JP2006526077A5

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Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2011-03-03

Description

本発明の一の形態において、本発明は、硬質複合部材と、該硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含む靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定される。硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、個別硬質成分の各々が約０．００１〜約１６平方インチの表面領域を有するようなサイズを有する。硬質複合部材が、粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、略全ての粒子が硬質成分のサイズより小さいサイズを有する。硬質複合部材が約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、該溶浸合金は、溶浸により硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により個別硬質成分とマトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、硬質成分、マトリックス粉末、および、溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成する。

別の形態において、本願は、表面領域を有する支持体と、該支持体の表面領域の少なくとも一部で支持体に固定される硬質複合部材と、を備える靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、個別硬質成分の各々が約０．００１〜約１６平方インチの表面領域を有するようなサイズを有する。個別硬質成分が、次のうちの一以上を含む。すなわち、バインダーがコバルト、ニッケル、鉄およびモリブデンの内一以上を含む、焼結浸炭炭化タングステン；バインダーがコバルト、ニッケル、鉄およびモリブデンの内一以上を含み、被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む被覆焼結浸炭炭化タングステン；チタン、ニオブ、タンタル、ハフニウムおよびジルコニウムのうち一以上のホウ化物、カーバイドおよび窒化物のうち一以上；炭化タングステン；被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む、チタン、ニオブ、タンタル、ハフニウムおよびジルコニウムのうち一以上の被覆ホウ化物、被覆カーバイドおよび被覆窒化物のうち一以上；被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む、被覆炭化タングステン；被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む、被覆炭化珪素；被覆はニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む、被覆窒化珪素；および被覆炭化ホウ素；のうちの一種類以上を含む。硬質複合部材が、硬質粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、前記マトリックス粉末の略全ての硬質粒子が硬質成分のサイズより小さいサイズを有する。硬質複合部材が約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、溶浸合金は、溶浸により硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により個別硬質成分とマトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、硬質成分、マトリックス粉末、および、溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成する。

更に別の形態において、本願は、硬質複合部材と、硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含む靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、支持体の隣接した表面領域の少なくとも一部で支持体に固定される。硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、個別硬質成分の各々が約０．００１〜約１６平方インチの表面領域を有するようなサイズを有する。硬質複合部材が、硬質粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、略全ての硬質粒子が硬質成分のサイズより小さいサイズを有し、硬質複合部材が約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、溶浸合金は、溶浸により硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により個別硬質成分とマトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、硬質成分、マトリックス粉末、および、溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接触面で接合を形成する。

更に別の形態において、本願は、硬質複合部材と、硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含む靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、支持体の隣接した表面領域の少なくとも一部で支持体に固定される。硬質複合部材が粒径約−３２５〜約＋８０メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子を含み、粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子のニッケルの含有量が約３〜２５重量パーセントである。硬質複合部材は約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、溶浸合金は、溶浸により硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により個別硬質成分とマトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、硬質成分、マトリックス粉末、および、溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。溶浸合金が硬質複合材料の約６０〜約８０重量パーセントを構成し、ニッケル浸炭炭化クロム粒子が硬質複合材料の約２０〜約４０重量パーセントを構成する。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接触面で接合を形成する。

更に別の形態において、本願は、硬質複合部材と、硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含む靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、支持体の隣接した表面領域の少なくとも一部で支持体に固定される。硬質複合部材は超硬バイトコンパクトを含み、超硬バイトコンパクトが硬質複合材料の表面領域の約４０パーセント〜約８５パーセントを覆う。硬質複合材料が硬質粒子を含むマトリックス粉末を更に含む。硬質複合部材が約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、溶浸合金は、溶浸により硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により個別硬質成分とマトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、硬質成分、マトリックス粉末、および、溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接触面で接合を形成する。

更に別の形態において、本願は、硬質複合部材と、硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含む靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、支持体の隣接した表面領域の少なくとも一部で支持体に固定される。硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含む。硬質成分が粒径−３２５＋８０メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子および粒径−３２５メッシュの二ホウ化チタン粒子のうち一以上を含む。硬質複合部材は、約６５〜約６９重量パーセントの粒径−８０＋３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、約１２〜約１７重量パーセントの−３２５メッシュの粒径を有する粉砕炭化タングステン粒子と、約１２〜約１７重量パーセントの−３２５メッシュの粒径を有する粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、約１．５〜約２．５重量パーセントの粒径−３２５メッシュのニッケル粒子とを含むマトリックス粉末とを更に含む。硬質複合部材が約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、溶浸合金は、溶浸により硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により個別硬質成分とマトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、硬質成分、マトリックス粉末、および、溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成する。

更に別の形態において、本願は、硬質複合部材と、硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含む靱性耐摩耗硬質部材である。硬質複合部材は、支持体の隣接した表面領域の少なくとも一部で支持体に固定され、硬質複合部材が粒径−３２５＋８０メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と粒径−３２５メッシュの二ホウ化チタン粒子とを含む。粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子が、粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と二ホウ化チタン粒子との組み合わせの約４５〜約７０重量パーセントを構成する。二ホウ化チタン粒子が粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と二ホウ化チタン粒子との組み合わせの約３０〜約５５重量パーセントを構成する。硬質複合部材が約５００〜約１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、溶浸合金は、溶浸により粒子が実質的に劣化しないよう、熱により粒子の混合物に溶浸され、それにより、粒子および溶浸合金は、硬質複合部材を形成するよう共に結合される。支持体は溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、溶浸合金は、支持体と硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成する。

支持体２２は、（支持体と同様に）靱性耐摩耗部材２０に強靭性を付与するための性質を有する多くの材料のいずれか一つから作られることができる。これらの材料は、耐磨耗性表面を必要とする他の支持体と同様に、鉄合金および非鉄合金を（限定せずに）含む。支持体の特定の例示的な材料は、例えばＡＩＳＩ４１４０鋼およびＡＩＳＩ３１６ステンレス鋼等の様々な鋼を含む。ＡＩＳＩ４１４０鋼の名目上の組成物（重量パーセントで）は、０．３８〜０．４３％の炭素、０．７５〜１．００％のマンガン、０．０３５％の燐、０．０４０％の硫黄、０．１５〜０．３５％の珪素、０．８０〜１．１０％のクロム、０．１５〜０．２５％のモリブデンおよびそのバランスを構成する鉄（ｂａｌａｎｃｅｉｒｏｎ）である。３１６ステンレス鋼の名目上の組成物は（重量パーセントで）、最大で０．０８％の炭素、最大で２．００％のマンガン、最大で０．０３０％の燐、最大で０．０３０％の珪素、１０．００〜１６．００％のニッケル、１６．００〜１８．００％のクロム、２．００〜３．００％のモリブデンおよびそのバランスを構成する鉄である。支持体は、また、硬質粒子を有する鋳造物をその中に含むことができた。支持体は、また、白鋳鉄を含むことができた。この態様が以下でさらに説明されるが、支持体はまた、溶浸合金に接合可能な性質を所有し、それにより、支持体２２と硬質複合材料２４との間が堅固に接合する。

図１〜３の特定の実施形態において、硬質複合材料２４は複数の個別硬質成分（以下に記載）を含み、これらの硬質成分は、括弧３０で示すマトリックス内に保持される。マトリックスは、異なる種類の硬質粒子および／または粉末を含むマトリックス粉末の集合体と、熱と、時々、圧力または真空等の更なる環境の影響下でマトリックス粉末の集合体および硬質成分に溶浸した溶浸合金３１（図３）とを含む。さらに、溶浸合金は、様々な大気（例えば、アルゴン、ヘリウム、水素および窒素）の下で硬質成分およびマトリックス粉末の集合体に溶浸することができる。

図１〜３の特定の実施形態は、焼結超硬バイトコンパクト３４のそれぞれは、硬質複合材料２４のマトリックス内で、選択的に配置されることを示す。図３に概略的に示すように、通常、溶浸前の型で焼結超硬バイトコンパクト３４を選択的に配置することにより、このような配向が達成される。出願人は、コンパクト３４が約０．５〜約９０パーセントの耐磨耗硬質部材の表面領域を覆うことが可能であることを意図する。

