JP2003277808A

JP2003277808A - 複合構造体

Info

Publication number: JP2003277808A
Application number: JP2002081864A
Authority: JP
Inventors: Kenji Noda; 謙二野田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP3825347B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結不良による空孔がなく、高硬度と高靭性
を両立した複合構造体を提供する。【解決手段】結晶粒子２、６を結合相３、７にて結合
してなる焼結体を長尺状の芯材４および／または表皮部
材８として含有する複合構造体において、芯材４および
／または表皮部材８が、構造体中の芯材４と表皮部材８
の間に結合相３、７の溶浸や拡散を抑制する中間層９を
有する複合構造体１を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺状の芯材とそ
の外周を被覆した表皮部材で構成される複合構造体にお
いて、芯材および／または表皮部材が、結晶粒子を結合
相にて結合した焼結体からなる複合構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、結晶粒子を結合相にて結合し
たセラミックスやサーメット等が知られており、例え
ば、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物
および炭窒化物、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素などの
硬質粒子を鉄族金属にて結合した焼結体は、高硬度を有
する結晶粒子と高靭性の鉄族金属の含有量を調整するこ
とにより、切削工具、掘削工具や耐摩耗部材として利用
されている。一般に、上記従来の硬質材料では、硬度と
靭性とは反比例関係にあり、高硬度と高靭性の両立は困
難であることが知られていた。

【０００３】一方、繊維等長尺状の芯材の外周を他の部
材にて被覆することにより、構造体の硬度や強度に加え
て靭性を改善する技術が研究されており、例えば、米国
特許６０６３５０２号公報では、サーメット（例えばＷ
Ｃ−Ｃｏ）、ダイヤモンド焼結体、ｃＢＮ焼結体等の高
硬度焼結体からなる芯材の外周に、芯材とは異なる組成
の高靭性焼結体を被覆した複合構造体を作製することに
よって、硬度を低下させることなく、構造体の破壊抵抗
を増大して靭性を高められることが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記米
国特許６０６３５０２号公報に記載された複合構造体で
は、芯材および／または表皮部材中に液相を出現させ最
終的に結合相となる成分が存在する場合には、液相が焼
成中に芯材および表皮部材間を拡散してしまい、芯材と
表皮部材が同じ特性となって靭性向上効果がなくなる場
合があった。また、芯材と表皮部材との焼結温度が大き
く異なる場合には、焼結温度の低い側から高い側に液相
成分が移動してしまい焼結温度の低い側は緻密化でき
ず、多量の空孔（ボイド）が残存する等の問題もあっ
た。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的は、結晶粒子を結合相にて結合して
なる焼結体を芯材および／または表皮部材として含有す
る複合構造体において、芯材と表皮部材とをともに緻密
化できるとともに、芯材と表皮部材の特性を容易に制御
でき、高硬度で高靭性などの特性の両立を可能とした複
合構造体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題に
ついて検討した結果、構造体中の芯材と表皮部材の間に
結合相の溶浸や拡散を抑制する中間層を介装することに
より、芯材と表皮部材の組成を容易に制御できるととも
に、空孔のない緻密化した健全な焼結体を作製できるこ
とから、高硬度と高靭性の両立等、目的の特性を容易に
達成し得る複合構造体となることを知見した。

【０００７】すなわち、本発明の複合構造体は、長尺状
の芯材の外周を、該芯材とは異なる組成からなる表皮部
材で被覆した複合構造体において、前記芯材および／ま
たは前記表皮部材が結晶粒子を結合相にて結合した焼結
体からなり、前記芯材と前記表皮部材の間に、前記結合
相の含有量が前記芯材および／または表皮部材側から内
部に向かって漸次減少する領域を有する中間層を１層以
上配設したことを特徴とする複合構造体である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の複合構造体について、そ
の一実施例である図１の断面図を基に説明する。

【０００９】図１によれば、複合構造体１は、結晶粒子
２、２間を結合相３にて結合した硬質焼結体（４）から
なる長尺状の芯材４の外周を、組成の異なる結晶粒子６
を結合相７にて結合した硬質焼結体（８）からなる表皮
部材８にて被覆してなる。

【００１０】本発明によれば、芯材４と表皮部材８の間
に結合相３、７を含有する芯材４および表皮部材８側か
ら結合相３、７の含有量が漸次減少する領域を有する中
間層９を配設したことが大きな特徴であり、これによっ
て、芯材４と表皮部材８の組成を容易に制御できるとと
もに、空孔のない緻密化した健全な焼結体を作製できる
ことから、高硬度と高靭性の両立等、ねらった目的の特
性を有する複合構造体１を容易に実現することができ
る。

