FR 2512430 A1 19830311 FR 8215073 A 19820903 1. AGGLOIERE DE DIAMMNT POUROUTIL ET PROCEDE DE FABRICATION DE CET AGGCOERE. La présente invention concerne un corps fritté diamant ou agglomé pour outils et un procédé de fabrica- tion de ce corps aggloméré et, plus particulièrement, un corps fritté diamant ou aggloméré pour outils, comprenant de gros grains diamant et un liant contenant des grains diamant ultrafins etleur procédé de fabrication. Actuellement, les agglomérés diamantés conte- nant plus de 70 % en volume de diamant sont vendus in- dustriellement pour les filières d'étirage de fils ou les outils de coupe de métaux non ferreux, matériaux plastiques ou céramiques Par dessus tout, les agglo- mérés diamantés à grains fins sont accueillis favora- blement car, lorsqu'ils sont utilisés en filière d'éti- rage de fil machine relativement tendre pour former par exem- ple un fil de cuivre, on obtient un fil ayant une surfa- ce très lisse après ledit étirage Cependant, personne n'a mis au point un aggloméré diamanté ayant des proprié- tés satisfaisantespour l'étirage de fil machine de haute dureté tels qu'un fil en acier à haute teneur en carbone laitonné Lorsqu'on utilise ces agglomérés dia- mantés employés dans l'industrie comme outilsde coupe de céramique ou comme taillant de perforatrices, un agglo- méré constitué de fins grains de diamant pose le problè- 2. me de sa résistance à l'usure, et un aggloméré consti- tué de gros grains de diamant a tendance à se rompre au point que sa réutilisation est impossible D'autres matériaux d'outils comprenant l'aggloméré diamanté dé- crit ci-dessus, liés en partie à un substrat de carbure cémenté,ont également été commercialisés et ont reçu un accueil favorable, en particulier, comme outils de coupe d'alliaaes Al-Si ou d'alliagesen cuivre à haute dureté malgrè leurs prix plus élevés. Les présents inventeurs ont fait des études sur les propriétés de ces matériaux pour outils et trouvé que ces matériaux comprennent comme composant prédominant des cristaux de diamant en contact les uns avec les autres de manière à former une structure de squelette ayant une résistance à l'usure bien meilleu- re que les carbures cémentéscouramment utilisés Cepen- dant, ils ont également trouvé que ces excellents agglo- mérés diamantés ont, d'autre part, divers inconvénients. Le premier inconvénient est que le prix est trop élevé bien que la résistance à l'usure soit excellente et, en outre,leur reoeulage implique également des dépenses élevées A cause du prix élevé, même une pièce rapportée usée ne peut être jetée sans remeulage alors que des piè- ces rapportées en carbures cégentés sont généralement du type jetable Lorsqu'une pièce rapportée en aggloméré diamanté est soumise à un test de remulage basé sur cet- te idée, il semble qu'on dresse une roue diamantée uti- lisée à cet effet plutôt qu'on meule la pièce rappor- tée C'est-à-dire que l'efficacité de ce remeulage est très faible et que la consommation en roue diamant est très importante. Le second inconvénient est que, lorsqu'on soumet un alliage non ferreux à une opération de cou- pe et qu'on observe la surface travaillée, par exemple, la rugosité en surface n'est pas aussi fine qu'avec l'uti- lisation d'un outil de coupe en monocristal de diamant naturel et on n'obtient pas le fini magnifique de surfa- 3. ce appelé surface formant miroir De plus, lorsqu'on soumetà uneopération de coupe de petits articles tels que des pièces de montre ou des pièces fines, il y a le problème que la résistance de coupe est trop grande pour que l'on puisse maintenir la précision des dimen- sions et les pièces ont tendance à se déformer Dans les agglomérés diamantés vendus dans l'industrie, comme indiqué précédemment, des cristaux de diamant sont mis en contact les uns avec les autres pour former une structure de squelette et il y a du cobalt parmi les grains de diamant ayant une dimension de grain de 3-8 gm Lorsqu'on observe le taillant d'un outil de coupe utilisant cet aggloméré, on trouve une rugosité cor- respondant sensiblement à la taille des grains de cris- tal Cela est considéré comme étant une raison pour la- quelle on obtient difficilement une surface de travail ayant un magnifique fini En outre, la phase liant Co métallique présente parmi les grains de diamanta ten- dance à adhérer au métal d'une pièce, ce qui pose un problème, en particulier, dans le cas o 1 ' on a be- soin d'une surface finie ayant l'aspect d'un miroir. De façon à résoudre ces problèmes, l'un des inventeurs a proposé un aggloméré ayant une moins grande quantité de grains de diamant et un aggloméré constitué de grains de diamant ayant une dimension inférieure à 1 micron (brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 171 973 et 4 303 442) Ces agglomérés présentent sans aucun doute une meilleure aptitude au meulage ain- si qu'une plus grande finesse des bords, mais on a trou- vé qu'ils présentaient certains inconvénients quant à la résistance à l'usure et à l'adhérence- selon le type de pièces. Un objet de la présente invention est un ag- gloméré diamanté pouvant être utilisé pour l'étirage de fils machine de haute dureté,pour la coupe de céramiques et comme taillant de perforatrice,qui permet de surmon- ter les inconvénients cités ci-dessus des agglomérés 4. de l'art antérieur. Un autre objet de la présente invention est un aggloméré diamanté ou corps fritté diamanté pour ou- tils présentant une excellente résistance à l'usure ain- si qu'une excellente ténacité Un autre objet de la pré- sente invention est un aggloméré diamanté pouvant être utilisé comme taillant de perforatrice et comme filière pour l'étirage d'un fil machine de haute dureté. Un autre objet de la présente invention est un procédé de fabrication des agglomérés diamantés dé- crits ci-dessus Un autre objet de la présente inven- tion est un outil constitué de l'aggloméré diamanté ci- dessus, supporté par un élément. Ces objet peuvent être atteints par un agglo- méré diamanté pour outils, comprenant entre 20 et 85 % en volume de grains de diamant ayant une dimension de 3 Dm ou plus et le resteétant constitué d'un liant com- prenant entre 20 et 95 % en volume de grains de diamant ultra-fins ayant une dimension de 1 Dm ou moins, au moins un élément avec une dimension de 1 gm ou moins, choisi dans le groupe constitué des carbures, nitrures, carboni- trures, borures des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification pé- riodique des éléments, leurssolutionssolideset leurs cristaux mélangés et au moins un élément choisi dans les métaux du groupe fer, et un procédé de fabrication de l'aggloméré diamanté ci-dessus pour outil, procédé qui comprend la préparation d'un mélange constitué d'une poudre de diamant ayant une dimension de grain de 3 Dm ou plus, d'une poudre de diamant ultrafine ayant une dimension de grain, de 1 gm ou moins, au moins un élément ayant une 'insion de grain del 1 lm ou moins, choisi dans le groupe constitué des carbures,nitrures, carbonitrures,boruresdes éléments des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification périodique, leurssolutions solideset leur cristaux et au moins un élément choisi parmi les métaux du groupe fer, puis la compression à chaud à des température et pression élevées auxquelles , le diamant est stable en utilisant un dispositif à ultra- haute pression et température élevée. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique de l'état de contact d'une filière avec un fil machine pendant l'étirage; La figure 2 est une micrographie représentant la structure de l'aggloméré selon la présente invention (gros- sissement 1500); La figure 3 est une vue schématique représen- tant le mécanisme de meulage de l'outil de la présente invention par une roue diamant; La figure 4 est une courbe représentant la rela- tion entre la résistance à la rupture transversale et la dimension de grain d'un aggloméré diamant; Les figures 5 A et 5 B sont des micrographies re- présentant les structures de l'aggloméré de la présente invention et de l'aggloméré commercialisé ayant une dimen- sion de grain de diamant comprise entre 30 et 60 pm, respec- tivement; La figure 6 est une courbe représentant la rela- tion entre les performances de coupe d'un rocher et les dimensions des gros grains de diamant dans l'aggloméré de la présente invention; La figure 7 est une courbe représentant la rela- tion entre les performances de coupe de rocher et la te- neur en gros grains de diamant; Les figures 8 A et 8 B sont respectivement des ph Q- tographies (grossissement 30 fois et 5 Q O fois) du taillant de l'aggloméré selon la présente invention après coupe d'un rocher; et Les figures 9 A et 9 B sont respectivement des pho- tographies (grossissement 30 et 5 QQ fois) du taillant de l'aggloméré diamanté de l'art antérieur pour un trépan après coupe d'un rocher. Les présents inventeurs se sont efforcés de met- tre au point un matériau capable d'être bien meulé ou de donner un taillant fin et présentant une excellen- 6. te propriété de résistance à l'usure et d'adhérence, et ontainsi trouvé que cela pouvait être obtenu avec un ag- gloméré comprenant 20 à 85 % en volume de grains de dia- mant ayant une dimension d'au moins 3 gm, de préférenced'au moins 10 gm, le reste étant constitué d'un liant conte- nant entre 20 et 95 % en volume de grains de diamant ultrafins avec une dimension de grain d'au plus 1 gm, de carbures, de nitrures, de carbonitrure ou borures des éléments des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la classification périodique, ou leurssolutionssolidesou leurs cristaux mélanaés, et des métaux du groupe fer telsque le fer, le cobalt et le nickel Ces carbures, nitrures, carbo- nitrures,borures ou solutions solides ou mélanges ont une dimension de grain d'au plus 1 gm, iepréférence de 0,5 gm, et se présentent généralement sous une propor- tion en poids d'au moins 50 % du métal du groupe fer. En particulier, une proportion du carbure et du métal du groupe fer est telle que la teneur en carbure est supérieure à celle correspondant à la composition eu- tectique. Pour examiner la raison pour laquelle des performances satisfaisantes ne sont pas obtenues lors- qu'un fil machine de haute résistance mécanique est étiré par un aggloméré diamant vendu dans l'industrie, des filières sont préparées utilisant trois agglomérés diamantés ayant une dimension de grain de 30- 60 pom, 2-6 gm et au plus 1 Nom et soumis à une opération d'éti- rage de fils en acier laitonné Si l'on observe la sur- face d'un fil et la surface intérieure d'une filière, la surface intérieure de n'importe quelle filière est rayée longitudinalement et rugueuse et les stries sont transférées à la surface du fil étiré Les rayures ont une dimension d'environ 1 à 3 gm et sont très profondes. On suppose que les rayures sur la surface intérieure de la filière se forment de la manière suivante Dans n'im- porte lequel des agglomérés diamantés utilisés, les grains du diamant sont liés les uns aux autres de manière cohé- 7. rente pour former un squelette de diamant, mais dans l'aggloméré diamanté ayant une dimension de grain de 30 à 60 Nm, les bords des grains de diamant ou par- ties du squelette de diamant sont apparemment rompus et tombent à la partie de réduction 1 o le fil et la fi- lière sont mis en contact en premier lieu comme cela est représenté en figure 1, ce qui a pour effet de rayer la surface intérieure de la filière Dans le cas d'un aggloméré diamant ayant une dimension de grain de 2-6 gm, on suppose que les grains de diamant d'environ 2 Nom tombent et rayent la surface intérieure au lieu qu'il y ait rupture du squelette du diamant à la partie 1. D'autre part, on suppose que l'aggloméréconstitué de grains de diamant présentant une dimension d'au plus 1 Nm sont victimes de la chute de chacun des grains de diamant et de la masse de plusieurs grains de diamant, qui forment de fines rayures et de larges rayures sur la surface intérieure de la filière, ce qui apour effet de rayer la surface du fil. La raison pour laquelle les agglomérés diamant de l'art antérieur ne peuvent être utilisés est que la surface intérieure d'une filière est rayée par suite de la rupture de la partie squelette du diamant et de la chute des graits de diamant, et les rayures sont trans- férées à la surface d'un fil L'origioede la rupture de la partie squelette du diamant et de la chute des grains de diamant sera maintenant étudiée. Dans l'étirage d'un fil, la surface intérieu- re d'une filière est soumise à une force normale et à une force de frottement par un fil machine Ordinairement, lorsque la force normale et la force de frottement agis- sent entre des surfaces de contact solides sont produites une contrainte de cisaillement et une contrainte principale. En liaison avec la figure 1, sur la surface intérieure d'une filière 5, la contrainte principale maximum est produite au point de contact du fil machine 6 et de la filière 1 dans la partie de réduction 1 et la contrainte 8. de cisaillement maximum près du point d'intersection de la partie de dégagement arrière 3 et de la partie d'ap- pui 2 que le fil 6 quitte La référence 4 représente une partie d'accès Lors de l'étirage d'un fil machine de haute résistance, en particulier, la force normale et la force de frottement sont plus grandes, ce qui se traduit par une augmentation de la contrainte principa- le maximum et de la contrainte de cisaillement maximum. La partie squelette d'un agglaomré de diamant conte- nant des impuretés telles que des métaux catalytiques, estla partie offrant la résistance mécanique la plus faible de l'aggloméré Par conséquent, lorsqu'une con- trainte principale ou une contrainte de cisaillement estajoutée à cette partie, une contrainte concentrée est appliquée à l'emplacement du squelette contenant des impuretés Dans la partie de réduction 1, en par- ticulier, une contrainte répétée est ajoutée avec le changement de la partie de contact avec le fil machine 6 et des fendillements se développent qui conduisent à une rupture. Dans le cas d'un aggloméré de grains de dia- mant ayant une dimension supérieure de par exemple -60 gm, la contrainte principale maximum est produite près de la surface de la partie de réduction 1 comme cela a été décrit précédemment, de sorte que la partie du squelette entourant les grains de diamant n'est pas rompue, mais seule la partie du squelette proche de la couche de surface est rompue et tombe Le gros grain de diamant lui-même ne-tombe guère D'autre part, dans le cas d'un aggloméré de diamant ayant une dimension de grain, de 2 à 6 gm ou au plus de 1 gm,-la partie de squelette est également petite à cause des grains de diamant plus petitset même si la partie de squelette est rompue et tombe, il y a peu de rayuressur la sur- face intérieure d'une filière Cependant, tous les sque- lettes entourant les grains de diamant sont rompus et ainsi un ou plusieurs grains de diamant tombent 9. souvent sous forme d'une masse, ce qui se traduit par de grandes rayures sur la surface intérieure. De manière à éviter les inconvénients des agglomérés de diamant de l'art antérieur décritsci-des- sus, il est nécessaire non seulement d'éviter que les grains de diamant tombent, mais également d'éviter une grande rupture aux parties du squelette du diamant. Pour éviter la chute des grains de diamant, l'utilisa- tion de grains de diamant ayant une dimension supérieure -10 à plusieurs Nom est favorable comme cela a été décrit précédemment, mais comme la présence d'un grand squelet- te de diamant se traduit par la rupture du squelette, il est nécessaire de choisir un matériau qui ne forme pas un grand squelette de diamant Si un liant a de mauvaises propriétés d'adhérence au diamant, des grains de diamant ont tendance à tomber même s'il y a utilisa- tion de grains de diamant ayant une dimension supérieure à plusieurs Nm D'autre part, lorsqu'on utilise un liant ayant une mauvaise résistance à l'usure, seule la partie liant s'use en tout premier lieu et des grains de dia- mant tombent pendant l'étirage Par conséquent, les im- pératifs concernant le liant sont une excellente adhé- rence au diamant et une résistance élevée à l'usure. En outre, il est souhaitable d'utiliser un matériau ayant une partie de squelette plus petite ayant rela- tivement tendance à tomber. On a préparé divers matériaux sur une base expérimentale dans le but de résoudre le problème dé- crit ci-dessus et les études ont montré qu'un agglomé- ré est capable de présenter de bonnes performances, lorsqu'il comprend des grains de diamant d'une dimen- sion de 3 Nom ou plus, de préférence de 10 gm ou plus, et un liant constitué de grains de diamant ayant une dimension de 1 Nom ou moins, de préférence de 0,5 Nom ou moins, des grains ayant une dimension de 1 gm ou moins de carbures, nitrures, carbonitrurs ou borures des éléments des groupes 4 a,5 a ou 6 a de la classification périodique, 10. leurssolutionssolidesou leurs cristaux mélangés,et d'un métal du groupe fer. Comme le liant utilisé dans l'aggloméré de la présente invention est constitué de grains fins ayant une dimension de 1 Nom ou moins, aucun squelette parmi les grands grains de diamant n'est formé, et la surface intérieure d'une filière n'est pas rayée par suite de la rupture et de la chute des squelettes de diamant On suppose que les grains de diamant ne tombent pas parce que les grains sont liés à des grains de diamant ayant une dimension d'au plus 1 Nom que contient le liant et que l'affinité des carbures,nitrures,carbonitrures ou borures des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la classification périodique ou des métaux du groupe fer tels que Fe, Ni et Co vis-à-vis du diamant est excellente De plus, le liant contient des grains fins de diamant ayant une di- mension de 1 Nom ou moins et la résistance à l'usure du liant est excellente, de sorte que celui-ci ne souffre pas d'une abrasion anormale pendant l'étirage Lorsque l'aggloméré de la présente invention passe dans une fi- lière, la résistance à l'usure de la partie liant est excellente mais inférieure à celle de gros grains de diamant ayant une dimension de 10 gm ou plus, et la par- tie liant devient quelque peu abaissée par rapport aux gros grains de diamant Lorsque l'étirage d'un fil est exécuté dans cet état, la charge que subit la partie dia- mant est accrue, mais celle de la partie liant est dimi- nuée Par conséquent, les fins grains de diamant dans la partie liant ne tombent pas sous forme de plusieurs mas- ses, et la surface intérieure de la filière n'est pas rayée. L'aggloméré de diamant décrit ci-dessus selon la présente invention est généralement obtenu en préparant un mélange de poudresde diamant ayant une dimension de grain d'au moins 3 Nm, d'une poudre ultrafine de dia- mant ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm, au moins un élément ayant une dimension de grain d'au plus 25124 eo 11. 1 Nom, choisi dans le groupe constitué des carbures,nitru- res,carbonitrureset borures des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification périodique, et au moins un élément choisi dans les métaux du groupe fer,en comprimant à chaud la poudre mélangée résultante à une tempé- rature et une pression auxquelles le diamant est stable et à une température d'au moins 12000 C et une pression d'au moins 45 x 108 Pa en faisantappel à un dispositif à ultrahaute pression et température élevée Par exemple, la poudre en gros grains de diamant a une dimension de grain d'au moins 10 gm et est mélangée dans le rapport -85 % en volumeet la poudre ultrafine de diamant a une dimension de grain d'au plus 0,5 Nom avec les car- bures, nitrures, carbonitrures et borures. Dans l'aggloméré de la présente invention,la dimension de grain du diamant est d'au moins 3 gm et la limite supérieure n'est pas particulièrement stricte mais est généralement d'au plus I mm De tels grains de diamant atteignent 20 à 85 % en volume, en particulier 50 à 70 % en volume La dimension de grain des grains de diamant dans le liant est généralement d'au plus 1 Nom, de préférence d'au plus 0,5 Nm, la limite inférieu- re étant d'environ 0,1 gm et de tels grains de diamant s'élèvent à 20 à 95 % en volume, en particulier à 50 à 80 % en volume dans le matériau du liant. Dans l'aggloméré de la présente invention, la proportion des carbures des éléments des groupes 4 a, a, et 6 a de la classification périodique et de métaux du groupe fer utilisés comme composants du liant est gé- néralement telle que la teneur en carbure est supérieu- re à celle correspondant à la composition eutectique. La figure 2 est une micrographie représentant une structure typique de l'aggloméré de la présente in- vention, dans laquelle il y a des grains de diamant ayant une dimension d'au plus 1 Nom, des grains de carbures, de nitrures,de carbonitrures ou de borures des éléments des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la classification périodique et 12. un métal du groupe fer, comme liant, autour des grains de diamant avec une dimension de grain d'au moins 3 gym. Lors du meulage de cet aggloméré, les bords aiguisés de la roue de meulage en diamant sont mis en contact avec l'aggloméré comme représenté en figure 3, mais étant donné que l'aggloméré comprend des parties de liant qui sont meulées plus facilement que le cristal du diamant, il présentera une meilleure aptitude au meu- lage qu'un aggloméré dans lequel des cristaux de diamant de 3 gym ou plus constituent les squelettes En liaison avec la figure 3, la référence 1 représente un matériau d'outil, la référence 2 des grains de diamant, la ré- férence 3 un liant contenant des grains ultrafins de diamant, la référence 4 une meule à aiguiser et la ré- férence 5-des cristaux de diamant dans la meule. La raison pour laquelle la finesse du tranchant de coupe de l'aggloméré selon la présente invention est excellente est envisagée de la manière suivante Dans un aggloméré vendu industriellement qui comprend des grains de-diamant de 3 à 8 gm et un liant en Co, les grains du diamant constituant une structure de squelette, le liant en Co est facilement enlevé pour conserver une rugosité correspondant sensiblement à la dimension des grains de cristal sur le taillant, alors que dans l'aggloméré de la présente invention, le liant contient des grains fins de diamant et par conséquent, est enlevé à chaud comme dans le cas de l'utilisation du Co comme liant, formant ainsi une partie du taillant Ainsi, le tail- lant a une faible rugosité et présente une excellente finesse de coupe. La résistance mécanique d'un aggloméré de dia- mant diminue avec l'augmentation de la dimension des grains de diamant, comme cela est représenté en figure 4 Un aggloméré de grains fins de diamant a une résis- tance à la rupture dans le sens transversal et une té- nacité si excellentes que le tranchant n'est pas brisé, mais comme les grains individuels sont maintenus par de 13. petits squelettes et que leursrésistancesde liaison sont faibles, les grains individuels ont tendance à tomber pendant la coupe, ce qui se traduit par une résistance à l'usure plus faible D'autre part, dans un aggloméré de gros grains de diamant maintenuspar de grands sque- lettes, les grains individuels du diamant ont une résis- tance de liaison élevée pour donner une excellente résis- tance à l'usure, mais les fendillements, une fois formés, ont tendance à se propager par suite de la présence de grandes parties de squelette, ce qui conduit à la rup- ture du tranchant. Dans ce mode de réalisation de la présente in- vention, les grains de diamant ayant une dimension de 3 à 10 Nom sont maintenus par des grains ultrafins de diamant, d'o il résulte une bonne résistance à l'usu- re des grains de diamant ayant une dimension de 3 à 10 * gm et une ténacité élevée des grains ultrafins de dia- mant Comme l'aggloméré de la présente invention con- tient des grains ultrafins de diamant et des carbures, nitrures ou carbonitrures des éléments des groupes 4 a, a ou 6 a de la classification périodique, l'adhérence est excellente. La dimension des gros grains de diamant dans ce présent mode de réalisation doit être de 3 gm ou plus. Si elle est inférieure à 3 gm, certains problèmes sont soulevés quant à la résistance à l'usure S'agissant d'outils de coupe pour des métaux non ferreux, il est souhaitable d'obtenir un fini de la surface travaillée similaire à celui d'un diamant à monocristal de maniè- re à maintenir la dimension des grains de diamant dans la plage 3-10 Nom Si la dimension est supérieure à 10 Nm, la rugosité d'une surface travaillée et l'aptitude au meulage sont détériorées Des grains de diamant ayant une dimension de 3 à 10 gm sont de préférence dans la proportion de 20 à 85 % en volume Lorsqu'il faut une résistance élevée à l'usure, il est nécessaire d'aug- menter la teneur en grains de diamant ayant une dimen- 14. sion de 3 à 10 Nom, mais si la teneur dépasse 85 % en vo- lume de l'aggloméré, l'aptitude au meulage est détériorée et le taillant a tendance à se briser pendant la coupe. D'autre part, si la teneur est inférieure à 20 % en vo- lume, un problème de résistance à l'usure est soulevé. Le grain ultrafin de diamant dans le liant a une dimension de 1 Nom ou moins, de préférence de 0,5 Nom ou moins Si la dimension des grains fins de diamant dépasse 1 Im, l'aptitude au travail et la ténacité sont abaissées La teneur des grains fins de diamant dans le liant est de préférence de 20 à 95 % en volume, car si elle est inférieure à 20 % en volume, la résistance à l'usure de la phase liant est abaissée, cette phase est enlevée pendant le meulage, aucun taillant fin n'est ob- tenu, ou la phase liant est usée prématurément pendant la coupe de sorte que les grains de diamant de 3 gm ou plus tombent,alors que pour une teneur supérieure à 95 % en volume, le matériau du liant devient cassant ou les grains de diamant de 1 Nm ou moins croissent et abais- sent la ténacité, car la teneur en carbures,nitrures ou borures des éléments des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la clas- sification périodique est abaissée De plus, l'agglomé- ré de la présente invention a une ténacité excellente et est par conséquent efficace pour des coupes interrompues de métaux non ferreux. S'agissant de l'utilisation-de l'aggloméré de la présente invention, en particulier, comme filière d'étirage de fil, la dimension des grains du diamant est de préférence de 10 gm ou plus Si elle est inférieure à 10 gm, les grains tombent et rayent la surface inté- rieure de la filière La teneur en grains de diamant ayant une dimension de 10 gm ou plus est de préférence comprise entre 20 et 85 % en volume Si la teneur des grains de diamant ayant une dimension de 10 Nom ou plus est inférieure à 20 % en volume, le liant est augmenté, la charge à imposer par le liant est augmentée et les grains de diamant dans le liant tombent sous forme de - 15. plusieurs masses qui rayent la surface intérieure d'une filière Si la teneur est supérieure à 85 % en volume, les grains de diamant ayant une dimension de 10 Dom ou plus sont amenés en contact les uns avec les autres de façon à former un grand squelette de diamant et pendant l'étirage d'un fil, cette partie est brisée et tombe et vient rayer profondément la surface intérieure d'une filière Si la dimension des grains fins du diamant dans le liant dépasse 1 Dam, la surface intérieumed'une filiè- re est profondément rayée en cas de chute et une répar- tition uniforme dans le liant est difficile à obtenir. La dimension de grain doit être généralement de 1 Dam ou moins, de préférence 0,5 pm ou moins en moyenne La teneur en grains fins de diamant doit être de 20 à 95 % en volume du liant, étant donné que si la teneur est in- férieure à 20 % en volume, la résistance à l'usure du liant est inférieure, ce qui se traduit par une usure prématurée et la chute des grains de diamant, alors que si la teneur est supérieure à 95 % en volume, le liant devient cassant ou la teneur en carbura, nitrures,boru- res etc des éléments des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la classification périodique est diminuée, de sorte que les grains de diamant de 1 gm ou moins croissent et 1 ' objet de la présente invention ne peut être atteint. La croissance des grains fins du diamant est effectuée à une température et une pression élevées auxquelles le diamant est stable en présence d'une phase liquide d'un métal du groupe fer capable de dissoudre le diamant. Cette croissance des grains est due au phénomène de disso- lution et de précipitation Le moyen le plus efficace pour l'inhibition de cette croissance des grains consis- te à ajouter une fine poudre de carbures, nitrures,carbo- nitrures ou borures des éléments des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la classification périodique comme cela est proposé par les présents inventeurs Parmi les carbures des élé- ments des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification pé- riodique, en particulier WC ou (Mo, W)C ayant le même 16. systènecristallin que WC ont le meilleur effet sur l'inhibition de la croissance des grains. Les inventeurs ont examiné la raison pour la- quelle des agglomérés de diamant vendus dans le commerce ne conviennent pas pour la coupe des céramiques ou le forage des rochers Les outils de coupe sont constitués d'agglomérés de diamant vendus dans le commerce qui sont différents quant à la dimension des grains et utili- sés pour la coupe du granit Il en résulte qu'on a trou- vé qu'un aggloméré constitué de fins grains de diamant ayant une dimension de 1 Nom ou moins soulève quelques problèmes et un taillant réalisé avec cet aggloméré s'arrondit lors de la période initiale de coupe D'au- tre part, si la dimension des grains du diamant est plus grosse, c'est-àdire de 10 Nom ou plus, un taillant a tendance à se rompre pendant la coupe bien que la résis- tance à l'usure soit excellente, car on suppose que la résistance à la rupture dans le sens transversal d'un aggloméré de diamant diminue lorsqu'augmente la dimen- sion des grains Un aggloméré de grains fins de diamant a une résistance à la rupture dans le sens transversal ainsi qu'une ténacité si excellentes que le taillant ne se brise pas, mais comme les grains individuels sont maintenus par de petits squelettes et que leursrésistan- ces de liaison sont faibles, les grains individuels ont tendance à tomber pendant la coupe, ce qui se traduit par une résistance à l'usure plus faible D'autre part, dans un aggloméré de gros grains de diamant maintenus par de grands squelettes, les grains individuels du dia- mant ont une résistance de liaison élevée pour donner une excellente résistance à l'usure, mais des fendille- ments, une fois formés, ont tendance à se propager par suite de la présence des grandes parties de squelette, ce qui se traduit par la rupture du taillant Des agglo- mérés de diamant pouvant être employés dans l'utilisation décrite cidessus doivent avoir-une excellente résistance à l'usure et une ténacité élevée En se basant sur la con- 17. sidération qu'un aggloméré combinant l'excellente ré- sistance à l'usure d'un aggloméré de gros grains de diamant à la ténacité élevée d'un aggloméré de grains fins de diamant peut être réalisé en utilisant le même matériau que celui d'un aggloméré de diamant pour fi- lière, la composition d'un aggloméré est étudiée ci- après. On a trouvé qu'un aggloméré peut satisfaire les conditions décrites ci-dessus, lorsqu'il comprend de 20 à 85 % en volume de grains de diamant ayant une dimension de 10 Nm ou plus et le resteétant constitué d'un liant comprenant de 20 à 95 % en volume de grains de diamant ayant une dimension de 1 Nom ou moins, au moins un élément avec une dimension de grain de 1 gm ou moins, choisi dans le groupe constitué des carbures, carbonitrures,nitrures,borures des éléments des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification périodique, leursso- lutionssolideset leur cristaux mélangés, et au moins un élément choisi dans les métaux du groupe fer L'agglomé- ré de ce mode de réalisation, contenant des grains de diamant ayant une dimension de 10 gm ou plus, présen- te une excellente résistance à l'usure Lorsqu'on recher- che plus particulièrement une bonne résistance à l'usure, il est souhaitable d'augmenter la teneur en grains de diamant ayant une dimension de 10 gm ou plus, mais si la teneur dépasse 85 % en volume de l'aggloméré, le taillant a tendance à se rompre Lorsqu'on a besoin d'une bonne ténacité, il est souhaitable de diminuer la teneur en grains de diamant ayant une dimension de 10 gm ou plus, mais si la teneur est inférieure à 20 % en volume, un problème de résistance à l'usure se trou- ve soulevé Si la dimension des gros grains de diamant est inférieure à 10 Nm, la résistance à l'usure est abaissée et par conséquent, une dimension de grain de 10 gm ou plus est préférable La dimension des grains fins du diamant est généralement d'un Nom ou moins, de pré- férence de 0,5 Nm ou moins Si la dimension des grains 18. fins de diamant dépasse 1 gm, la ténacité est abaissée. La teneur en grains fins de diamant dans un liant est- de préférence de 20 à 95 % en volume Si la teneur-des grains fins de diamant est inférieure 20 %en volume, la résistance à l'usure de la phase liant est abaissée et la phase liant s'use prématurément, ce qui provoque la chute des gros grains de diamant D'autre part, si la teneur des grairrsfins de diamant dépasse 95 % en volume, le liant devient cassant ou bien les grains de diamant de 1 Nom ou moins croissent, ce qui a pour effet d'abais- ser la ténacité à cause de diminution de la teneur en carbures, nitrures, carbonitrures ou borures des éléments - des groupes 4 a, 5 a ou 6 a de la classification périodi- que. De façon à examiner les raisons pour lesquel- les des performances satisfaisantes ne sont pas obtenues lorsqu'on utilise des agglomérés de diamant vendus ac- tuellement dans l'industrie pour constituer des tail- lants de perforatrices, de l'andésite est soumise à une coupe par trois agglomérés de diamant ayant un grain d'au plus 1 pom, 30-60 Nm et 80-100 gm Il résulte de ce test que l'aggloméré de diamant ayant une dimension de grain d'au plus 1 Nom ne souffre pas de rupture du tail- lantmais présente une grande usure, alors que les deux agglomérés ayant une dimension de grain de 30-60 gm et 80-100 Nom subissent une rupture du taillant au stade initial On peut faire l'hypothèse suivante quant à la cause de ce phénomène La résistance mécanique d'un aggloméré de diamant diminue lorsqu'augmente la dimen- sion des grains comme cela est représenté en figure 4. Un aggloméré de grains fins de diamant a une résistance à la rupture dans le sens transversal ainsi qu'une té- nacité si bonnes que le taillant n'est pas rompu, mais comme les grains individuels sont maintenus par de pe- tits squelettes et que la résistance du liant est fai- ble, les grains individuels ont tendance à tomber pen- dant la coupe, ce qui se traduit par une plus faible 19. résistance à l'usure D'autre part, dans un aggloméré de gros grains maintenus par de grands squelettes, les grains des diamants individuels ont une résistance du liant élevée, ce qui donne une excellente résistance à l'usure, mais des fendillements une fois formés ont ten- dance à se propager par suite des grandes parties de squelette, ce qui se traduit par la ru-Pturedu taillant. Des agglomérés de diamant qui peuvent être appliqués à l'utilisation décrite ci-dessus doivent avoir une ex- cellente résistance à l'usure ainsi qu'une ténacité élevée. Les présents inventeurs se sont efforcés de mettre au point un aggloméré de diamant ayant d'excel- lentes propriétés de résistance à l'usure et de téna- cité et, à la suite de leur étude,ont trouvé qu'un ag- gloméré combinant l'excellente caractéristique de ré- sistance à l'usure d'un aggloméré de diamant à gros grains à la valeur élevée de la ténacité d'un agglomé- ré de diamant à grainsfins comprend des grains de dia- mant ayant une dimension de grain de 10 à 100 gm et un liant contenant des grains ultrafins de diamant ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm, une