出願人は、上記の特定の硬質成分を説明することにより、この特定の硬質成分に対する発明の範囲を限定することを意図しない。出願人は、その他の材料が硬質複合材料の硬質成分としての使用に適していることを意図する。この点に関して、バインダーがコバルト、ニッケル、鉄およびモリブデンの一以上を含む焼結浸炭炭化タングステン；バインダーがコバルト、ニッケル、鉄およびモリブデンの内一以上を含み、被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む被覆焼結浸炭炭化タングステン；チタン、ニオブ、タンタル、ハフニウムおよびジルコニウムのうち一以上のホウ化物、カーバイド、および窒化物のうち一以上；被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む、チタン、ニオブ、タンタル、ハフニウムおよびジルコニウムの内一以上の被覆カーバイド、被覆窒化物および被覆ホウ化物のうちの一以上；炭化クロム；被覆炭化クロム；被覆がニッケル、コバルト、鉄およびモリブデンの内一以上を含む被覆炭化珪素；被覆がニッケル、コバルト、鉄、銅、モリブデンまたは他のあらゆる適切な金属の内一以上を含む被覆窒化珪素；および、被覆がニッケル、コバルト、鉄、銅、モリブデンまたは他のあらゆる適切な金属の内一以上を含む被覆炭化ホウ素は、硬質複合材料の硬質成分としての使用に適していると思われる。

図１に沿って全体的に長方形の靱性耐摩耗部材を参照すると、硬質複合材料の硬質粒子は、１００パーセントの粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子を含むことができる。ニッケルは、超硬バイトの約３〜約２５重量パーセントを構成することができ、炭化クロムはバランスを構成する。超硬バイトの好適な組成物は、約１５重量パーセントのニッケルおよびバランスが炭化クロムである。粉砕浸炭（ニッケル）炭化クロム粒子の粒径は約−３２５〜約＋８０メッシュである。溶浸合金は、硬質複合材料の約６０〜約８０重量パーセントを構成することができ、粉砕ニッケル浸炭炭化クロムは、硬質複合材料の約２０〜約４０重量パーセントを構成することができる。

図１の実施形態はまた、下記の表１Ａに記載される組成物からも作られる。マトリックス粉末は、表２から採用できる混合物Ｎｏ．２である。硬質成分は、１５重量パーセントの量のニッケルが存在する粉砕ニッケル浸炭炭化クロムである。粉砕浸炭（ニッケル）炭化クロム粒子の粒径は、約−３２５〜約＋８０メッシュである。二ホウ化チタン（ＴｉＢ₂）粒子は−３２５メッシュと同等の粒径を有する。溶浸合金は表１に記載される銅基合
金Ａ−１であった。溶浸合金は硬質複合材料の約６０〜約７０重量パーセントを構成した。

図４を参照すると、支持体５４に固定される硬質複合材料５２を有する靱性耐摩耗部材５０が示される。硬質複合材料５２は、その１つの表面から突出する複数の焼結超硬バイトコンパクト５６を含む。この実施形態において、支持体は通常は４１４０鋼から成る。通常、硬質複合材料本体５２は通常、１０重量パーセントのコバルトとバランスを構成する炭化タングステンとの組成物を有する焼結超硬バイトコンパクト５６を含む。マトリックス粉末は、典型的には、カーバイドおよび／またはカーバイド上の被覆のためのバインダー合金の形のコバルトおよびニッケルとともに、炭化タングステン、炭化クロムを含む。一つの典型的な溶浸合金は、銅（５３重量パーセント）−ニッケル（１５重量パーセント）−マンガン（２４重量パーセント）−亜鉛（８重量パーセント）の組成を有し、約１１５０℃と同等の融点を有する。

超硬バイトコンパクト５６は、通常、硬質複合材料５２の表面領域の約４０〜約６０パーセントを覆う。超硬バイトコンパクト５６は、通常、硬質複合材料５２の約９０重量パーセントを構成する。図示される特定の実施形態において、超硬バイトコンパクト５６は表面から突出し、滴のような形状を有する。超硬バイトコンパクトが正方形または長方形である場合、コンパクトは、硬質複合材料の表面領域の約８０〜約８５パーセントを覆うことができる。

