(57)【要約】  耐摩耗工具は、粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤモンドと、非ダイヤモンド状炭素と、からなる複合多結晶のダイヤモンドをコアとしている。複合多結晶ダイヤモンドの多結晶ダイヤモンドが複合多結晶内で三次元的に連続しており、一次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤモンドと、非ダイヤモンド状炭素と、からなる複合多結晶ダイヤモンドをコアとした耐摩耗工具。
【請求項２】
前記複合多結晶ダイヤモンドの前記多結晶ダイヤモンドが前記複合多結晶内で三次元的に連続しており、一次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍである請求項１に記載の耐摩耗工具。
【請求項３】
前記非ダイヤモンド状炭素が前記複合多結晶ダイヤモンド全体中に占める割合は、体積比で、０．０５％以上である請求項１または２に記載の耐摩耗工具。
【請求項４】
前記非ダイヤモンド状炭素がグラファイト状炭素である請求項１から３のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項５】
前記複合多結晶ダイヤモンドの非ダイヤモンド状炭素が圧縮型グラファイトである請求項１から４のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項６】
前記複合多結晶ダイヤモンドをコアとした耐摩耗工具のうち、その加工に作用する面には、前記非ダイヤモンド状炭素が分散しており、その割合（非ダイヤモンド状炭素の面積／加工に作用する面の面積）が０．０５％以上である請求項１から５のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項７】
前記割合が０．０５−２０％である請求項６に記載の耐摩耗工具。
【請求項８】
前記複合多結晶ダイヤモンドには孔が設けられ、前記孔には加工に作用する面が形成されており、前記加工に作用する面の表面粗さがＳａで１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である請求項１から７のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項９】
前記耐摩耗工具は伸線ダイスであり、前記孔のうち、ベアリング部の真円度が０．２μｍ以下である請求項１から８のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項１０】
前記耐摩耗工具は伸線ダイスであり、前記孔の形状のうちリダクション角度は３〜２０°である請求項１から９のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項１１】
前記耐摩耗工具は伸線ダイスであり、前記孔の形状のうちリダクション角度は３〜１０°である請求項１０に記載の耐摩耗工具。
【請求項１２】
前記耐摩耗工具は伸線ダイスであり、前記孔の形状のうちベアリング部の直径をＤとしたときに、前記ベアリング部の長さは０．２Ｄ以上１．０Ｄ以下である請求項１から１１のいずれか１項に記載の耐摩耗工具。
【請求項１３】
前記ベアリング部の長さは０．６Ｄ以上１．０Ｄ以下である請求項１２に記載の耐摩耗工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗工具に関する。
本出願は、２０１５年１０月３０日出願の日本出願第２０１５−２１４０４４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の耐摩耗工具は下記の文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２３２１０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９６５９５号公報
【特許文献３】国際公開２００８／０８８０４８号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係る耐摩耗工具は、粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤモンドと、非ダイヤモンド状炭素と、からなる複合多結晶ダイヤモンドをコアとした耐摩耗工具である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】従来の単結晶ダイヤモンドを使った伸線ダイスの断面を見た概略図である。
【図２Ａ】従来の単結晶ダイヤモンドを使った伸線ダイスの摩耗する前の状態の写真である。
【図２Ｂ】従来の単結晶ダイヤモンドを使った伸線ダイスの摩耗した後の状態の写真である。
【図３】実施例において使用した本開示の伸線ダイスと比較例の伸線ダイスの概略形状を示した図である。
【図４】本開示の伸線ダイスと比較例の伸線ダイスを使い伸線加工を行った時の、伸線距離に対する伸線加工した線材の直径の変化する状況を示したグラフである。
【図５】本開示の伸線ダイスと比較例の伸線ダイスを使い伸線加工を行った時の、伸線距離に対する伸線加工した線材の真円度の変化する状況を示したグラフである。
【図６】本開示の伸線ダイスと比較例の伸線ダイスを使い伸線加工を行った時の、伸線距離に対する伸線加工した線材の表面あらさの変化する状況を示したグラフである。
【図７Ａ】本開示の伸線ダイスを使い伸線距離が６０ｋｍの伸線加工を行った時の、線材の表面の写真である。
【図７Ｂ】比較例１の伸線ダイスを使い伸線距離が６０ｋｍの伸線加工を行った時の、線材の表面の写真である。
【図７Ｃ】比較例２の伸線ダイスを使い伸線距離が６０ｋｍの伸線加工を行った時の、線材の表面の写真である。
【図７Ｄ】比較例３の伸線ダイスを使い伸線距離が６０ｋｍの伸線加工を行った時の、線材の表面の写真である。
【図７Ｅ】比較例４の伸線ダイスを使い伸線距離が６０ｋｍの伸線加工を行った時の、線材の表面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
従来、耐摩耗工具の１つとして、孔径５０μｍ以下の極細線あるいは１ｍｍ以上の太径の線材など様々な直径の線材を伸線加工するための伸線ダイスには、天然あるいは合成単結晶ダイヤモンド、焼結ダイヤモンドあるいはＣＶＤダイヤモンドなどの多結晶ダイヤモンドを素材として、図１のような形状のものが使用されていた。しかし、単結晶ダイヤモンドは、伸線を長時間行うと結晶方位の影響で図２Ｂのような偏摩耗が生じて、伸線した線材の真円度および表面粗さが悪化するという問題がある。単結晶ダイヤモンドは、結晶格子面の間隔が方位によって異なり、また、各格子面によって面内の原子密度が異なる。このため、耐摩耗性に顕著な方向依存性があり、伸線後に偏摩耗が生じ、真円度や表面粗さが悪化する。
【０００７】
また、ステンレス線、スチールコードなどの高硬度線伸線用のダイスは、線引き時にダイスに過度の応力が加わり、劈開によるクラックが生じるという問題がある。このため、このような用途には、現状は、一般に多結晶ダイヤモンドが用いられている。
【０００８】
一方、多結晶ダイヤモンドは、ダイス内面の表面粗さが粗くなりやすく、熱伝導率が低いために潤滑効果が低下し、断線したり線材の表面に疵が入りやすくなる。
【０００９】
現在、工具用に市販されている多結晶ダイヤモンドは、焼結助剤あるいは結合剤としてＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの鉄族金属や、ＳｉＣなどのセラミックスが用いられている。これらは、ダイヤモンドの粉末を焼結助剤や結合剤とともにダイヤモンドが熱力学的に安定な高圧高温条件下（通常、圧力５〜６ＧＰａ、温度１３００〜１５００℃）で焼結することにより得られる。しかし、１０体積％前後の焼結助剤あるいは結合材を含むため高精度な形状や良好な表面粗さの孔が得られず、真円度および表面粗さを求められる線材の伸線には適用できない。天然に産出する多結晶ダイヤモンド（カーボナードやバラス）も知られ、一部掘削ビットとして使用されているが、粒子が粗く、また欠陥も多く、品質のバラツキも大きいため、ダイス用途には使用されていない。
【００１０】
他の工具用の多結晶ダイヤモンドとして、特開平２−２３２１０６号公報（特許文献１）には、厚さが５０μｍ以上、平均結晶粒径が５０μｍ以下であり、ラマン分光分析によるダイヤモンド炭素（Ｘ）と非ダイヤモンド炭素（Ｙ）のピーク比（Ｙ／Ｘ）が０．２以下、比抵抗が１０７Ω・ｃｍ以上である多結晶ダイヤモンドが開示されている。これは、非ダイヤモンド炭素を大幅に減少させて高純度の多結晶ダイヤモンドとし、粒子の微小破砕や脱落による摩耗を防止するものである。
【００１１】
また、特開２００４−１９６５９５号公報（特許文献２）には、平均粒子径が２００ｎｍ以下の超微粒合成ダイヤモンド粉末の焼結体からなり、該焼結体は焼結助剤なしで静的圧縮法による超高圧装置を用いて焼結された、ダイヤモンド結晶と生成した微量の非ダイヤモンド炭素とからなる複合焼結体であり、ヴィカース硬さが８５ＧＰａ以上である耐熱性ダイヤモンド複合焼結体が開示されている。このダイヤモンド焼結体は、上記の出発物質と製造方法により、ダイヤモンド粒子は容易に塑性変形し、小さいダイヤモンド粒子が固有に持っている大きな表面エネルギーを駆動力にして、焼結助剤を全く使用しないでも耐熱性ダイヤモンド複合焼結体が得られ、しかも微量の非ダイヤモンド炭素を含有する複合焼結体であるため、電気伝導性が付与されて放電加工が可能なダイヤモンド複合焼結体にすることができるものである。
【００１２】
さらに、国際公開２００８／０８８０４８号公報（特許文献３）には、非ダイヤモンド型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で焼結助剤や触媒の添加なしに直接的にダイヤモンドに変換焼結された、実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダイヤモンドをコアとした伸線ダイスであり、多結晶ダイヤモンドが、最大粒径が１００ｎｍ以下、平均粒径が５０ｎｍ以下の微粒のダイヤモンドと、最小粒径５０ｎｍ以上、最大粒径１００００ｎｍ以下の板状もしくは粒状の粗粒ダイヤモンドの混合組織を持ち、多結晶ダイヤモンドには伸線加工される線材を引き抜く孔が設けられる、伸線ダイスが開示されている。このような多結晶ダイヤモンドの伸線ダイスは、耐摩耗性が高く、偏摩耗や劈開ワレも少ないダイスが得られ、従来材質の３倍以上の耐久性をもつ伸線ダイスにすることができるものである。
【００１３】
しかし、これらの従来のダイヤモンドをダイス・ノズルなどの耐摩耗工具や切削工具に使用した場合、以下のような問題が生じる。
【００１４】
まず、単結晶ダイヤモンドを使用した耐摩耗工具は、偏摩耗が発生する問題がある。
次に、多結晶ダイヤモンドとして、Ｃｏなどの４〜６族の遷移金属をバインダーとした焼結ダイヤモンド、ＳｉＣなどのセラミックスをバインダーとした焼結ダイヤモンド、あるいは多結晶ＣＶＤダイヤモンドなどがあるが、これらを使用した耐摩耗工具は、加工したものの表面あらさが粗くなる問題がある。耐摩耗工具の例として伸線ダイスがあるが、伸線ダイスの摩耗を抑制したり、加工した線材の表面粗さを良くするためには、リダクション角度を小さくしたり、ベアリング長さを長くする方法が考えられるが、このようにすると線材が断線する問題が生じる。本開示は、この断線の問題も解決するものであり、リダクション角度を小さくしたり、ベアリングを長くして、工具摩耗を抑制し、孔径の変化や真円度の変化を抑えて工具寿命を長くするとともに、断線も発生しにくい高品質の耐摩耗工具とする。
【００１５】
さらに、特許文献３のダイヤモンドは、多結晶ダイヤモンドではあるがダイヤモンドの粒子径が小さいため表面あらさの問題は解決できるが、価格が高いという問題がある。
【００１６】
またこれらの多結晶ダイヤモンドは、熱伝導性が低いため潤滑性に劣る問題もある。さらに、上記のダイヤモンドを他の耐摩耗性工具に用いた場合にも同じような問題が生じる。
【００１７】
本開示は、以上の従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、優れた耐摩耗性を有する耐摩耗工具を提供するものである。
【００１８】
