(57)【要約】  粒間結合を示すダイヤモンド粒子又は結晶粒の塊と、ダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤材料とを含んでなる多結晶ダイヤモンド材料であって、ダイヤモンド用非金属触媒材料が、アンモニウム化合物から誘導される少なくとも1種の窒素化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物化合物を含む、多結晶ダイヤモンド材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒間結合を示すダイヤモンド粒子又は結晶粒の塊と、ダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤材料とを含んでなる多結晶ダイヤモンド材料であって、前記ダイヤモンド用非金属触媒材料が、アンモニウム化合物から誘導される少なくとも1種の窒素化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物化合物を含む、多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項２】
前記アンモニウム化合物が、炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、酸化物イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン、チタン酸イオン、ケイ酸イオン、ハロゲン化物イオン、及びその組合せを含む群より選択されるアニオンを含む、請求項1に記載の多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項３】
前記ハロゲン化物化合物が、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン、アンモニウムイオン、及びその組合せを含む群より選択されるカチオンを含む、請求項1に記載の多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項４】
前記ダイヤモンド用非金属触媒材料が、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化イットリウム、塩化ジルコニウム、塩化亜鉛、塩化ニオブ、その酸化状態、及びその混合物の1種以上を含む、請求項3に記載の多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項５】
前記ダイヤモンド粒子又は結晶粒が約5nm〜約50μmの平均粒径を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項６】
前記多結晶ダイヤモンド材料のダイヤモンド含量が、前記多結晶ダイヤモンド材料の体積の少なくとも80%、最大で98%である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項７】
前記多結晶ダイヤモンド材料が、最大で20体積%の前記ダイヤモンド用非金属触媒材料を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の多結晶ダイヤモンド材料。
【請求項８】
多結晶ダイヤモンド材料の製造方法であって、ダイヤモンド粒子又は結晶粒の塊を用意する工程、前記ダイヤモンド粒子又は結晶粒を、少なくとも1種のアンモニウム化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物化合物を含んでなるダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤材料と接触させる工程、前記ダイヤモンド粒子又は結晶粒と前記結合剤材料を固めてグリーン体を形成する工程、及びダイヤモンドが熱力学的に安定な温度と圧力に前記グリーン体をさらし、焼結させ、多結晶ダイヤモンド材料を形成する工程を含む、方法。
【請求項９】
前記アンモニウム化合物が、炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、酸化物イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン、チタン酸イオン、ケイ酸イオン、ハロゲン化物イオン、及びその組合せを含む群より選択されるアニオンを含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハロゲン化物化合物が、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン、アンモニウムイオン、及びその組合せを含む群より選択されるカチオンを含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