部材６０の一の具体例において、硬質複合材料６２は、−８０＋１２０メッシュと同等の粒径を有する粉砕浸炭炭化タングステンを含む硬質成分を含有する。超硬バイトは、１０重量パーセントの量のコバルトが存在するコバルト浸炭炭化タングステンである。硬質複合材料は、さらにこの表２〜６に記載されるマトリックス粉末のいずれか一つであり得るマトリックス粉末を含むが、好ましいマトリックス粉末は、この表２に記載したマトリックス粉末Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のいずれか一つであってもよい。溶浸合金に対するマトリックス粉末の重量比は、約４０：６０である。いくつかの用途において、硬質成分粉砕浸炭炭化タングステン粒子（−８０＋１２０メッシュ）は、硬質複合材料の約２．５〜約４０体積パーセントを構成し、バランスはマトリックス粉末と溶浸合金とを含む。しかし、粉砕浸炭炭化タングステン粒子が硬質複合材料の約２〜約４体積パーセントを構成するものにもいくつかの用途がある。また、粉砕浸炭炭化タングステン粒子が硬質複合材料の約３０〜約４０体積パーセントを構成するものにもいくつかの用途がある。

図５の実施例のように、硬質複合材料７２は、−８０＋１２０メッシュと同等の粒径を有する粉砕浸炭炭化タングステンを含む硬質成分を含有する。超硬バイトは、１０重量パーセントの量のコバルトが存在するコバルト浸炭炭化タングステンである。硬質複合材料は、さらにこの表２〜６に記載されるマトリックス粉末のいずれか一つであり得るマトリックス粉末を含むが、好ましいマトリックス粉末は、この表２に記載したマトリックス粉末Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のいずれか一つであってもよい。溶浸合金に対するマトリックス粉末の重量比は、約４０：６０である。いくつかの用途において、硬質成分粉砕浸炭炭化タングステン粒子（−８０＋１２０メッシュ）は、硬質複合材料の約２．５〜約４０体積パーセントを構成し、バランスはマトリックス粉末と溶浸合金とを含む。しかし、粉砕浸炭炭化タングステン粒子が硬質複合材料の約２〜約４体積パーセントを構成するものにもいくつかの用途がある。粉砕浸炭炭化タングステン粒子が硬質複合材料の約３０〜約４０体積パーセントを構成するものにもいくつかの用途がある。

図１０は、１２０として通常示される中心送りディスクの特定の他の実施形態を示す。ディスク１２０は支持体１２２を含む。支持体１２２は、支持体８４の例に従って多くの異なる材料から作られる。ディスク１２０は、括弧１２４が示す硬質複合材料を更に含む。硬質複合材料１２４は、外輪１２６を含む。外輪１２６は、ケンキャストマトリックス（ＫｅｎｃａｓｔＭａｔｒｉｘ）で鋳造された硬質粒子を含む。硬質複合材料１２４も、約９０体積パーセントのコバルト浸炭炭化タングステンコンパクトを含む中心部１２８を含む。コバルトは、典型的には浸炭炭化タングステンコンパクトの約１０重量パーセントを構成する。溶浸合金は、図７および７Ａの実施形態にて使用される溶浸合金と同様である。

いくつかの具体例に関して、靱性耐摩耗部材が作られ、そこには、支持体および硬質複合材料が存在する。硬質複合材料は、焼結コバルト（１０重量パーセントのコバルト）浸炭炭化タングステンコンパクトを含む硬質成分を含み、マトリックス粉末は、表１の混合物Ｎｏ．１を含み、溶浸合金は、上記の銅（５３重量パーセント）−ニッケル（１５重量パーセント）−亜鉛（８重量パーセント）−マンガン（２４重量パーセント）合金を含んだ。マトリックス粉末は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの４０重量パーセントを構成し、溶浸合金は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの６０重量パーセントを構成した。特定の用途によって、浸炭炭化タングステンコンパクトは、約１〜約９５重量パーセントの所定量で存在し、硬質複合材料のバランスはマトリックス粉末および溶浸合金を含んだ。変形例において、および、特定の用途に応じて、浸炭炭化タングステンコンパクトは、硬質複合材料の表面領域の約１重量パーセント〜約９０パーセントの所定量に存在した。いくつかの用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約１〜約５パーセントの範囲に存在してもよい。他の用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約７０〜約９０パーセントの範囲に存在してもよい。