本開示の一態様に係る耐摩耗工具は、粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤモンドと、非ダイヤモンド状炭素と、からなる複合多結晶ダイヤモンドをコアとした耐摩耗工具である。この複合多結晶ダイヤモンドは、非ダイヤモンド型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で焼結助剤や触媒の添加なしに直接的にダイヤモンドに変換焼結されたダイヤモンドと、未変換あるいは変換途中の非ダイヤモンドからなる複合焼結体である。
【００１９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
【００２０】
本願発明は、線材の伸線加工用の伸線ダイスやノズルなどの耐摩耗工具に関する。
好ましくは、複合多結晶ダイヤモンドの多結晶ダイヤモンドが複合多結晶内で三次元的に連続しており、一次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍである。なお、本願における平均粒径とは、以下のようにして求めたものとする。まず、多結晶ダイヤモンドの焼結体組織をＳＥＭまたはＴＥＭで観察し、画像処理で個々の粒子（一次粒子）を抽出してその粒子の面積を算出し、その面積を円形と仮定した場合の直径を粒径とする。そして、単位面積（たとえば５０μｍ×５０μｍ）あたりの各粒子の粒径の平均値を平均粒径とする。
【００２１】
好ましくは、複合多結晶ダイヤモンドの非ダイヤモンド状炭素の複合多結晶ダイヤモンド全体に占める割合は体積比で、０．０５％以上である。より好ましくは、０．０５−４０％とし、さらに好ましくは０．０５−２０％とする。さらに好ましくは、１−１５％とする。なお、この数値は、（非ダイヤモンド状炭素の体積）／（非ダイヤモンド炭素の体積＋多結晶ダイヤモンドの体積）で算出した数値とする。非ダイヤモンド状炭素の体積と多結晶ダイヤモンドの体積との比率は、Ｘ線回折法によりそれぞれの体積を求めて、以下の式で算出する。
【００２２】
（非ダイヤモンド状炭素の体積）／（非ダイヤモンド状炭素の体積＋多結晶ダイヤモンドの体積）。
【００２３】
好ましくは、複合多結晶ダイヤモンドの非ダイヤモンド状炭素がグラファイト状炭素である。
【００２４】
好ましくは、複合多結晶ダイヤモンドの非ダイヤモンド状炭素が圧縮型グラファイトである。
【００２５】
好ましくは、複合多結晶ダイヤモンドをコアとした耐摩耗工具のうち、その加工に作用する面には、非ダイヤモンド状炭素が分散しており、その割合（非ダイヤモンド状炭素の面積／加工に作用する面の面積）は０．０５％以上である。より好ましくは、０．０５−４０％とし、さらに好ましくは０．０５−２０％とする。この割合は、多結晶ダイヤモンドの焼結体組織をＳＥＭで観察し、ＳＥＭ組織像から画像処理（２値化処理）を用いてダイヤモンド部分と非ダイヤモンド部分とを区別して、非ダイヤモンド部分の割合を、以下の式で算出する。
【００２６】
（非ダイヤモンド状炭素の面積）／（非ダイヤモンド状炭素の面積＋多結晶ダイヤモンドの面積）。
【００２７】
好ましくは、複合多結晶ダイヤモンドには孔が設けられ、孔には加工に作用する面が形成されており、加工に作用する面の表面粗さをＳａで１ｎｍ以上３００ｎｍ以下とするのが好ましい。複合多結晶ダイヤモンドに形成された孔のうち、ベアリング部の真円度を０．２μｍ以下とするのが好ましい。なお、本願において真円度は、ダイスで伸線加工した線材の直径を３６０°の各方向で測定した時の最大の径と最小の径との差である。表面粗さＳａはＩＳＯ  ２５１７８で定義されている。
【００２８】
また、孔の形状のうちリダクション角度を３〜２０°にするのが好ましい。線材の種類により、より好ましくは、金線を伸線加工する場合には７〜１５°、銅線を伸線加工する場合には７〜１５°、タングステン線を伸線加工する場合には６〜１３°、ステンレス線を伸線加工する場合には６〜１３°、スチールコードを伸線加工する場合には６〜１３°とする。
【００２９】
さらに、ベアリング部の直径をＤとしたときに、ベアリング部の長さを０．２Ｄ以上１．０Ｄ以下とするのが好ましい。
【００３０】