【００１１】つまり、上記構成によれば、芯材４と表皮
部材８との間に両者またはいずれかに含有される結合材
３、７との濡れ性や拡散係数が低い、すなわちなじみが
低い材質または液相が出現する前に反応生成物を生じて
液相の浸透を抑制する材質からなる中間層９が介装され
ることから、焼成時に結合相３、７が芯材４と表皮部材
８との間を拡散することを抑制でき、芯材４と表皮部材
８の焼結性を損なわず両者をともに緻密化させることが
でき、かつ芯材４中の結合相３量および表皮部材８中の
結合相７量を容易に制御して芯材４および表皮部材８を
所望の特性に制御することができることから、複合構造
体１全体の特性を容易に制御することができる。

【００１２】これによって、例えば、芯材４中の結合相
３量と表皮部材８中の結合相７量とを異ならせて、表皮
部材８側に圧縮残留応力を付与するなどの構造的な制御
による特異的な効果を発揮させることができ、高硬度と
高靭性の両立や、高強度と高熱伝導の両立等特性の制御
が容易となる。

【００１３】ここで、中間層９として第１に好適な材質
は、芯材４および表皮部材８に含有される結晶粒子２、
６よりも芯材４および表皮部材８に含有される結合相
３、７との濡れ性が悪く、拡散係数の低い金属、または
その炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物および酸化物の
少なくとも１種、特に炭化物、窒化物、炭窒化物および
硼化物の１種以上であり、例えば、芯材４および／また
は表皮部材８がＷＣ−Ｃｏからなる場合には、中間層９
としてはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、ＮｂおよびＴａの群か
ら選ばれる少なくとも１種の金属元素、特にＴｉの金
属、炭化物、窒化物、炭窒化物および硼化物の１種また
は２種以上を含有することが望ましい。

【００１４】なお、中間層９をなす成分は、芯材４およ
び表皮部材８に含有される結晶粒子２、６とは異なる金
属元素、または芯材４および／または表皮部材８中に副
成分として含有される金属元素を主成分として含有する
ものであってもよい。また、本発明では主成分とは芯材
４および表皮部材８をなす硬質焼結体の総金属量中に５
０ａｔｍ％以上含有される成分を指し、副成分とは芯材
４および表皮部材８をなす硬質焼結体の総金属量中に４
０ａｔｍ％以下、特に２０ａｔｍ％以下、さらに１０ａ
ｔｍ％以下の割合で含有される成分を指す。

【００１５】また、中間層９として第２に好適な材質
は、芯材４および表皮部材８に含有される結合相３、７
の融点よりも融点または液相出現温度が低く、望ましく
は芯材４および表皮部材８との反応性が高い金属、また
はその炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、酸化物の少
なくとも１種であり、例えば、芯材４および／または表
皮部材８がＷＣ−Ｃｏからなる場合には、中間層９とし
ては金属Ａｌまたは金属Ｓｉが望ましい。上記構成によ
れば、中間層９の少なくとも一部が液相となることによ
り芯材４および表皮部材８中の結合相３、７が液相とな
っても反対側に拡散することを抑制でき、また、中間層
９の液相が芯材４および／または表皮部材８の成分と反
応する等によって反応生成物を先に生ぜしめる場合には
さらに結合相３、７の液相が拡散することを防止でき
る。

【００１６】なお、中間層９として金属Ｔｉ、金属Ａ
ｌ、金属Ｓｉ等の金属を用いる場合、その一部またはす
べてが焼成後に炭化物、窒化物または炭窒化物の群から
選ばれる少なくとも１種の化合物、例えばＴｉＣ、Ｔｉ
ＣＮ、ＴｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣおよびＡｌＮの群から
選ばれる少なくとも１種に変質することができ、耐塑性
変形性の点ではすべてが化合物となることが望ましく、
耐熱性や導電性を持たせる場合には金属として少なくと
も一部が残存することが望ましい。

【００１７】また、中間層９を構成する粒子の平均粒径
は、芯材４と表皮部材８の結合相３、７が毛管現象によ
って中間層９内に溶浸することを抑制する点では、結合
相３、７を含有する芯材４および表皮部材８を構成する
結晶粒子の平均粒径よりも大きいことが望ましく、特に
芯材４の結晶粒子２または表皮部材８の結晶粒子６の平
均粒径ｄ₁（両者に結合相３、７が存在する場合には小
さい方の平均粒径）と、中間層９の粒子の平均粒径ｄ₂
との比（ｄ₂／ｄ₁）が１．１〜５、特に２．５〜４であ
ることが望ましい。

