(57)【要約】【課題】超高圧装置におけるヒーター材料として、どのような装置に対しても容易に設計、適用可能である、加工性に富み、強度、および材質の変質しないものが求められている。従来のものは、使用時において変質し、電気抵抗が変動し、温度設定に再現性に欠けるきらいがあった。【解決手段】チタンカーバイド粉末としてＣ／Ｔｉ比０．７以上１未満、粒径４μｍ以下の不定比のチタンカーバイド粉末を選定し、ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを含む混合原料を調整し、成型し、脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気で焼結し、ダイヤモンドと不定比チタンカーバイドとの間に拡散接合を生じさせ、これによって所定の強度を有し、焼結後の研磨加工による厚み設定可能なダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体としたことを特徴とするダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体によって解決する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを出発混合原料とするダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体において、チタンカーバイド粉末としてＣ／Ｔｉ比０．７以上１未満、粒径４μｍ以下の不定比のチタンカーバイド粉末を選定し、ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを含む混合原料を調整し、成型し、脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気で焼結し、ダイヤモンドと不定比チタンカーバイドとの間に拡散接合を生じさせ、これによって所定の強度を有し、焼結後の研磨加工による厚み設定可能なダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体としたことを特徴とするダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体。
【請求項２】
該非酸化性雰囲気が窒素またはアルゴン雰囲気により調整されてなるものであることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体。
【請求項３】
ダイヤモンド粉末として４μｍ以下の粒径のものが選択使用されてなるものであることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体。
【請求項４】
ダイヤモンド粉末と不定比チタンカーバイド粉末との混合粉末に対するダイヤモンド粉末の含有割合が、体積比で３７％以上６０％未満であることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体。
【請求項５】
脱バインダー処理が真空中１０００℃以上で行われ、焼結工程が１５００℃以上で行われてなるものであることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体。
【請求項６】
ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを出発混合原料とするダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体の製造方法において、チタンカーバイド粉末としてＣ／Ｔｉ比０．７以上１未満、粒径４μｍ以下の不定比のチタンカーバイド粉末を選定し、ダイヤモンド粉末と該不定比チタンカーバイド粉末との混合粉末を成型し、脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気で焼結し、ダイヤモンドと不定比チタンカーバイドとの間に拡散接合を生じさせ、これによって焼結後の研磨加工による厚み設定可能なダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体を得ることを特徴とするダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【請求項７】
該非酸化性雰囲気が窒素またはアルゴン雰囲気により調整せれることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【請求項８】
ダイヤモンド粉末の平均粒径が４μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【請求項９】
不定比チタンカーバイド粉末とダイヤモンド粉末の混合粉末に対するダイヤモンド粉末の含有割合が、体積比で３７％以上６０％未満であることを特徴とする請求項６記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【請求項１０】