０．２Ｄ未満では線材の加工が不十分になるおそれがあるため０．２Ｄ以上とする。１．０Ｄを超えると断線しやすくなったり、ベアリングへの潤滑剤供給が不十分になることにより線材に疵が入ったりベアリング部の摩耗が早くなるおそれがあるため１．０Ｄ以下とする。なお、「おそれがある」とは、僅かながらそのようになる可能性があることを示し、高い確率でそのようになることを意味するものではない。
【００３１】
また、このような伸線ダイスは、減面率を１０〜３０％として使用するのが好ましい。
上記の耐摩耗工具によれば、孔の真円度が悪化しにくく、長時間真円度の良い状態を持続できる。また、グラファイト状炭素などの非ダイヤモンド状炭素の存在および、この非ダイヤモンド状炭素に潤滑剤が浸み込むことにより、潤滑性が向上し、加工時の抵抗が小さくなる。
【００３２】
［本願発明の実施形態の詳細］
非ダイヤモンド状炭素を出発物質として、１０万気圧、２０００℃以上で焼結させると、平均粒径がたとえば４００ｎｍの非常に微細な粒子状ダイヤモンドのマトリックスに、たとえば６００ｎｍの比較的粗い非ダイヤモンド状炭素が分散した組織の複合多結晶ダイヤモンド焼結体が得られる。
【００３３】
ここで、粒子状ダイヤモンドの平均粒径は１０００ｎｍ以下で非ダイヤモンド状炭素の平均粒径は２０００ｎｍ以下が好ましい。その範囲を超えると、特に、非ダイヤモンド状炭素部での耐摩耗性や耐欠け性が劣化するおそれがある。一方、耐摩耗性や耐欠け性を高める観点から、粒子状ダイヤモンドの平均粒径は５００ｎｍ以下、非ダイヤモンド状炭素の平均粒径は７００ｎｍ以下が好ましい。
【００３４】
非ダイヤモンド状炭素を出発原料として、Ｍｏなどの金属カプセルに充填する。粉砕された微細炭素を用いる場合は、充填作業を高純度な不活性ガス中で行う必要がある。次に、マルチアンビル型超高圧装置やベルト型超高圧装置などの等方加圧や静水圧加圧が可能な超高圧高温発生装置を用いて、温度２０００℃以上で、１０万気圧下で所定時間保持する。非ダイヤモンド状炭素の一部は粒子状ダイヤモンドに直接変換され、同時に焼結され、粒子状ダイヤモンドの平均粒径が１０００ｎｍ以下、非ダイヤモンド状炭素の平均粒径が２０００ｎｍ以下の複合多結晶ダイヤモンド焼結体を得る。
【００３５】
こうして、粒子状ダイヤモンドのマトリックスの中に非ダイヤモンド状炭素が分散した組織の複合多結晶ダイヤモンド焼結体が安定して得られる。
【００３６】
また、グラファイトを出発物質として、上記の高圧高温処理する際に、加熱速度を１００〜１０００℃／分とすることでも同様の組織の複合多結晶ダイヤモンド焼結体が得られる。
【００３７】
粒子状ダイヤモンドの平均粒径を１０００ｎｍ以下とし、非ダイヤモンド状炭素の平均粒径を２０００ｎｍ以下とし、これらを複合化することの効果により、耐摩耗性及び耐欠け性が向上し、さらに特性のバラつきも少ない。
【００３８】
この複合多結晶ダイヤモンドをコアにしてレーザなどにより孔を形成し、孔の面を研摩する。研摩された孔の面の表面粗さはＳａで１ｎｍ以上３００ｎｍ以下とする。このような表面粗さにすると、伸線ダイスでは、伸線加工を行う場合に、伸線抵抗が低く抑えられて摩耗量も少なくなるので寿命が向上し、しかも耐摩耗性の高い多結晶ダイヤモンドにも関わらず比較的研摩が容易で短時間に加工が行える。
【００３９】
また、このようなレーザ加工と研摩加工によりベアリング部の断面を見た時の孔の真円度が０．２μｍ以下となるように加工すれば、高精度で高品質の線材が得られ長寿命のダイスとすることができる。
【００４０】
（実施例１）
図３は、実施例において使用した本開示の伸線ダイスと比較例の伸線ダイスの概略形状を示した図である。図３を参照して、ダイヤモンド１は入口１１および出口１２を有し、入口１１から出口１２に向かう孔１４が設けられる。そして、ダイヤモンド１は、入口１１側からベル部１ａ、アプローチ部１ｂ、リダクション部１ｃ、ベアリング部１ｄ、バックリリーフ部１ｅおよびエクジット部１ｆを有する。ダイヤモンド１に孔１４が設けられることで入口１１側から線材が挿入され、線材は出口１２側へ引き抜かれる。
【００４１】
