A (ja) | 2019-08-29 |
JP6728395B2 true JP6728395B2 (ja) | 2020-07-22 |
Family
ID=56320545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018555726A Active JP6728395B2 (ja) | 2016-05-17 | 2017-05-16 | ダイヤモンド工具ピース |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11253925B2 (ja) |
EP (1) | EP3458186B1 (ja) |
JP (1) | JP6728395B2 (ja) |
KR (1) | KR102148362B1 (ja) |
CN (1) | CN109152998B (ja) |
GB (2) | GB201608669D0 (ja) |
WO (1) | WO2017198662A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017204109B4 (de) * | 2017-03-13 | 2019-03-14 | Gühring KG | Verwendung einer mit Fremdatomen dotierten Diamantschicht zur Erfassung des Abnutzungsgrades einer undotierten diamantenen Funktionsschicht eines Werkzeugs |
USD924949S1 (en) | 2019-01-11 | 2021-07-13 | Us Synthetic Corporation | Cutting tool |
CN109796223A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-05-24 | 太原科技大学 | 金刚石中硅空位缺陷与gr1中性空位缺陷相互转化的方法 |
GB201918378D0 (en) * | 2019-12-13 | 2020-01-29 | Element Six Uk Ltd | Polycrystalline diamond with iron-containing binder |
CN111360362B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-11-16 | 中国科学院理化技术研究所 | 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 |
US20230219818A1 (en) * | 2020-06-30 | 2023-07-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Synthetic single crystal diamond and method for manufacturing same |
USD1026979S1 (en) | 2020-12-03 | 2024-05-14 | Us Synthetic Corporation | Cutting tool |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ZA741183B (en) | 1974-02-22 | 1975-10-29 | De Beers Ind Diamond | Abrasive particles |
IE45102B1 (en) * | 1976-07-21 | 1982-06-16 | Gen Electric | Process for converting type ib nitrogen in a diamond crystal into type ia nitrogen |
GB1588445A (en) | 1977-05-26 | 1981-04-23 | Nat Res Dev | Toughening diamond |
GB1588418A (en) | 1978-05-17 | 1981-04-23 | Atomic Energy Authority Uk | Artefacts incorporating industrial diamonds |
JPH0288498A (ja) | 1988-06-13 | 1990-03-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドレーザ結晶およびその作製方法 |
KR940014144A (ko) * | 1992-01-22 | 1994-07-16 | 하지메 히토추야나기 | 다이아몬드 단결정의 제조방법 |
US6377340B1 (en) * | 1999-10-29 | 2002-04-23 | General Electric Company | Method of detection of natural diamonds that have been processed at high pressure and high temperatures |
WO2001079583A2 (en) | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Technology International, Inc. | Diamonds having improved durability |
RU2237113C1 (ru) * | 2003-06-26 | 2004-09-27 | Винс Виктор Генрихович | Способ получения алмазов фантазийного красного цвета |
CN101443476B (zh) * | 2005-12-09 | 2012-07-18 | 六号元素技术(控股)公司 | 高结晶品质的合成金刚石 |
WO2008007336A2 (en) | 2006-07-10 | 2008-01-17 | Element Six Technologies (Pty) Ltd | A method for producing diamond material |
GB2481283B (en) * | 2010-06-03 | 2013-07-17 | Element Six Ltd | A method of increasing the toughness and/or wear resistance of diamond tool pieces and diamond tool pieces fabricated by said method |
GB2492822A (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-16 | Element Six Ltd | Modifying diamond components by irradiation |
CN103842067B (zh) | 2011-08-23 | 2016-01-13 | 六号元素有限公司 | 在金刚石与基材之间具有晶粒生长抑制剂层的细的多晶金刚石复合片 |
JP5914041B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2016-05-11 | 株式会社栗田製作所 | 単結晶ダイヤモンド製造方法及び単結晶ダイヤモンド製造装置 |
EP3170926A4 (en) | 2014-07-15 | 2018-07-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Single crystal diamond, method for producing single crystal diamond, and tool using single crystal diamond |
-
2016
- 2016-05-17 GB GBGB1608669.6A patent/GB201608669D0/en not_active Ceased
-
2017
- 2017-05-16 JP JP2018555726A patent/JP6728395B2/ja active Active
- 2017-05-16 US US16/090,935 patent/US11253925B2/en active Active
- 2017-05-16 GB GB1707827.0A patent/GB2550689B/en active Active
- 2017-05-16 EP EP17725553.6A patent/EP3458186B1/en active Active
- 2017-05-16 WO PCT/EP2017/061722 patent/WO2017198662A1/en unknown
- 2017-05-16 CN CN201780029965.5A patent/CN109152998B/zh active Active
- 2017-05-16 KR KR1020187033188A patent/KR102148362B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2550689A (en) | 2017-11-29 |
GB2550689B (en) | 2020-12-30 |
CN109152998B (zh) | 2021-12-07 |
EP3458186B1 (en) | 2022-12-14 |
US11253925B2 (en) | 2022-02-22 |
GB201608669D0 (en) | 2016-06-29 |
JP2019523741A (ja) | 2019-08-29 |
GB201707827D0 (en) | 2017-06-28 |
CN109152998A (zh) | 2019-01-04 |
WO2017198662A1 (en) | 2017-11-23 |
KR20180135005A (ko) | 2018-12-19 |
US20190118150A1 (en) | 2019-04-25 |
KR102148362B1 (ko) | 2020-08-26 |
EP3458186A1 (en) | 2019-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6728395B2 (ja) | ダイヤモンド工具ピース | |
JP5554449B2 (ja) | ダイヤモンド工具 | |
JP6665952B2 (ja) | 単結晶ダイヤモンド工具及び単結晶ダイヤモンド工具の製造方法 | |
GB2492822A (en) | Modifying diamond components by irradiation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181024 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181024 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190924 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20191219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200324 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200601 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200701 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6728395 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |