JP6853439B2 - 掘削チップ、掘削工具、および掘削チップの製造方法 - Google Patents
掘削チップ、掘削工具、および掘削チップの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6853439B2 JP6853439B2 JP2018513197A JP2018513197A JP6853439B2 JP 6853439 B2 JP6853439 B2 JP 6853439B2 JP 2018513197 A JP2018513197 A JP 2018513197A JP 2018513197 A JP2018513197 A JP 2018513197A JP 6853439 B2 JP6853439 B2 JP 6853439B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tip
- excavation
- boron nitride
- particles
- cubic boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 295
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 105
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 60
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 53
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 30
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 30
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 25
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 144
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 31
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 16
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000693961 Trachemys scripta 68 kDa serum albumin Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/56—Button-type inserts
- E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
- E21B10/5673—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts having a non planar or non circular cutting face
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/01—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes on temporary substrates, e.g. substrates subsequently removed by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
- E21C35/183—Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
- C22C2026/003—Cubic boron nitrides only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
- C22C2026/006—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes with additional metal compounds being carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
- C22C2026/007—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes with additional metal compounds being nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
- C22C2026/008—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes with additional metal compounds other than carbides, borides or nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本願は、2016年4月20日に、日本に出願された特願2016−084176号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
cBN粒子の平均粒径は、以下のように求めることができる。
まず、cBN焼結体の断面組織をSEM(走査型電子顕微鏡)により観察し、二次電子像を得る。二次電子像の大きさは、例えば、焼結前のcBN粒子の平均粒径が3μmの場合、15μm×15μm(焼結前のcBN粒子の平均粒径の5倍角)とする。
cBN粒子の含有量は、最外層4の形成時にcBN粒子粉末と結合相形成用原料粉末との混合比率を調整することにより調整できる。また、この含有量は、次のように確認することもできる。すなわち、SEMを用いて最外層4の任意の断面を観察して、二次電子像を得る。得られた二次電子像内のcBN粒子に相当する部分を、上述と同様の画像処理によって抜き出す。画像解析によってcBN粒子が占める面積を算出し、1画像内のcBN粒子が占める割合を求める。少なくとも3画像を処理して求めたcBN粒子の含有量の平均値を、最外層4に占めるcBN粒子の含有量とする。なお、cBN粒子の平均粒径の5倍の長さの一辺をもつ正方形の領域を画像処理に用いる観察領域とすることが望ましい。例えば、cBN粒子の平均粒径3μmの場合、15μm×15μm程度の視野領域が望ましい。
隣り合うcBN粒子の間に幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相が存在するか否かは、次のように確認される。まず、最外層4の任意の断面を研磨し、STEM(走査透過電子顕微鏡)を用いて、図3に示す隣接する2つのcBN粒子の界面を観察する。図3は、STEMを用いてcBN粒子とcBN粒子との界面を観察したHAADF(高角散乱環状暗視野)像(80000倍)である。観察試料の厚さは、3nm〜70nmが好ましい。3nmより薄い場合、元素マッピングの際に、検出される特性X線の量が少なくなり測定に時間がかかり、また試料が損傷しやすいので好ましくない。一方、70nmより厚い場合、画像の解析が困難になるため好ましくない。観察画像のサイズを縦150nm×横150nmから縦約500nm×横約500nm程度とし、解像度を512×512ピクセル以上とする。