側壁１３の傾斜は中心軸としての軸１５に対して徐々に変化している。なお、図３で示す断面では、孔１４は軸１５に対して対称な形状に構成されている。ベアリング部１ｄに近づくにつれて孔の直径は小さくなる。さらに、孔１４を規定する側壁１３の傾きはベアリング部１ｄに近づくにつれて小さくなり、ベアリング部１ｄに近づくにつれて側壁１３と軸１５とのなす角が小さくなる。ベアリング部１ｄとリダクション部１ｃとの境界部を構成する曲面は、滑らかな曲線の組合せで構成される。ベアリング部１ｄでの孔１４の内径をＤとする。ベアリング部１ｄに続いて孔の直径が大きくなるバックリリーフ部１ｅが設けられ、さらに出口１２側には曲線形状で形成されるエクジット部１ｆが設けられる。
【００４２】
ダイヤモンド１には、軸１５に垂直な第一の面５が入口１１側に設けられ、軸１５に垂直な第二の面６が出口１２側に設けられる。リダクション部１ｃの開き角度（リダクション角度）は、３から２０°であることが好ましい。ベアリング部１ｄの長さは０．２Ｄ以上１．０Ｄ以下であることが好ましい。
【００４３】
耐摩耗工具の例として上記の伸線ダイスを使い、この伸線ダイスに使用するダイヤモンド素材として、粒径０．０５〜１０μｍ、純度９９．９５％以上の結晶性の良いグラファイト粉末をＭｏカプセルに充填、密封し、これを超高圧発生装置を用いて、種々の圧力、温度条件で３０分処理した。得られた試料の生成相をＸ線回折により同定し、ＳＥＭ観察により構成粒子の粒径を調べた。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
この結果から、平均粒径１０００ｎｍ以下の粒子状ダイヤモンドのマトリックスの中に、平均粒径２０００ｎｍ以下の非ダイヤモンド状炭素が分散した組織の複合多結晶ダイヤモンド焼結体が安定して得られる。
【００４６】
次に、上記のダイヤモンドを使った本開示の伸線ダイスと従来の各種ダイヤモンド素材を使った伸線ダイスを製作し、伸線加工テストを行った。本開示の伸線ダイスに使用したダイヤモンド素材は、上記のダイヤモンド素材のうち表１に示す試料３の多結晶ダイヤモンドである。比較例の伸線ダイスに使用したダイヤモンド素材として、特許文献３に記載された超微粒バイダレス焼結ダイヤモンド（比較例１）、平均粒径１μｍの焼結ダイヤモンド（比較例２）、平均粒径１μｍの焼結ダイヤモンドでバインダーが除去されたもの（比較例３）、高圧合成単結晶ダイヤモンド（比較例４）の４種類である。
【００４７】
伸線加工前のダイスの孔形状は、本開示および比較例１〜４のいずれも孔径（ベアリング径Ｄ）は８０μｍ、ベアリング部の真円度は０．２μｍ以下、ベアリング部長さは０．３Ｄ、リダクション角度（リダクション部１ｃの開き角度）は１０〜１２°、加工に作用する面の表面粗さはＳａで１４ｎｍである。
【００４８】
試験条件として、伸線する線材は、直径８６．６μｍのステンレス線（ＳＵＳ３０４）を使い、減面率は１４％とし、伸線加工を行った。５種類のダイスは初期の孔径が僅かに異なっているため、伸線する線材は初期の孔径より約６μｍ大きい径のステンレス線としている。
【００４９】
ダイス孔径は、伸線した線材の直径を以下の方法で測定して、その直径がダイス孔径と考え、直径の変化を確認した。また、真円度は、ダイスで伸線加工した線材の直径を３６０°の各方向で測定した時の最大の径と最小の径との差を真円度とした。伸線した線材の直径の測定方法は、セルサ社製ワイヤー線径測定器（ＬＤＳＮ）を使い、１ｋｍ伸線するごとに伸線加工を中断し、伸線加工した線材の直径を３６０°にわたって２５０点測定した。この２５０点の測定値の平均値をダイス孔径とし、最大値と最小値の差を真円度として算出した。これらの数値をグラフにしたものが、図４と図５である。線材の表面あらさは、線材の表面を円周方向に表面あらさ計で測定した。測定する長さは４０μｍとし、この測定値をグラフにしたものが図６である。なお、グラフの曲線は、最小二乗法による近似曲線としている。
【００５０】
図４のグラフは、伸線距離に対するダイス孔径の変化を示しており、図５のグラフは、伸線距離に対するダイス孔の真円度の変化を示している。この結果を見ると、孔径の変化する速度は本開示の伸線ダイスに比べて比較例４の伸線ダイスの方が３倍以上速く、比較例１〜３は本開示の伸線ダイスに近い。また、真円度の変化も、本開示および比較例１〜３の伸線ダイスがほとんど変化しないのに比べて比較例４の伸線ダイスは大幅に変化しており、本開示のダイスは従来の高圧合成単結晶ダイヤモンドを用いた伸線ダイスに比べて非常に耐久性に優れることが確認できた。