脱バインダー処理が真空中１０００℃以上で行われ、焼結工程が１５００℃以上で行われることを特徴とする請求項６記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学的にも熱的にも安定な物質から構成される複合焼結体で、その電気抵抗率を適宜制御することのできる、例えば超高圧下のヒーター材料に適用した場合、発熱体としての性能を発揮するダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超高圧下のヒーター材料として、ＴｉＣ−ＭｇＯ（Ｔ．Ｉｒｉｈｕｎｅ　ａｎｄ　Ｗ．Ｏ．Ｈｉｂｂｅｒｓｏｎ，Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄＨｉｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｖｏｌ１７，５７５−５７９，１９８５）、ＷＣ−ダイヤモンド（Ｔ．Ｋａｔｏ　ａｎｄ　Ｍ．Ｋｕｍａｚａｗａ，Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．，ｖｏｌ　９１，９３５１−９３５５、１９８６）、ＴｉＣ（Ｔ．Ｉｒｉｈｕｎｅ，Ｔ．Ｋｏｉｚｕｍｉ　ａｎｄ　Ｊ．Ａｎｄｏ，Ｐｈｙｓ．Ｅａｒｔｈ　Ｐｌａｎｅｔ．Ｉｎｔｅｒ．，ｖｏｌ　９６，１４７−１５７，１９９６）、及びＴｉＣ−ダイヤモンド−エポキシ樹脂（Ｔ．Ｉｒｉｈｕｎｅ　ｅｔ．ａｌ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ　２７９，１６９８−１７００，１９９８）が報告されている。これらの材料を用いて、例えば多面体アンビル装置により、超高圧下の温度発生が行われ、高圧高温下の地球深部物質の状態図の決定が行われてきた。これらの成果は、地球深部の構造解明に広く貢献していることが良く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ヒーター材料は、多面体アンビル装置を目的に開発されているため、その性能は特定の大きさのものに限定されており、他の大容量超高圧合成装置におけるヒーター材料として使用、転用することは難しいものであった。
また、その中でも最も普及しているエポキシ樹脂で固めたＴｉＣ−ダイヤモンド混合粉末成型体による複合体ヒーターにおいても、幾つかの点で欠点を有しており、充分なものとは言えないものであった。すなわち、超高圧下での昇温過程での使用時に、エポキシ樹脂が炭化することに伴い成形体の電気抵抗が変動し、このため、超高圧セルの温度を毎回測定しなければならない、という点で問題のあるものであった。加えて、エポキシ樹脂の粘性が高いため、成型体を作製する際の材料の混合工程において、前記混合粉末とエポキシ樹脂との均質混合が難しく、そこに樹脂の炭化により生成する炭素が不均質に分布する自体が重なるため、電気抵抗の再現性にも問題があった。
【０００４】
このようなエポキシ樹脂の炭化による電気抵抗の変動を無くすためには、樹脂を使用することなくダイヤモンドーチタンカーバイド複合体を作製することが考えられる。この考え方に基づいて複合体の作成を試みた。すなわち、ダイヤモンド及び定比組成のチタンカーバイド粉末に有機物バインダーを添付し、円盤状成形体を作製し、真空中１０００℃で脱バインダー処理を講じた後、真空を保ったまま、１５００℃で加熱処理を行い、複合焼結体の作製を試みた。しかしながら、このプロセスによる場合、回収試料のダイヤモンドは一部黒鉛化し、焼結に伴う通常の収縮は全く認められなかった。また、円盤試料を所定の厚みのヒーターに設定する研磨紙による加工操作に供したが、強度的に充分でなく加工することができなかった。
【０００５】
ところで、ダイヤモンド粉末の黒鉛化は、微量の酸素が介在し、これによって黒鉛化反応が進行することが良く知られている。そこで、上記脱バインダーによる実験例において黒鉛化を抑制すべく、酸素のない条件でダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末の混合粉末を高温処理、焼結することを試みた。すなわち、円盤状成形体を真空中脱バインダー処理をした後、窒素雰囲気とすることにより非酸化性雰囲気を形成し、１５００℃の条件で加熱処理した。この一連の非酸化性雰囲気による処理によって得られた試料では、ダイヤモンドの黒鉛化は認められなかったものの、円盤試料の強度が不足していた。そのため、ヒーターとして供する際の厚みの調整が難しく、ヒーター材料としては使用不可能であった。
【０００６】
以上の実験から、ヒーター材料として使用可能なダイヤモンドーチタンカーバイド複合体を作製するためには、通常の原料配合による作製方法では困難であること、これを解決するためには原料として用いるダイヤモンドとチタンカーバイドとの間で一種の反応焼結が起こるような原料混合物系材料によって設計すべきが相当である、との見解に至った。本発明者を含むグループにおいては、先に本発明とは別に、高硬度ダイヤモンド複合体の超高圧合成を目的として、ダイヤモンド粉末とチタンカーバイドとして不定比化合物ＴｉＣ０．６を使用してなる混合粉末を超高圧焼結する研究を行い、その結果、ダイヤモンド−チタンカーバイトの高硬度複合焼結体を合成することができることを報告した（Ｓ．Ｍ．Ｈｏｎｇ，Ｍ．Ａｋａｉｓｈｉ　ａｎｄ　Ｓ．Ｙａｍａｏｋａ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ８２，２４９７−２５０１，“Ｈｉｇｈ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｈｅａｔ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｄｉａｍｏｎｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｕｓｉｎｇ　ｄｉａｍｏｎｄ−ＴｉＣ０．６　ｐｏｗｄｅｒ　ｍｉｘｔｕｒｅ”１９９９）。
ヒーター材料として供する上に必要な条件は、厚さの設定が研磨紙等により容易に調整可能であり、しかも一定強度を持ち、超高圧環境下においても材質が変質することなく、ヒーターとして機能するものであることが必要であることは前示したとおりである。
【０００７】
しかしながら、前示報告されたＴｉＣ０．６を使用した超高圧反応焼結法によるものは、ある点ではヒーター材料として一応の条件は満たしてはいるものの、これを実際にヒーター材料として採用するにおいては、厚さの調整に平面研磨盤を使用して行わなければならないことや正確な外径加工にダイヤモンド粉末を砥粒として使用する超音波加工等を必要とし、しかもそれらの加工作業自体も極めて困難である、と言う点で問題のあるものであった。また、その製造プロセスも超高圧焼結法によるものであることから、試料空間が自ずと限定され、一度に合成可能な試料数も限定される、と言った製作上数々の困難ないしは制約を伴うものであった。
【０００８】
すなわち、以上述べた従来技術ないしは先行技術によりダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体によるヒーター材料を得ようとしても、実際には、前記実験、報告等から明らかなように諸点において極めて困難であり、そこに大きな技術的障壁が存在しているものであった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は前示従来技術、あるいは先行技術等を念頭に入れた上で、ヒーター材料として適したダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体を得るべき鋭意検討を重ね、次のような実験（Ａ）、（Ｂ）を行った。
実験（Ａ）；平均粒径６μｍのＴｉＣ０．６の粉末と平均粒径３μｍの合成ダイヤモンド粉末にポリビニルアルコール水溶液バインダー（以下ＰＶＡという）と離型剤〔例えば、中京油脂（株）　セルゾール９２０（商品名）、以下、離型剤はこの商品名を指すものとする〕を添加し、成形体を作製した。同成形体を真空中、脱バインダー処理後、窒素気流中、１５００℃、３０分間処理した。
その結果、回収試料には、加工するのに十分な強度が無く、ヒーター材料としては使用できないものであった。
実験（Ｂ）；平均粒径１．５μｍのＴｉＣ０．８と前記ダイヤモンド粉末を各々１０ｇｒ秤量し、これらの粉末を混合後、ＰＶＡと離型剤を添加し、更に十分混合した。混合粉末中の水分量を調整後、同粉末を粉砕した。粉砕粉末から円盤状成形体を製作した。同成形体を真空中で脱バインダー後、窒素置換し、窒素気流中、１５００℃で３０分間加熱処理した。処理後の試料は収縮し、試料を研磨紙で容易に加工することができた。この円盤試料の厚さを調整後、超高圧装置のヒーター材料として用いて、温度発生を行った結果、２２００℃の高温を容易に発生することができた。
【００１０】
以上の実験から、チタンカーバイド粉末を、Ｃ／Ｔｉ比、粒径に基づいて適宜選定し、これにダイヤモンド粉末を配合し、両原料を所定のプロセスにより焼結することによって、ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末との間に拡散接合を生じさせ、これによってヒーター材料として適した条件を備えてなる、充分な強度、研磨加工による厚み設定を容易に行いうる適度な硬度等を有してなるダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体を得ることができることを見いだした。
本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