前記ダイヤモンド用非金属触媒材料が、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化イットリウム、塩化ジルコニウム、塩化亜鉛、塩化ニオブ、その全ての酸化状態、及び／又はその混合物のいずれか1種以上を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記グリーン体を、ダイヤモンドが熱力学的にグラファイトより安定な圧力及び温度に前記ダイヤモンド用非金属触媒材料の存在下でさらす工程を含む、請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力が少なくとも約4GPaであり、かつ前記温度が少なくとも約1000℃である、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力が最大で約8GPaであり、かつ前記温度が最大で約2300℃である、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
請求項1〜7のいずれか1項に記載の多結晶ダイヤモンド材料を含む摩耗要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、多結晶ダイヤモンド(PCD)材料、及び該材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械その他の工具用のカッターインサートは、固結(cemented)炭化物基材に結合した多結晶ダイヤモンド(PCD)の層を含み得る。PCDは超硬材料の例であり、超砥粒材料とも呼ばれ、固結炭化タングステンの硬度値より実質的に大きい硬度値を有する。
PCDを含むコンポーネントは、岩、金属、セラミック、複合材料及び木含有材料等の硬質又は研削材料を切削、機械加工、穿孔又は分解するための種々多様な工具で使用されている。PCDは、骨格塊(skeletal mass)を形成する実質的に相互成長した(inter-grown)ダイヤモンド結晶粒の塊を含み、これがダイヤモンド結晶粒間の隙間を画定する。PCD材料は少なくとも約80体積%のダイヤモンドを含み、ダイヤモンド結晶粒の凝集塊を、ダイヤモンド用触媒材料とも呼ばれる焼結助剤の存在下で約5GPaより高い超高圧及び少なくとも約1,200℃の温度にさらすことによって製造され得る。ダイヤモンド用触媒材料は、ダイヤモンドがグラファイトより熱力学的に安定な圧力及び温度条件でダイヤモンド結晶粒の直接相互成長を促進できる材料であると解釈される。周囲圧力で、特に高温にてダイヤモンドのグラファイトへの変換を促進できるダイヤモンド用触媒材料もある。ダイヤモンド用触媒材料の例は、コバルト、鉄、ニッケル及びこれらのいずれかを含む特定合金である。PCDは、PCDにコバルト触媒材料源を与え得るコバルト固結炭化タングステン基材上で形成され得る。PCD材料内の隙間は少なくとも部分的に触媒材料で充填され得る。
【０００３】
しかしながら、このタイプのPCD材料によって経験される周知の課題は、ダイヤモンド用触媒材料、特にダイヤモンド用金属触媒材料、例えばCo、Ni又はFeの、隙間内における残留圧力が高温でPCD材料の性能に悪影響を与えることである。適用中、PCD材料は熱くなり、大体はダイヤモンドのグラファイト化を触媒する金属触媒材料の存在のため熱的に分解し、かつ金属触媒材料とダイヤモンドのミクロ構造との間の熱膨張の大きい差異のためPCD材料に応力をも生じさせる。
この課題に取り組む1つのアプローチは、典型的には浸出によって、当該技術分野では触媒／溶剤とも呼ばれる触媒材料をPCD材料から除去することである。
US 3,745,623及びUS 4,636,253は、浸出プロセスで加熱酸混合物を使用することを教示しており、それぞれHFと、HClと、HNO3の混合物及びHNO3とHFの混合物を使用する。
US 4,288,248及びUS 4,224,380は、HNO3-HF(硝酸とフッ化水素酸)を含む熱溶媒単独又はHCl-HNO3(塩酸と硝酸)を含む第2の熱溶媒との組合せにおけるPCDテーブルの浸出による触媒／溶剤の除去について記載している。
US 2007/0169419は、PCDテーブルの浸出されない部分を遮蔽し、この遮蔽したPCDテーブルを腐食性溶液に浸漬して水と王酸に触媒／溶剤を溶かすことによって、触媒／溶剤の一部又は全てをPCDテーブルから浸出させる方法について記載している。この浸出プロセスは、PCDテーブルと腐食性溶液との間の界面を揺り動かして触媒／溶剤の溶解速度を加速させる音響エネルギーの使用によって加速される。
