JP2009030157A - 切削工具又は穴開け工具に使用するための部材であって、バインダ相内に分散された硬質粒子を構成要素とする稠密材料の少なくとも1つのブロックを含む部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】稠密材料は湿潤材料2による湿潤によって局部的にバインダ相に富むようにすることができ、少なくとも湿潤領域4は自由なままとしつつブロック1の全体3,5,6又は一部分に保護材料が付着せしめられ、当該保護材料は、当該保護材料が付着された壁を介する前記湿潤材料の浸透を阻止し、前記ブロック内への前記バインダ相の動力学を変え、前記ブロックの表面の少なくとも1つの湿潤領域が、前記ブロックを前記バインダ相で局部的に富化させることができる湿潤材料と接触状態とし、前記湿潤材料と接触しているブロックが、適切な熱サイクルを受けて、前記湿潤材料及び前記ブロックのバインダ相を部分的に又は完全に液体状態として、前記バインダ相の富化が前記湿潤領域を介してのみ起こるようにする。
【選択図】図1
Description
Claims (20)
- バインダ相内に分散せしめられた同じ特性か又は異なる特性の硬質粒子を構成要素とする稠密材料の少なくとも1つのブロック(1,40,50)を含む部材の製造方法であり、前記稠密材料は、湿潤材料による湿潤によって局部的にバインダ相に富むようにすることができ、少なくとも湿潤領域は自由なままとしつつ前記ブロックの表面全体又は一部分に保護材料が付着せしめられ、当該保護材料は、当該保護材料が付着された壁を介する前記湿潤材料の浸透を阻止し、おそらくは、前記ブロック内への前記バインダ相の動力学を変え、次いで、前記ブロック(1)の表面(3)の少なくとも1つの湿潤領域(4)が、前記ブロックを前記バインダ相で局部的に富化させることができる湿潤材料(2)と接触状態とされ、次いで、前記湿潤材料と接触しているブロックが、加熱、温度保持及び冷却からなる適切な熱サイクルを受けて、前記湿潤材料及び前記ブロックのバインダ相を部分的に又は完全に液体状態として、前記バインダ相の富化が前記湿潤領域を介してのみ起こるようにすることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であり、
前記熱サイクルが、前記ブロックと前記湿潤材料とを構成要素とするアセンブリにおいて、前記ブロックと前記湿潤材料との間の境界部で最低の湿潤温度が達成され、前記ブロック内では少なくとも前記境界部の近くの温度が前記最低の湿潤温度より高い温度に達し、前記湿潤材料内では少なくとも前記境界部の近くの温度が前記最低の湿潤温度より低くなるような温度勾配が形成され、又は、前記熱サイクルが、前記液体状態に維持される時間及び保持温度が、所望の富化に対して全く十分である前記湿潤材料の液体量を発生するように行われることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至2のうちのいずれか一の項に記載の方法であり、
前記湿潤材料が、凝集された粉末混合物によって構成されたペレット(2)であり、当該ペレットの一つの面が前記ブロックの表面に接触していることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至2のうちのいずれか一の項に記載の方法であり、
前記湿潤材料が、例えば、ブラシ、プラズマ噴射又はレーザー噴射によって前記付着せしめられたブロックの表面上の被覆の形態であることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至4のうちのいずれか一の項に記載の方法であり、
前記湿潤材料(2)と接触している前記ブロック(1)が、制御された雰囲気下の炉内で又は真空内で加熱されることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至5のうちのいずれか一の項に記載の方法であり、
前記ブロックの材料を構成している固体粒子が、少なくとも硬質の金属炭化物粒子を含んでおり、前記バインダ相が金属の特性を有していることを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法であり、
前記ブロックが、直径が1mm未満の大きさの天然の又は人工のダイヤモンド粒子を更に含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項6又は7に記載の方法であり、
前記湿潤材料がバインダ相内に分散せしめられた硬質粒子を構成要素とし、前記バインダ相は、前記ブロックと同じ特性か又は異なる特性であり且つ前記ブロックと同じ割合であっても異なる割合であり、系が共晶である場合には共晶組成に対応する割合で含まれていることを特徴とする方法。 - 請求項6乃至8のうちのいずれか一の項に記載の方法であり、
前記湿潤材料の化学組成が、前記ブロックの金属炭化物と金属バインダ相との間に形成された少なくとも85重量%の共晶によって構成されて、前記湿潤材料のバインダ相と前記ブロックのバインダ相との融点の差が200℃未満であり且つ15重量%以下のCu、Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hfから選択された1以上の金属元素と残余量の不純物とによって構成されていることを特徴とする方法。 - 請求項8又は9に記載の方法であり、
前記湿潤温度が、前記湿潤材料の共晶の融点Teであることを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記湿潤材料と接触している前記ブロックが受ける熱サイクルが、前記ブロックの幾何学的構造の関数及び所望の勾配の幾何学的構造として定められる保持時間tm(0〜15分)の間に、ある範囲[湿潤材料の共晶温度Te;Te+100℃]の保持温度Tmまで温度を上昇させることと、それに次ぐTeより低い温度までの第一の急速な冷却(40℃/分より大きい)と、周囲温度への最後のゆっくりとした冷却(10℃/分より小さい)とを含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項6乃至11のうちのいずれか一項に記載の方法であって、
前記ブロックを構成している材料が、任意にダイヤモンド粒子が添加されたWC−Co型又はWC−[Co及び/又はNi及び/又はFe]型のサーメットであり、前記湿潤材料がWC−M型(Mは、Co、Ni及びFeから選択される1以上の金属によって構成される)であることを特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法であって、
前記ブロックを構成しているサーメットがWC−Co型であり且つ35重量%以下のコバルトを含んでおり、前記湿潤材料が35〜65重量%のコバルト成分を有していることを特徴とする方法。 - 請求項6乃至13のうちのいずれか一項に記載の方法であって、
前記保護層が、窒化ホウ素、グラファイト又は酸化アルミニウムを構成要素とすることを特徴とする方法。 - 請求項1乃至14のうちのいずれか一項に記載の方法であって、
前記ブロック(40,50)が穴開け工具のためのカッターであり、前記ブロックの湿潤処理の後に、PDC(多結晶ダイヤモンド圧密体)又はTSP(熱的安定性の多結晶ダイヤモンド)型のダイヤモンド添加チップ(42,54)が前記ブロックの一つの面(43)に付着せしめられていることを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記ダイヤモンド添加チップ(43)が、HPHTによって前記ブロック(40)に直に適用されることを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記ダイヤモンド添加チップ(54)が、湿潤によって前記ブロック(50)に適用されたサーメット(53)によって担持されていることを特徴とする方法。 - 特に、任意にダイヤモンド粒子を添加されたWC−Co型のバインダ相内に分散せしめられた硬質粒子を構成要素とするブロックのような削岩機のためのカッターであり、バインダ相に富む靱性の高いコアと、バインダ相含有量が少ない高い硬度の表面とを得るために、0.5mmを超える長さに亘って工具の機能によって規定される形状のバインダ相の連続する組成勾配を有していることを特徴とするカッター。
- 請求項18に記載のカッターであって、
PDC又はTSP型のダイヤモンド添加チップが付加されていることを特徴とするカッター。 - 請求項18又は19による少なくとも1つのカッター又はブレードを備えている削岩工具であり、特に、石油掘削工具又は採鉱掘削工具又は土木工具又は地面若しくは地盤掘削工具のための削岩工具。
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