【００５１】
次に、図６のグラフは、伸線距離に対する線材の表面あらさの変化を示しており、図７Ａから図７Ｅは伸線距離が６０ｋｍの時点での伸線加工した線材表面の写真である。本開示の伸線ダイスは、伸線加工を継続しても線材の表面あらさは悪化しにくく、比較例の伸線ダイスに比べて優れていることが分かった。
【００５２】
以上の結果からわかるように、伸線加工を行っていった時の線材の直径の変化、線材の真円度の変化、線材の表面あらさの変化の違いにより、本開示の伸線ダイスは、従来の伸線ダイスに比べて、耐摩耗性、線材の品質やコスト面において優れているのがわかり、低コストで真円度の変化も少なく精度の良い高品質の伸線加工が長時間にわたって行えることがわかる。
【００５３】
（実施例２）
実施例２では、表２の各試料番号のダイスを使い、孔の変化（孔径・真円度）、伸線した線材表面粗さ、断線の発生状況でダイスを評価した。
【００５４】
伸線する線材は、直径φ８６．６μｍのＳＵＳ３０４からなる線材、ダイス孔直径はφ８０．２μｍ、リダクション角度は８°（開き角度）、ベアリング長さは１．０Ｄ、減面率は１４％、伸線速度は６００ｍ／ｍｉｎ、潤滑剤は無しである。その結果を表２で示す。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
「断線の状況」における評価基準は、Ａは６０ｋｍ伸線で断線無し、Ｂは６０ｋｍ伸線の間に、１または２回断線あり、Ｃは６０ｋｍ伸線の間に、３回以上断線があったことを示す。他の実施例でも同様である。
【００５７】
試料番号１１のダイヤモンドダイスでは、すぐれた性能が得られることが分かった。
（実施例３）
実施例３では、表３の各試料番号のダイスを使い、孔の変化（孔径・真円度）、伸線した線材表面粗さ、断線の発生状況でダイスを評価した。試料番号２１−２５は粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤと、非ダイヤモンド状炭素として圧縮性グラファイトを含む複合多結晶ダイヤモンドをコアとする。ダイヤモンドの一次粒子の平均粒径が表３で示されている。
【００５８】
伸線する線材は、直径φ８６．６μｍのＳＵＳ３０４からなる線材、ダイス孔直径はφ８０．２μｍ、リダクション角度は８°（開き角度）、ベアリング長さは１．０Ｄ、減面率は１４％、伸線速度は１０００ｍ／ｍｉｎである。実施例３以降は、実施例２に比べて過酷な伸線速度の条件である。潤滑剤は無しである。その結果を表３で示す。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
表３より、一次粒子の平均粒径が１０−２５０ｎｍでは、過酷な伸線条件であっても優れた結果が得られることが分かった。
【００６１】
（実施例４）
実施例４では、表４の各試料番号のダイスを使い、孔の変化（孔径・真円度）、伸線した線材表面粗さ、断線の発生状況でダイスを評価した。試料番号３１−３５は粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤと、非ダイヤモンド状炭素として表４で示す体積比の圧縮性グラファイトを含む複合多結晶ダイヤモンドをコアとする。
【００６２】
伸線する線材は直径φ８６．６μｍのＳＵＳ３０４からなる線材である。ダイス孔直径φ８０．２μｍ、リダクション角度は８°（開き角度）、ベアリング長さは１．０Ｄ、減面率は１４％、伸線速度は１０００ｍ／ｍｉｎ、潤滑剤は無しとした。その結果を表４に示す。
【００６３】
【表４】
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【００６４】
表４より、圧縮性グラファイトの割合が０．０５−２０％であれば、過酷な伸線条件であっても優れた結果が得られることが分かった。
【００６５】
（実施例５）
実施例５では、表５の各試料番号のダイスを使い、孔の変化（孔径・真円度）、伸線した線材表面粗さ、断線の発生状況でダイスを評価した。試料番号４１−４５は粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤと、非ダイヤモンド状炭素として圧縮性グラファイトを含む複合多結晶ダイヤモンドをコアとする。ベアリング部での圧縮性グラファイトの面積割合も表５で示す。