US 4,572,722は、浸出プロセス前又は浸出プロセス中にレーザー切断又はスパーク放出によりPCDテーブルに穴を形成することによって加速される浸出プロセスを開示している。次に通常の酸浸出技術、電解浸出及び液体亜鉛抽出を利用してPCDテーブルが浸出される。
【０００４】
この課題に取り組むための代替アプローチは、熱的により安定なPCD材料を生じさせるダイヤモンド用非金属触媒材料を使用することである。
JP2795738(B2)は、ダイヤモンド粉末と金属炭酸塩の混合物を6〜12GPaの圧力と1700〜2500℃の温度で焼結させて、焼結ダイヤモンド層中の0.1〜15vol%の非金属結合剤から成る焼結多結晶材料を与えることを述べている。
JP4114966は、ダイヤモンド粉末とアルカリ土類金属炭酸塩に焼結助剤として添加される炭素粉末を用いて、非金属系の易焼結性を高めることを記載している。
JP2003226578も不十分な易焼結性の課題に取り組んでおり、炭酸塩をベースにした非金属溶剤／触媒系の焼結助剤としてのシュウ酸二水和物の使用について記載している。
JP2002187775は、焼結炭酸塩をベースにした非金属PCDを得るための他の有機化合物の添加について記載しており、JP6009271には、同様に金属炭化物の添加について記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般論として、この開示は、ダイヤモンド用非金属触媒材料を有する多結晶ダイヤモンド材料に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第1態様から見れば、粒間結合を示すダイヤモンド粒子又は結晶粒の塊と、ダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤材料とを含んでなる多結晶ダイヤモンド材料であって、ダイヤモンド用非金属触媒材料が、アンモニウム化合物から誘導される少なくとも1種の窒素化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物化合物を含む、多結晶ダイヤモンド材料を提供する。
アンモニウム化合物は、炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、酸化物イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン、チタン酸イオン、ケイ酸イオン、ハロゲン化物イオン、及びその組合せを含む群より選択されるアニオンを含み得る。
ハロゲン化物化合物は、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン、アンモニウムイオン、及びその組合せを含む群より選択されるカチオンを含み得る。
いくつかの実施形態では、ダイヤモンド用非金属触媒材料は、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化イットリウム、塩化ジルコニウム、塩化亜鉛、塩化ニオブ、その全ての酸化状態、及びその混合物の1種以上を含み得る。
いくつかの実施形態では、ダイヤモンド粒子又は結晶粒の平均粒径が約5nm〜約50μm、又は約20nm〜約20μm、又は約50nm〜約10μmであり得る。
いくつかの実施形態では、多結晶ダイヤモンド材料のダイヤモンド含量は、多結晶ダイヤモンド材料の体積の少なくとも約80%、少なくとも約88%、少なくとも約90%、少なくとも約92%又は少なくとも約96%でさえあり得る。1つ以上の実施形態では、多結晶ダイヤモンド材料のダイヤモンド含量は、多結晶ダイヤモンド材料の体積の最大で約98%であり得る。
ダイヤモンド用非金属触媒材料の含量は、例えば、PCD材料の最大で約20体積%、最大で約10体積%、最大で約8体積%、又は最大で約4体積%でさえあり得る。
【０００７】
さらなる態様から見れば、多結晶ダイヤモンド材料の製造方法であって、ダイヤモンド粒子又は結晶粒の塊を用意する工程、ダイヤモンド粒子又は結晶粒を、少なくとも1種のアンモニウム化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物化合物を含んでなるダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤材料と接触させる工程、ダイヤモンド粒子又は結晶粒と結合剤材料を固めてグリーン体(green body)を形成する工程、及びダイヤモンドが熱力学的に安定な温度と圧力にグリーン体をさらし、焼結させ、多結晶ダイヤモンド材料を形成する工程を含む方法を提供する。
いくつかの実施形態では、浸透、混合、製粉、化学蒸着、コロイド(ゾルゲル)堆積、原子層堆積、物理蒸着等によって塩をダイヤモンド粒子又は結晶粒と結合させ得る。
いくつかの実施形態では、ダイヤモンド粒子又は結晶粒と結合剤材料を適切な結合助剤を用いて粉末形態で混合することができる。
ダイヤモンド粒子又は結晶粒を液状媒質に懸濁させることができ、ダイヤモンド用非金属触媒材料が液状媒質内のそれぞれのダイヤモンド粒子又は結晶粒の表面上にそのまま沈殿して、ダイヤモンド粒子又は結晶粒を被覆する。
いくつかの実施形態では、結合剤材料との接触前のダイヤモンド粒子又は結晶粒は、約5nm〜約50μm、又は約20nm〜約20μm、又は約50nm〜約10μmの平均粒径を有し得る。
いくつかの実施形態では、平均粒径が異なるダイヤモンド粒子又は結晶粒の多様式混合物を用意することができる。
多結晶ダイヤモンド材料は独立型成形体であってよく、或いは例えば金属炭化物基材等の基材に付着していてもよい。
焼結は、4GPa以上、又は7GPa以上の圧力、及び1000℃以上、又は1700℃以上の温度で、10分以上の焼結時間、又は30秒以上、若しくは1分以上の焼結時間行なってよい。
いつかの実施形態では、7GPa以下の圧力及び1800℃以下の温度で焼結を行ない得る。
別の態様によれば、上記定義どおりの多結晶ダイヤモンド材料を含む摩耗要素を提供する。
多結晶ダイヤモンド材料の、従来の金属触媒多結晶材料に比較して向上した熱安定性並びに他のダイヤモンド用非金属触媒材料より低い焼結温度及び圧力は、1以上の実施形態を通じて得られる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態の詳細な説明
本明細書では、「多結晶ダイヤモンド」(PCD)材料は、ダイヤモンド結晶粒の塊を含み、ダイヤモンド結晶粒の実質的部分は互いに直接相互結合しており、ダイヤモンドの含量は該材料の少なくとも約80体積%である。PCD材料の一実施形態では、ダイヤモンド結晶粒間の隙間は少なくとも部分的に、ダイヤモンド用非金属触媒を含む結合剤材料で充填されていてよい。
本明細書では、「ダイヤモンド用非金属触媒材料」は、ダイヤモンドがグラファイトより熱力学的に安定な温度と圧力の条件下で多結晶ダイヤモンド粒子又は結晶粒の相互成長を触媒できる材料である。
本明細書では、「隙間」又は「格子間領域」は、PCD材料のダイヤモンド結晶粒間の領域である。
結晶粒の塊の多様式サイズ分布は、結晶粒が2以上のピーク（各ピークはそれぞれの「様式」に対応する）のあるサイズ分布を有することを意味するものと解釈される。多様式多結晶体は典型的に、複数の結晶粒の2以上のソース（各ソースは実質的に異なる平均サイズを有する結晶粒を含む）を用意し、これらのソース由来の結晶粒又は粒子を一緒にブレンドすることによって製造される。ブレンドされた結晶粒のサイズ分布の測定は典型的に、別個の様式に対応する別個のピークを明らかにする。結晶粒が一緒に焼結されて多結晶体を形成すると、それらのサイズ分布は、結晶粒が互いに圧縮され、破砕されるにつれてさらに変化し、結果として結晶粒のサイズは全体的に減少する。それにもかかわらず、結晶粒の多様式は通常それでも焼結品の画像解析から疑いもなく明白である。
【０００９】
本明細書では、グリーン体は、焼結される予定であるか又は部分的に焼結されたが、最終製品を形成するために完全にはまだ焼結されていない物品である。それは一般的に自立性であってよく、意図した完成品の一般的形態を有し得る。
本明細書では、超硬摩耗要素は、超硬材料を含む要素であり、硬質又は研削材を含むワークピース又は物体の分解、穿孔、切断又は機械加工等の摩耗用途で用いられる。
いくつかの実施形態の多結晶ダイヤモンド材料は、従来の溶剤／触媒焼結ダイヤモンド複合材料と比較して高い熱安定性を有するダイヤモンドを含む。いくつかの実施形態では、多結晶ダイヤモンド材料は、ダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤を包含する。ダイヤモンド用非金属触媒材料は、アンモニウム化合物から誘導される少なくとも1種の窒素化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物含有化合物を含む。
多結晶ダイヤモンド材料の製造方法は、いくつかの実施形態では、ダイヤモンド粒子又は結晶粒の塊をダイヤモンド用非金属触媒材料を含む結合剤材料と接触させる工程を包含する。ダイヤモンド用非金属触媒材料は、少なくとも1種のアンモニウム化合物及び／又は少なくとも1種のハロゲン化物化合物である。
塩を例えば、浸透、混合、製粉、化学蒸着、コロイド(ゾルゲル)堆積、原子層堆積、物理蒸着その他の当業者が認めるであろう同様のプロセスによってダイヤモンドと結合させ得る。
非金属結合剤材料をダイヤモンド粒子又は結晶粒と粉末形態で結合させてよい。それを例えば、典型的には例えばメタノール等の製粉助剤の存在下での遊星ボール製粉プロセスのような従来の混合プロセスで混合することができる。Co-WC製粉ボール等の製粉ボールを用いて結合剤とダイヤモンド粉末を一緒に製粉し得る。次に結合剤とダイヤモンドの混合物を典型的には50〜100℃の温度で乾燥させてメタノールその他の揮発性残留物を除去してから、固めて焼結可能なグリーン体にすることができる。
【００１０】
代替実施形態では、非金属結合剤材料をゾルゲルプロセスでダイヤモンド粒子又は結晶粒と結合させ得る。激しく撹拌する液体にダイヤモンド粉末を懸濁させてダイヤモンド懸濁液を形成する。この液体は典型的には水であるが、当業者はいずれの適切な液体媒質をも使用できることが分かるであろう。所望アンモニウムカチオン及び／又はハロゲン化物アニオンの第1塩は、それは溶剤に溶けるが、場合によっては、ダイヤモンド懸濁液に溶けない塩を選択アニオン／カチオンとの形成するように選択され得る。所望アニオン／カチオンの第2塩は、それは溶剤に溶けるが、該アニオン／カチオンが第1塩のそれぞれアンモニウムカチオン及び／又はハロゲン化物アニオンと不溶性塩を形成するように選択され得る。
ダイヤモンド用非金属触媒材料から成る不溶性沈殿物がそれぞれのダイヤモンド粒子又は結晶粒に生じるように、2種の塩含有溶液を同時にダイヤモンド懸濁液に滴加する。
滴加中は懸濁ダイヤモンド粒子又は結晶粒を含有する液体を撹拌する。この撹拌はヒータースターラ及びマグネチックスターラによって、又はオーバーヘッドスターラによって、又は超音波処理によって、又はダイヤモンド粒子を効率的に該液体に分散させ得るいずれの他の適切な方法によっても達成可能である。
沈殿塩を伴うダイヤモンド粉末を懸濁液から取り出し、存在し得るいずれの残留懸濁液媒質又は溶剤をも除去するのに適した温度で乾燥させてよい。乾燥温度は典型的に約50〜100℃、又はアンモニウム化合物又はハロゲン化物化合物を揮発させない温度であってよい。或いは、沈殿塩を伴うダイヤモンドを適度な温度又は室温で真空下にて乾燥させてよい。沈殿塩を伴うダイヤモンドは乾燥中固定していてよく、或いは乾燥の効率又は速度を高めるように撹拌し、軽く混ぜ、又は動かしてよい。ダイヤモンド粒子と結合剤材料を固めてグリーン体を形成する。
結合剤との接触前に、ダイヤモンド粒子は約50nm〜約50μmに及ぶ平均粒径を有してよい。
グリーン体は、一旦形成されると、適切な容器に入れて高圧高温プレス機に導入される。典型的には約4〜7GPa以上の圧力及び約1000〜1700℃以上の温度でダイヤモンド粒子を一緒に焼結させるために圧力と熱を加える。
いくつかの実施形態では、ダイヤモンド粒子又は結晶粒の粒界が含有する出発塩の残分に由来する汚染物質のレベルを減らすことができ、それによって、より強いダイヤモンド-ダイヤモンド結合及び材料特性の改善を可能にする。アンモニウムカチオンの場合、アンモニウムカチオンは焼結条件下で解離して水素と窒素を形成し、これらはガスとして遊離するので、より低い汚染物質濃度が予想される。
いくつかの実施形態では、焼結PCDは、ある量の溶解窒素又は水素ガスを含有し得る。HPHT中に遊離する水素ガスは、一酸化炭素又は二酸化炭素中間体をダイヤモンドに還元するのを助けるという有利な効果を有すると予想されるので、より低い圧力と温度の使用を可能にする。
【００１１】
他の実施形態では、例えばハロゲン化物を使用する場合、より低い圧力及び温度を用いてもPCDを焼結させ得る。例えば、より慣習的な非金属触媒系にとってより慣習的な8GPa以上及び2300℃以上とは対照的に、7GPa以下及び1800℃以下を利用することができる。理論に縛られることを望むものではないが、塩素イオンによるC-O結合の破壊は、炭酸カリウムが触媒活性になる温度を下げると考えられる。
いくつかの実施形態では、例えば、アンモニウムカチオンを含む化合物を使用する場合、アニオンは下記アニオンのいずれの1つ以上であってもよい：炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、酸化物イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン、チタン酸イオン、ケイ酸イオン、ハロゲン化物イオン等。
いくつかの実施形態では、例えば、ハロゲン化物アニオンを含む化合物を使用する場合、カチオンは下記カチオンのいずれの1つ以上であってもよい：アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、及び遷移金属イオン。該化合物の例としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化イットリウム、塩化ジルコニウム、塩化亜鉛、塩化ニオブ、その全ての酸化状態、及びその混合物が挙げられる。