poudre WC ou (Mo,W)C ayant la même structure cristalline que WC avec une dimension de grain d'au plus 1 gm, un métal du groupe fer et, en option, une très petite quantité de bore ou de composés contenant du bore Ce mode de réalisation de la présente invention est basé sur cet- te découverte. Dans le but de rechercher la composition op- timum du matériau décrit ci-dessus, les présents inven- teurs ont réalisé sur une base expérimentale des agglo- mérés de diamant dans lesquels variaient la dimension des grains et la teneur en gros grains de diamant et la teneur des grains de diamant ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm dans le liant, puis ont soumis ces échan- tillons à des essais de coupe de l'andésite Les résul- tats sont représentés dans les figures 6 et 7, o la ré- 20. férence 1-indique une zone d'usure normale et la référen- ce 2 une zone de rupture détaillant Si la dimension de grain des gros grains de diamant est inférieure à 10 gm, la résistance à l'usure est abaissée et si elle est supé- rieure à 100 Am, des fendillements sont formés dans les grains de diamant pendant le frittage, ce qui se traduit par la rupture du taillant et une augmentation de l'usu- re La teneur en gros grains de diamant est de préféren- ce comprise entre 50 et 85 % en volume,-car si la teneur en gros grains de diamant est inférieure à 50 % en volu- me, un liant contenant des grains fins de diamant augmen- te et la résistance à l'usure se trouve par conséquent abaissée, alors que si la teneur est supérieure à 85 % en volume, de gros grains de diamant sontliés les uns aux autres et la ténacité se trou-eainsi abaissée La dimension des grains fins de diamant dans le liant est de préférence d'au plus 1 gm, de préférence encore de 0,5 gm Si la dimension des grains fins de diamant dé- passe 1 Fn, la ténacité se trouve abaissée La teneur en grains fins de diamant dans le liant est de préféren- ce comprise entre 60 et 90 % en volume, car si la teneur en grains fins de diamant est inférieure à 60 % en volu- me, la résistance à l'usure de la phase liant est abais- sée et la phase liant s'use prématurément, provoquant la chute des gros grains de diamant, alors que si la teneur est supérieure à 90 % en volume, le liant de- vient cassant ou les grains de diamant de 1 gym ou moins croissent avec pour résultat l'abaissemnt de la ténacité à cause de la diminution de la teneur en WC ou (Mo, W)C ayant la même structure cristalline que WC. En particulier, lorsqu'un pourcentage compris entre 0,005 et O,15 % en poids de bore ou de composés con- tenant du bore tels que Ti B 2, Zr B 2, B 4 C ou analogue est incorporé dans l'aggloméré de ce mode de réalisation de l'invention, les performances sont remarquablement amé- liorées Des grains de diamant sont ordinairement frit- tés à une pression ultra-élevée et à une haute tempéra- 21. ture par le phénomène de dissolution et de précipita- tion du diamant en présence d'un catalyseur tel que des métaux du groupe fer L'addition de bore ou de borures fait son effet car un borure métallique du groupe fer est formé et la vitesse de dissolution et de précipitation est augmentée, ce qui permet la crois- sance des parties des grains de diamant liées les unes aux autres (parties squelette du diamant) et l'aug- mentation de la rétention des grains de diamant Si la teneur en bore ou borures est inférieure à 0,005 %, la formation des parties de squelette de diamant est lente, alors que si la teneur est supérieure à 0,15 %, une grande quantité de bore entre dans les parties de squelette du diamant, ce qui a pour effet d'abaisser sa résistance mécanique. L'aggloméré de la présenteinvention a une ténacité si bonne que cela permet son utilisation dans la coupe interrompue de métaux non ferreux Lorsqu'une bonne rugosité de surface est nécessaire, en particu- lier, il est efficace de réduire la dimension des grains du diamant, maissila dimension de grain est inférieure à 3 gm, un problème de résistance à l'usure se pose par- foisen fonction du type de pièces à couper Par consé- quent, dans untel emploi, il est préférable que les grains de diamant en tant que composant du liant aient une dimension d'au plus 1 Nom et les grains de diamant en tant que composant résistant à l'usure aient une di- mension d'au moins 3 Dm. Comme matière première de l'aggloméré de la présenteinvention, on utilise des grains de diamant ayant une dimension de 3 Nom ou plus et des grains de diamant ayant une dimension de 1 g Lm ou moins, de préférence 0,5 gm ou moins Tout diamant synthétique et tout diamant na- turel peuvent être utilisés. Ces poudres de diamant sont mélangéesuniformé- ment avec au moins l'une des poudres de composés décrites ci-dessus et au moins l'une des poudres métalliques du 22. groupe fer par broyage par billes Le métal du groupe fer peut être dissous pendant l'opération de frittage au lieu d'être mélangé à ce stade En outre, des poudres de dia- mant peuvent être mélangées à la poudre du composé et à la poudre du métal du groupe fer par broyage par billes en utilisant un creuset et des billes constituées d'un- corps fritté de la poudre du composé et de la poudre du métal du groupe fer, comme cela a déjà été proposé dans la demande de brevet de la demanderesse (demande de bre- vet japonais N O 51 381/1977) Les poudres mélangées sont chargées dans un dispositif à ultrahaute pression et frittées dans des conditions o le diamant est stable. Pendant ce temps là, il est nécessaire d'effectuer le frittage à une température à laquelle la phase liquide eutectique entre le composé tel que les carbures et le métal du groupe fer utilisés apparalt, ou à une tempé- rature plus grande Lorsqu'on utilise Ti C comme composé et Co comme métal du groupe fer, par exemple, la phase liquide apparaît à une température d'environ 1260 'C sous une pression normale Sous des pressions plus élevées, cette température eutectique est considérée comme s'élevant de quelques dix degrés et dans ce cas, le frittage est exécuté à une température d'au moins 13000 C La propor- tion du composé tel que des carbures et du métal du grou- pe fer utilisés comme liant du diamant dans l'aggloméré ne peut être définie simplement, mais il est nécessaire de la maintenir dans un plage telle que le composé est présent à l'état solide, au moins, pendant l'opération de frittage. Par exemple, lorsqu'on utilise WC comme composé et Co com- me liant métallique 1 WC et Co doivent être dans une propor- tion d'au moins 50 % en poids du premier, le reste étant le dernier. Lorsqu'un fil machine à haute résistance mé- canique est étiré par l'aggloméré de diamant de la pré- sente invention, une haute pression est produite sur la surface intérieure de la filière en aggloméré de diamant et en particulier là o l'aggloméréde diamant a un petit 23. diamètre extérieur et une faible épaisseur, il a tendan- ce à se fendiller parfois dans le sens longitudinal pen- dant l'étirage du fil Ce fendillement peut être évité en entourant la circonférence extérieure de l'aggloméré par un support en, par exemple, carbures cémentés et en exerçant une pression supplémentaire à partir de la cir- conférence extérieure. L'utilisation de l'aggloméré selon la pré- sente invention comprend les outils de coupe, les tail- lantsde perforatrice et les molettes à dresser en plus des filières Dans ces cas, l'aggloméré de diamant peut être lié à un support en carbure cémenté pendant le frit- tage sous ultrahaute pression de manière à augmenter en- core la ténacité de l'aggloméré. Cependant, lorsqu'un essai de forage est exé- cuté en utilisant un trépan carottier préparé par liai- son de l'aggloméré de diamant de la présente invention directement avec un substrat en WC-Co et brasage de l'échantillon résultant à un corps principal de taillant, par exemple, un problème est soulevé lorsque les condi- tions de forage sont sévères en ce sens que l'aggloméré de diamant est détaché du substrat bien que l'aggloméré ne soit pas rompu En particulier, lorsque la températu- re de brasage est élevée, la fréquence de séparation est plus grande Si l'on observe la structure proche de la partie liée de manière à examiner l'origine de ce phénomène, il y a une couche enrichie en Co à la fron- tière de l'aggloméré de diamant et du carbure cémenté. De plus, on trouve du carbone libre dans le carbure cé- menté près de la frontière La température de brasage est généralement comprise entre 750 et 800 'C et on sup- pose que le diamant est graphité par le Co présent en grande quantité à la frontière, ce qui abaisse la résis- tance mécanique et se traduit par le détachement En outre, la présence de carbone libre dans l'alliage de carbure cémenté diminue sa résistance mécanique, ce qui se traduit par le détachement. 24. Les présents inventeurs ont fait des études tendant à obtenir un lien élevé et à la suite de ces études ont trouvé qu'il est efficace d'utiliser une cou- che intermédiaire comprenant 70 % en volume ou moins de nitrure de bore sous haute pression, le reste étant au moins un élément parmi les carbures,nitrures et carboni- trures des éléments des groupes 4 a et 5 a de la classifica- tion périodique. C'est-à-dire qu'un autre mode de réalisation de la présente invention est constitué par un aggloméré de diamant composite pour outils dans lequel un agglo- méré dur comprenant 50 à 85 % en volume de gros grains de diamant ayant une dimension de 10 à 100 gm, et le res- te d'un liant constitué de 60 à 90 % en volume de grains ultrafins de diamant ayant une dimension de 1 Dam ou moins, de la poudre WC ou de la poudre (Mo,W)C ayant la même structure cristalline que WC, les poudres de W, (Mo,W)C ayant une dimension de grain de 1 Dom ou moins, et un métal du groupe fer est lié à une imatrice de cermet constituée d'un alliage de WC-Co ou de cristaux de car- bure du type (Mo, W)C contenant Mo comme composant pré- dominant lié par un métal du groupe fer par l'intermé- diaire d'une couche intermédiaire ayant une épaisseur de 2 mm ou moins contenant 70 % en volume ou moins de nitrure de bore sous forme haute pression et le reste étant constitué d'au moins un élément choisi dans le groupe comprenant les carbures, nitrures, carbonitrures des éléments des groupes 4 a et 5 a de la classification périodique, et leurs solutions solides et leurs mélanges, en option avec 0,1 % en poids ou plus d'au moins un élé- ment choisi dans le groupe comprenant Al, Si et leursmé- langes. Selon les expériences des inventeurs, l'ag- gloméré de diamant et le substrat d'alliage de carbure cémenté sont fortement liés par l'intermédiaire de la * couche de liaison dans des conditions de pression ultra- haute et température élevée convenant à la fabrication 25. de l'aggloméré de diamant Dans l'aggloméré composite dé- crit ci-dessus, comportant la couche intermédiaire conte- nant du nitrure de bore sous forme haute pression et du carbure ou du nitrure, il n'y a pas beaucoup de métal sol- vant du diamant tel que Co qui s'écoule du substrat en carbure cémenté à la frontière de la couche de l'agglomé- ré de diamant et de la couche de liaison intermédiaire, et il existe une grande zone o des grains de diamant et la couche de liaison intermédiaire sont directement en contact Par conséquent, l'abaissement de la résis- tance mécanique dû au réchauffage ne se produit pas En outre, comme du carbone libre n'est presque pas présent dans l'alliage en carbure cémenté à proximité de la fron- tière, la résistance mécanique du lien est élevée. Selon ce mode de réalisation de l'invention, la couche d'aggloméré de diamant peut être solidement liée au substrat en alliage de carbure cémenté comme ce- la a été décrit précédemment, et ce mode de réalisation est très utile pour la pratique de la présente invention. On peut supposer que la raison de l'existence d'un lien aussi fort est la suivante. Tout d'abord, s'agissant de la liaison de la couche intermédiaire et du substrat en alliage de carbu- re cémenté, des carbures ou des nitrures des éléments des groupes 4 a ou 5 a de