【００１８】さらに、芯材４および／または表皮部材８
と中間層９との界面には、芯材４および／または表皮部
材８に含有される結晶粒子２、６と中間層９に含有され
る金属成分との複合化合物、特に複合炭化物、複合窒化
物および複合炭窒化物のいずれか１種が存在することが
望ましい。これによって、芯材４および／または表皮部
材８と中間層９との結合力を高めることができる。

【００１９】また、複合構造体１の特性を本来の目的で
ある芯材４および表皮部材８の特性にて達成するため、
特に構造体１全体に対して芯材４に比較し表皮部材８の
占有率が低い場合には、中間層９の平均厚みＤ₁と表皮
部材８の平均厚みＤ₂との比（Ｄ₁／Ｄ₂）が０．０１〜
０．５、特に０．０５〜０．２であることが望ましい。

【００２０】なお、本発明によれば、芯材４および／ま
たは表皮部材８としては、液相焼結するセラミックスま
たはサーメットのいずれであってもよいが、特に、結晶
粒子２、６としては、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属
の群から選ばれる１種以上の金属元素（Ｍ）の炭化物、
窒化物および炭窒化物、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素
のうちの１種以上からなることが望ましく、結合相３、
７としては鉄族金属、中でもＣｏおよび／またはＮｉか
らなることが望ましい。また、芯材４または表皮部材８
の片方は液相を生成しない固相焼結にて形成されるもの
であってもよい。

【００２１】さらに、図１では芯材４が１本、すなわち
単体の周囲に表皮部材８が被覆された場合について示し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に
示すように、図１の構造体１を例えば４本以上の複数本
収束したマルチフィラメント構造であってもよい。

【００２２】次に、本発明の複合構造体１を製造する方
法について、その一例である芯材および表皮部材中に結
合相としていずれにも鉄族金属を含有する場合について
図４の模式図をもとに説明する。

【００２３】まず、平均粒径０．０１〜３．５μｍの硬
質粉末または結晶粒子形成成分を５０〜９８重量％と平
均粒径１０μｍ以下の鉄族金属粉末を２〜５０重量％以
下の割合で混合し、これにパラフィンワックス、ポリス
チレン、ポリエチレン、エチレン−エチルアクリレ−
ト、エチレン−ビニルアセテート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート
等の有機バインダを添加、混錬して、プレス成形、押出
成形または鋳込成形等の成形方法により円柱形状に芯材
用成形体１１を作製する（工程（ａ）参照）。

【００２４】一方、平均粒径０．０１〜１０μｍの結晶
粒子または結晶粒子形成成分を５０〜９８重量％と平均
粒径１０μｍ以下の鉄族金属粉末を２〜５０重量％との
割合で混合し、これに前述のバインダ等を添加、混錬し
て、プレス成形、押出成形または鋳込成形等の成形方法
により半割円筒形状の２本の表皮部材用成形体１２を作
製する（工程（ａ）参照）。

【００２５】また、平均粒径０．０１〜１０μｍの上述
した中間層形成用の原料粉末、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、周
期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属元素の金属粒子、または
その金属元素の炭化物、窒化物または炭窒化物粉末の群
から選ばれる少なくとも１種に前述のバインダを添加、
混錬して、上記同様にプレス成形、押出成形または鋳込
成形等の成形方法により半割円筒形状の２本の中間層用
成形体１３を作製し、芯材用成形体１１の外周を覆うよ
うに中間層用成形体１３と表皮部材用成形体１２を順次
に配置した複合成形体１４を作製する（工程（ａ）参
照）。

【００２６】なお、本発明によれば、前記中間層用成形
体（所望によっては表皮部材用成形体も）を作製するこ
とに代えて、中間層用のスラリーを調製して該スラリー
中に芯材用成形体を浸漬する方法や中間層形成用の溶液
を調整して芯材用成形体表面にスプレーする方法、中間
層形成用の金属箔を巻きつける方法等も適宜採用するこ
とができる。

