JP5819536B2 - ピックツール用の先端部、当該先端部の製造方法、および当該先端部を備えたピックツール - Google Patents
ピックツール用の先端部、当該先端部の製造方法、および当該先端部を備えたピックツール Download PDFInfo
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Description
PCD構造部を備えた先端部のための基材が、約8重量%のCo(コバルト)と約92重量%のWC(タングステン炭化物)との圧縮混合体を備えたしら地(green body)を形成し、しら地を所望の形状に加工し、そして超硬合金材料を備えた基材を形成するようにしら地を焼結することによって、もたらされ得る。基材は、窪み点のドームとして構成された近位端部を有していてもよく、ここで、概してドーム形状の端部は、中央の、概して円形の窪み部を、ノーズ部に有していてもよい。窪み部は、周囲の円形の隆起部の頂部から測定して約0.3mmの深さを有していてもよく、また窪み部は、窪み部の中央を通る長手方向の平面において、約1mmの曲率半径を有していてもよい。近位端部は、隆起部から基材の円筒形の側部面まで延びる、周辺の先細状の外側体積部を備え、また、複数の小さな突起が、先細状の面に形成されていてもよい。隆起部の頂部は、曲線的なものであってもよい。
各々が、異なる平均寸法を有するとともに有機バインダーによって相互に保持されたダイヤモンド粒を含む、第1および第2のシートが、テープ成形法によって作製された。この方法は、液体状のバインダーの中で浮遊するダイヤモンド粒のスラリーをそれぞれ提供することと、スラリーをシート形状に鋳造することと、それらを乾燥して自立可能なダイヤモンド含有シートを形成することと、を含んでいた。第1のシートの内部におけるダイヤモンド粒の平均寸法は、約5μm〜約14μmの範囲内であり、第2のシートの内部におけるダイヤモンド粒の平均寸法は、約18μm〜約25μmの範囲内であった。いずれのシートも、約3重量%のバナジウム炭化物と、約1重量%のコバルトと、を含んでいた。乾燥の後、それらのシートは、約0.12mmの厚みであった。約13mmの直径を有する15個の円形のディスクが、各シートから切り出され、ディスク状のウェハーの第1のセットおよび第2のセットがもたらされた。
Claims (15)
- ピックツール用の先端部であって、
基材体に接合された多結晶ダイヤモンド(PCD)構造部を備え、
PCD構造部は、基材体との境界部の反対側にある頂部を含む打撃面を有し、
頂部と、基材体との境界部と、の間におけるPCD構造部の厚みが、少なくとも3mmであり、
PCD構造部は、ダイヤモンドのための触媒材料を少なくとも備えるフィラー材料を含むPCD材料からなり、
フィラー材料の含有量は、PCD材料の5重量%よりも大きく、かつ、触媒材料の含有量は、PCD構造部において概ね均一であり、
前記先端部は、頂部を含む打撃面の少なくとも一領域に近接する、PCD構造部の外側体積部を含み、
外側体積部は、ダイヤモンド粒の間のフィラー材料を含み、
フィラー材料の含有量は、外側体積部において、PCD材料の5重量%よりも大きい、先端部。 - 基材体は、5〜8重量%のコバルトを含む超硬合金材料を備える、請求項1に記載の先端部。
- 前記境界部は、頂部に対向する基材体において窪み部を含む、請求項1または2に記載の先端部。
- 前記境界部は、頂部に対向する基材体から突出している凸領域を含む、請求項1または2に記載の先端部。
- 前記先端部は、PCD構造部と基材との間に中間体積部を備え、
中間体積部は、PCD構造部の体積よりも大きく、かつ、PCD構造部の平均ヤング率の少なくとも60%かつ最大で90%の平均ヤング率を有する中間材料を備えている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の先端部。 - PCD構造部は、複数の層を備え、
前記複数の層は、隣接する層が異なるPCDグレードを備え、かつ隣接する層がダイヤモンド粒の相互成長によって互いに直接的に結合されるよう配置されている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の先端部。 - 打撃面は、長手方向における少なくとも1mmかつ最大で4mmの曲率半径を有する曲線的な頂部を含む円錐形の形状を画定し、
打撃面は、基材体との境界部の反対側に配置されている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の先端部。 - 打撃面の少なくとも一部、または打撃面の少なくとも一部への接平面が、先端部の周辺の側部に対して所定の角度で配置されており、
当該角度は、少なくとも35度かつ最大で55度であり、
先端部の周辺の側部は、基材の周辺の側部を含んでいる、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の先端部。 - PCD構造部の体積は、基材体の体積の少なくとも70%であり、かつ基材体の体積の最大で150%である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の先端部。
- PCD構造部の体積は、基材体の体積の50%を超えており、かつ基材体の体積の70%未満である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の先端部。
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の先端部を製造する方法であって、
前記先端部は、基材体との内側の境界部から離れた打撃面を有するPCD構造部を備え、
前記方法は、
頂部を有する所定の形状体に対応する体積部を画定するよう構成された内面を有するカップを準備することと、
ダイヤモンドのための触媒材料の源と組み合わされた複数のダイヤモンド粒を備える集合体を準備することであって、ここで触媒材料の源は、打撃面に隣接するPCD構造部の一領域が、5重量%を超える触媒材料を備えるよう、内側の境界部から離れた外側の境界部に近接する集合体の少なくとも一領域に設けられている、集合体を準備することと、
集合体を体積部の中に配置して、形状体を集合体の近位端部に押し付けることと、
集合体が基材体とカップの間に配置されるように、基材体を集合体の遠位端部に対して配置して、予備焼結組み立て体を形成することと、
触媒材料の存在下において、ダイヤモンドを焼結するのに適した所定の温度および圧力に予備焼結組み立て体を曝すことと、を備え、
頂部と内側の境界部との間における集合体の厚みは、少なくとも3mmであり、かつ、頂部と基材との境界部との間における焼結されたPCD構造部の厚みが少なくとも3mmになるように十分に大きくなっている、方法。 - 触媒材料の源が、混合パウダーの形態またはダイヤモンド粒上の堆積物の形態で、ダイヤモンド粒の集合体の内部に設けられている、請求項11に記載の方法。
- ダイヤモンド粒の集合体は、触媒材料の先駆体材料を含んでいる、請求項11または12に記載の方法。
- 炭酸コバルトまたは炭酸ニッケルから選択される金属炭酸塩の先駆体結晶を準備することと、
金属炭酸塩を対応する金属酸化物へ変換することと、
金属酸化物材料とダイヤモンド粒とを混合して混合物を準備することと、
混合物を粉砕して、ダイヤモンド粒の表面に分散された金属酸化物材料を生成することと、
酸化物を還元することと、を含む、請求項11乃至13のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の先端部を備えるピックツールであって、
先端部は、挿入シャフトを備える支持体に接合されており、
挿入シャフトは、スチールベースの孔に焼き嵌めされており、
スチールベースは、ピックをキャリア車両に連結するための連結シャンクを備えている、ピックツール。
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