(b)Alのマッピング像(図6)とBのマッピング像(図4)とNのマッピング像(図5)とを重ね合わせ、これらのマッピング像が互いに重複する領域を、cBN粒子の間に存在し、且つAl、B、Nを含有する結合相として特定する(図7)。そして、次のようにこの結合相の幅を決定する。
(b1)cBN粒子間に1つの結合相が延在している場合、すなわちBとNとが存在している領域と重なるAlの島が1個の場合、まず、Alのマッピング像において、結合相に相当するAlの島を楕円として近似させた時の長軸を得る。詳細には、BとNとが存在している領域と重なるAlの島を、上述のcBN粒子の平均粒径の測定の際に行った処理と同様に、画像処理にて抜き出し、抜き出した島を画像解析により楕円に近似させた場合の最大長を長軸とする。この長軸をcBN粒子間の界面概形線とする。
(b2)また、結合相がcBN粒子間に点在する場合、すなわちBとNとが存在している領域と重なるAlの島が2個以上に分かれている場合は、BとNとが存在する領域に重なるAlの各島を、上述のcBN粒子の平均粒径の測定の際に行った処理と同様に、画像処理により抜き出す(図7)。次いで、画像処理により抜き出した各島を楕円近似する(図8)。そして、各楕円の短軸を求める。各短軸における中点を求め、隣り合う各中点を直線でつないだ多角線Tを描く。この多角線TをcBN粒子の界面概形線とする(図9、図10)。
(b3)Alのマッピング像において、上記(b1)または(b2)で得た界面概形線と重なるAlの島の、界面概形線に垂直な方向における幅を測定する(図10)。少なくとも3ヶ所について、Alの島の幅を測定する。詳細には、Alの島が3つ以上存在する場合は、少なくとも3つのAlの島について最大幅を測定する。測定した幅の平均値を、隣り合うcBN粒子の間に存在する結合相の幅とする。Alの島が2個以下の場合は、Alの島の最大幅を測定する。その幅が1nm以上30nm以下である場合、cBN粒子の間に存在するAl、B、Nを含有する結合相の幅が1nm以上30nm以下であると見なす。
隣接するcBN粒子との間に幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相が存在するcBN粒子の数(q)の全cBN粒子の数(Q)に対する割合(q/Q)は、次のように測定できる。まず、最外層4の任意の断面において、図13の模式図に示すように、一辺の長さLがcBN粒子10の平均粒径の5倍である正方形領域を一つの測定視野範囲Aと定める。例えば、cBN粒子の平均粒径が1μmの場合には、5μm×5μmの正方形の領域を一つの測定視野範囲とする。
幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有し、Al含有量に対するO含有量の割合O/Alが0.1以下の結合相が隣接するcBN粒子との間に存在するcBN粒子の数(n)の、幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相が隣接するcBN粒子との間に存在するcBN粒子の数(N)に対する割合(n/N)は次のように測定できる。まず、図13の模式図において、上述のように、対角線Dと重なるcBN粒子10のうち、隣接するcBN粒子10との間に幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相20が存在するcBN粒子10を特定し、その数N1をカウントする。次いで、これらのcBN粒子10のうち、幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相20におけるAl含有量に対するO含有量の割合O/Alが0.1以下となっているcBN粒子10を、上述の方法により特定し、その数n1をカウントする。得られたcBN粒子10の数n1、N1からn1/N1の値を算出する。少なくとも5視野についてn1/N1を算出し、これらの平均値を上記割合n/Nとする。
本実施形態の掘削チップの製造方法は、cBN粒子の表面に前処理を行う工程と、最外層4の結合相の原料粉末と前処理したcBN粒子とを混合した混合粉末を得る工程と、混合粉末と中間層5の原料粉末と基体2とを焼結する工程とを備える。
まず、実施例1として、最外層を構成するcBN焼結体の実施例を挙げて、本発明の効果について実証する。
(1)Ar+Al(CH3)3ガス流入工程
(2)Arガスパージ工程
(3)Ar+NH3ガス流入工程
(4)Arガスパージ工程
cBN粒子をSEMで観察することにより、cBN粒子の表面に表1に示される平均膜厚のAlN膜が被覆されていることを確認した。
次に、実施例2として、上述のcBN焼結体を最外層に適用した掘削チップの実施例を挙げて、本発明の効果について実証する。
2 基体
3 硬質層
4 最外層
5 中間層
10 cBN粒子
11 ビット本体
20 結合相
C チップ中心線
O ビット本体11の軸線
Claims (7)
- 掘削工具の先端部に取り付けられて掘削を行う掘削チップであって、
上記掘削工具の工具本体に埋設される後端部と、該掘削工具の表面から突出する先端側に向かうに従い先細りとなる先端部とを備えたチップ本体を有し、
上記チップ本体の先端部の表面には硬質層が形成され、
前記硬質層は、最外層と、前記最外層と前記チップ本体との間に介装される中間層とを備え、
前記最外層は、70〜95vol%の立方晶窒化ホウ素粒子と結合相とを有する立方晶窒化ホウ素焼結体であり、
前記最外層の断面組織を観察したとき、幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有し、且つAl含有量に対するO含有量の割合(原子比)が0.1以下である結合相が隣り合う立方晶窒化ホウ素粒子間に存在することを特徴とする掘削チップ。 - 前記最外層のビッカース硬さが3700〜4250である請求項1に記載の掘削チップ。
- 前記立方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径は0.5〜8.0μmである請求項1または2に記載の掘削チップ。
- 前記最外層の断面組織を観察したとき、
隣接する立方晶窒化ホウ素粒子との間に幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相が存在する立方晶窒化ホウ素粒子の数の全立方晶窒化ホウ素粒子数に対する割合が0.4以上であり、
幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有し、且つAl含有量に対するO含有量の割合(原子比)が0.1以下である結合相が隣接する立方晶窒化ホウ素粒子との間に存在する立方晶窒化ホウ素粒子の数の、幅が1nm以上30nm以下であり、Al、B、Nを含有する結合相が隣接する立方晶窒化ホウ素粒子との間に存在する立方晶窒化ホウ素粒子の数に対する割合が0.5以上である請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の掘削チップ。 - 前記中間層が30〜70vol%の立方晶窒化ホウ素粒子またはダイヤモンド粒子を含有することを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の掘削チップ。
- 請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の掘削チップが工具本体の先端部に取り付けられていることを特徴とする掘削工具。
- 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の掘削チップを製造する掘削チップの製造方法であって、
立方晶窒化ホウ素粒子の表面にAlN膜を成膜し、熱処理後に前記AlN膜を剥離することにより、前記立方晶窒化ホウ素粒子表面の不純物成分を除去する前処理を行う工程と、
前記最外層の結合相の原料粉末と前記前処理した立方晶窒化ホウ素粒子とを混合して混合粉末を得る工程と、
圧力5.0GPa以上、温度1500℃以上で前記混合粉末と前記中間層の原料粉末と前記チップ本体とを焼結する工程とを備えることを特徴とする掘削チップの製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016084176 | 2016-04-20 | ||
JP2016084176 | 2016-04-20 | ||
PCT/JP2017/015749 WO2017183659A1 (ja) | 2016-04-20 | 2017-04-19 | 掘削チップ、掘削工具、および掘削チップの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017183659A1 JPWO2017183659A1 (ja) | 2019-02-28 |
JP6853439B2 true JP6853439B2 (ja) | 2021-03-31 |
Family
ID=60116846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018513197A Active JP6853439B2 (ja) | 2016-04-20 | 2017-04-19 | 掘削チップ、掘削工具、および掘削チップの製造方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10900293B2 (ja) |
EP (1) | EP3447233A4 (ja) |
JP (1) | JP6853439B2 (ja) |
KR (1) | KR102423112B1 (ja) |
CN (1) | CN108699893B (ja) |
AU (1) | AU2017254220B2 (ja) |
CA (1) | CA3021570C (ja) |
WO (1) | WO2017183659A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201720027D0 (en) * | 2017-12-01 | 2018-01-17 | Element Six (Uk) Ltd | Pick tool for road milling or mining |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4694918A (en) | 1985-04-29 | 1987-09-22 | Smith International, Inc. | Rock bit with diamond tip inserts |
US4811801A (en) | 1988-03-16 | 1989-03-14 | Smith International, Inc. | Rock bits and inserts therefor |
US5011514A (en) * | 1988-07-29 | 1991-04-30 | Norton Company | Cemented and cemented/sintered superabrasive polycrystalline bodies and methods of manufacture thereof |
JP2777017B2 (ja) | 1992-06-30 | 1998-07-16 | 京セラ株式会社 | 立方晶窒化硼素質焼結体およびその製造方法 |
US5837071A (en) | 1993-11-03 | 1998-11-17 | Sandvik Ab | Diamond coated cutting tool insert and method of making same |
JPH08197307A (ja) | 1995-01-26 | 1996-08-06 | Mitsubishi Materials Corp | 高強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
KR100263594B1 (ko) * | 1996-10-31 | 2000-08-01 | 오카야마 노리오 | 고경도 고인성 소결체 |
JP3648205B2 (ja) | 2001-03-23 | 2005-05-18 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 石油掘削用トリコンビットのインサートチップおよびその製造方法ならびに石油掘削用トリコンビット |
JP2004026555A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-01-29 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 立方晶窒化ホウ素含有焼結体およびその製造方法 |
EP2053198A1 (en) | 2007-10-22 | 2009-04-29 | Element Six (Production) (Pty) Ltd. | A pick body |
JP5125646B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-01-23 | 株式会社タンガロイ | 立方晶窒化硼素焼結体工具 |
JP5182582B2 (ja) | 2008-12-09 | 2013-04-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ホウ素の合成方法および立方晶窒化ホウ素焼結体の製造方法 |
GB201002375D0 (en) * | 2010-02-12 | 2010-03-31 | Element Six Production Pty Ltd | A superhard tip, method for making same and tool comprising same |