la classification périodique contenus dans la couche intermédiaire forment des solu- tions solides avec WC comme composant prédominant dans le substrat d'alliage de carbure cémenté et, de plus, du nitrure de bore sous forme haute pression dans la couche intermédiaire réagit avec WC-Co comme l'alliage en carbure cémenté pour former des borures, ce qui se traduit par des liaisons solides. Deuxièmement, s'agissant de la liaison de la couche intermédiaire et de l'aggloméré de diamant, la poudre de diamant et les métaux du grouse fer, les carbu- res ou nitrures utilisés comme liant du diamant ont une grande affinité pour les carbures ou nitrures des éléments 26 2512430 des groupes 4 a ou 5 a de la classification périodique dans la couche intermédiaire, et il y a une couche mé- langée et frittée de la couche intermédiaire et de la couche d'aggloméré de diamant car la couche intermédiai- re et la couche d'aggloméré de diamant sont en contact sous forme de poudres, puis frittées,ce qui se traduit par des liens solides. Les propriétés de frittage de la couche inter- médiaire elle-même et l'affinité des carbures ou des ni- trures avec les grains de diamant peuvent encore être amé- liorées par addition de 0,1 % en poids ou plus de Al et/ou Si aux carbures ou nitrures En particulier, l'utilisation de Ti N comme nitrure de l'élément du groupe 4 a de la classi- fication périodique avec 0,1 % en poids ou plus de Al est plus efficace. La couche de liaison intermédiaire selon ce mo- de de réalisation de l'invention, contenant du nitrure de bore sous forme haute pression, a une conductibilité thermique élevèe, une excellente résistance aux hautes tem- pératures et un coefficient de dilatation thermiquesem- blable à l'aggloméré du diamant Si la teneur en nitrure de bore sous forme haute pression est supérieure à 70 % en volume, la quantité de carbures ou de nitrures des élé- ments des groupes 4 a ou 5 a de la classification périodi- que est inférieure à 30 % en volume, la quantité des so- lutionssolides formées de carbure ou de nitrure et de WC comme composant principal du substrat en alliage de carbure cémenté sont diminuées et les borures formés par la réaction du nitrure de bore sous forme haute pression dans la couche de liaison intermédiaire avec WC-Co sont fragiles, ce qui se traduit par une tendance à l'abaisse- ment de la résistance de la liaison de la couche de liai- son intermédiaire et du substrat en carbure cémenté Par conséquent, la teneur en nitrure de bore sous forme haute pression dans la couche de liaison intermédiaire est de préférence d'au plus 70 % en volume. S'agissant du substrat à lier par la couche 27. de liaison intermédiaire, il y a le carbure cémenté de WC-Co ou des cermets de cristaux de carbure du type (Mo, W)C contenant Mo comme composant principal, liés aux métaux du groupe fer Comme les substrats en métal du groupe fer WC-Co ou (Mo,W)C ont une rigidité élevée, une excellente conductibilité thermique et une bonne té- nacité par suite de la présence d'un liant métallique, ces substrats sont particulièrement utiles comme substrat d'agglanérês de diamant pour taillants de perforatrice. Les carbures et les nitrures utilisés dans la couche de liaison intermédiaire de la présente in- vention comprennent, par exemple, des carbures tels que Ti C, Hf N, Nb C et Ta C, des nitrures tels que Ti N, Zr N, Hf N, Nb N et Ta N, leurs mélanges 1 et des carbonitrures tels que Ti(C,N) et Zr(C, N) Lorsqu'on utilise Ti N, en particulier, la couche intermédiaire présente les meilleurs effets. Les grains de diamant de la présente inven- tion décrits ci-dessus peuvent être également utilisés dans l'aggloméré de diamant du présent mode de réalisa- tion, mais des grains de diamant de 10 gm ou plus et des grains fins de diamant de 1 m ou moins, de préfé- rence de 0,5 gm ou moins, sont utilisés de préférence. Tout diamant synthétique et diamant naturelpeuvent être utilisés. Ces poudres de diamant sont mélangées unifor- mément avec de la poudre WC ou de la poudre (Mo, W)C et une poudre métallique du groupe fer telle que de la poudre de Fe, Co ou Ni par broyage par billes et on peut ajouter en option de la poudre de bore ou de la poudre de borure Le métal du groupe fer peut être dissous ou im- prégné pendant le frittage au lieu d'être mélangé à ce stade En outre, les poudres de diamant peuvent être mé- langées avec une poudre fine de WC ou de (Mo, W)C et de la poudre métallique du groupe fer par broyage par billes en utilisant un creuset et des billes constituées d'un matériau fritté de WC ou (Mo, W)C et,d'un métal du groupe fer 28 2512430 comme cela a étéprécédemment proposé dans la demande de brevet antérieur de la demanderesse d'un ou de plusieurs métaux du groupe fer, puis en procé- dant à un traitement à ultrahaute pression-à des tempéra- tures élevées. Pour la fabrication de l'aggloméré selon ce mode de réalisation de l'invention, une couche de poudre de nitrure de bore du type phase à haute pression et de poudre de carbure ou de nitrure est prévue sous forme de poudre ou d'aggloméré entre un substrat en alliage de carbure cémenté et des poudres mélangées de manière à former une couche dure contenant du diamant, ou est ap- pliquée à un substrat en carbure cémenté sous forme d'une boue dans un solvant approprié, et l'ensemble résultant est alors soumis à une compression à chaud à pression ul- trahaute et température élevée, d'o il résulte un frit- tage de la couche dure contenant du diamant, un fritta- ge de la couche de diamant intermédiaire contenant le car- bure ou le-nitrure et la liaison des deux couches et de la couche intermédiaire au substrat, tout cela simulta- nément. Les carbures ou nitrures des éléments des groupes 4 a ou Sa de la classification périodique, uti- lisés dans la couche de liaison intermédiaire selon la présente invention, sont des composés ayant une résis- tance mécanique élevée, mais sous des conditions de pres- sions ultrahautes, par exemple de 20 à 90 x 108 Pa, pour le frittage d'une couche contenant du diamantées composés sont sujets à être comprimés sous une pression proche de leur résistance idéale au cisaillement Ainsi, les grains de-ces composés sont déformés, rompus et tassés à l'état compact, et capables de donner un aggloméré dense à la suite d'un chauffage ultérieur. 9.2512430 29. De plus, la couche en poudre de diamant peut être imprégnée avec un mélange à l'état fondu d'un métal catalytique de manière à former un diamant ou un liant métallique sous ultrahaute pression et température éle- vée Dans l'aggloméré de diamant commercialisé, décrit ci-dessus, qui est lié directement à un substrat en car- bure cémenté, Co, le liant métallique contenu dans le substrat'en carbure cémenté entre dans la couche de pou- dre de diamant pour constituer un liant métallique de l'aggloméré en diamant Au contraire, dans la présente in- vention, le liant métallique peut être choisi indépendam- ment du liant métallique du substrat en carbure cémenté. Les exemples suivants sont donnés pour illus- --ty Ja résente invention avec davantage de détails sans en limiter la portée. Exemple 1 Une poudre de diamant synthétique ayant une dimension de grain de 0,5 gm, une poudre de WC et une poudre de Co sont broyées et mélangées en faisant appel à un creuset et à des billes constituées d'un alliage de carbure cémenté WC-Co de manière à donner des poudres mélangées ayant une composition comprenant 80 % en vo- lume de grains fins de diamant ayant une dimension moyen- ne de 0,3 gm, 12 % en volume de poudre de WC et 8 % en volume de poudre de Co, qui sont alors mélangées avec une poudre de gros grains de diamant ayant une dimension de 3-6 gm sous une proportion en volume de 4:6 Les pou- dres complètes sont chargées dans un récipient en Ta ayant un diamètre intérieur de 10 mm et un diamètre ex- térieur de 14 mm, sur lequel est placé un disque en alliage de carbure cémenté constitué de WC-10 % Co Puis, le récipient est placé dans un dispositif à ultrahaute pression, auquel une pression de 55 x 108 Pa est appli- quée, puis on procède à un chauffage à une température de 14500 C pendant 20 mn Lorsque le récipient en Ta est prélevé, Ta est enlevé et la structure du corps fritté observée,des grains de diamant de 3-6 gm sont 2512430 uniformément dispersés, et autour de chaque grain il y a le matériau du liant contenant des grains ultrafins de diamant L'aptitude au meulage de l'aggloméré de diamant ainsi obtenu et d'un aggloméré en diamant vendu actuel- lement dans l'industrie comportant des grains de diamant frittés avec du Co sont examinés Lorsque l'aptitude au meulage par une roue en diamant de ce dernier aggloméré est considérée comme étant égale à 100, l'aptitude de l'aggloméré de l'invention est de 150. Avec ces agglomérés, des pièces rapportées pour outils de coupe sont préparées et soumises à un essai de coupe d'un alliage de Cu dans les conditions suivantes: tige ronde en alliage de Cu ayant un diamè- tre de 100 mm, vitesse de coupe de 300 m/mn, profondeur de coupe de 0,1 mm, avance de 0,02 mm/tr. A titre de comparaison, un outil en diamant naturel est soumis à un essai similaire La surface de coupe par l'aggloméré de la présente invention est sem- blable à celle de l'outil en diamant naturel et peut avoir un fini ressemblant à celui d'un miroir Au con- traire, l'aggloméré vendu actuellement dans l'industrie donne une surface dont le fini est loin de celui d'un mi- roir - Exemple 2 Des poudresde liant, telles qu'indiquées dans le tableau 1, sont préparées avec des grains ultra- fins de diamant ayant une dimension de 0,3 gm. 31. TABLEAU 1 N du Grains fins % en volume de carbures, Métal du groupe fer liant de diamant nitrures,borures desgrou- pes 4 a, 5 a, 6 a de la ____ __ _ classification périodique A 96 2 WC 2 Co B 90 5 WC 5 Co C 80 10 WC 10 Co D 50 35 WC 15 Co E 20 60 WC 20 Co Co F 15 55 WC 30 o G 70 20 (Mo,W)C 5 Ni, 5 Co H 70 20 Zr C 10 Co Co I 70 20 Ti(C,N) 10 Co J 70 20 (Ta,Nb) 10 Ni K 70 20 Hf C 10 Ni Ces poudres de liant et grains de diamant ayant une dimension d'au moins 3 gm sont mélangées dans les pro- portions indiquées dans le tableau 2 de manière à préparer des poudres complètes. T N de la Dimension de T poudre grains de dia-(i complète mant de 3 pm er ou plus (pm) a b c d e f* g h i k m * n* o * 3-6 3-6 3-6 3-6 3-6 3-6 3- 6 3-6 3-6 3-6 3-6 6-10 1-2 6-8 6-8 ABLEAU 2 T Jiant eneur N Teneur volume (volume n %) en %) Aptitude au Largeur de meulage l'usure du flanc (rm- A 30 160 Cassé B 30 130 0,18 C 30 130 0,15 D 30 140 0,20 E 30 170 0,23 F 30 250 0,32 G 30 135 0,18 H 30 150 0,23 I 30 155 0,20 J 30 150 0,23 K 30 150 0,20 C 40 130 0,19 C 40 200 0,45 C 10 80 0,32 C 85 250 0,50 Aggloméré de diamant caumercialisé ayant une dimension de 3-6 pm 0,30 32 2512430 Note: * échantillon de comparaison Ces poudres complètes sont frittées et sou- mises à l'examen de leur aptitude au meulage et les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau 2 Les résultats sont présentés en quantités pouvant être tra- vaillées avec une profondeur de coupe spécifiée pendant une durée spécifiée lorsque la quantité d'aggloméré de diamant commerciale ayant une dimension de grain de diamant de 3-6 gm, qui peut être travailléedans les mê- mes conditions,est considérée comme étant " 100 ". Avec ces agglomérés, les pièces rapportées pour outils de coupe sont préparées et soumises à un essai de coupe d'alliage en carbure cémenté dans les conditions suivantes: pièces en WC-15 % Co d'un diamètre de 60 mm, vitesse de coupe de 10 m/mn, profondeur de coupe de 0,2 mm, avance de 0,2 mm/tr, durée de coupe 10 mn Les valeurs de la largeur d'usure du flanc sont indiquées dans le tableau 2. Exemple 3 La poudre de liant préparée dans l'exemple 1 et la poudre de diamant ayant une dimension de grain, de 3 Dom sont mélangées dans les proportions en volume de :40, chargées dans un récipient en Ta, puis frittées à une pression de 53 x 108 Pa et une température de 1400 'C pendant une durée de 10 mn On prépare avec l'aggloméré résultant un outil de coupe, puis on le