支持体および硬質複合材料が存在する他の靱性耐摩耗部材が作られた。硬質複合材料は、硬質成分を含んだ。硬質成分は、焼結コバルト（６重量パーセントのコバルト）浸炭炭化タングステンコンパクトを含んだ。マトリックス粉末は、混合物Ｎｏ．２を含んだ。溶浸合金は、銅（５３重量パーセント）−ニッケル（１５重量パーセント）−亜鉛（８重量パーセント）−マンガン（２４重量パーセント）を含んだ。マトリックス粉末は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの４５重量パーセントを構成し、溶浸合金は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの５５重量パーセントを構成した。特定の用途に応じて、浸炭炭化タングステンコンパクトは、約１〜約９５重量パーセントの一定量で存在し、硬質複合材料のバランスは、マトリックス粉末および溶浸合金を含む。変形例においておよび特定の用途に応じて、硬質複合材料の表面領域の約１〜約９０パーセントの浸炭炭化タングステンコンパクトは一定量に存在した。いくつかの用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約１〜約５パーセントの範囲で存在してもよい。他の用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約７０〜約９０パーセントの範囲に存在してもよい。

更に別の靱性耐摩耗部材が作られ、そこには、支持体および硬質複合材料が存在する。硬質複合材料は、焼結コバルト（６重量パーセントのコバルト）浸炭炭化タングステン円筒形コンパクトを含む硬質成分を含み、マトリックス粉末は、表１の混合物Ｎｏ．３を含み、溶浸合金は、上記の銅（５３重量パーセント）−ニッケル（１５重量パーセント）−亜鉛（８重量パーセント）−マンガン（２４重量パーセント）合金を含んだ。マトリックス粉末は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの４０重量パーセントを構成し、溶浸合金は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの６０重量パーセントを構成した。特定の用途によって、浸炭炭化タングステンコンパクトは、約１〜約９５重量パーセントの所定量で存在し、硬質複合材料のバランスは、マトリックス粉末および溶浸合金を含んだ。変形例において、および、特定の用途に応じて、浸炭炭化タングステンコンパクトは、硬質複合材料の表面領域の約１重量パーセント〜約９０パーセントの所定量に存在した。いくつかの用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約１〜約５パーセントの範囲に存在してもよい。他の用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約７０〜約９０パーセントの範囲に存在してもよい。

支持体および硬質複合材料が存在する他の靱性耐摩耗部材が作られた。硬質複合材料は、硬質成分を含んだ。硬質成分は、焼結コバルト（１０重量パーセントのコバルト）浸炭炭化タングステンコンパクトを含んだ。マトリックス粉末は、表１から混合物Ｎｏ．４を含んだ。溶浸合金は、銅（５３重量パーセント）−ニッケル（１５重量パーセント）−亜鉛（８重量パーセント）−マンガン（２４重量パーセント）を含む。マトリックス粉末は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの４５重量パーセントを構成し、溶浸合金は、マトリックス粉末と溶浸合金との組み合わせの５５重量パーセントを構成した。特定の用途に応じて、浸炭炭化タングステンコンパクトは、約１〜約９５重量パーセントの一定量で存在し、硬質複合材料のバランスはマトリックス粉末および溶浸合金を含んだ。変形例においておよび特定の用途に応じて、硬質複合材料の表面領域の約１〜約９０パーセントの浸炭炭化タングステンコンパクトは一定量に存在した。いくつかの用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約１〜約５パーセントの範囲で存在してもよい。他の用途のため、浸炭炭化タングステンコンパクトは、表面領域の約７０〜約９０パーセントの範囲に存在してもよい。