いくつかの実施形態では、アンモニウム化合物及びハロゲン化物化合物を使用し得る。
焼結PCD中のダイヤモンド粒径は約5nm〜約50μm、又は約20nm〜約20μm、又は約50nm〜約10μmの範囲であり得る。ダイヤモンドサイズ分布は単様式又は多様式であり得る。
非金属PCDはモノリシックであってよく、或いは適切な基材、例えばCo-WC基材に付着していてもよい。PCDと基材との間の界面は平面又は非平面であってよい。
当業者が理解するであろういずれの適切な浸出プロセスを利用しても非金属PCDを部分的又は完全に浸出させ得る。
【実施例】
【００１２】
下記実施例に関していくつかの実施形態をさらに詳述するが、これらの実施例に限定する意図ではない。
実施例1：
CaCO3とCa(OH)2の近似共融混合物をNH4Clと、0.4モルのCaCO3と0.4モルのCa(OH)2及び0.2モルのNH4Clの比で混合した。この結合剤混合物を4.5gのダイヤモンド対0.5gの結合剤混合物の比でダイヤモンドと混合した。この結合混合物をHPHT処理に適した気密金属容器に高密度に充填した。次にこの容器をHPHT処理に供して1500℃以上の温度及び6.8GPa以上の圧力にして10分〜60分の時間保持した。HPHT処理後に相互成長したダイヤモンド成形体が存在すると予想された。
【００１３】
実施例2：
MgCO3とMg(OH)2の等モル混合物(この系について利用可能な文献の状態図がない場合は、等モル混合物が共融組成に十分に近いと仮定した)をNH4Clと、 0.4モルのMgCO3と0.4モルのMg(OH)2及び0.2モルのNH4Clの比で混合した。この結合剤混合物を4.5gのダイヤモンド対0.5gの結合剤混合物の比でダイヤモンドと混合した。この結合混合物をHPHT処理に適した気密金属容器に高密度に充填した。次にこの容器をHPHT処理に供して1500℃の温度及び6.8GPa以上の圧力にして10分〜60分の時間保持した。HPHT処理後に相互成長したダイヤモンド成形体が存在すると予想された。
【００１４】
実施例3：
CaCO3とCa(OH)2の近似共融混合物をNH4Clと、0.4モルのCaCO3と0.4モルのCa(OH)2及び0.2モルのNH4Clの比で混合した。この結合剤混合物を9gのダイヤモンド対1gの結合剤混合物の比でダイヤモンドと混合した。この結合混合物をHPHT処理に適した気密金属容器に高密度に充填した。次にこの容器をHPHT処理に供して下記温度：1600℃、1800℃、及び2000℃並びに8GPaの圧力にして10分の時間保持した。これらの全ての条件下でHPHT処理後に相互成長したダイヤモンド成形体が存在すると予想された。
【００１５】
実施例4：
MgCO3とNH4シュウ酸塩の等モル混合物を結合剤として、4.5gのダイヤモンド対0.5gの結合剤混合物の比でダイヤモンドと混合した。この結合混合物をHPHT処理に適した気密金属容器に高密度に充填した。次にこの容器をHPHT処理に供して1500℃以上の温度及び6.8GPa以上の圧力にして10分〜60分の時間保持した。HPHT処理後に相互成長したダイヤモンド成形体が存在すると予想された。
【００１６】
実施例5：
NH4シュウ酸塩を結合剤として、4.5gのダイヤモンド対0.5gの結合剤混合物の比でダイヤモンドと混合した。この結合混合物をHPHT処理に適した気密金属容器に高密度に充填した。次にこの容器をHPHT処理に供して1500℃以上の温度及び6.8GPa以上の圧力にして10分〜60分の時間保持した。HPHT処理後に相互成長したダイヤモンド成形体が存在すると予想された。
【００１７】
実施例6：
K2CO3とKClを50℃で24時間乾燥させてから別々に45分間90rpmで遊星ボール製粉し、次いで70:30のモル比で混ぜ合わせた。この混合物を平均粒径10μmのダイヤモンド粉末と、55vol%の混合物対95vol%のダイヤモンドの量で混ぜ合わせた。非常に吸湿性なので、この塩混合物を工程間に乾燥させ、並びに必要な場合は真空オーブン内で貯蔵した。実際には圧力発生による困難を経験したので、この実験では焼結は達成されなかった。しかしながら、1000℃超えの温度及び7GPa超えの圧力で5分超えの時間焼結すると、焼結を引き起こすと予想され、1260℃、7.7GPa及び1時間の焼結では、非常に良い熱安定性と摩耗挙動有するよく焼結した非金属PCDをもたらすと予想される。これらの温度はPCDを焼結するためには異常に低く、この利益は、炭酸アニオンを不安定化してそれらのダイヤモンド用触媒材料としての反応性を高め得る塩化物イオンの存在に起因すると考えられる。
【国際調査報告】
2013543830.tif 000002
2013543830.tif 000003
2013543830.tif 000004
2013543830.tif 000005