(57)【要約】被覆ダイヤモンド粒子（１０）及び母材（２２）から形成されたダイヤモンド砥粒複合材（６０）。ダイヤモンド（１２）は、組成ＭＣxＮyを有する高融点材料から形成されてダイヤモンドを母材（２２）による化学的腐食作用から保護する保護皮膜（１４）を有する。ダイヤモンド砥粒複合材（６０）はさらに、ロウ材（４０）のような浸透材を含んでいてもよい。別法として、ダイヤモンド砥粒複合材（６０）は、複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）と、被覆ダイヤモンド粒子（１０）間の空隙を埋めるロウ材（４０）とを含むことができる。また、かかるダイヤモンド砥粒複合材（６０）の製造方法も開示される。【選択図】図２
2004524170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド砥粒複合材（６０）であって、
ａ）各々外面を有するダイヤモンド（１２）と該外面に設けられた保護皮膜（１４）とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）、及び
ｂ）各被覆ダイヤモンド粒子（１０）上に設けられ被覆ダイヤモンド粒子（１０）同士を連結する母材（２２）であって、母材（２２）が金属炭化物及び金属の１種以上を含み、保護皮膜（１４）が母材（２２）による化学的腐食作用からダイヤモンド（１２）を保護する母材（２２）
を含んでなるダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２】
前記母材（２２）が複数のボイド及び開放気孔（２４）を含むスケルトン構造を形成しており、当該ダイヤモンド砥粒複合材が母材（２２）内部に浸透してスケルトン構造内のボイド及び開放気孔（２４）を埋めるロウ材（４０）をさらに含む、請求項１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３】
前記ロウ材（４０）が、銅、銀、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、スズ、カドミウム、インジウム、リン、金及びパラジウムからなる群から選択される１種以上の物質を含む、請求項２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４】
前記ロウ材（４０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約９９重量％をなす、請求項３記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項５】
前記ロウ材（４０）が、さらに、コバルト、ニッケル、マンガン及び鉄からなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含む、請求項３記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項６】
前記母材（２２）が、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、鋼、モリブデン、タングステン、金属炭化物、これらの混合物及び合金からなる群から選択される、請求項１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項７】
前記母材（２２）が、鉄及びマンガンからなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含む、請求項６記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項８】
前記母材（２２）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約９９重量％をなす、請求項６記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項９】
前記複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約１〜約５０体積％をなす、請求項１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項１０】
前記複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約２０体積％をなす、請求項９記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項１１】
前記被覆ダイヤモンド粒子（１２）が各々約５０〜約２０００ミクロンの主寸法（１１）を有する、請求項１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項１２】
前記主寸法（１１）が約１５０〜約２０００ミクロンである、請求項１１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項１３】
前記主寸法（１１）が約１８０〜約１６００ミクロンである、請求項１２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項１４】
母材（２２）と複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）とを含むダイヤモンド砥粒複合材（６０）を形成するための被覆ダイヤモンド粒子（１０）であって、該被覆ダイヤモンド粒子（１０）が、
ａ）外面を有するダイヤモンド（１２）、及び
ｂ）該外面に設けられた保護皮膜（１４）であって、式ＭＣxＮy（式中、Ｍは金属であり、Ｃは第一の化学量論係数ｘを有する炭素であり、Ｎは第二の化学量論係数ｙを有する窒素であり、０≦ｘ，ｙ≦２である。）の高融点材料からなり、母材（２２）による化学的腐食作用からダイヤモンド（１０）を保護する保護皮膜（１４）
を含んでなる被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項１５】
当該被覆ダイヤモンド粒子（１０）が約５０〜約２０００ミクロンの主寸法（１１）を有する、請求項１４記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項１６】
前記主寸法（１１）が約１５０〜約２０００ミクロンである、請求項１５記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項１７】
前記主寸法（１１）が約１８０〜約１６００ミクロンである、請求項１６記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項１８】
前記金属Ｍが、アルミニウム、ケイ素、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、希土類金属及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１４記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項１９】