【００６６】
伸線する線材は、直径φ８６．６μｍのＳＵＳ３０４からなる線材である。ダイス孔直径はφ８０．２μｍ、リダクション角度は８°（開き角度）、ベアリング長さは１．０Ｄ、減面率は１４％、伸線速度は１０００ｍ／ｍｉｎ、潤滑剤は無しとした。その結果を表５に示す。
【００６７】
【表５】
2017073424.tif 000007
【００６８】
表５から、圧縮性グラファイトの面積は０．０５％以上が好ましく、０．０５％−２０％がさらに好ましいことが分かった。
【００６９】
（実施例６）
実施例６では、表６の各試料番号のダイスを使い、孔の変化（孔径・真円度）、断線の発生状況でダイスを評価した。試料番号５１−５８は粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤと、非ダイヤモンド状炭素として圧縮性グラファイトを１０ｖｏｌ％含む複合多結晶ダイヤモンドをコアとする。伸線する線材は、直径φ８６．６μｍのＳＵＳ３０４からなる線材である。ダイス孔直径はφ８０．２μｍ、ベアリング長さは１．０Ｄ、減面率は１４％、伸線速度は１０００ｍ／ｍｉｎ、潤滑剤は無しとした。その結果を表６に示す。
【００７０】
【表６】
2017073424.tif 000008
【００７１】
表６から、リダクション角度は３−２０°であれば好ましいことが分かった。
（実施例７）
実施例７では、表７の各試料番号のダイスを使い、孔の変化（孔径・真円度）、伸線した線材表面粗さ、断線の発生状況でダイスを評価した。試料番号６１−６５は粒子状ダイヤモンドが直接接合した多結晶ダイヤと、非ダイヤモンド状炭素として圧縮性グラファイトを１０ｖｏｌ％含む複合多結晶ダイヤモンドをコアとする。伸線する線材は、直径φ８６．６μｍのＳＵＳ３０４からなる線材である。ダイス孔直径はφ８０．２μｍ、リダクション角度は８°（開き角度）、減面率は１４％、伸線速度は１０００ｍ／ｍｉｎ、潤滑剤は無しとした。その結果を表７に示す。
【００７２】
【表７】
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【００７３】
表７から、ベアリング長さは０．２Ｄ−１．０Ｄであれば好ましいことが分かった。
すなわち、偏摩耗を防止できて真円度に優れた耐摩耗工具を提供できることが分かる。このような耐摩耗工具は、直接接合で製造された強固な多結晶ダイヤモンド素材を含み、グラファイトが存在して潤滑性にも優れた耐摩耗工具である。
【００７４】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することができる。伸線ダイスのみならず、圧縮導体ダイス、皮剥ダイス（表面状態に厳しい線材の伸線中間工程にて、線材表面をダイヤモンドの内周刃によってそぎ落とす）、錫引き用ダイス（ケースへの錫付着を押さえるため、ケースにチタン材を使用）、クロスヘッド（ポイント銅線等の合成樹脂被覆に使用）、ウォータージェットノズル、線切断工具、セラミック丸棒押し出しノズル、シャープペンシル芯、スプレードライヤーノズル、液圧ダイスなどに本開示に従った耐摩耗工具を用いることができる。伸線ダイスであっても、孔の形状は、丸型、四角、トラック型（平行な一対の直線と、その直線の端部を結ぶ一対の対向する円弧とで形成される。陸上競技のトラックに類似した形状）、リボン型、六角などのさまざまな形状を採用することができる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１  ダイヤモンド、１ａ  ベル部、１ｂ  アプローチ部、１ｃ  リダクション部、１ｄ  ベアリング部、１ｅ  バックリリーフ部、１ｆ  エクジット部、２  ケース、１１  入口、１２  出口、１３  側壁、１４  孔、１５  軸。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【国際調査報告】
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