soumet à un essai de coupe dans les conditions suivan- tes: pièce en Al-25 % Si, vitesse de coupe de 300 m/mn, profondeur de coupe de 0,5 mm, avance de 0,2 mm/tr, durée de coupe de 60 mn. A titre de comparaison, un essai similaire est exécuté avec un aggloméré de diamant actuellement commercialisé ayant une dimension de grain de 3-8 Dm, lié avec Co On a trouvé que l'aggloméré de la présen- te invention donnait une surface de coupe très lisse avec une largeur d'usure du flarnde 0,03 mm, alors que l'aggloméré de comparaison donnait une surface de coupe rugueuse avec une largeur d'usure du flanc de 0,05 mm. Exemple 4 Une poudre de diamant synthétique ayant une dimension de grain de 0,5 gm, une poudre de WC et une poudre de Co sont broyées avec des billes dans un creu- set et avec des billes constituées d'alliage en carbure cémenté WC-Co de manière àobtenir des poudres mélangées ayant une composition comprenant 80 % en volume de fins grains de diamant ayant une dimension moyenne de grain de 0,3 Dm, 12 % en volume de poudre de WC, 8 % en volu- me de poudre de Co, qui sont alors mélangées avec une poudre de diamant à gros grains ayant une dimension de grain de 40 Dom suivant une proportion en volume de 4:6 Les poudres complètes sont chargées dans un réci- pient de WC-10 % Co Puis le récipient est placé dans un dispositif à ultrahaute pression, auquel est d'abord appliquée une pression de 55 x 108 Pa, puis on procède à un chauffage à une température de 14500 C pendant 20 mn. Lorsque le corps fritté est prélevé et que la structure est observée, les grains de diamant ayant une dimension de 40 Dam ne sont pas liés les uns aux au- tres et ne forment pas des parties de squelette, et autour de ces parties il y a des grains de diamant de 0,5 gm et du WC-Co comme liant, comme cela est représen- té en figure 5 A A titre de comparaison, une microgra- phie de la structure d'un aggloméré de diamant vendu dans le commerce constitué de grains de diamant ayant une dimension de 30 à 60 gm liés à du Co est représen- téeen figure 5 B Les deux agglomérés de diamant sont respectivement finis dans une filière ayant un diamè- tre de trou de 0,175 mm A l'aide de ces filières, un fil en acier laitonné est étiré dans un lubrifiant à une vitesse linéaire de 800 m/mn La filière constituée d'un aggloméré de diamant vendu dans le commerce donne des rayures longitudinales sur la surface du fil lors- 34. que 500 kg sont étirés, alors que l'aggloméré de la pré- sente invention raye difficilement le fil même après éti- rage de 3000 kg. Exemple 5 Les poudres de liant indiquées dans le tableau 3 sont préparées en utilisant une poudre fine de diamant ayant une dimension de grain de 0,3 hm TABLEAU 3 N du Grains fins % en volume de carbures, Métal du groupe fer liant de diamant nitrure,borures desgrou- pes 4 a, 5 a, 6 a de la __ _____classification périodique A 96 2 WC 2 Co B 90 5 WC 5 Co C 80 10 WC 10 Co D 50 35 WC 15 Co E 20 60 WC 20 Co F 15 55 WC 30 Co G 70 20 (Mo,W)C 5 Ni, 5 Co H 70 20 Zr C 10 Co I 70 20 Ti(C,N) 10 Co J 70 20 (Ta,Nb)C 10 Ni K 70 20 Hf B 2 10 Ni Ces poudres de liant et grains de diamant ayant une dimension d'au moins 10 hm sont mélangés dans les pro- portions indiquées dans le tableau 4 de manière à préparer des poudres complètes. TABLEAU 4 Liant N de la Poudre de dia Teneur N Teneur Quantité étirée poudre mant d'une di (volume (volume (kg) complète mension de en %) en %) grain de 10 gm ou plus (m) _ a* 15 70 A 30 500 b 15 70 B 30 4000 c 15 70 C 30 5500 d 15 70 D 30 5000 e 15 70 E 30 4500 f* 15 70 F 30 2000 g 15 70 G 30 5300 h 15 70 H 30 4100 i 15 70 I 30 4000 j 15 70 J 30 3800 k 15 70 K 30 3500 1 60 60 D 40 4600 m* 2 60 D 40 2500 n* 30 90 D 10 2600 o* 30 15 D 85 1800 Note: * exemple de comparaison 35. Ces poudres complètes sont frittées et finies dans une filière ayant un diamètre de trou de 0,250 mm d'une manière analogue à l'exemple 4 A l'aide de ces filières, un fil en acier laitonné est étiré dans une huile de lubrification à une vitesse linéaire de 800 m/mn pour donner les résultats indiqués dans le tableau 4 A titre de comparaison, dans le cas de deux filière's constituées d'un aggloméré de diamant vendu dans le com- merce, constitué de grainsde diamant ayant une dimension de 30-60 gm liés à du Co et à un carbure cémenté, et sou- mis à un test similaireseulement 1300 kg et 300 kg sont respectivement étirés. Exemple 6 Les poudres de liant indiquéesdans le ta- bleau 5 sont préparées. Tableau 5 N du Grains de dia % en volume de carbures,ni Métal du groupe liant mant de 0,5 trures,borures ds groupes fer Pm 4 a, 5 a, 6 a de la classifi- cation périodique _ L 80 5 WC, 5 Ti B 2 5 Ni, 5 Co M 75 5 WC, 10 Ti C 10 Co N 85 5 Ti C, 3 Zr N 7 Ni 0 60 10 Ta N, 10 Ti C 10 Ni, 10 Co P 40 30 (Mo, W)C, 15 Hf B 2 10 Ni, 5 Co Q 20 50 Ti C, 10 VN 10 Ni, 10 Co R 80 5 Ti C, 5 Mo C 5 Ni, 5 Fe Ces poudres de diamant et grains de diamant ayant une dimension de 10 Dm ou plus sont mélangés dans les proportions indiquées dans le tableau 6 de manière à préparer des poudres complètes, frittées d'une manière analogue à celle de l'exemple 4 et finies dans des fi- lières ayant chacune un trou de diamètre 1,185 mm et 1,2 mm A l'aide de ces filières, un fil en acier cuivré et un fil en acier inoxydable sont respectivement étirés dans la filière ayant un diamètre de trou de 1,185 mm et dans la filière ayant un diamètre de trou de 1,2 mm, dans une huile de lubrification et à une vitesse linéaire de 36 2512430 400 m/mn A titre de comparaison, un exécuté avec un aggloméré vendu dans constitué de grains de diamant ayant -60 Dm lié avec du Co Les résultats le tableau 6. test similaire est le commerce qui est une dimension de sont indiqués dans No de la poudre coaplète o p q r s t u Agglmanéré TABLEAU 6 oi ant Poudre de dia Teneur Na Teneur mant ayant une (vol %) (vol %) dimensioi de grain de 1 O O im ou plus (an) 70 L 30 60 M 40 60 N 40 80 O 20 *40 P 60 30 Q 70 85 R 15 de diamant vendu dans le ccumerce Exeple 7 La poudre de liant préparée Etiraqe du fil (t) Fil d acier Fil d'acier cuivré inox 10 ' 9 8 10 7 15 12 1 dans l'exemple 4 et la poudre de diamant ayant une dimension de grain de Am sont mélangées dans des proportions en volume de :65 Les poudres complètes résultantessont placées dans un récipient en Ta est soumises à une opération de fritta- ge à une pression de 55 x 108 Pa et une température de 1450 C pendant 20 mn en faisant appel à un dispositif à ultrahaute pression Un outil de coupe est réalisé à partir de ce corps fritté et soumis à un essai de cou- pe du granit dans les conditions suivantes: vitesse de coupe 30 m/mn, profondeur de coupe 1 mn et avance 0,5 mm/tr en utilisant de l'eau comme liquide de coupe A titre de comparaison, un test de coupe similaire est exécuté avec un aggloméré de diamant vendu dans le com- merce pour taillant de perforatrice, comportant des grains ayant une dimension d'environ 100 gm liés avec du Co. On a trouvé ainsi que le taillant de l'aggloméré selon la présente invention se brisait difficilement même après une coupe de 60 mn,alors que celui de l'aggloméré vendu 37. dans le commerce se brisait après une coupe de 10 mn. Exemple 8 La poudre de liant préparée dans l'exemple 4 et la poudre de diamant ayant une dimension de grain de 3 gm sont mélangées dans les proportions de 60:40 en vo- lume,placées dans un récipient en Ta, puis frittées à une pression de 53 x 108 Pa et une température de 1400 C Avec l'aggloméré résultant on prépare un outil de coupe, que l'on soumet à un test de coupe dans les conditions suivantes: pièce en AI-25 % Si, vitesse de coupe de 300 m/mn, profondeur de coupe de 0,5 mm, avance de 0,2 mm/tr, temps de coupe de 60 mn. A titre de comparaison, un essai similaire est exécuté avec un aggloméré de diamant vendu dans le com- merce constitué de grains ayant une dimension de 3-8 Nm lié avec du Co Ainsi, on trouve que 1 'aggloméré de la pré- sente invention a une surface de coupe très lisse avec une largeur d'usure de flanc de 0,03 mm, alors que ltagglomé- ré vendu dans le commerce donne une surface de coupe ru- gueuse avec une largeur d'usure de flanc de 0,05 mm. Exemple 9 Avec les poudres de liant B, C, D, E et F préparéesdans l'exemple 5, les poudres complètes indi- quées dans le tableau 7 sont préparées. TABLEAU 7 Poudre de diamant Résultats des ayant une dimension Liant essais de coupe N de la de grain de 10 hm N Teneur de l'andesite poudre ou plus ( complète Dimension Teneur de grain (vol %) (m) (-m) V 80 70 B W 50 70 B X 80 60 C Y 80 80 D Z 7 2 70 E a* 80 70 F Aggloméré de diamant vendu dans le commerce pour le forage vol %) Pas de rupture, peu d'usure ll Il Pas de rupture, beaucoup d'usure ll Rupture au bout de mn 38 2512430 Note: * Exemple de comparaison Après avoir placé un disque de WC-10 % Co dans un récipient en Mo, ces poudres complètes y sont introduites et frittées sous ultrahaute pression d'une manière analogue à celle de l'exemple-4 Tous les ag- glomérés de diamant sont liés à l'alliage en carbure cémenté WC-Co. Afin d'examiner la possibilité d'utilisation de ces agglomérés de diamant pour constituer des tail- lants de perforatrices, des outils de coupe sont réali- sés et soumis à un essai de coupe par un processus hu- mide pendant 30 minutes dans les conditions suivantes: pièce: andésite ayant une résistance à la compression de 1400 kg/cm 2, vitesse de coupe 45 m/mn, profondeur de coupe 0,5 mm, avance 0,2 mm/tr. A titre de comparaison,un essai similaire est exécuté avec un aggloméré de diamant vendu dans le commerce, constitué de grains de diamant ayant une di- mension de 100 gm liés avec du Co Les résultats sont résu- més dans le tableau 7. Exemple 10 De la poudre de diamant synthétique ayant une dimension de grain de 0,5 Nom, de la poudre de WC et de la poudre de Co sont broyées par billes en utili- sant un creuset et des billes enalliage de carbure cémen- té WC-Co de manière à obtenir des poudres mélangées ayant une composition comprenant 80 % en volume de grains fins de diamant ayant une dimension moyenne de grain de 0,3 pm, 12 % en volume de poudre WC et 8 % Envolume de pou- dre Co, qui sont alors mélangées avec de la poudre de diamant à gros grains ayant une dimension de 20 à 30 gm suivant une proportion en volume de 75:25 Les poudres complètes sont introduites dans un récipient en Mo Puis, le récipient est placé dans un dispositif à ultrahau- te pression, auquel une pression de 55 x 108 Pa est ap- pliquée, puis chauffé à une température de 1450 'C pen- dant 30 mn. 39 2512430 Lorsque le corps fritté est extrait du dispo- sitif et que la structure est observée, on trouve que les grains de diamant ayant une dimension de 20 à 30 gm sont liés par l'intermédiaire du liant contenant des grains ultrafins de diamant Un outil de coupe est réalisé en meulant cet aggloméré et on procède à un essai de coupe en utilisant un étau-limeur pendant 1 heure dans les conditions suivantes: pièce en andésite ayant une résistance à la compression de 1500 kg/cm 2, vitesse de coupe de 20 m/mn, profondeur de coupe de 1 mm, avance de 0,4 mm/tr. A titre de comparaison, un autre outil dé coupe est réalisé en aggloméré de diamant vendu dans le commerce pour taillant de perforatrice, et soumis à l'es- sai en même temps Des photographies prises après l'essai de coupe sont représentées dans les figures 8 et 9 Comme le nontrent les figures 8 A et 8 B, l'aggloméré de la présen- te invention ne présente aucune rupture du taillant et une faible usure, alors que, comme l'indiquent les figures 9 A et 9 B, l'aggloméré vendu dans le commerce présente une rupture importante du taillant. Exemple 11 Des poudres de liant, telles qu'indiquées dans le tableau 8, sont préparées avec des grains de diamant ultra-fins ayant une dimension de grain de 0,3 Dm. TABLEAU 8 No du Grains fins % en volume Métal du groupe fer liant de diamant WC ou (MO,W)C A 95 2,5 WC 2,5 Co B 90 5 WC 5 Co C 80 10 (MO,W)C 5 Co 5 Ni D 70 20 WC 10 Co E 60 30 WC 10 Co F 50 40 WC 10 Co Ces poudres de liant et grains de diamant ayant une dimension d'au moins 5 Dm sont mélangés dans les proportions indiquées dans le tableau 9 de façon à pré- poudres complètes. TABLEAU 9 Poudre de diamant de 10 gm ou plus N Dimension Teneur poudre de grain complète (Um) a 20-30 b 20-30 c 20-30 d 20-30 e 20-30 f 20-30 g 5-9 h 1020 i 40-60 j 80-100 k 150-200 l* 20-30 m 20-30 N 20-30 o 20-30 Note: * (vol %) Liant Résultats de l'es- Teneur sai de coupe (vol %) du granit, lar- geur d'usure de flanc (mm) A 25 B 20 C 20 D 30 E 25 F 25 C 25 C 25 C 25 C 25 C 25 C ' 10 C 15 C 50 C 60 brisé en 15 mn 0,51 0,28 0,50 0,53 0,95 0,98 0,37 0,30 0,45 brisé en 45 mn brisé en 50 mn 0,33 0,60 0,99 exemple de comparaison Ces poudres complètes sont frittées de la mê- me manière que dans l'exemple 10 Des outils de coupe sont réalisés à partir des agglomés résultants, puis soumis à un essai de coupe du granit en utilisant un étau-limeur pendant 120 mn dans les conditions suivantes: vitesse de coupe 30 m/mn, profondeur de cou- pe 1 mm, avance 0,3 mm/tr. Les résultats sont indiqués dans le tableau 9. Exemple 12 De la poudre de diamant ayant une dimension moyenne de grain, de la poudre de C,dela poudre de Co et dela poudre B sont broyées par billes en utilisant un creuset et des billes en alliage de carbure cémenté WC-Co de manière à obtenir des poudres mélangées ayant une com- parer des N de la 40. 