前記保護皮膜（１４）が約１〜約５０ミクロンの厚さを有する、請求項１４記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項２０】
前記厚さが約１〜約２０ミクロンである、請求項１９記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項２１】
前記厚さが約３〜約１５ミクロンである、請求項２０記載の被覆ダイヤモンド粒子（１０）。
【請求項２２】
ダイヤモンド砥粒複合材（６０）であって、
ａ）各々外面を有するダイヤモンド（１２）と該外面に設けられた保護皮膜（１４）とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）であって、保護皮膜（１４）が式ＭＣｘＮｙ（式中、Ｍは金属であり、Ｃは第一の化学量論係数ｘを有する炭素であり、Ｎは第二の化学量論係数ｙを有する窒素であり、０≦ｘ，ｙ≦２である。）の高融点材料から形成されている被覆ダイヤモンド粒子（１０）、
ｂ）各被覆ダイヤモンド粒子（１０）上に設けられ被覆ダイヤモンド粒子（１０）同士を連結するとともに、複数のボイド及び開放気孔（２４）を含むスケルトン構造を形成する母材（２２）であって、母材（２２）が金属炭化物及び金属の１種以上を含み、保護皮膜が母材（２２）による化学的腐食作用からダイヤモンド（１０）を保護する母材（２２）、及び
ｃ）母材（２２）内部に浸透してボイド及び開放気孔（２４）を埋めるロウ材（４０）
を含んでなるダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２３】
前記ロウ材（４０）が、銅、銀、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、スズ、カドミウム、インジウム、リン、金及びパラジウムからなる群から選択される１種以上の物質を含む、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２４】
前記ロウ材（４０）が、さらに、コバルト、ニッケル、マンガン及び鉄からなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含む、請求項２３記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２５】
前記ロウ材（４０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約９９重量％をなす、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２６】
前記母材（２２）が、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、鋼、モリブデン、タングステン、金属炭化物、これらの混合物及び合金からなる群から選択される、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２７】
前記母材（２２）が、鉄及びマンガンからなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含む、請求項２６記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２８】
前記母材（２２）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約９９重量％をなす、請求項２６記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項２９】
前記複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約１〜約５０体積％をなす、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３０】
前記複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約２０体積％をなす、請求項２９記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３１】
前記被覆ダイヤモンド粒子（１０）が各々約５０〜約２０００ミクロンの主寸法（１１）を有する、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３２】
前記主寸法（１１）が約１５０〜約２０００ミクロンである、請求項３１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３３】
前記主寸法（１１）が約１８０〜約１６００ミクロンである、請求項３２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３４】
前記金属Ｍが、アルミニウム、ケイ素、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、希土類金属及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３５】
前記保護皮膜（１４）が約１〜約５０ミクロンの厚さを有する、請求項２２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３６】
前記厚さが約１〜約２０ミクロンである、請求項３５記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３７】
前記厚さが約３〜約１５ミクロンである、請求項３６記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３８】
ダイヤモンド砥粒複合材（６０）であって、
ａ）各々外面を有するダイヤモンド（１２）と該外面に設けられた保護皮膜（１４）とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）であって、保護皮膜（１４）が式ＭＣxＮy（式中、Ｍは金属であり、Ｃは第一の化学量論係数ｘを有する炭素であり、Ｎは第二の化学量論係数ｙを有する窒素であり、０≦ｘ，ｙ≦２である。）の高融点材料からなる被覆ダイヤモンド粒子（１０）、及び
ｂ）被覆ダイヤモンド粒子（１０）間の空隙に浸透し空隙を埋めて被覆ダイヤモンド粒子（１０）同士を連結するロウ材（４０）であって、保護皮膜（１４）がロウ材（４０）による化学的腐食作用からダイヤモンド（１２）を保護するロウ材（４０）
を含んでなるダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項３９】
前記ロウ材（４０）が、銅、銀、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、スズ、カドミウム、インジウム、リン、金及びパラジウムからなる群から選択される１種以上の物質を含む、請求項３８記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４０】
