且小于或等于lOOppm。如果各元素的濃度均小于其下限值，則難以顯著實(shí)現(xiàn)抑制金剛石多晶體的磨損并延長(zhǎng)其壽命的效果。此外，如果各元素的濃度均大于其上限值，則各元素發(fā)生偏析的區(qū)域附近的硬度小于90GPa，由此該金剛石多晶體不適用于要求高硬度的工具。
[0054]盡管在根據(jù)本實(shí)施方案的制造金剛石多晶體的方法中在步驟(SOl)中使用了 Cr金屬粉末作為添加元素，但是本發(fā)明并不局限于此?？赏ㄟ^(guò)混合石墨原料和混合用原料來(lái)制備混合物，其中該混合用原料包含選自由添加元素的單質(zhì)、碳化物和氧化物構(gòu)成的組中的至少一者。此外，通過(guò)這種方式，可以獲得具有與本實(shí)施方案的金剛石多晶體性能相同的金剛石多晶體。
[0055]此外，盡管在根據(jù)本實(shí)施方案的制造金剛石多晶體的方法的步驟(S02)中，通過(guò)利用行星式球磨機(jī)將所述混合物粉碎并混合從而制備碳材料，但是本發(fā)明不局限于此。可通過(guò)能夠以高均勻性粉碎并混合該混合物的任何方法來(lái)制備碳材料。
[0056]另外，盡管在根據(jù)本實(shí)施方案的制造金剛石多晶體的方法中，通過(guò)粉碎并混合Cr金屬粉末和石墨原料來(lái)制備碳材料，但是本發(fā)明不局限于此。參見(jiàn)圖2，例如，可通過(guò)用Cr包覆石墨原料的粉末的表面以制備具有覆層的碳材料(Sll)，并可在高溫高壓條件下將該具有覆層的碳材料直接轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體(S12)。作為用Cr包覆石墨原料的粉末的表面的方法，例如，可使用濺射法。此外，通過(guò)這種方式，也可制造根據(jù)本發(fā)明的金剛石多晶體。
[0057]下面將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0058]實(shí)施例
[0059]通過(guò)下述方法來(lái)制備根據(jù)實(shí)施例1至3的金剛石多晶體。首先，通過(guò)混合Cr粉末單質(zhì)和石墨原料以制備混合物，并在壓力為15GPa且溫度為2300°C的條件下將該混合物轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體，從而制備實(shí)施例1的金剛石多晶體。實(shí)施例1的金剛石多晶體中添加有0.2ppm的Cr，并且平均粒徑為200nm。
[0060]通過(guò)將Cr粉末單質(zhì)和石墨原料混合以制備混合物，并在壓力為15GPa且溫度為2300°C的條件下將該混合物轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體，從而制備實(shí)施例2的金剛石多晶體。實(shí)施例2的金剛石多晶體中添加有15ppm的Cr，并且平均粒徑為200nm。
[0061]通過(guò)將Mo粉末單質(zhì)和石墨原料混合以制備混合物，并在壓力為15GPa且溫度為2300°C的條件下將該混合物轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體，從而制備實(shí)施例3的金剛石多晶體。實(shí)施例3的金剛石多晶體中添加有1ppm的Mo，并且平均粒徑為200nm。
[0062]通過(guò)在壓力為15GPa且溫度為2300°C的條件下將石墨原料轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體，而沒(méi)有進(jìn)行添加元素的添加，從而制備比較例的金剛石多晶體。比較例的金剛石多晶體的平均粒徑為200nm。
[0063]通過(guò)下述技術(shù)來(lái)測(cè)量按如上方式獲得的實(shí)施例1至3和比較例的金剛石多晶體的耐磨性。
[0064]當(dāng)將實(shí)施例1至3和比較例的金剛石多晶體用于模具以對(duì)SUS316進(jìn)行拉伸(拉絲)時(shí)，評(píng)價(jià)其耐磨性。參見(jiàn)圖3，使用具有孔徑為Φ 30 μ m的孔3 (其中，實(shí)施例1至3和比較例的各金剛石多晶體2被施加于加工表面)的模具1，以100m/分鐘的拉絲速度對(duì)SUS316進(jìn)行拉伸，對(duì)模具I中的孔直徑擴(kuò)大至Φ30.5μπι時(shí)所花費(fèi)的拉伸時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。這時(shí)，基于對(duì)緊鄰各金剛石多晶體2的表面處所產(chǎn)生的溫度的計(jì)算結(jié)果，據(jù)認(rèn)為各金剛石多晶體2在拉伸過(guò)程中的溫度達(dá)到了約200°C至400°C。
[0065]測(cè)量的結(jié)果能夠證實(shí):與使用了比較例的金剛石多晶體的模具相比，使用了實(shí)施例I至3的金剛石多晶體的模具的上述拉伸時(shí)間要長(zhǎng)四倍。即，能夠證實(shí)實(shí)施例1至3的金剛石多晶體具有更長(zhǎng)的壽命，這是因?yàn)樗鼈兯脑氐难趸锏娜埸c(diǎn)小于或等于1000。。。
[0066]盡管上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案和實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是上述實(shí)施方案和實(shí)施例還可以進(jìn)行各種形式的變型。此外，本發(fā)明的范圍并不局限于上述實(shí)施方案和實(shí)施例。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的范圍限定，并且旨在包括在等同于權(quán)利要求范圍的范圍和含義內(nèi)的任何變型。