41 2512430 position comprenant 81 % en volume de fines particules de diamant ayant une dimension moyenne de 0,3 gm, 10 % en volume de poudre WC, 9 % en volume de poudre Co et 1,0 % en volume de poudre B,poudres qui sont alors mélan- gées avec de la poudre de diamant à gros grains ayant une dimension de 30-40 Nom suivant une proportion en volu- me 2:8 pour préparer des poudres complètes La teneur me- surée de B est de 0,128 % en poids. Les poudres complètes résultantes sont frit- tées d'une manière analogue à celle de l'exemple 10 A l'aide de l'aggloméré, un trépan carottier comportant trois outils de coupe et ayant un diamètre extérieur de mm est préparé et soumis à une opération de perfora- tion d'andésite à une vitesse de 20 m/mn A titre de com- paraison, des trépans carottiers sont réalisés avec le même aggloméré que ci-dessus mais ne comportant pas de B et d'un aggloméré de diamant vendu dans le commerce pour taillant de forage sont soumisà l'essai de perfora- tion L'aggloméré contenant B de la présente invention et l'aggloméré exempt de B peuvent effectuer une perfo- ration de 20 m D'autre part, le trépan carottier de l'aggloméré vendu dans le commerce se brise au taillant lorsque la profondeur de forage atteint 6 m. En utilisant Ti B 2, Zr B 2, Hf B 2 ou B 4 C au lieu de B, des résultats similaires sont obtenus. Exemple 13 De la poudre de diamant ayant une dimension moyenne de grain de 0,3 mm et de la poudre WC sont mélan- gées dans une proportion en volume de 9:1 Les poudres mé- langées sont d'autre part mélangées avec des grains de diamant ayant une dimension de 30-40 gm dans une propor- tion en volume de 1:3 pour préparer des poudres complètes, lesquelles sont placées dans un récipient en alliage de carbure cémenté, qu'on recouvre d'une plaque de Co; on procède ensuite à une opération de frittage à ultrahaute pression et température élevée. Lorsque le corps ainsi fritté est extrait 42 2512430 du dispositif de frittage et que la structure est examinée, le Co a pénétré d'une manière uniforme pour fritter les grains de diamant Une filière ayant un diamètre inté- rieur de 0,25 mm est réaliséeà partir de l'aggloméré de diamant résultant et soumise à une opération d'étirage de fils d'acier laitonné à une vitesse linéaire de 800 m/mn A titre de comparaison, une autre filière est réa- lisée en aggloméré de diamant vendu dans le commerce, comportant des grains de diamant de 30 à 40 Nm, et on procède à un test similaire Il en résulte que la fi- lière en aggloméré de la présente invention présente un étirage de fil de 5,3 t, mais que l'aggloméré vendu dans le commerce ne présente qu'un étirage de 2 t. Exemple 14 Des grains de diamant ayant une dimension de -60 gm sont mélangés avec la poudre de liant préparée dans l'exemple 12 suivant une proportion en volume de 4:1, placés dans un récipient en Mo et frittés d'une manière analogue à celle de l'exemple 12 Un étau-limeur est réa- lisé avec l'aggloméré résultant et soumis à une opéra- tion de dressage d'une roue en Si C et cela 200 fois A titre de comparaison, un autre étau limeur est réali- sé en aggloméré vendu dans le commerce, constitué de grains de diamant ayant une dimension de 40-60 gm, et on procède à un essai similaire Il en résulte que l'agglo- méré de la présente invention présente une largeur d'usu- re de flanc de 0,31 mm, alors que l'aggloméré vendu dans le commerce présente une largeur de 0,53 mm. Exemple 15 Une poudre de diamant synthétique ayant une dimension de grain de 0,5 Lm, une poudre de W Cune poudre de Co sont broyées par billes en utilisant un creuset et des billes en carbure cémenté WC-Co de manière à obtenir des poudres mélangées ayant une composition comprenant 80 % en volume de fins grains de diamant ayant une di- mension moyenne de 0,3 gm, 12 % en volume de poudre WC et 8 % en volume de poudre Co, qui sont alors mélangées avec de la poudre de gros grains de diamant ayant une dimension de 20-30 Dom dans une proportion en volume de 75:25 Aux poudres mélangées on ajoute 0,15 % en poids de poudre B. Sur la surface supérieure d'un alliage de car- bure cémenté de WC-6 % Co ayant un diamètre extérieur de fmm et un hauteur de 3 mm on applique une boue d'un mé- lange comprenant 60 % en volume de poudre de nitrure de bore cubique, avec le reste en poudre de Ti N contenant % en poids de Al dans un solvant organique (alcool polyvinylique) contenant de l'éthyle cellulose Ce car- bure cénenté est placé dans un récipient en Mo dans lequel on met la poudre de la couche dure contenant du diamant de façon à la mettre en contact avec la couche intermé- diaire contenant du nitrure de bore cubique Puis, le récipient est placé dans un dispositif à ultrahaute pression, auquel on applique une pression de 55 x 108 Pa puis qu'on chauffe à une température de 15000 C pendant mm. Lorsque le corps fritté résultant est ex- trait du dispositif après refroidissement et que la structure est observée, on trouve que les grains de diamant ayant une dimension de 2030 gm sont liés par l'intermédiaire du liant contenant les grains ultra- fins de diamant à la frontière de liaison, l'aggloméré- de diamant est solidement lié à l'alliage de carbure cé- menté par la couche intermédiaire contenant le nitrure de bore cubique. Un trépan carottier comportant quatre ou- tils de coupe et ayant un diamètre extérieur de 46 mm est réalisé à partir de cet aggloméré composite et sou- mis à une opération de perforation d'andésite ayant une résistance à la compression de 1800 kg/cm 2 à une vites- se de 250 tr/mn avec une charge du taillant de 800 kg. A titre de comparaison, d'autres trépans sont réalisés sur une base expérimentale en utilisant un aggloméré de diamant vendu dans le commerce pour taillant, et le même aggloméré de diamant que celui décrit précédemment mais ne comportant pas la couche intermédiaire, puis on procède à des essais similaires Il en résulte que le trépan en aggloméréde la présente invention ne souffre d'aucune rupture et peut encore être utilisé même après une perforation de 20 m, alors que le trépan en agglomé- ré vendu dans le commerce présente une rupture et souf- fre d'un pelage lorsque la profondeur de perforation at- teint 5 m Dans le trépan en aggloméré ayant la même cou- che dure que celui de la présente invention, mais ne com- portant aucune couche intermédiaire, l'aggloméré se dé- tache de l'alliage en carbure cémenté lorsque la profon- deur de perforation atteint 15 mètres. Exemple 16 Des poudres de liant telles qu'indiquées dans le tableau 10 sont préparées, qui font appel à de la poudre fine de diamant ayant une dimension de grain de 0,3 gm. TABLEAU 10 No du Grains fins Teneur (%en vo Métal du groupe fer liant de diamant lume) WC ou (Mo, W)C - A 95 2,5 WC 2,5 Co B 90 5 WC 5 Co C 80 10 (Mo, W)C 5 Co 5 Ni D 70 20 WC 10 Co E 60 30 WC 10 Co F 50 40 WC 10 Co Ces poudres de liant et grains de diamant ayant une dimension d'au moins 10 dom sont mélangés dans les proportions indiquées dans le tableau 11 de manière à préparer des poudres complètes. 45. TABLEAU 11 Liant -Liant N de la Poudre de dianant Teneur N Teneur poudre de 10 Pm ou plus (vol %) (vol %) complète dimension _de grain (m) _ a 20-30 70 A 25 b 20-30 80 B 20 c 20-30 80 C 20 d 20-30 70 D 30 e 20-30 75 E 25 f 20-30 75 F 25 g 5-9 75 C 25 h 10-20 75 C 25 i 40-60 75 C 25 j 80-100 75 C 25 k 150-200 75 C 25 1 20-30 90 C 10 m 20-30 85 C 15 n 20-30 50 C 50 o 20-30 40 C 60 Ensuite, des poudres pour couches intermédiai- res, telles qu'indiquées dans le tableau 12 sont préparées. TABLEAU 12 Liant Liant N Dimension de grain Teneur en Carbur E, nitrures, carbo Autres du type haute pres nitrure de nitrures des groupes 4 a additif _sion (um) bore (vol %)5 a (vol %) (poids a CBN 2-6 80 80 Ti N 20 1 b CBN 2-6 70 80 Ti N 20 2 c CBN 1 ou moins 60 40 Ti N, 30 Zr N 30 1 d WBN 0,1 ou moins 50 70 Ti (C, N) 20 Al, e CBN 5-10 30 60 Hf N, 10 Ti C 30 1 f CBN 5-10 10 50 Ti N, 40 Ta C 10 1 g CBN 2-6 5 30 Nb N, 10 VN,30 Zr N 30 Note:CBN = nitrure de bore du type cubique WBN = nitrure de bore du type Wurtzite Ces poudres de la couche intermédiaire sont respectivement ajoutées à un solvant organique contenant de l'éthyle cellulose de manière à former une boue et ap- pliquées sur un alliage en carbure cémenté de WC-8 % Co Cet Es %) Al A 1 A 1 Si A 1 A 1 si 46 2512430 46. alliage en carbure cémenté est placé dans un récipient en Mo et chacunedes poudres contenant du diamant représentées dans le tableau 11 est chargàede manière à être mise en con- tact avec la poudre de la couche intermédiaire L'ensemble est fritté sous ultrahaute pression d'une manière analogue à celle de l'exemple 15 de manière à former un aggloméré de diamant et un trépan carottier comprenant 3 outils de coupe est réalisé à partir de l'aggloméré de diamant ré- sultant Le tableau 13 ci-après montre les agglomérés de diamant et les couches intermédiaires réalisés sur une ba- se expérimentale Ces taillants sont soumis à un essai de perforation d'andésite ayant une résistance à la compres- sion monoaxiale-de 2000 kg/cm 2 à une vitesse de 50 m/mn de façon à effectuer une perforation de 10 m Les résultats d'essais sont également représentés dans le tableau 13. TABLEAU 13 N Poudre de forma Couche in Résultats de l'essai de tion d'aggloméré termédiai perforation de diamant re I a a' Détachement à 1 m II a b' Rupture à 1,5 m III b a' Détachement à 1,3 m IV b b' Perforation de 10 m V c c' " VI d d' " VII e e' " VIII f b' Très usé à 3 m IX g b' Très usé à 2,5 m X h f' Perforation de 10 m XI i g' " XII j c' " XIII k c' Rupture à 2,3 m XIV 1 b' Rupture à 2,5 m XV m b" Perforation de 10 m XVI N d' " XVII o el Très usé à 2,7 m Exemple 17 Un aggloméré de diamant est réalisé sur une 47 2512430 base expérimentale et un trépan carottier comportant quatre outils de coupe est fabriqué avec l'aggloméré de diamant d'une manière analogue à l'exemple 15, sauf que l'alliage en carbure cémenté de WC-6 % Co est rem- placé par (Mt W)C- 10 % Ti, 10 % Co Lorsque l'andésite ayant une résistance à la compression monoaxiale de 1700 kg/cm 2 est perforé à une vitesse de 100 m/mn sur une hauteur de 20 m avec le trépan résultant, on ne trouve aucune rupture, ni détachement de l'aggloméré de diamant de la présente invention. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible des variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 48. REVENDICATIONS 1 Aggloméré de diamant pour outil, caractérisé en ce qu'il comprend entre 20 et 85 % en voluite de grains de diamant ayant une dimension d'au moins 3 Dam et le res- te en liant constitué de 20 à 95 % en volume de grains ultrafins de diamant ayant une dimension d'au plus 1 gm, au moins un élément ayant une dimension de grain d'au plus 1 Dom choisi dans le groupe constitué des carbures, carbonitrures, nitrures,borures des groupes 4 a, 5 a et 6 a des éléments de la classification périodique, leurs solutions solides et leurs cristaux mélangés, et au moins un élé- ment choisi dans le groupe constitué des métaux du groupe fer. 2 Aggloméré selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les grains de diamant ont une dimension de 3 à 10 gm. 3 Aggloméré selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les grains de diamant ont une dimension d'au moins 10 Dam. 4 Aggloméré selon les revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les grains de diamant ont une di- mension de 10 à 100 Dm. Aggloméré selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que les carbures sont WC et (Mo,W)C ayant lamême structure cristalline que WC. 6 Aggloméré selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que le car- bure et le métal du groupe fer sont dans des proportions telles que la teneur en carbure est supérieure à celle correspondant à la composition eutectique. 7 Aggloméré selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les grains ultrafins de diamant ont une dimension d'au plus 0,5 gm. 8 Aggloméré de diamant pour outil,caractéri- sé en ce qu'il comprend entre 50 et 85 % en volume de gros grains de diamant ayant une dimension de 10 à 100 gm et le 4 2512430 reste en liant constitué de 60 à 90 % en volume de grains ultrafins de diamant ayant une dimension d'au plus 1 Nm, WC ou (Mo,C)W ayant la même structure cristalline que WC, avec une dimension de grain d'au plus 1 Nom et un métal du groupe fer. 9 Aggloméré selon la revendication 8, carac- térisé en ce que le liant contient en outre entre 0,005 et 0,15 % en poids d'au moins du bore ou de corposés contenant du bore. 10 Aggloméré selon la revendication 8, carac- térisé en ce que WC ou (Mo,W)C et le métal du groupe fer sont dans une proportion telle que la teneur en carbure est supérieure à celle correspondant à la composition eu- tectique. 11 Aggloméré selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 10, caractérisé en ce que le corps frit- té de grains de diamant et le liant sont supportés par un substrat en alliage de carbure cémenté. 12 Aggloméré selon la revendication 11, carac- térisé en ce que le support est effectué par une couche intermédiaire ayant une épaisseur d'au plus 2 mm et conte- nant au plus 70 % en volume de nitrure de bore sous forme. haute pression et le reste au moins un élément choisi dans le groupe constitué des carbures, nitrures et carbo- nitrure des éléments des groupes 4 a et 5 a de la classifica- tion périodique, leurs solutions solides et leurs mélanges. 13 Aggloméré selon la revendication 12, carac- térisé en ce que la couche intermédiaire comprend en outre au moins 0,1 % en poids d'au moins un élément choisi dans le groupe constitué de Al, Si et leurs mélanges. 14 Aggloméré selon la revendication 11, carac- térisé en ce que l'alliage de carbure cémenté est choisi dans le groupe constitué des alliages WC-Co et de cristaux du type (Mo,W)C contenant Mo comme composé principal, lié par un métal du groupe fer. Aggloméré selon la revendication 9, carac- térisé en ce que les composants contenant du bore sont Ti B 2, 252430 Zr B 2, Hf B 2, B 4 C et leurs mélanges. 16 Procédé de fabrication d'un aggloméré de diamant pour outil, comprenant 20 à 85 % en volume de grains de diamant ayant une dimension d'au moins 3 Nom et le reste un liant constitué de 20 à 95 % en volume de grains ultrafins de diamant ayant une dimension d'au plus 1 Am, au moins un élément ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm, choisi dans le groupe constitué des carbures, carbonitrures,nitrures,borures des éléments des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification périodique,leurssolu- tions et leurs cristaux mélangés çt au moins un élément choisi dans le groupe constitué des métaux du groupe fer, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la préparation d'un mélange de poudre de diamant ayant une dimension de grain d'au moins 3 Nom, de poudre ultrafine de diamant ayant une dimension de grain d'au plus 1 Nom, d'au moins un élément ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm, choisi dans le groupe constitué des carbures, carbonitrures, nitrures,borures des éléments des groupes ?O 4 a, 5 a et 6 a de la classification périodique, leurs solu- tions solides et leurs cristaux mélangés et au moins une poudre parmi les poudres métalliques du groupe fer, et la soumission du mélange à une compression à chaud à une hau- te température et une pression élevée auxquelles le dia- mant est stable en utilisant un dispositif à ultrahaute pression et température élevée 17 Procédé selon la revendication 16, carac- térisé en ce que la poudre de diamant a une dimension de grain de 3 à 10 Nom. 18 Procédé selon la revendication 16, carac- térisé en ce que la poudre de diamant a une dimension de grain d'au moins 10 Nom et la poudre ultrafine de diamant une dimension de grain d'au plus 0,5 Nom. 19 Procédé selon les revendications 16 ou 18, caractérisé en ce que la poudre de diamantaune dimension de grain de 10 à 100 4 m. 20.Procédé selon l'une quelconque des reven- 51. dications précédentes, caractérisé en ce que les carbures sont WC et (Mo,W)C ayant la même structure cristalline que WC. 21 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le mélange contenant le carbure et le métal du groupe fer dans une proportion telle que la teneur en carbure est supérieure à celle correspondant à la composition eutectique est utili- sé et la croissance des grains de la poudre ultrafine de diamant est inhibée au-dessus d'une température à laquelle l'eutectique du carbure et du métal du groupe fer est for- mée. 22 Procédé de fabrication d'un aggloméré de diamant pour outil, comprenant 50 à 85 % en volume de gros grains de diamant ayant une dimension de 10 à gm et le reste en liant comprenant de 60 à 90 % en volume de grains ultrafins de diamant avec une dimension de grain d'au plus 1 Nom, WC ou (Mo,W)C ayant la même structure cristalline que WC, avec une dimension de grain d'au plus 1 Nm et un métal du groupe fer, caractérisé en ce qu'il comprend: la préparation d'un mélange de poudre. de diamant ayant une dimension de grain, de 10 à 100 Nom, de poudre ultrafine de diamant ayant une dimension de grain d'au plus 1 Nom, de poudre WC ou (Mo,W)C ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm, cette dernière ayant la même structure cristalline que la première, et un mé- tal du groupe fer, puis la soumission du mélange à une compression à chaud sous une pression et une température élevées auxquelles le diamant est stable en utilisant un dispositif à ultrahaute pression et température élevée. 23 Procédé selon la revendication 22, carac- térisé en ce que le mélange contient en outre entre 0,005 et 0,15 % en poids d'au moins du bore ou d'un composé con- tenant du bore. 24 Procédé selon la revendication 22, carac- térisé en ce qu'uneplaque d'alliage contenant au moins un métal du groupe fer est placée sur des poudres mélangées 52 2512430 de poudre de diamant ayant une dimension de grain de 10 à 100 jim, de poudre ultrafine de diarant ayant une dimension de grain d'au plus 1 gr et de poudre de, ? ou (Mo W)C ayant une dimension de grain d'au plus 1 An, puis soumise à une compression à chaud dans un dispositif à ultrahaute pression et tempé- rature élevée en utilisant un milieu de compression soli- de. Procédé selon la revendication 24, carac- térisé en ce que les poudres mélangées contiennent en ou- tre entre 0,005 et 0,15 % en poids d'au moins du bore ou d'un composé contenant du bore. 26 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 22 à 25, caractérisé en ce que le mélange contenant WC ou (Mo,W)C avant la même structure cristalline que WC et un métal du groupe fer dans une proportion telle que la te- neur en carbure est supérieure à celle correspondant à la composition eutectique est utilisé pour constituer une partie des composants du liant, et la croissance des grains de la poudre ultrafine de diamant est inhibée au-dessus d'une température à laquelle l'eutectique du carbure et du métal du groupe fer est formée. 27 Procédé de fabrication d'un aggloméré de diamant pour outil, caractérisé en ce qu'il comprend la fourniture d'une couche intermédiaire constituée d'un mé- lange de nitrure de bore sous forme haute pression et au moins un élément choisi dans le groupe constitué des car- bures nitrures et carbonitrures des éléments des groupes 4 a et 5 a de la classification périodique, leurs solutions solides et leurs mélanges sur un substrat d'alliage WC-Co ou substrat en cermet de cristaux de carbure du type (Mo, W) C liés par un métal du groupe fer, le chargement sur les pou- dres mélangées de la couche intermédiaire de 20 à 85 % en volume de grains de diamant ayant une dimension d'au moins 3 g Nm et le reste en mélange de 20 à 95 % en volume de grains ultrafins de diamant ayant une dimension d'au plus 1 gm, au moins un élément avec une dimension de grain d'au plus 1 gm, choisi dans le groupe constitué des carbures, carbo- 53. nitrure$-,borures des éléments des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classification périodique, leurs solutions solides et leurs cristaux mélangés et une poudre de métal du groupe fer, la compression à chaud de l'ensemble à une teppératu- re et une pression élevées auxquelles le diamant est sta- ble en utilisant un dispositif à ultrahaute pression et température élevée, d'o il résulte le frittage de la poudre de la couche dure contenant du diamant et de la poudre de la couche intermédiaire et leur liaison simul- tanée au substrat. 28 Procédé selon la revendication 27, carac- térisé en ce que la couche intermédiaire est obtenue en plaçant le mélange destiné à constituer la couche intermé- diaire sous forme d'une poudre ou d'un aggloméré sur le substrat ou en appliquant ou revêtant le mélange sur le substrat. 29 Procédé selon les revendications 27 ou 28, caractérisé en ce que le mélange destiné à la couche in- termédiaire contient en outre au moins 0,1 % en poids 2 e d'au moins un élément choisi dans le groupe constitué de Al, Si et leurs mélanges. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 27 à 29, caractérisé en ce que les grains de diamant ayant une dimension de 10 à 100 gm sont contenus suivant une proportion de 50 à 85 % en volume et les grains ultrafins de diamant ayant une dimension d'au plus 1 Nm sont contenus suivant une proportion de 60 à 90 % en volume. 31 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 27 à 30, caractérisé en ce que les carbures pour la couche dure sont WC et (Mo,W)C ayant la même structure cristallique que WC. 32 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 27 à 31, caractérisé en ce qu'une plaque en al- liage constituée d'au moins un métal du groupe fer est pla- cée sur des poudres mélangées ayant de 20 à 85 % en volume de grains de diamant avec une dimension de grain d'au moins 54 2512430 3 Dm et le reste en mélange de 20 à 95 % en volume de grains ultra-fins de diamant ayant une dimension de grain d'au plus 1 Dam et au moins un élément ayant une dimension de grain d'au plus 1 gm, choisi dans le groupe constitué des carbures, carbonitrures,nitrures et borures des éléments des groupes 4 a, 5 a et 6 a de la classifica- tion périodique, leurs solutions solides-et leurs cris- taux mélangés. 33 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 27 à 32, caractérisé en ce que le carbure et le métal du groupe fer dans les poudres mélangées destinées à constituer la couche dure sont dans une proportion tel- le que la teneur en carbure est supérieure à celle corres- pondant à la composition eutectique. 34 Procédé selon les revendications 27 à 33, caractérisé en ce que le nitrure du mélange destiné à cons- tituer la couche intermédiaire est Ti N. Procédé selon la revendication 31, carac- térisé en ce que les poudres mélangéescontiennent en ou- tre entre 0,005 et 0,15 % en poids d'au moins du bore ou d'un composé contenant du bore.