【図面の簡単な説明】
【００６５】
以下は、本願の一部を成す図面の簡単な説明である：
【図１】耐摩耗性を付与し、溶浸マトリクスに保持される硬質成分を含む硬質複合材料と、強靭性を付与する支持体（例えば、鋼）と、を含む、板状の靱性耐摩耗部材の等角図である。
【図２】マトリックスが、硬質成分を保持して、硬質複合材料を形成し、硬質複合材料と支持体との間に結合が存在する、硬質複合材料および支持体を含む硬質部材の概略図である。
【図３】溶浸マトリックス材料は硬質成分の集合体上にあり、硬質成分の集合体は支持体に配置される、硬質成分の集合体を介したマトリックス材料の溶浸前の型の図２の硬質部材の構成要素の概略図である。
【図４】硬質複合材料の一部を構成する複数の焼結超硬バイトコンパクトの少なくとも一部が、硬質複合材料の表面から突出する、硬質複合材料および支持体を含む硬質部材の特定の実施形態の等角図である。
【図５】外部表面が耐磨耗性を有するよう、管の内層が支持体を構成し、管の外層が硬質複合材料を構成する、耐磨耗性管の横断面図である。
【図６】内層が耐磨耗性を有するよう、管の外層が支持体を構成し、管の内層が硬質複合材料を構成する、耐磨耗性管の横断面図である。
【図７】ディスクが、円形の磨耗表面と共に硬質複合材料が存在する内部を有し、円筒状磨耗表面および外側部が円形又ドーナツ状の磨耗表面を有し、支持部材は、硬質複合材料との接触面のための非平坦接触面（又は、表面）を示す、羽根車砕石機用の中心送りディスクの等角図である。
【図７Ａ】硬質複合材料と支持体との間の非平面接触面を図示する、図７の中心送りディスクの横断面図である。
【図８】硬質複合材料と支持体との接触面が粗面である、靱性耐摩耗部材の横断面図である。
【図９】支持体が、孔内に含まれる一部の硬質複合材料と共に孔を含む、靱性耐摩耗部材の横断面図である。
【図１０】硬質複合材料が、マトリックス内に硬質カーバイド粒子鋳造物の外輪および、マトリックス粉末に保持される超硬バイトコンパクトおよび溶浸合金を含む内部を含み、硬質複合材料は支持体上にある、中心送りディスクの他の実施形態の横断面図である。