前記ロウ材（４０）が、さらに、コバルト、ニッケル、マンガン及び鉄からなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含む、請求項３９記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４１】
前記ロウ材（４０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約９９重量％をなす、請求項３８記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４２】
ダイヤモンド砥粒複合材（６０）であって、
ａ）各々外面を有するダイヤモンド（１２）と該外面に設けられた保護皮膜（１４）とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）であって、保護皮膜（１４）が式ＭＣxＮy（式中、Ｍは金属であり、Ｃは第一の化学量論係数ｘを有する炭素であり、Ｎは第二の化学量論係数ｙを有する窒素であり、０≦ｘ，ｙ≦２である。）の高融点材料からなる被覆ダイヤモンド粒子（１０）、及び
ｂ）各被覆ダイヤモンド粒子上に設けられた母材（２２）であって、母材（２２）が被覆ダイヤモンド粒子同士を連結するとともに、複数のボイド及び開放気孔（２４）を含むスケルトン構造を形成しており、母材（２２）が鉄及びマンガンからなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含み、保護皮膜（１４）が母材（２２）による化学的腐食作用からダイヤモンド（１２）を保護する母材（２２）
を含んでなるダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４３】
前記母材（２２）が、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、鋼、モリブデン、タングステン、金属炭化物、これらの混合物及び合金からなる群から選択される、請求項４２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４４】
前記母材（２２）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約９９重量％をなす、請求項４３記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４５】
前記複数の被覆ダイヤモンド粒子（６０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約１〜約５０体積％をなす、請求項４２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４６】
前記複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）が当該ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の約５〜約２０体積％をなす、請求項４５記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４７】
前記被覆ダイヤモンド粒子（１０）が各々約５０〜約２０００ミクロンの主寸法（１１）を有する、請求項４２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４８】
前記主寸法（１１）が約１５０〜約２０００ミクロンである、請求項４７記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項４９】
前記主寸法（１１）が約１８０〜約１６００ミクロンである、請求項４８記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項５０】
前記金属Ｍが、アルミニウム、ケイ素、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、希土類金属及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項４２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項５１】
前記保護皮膜（１４）が約１〜約５０ミクロンの厚さを有する、請求項４２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項５２】
前記厚さが約１〜約２０ミクロンである、請求項５１記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項５３】
前記厚さが約３〜約１５ミクロンである、請求項５２記載のダイヤモンド砥粒複合材（６０）。
【請求項５４】
研削工具用のダイヤモンド砥粒複合材（６０）の製造方法であって、
ａ）複数のダイヤモンド（１２）を用意し、
ｂ）各ダイヤモンドの外面に保護皮膜（１４）を施して複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）を形成し、
ｃ）母材（２２）を複数の被覆ダイヤモンド粒子（１２）と組み合わせてプリフォームを形成し、
ｄ）プリフォームを所定温度に加熱してダイヤモンド砥粒複合材（６０）を形成する
段階を含んでなる方法。
【請求項５５】
前記各ダイヤモンド（１２）の外面に保護皮膜（１４）を施す段階が、化学気相成長法を用いて保護皮膜（１４）を堆積させることを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記各ダイヤモンド（１２）の外面に保護皮膜（１４）を施す段階が、化学輸送反応を用いて保護皮膜（１４）を堆積させることを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５７】
前記各ダイヤモンド（１２）の外面に保護皮膜（１４）を施す段階が、各ダイヤモンド（１２）の外面に金属を堆積させる段階と、金属の炭化、金属の窒化及びこれらの組合せからなる群から選択される１以上の段階とを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５８】
前記母材（２２）を複数の被覆ダイヤモンド粒子（１２）と組み合わせる段階が、複数の被覆ダイヤモンド粒子（１２）と母材（２２）を混合して混合物を形成し、混合物を押型に入れてプリフォームを形成する段階を含む、請求項５４記載の方法。
【請求項５９】
さらに、プリフォームに合金ロウを供給し、合金ロウ（４０）とプリフォームを合金ロウ（４０）の融解温度よりも高い第二の所定温度に加熱して溶融合金ロウ（４０）を生じさせ、溶融合金ロウ（４０）をプリフォームに浸透させる段階を含む、請求項５４記載の方法。
【請求項６０】
前記合金ロウ（４０）とプリフォームを合金ロウ（４０）の融解温度よりも高い第二の所定温度に加熱する段階が、合金ロウを約８００〜約１２００℃の範囲内の温度に加熱することを含む、請求項５９記載の方法。
【請求項６１】
前記プリフォームを所定温度に加熱する段階が、所定温度及び所定圧力でプリフォームをホットプレスすることを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項６２】
前記所定温度が約６００〜約１１００℃の範囲内にあり、所定圧力が約１０００〜約２００００ｐｓｉの範囲内にある、請求項６１記載の方法。
【請求項６３】
前記所定温度が約７５０〜約９００℃の範囲内にあり、所定圧力が約４０００〜約６０００ｐｓｉの範囲内にある、請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
前記プリフォームを所定温度に加熱する段階が、母材の融点よりも低い温度で母材を自由焼結することを含む、請求項５４記載の方法。
【請求項６５】
研削工具用の液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材（６０）の製造方法であって、
ａ）複数のダイヤモンド（１２）を用意し、
ｂ）各ダイヤモンドの外面に保護皮膜（１４）を施して複数の被覆ダイヤモンド粒子（１０）を形成し、
ｃ）母材（２２）を複数の被覆ダイヤモンド粒子（１２）と組み合わせて、母材（２２）が複数のボイド及び開放気孔（２４）を含むスケルトン構造をなしているプリフォームを形成し、
ｄ）プリフォームと接するように合金ロウ（４０）を配置し、
ｅ）合金ロウ（４０）とプリフォームを合金ロウ（４０）の融解温度よりも高い所定温度に加熱して溶融合金ロウ（４０）を生じさせ、
ｆ）溶融合金ロウ（４０）を母材（２２）に浸透させて複数のボイド及び開放気孔を溶融合金ロウで埋めて、液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材（６０）を形成する
段階を含んでなる方法。
【請求項６６】
前記合金ロウ（４０）とプリフォームを合金ロウ（４０）の融解温度よりも高い所定温度に加熱する段階が、合金ロウ（４０）を約８００〜約１２００℃の範囲内の温度に加熱することを含む、請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
さらに、溶融合金ロウを再凝固させる段階を含む、請求項６５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は砥粒複合材に関する。具体的には、本発明は被覆ダイヤモンド粒子と母材から形成される砥粒複合材並びにかかる砥粒複合材の製造方法に関する。さらに具体的には、本発明は被覆ダイヤモンド粒子と母材から形成される砥粒複合材で母材に強化材を浸透させた砥粒複合材に関する。さらに具体的には、本発明はかかる砥粒複合材に使用するための化学耐性皮膜を有するダイヤモンド粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のダイヤモンドソーブレードセグメントは、まずダイヤモンド結晶を金属粉末（通例はコバルト）とブレンドし、次いで混合物をホットプレスして所望の形態とすることによって製造される。コストの問題から、母材のコバルトを他の金属で置換することに多大な関心がもたれている。
【０００３】
十分な実用寿命をもつ切削工具の製造には、ダイヤモンドの母材との良好な付着力及び母材中でのダイヤモンドの保持性が必要とされる。母材に対するダイヤモンドの付着力が十分に強くなければ、ダイヤモンド結晶は使用時に母材から早期に脱落してしまう。そのため、ダイヤモンド−母材ボンドの耐久性を向上させるとともに、母材中でのダイヤモンド結晶の良好な保持性を得ることが望ましい。これらの性質を向上させるための可能な手段の一つは、ダイヤモンド−金属母材に溶融合金ロウを浸透させることである。
【０００４】
鉄やニッケルのようなある種の金属はダイヤモンドと反応する。そのため、母材及び液体浸透金属ボンドにこれらの材料を使用すると、ダイヤモンド結晶が極めて腐食性の条件に暴露されることになりかねない。かかる条件下での化学的作用は、ダイヤモンド表面に孔食を生じ、ダイヤモンドの機械的強度及び耐摩耗性を低下させるおそれがある。
【０００５】
各種の外側皮膜を有するダイヤモンドが当技術分野で公知であり、市販されている。従来技術の皮膜の大半は付着力の向上を意図したものである。かかる皮膜は化学的作用に対してある程度の耐性を有するが、約１μｍより薄い。このように皮膜の厚さが限られているため、ダイヤモンドの実質的な腐食は依然として起こりかねない。ソーダイヤモンドには高融点皮膜が施されてきたが、かかる皮膜が金属基液体浸透ボンドダイヤモンド複合材と共に使用されることはなかった。さらに、従来技術では、追加の硬質成分を実質的に含まない金属基母材に取り組んでいない。
【０００６】
液体浸透金属ボンドを有するダイヤモンド複合材は、従来のホットプレスボンドを有する同様の材料よりも緻密で耐久性が高い。しかし、従来技術にみられる液体浸透複合材は、ダイヤモンドが液体浸透材による腐食に起因する実質的な劣化を受けるので用途が限られる。したがって、必要とされているのは、ダイヤモンドが母材又は浸透材による腐食に耐え得るダイヤモンド複合材である。また、母材中でのダイヤモンドの保持性に優れたダイヤモンド複合材も必要とされている。さらに、かかるダイヤモンド複合材の製造方法も必要とされている。最後に、母材又は浸透材による腐食作用に耐性をもつダイヤモンド砥粒複合材に使用するための被覆ダイヤモンド粒子も必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、耐食性皮膜を有するダイヤモンドと母材から形成された砥粒複合材を提供することによって上記その他のニーズを満たす。また、本発明の砥粒複合材はロウ材を含んでいてもよく、ロウ材を液体として母材に浸透させることによって従来のホットプレスボンドを有する同様の材料よりも緻密で耐久性に優れた複合材を形成する。これらの複合材の製造方法並びに砥粒複合材に使用するための耐食性皮膜を有するダイヤモンド粒子も本発明の技術的範囲に属する。
【０００８】
そこで、本発明の一態様ではダイヤモンド砥粒複合材を提供する。ダイヤモンド砥粒複合材は、各々外面を有するダイヤモンドと該外面に設けられた保護皮膜とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子、及び各被覆ダイヤモンド粒子上に設けられ被覆ダイヤモンド粒子同士を連結する母材を含んでなる。母材は金属炭化物及び金属の１種以上を含み、保護皮膜は母材による化学的腐食作用からダイヤモンドを保護する。
【０００９】
本発明の第二の態様では、母材と複数の複数の被覆ダイヤモンド粒子とを含むダイヤモンド砥粒複合材を形成するための被覆ダイヤモンド粒子を提供する。被覆ダイヤモンド粒子は、外面を有するダイヤモンドと該外面に設けられた保護皮膜とを含む。保護皮膜は高融点材料からなり、母材による化学的腐食作用からダイヤモンド粒子を保護する。
【００１０】
本発明の第三の態様では、ダイヤモンド砥粒複合材を提供する。ダイヤモンド砥粒複合材は、各々外面を有するダイヤモンドと該外面に設けられた式ＭＣxＮy（式中、Ｍは金属であり、Ｃは第一の化学量論係数ｘを有する炭素であり、Ｎは第二の化学量論係数ｙを有する窒素であり、０≦ｘ，ｙ≦２である。）の高融点材料からなる保護皮膜とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子と、各被覆ダイヤモンド粒子上に設けられ被覆ダイヤモンド粒子同士を連結するとともに、複数のボイド及び開放気孔を含むスケルトン構造を形成する母材であって、母材が金属炭化物及び金属の１種以上を含み、保護皮膜が母材による化学的腐食作用からダイヤモンドを保護する母材と、母材内部に浸透してボイド及び開放気孔を埋めるロウ材とを含む。
【００１１】
本発明の第四の態様では、ダイヤモンド砥粒複合材を提供するが、当該ダイヤモンド砥粒複合材は、各々外面を有するダイヤモンドと該外面に設けられた式ＭＣxＮy（式中、Ｍは金属であり、Ｃは第一の化学量論係数ｘを有する炭素であり、Ｎは第二の化学量論係数ｙを有する窒素であり、０≦ｘ，ｙ≦２である。）の高融点材料からなる複合皮膜とを含む複数の被覆ダイヤモンド粒子、及び被覆ダイヤモンド粒子間の空隙に浸透し該空隙を埋めて被覆ダイヤモンド粒子同士を連結するロウ材を含む。
【００１２】
本発明の第五の態様では、研削工具用のダイヤモンド砥粒複合材の製造方法を提供する。当該方法は、複数のダイヤモンドを用意し、各ダイヤモンドの外面に保護皮膜を施して複数の被覆ダイヤモンド粒子を形成し、母材を複数の被覆ダイヤモンド粒子と組み合わせてプリフォームを形成し、プリフォームを所定温度に加熱してダイヤモンド砥粒複合材を形成する段階を含む。
【００１３】
最後に、本発明の第六の態様では、研削工具用の液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材の製造方法を提供する。当該方法は、複数のダイヤモンドを用意し、各ダイヤモンドの外面に保護皮膜を施して複数の被覆ダイヤモンド粒子を形成し、母材を複数の被覆ダイヤモンド粒子と組み合わせて、母材が複数のボイド及び開放気孔を含むスケルトン構造をなすプリフォームを形成し、プリフォームと接するように合金ロウを配置し、合金ロウとプリフォームを合金ロウの融解温度よりも高い所定温度に加熱して溶融合金ロウを生じさせ、溶融合金ロウを母材に浸透させて複数のボイド及び開放気孔を溶融合金ロウで埋めて液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材を形成する段階を含む。
【００１４】
上記液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材は、ソーブレードセグメント、クラウンドリルビットその他の研削工具として使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の上記その他の態様、利点及び顕著な特徴は、特許請求の範囲、以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかとなろう。
【００１６】
図面の簡単な説明
図１は、本発明に係る保護皮膜を有するダイヤモンド粒子の概略断面図であり、
図２は、本発明に係る被覆ダイヤモンド粒子と母材のプリフォームの概略断面図であり、
図３は、浸透前のプリフォーム及び浸透ロウ材の概略断面図であり、
図４は、本発明の液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材の概略断面図であり、
図５は、鉄カルボニル粉末と混合して水素雰囲気中８５０℃で１時間自由焼結した後に回収した無被覆ダイヤモンドの光学顕微鏡写真であり、
図６は、鉄粉末と混合して水素中８５０℃で１時間自由焼結した後に回収した、厚さ約１．３μｍのＷＣ皮膜を有するダイヤモンドの光学顕微鏡写真であり、
図７は、鉄粉末と混合して水素中８５０℃で１時間自由焼結した後に回収した、厚さ約５μｍのＳｉＣ皮膜を有するダイヤモンドの光学顕微鏡写真であり、
図８は、鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の無被覆ダイヤモンドの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、
図９は、鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の、厚さ約９μｍのＷＣ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真であり、
図１０は、タングステン粉末と混合して５３Ｃｕ−２４Ｍｎ−１５Ｎｉ−８Ｃｏを１１００℃で１０分間浸透させた後の無被覆ダイヤモンドのＳＥＭ写真であり、
図１１は、タングステン粉末と混合して５３Ｃｕ−２４Ｍｎ−１５Ｎｉ−８Ｃｏを１１００℃で１０分間浸透させた後の、厚さ約９μｍのＷＣ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真であり、
図１２は、鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の、厚さ約５μｍのＳｉＣ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真であり、
図１３は、鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の、厚さ約５μｍのＴｉＮ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真である。
【００１７】
以下の説明において、図面の幾つかの図を通して類似した参照符号は類似部分又は対応部分を表す。また、「上面」、「下部」、「外側」、「内側」などの用語は便宜上の用語であり、限定的な用語ではない。
【００１８】
図面全般に関し、図解は本発明の実施形態を説明するためのものであって、本発明を限定するものでない。
【００１９】
図１は、本発明に係る被覆ダイヤモンド粒子１０の概略断面図である。被覆ダイヤモンド粒子１０は、ダイヤモンド１２と、ダイヤモンド１２表面に設けられた保護皮膜１４とを含む。被覆ダイヤモンド粒子１０は主寸法１１を有するが、主寸法とは被覆ダイヤモンド粒子１０の最大断面を示す。保護皮膜１４は組成ＭＣxＮyを有する。式中、Ｍはアルミニウム、ケイ素、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、希土類金属及びこれらの組合せからなる群から選択される１種以上の金属を表す。炭素及び窒素の化学量論係数はそれぞれｘ及びｙであり、０≦ｘ，ｙ≦２である。
【００２０】
保護皮膜１４は、化学的腐食作用からダイヤモンド１２を適切に保護するのに十分な厚さでなければならない。皮膜が薄いと、皮膜は急速に浸食されて失われるか、或いは過剰量の腐食性母材が障壁を超えて拡散してダイヤモンドを攻撃するようになる。一方、保護皮膜１４が厚すぎると、ダイヤモンド１２と保護皮膜１４の熱膨張率及び硬さが一致していないこともあって、層割れやクラックを生じる傾向がある。本発明の保護皮膜１４の厚さは約１〜約５０ミクロン、望ましくは約１〜約２０ミクロンである。腐食作用からの保護と皮膜の健全性との最良のバランスを達成するには、厚さ約３〜約１５ミクロンの保護皮膜が好ましい。
【００２１】
被覆ダイヤモンド粒子１０の主寸法１１は、約５０〜約２０００ミクロンの範囲内にある。大半の切削工具及びソー用途において有用性をもつには、被覆ダイヤモンド粒子１０は約１５０〜約２０００ミクロンの平均直径を有することが望ましく、最も好ましくは約１８０〜約１６００ミクロンの平均直径を有する。保護皮膜１４は、特に限定されないが、化学気相成長、化学輸送反応、又は金属堆積後の堆積金属層の炭化又は窒化を始めとする数々の技術で形成できる。後者の場合、堆積金属層の炭化及び窒化は同時に実施してもよいし、或いは連続して実施してもよい。
【００２２】
被覆ダイヤモンド粒子１０を次いで母材２２と混合して、図２に概略を示す複合材混合物２０を形成する。被覆ダイヤモンド粒子１０は、複合材混合物２０全体で被覆ダイヤモンド粒子１０の均一な分布が達成されるように、すなわち、被覆ダイヤモンド粒子１０が複合材混合物２０全体に一様に分布するように母材と混合する。母材２２は被覆ダイヤモンド粒子１０と接して被覆ダイヤモンド粒子１０同士を連結するとともに、複合材混合物２０内にボイド及び開放気孔２４を含むスケルトン様構造を生ずる。
【００２３】
十分な切削強度をもつ切削工具を得るには、被覆ダイヤモンド粒子１０は複合材混合物２０で十分な体積分率を占めていなければならない。さらに、十分な数のダイヤモンドが工具の切削面に露出されていなければならない。複合材混合物２０における被覆ダイヤモンド粒子の体積分率が閾値を下回ると、工具の切削面に露出される被覆ダイヤモンド粒子１０の数が少なすぎるようになる。その結果、切削工具の効率が低下して有用とはいえなくなる。逆に、複合材混合物２０における被覆ダイヤモンド粒子１０の体積分率が高すぎると、複合材混合物２０に存在する母材２２の量がその分だけ低くなるため複合材混合物２０における被覆ダイヤモンド粒子１０の保持力が低下する。被覆ダイヤモンド粒子１０の体積分率が上限を超える切削工具では、被覆ダイヤモンド粒子１０が保持されなくなり、破損してしまう。本発明では、被覆ダイヤモンド粒子１０は複合材混合物２０の約１〜約５０体積％、好ましくは約５〜約２０体積％をなす。
【００２４】
母材２２は粉末材料であり、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン、鋼、モリブデン、タングステン、金属炭化物、これらの混合物及び合金を含み得る。母材２２は、好ましくは鉄及びマンガンの１種以上を５重量％以上含む。充填密度と分散性と化学純度の最良の組合せを得るため、母材２２の粒度は約１〜約５０ミクロンである。母材２２は、ダイヤモンド砥粒複合材を形成する複合材混合物２０の約５〜約９９重量％をなす。母材の耐久性と耐摩耗性、さらにはダイヤモンド砥粒複合材の総コストを改善するため、母材２２は好ましくは鉄及びマンガンの１種以上を約５重量％以上含む。
【００２５】
図３に示すように、プリフォームは押型３０に複合材混合物２０を入れることによって形成される。本発明の一実施形態では、黒鉛押型が使用される。その他の適当な材料を用いて押型３０を製造することもできる。被覆ダイヤモンド粒子１０と母材２２を含むダイヤモンド砥粒複合材は上記プリフォームをホットプレスすることによって形成できる。一般に、約１０００〜約２００００ｐｓｉの圧力及び約６００〜約１１００℃の温度を用いてプリフォームをホットプレスすれば十分に緻密な複合材成形物が得られる。プリフォームを十分緻密なダイヤモンド砥粒複合材に転化するには、好ましくは約４０００〜約６０００ｐｓｉの範囲内の圧力及び約７５０〜約９００℃の範囲内の温度が用いられる。
【００２６】
母材２２の形成するスケルトン構造に溶融金属を浸透させることによって、ダイヤモンド砥粒複合材をさらに強化することができる。液体浸透は、上記プリフォームをプレスしてから浸透することによって実施できるし、或いは母材２２と被覆ダイヤモンド１０の疎充填複合材混合物２０を用いて実施することもできる。液体浸透複合材は、プリフォームの上面に浸透用金属４０を配置することで形成される。浸透用金属４０は、通例、銅、銀、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、スズ、カドミウム、インジウム、リン、金及びパラジウムからなる群から選択される１種以上の物質を含むが、好ましくはコバルト、ニッケル、マンガン及び鉄からなる群から選択される１種以上の金属を５重量％以上含む合金ロウである。次に、混合物２２と浸透用金属４０とを収容した押型３０を炉に入れ、合金ロウを融解するのに十分な高温に加熱する。温度は好ましくは約８００〜約１２００℃である。押型は好ましくは１〜２０分間保温される。溶融合金ロウは、毛細管作用によって被覆ダイヤモンド−母材プリフォーム内部に浸透し、スケルトン構造内のボイド及び開放気孔を埋めて、図４に示す稠密体６０を形成する。ロウ材４０は、液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材６０の約５〜約９９重量％をなす。押型アセンブリを炉から取り出して放冷した後、液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材部材６０を押型３０から取り出す。
【００２７】
上述の液体浸透ダイヤモンド含有部材は、ソーブレードセグメント、クラウンドリルビットその他の研削工具として有用である。
【実施例】
【００２８】
例１
市販の無被覆ハイグレードソーダイヤモンド結晶０．３ｇを商用グレードの鉄カルボニル粉末６ｇと混合して、アルミナボートに入れた。このボートを炉に入れ、水素雰囲気中８５０℃に１時間加熱した。炉から取り出して冷却した後、王水、１：１ＨＦ／ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、自由焼結部材の一部からダイヤモンドを回収した。
【００２９】
回収したダイヤモンドを光学顕微鏡で検査して化学的作用の程度を評価した。回収した無被覆ダイヤモンドを図５に示す。顕微鏡写真にみられる通り、鉄母材中の無被覆ダイヤモンドでかなりのエッチングが認められた。
【００３０】
母材中のダイヤモンド上端の見掛け硬さと母材自体の硬さとの差を測定して、相対的なダイヤモンド−母材付着力及び保持性を評価した。ダイヤモンド／母材砥粒複合材の表面を、通常のダイヤモンド研削ホイールを用いて、平面度約２０μｍの仕上状態に研削する。この研削プロセスで、本来ならば新たな露出面から突出するはずのダイヤモンド結晶が破砕される。露出ダイヤモンド上面又はダイヤモンドのない母材上面に、鈍化１２０°ダイヤモンド圧子及び６０ｋｇの荷重を用いて圧痕を形成する。圧痕の直径からロックウェルＣ硬さを評価する。ダイヤモンドとの付着力に劣っていると、圧子下方の結合ダイヤモンド（複数のダイヤモンドであることもある）が母材に圧入する尖端として作用し、全圧痕深さが増し、母材自体と比べて見掛け硬さが下がる。ダイヤモンドとの付着力が良好であれば、圧子からの荷重が母材に伝わり、見掛け硬さは母材自体の硬さと同等又は僅かに高い。
【００３１】