[0067]工業(yè)實(shí)用性
[0068]本發(fā)明的金剛石多晶體、其制造方法、以及工具特別有利地應(yīng)用于耐磨部件。
[0069]附圖標(biāo)記列表
[0070]1:豐旲具；2:金剛石多晶體；3:孔。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金剛石多晶體，其中添加有至少一種這樣的元素，該元素的氧化物的熔點(diǎn)小于或等于1000°C，并且 其中晶粒的平均粒徑小于或等于500nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石多晶體，包括第二相，該第二相包含選自由所述元素的單質(zhì)、碳化物和氧化物構(gòu)成的組中的至少一者，并且該第二相排布于作為第一相的所述晶粒的晶界處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金剛石多晶體，所述晶界附近的努氏硬度大于或等于90GPao
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的金剛石多晶體，其中，作為所述元素，添加有大于或等于0.05ppm且小于或等于50ppm的絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的金剛石多晶體，其中，作為所述元素，添加有大于或等于20ppm且小于或等于60ppm的鉬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的金剛石多晶體，其中，作為所述元素，添加有大于或等于0.05ppm且小于或等于80ppm的猛。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的金剛石多晶體，其中，作為所述元素，添加有總計(jì)大于或等于0.1ppm且小于或等于10ppm的絡(luò)和猛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的金剛石多晶體，其中，作為所述元素，添加有大于或等于0.05ppm且小于或等于200ppm的硼。
9.一種工具，其使用了權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的金剛石多晶體。
10.一種制造金剛石多晶體的方法，包括如下步驟: 通過(guò)將石墨原料與混合用原料混合從而制備混合物，其中該混合用原料含有這樣的元素，該元素的氧化物的熔點(diǎn)小于或等于1000°c ; 通過(guò)粉碎并混合所述混合物從而制備碳材料；以及 在高溫和高壓條件下將所述碳材料直接轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造金剛石多晶體的方法，其中所述混合用原料含有選自由所述元素的單質(zhì)、碳化物和氧化物構(gòu)成的組中的至少一者。
12.一種制造金剛石多晶體的方法，包括如下步驟: 通過(guò)用這樣的覆層包覆石墨原料的粉末的表面從而制備具有覆層的碳材料，其中該覆層含有這樣的元素，該元素的氧化物的熔點(diǎn)小于或等于1000°c ;以及 將所述具有覆層的碳材料直接轉(zhuǎn)化為金剛石多晶體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造金剛石多晶體的方法，其中，在制備所述具有覆層的碳材料的所述步驟中，通過(guò)濺射法用所述元素包覆所述石墨原料的粉末的表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的制造金剛石多晶體的方法，其中，在制備所述具有覆層的碳材料的所述步驟中，所述覆層含有選自由所述元素的單質(zhì)、碳化物和氧化物構(gòu)成的組中的至少一者。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任意一項(xiàng)所述的制造金剛石多晶體的方法，其中所述元素為選自由硼、砷、鉻、鉬和錳構(gòu)成的組中的至少一者。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任意一項(xiàng)所述的制造金剛石多晶體的方法，其中，在所述直接轉(zhuǎn)化的步驟中，通過(guò)在這樣的條件下燒結(jié)所述碳材料從而將所述碳材料直接轉(zhuǎn)化為金剛石，該條件為壓力大于或等于1GPa且小于或等于30GPa、并且溫度大于或等于1500°C且小于或等于3000°C。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金剛石多晶體，在涉及滑動(dòng)的應(yīng)用中，與常規(guī)金剛石多晶體相比其壽命更長(zhǎng)。本發(fā)明還提供制造所述金剛石多晶體的方法和工具。在該金剛石多晶體(2)中，添加有至少一種這樣的元素，該元素的氧化物的熔點(diǎn)小于或等于1000℃，并且平均晶粒直徑小于或等于500nm。由此減少了金剛石的磨損，結(jié)果在涉及滑動(dòng)的應(yīng)用中具有更長(zhǎng)的使用壽命。
【IPC分類】C01B31-06, B01J3-06, C04B35-52
【公開(kāi)號(hào)】CN104837765
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380063645
【發(fā)明人】佐藤武, 山本佳津子, 池田和寬, 角谷均
【申請(qǐng)人】住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2013年12月5日
【公告號(hào)】WO2014088069A1