Claims

靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、前記個別硬質成分の各々が０．００６ｃｍ^２〜１０３ｃｍ^２（０．００１〜１６平方インチ）の表面領域を有するようなサイズを有し、
前記硬質複合部材が、粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、前記マトリックス粉末の略全ての前記粒子が前記硬質成分の前記サイズより小さいサイズを有し、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により前記個別硬質成分と前記マトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、前記硬質成分、前記マトリックス粉末、および、前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成し、
前記マトリックス粉末が、５０〜７０重量パーセントの、粒径−８０＋３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、２４〜３２重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、０．８〜１．２重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの鋼粒子と、０．８〜１．２重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのカルボニル鉄粒子と、０〜７重量パーセントの、粒径−４５メッシュの炭化クロム粒子と、０〜２５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル被覆炭化タングステン粒子と、０〜１５重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕浸炭炭化クロム−ニッケル粒子と、を含む、靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、６５〜６９重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、２９〜３２重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、０．９〜１．１重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの鋼粒子と、０．９〜１．１重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのカルボニル鉄粒子と、を含む請求項１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、６１〜６６重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、２７〜３１重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、０．８〜１．０重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの鋼粒子と、０．８〜１．０重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのカルボニル鉄粒子と、を含む請求項１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、５１〜５６重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、２４重量パーセンと３２重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、０．８〜０．９重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの鋼粒子と、０．８〜０．９重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのカルボニル鉄粒子と、１５〜２５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル被覆炭化タングステン粒子と、を含む請求項１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、５８〜６３重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、２５〜２９重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、０．８〜１．０重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの鋼粒子と、０．８〜１．０重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのカルボニル鉄粒子と、８〜１２重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕浸炭炭化クロム−ニッケル粒子と、を含む請求項１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、６５〜６９重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、２９〜３３重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、０．９〜１．１重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの鋼粒子と、０．９〜１．１重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのカルボニル鉄粒子と、４〜６重量パーセントの、粒径−４５メッシュの炭化クロム粒子と、を含む請求項１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、前記個別硬質成分の各々が０．００６ｃｍ^２〜１０３ｃｍ^２（０．００１〜１６平方インチ）の表面領域を有するようなサイズを有し、
前記硬質複合部材が、粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、前記マトリックス粉末の略全ての前記粒子が前記硬質成分の前記サイズより小さいサイズを有し、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により前記個別硬質成分と前記マトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、前記硬質成分、前記マトリックス粉末、および、前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成し、
前記マトリックス粉末が、６５〜６９重量パーセントの、−８０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１７重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１７重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、１．５〜２．５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル粒子と、を含む、靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、６５〜６６重量パーセントの、−８０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１６重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１６重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、１．５〜２．５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル粒子と、４〜６重量パーセントの、−４５メッシュの粒径を有する炭化クロム粒子と、を含む請求項７記載の靱性耐摩耗硬質部材。
靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、前記個別硬質成分の各々が０．００６ｃｍ^２〜１０３ｃｍ^２（０．００１〜１６平方インチ）の表面領域を有するようなサイズを有し、
前記硬質複合部材が、粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、前記マトリックス粉末の略全ての前記粒子が前記硬質成分の前記サイズより小さいサイズを有し、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により前記個別硬質成分と前記マトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、前記硬質成分、前記マトリックス粉末、および、前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成し、
前記マトリックス粉末が、５１〜５６重量パーセントの、−８０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕炭化タングステン粒子と、１０〜１５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、１０〜１５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳物炭化タングステン粒子と、１．３〜１．９重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル粒子と、１５〜２５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル被覆炭化タングステン粒子と、を含む、靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、６５〜６９重量パーセントの、−８０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１７重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１７重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、１．５〜２．５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル粒子と、７〜１３重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕浸炭炭化クロム−ニッケル粒子と、を含む請求項７記載の靱性耐摩耗硬質部材。
靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、前記個別硬質成分の各々が０．００６ｃｍ^２〜１０３ｃｍ^２（０．００１〜１６平方インチ）の表面領域を有するようなサイズを有し、