【００２７】次に、上記複合成形体を共押出成形するこ
とにより芯材用成形体の外周に中間層用成形体および表
皮部材用成形体が被覆され細い径に伸延された複合成形
体１５を作製する（工程（ｂ）参照）。また、マルチフ
ィラメント構造の成形体１６を作製するには、上記共押
出しした長尺状の複合成形体１５を複数本収束して再度
共押出し成形すればよく、さらに、上記伸延された長尺
状の成形体を所望により円柱、三角柱、四角柱に成形し
てもよい。（工程（ｃ）参照）。

【００２８】また、上記長尺状の成形体を整列させてシ
ートとなし、該シートの複合成形体同士が平行、直行ま
たは４５°等の所定の角度をなすように積層させた積層
体とすることもできる。また、公知のラピッドプロトダ
イビング法等の成形方法によって任意の形状に成形する
ことも可能である。さらには、上記整列したシートまた
は該シートを断面方向にスライスした複合構造体シート
を従来の超硬合金等の硬質合金焼結体（塊状体）の表面
に貼り合わせ、または接合することも可能である。

【００２９】その後、前記成形体を脱バインダ処理した
後、焼成することにより本発明の複合構造体を作製する
ことができる。焼成方法は、芯材および表皮部材によっ
て、真空焼成、ガス圧焼成、ホットプレス、放電プラズ
マ焼結、超高圧焼結などが用いられる。焼成温度は１２
００℃〜１８００℃とすることが望ましい。

【００３０】なお、上記製造方法では芯材および表皮部
材のいずれも硬質粒子を結合相にて結合した焼結体から
なるものであったが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、芯材または表皮部材のいずれか一方が金属のみ
からなるものであってもよく、または固相焼結、すなわ
ち結合相がない場合であってもよい。

【００３１】

【実施例】（実施例１）平均粒子径２μｍのダイヤモン
ド粒子９５重量％、平均粒径２μｍのＣｏ粉末５重量％
添加し、これにバインダ、滑剤を添加、混錬した後、プ
レス成形により直径１８ｍｍの芯材用成形体を作製し
た。

【００３２】一方、平均粒子径３μｍのＷＣ粉末９０重
量％、平均粒子径２μｍのＣｏ粉末１０重量％添加し、
これにバインダ、滑剤を添加、混錬した後、プレス成形
により肉厚０．８ｍｍで半割円筒状の表皮部材用成形体
を２本作製し、前記芯材用成形体の周囲に被覆した複合
成形体を作製した。

【００３３】また、平均粒子径５μｍのＴｉＣ_0.6（炭
素含有量が少ない炭化チタン）粉末にバインダ、滑剤を
添加、混錬した後、プレス成形により肉厚０．２ｍｍで
半割円筒状の中間層用成形体を２本作製した。

【００３４】そして、前記芯材用成形体の周囲に中間層
用成形体、表皮部材用成形体を順次被覆し、複合成形体
を作製した。比較として中間層用成形体を配置しない複
合成形体も作製した。

【００３５】そして、前記複合成形体を共押出した伸延
された成形体を作製した後、該伸延された成形体１００
本を収束して再度共押出し成形し、マルチフィラメント
タイプの成形体を作製した。その後、該成形体に対して
脱バインダ処理を行い、続いて試料を超高圧装置内にセ
ットして圧力５ＧＰａ、焼成温度１５００℃で焼成して
複合構造体を作製した。

【００３６】得られた複合構造体に対して、ヴィッカー
ス硬度（ＪＩＳＲ１６０１に準じる）を測定した結果、
６２ＧＰａであった。

【００３７】また、試料の研磨断面についてＳＥＭ観察
をしたところ芯材および表皮部材ともに空孔のない健全
な焼結体であり、さらに、波長分散型Ｘ線マイクロアナ
リシス分析を行ったところ、図４のような芯材および表
皮部材側から中間層に向かってＣｏの含有量が減少する
分布が見られた。なお、ＥＰＭＡの条件は、加速電圧１
５ｋＶ、プローブ電流３×１０^-7Ａ、スポットサイズ２
μｍとした。また、中間層のＸＲＤ回折パターンから中
間層はＴｉＣとなっていることが確認された。

【００３８】（比較例１）実施例１に対して中間層を配
設しない以外は実施例１とまったく同様に複合構造体を
作製し、同様に評価した結果、ヴィッカース硬度は４６
ＧＰａであり、また、ＥＰＭＡ分析の結果、多量のＣｏ
が芯材から表皮部材側へ拡散していることがわかった。

【００３９】（実施例２）平均粒子径３μｍのｃＢＮ粒
子５０重量％、平均粒子径３μｍのＴｉＮ粒子４５重量
％、平均粒径８μｍのＡｌ粉末５重量％添加し、これに
バインダ、滑剤を添加、混錬した後、プレス成形により
直径１８ｍｍの芯材用成形体を作製した。

【００４０】一方、平均粒子径１μｍのＴｉＣＮ粉末を
６０重量％、平均粒子径３．５μｍのＭｏ₂Ｃ粉末を２
０重量％、平均粒径２μｍのＮｉ粉末を１０重量％、平
均粒径３μｍのＣｏ粉末を１０重量％添加し、これにバ
インダ、滑剤を添加、混錬した後、プレス成形により肉
厚０．８ｍｍで半割円筒状の表皮部材用成形体を２本作
製し、前記芯材用成形体の周囲に被覆した複合成形体を
作製した。

【００４１】また、平均粒子径１０μｍのＴｉ粉末およ
びＡｌ粉末にバインダ、滑剤を添加、混錬した後、プレ
ス成形により肉厚０．２ｍｍで半割円筒状の中間層用成
形体を２本作製した。

【００４２】そして、実施例１と同様にしてマルチフィ
ラメントタイプの複合成形体を作製し、同様に脱バイン
ダ処理を行った後、続いて試料を超高圧装置内にセット
して圧力５ＧＰａ、焼成温度１４００℃で焼成して複合
構造体を作製した。

【００４３】得られた複合構造体に対して、実施例１と
同様な条件でヴィッカース硬度を測定したところ２６Ｇ
Ｐａであり、ＥＰＭＡ分析より表皮部材側から中間層に
向かってＮｉおよびＣｏの総量が漸減していることが確
認された。また、ＸＲＤにて中間層はＴｉＮ、ＴｉＢ₂
およびＡｌＮの混相となっていることが確認された。

【００４４】（比較例２）実施例２に対して、中間層を
介装しない以外は全く同様に複合構造体を作製し、同様
に評価した結果、ヴィッカース硬度は２０ＧＰａであ
り、また、ＥＰＭＡ分析の結果、多量のＮｉおよびＣｏ
が表皮部材から芯材側へ拡散していることがわかった。

【００４５】（実施例３）平均粒子径１μｍのＴｉＣ粉
末を６０重量％、平均粒子径３μｍのＭｏ₂Ｃ粉末を２
０重量％、平均粒径２μｍのＮｉ粉末を２０重量％添加
し、これにバインダ、滑剤を添加、混錬した後、プレス
成形により直径１８ｍｍの芯材用成形体を作製した。

【００４６】一方、平均粒子径１μｍのＷＣ粉末９０重
量％、平均粒径２μｍのＣｏ粉末１０重量％添加し、こ
れにバインダ、滑剤を添加、混錬した後、プレス成形に
より肉厚０．９ｍｍで半割円筒状の表皮部材用成形体を
２本作製した。

【００４７】また、平均粒子径１０μｍのＳｉ粉末にバ
インダ、滑剤、溶剤を添加してスラリー状とし、芯材の
外周に肉厚０．１ｍｍの中間層用成形体を塗布した。そ
して、中間層用成形体を被覆した芯材用成形体の外周に
表皮部材用成形体を被覆し、複合成形体を作製した後、
実施例１と同様に成形してマルチフィラメントタイプの
成形体を作製した。その後、該成形体に対して脱バイン
ダ処理を行い、焼成温度１５００℃にて焼成し、複合構
造体を作製した。

【００４８】得られた焼結体を観察したところ、芯材お
よび表皮部材ともに多孔度Ａ０２未満と空孔のない健全
な焼結体であった。また、ＸＲＤより中間層はＳｉＣか
らなることを確認した。

【００４９】（比較例３）実施例３の複合構造体に対し
て、中間層を形成しない以外は全く同様に複合構造体を
作製したところ、表皮部材の多孔度がＢ０６〜Ｂ０８と
大きな空孔が多数残存していることを確認した。

【００５０】（実施例４）平均粒子径１μｍのＷＣ粉末
を９４．５重量％、平均粒子径３μｍのＶＣ粉末を０．
５重量％、平均粒径３μｍのＣｏ粉末を５重量％添加
し、これにバインダ、滑剤を添加、混錬した後、プレス
成形により直径１８ｍｍの芯材用成形体を作製した。