JP2011212832A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-27 | Mitsubishi Materials Corp | 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
JP5126702B1 (ja) | 2011-09-12 | 2013-01-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結材料製切削工具 |
JP5305056B1 (ja) | 2012-05-16 | 2013-10-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具 |
JP5988164B2 (ja) | 2013-01-31 | 2016-09-07 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結材料製切削工具 |
JP6095162B2 (ja) | 2013-03-29 | 2017-03-15 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 立方晶窒化ホウ素焼結体 |
KR102053198B1 (ko) | 2013-05-23 | 2019-12-06 | 엘지전자 주식회사 | 이동 단말기 |
JP6343888B2 (ja) | 2013-08-27 | 2018-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 |
-
2017
- 2017-04-19 AU AU2017254220A patent/AU2017254220B2/en active Active
- 2017-04-19 CA CA3021570A patent/CA3021570C/en active Active
- 2017-04-19 CN CN201780011117.1A patent/CN108699893B/zh active Active
- 2017-04-19 US US16/094,774 patent/US10900293B2/en active Active
- 2017-04-19 EP EP17785996.4A patent/EP3447233A4/en active Pending
- 2017-04-19 WO PCT/JP2017/015749 patent/WO2017183659A1/ja active Application Filing
- 2017-04-19 KR KR1020187025098A patent/KR102423112B1/ko active IP Right Grant
- 2017-04-19 JP JP2018513197A patent/JP6853439B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2017254220A1 (en) | 2018-11-22 |
AU2017254220B2 (en) | 2021-12-23 |
KR20180132046A (ko) | 2018-12-11 |
EP3447233A4 (en) | 2019-11-20 |
CN108699893B (zh) | 2020-06-23 |
US10900293B2 (en) | 2021-01-26 |
KR102423112B1 (ko) | 2022-07-19 |
US20190119988A1 (en) | 2019-04-25 |
CA3021570C (en) | 2023-11-21 |
WO2017183659A1 (ja) | 2017-10-26 |
JPWO2017183659A1 (ja) | 2019-02-28 |
CA3021570A1 (en) | 2017-10-26 |
EP3447233A1 (en) | 2019-02-27 |
CN108699893A (zh) | 2018-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6881200B2 (ja) | 掘削チップ、掘削工具、および掘削チップの製造方法 | |
US20190337123A1 (en) | Superhard constructions & methods of making same | |
JP6650106B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素基焼結体および立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具 | |
US20230202847A1 (en) | Superhard constructions and methods of making same | |
US20220371962A1 (en) | Superhard constructions and methods of making same | |
US20160375497A1 (en) | Cutting tool made of diamond-coated cemented carbide and method for producing the same | |
JP6853439B2 (ja) | 掘削チップ、掘削工具、および掘削チップの製造方法 | |
CN106164017B (zh) | 复合烧结体 | |
US11383305B2 (en) | cBN sintered compact and cutting tool | |
US11565317B2 (en) | Superhard constructions and methods of making same | |
US20200269321A1 (en) | Superhard constructions & methods of making same | |
JP6731185B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素基焼結体および立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具 | |
WO2022210760A1 (ja) | 掘削チップおよび掘削工具 | |
US20190337855A1 (en) | Superhard constructions and methods of making same | |
WO2022210771A1 (ja) | 掘削チップおよび掘削工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200814 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6853439 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |