JP2012152827A - 接合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】相互に異なる材料からなる複数の被接合材が、1000℃未満では液相を生成しない接合層により接合されており、被接合材が、超硬合金、サーメット、cBN、ダイヤモンド、鋼のいずれかである接合体。一方の被接合材1が、超硬合金、サーメット、鋼のいずれかであり、他方の被接合材3が、cBN、ダイヤモンドのいずれかである接合体。超硬合金、サーメット、鋼のいずれかからなる第1被接合材の一部にザグリが設けられ、ザグリに、cBN、ダイヤモンドのいずれかからなる第2被接合材が嵌め込まれており、第2被接合材近傍の第1被接合材が、集中的に加熱されて接合されている接合体。
【選択図】図1
Description
相互に異なる材料からなる複数の被接合材が、1000℃未満では液相を生成しない接合層により接合されていることを特徴とする接合体である。
通電加圧によって、被接合材よりも優先的に発熱すると共に、変形を伴う接合材を用いて、前記複数の被接合材が通電加圧接合により接合されていることを特徴とする第1の技術に記載の接合体である。
また、通電加圧によって変形を伴うインサート材が用いられているため、インサート材の変形に伴う物質の移動が、被接合材とインサート材との界面の結合に有効に働き、接合強度の高い接合体を得ることができる。
前記接合材が、内部に空間を有していることを特徴とする第2の技術に記載の接合体である。
前記接合材が、前記複数の被接合材の少なくとも一方よりも、大きな電気抵抗を有していることを特徴とする第2の技術または第3の技術に記載の接合体である。
なお、電気抵抗の大きいインサート材を用いる場合でも、接合後のインサート材の電気抵抗は、被接合材の電気抵抗よりも小さくなっても良い。
また、インサート材の電気抵抗や、被接合材との電気的接触抵抗は、被接合材のいずれか一方の電気抵抗よりも大きければよいが、いずれの被接合材よりも大きいことがより好ましい。
前記接合体が、切削工具であることを特徴とする第1の技術ないし第4の技術のいずれかに記載の接合体である。
前記接合層が、金属、合金あるいは、これらの中にセラミックスあるいは金属間化合物を含有させた材料からなることを特徴とする第1の技術ないし第5の技術のいずれかに記載の接合体である。
前記接合層が、非平衡な状態にある材料を用いて形成されていることを特徴とする第6の技術に記載の接合体である。
前記セラミックスが、酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、珪化物、あるいは硼化物を含有することを特徴とする第6の技術に記載の接合体である。
前記接合層が、前記被接合材を構成する元素の少なくとも1つを含有することを特徴とする第1の技術ないし第8の技術のいずれかに記載の接合体である。
前記接合層が、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)のいずれか、または前記金属の少なくとも1つを含む合金からなることを特徴とする第1の技術ないし第9の技術のいずれかに記載の接合体である。
また、cBNと超硬合金を接合する場合には、cBNの結合相に含まれるTiを含む材料をインサート材とすることが好ましい。この場合、Tiと結合して金属間化合物を形成する材料を使用することにより、接合層が液相を生成する温度のさらなる上昇と、高強度化が可能となり好ましい。
前記被接合材が、超硬合金、サーメット、cBN、ダイヤモンド、鋼のいずれかであることを特徴とする第1の技術ないし第10の技術のいずれかに記載の接合体である。
なお、鋼としては、炭素工具鋼、合金工具鋼、ダイス鋼、高速度工具鋼が好ましく用いられる。
前記被接合材の一方が、cBNであることを特徴とする第11の技術に記載の接合体である。
前記被接合材の一方が、サーメットであることを特徴とする第11の技術に記載の接合体である。
前記サーメットの結合相の80vol%以上が、Coであることを特徴とする第13の技術に記載の接合体である。
相互に異なる材料からなる複数の被接合材が、1000℃未満では液相を生成しない接合層により接合されており、
前記被接合材が、超硬合金、サーメット、cBN、ダイヤモンド、鋼のいずれかである
ことを特徴とする接合体である。
前記複数の被接合材の一方の被接合材が、超硬合金、サーメット、鋼のいずれかであり、
他方の被接合材が、cBN、ダイヤモンドのいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の接合体である。
前記超硬合金、サーメット、鋼のいずれかからなる第1被接合材の一部にザグリが設けられ、
前記ザグリに、前記cBN、ダイヤモンドのいずれかからなる第2被接合材が嵌め込まれており、
前記第2被接合材近傍の第1被接合材が、集中的に加熱されて接合されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の接合体である。
前記複数の被接合材の一方が、超硬合金、サーメットのいずれかであり、前記超硬合金、あるいは前記サーメットの結合相の80vol%以上がCoであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の接合体である。
図1は、通電加圧接合によるサーメット台座への超硬合金の接合を説明する概念図である。図1において、被接合材1、3は、それぞれサーメットおよび超硬合金であって、挟み込まれたインサート材2を用いて接合される。具体的には、被接合材1、3およびインサート材2を、電極(黒鉛)4で挟み込み、加圧すると共に、電極4に、矢印5で示す方向に電流を流す。
インサート材2としては、請求項2に示した、通電加圧によって、被接合材よりも優先的に発熱すると共に、変形を伴うインサート材を用いる。この時、請求項3に示した内部に空間を有するインサート材や、請求項4に示した複数の被接合材の少なくとも一方よりも大きな電気抵抗を有するインサート材であると好ましい。
これにより、インサート材2が集中的(優先的)に抵抗発熱して、インサート材2の近傍が集中加熱され、被接合材1、3が接合される。なお、2つの電極4と、被接合材1、3との間の各々に、カーボンシートを配置すると、各部材の表面粗さを吸収することができ好ましい。
この方法によれば、インサート材全体を、従来のロウ材のように完全に溶融させる必要がなく、粉末の焼結やポーラスシートの変形に伴って、インサート材が被接合材と接合される。この場合、インサート材が、接合面のミクロな領域で被接合材に原子拡散し、接合が進行していると推測される。
実施例1と同様の超硬合金とサーメットを被接合材とし、さらに超硬合金については2枚用い、インサート材としては、ニッケルメッシュ(線径0.1mm、目開き0.5mm)を使用し、パルス電流を通電して、2枚の超硬合金を1枚のサーメットに接合を行った。パルス条件は、パルス電流2000A、周波数100Hz、通電時間5sec、荷重1.96kNとした。
得られた接合体においては、超硬合金とサーメットは接合されており、その接合強度は約200MPaであり、十分な接合強度を有していることを確認した。
インサート材としては、Co粉末((株)高純度化学研究所製)を使用した。製品形状に近い状態にするため、超硬合金側にザグリを入れてcBNを嵌め込んだ後、cBNと共に、cBN近傍の超硬合金を部分的に集中通電することによって加熱した。なお、接合には、高速で真空引きができ、接合を短時間で終了することができる装置を使用した。パルス条件はパルス電流2000A、荷重0.98kNとした。
また、インサート材として、CoとWCの混合粉末を使用しても接合が可能であった。インサート材におけるCo量を20wt%以上にすると、より大きな良い接合強度が得られた。
実施例3と同様に、cBNと超硬合金(94wt%WC−6wt%Co)の接合を行った。ただし、使用したcBNは、実施例3で用いたものとは異なり、超硬合金の薄板(バックメタル)が付いていないものを使用した。
インサート材としては、コバルトメッシュ(線径0.05mm、目開き0.08mm)を使用した。
各サーメットに実施例3の超硬合金と同様にザグリを入れてcBNを嵌め込んだ後、cBN近傍の超硬合金を部分的に集中通電することによって加熱した。
2 インサート材
4 電極
5 電流の流れ
Claims (4)
- 相互に異なる材料からなる複数の被接合材が、1000℃未満では液相を生成しない接合層により接合されており、
前記被接合材が、超硬合金、サーメット、cBN、ダイヤモンド、鋼のいずれかである
ことを特徴とする接合体。 - 前記複数の被接合材の一方の被接合材が、超硬合金、サーメット、鋼のいずれかであり、
他方の被接合材が、cBN、ダイヤモンドのいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の接合体。 - 前記超硬合金、サーメット、鋼のいずれかからなる第1被接合材の一部にザグリが設けられ、
前記ザグリに、前記cBN、ダイヤモンドのいずれかからなる第2被接合材が嵌め込まれており、
前記第2被接合材近傍の第1被接合材が、集中的に加熱されて接合されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の接合体。 - 前記複数の被接合材の一方が、超硬合金、サーメットのいずれかであり、前記超硬合金、あるいは前記サーメットの結合相の80vol%以上がCoであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の接合体。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014175960A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-10-30 | Diamond Innovations, Inc. | Cvi bonded and coated pcbn to wc tool body |
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JPH11197852A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-07-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金と鋼の接合部材及びその製造方法 |
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JP2004291039A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Mitsubishi Materials Corp | 超硬合金製部材とダイヤモンド製部材との接合方法、接合構造、掘削工具の切刃片、切刃部材、及び掘削工具 |
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2012
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