すなわち本発明は、以下（１）から（１０）に記載する構成を講ずることにより、従来技術、先行技術では得ることのできなかった、ヒーター材料として適した複合焼結体を提供しようというものである。
（１）　　ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを出発混合原料とするダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体において、チタンカーバイド粉末としてＣ／Ｔｉ比０．７以上１未満、粒径４μｍ以下の不定比のチタンカーバイド粉末を選定し、ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを含む混合原料を調整し、成型し、脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気で焼結し、ダイヤモンドと不定比チタンカーバイドとの間に拡散接合を生じさせ、これによって所定の強度有し、焼結後の研磨加工による厚み設定可能なダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体としたことを特徴とするダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体。
【００１２】
（２）　　該非酸化性雰囲気が窒素またはアルゴン雰囲気による調整されてなるものであることを特徴とする前記（１）項に記載のダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体。
（３）　ダイヤモンド粉末として４μｍ以下の粒径のものが選択使用されてなるものであることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体。
（４）　ダイヤモンド粉末と不定比チタンカーバイド粉末との混合粉末に対するダイヤモンド粉末の含有割合が、体積比で３７％以上６０％未満であることを特徴とする請求項１記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体。
（５）　脱バインダー処理が真空中１０００℃以上で行われ、焼結工程が１５００℃以上で行われてなるものであることを特徴とする前記（１）項に記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体。
【００１３】
（６）　ダイヤモンド粉末とチタンカーバイド粉末とを出発混合原料とするダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体の製造方法において、チタンカーバイド粉末としてＣ／Ｔｉ比０．７以上１未満、粒径４μｍ以下の不定比のチタンカーバイド粉末を選定し、ダイヤモンド粉末と該不定比チタンカーバイド粉末との混合粉末を成型し、脱バインダー処理し、次いで非酸化性雰囲気で焼結し、ダイヤモンドと不定比チタンカーバイドとの間に拡散接合を生じさせ、これによって焼結後の厚み設定加工操作の容易なダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体を得ることを特徴とするダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【００１４】
（７）　該非酸化性雰囲気が窒素またはアルゴン雰囲気による調整されることを特徴とする前記（６）項に記載のダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
（８）　ダイヤモンド粉末の平均粒径が４μｍ以下であることを特徴とする前記（６）項に記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
（９）　不定比チタンカーバイド粉末とダイヤモンド粉末の混合粉末に対するダイヤモンド粉末の含有割合が、体積比で３７％以上６０％未満であることを特徴とする前記（６）項に記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
（１０）　脱バインダー処理が真空中１０００℃以上で行われ、焼結工程が１５００℃以上で行われることを特徴とする前記（６）項に記載のダイヤモンドーチタンカーバイド複合焼結体の製造方法。
【００１５】
ここに、（４）、（８）において、体積比を限定した理由は、体積比６０％以上では、複合焼結体の強度が十分でなく、体積比３７％未満ではヒーターの抵抗値が低くなってしまうことから、３７％以上６０％未満と規定した。
また、（５）、（１０）において、脱バインダー処理をする理由は、バインダー成分が成形体中に存在すると、チタンカーバイドとダイヤモンドの他にバインダーから生成した成分も反応に寄与するため（例えば、炭素）、脱バインダーすることが必要である。完全にバインダーを取り除くために、高めの温度で加熱処理することが必要であり、脱バインダー処理に際し、１０００℃以上とした点は、その態様を満足する温度として、やや高めに側に設定してなるものである。
【００１６】
さらに、焼結温度については、ダイヤモンドとチタンカーバイドとの反応を起こすに十分な焼結温度であることが必要であり、しかも過度の加熱によってダイヤモンド粉末の黒鉛化が生ずるような高温領域の加熱は避けなければならないことから、これらの条件を満たす範囲で選定、決定すべきものである。このような加熱温度は、１４００℃では該反応が起こらないか、反応したとしても僅かであり、また、１７００℃では、ダイヤモンドの黒鉛化が起こってしまうことから、その間の１５００℃近傍の温度で焼結することが肝要である。
【００１７】
以下本発明を実施例及び図面に基づいて説明する。但し、これら実施例は、あくまでも本発明を容易に理解するための一助として示した一具体例を開示するものであり、これによって本発明を限定する趣旨ではない。
【００１８】
実施例１；平均粒径３μｍのダイヤモンド粉末６ｇｒ、平均粒径１．５μｍの不定比チタンカーバイド、ＴｉＣ０．８、粉末１４ｇｒを秤量し、これらの粉末をアルミナ製乳鉢と乳棒を使用してアセトンで湿式混合し、１０５℃で加熱乾燥した。ＰＶＡ水溶液バインダー（ＰＶＡ８０ｇｒを２０００ｍｌの熱湯に溶解させた水溶液、溶解後冷却して使用、以下単にＰＶＡという）２ｍｌと離型材２ｍｌを混合し、蒸留水で２０ｍｌに希釈した。この液体を乾燥混合粉末に添加し、十分湿式混合した。混合後、１５ｇｒの重量減少を確認するまで乾燥した。乾燥後、再び粉砕し、３２５メッシュの篩いを通して複合体粉末原料を作製した。同原料粉末を超硬合金または焼き入れ鋼製ダイとパンチを使用し、３５０ＭＰａの圧力で外径１０ｍｍの円盤状の成形体を作製した。
数多くの成形体、例えば２０枚、を黒鉛製の容器に入れて、高周波炉を用いて、真空中１０００℃の温度まで加熱し、脱バインダー処理を行った。真空度が２〜３×１０−３Ｐａに到達後、この処理の終了とした。真空中１０００℃の状態で窒素ガスを導入し、窒素気流中でさらに加熱を行い、最終的に１５００℃の条件で６０分間処理した。処理試料の外径を測定した結果、外径で０．２ｍｍの収縮を確認した。複合体の電気抵抗率を測定した結果、その値は、４．３ｍΩ・ｃｍと黒鉛の抵抗率に近いものであった。複合体をヒーター材料として使用するため、６００メッシュのシリコンカーバイドの研磨紙を使用して、厚さを０．８ｍｍの円盤に調整した。同円盤をヒーター材料に使用して、図１に示す試料構成を用いて、１０ＧＰａの圧力条件下で温度発生を行った結果、２２００℃以上の温度を安定に発生することができた。
同一圧力条件下で黒鉛円盤をヒーター材料に使用すると、黒鉛がダイヤモンドに変換するため、１７００℃以上の温度を安定に発生することはできなかった。
【００１９】
ここに、図１について説明する。図１は、ベルト型装置における試料構成断面図である。各部品は、１は圧力媒体の役目を果たすパイロフィライト（鉱物名、ヨウロウ石）であり、２は、本発明の対象とするダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体ヒーターであって、発熱体の役目を果たすものである。３は、ＣｓＣｌ粉末の成形体であり、圧力媒体としての役目を果たすものである。４、７は、電極材としてのＴｉＣ半焼結体である。５は、高圧高温処理すべき試料、６は圧力媒体、例えばＣｓＣｌ−１０重量％ＺｒＯ２混合粉末の成形体である。
電極４、７に大電流、低電圧を通電することによって、ヒーター２が抵抗加熱され、超高圧下において高温発熱し、変質することなく安定に発熱体として機能するものであることは、実施例１に記載したとおりである。
この図では、ベルト型に基づいて開示したが、本発明は、これに限定するものではなく、その他の装置、例えば多面体アンビル型装置にも適用しうるものであることは言うまでもない。その場合、その複合焼結体ヒーターの設計は、装置構造に応じたものに設定すべきは当然のことである。実施例１に基づく実施の態様では、ヒーターは直径９．８ｍｍ×厚み０．８ｍｍの円板型焼結体ヒーターにより開示したが、その形状、諸元は任意であり、これに限るものではない。但し、何れにしてもヒーター設計において、形状、諸元は厳格を期す必要があり、その意味で、加工性に富んだものが求められることは言うまでもなく、本発明は、この要請に応えうるものである。
【００２０】
実施例２；
実施例１記載の合成ダイヤモンド粉末１０ｇｒとチタンカーバイド粉末１０ｇｒを秤量し、実施例１記載と同様な方法で複合体原料粉末を作製した。ダイヤモンド含有量の異なる粉末を実施例１と同様な方法で円盤状成形体を作製し、高周波炉を用いて、最終的に窒素気流中で１５００℃の条件で６０分間処理した。処理後の試料の電気抵抗率は２６ｍΩ・ｃｍとダイヤモンド含有率の上昇に従ってその値も高くなった。実施例１と同様な方法でヒーター材料の寸法調整を行い、０．８ｍｍ厚さの円盤を容易に作成することができた。