上述の方法で硬さの差を試験することによって、自由焼結鉄複合材部材における無被覆ダイヤモンドの保持性を評価した。部材表面を研削して露出した４箇所の無被覆ダイヤモンド上面で見掛け硬さを評価した。見掛け硬さを同じく４箇所で測定した鉄母材の硬さと比較した。圧痕から評価したロックウェルＣ硬さ値の平均及び標準偏差を表１に示す。無被覆ダイヤモンド下方の母材の見掛け硬さは母材自体の硬さよりも５ポイント低く、硬さはダイヤモンド切削工具で通常認められるボンド内での保持性の程度を示している。
【００３２】
例２
市販のハイグレードソーダイヤモンド結晶を炭化タングステン（ＷＣ）で被覆した。ＷＣ皮膜の厚さは約１．３μｍであった。次いで、被覆ダイヤモンド０．３ｇを商用グレードの鉄カルボニル粉末６ｇと混合して、アルミナボートに入れた。このボートを炉に入れ、水素雰囲気中８５０℃に１時間加熱した。炉から取り出して冷却した後、王水、１：１ＨＦ／ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、自由焼結部材の一部からダイヤモンドを回収した。
【００３３】
回収したダイヤモンドを光学顕微鏡で検査して化学的作用の程度を評価した。回収した被覆ダイヤモンドを図６に示す。無被覆ダイヤモンド（図５）の外観とは対照的に、鉄母材によるＷＣ被覆ダイヤモンドのエッチングは認められず、化学的腐食作用に対するダイヤモンドの耐性がダイヤモンド表面のＷＣ皮膜の存在によって増大したことを示している。
【００３４】
前述の方法で硬さの差を試験して、自由焼結鉄複合材部材におけるＷＣ被覆ダイヤモンドの保持性を評価した。母材上での圧痕及びＷＣ被覆ダイヤモンド上での圧痕から評価したロックウェルＣ硬さ値の平均及び標準偏差を表１に示す。ＷＣ被覆ダイヤモンド下方の母材の見掛け硬さは母材自体の硬さよりも６ポイント高く、無被覆ダイヤモンドに比べてＦｅ母材中でのＷＣ被覆ダイヤモンドの保持性が向上したことを示している。
【００３５】
例３
市販のハイグレードソーダイヤモンド結晶を炭化ケイ素（ＳｉＣ）で被覆した。ＳｉＣ皮膜の厚さは約５μｍであった。次いで、被覆ダイヤモンド０．３ｇを商用グレードの鉄カルボニル粉末６ｇと混合して、アルミナボートに入れた。このボートを炉に入れ、水素雰囲気中８５０℃に１時間加熱した。炉から取り出して冷却した後、王水、１：１ＨＦ／ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、自由焼結部材の一部からダイヤモンドを回収した。
【００３６】
次に、回収したダイヤモンドを光学顕微鏡で検査して化学的作用の程度を評価した。回収した被覆ダイヤモンドを図７に示す。無被覆ダイヤモンド（図５）の外観とは対照的に、鉄母材によるＳｉＣ被覆ダイヤモンドのエッチングは認められず、化学的腐食作用に対するダイヤモンドの耐性がダイヤモンド表面のＳｉＣ皮膜の存在によって増大したことを示している。
【００３７】
硬さの差を試験して、自由焼結鉄複合材部材におけるＳｉＣ被覆ダイヤモンドの保持性を評価した。母材上での圧痕及びＳｉＣ被覆ダイヤモンド上での圧痕から評価したロックウェルＣ硬さ値の平均及び標準偏差を表１に示す。ＳｉＣ被覆ダイヤモンド下方の母材の見掛け硬さは母材の硬さよりも５ポイント高く、無被覆ダイヤモンドに比べてＦｅ母材中でのＳｉＣ被覆ダイヤモンドの保持性が向上したことを示している。
【００３８】
【表１】
2004524170.tif 000003
【００３９】
例４
市販のハイグレードソーダイヤモンド結晶を炭化タングステン（ＷＣ）で被覆した。炭化タングステン皮膜の厚さは約９μｍであった。次いで、被覆ダイヤモンドを商用グレードの鉄粉１．２１ｇと混合し、黒鉛押型に入れた。同様に、無被覆ダイヤモンドを商用グレードの鉄粉１．２１ｇと混合し、第二の黒鉛押型に入れた。次に、各プリフォームを６０Ｃｕ−４０Ａｇロウ材（Ｈａｎｄｙ−Ｈａｒｍａｎ社製＃２４−８６６）１．３０ｇで覆い、押型アセンブリをアルゴン雰囲気中１１００℃に保った管炉に５分間挿入した。押型アセンブリを炉から取り出して放冷した後、王水、１：１ＨＦ：ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、液体浸透部材からダイヤモンドを回収した。
【００４０】
次に、回収したダイヤモンドを走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で検査して化学的作用の程度を評価した。回収した無被覆及び被覆ダイヤモンドをそれぞれ図８及び図９に示す。顕微鏡写真にみられる通り、被覆ダイヤモンドで認められるエッチングの程度は無被覆ダイヤモンドに比べて減少しており、化学的腐食作用に対するダイヤモンドの耐性がダイヤモンド表面のＷＣ皮膜の存在によって増大したことを示している。
【００４１】
例５
市販のハイグレードソーダイヤモンド結晶を炭化タングステン（ＷＣ）で被覆した。炭化タングステン皮膜の厚さは約９μｍであった。次いで、被覆ダイヤモンドをタングステン粉末２．９８ｇと混合し、黒鉛押型に入れた。同様に、無被覆ダイヤモンドをタングステン粉末２．９８ｇと混合し、第二の黒鉛押型に入れた。次に、各プリフォームを５３Ｃｕ−２４Ｍｎ−１５Ｎｉ−８Ｃｏロウ材（Ｈａｎｄｙ−Ｈａｒｍａｎ社製＃２４−８５７）１．４８ｇで覆った。押型アセンブリをアルゴン雰囲気中１１００℃に保った管炉に１０分間挿入した。押型アセンブリを炉から取り出して放冷した後、王水、１：１ＨＦ：ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、液体浸透部材からダイヤモンドを回収した。
【００４２】
次に、回収したダイヤモンドを走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で検査して化学的作用の程度を評価した。回収した無被覆及び被覆ダイヤモンドをそれぞれ図１０及び図１１に示す。ＳＥＭ写真にみられる通り、ＷＣ被覆ダイヤモンドで認められるエッチングの程度は無被覆ダイヤモンドに比べて大幅に減少しており、化学的腐食作用に対するダイヤモンドの耐性がダイヤモンド表面のＷＣ皮膜の存在によって増大したことを示している。
【００４３】
例６
市販のハイグレードソーダイヤモンド結晶を炭化ケイ素（ＳｉＣ）で被覆した。ＳｉＣ皮膜の厚さは約５μｍであった。次いで、被覆ダイヤモンドを商用グレードの鉄粉１．２２ｇと混合し、黒鉛押型に入れた。次に、プリフォームを６０Ｃｕ−４０Ａｇロウ材（Ｈａｎｄｙ−Ｈａｒｍａｎ社製＃２４−８６６）１．３２ｇで覆った。押型アセンブリをアルゴン雰囲気中１１００℃に保った管炉に５分間挿入した。押型アセンブリを炉から取り出して放冷した後、王水、１：１ＨＦ：ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、液体浸透部材からダイヤモンドを回収した。
【００４４】
次に、回収したダイヤモンドを走査電子顕微鏡で検査して化学的作用の程度を評価した。液体浸透部材から回収したＳｉＣ被覆ダイヤモンドを図１２に示す。回収した無被覆ダイヤモンドは、図８に示す無被覆ダイヤモンドと実質的に同じ外観を有していた。ＳＥＭ写真にみられる通り、被覆ダイヤモンド（図１２）のエッチングの程度は無被覆ダイヤモンド（図８）で認められたものに比べて大幅に減少しており、化学的腐食作用に対するダイヤモンドの耐性がダイヤモンド表面のＳｉＣ皮膜の存在によって増大したことを示している。
【００４５】