【００５１】一方、平均粒子径１μｍのＷＣ粉末６０重
量％、平均粒子径３μｍのＴｉＣ粉末を２０重量％、平
均粒子径３μｍのＶＣ粉末を５重量％、平均粒径３μｍ
のＣｏ粉末１５重量％添加し、これにバインダ、滑剤を
添加、混錬した後、プレス成形により肉厚０．８ｍｍで
半割円筒状の表皮部材用成形体を２本作製した。

【００５２】また、平均粒子径１０μｍのＴｉ粉末にバ
インダ、溶剤を添加して溶液状とし、芯材の外周に肉厚
０．２ｍｍの中間層用成形体をスプレーした。そして、
中間層用成形体を被覆した芯材用成形体の外周に表皮部
材用成形体を被覆し、複合成形体を作製した後、実施例
１と同様に成形してマルチフィラメントタイプの成形体
を作製した。その後、該成形体に対して脱バインダ処理
を行い、焼成温度１４５０℃にて焼成し、複合構造体を
作製した。

【００５３】得られた焼結体を観察したところ、ＥＰＭ
Ａ分析の結果、Ｃｏの濃度は芯材で５重量％、表皮部材
で１５重量％と両者間に拡散はなく、また、芯材および
表皮部材から中間層に向かって漸次減少している領域を
確認した。また、ＸＲＤより中間層はＴｉＣからなるこ
とを確認した。

【００５４】（比較例４）実施例４の複合構造体に対し
て、中間層を形成しない以外は全く同様に複合構造体を
作製したところ、Ｃｏが拡散して芯材と表皮部材中のＣ
ｏが均一な分布となってしまった。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明の複合構造
体によれば、結晶粒子と結合相からなる焼結体を芯材ま
たは表皮部材に含有する複合構造体において、芯材と表
皮部材の間に両者の少なくとも一方に含有される結合相
の拡散を防止する中間層を配置することによって、芯材
と表皮部材の結合力を損なうことなく複合構造体中の芯
材と表皮部材を目的の組成に容易に制御することができ
る結果、高硬度で、かつ高靭性などのねらった特性に容
易に制御可能な複合構造体となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合構造体の一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の複合構造体の他の一例を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の複合構造体の製造方法を説明するため
の工程図である。

【図４】本発明の実施例１の複合成形体を波長分散型Ｘ
線マイクロアナリシス分析した結果を示す図である。

【符号の説明】

１複合構造体２結晶粒子３結合相４芯材６結晶粒子７結合相８表皮部材９中間層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｃ 29/16 Ｃ２２Ｃ 29/16 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺状の芯材の外周を、該芯材とは異な
る組成からなる表皮部材で被覆した複合構造体におい
て、前記芯材および／または前記表皮部材が結晶粒子を
結合相にて結合した焼結体からなり、前記芯材と前記表
皮部材の間に、前記結合相の含有量が前記芯材および／
または表皮部材側から内部に向かって漸次減少する領域
を有する中間層を１層以上配設したことを特徴とする複
合構造体。
【請求項２】前記結晶粒子が周期律表４ａ、５ａ、６
ａ族金属の群から選ばれる１種以上の金属元素（Ｍ）の
炭化物、窒化物および炭窒化物、ダイヤモンド、立方晶
窒化硼素のうちの１種以上の硬質粒子からなることを特
徴とする請求項１記載の複合構造体。
【請求項３】前記結合相が鉄族金属からなることを特
徴とする請求項１または２記載の複合構造体。
【請求項４】前記中間層が芯材と表皮部材に含有され
る結晶粒子とは異なる周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金
属、ＳｉおよびＡｌの群から選ばれる金属元素を含有す
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の複
合構造体。
【請求項５】前記中間層が前記結合金属を含有する芯
材および／または表皮部材中に副成分として含有される
周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の群から選ばれる金属
元素を主成分として含有することを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか記載の複合構造体。
【請求項６】前記中間層を構成する粒子の平均粒径が
前記結合相を含有する芯材および／または表皮部材を構
成する結晶粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれか記載の複合構造体。
【請求項７】前記芯材および／または表皮部材と前記
中間層との界面に、前記芯材および／または表皮部材に
含有される金属成分と前記中間層に含有される金属成分
との複合化合物（炭化物、複合窒化物および複合炭窒化
物のいずれか１種）が存在することを特徴とする請求項
１乃至６のいずれか記載の複合構造体。
【請求項８】前記中間層の平均厚みＤ₁と前記表皮部
材の平均厚みＤ₂との比（Ｄ₁／Ｄ₂）が０．０１〜０．
５であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記
載の複合構造体。