複合体中のダイヤモンドの体積含有量は、ダイヤモンドの密度を３．５１ｇｒ／ｃｍ３、ＴｉＣのそれぞれを４．９２ｇｒ／ｃｍ３とすると、５８．３６ｖｏｌ％である。複合体中のダイヤモンド含有量を広範に制御し、その抵抗率も容易に制御することが可能となった。抵抗率の異なる複合焼結体は、目的に応じて超高圧装置のヒーター材料として使用することが可能である。
【００２１】
実施例３；
実施例１と全く同様な方法で混合粉末を作製し、同様な方法で円盤状の成形体を作製した。同成形体を真空条件下で１０００℃まで逐次加熱し、脱バインダー処理を行った。真空排気装置を停止し、高純度アルゴンガスを大気圧以上になるまで高周波炉に導入し、アルゴン気流中で加熱を継続し、１５００℃の条件で１時間処理した。処理終了後、高周波炉から試料を取り出した。処理した全ての試料には、全くクラックは認められなかった。処理後の試料には、黒鉛化は全く認められず、円盤の外径は収縮していた。この円盤の電気抵抗率を測定した結果、１．８ｍΩ・ｃｍと窒素気流中で処理した試料のそれらと比較し、その抵抗率は低くなっていた。
【００２２】
比較例１
実施例１と同様のプロセスにより、複合体原料粉末を調整し、成形体を作製した。そして、成形後もこの円盤状の成形体を脱バインダー処理までは実施例１と同様のプロセスにより脱バインダー処理し、その後は焼結温度を実施例１よりはさらに高い温度領域１７００℃まで加熱焼結を実施した。すなわち、最終的に窒素気流中１７００℃の条件で３０分間処理した。その結果、処理試料にはダイヤモンドの黒鉛化が認められ、試料の収縮は全く無く、試料の外径は処理前に比較し、０．２ｍｍ程大きくなっていた。外径の変化からも容易に推定できるように、試料には高さ調整するに十分な強度はなかった。この比較例は、焼結温度がダイヤモンドの黒鉛化を来す温度は避けるべきことを教示しているものであり、この点は、（００１６）においても言及しているところで、実施に当たってはこの点に留意すべきことを意味している。
【００２３】
比較例２
ダイヤモンド粉末のみをさらに粒度小さい平均粒径０．６μｍの天然ダイヤモンド粉末に変えて、実施例１と同様な実験を行った。その結果、同一温度条件で処理したにも拘わらず、粒子サイズの小さいダイヤモンドは一部黒鉛化していた。　黒鉛化した結果、試料の外径は、０．１５ｍｍ程大きくなり、試料は寸法調整するのに十分な強度は無かった。本複合体の製造法において、ダイヤモンドの粒子サイズも極めて重要であることが比較例から明らかとなった。
【００２４】
各比較例は、焼結の結果、ダイヤモンドの黒鉛化を来すことがあり、黒鉛化が生ずることによって得られる複合焼結体は強度的にも問題が生じ、発明の目的を達成できないことを教示しているものである。また、ダイヤモンドの黒鉛化に影響する要因としては、焼結温度あるいはダイヤモンド粉末の粒度が挙げられことを教示しているものである。焼結温度は、１４００℃では、強度が出ず、１７００℃では、黒鉛化することから、これらを考慮し、この間の温度範囲、１５００℃近辺が好ましい。粒度については、下限は０．６μｍを超えたサブミクロンないしは１μｍ近辺にあるものと推定されるが、この点については、実施に際し、実験に基づき十分に検討すべきである。以上から、本発明を実施する際には、前示黒鉛化要因も含め、黒鉛化を来さない条件下で実施するよう配慮することが肝要である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、ダイヤモンド粉末と不定比チタンカーバイド粉末の混合粉末を窒素気流中またはアルゴン気流中の酸素不純物量の極めて少ない雰囲気で、１５００℃と比較的マイルドな条件で焼結して得られてなるダイヤモンド−チタンカーバイド複合焼結体とその製造方法に関するものである。
複合焼結体は、所望の幾何学的形状に研磨紙で容易に加工できるため、黒鉛ヒーターが使用不可能な超高圧条件下でのヒーター材料としての用途が期待される。
今回発明した複合焼結体を用いて温度発生を行ったベルト型超高圧装置は、シリンダーと一対のアンビルから構成されるため、加圧軸方向に大きく変形する。それにも拘わらず、本発明による複合焼結体をヒーターに加工して用いることにより温度発生を容易に行うことができた。一方、多面的アンビル装置においては、等方的に加圧されるため、変形等についてはベルト型に比し何ら問題がなく、容易に高温発生できる。これらのことから、本発明の複合焼結体は、超高圧装置のヒーター材料として広範な超高圧装置での使用が期待され、その意義は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】超高圧装置における本発明複合焼結体ヒーターによる温度発生用試料構成を示す図
【符号の説明】
１：　天然パイロフィライト（圧力媒体）
２：　ダイヤモンド−チタンカーバイド複合体ヒーター
３：　ＣｓＣｌ粉末成形体（圧力媒体）
４、７：チタンカーバイド半焼結体電極材
５：　高圧高温処理される試料
６：　ＣｓＣｌ−１０ｗｔ％ＺｒＯ２　混合粉末成形体（圧力媒体）
【図１】
2004083315.tif 000003