前記硬質複合部材が、粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、前記マトリック粉末の略全ての前記粒子が前記硬質成分の前記サイズより小さいサイズを有し、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により前記個別硬質成分と前記マトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、前記硬質成分、前記マトリックス粉末、および、前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成し、
前記マトリックス粉末が、８０〜１００重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕コバルト浸炭炭化タングステン粒子と、０重量パーセンと１０重量パーセントの、粒径−４５メッシュの炭化クロム粒子と、０重量パーセンと２５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル被覆炭化タングステン粒子と、０〜１５重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕焼結炭化ニッケル粒子と、を含む、靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、１００重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕コバルト浸炭炭化タングステン粒子を含む、請求項１１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、９５重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕コバルト浸炭炭化タングステン粒子と、５重量パーセントの、−４５メッシュの粒径を有する炭化クロム粒子と、を含む、請求項１１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、８０重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕コバルト浸炭炭化タングステン粒子と、２０重量パーセントの、−３２５メッシュの粒径を有するニッケル被覆炭化タングステン粒子と、を含む、請求項１１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、９０重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕コバルト浸炭炭化タングステン粒子と、１０重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕浸炭炭化クロム−ニッケル粒子と、を含む、請求項１１記載の靱性耐摩耗硬質部材。
靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、前記個別硬質成分の各々が０．００６ｃｍ^２〜１０３ｃｍ^２（０．００１〜１６平方インチ）の表面領域を有するようなサイズを有し、
前記硬質複合部材が、粒子を含むマトリックス粉末を更に含み、前記マトリックス粉末の略全ての前記粒子が前記硬質成分の前記サイズより小さいサイズを有し、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により前記個別硬質成分と前記マトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、前記硬質成分、前記マトリックス粉末、および、前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成し、
前記マトリックス粉末が、８０〜１００重量パーセントの、−３２５メッシュの粒径を有するニッケル浸炭炭化タングステン粒子と、０〜１０重量パーセントの、粒径−４５メッシュの炭化クロム粒子と、０〜２５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュのニッケル被覆炭化タングステン粒子と、０〜１５重量パーセントの、−１４０＋３２５メッシュの粒径を有する粉砕浸炭炭化クロム−ニッケル粒子と、を含む、靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、１００重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化タングステン粒子を含む、請求項１６記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、９５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化タングステン粒子と、５重量パーセントの、粒径−４５メッシュの炭化クロム粒子と、を含む、請求項１６記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、８０〜９０重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化タングステン粒子と、１０〜２０重量パーセントの、−３２５メッシュの粒径を有するニッケル被覆炭化タングステン粒子と、を含む、請求項１６記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、９０重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化タングステン粒子と、１０重量パーセントの、−３２５メッシュの粒径を有するニッケル被覆炭化タングステン粒子と、を含む、請求項１６記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、８５重量パーセントの、粒径−３２５メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化タングステン粒子と、１５重量パーセントの、−３２５メッシュの粒径を有するニッケル被覆炭化タングステン粒子と、を含む、請求項１６記載の靱性耐摩耗硬質部材。
靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材は、該硬質複合部材に分布する複数の個別硬質成分を含み、前記硬質成分が粒径−３２５＋８０メッシュの一種類以上の粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子および粒径−３２５メッシュの二ホウ化チタン粒子の１以上を含み、
前記硬質複合部材は、６５〜６９重量パーセントの粒径−８０＋３２５メッシュの粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１７重量パーセントの−３２５メッシュの粒径を有する粉砕炭化タングステン粒子と、１２〜１７重量パーセントの−３２５メッシュの粒径を有する粉砕鋳造炭化タングステン粒子と、１．５〜２．５重量パーセントの粒径−３２５メッシュのニッケル粒子とを含むマトリックス粉末とを更に含み、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記硬質成分が実質的に劣化しないよう、熱により前記個別硬質成分と前記マトリックス粉末との混合物に溶浸され、それにより、前記硬質成分、前記マトリックス粉末、および、前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成する、靱性耐摩耗硬質部材。
前記マトリックス粉末が、該マトリックス粉末と前記硬質成分との組み合わせの３５〜４５重量パーセントであり、粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子が、前記マトリックス粉末と前記硬質成分との組み合わせの３５〜４５重量パーセントであり、前記二ホウ化チタン粒子は、前記マトリックス粉末と前記硬質成分との組み合わせの１５〜２５重量パーセントである、請求項２２記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記硬質成分は二ホウ化チタンを含み、前記マトリックス粉末が、前記マトリックス粉末と前記二ホウ化チタン粒子との組み合わせの７５〜８５重量パーセントであり、前記二ホウ化チタン粒子は、前記マトリックス粉末と前記二ホウ化チタン粒子との組み合わせの１５〜２５重量パーセントである、請求項２２記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記硬質成分は二ホウ化チタンを含み、前記マトリックス粉末が、前記マトリックス粉末と前記二ホウ化チタン粒子との組み合わせの６０〜７５重量パーセントであり、前記二ホウ化チタン粒子は、前記マトリックス粉末と前記二ホウ化チタン粒子との組み合わせの２５〜４０重量パーセントである、請求項２２記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記溶浸合金が、５３重量パーセントの銅と、１５重量パーセントのニッケルと、８重量パーセントの亜鉛と、２４重量パーセントのマンガンとを含む請求項２２記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記溶浸合金が前記硬質複合部材の６０〜７０重量パーセントである請求項２２記載の靱性耐摩耗硬質部材。
靱性耐摩耗硬質部材であって、
硬質複合部材と、
前記硬質複合部材に隣接した表面領域を有する支持体と、を含み、
前記硬質複合部材は、前記支持体の前記隣接した表面領域の少なくとも一部で前記支持体に固定され、
前記硬質複合部材が粒径−３２５＋８０メッシュの粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と粒径−３２５メッシュの二ホウ化チタン粒子とを含み、前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子が、前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と前記二ホウ化チタン粒子との組み合わせの４５〜７０重量パーセントであり、前記二ホウ化チタン粒子が前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と前記二ホウ化チタン粒子との組み合わせの３０〜５５重量パーセントであり、
前記硬質複合部材が５００〜１４００℃の融点を有する溶浸合金を更に含み、前記溶浸合金は、溶浸により前記粒子が実質的に劣化しないよう、熱により前記粒子の混合物に溶浸され、それにより、前記粒子および前記溶浸合金は、前記硬質複合部材を形成するよう共に結合され、
前記支持体は前記溶浸合金と接合可能な材料から成り、それにより、前記溶浸合金は、前記支持体と前記硬質複合部材との接合箇所で、接合を形成する、靱性耐摩耗硬質部材。
前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子が、前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と前記二ホウ化チタン粒子との前記組み合わせの６６重量パーセントであり、前記二ホウ化チタン粒子が前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と前記二ホウ化チタン粒子との前記組み合わせの３４重量パーセントである、請求項２８記載の靱性耐摩耗硬質部材。
前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子が、前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と前記二ホウ化チタン粒子との前記組み合わせの５０重量であり、前記二ホウ化チタン粒子が前記粉砕ニッケル浸炭炭化クロム粒子と前記二ホウ化チタン粒子との前記組み合わせの５０重量パーセントである、請求項２８記載の靱性耐摩耗硬質部材。