例７
市販のハイグレードソーダイヤモンド結晶を窒化チタン（ＴｉＮ）で被覆した。ＴｉＮ皮膜の厚さは約５μｍであった。次いで、被覆ダイヤモンドを商用グレードの鉄粉１．２３ｇと混合し、黒鉛押型に入れた。次に、プリフォームを６０Ｃｕ−４０Ａｇロウ材（Ｈａｎｄｙ−Ｈａｒｍａｎ社製＃２４−８６６）１．３２ｇで覆った。押型アセンブリをアルゴン雰囲気中１１００℃に保った管炉に５分間挿入した。押型アセンブリを炉から取り出して放冷した後、王水、１：１ＨＦ：ＨＮＯ3混液及び９：１Ｈ2ＳＯ4／ＨＮＯ3混液中で順次煮沸して、液体浸透部材からダイヤモンドを回収した。
【００４６】
次に、回収したダイヤモンドを走査電子顕微鏡で検査して化学的作用の程度を評価した。回収したＴｉＮ被覆ダイヤモンドを図１３に示す。回収した無被覆ダイヤモンドは、図８に示す無被覆ダイヤモンドと実質的に同じ外観を有していた。ＳＥＭ写真にみられる通り、被覆ダイヤモンド（図１３）のエッチングの程度は無被覆ダイヤモンド（図８）で認められたものに比べて顕著に減少しており、化学的腐食作用に対するダイヤモンドの耐性がダイヤモンド表面のＴｉＮ皮膜の存在によって増大したことを示している。
【００４７】
本明細書で様々な実施形態を説明したが、当業者であれば様々な要素の組合せ、変更及び改良を加えることができ、これらも本発明の技術的範囲に属することは本明細書の記載から自明であろう。例えば、本発明では母材の非存在下での液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材の形成も考えられる。この実施形態では、ダイヤモンド砥粒複合材は、式ＭＣxＮyの高融点材料から形成された保護皮膜を各々有する複数の被覆ダイヤモンド粒子と、被覆ダイヤモンド粒子間の空隙に浸透して該空隙を埋めるロウ材とを含んでなる。熱間静水圧圧縮成形、自由焼結、ホットコイニング及びロウ付けのような代替成形法を用いてダイヤモンド砥粒複合材を形成することも、本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る保護皮膜を有するダイヤモンド粒子の概略断面図である。
【図２】本発明に係る被覆ダイヤモンド粒子と母材のプリフォームの概略断面図である。
【図３】浸透前のプリフォーム及び浸透ロウ材の概略断面図である。
【図４】本発明の液体浸透ダイヤモンド砥粒複合材の概略断面図である。
【図５】鉄カルボニル粉末と混合して水素雰囲気中８５０℃で１時間自由焼結した後に回収した無被覆ダイヤモンドの光学顕微鏡写真である。
【図６】鉄粉末と混合して水素中８５０℃で１時間自由焼結した後に回収した、厚さ約１．３μｍのＷＣ皮膜を有するダイヤモンドの光学顕微鏡写真である。
【図７】鉄粉末と混合して水素中８５０℃で１時間自由焼結した後に回収した、厚さ約５μｍのＳｉＣ皮膜を有するダイヤモンドの光学顕微鏡写真である。
【図８】鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の無被覆ダイヤモンドの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図９】鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の、厚さ約９μｍのＷＣ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真である。
【図１０】タングステン粉末と混合して５３Ｃｕ−２４Ｍｎ−１５Ｎｉ−８Ｃｏを１１００℃で１０分間浸透させた後の無被覆ダイヤモンドのＳＥＭ写真である。
【図１１】タングステン粉末と混合して５３Ｃｕ−２４Ｍｎ−１５Ｎｉ−８Ｃｏを１１００℃で１０分間浸透させた後の、厚さ約９μｍのＷＣ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真である。
【図１２】鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の、厚さ約５μｍのＳｉＣ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真である。
【図１３】鉄粉末と混合して６０Ｃｕ−４０Ａｇを１１００℃で５分間浸透させた後の、厚さ約５μｍのＴｉＮ皮膜を有するダイヤモンドのＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  被覆ダイヤモンド粒子
１１  主寸法
１２  ダイヤモンド
１４  保護皮膜
２０  複合材混合物
２２  母材
２４  ボイド及び開放気孔
３０  押型
４０  ロウ材
６０  ダイヤモンド砥粒複合材
【国際公開パンフレット】
2004524170.tif 000004
2004524170.tif 000005
2004524170.tif 000006
2004524170.tif 000007
2004524170.tif 000008
2004524170.tif 000009
2004524170.tif 000010
2004524170.tif 000011
2004524170.tif 000012
2004524170.tif 000013
2004524170.tif 000014
2004524170.tif 000015
2004524170.tif 000016
2004524170.tif 000017
2004524170.tif 000018
2004524170.tif 000019
2004524170.tif 000020
2004524170.tif 000021
2004524170.tif 000022
2004524170.tif 000023
2004524170.tif 000024
2004524170.tif 000025
2004524170.tif 000026
2004524170.tif 000027
2004524170.tif 000028
2004524170.tif 000029
2004524170.tif 000030
2004524170.tif 000031
2004524170.tif 000032
2004524170.tif 000033
2004524170.tif 000034
2004524170.tif 000035
2004524170.tif 000036
2004524170.tif 000037
2004524170.tif 000038
2004524170.tif 000039
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004524170.tif 000040
2004524170.tif 000041
【国際調査報告】
2004524170.tif 000042
2004524170.tif 000043
2004524170.tif 000044
2004524170.tif 000045
2004524170.tif 000046
2004524170.tif 000047
2004524170.tif 000048
2004524170.tif 000049
2004524170.tif 000050