[发明专利]金刚石多晶体及包含该金刚石多晶体的工具

说明书

一种金刚石多晶体，其中在JIS Z 2244:2009定义的条件下进行的维氏硬度试验中d'与d之比(d'/d)的值为0.98以下，其中d表示当试验负荷为4.9N的维氏压头压到所述金刚石多晶体的表面上时，在所述金刚石多晶体的表面形成的第一维氏压痕的对角线的长度，d'表示在解除试验负荷后，在所述金刚石多晶体的表面留有的第二维氏压痕的对角线的长度。

技术领域

本公开涉及金刚石多晶体和包含该金刚石多晶体的工具。

背景技术

金刚石多晶体具有优异的硬度，不具有硬度的方向性且不具有可解理性。因此，金刚石多晶体被广泛应用于如切削刀片、修整器和模具之类的工具以及钻头等中。

常规的金刚石多晶体通过在金刚石是热力学稳定的高压和高温下(一般来说，压力为约5GPa至8GPa，温度为约1300℃至2200℃)将作为原料的金刚石粉末与烧结助剂和结合剂一起烧结而获得。烧结助剂可用的实例包括：铁族元素金属，如Fe、Co或Ni；碳酸盐，如CaCO₃；等。结合剂可用的实例包括陶瓷，如SiC。

采用上述方法获得的金刚石多晶体包含烧结助剂和结合剂。烧结助剂和结合剂会使金刚石多晶体的硬度和强度等机械性能以及耐热性下降。

以下金刚石多晶体也是已知的：经酸处理去除了烧结助剂的金刚石多晶体；以及采用耐热SiC作为结合剂以实现优异耐热性的金刚石多晶体。然而，这些金刚石多晶体硬度低、强度低，因此作为工具材料的机械性能不足。

同时，非金刚石碳材料(如石墨、玻璃碳、无定形碳或洋葱状碳)可以在非常高的压力和温度下不使用烧结助剂等而直接转化成金刚石。通过在将非金刚石相直接转化为金刚石相时烧结非金刚石碳材料，得到金刚石多晶体。

日本专利待审查公开No.2015-227278(专利文献1)披露了这样一种技术，其中通过在非常高的温度和压力(满足P≥0.0000168T2-0.0876T+124、T≤2300以及P≤25，其中P代表压力(GPa)且T代表温度(℃))下将非金刚石碳粉直接转化为金刚石来获得金刚石多晶体。在所得的金刚石多晶体中，在努普硬度测量中努普压痕的较长对角线的长度a与较短对角线的长度b之比b/a为0.08以下。所得金刚石多晶体具有弹性。

日本专利待审查公开No.2018-008875(专利文献2)披露了这样一种技术，其中通过在1200℃到2300℃的超高温和4GPa到25GPa的超高压下，将作为原料的洋葱状碳直接转化为金刚石，从而获得了维氏硬度为155GPa至350GPa和维氏硬度为140GPa至240GPa的超高硬度纳米孪晶金刚石块体材料。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利待审查公开No.2015-227278

专利文献2：日本专利待审查公开No.2018-008875

发明内容

[1]本公开的金刚石多晶体是这样一种金刚石多晶体，其中在JIS Z 2244:2009定义的条件下进行的维氏硬度试验中d'与d之比(d'/d)的值为0.98以下，其中所述d表示当试验负荷为4.9N的维氏压头压到金刚石多晶体的表面上时，在金刚石多晶体的表面形成的第一维氏压痕的对角线的长度，所述d'表示在解除所述试验负荷后，在金刚石多晶体的表面留有的第二维氏压痕的对角线的长度。

[2]本公开的工具是包含[1]中所述的金刚石多晶体的工具。

附图简要说明

图1示出了维氏压痕。

具体实施方式

[本公开需解决的问题]

专利文献1中的金刚石多晶体具有高硬度和高韧性，但需要进一步提高其耐裂纹性。