JPH01313372A - 熱安定性の研摩材成形体を超硬合金支持体に接合する方法 - Google Patents
熱安定性の研摩材成形体を超硬合金支持体に接合する方法Info
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- JPH01313372A JPH01313372A JP1038503A JP3850389A JPH01313372A JP H01313372 A JPH01313372 A JP H01313372A JP 1038503 A JP1038503 A JP 1038503A JP 3850389 A JP3850389 A JP 3850389A JP H01313372 A JPH01313372 A JP H01313372A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は自己結合ダイヤモンドおよび立方晶系窒化ホウ
素粒子の熱安定性多結晶質成形体に関するものであって
、更に詳しく言えば、かかる熱安定性成形体を超硬合金
支持体に接合する技術に関する。
素粒子の熱安定性多結晶質成形体に関するものであって
、更に詳しく言えば、かかる熱安定性成形体を超硬合金
支持体に接合する技術に関する。
各種工具の研削、研摩または切削部分にダイヤモンド、
立方晶系窒化ホウ素（ＣＢＮ）またはその他の研摩材粒
子が埋込まれて使用されることは公知である。また、多
結晶質ダイヤモンド成形体およびＣＢＮ成形体によって
代表される多結晶質研摩材粒子の成形体も当業界におい
て公知である。
立方晶系窒化ホウ素（ＣＢＮ）またはその他の研摩材粒
子が埋込まれて使用されることは公知である。また、多
結晶質ダイヤモンド成形体およびＣＢＮ成形体によって
代表される多結晶質研摩材粒子の成形体も当業界におい
て公知である。
このような成形体の実例は、多結晶質ダイヤモンド成形
体に関しては米国特許筒３７４５６２３および３６０９
８１８号明細書中に記載されており、また多結晶質ＣＢ
Ｎ成形体に関しては米国特許筒３７６７３７１および３
７４３４８９号明細書中に記載されている。かかる多結
晶質成形体は多くの用途分野において当業界に多大の寄
与をもたらすものであったが、高温（たとえば約７００
℃以上の温度）下において熱劣化が生じ易いという事実
のため、特に金属母材への接合を伴う用途においてはそ
れらの有用性が制限を受けてきた。かかる多結晶質成形
体の熱安定性は、約３％未満の非ダイヤモンド相を含有
する多孔性（または熱安定性）の自己結合ダイヤモンド
およびＣＢＮ成形体（以後は「多孔性成形体」と呼ぶ）
の出現によって改善された。この種の成形体は米国特許
筒４２２４３８０および４２２８２４８号明細書中に記
載されている。
体に関しては米国特許筒３７４５６２３および３６０９
８１８号明細書中に記載されており、また多結晶質ＣＢ
Ｎ成形体に関しては米国特許筒３７６７３７１および３
７４３４８９号明細書中に記載されている。かかる多結
晶質成形体は多くの用途分野において当業界に多大の寄
与をもたらすものであったが、高温（たとえば約７００
℃以上の温度）下において熱劣化が生じ易いという事実
のため、特に金属母材への接合を伴う用途においてはそ
れらの有用性が制限を受けてきた。かかる多結晶質成形
体の熱安定性は、約３％未満の非ダイヤモンド相を含有
する多孔性（または熱安定性）の自己結合ダイヤモンド
およびＣＢＮ成形体（以後は「多孔性成形体」と呼ぶ）
の出現によって改善された。この種の成形体は米国特許
筒４２２４３８０および４２２８２４８号明細書中に記
載されている。
他の熱安定性成形体くただし多孔性成形体ではない）と
しては、欧州特許第１１６４０３号明細書中に記載され
た成形体がある。この成形体は、８０〜９０（容量）％
を占めるダイヤモンド粒子の塊状体および１０〜２０（
容量）％を占める第２の相から成るものとして記載され
ている。この場合、ダイヤモンド粒子の塊状体は実質的
にダイヤモンド間結合によって一体化された骨格塊状体
を形成している一方、第２の相はニッケルおよびケイ素
を含有していて、ニッケルはニッケルおよび（または）
ケイ化ニッケルとして存在し、またケイ素はケイ素、炭
化ケイ素および（または）ケイ（ヒニッケルとして存在
している。英国特許出願第８５０８２９５号明細書中に
はまた、８０〜９０（容量）％を占めるダイヤモンド粒
子の塊状体および１０〜２０（容量）％を占める第２の
相から成る熱安定性のダイヤモンド成形体が記載されて
いる。
しては、欧州特許第１１６４０３号明細書中に記載され
た成形体がある。この成形体は、８０〜９０（容量）％
を占めるダイヤモンド粒子の塊状体および１０〜２０（
容量）％を占める第２の相から成るものとして記載され
ている。この場合、ダイヤモンド粒子の塊状体は実質的
にダイヤモンド間結合によって一体化された骨格塊状体
を形成している一方、第２の相はニッケルおよびケイ素
を含有していて、ニッケルはニッケルおよび（または）
ケイ化ニッケルとして存在し、またケイ素はケイ素、炭
化ケイ素および（または）ケイ（ヒニッケルとして存在
している。英国特許出願第８５０８２９５号明細書中に
はまた、８０〜９０（容量）％を占めるダイヤモンド粒
子の塊状体および１０〜２０（容量）％を占める第２の
相から成る熱安定性のダイヤモンド成形体が記載されて
いる。
この場合、ダイヤモンド粒子の塊状体は実質的にダイヤ
モンド間結合によって一体化された骨格塊状体を形成し
ている一方、第２の相は主としてケイ素から成っていて
、そのケイ素ははケイ素および（または）炭化ケイ素と
して存在している。これらの製品は、上記のごとき多孔
性成形体と同じく、熱安定性を有するものとして記載さ
れている。
モンド間結合によって一体化された骨格塊状体を形成し
ている一方、第２の相は主としてケイ素から成っていて
、そのケイ素ははケイ素および（または）炭化ケイ素と
して存在している。これらの製品は、上記のごとき多孔
性成形体と同じく、熱安定性を有するものとして記載さ
れている。
更にまた、米国特許箱４１８８１９４および４２８９５
０３号明細書中には、はぼ１００％の密度を有する（す
なわち、焼結助剤または触媒成分を実質的に含有しない
）立方晶系窒化ホウ素成形体が記載されている。このよ
うなＣＢＮ成形体は、触媒成分を含まないなめに熱的に
安定である。
０３号明細書中には、はぼ１００％の密度を有する（す
なわち、焼結助剤または触媒成分を実質的に含有しない
）立方晶系窒化ホウ素成形体が記載されている。このよ
うなＣＢＮ成形体は、触媒成分を含まないなめに熱的に
安定である。
熱安定性成形体が既に超硬合金支持体に接合されている
場合には、その超硬合金支持体をタネマイヤ−（Ｋｎｅ
ｍｅｙｅ ｒ）の米国特許箱４２２５３２２および４３
１９７０７号明ａ書の技術に従って超硬合金基体にろう
付けすることができる。これらの特許明細書中には、高
温ろう合金を、用いて複合多結晶質成形体を超硬合金基
体に接合することを可能にする方法および装置が開示さ
れている。このような高温ろう合金はまた、顕著に優れ
た結合強さをも与える。タネマイヤーの方法および装置
は、超硬合金基体にろう付けすべき複合成形体の多結晶
質ダイヤモンドまたはＣＢＮ層に接触させた放熱体の使
用に基づくものである。かかる放熱体は。
場合には、その超硬合金支持体をタネマイヤ−（Ｋｎｅ
ｍｅｙｅ ｒ）の米国特許箱４２２５３２２および４３
１９７０７号明ａ書の技術に従って超硬合金基体にろう
付けすることができる。これらの特許明細書中には、高
温ろう合金を、用いて複合多結晶質成形体を超硬合金基
体に接合することを可能にする方法および装置が開示さ
れている。このような高温ろう合金はまた、顕著に優れ
た結合強さをも与える。タネマイヤーの方法および装置
は、超硬合金基体にろう付けすべき複合成形体の多結晶
質ダイヤモンドまたはＣＢＮ層に接触させた放熱体の使
用に基づくものである。かかる放熱体は。
ダイヤモンドまたはＣＢＮ成形体がそれの熱劣化を引起
こすことのある温度を越えないようにするために役立つ
、その結果、ろう合金がそれの液相線温度に到達して良
好なろう付け継手を形成するのに十分な温度にまで２個
の超硬合金部材を加熱することが可能となる。冷却後、
はぼ同じ熱膨張率を有する２個の超硬合金部材はほぼ同
様な収縮を示すから、ろう付け継手中には残留応力がほ
とんど生じない、上記のごとき放熱体は、通常の多結晶
質ダイヤモンドまたはＣＢＮ成形体を超硬合金支持体に
ろう付けする際には使用されていなかった。なぜなら、
成形体中に残留する焼結助剤金属がダイヤモンドまたは
ＣＢＮよりも大きい熱膨張率を有するため、多結晶質成
形体を高温に加熱することには危険が伴うからである。
こすことのある温度を越えないようにするために役立つ
、その結果、ろう合金がそれの液相線温度に到達して良
好なろう付け継手を形成するのに十分な温度にまで２個
の超硬合金部材を加熱することが可能となる。冷却後、
はぼ同じ熱膨張率を有する２個の超硬合金部材はほぼ同
様な収縮を示すから、ろう付け継手中には残留応力がほ
とんど生じない、上記のごとき放熱体は、通常の多結晶
質ダイヤモンドまたはＣＢＮ成形体を超硬合金支持体に
ろう付けする際には使用されていなかった。なぜなら、
成形体中に残留する焼結助剤金属がダイヤモンドまたは
ＣＢＮよりも大きい熱膨張率を有するため、多結晶質成
形体を高温に加熱することには危険が伴うからである。
すなわち、かかる加熱を行った場合には、冷却後にしば
しば成形体の割れが認められるのである。
しば成形体の割れが認められるのである。
発明の概要
本発明は、タネマイヤーの米国特許箱４２２５３２２お
よび４３１９７０７号明細書中に開示された方法の基本
原理を熱安定性成形体と超硬合金支持体とのろう付けに
適用しようとするものである。なお、熱安定性成形体は
残留する焼結助剤または触媒成分を実質的に含有しない
から、かかる金属の存在に原因する冷却後の割れを生じ
る恐れなしにそれらを実質的に高い温度にまで加熱する
ことができる。本発明においては、ろう合金の層を用い
て熱安定性の多結晶質ダイヤモンド丈たはＣＢＮ成形体
を支持体（たとえば超硬合金支持体）に接合することに
よってろう付け工具が製造されるが、その際には熱安定
性成形体と支持体との接合を達成するなめに上記のろう
合金が少なくともそれの液相線温度にまで加熱される。
よび４３１９７０７号明細書中に開示された方法の基本
原理を熱安定性成形体と超硬合金支持体とのろう付けに
適用しようとするものである。なお、熱安定性成形体は
残留する焼結助剤または触媒成分を実質的に含有しない
から、かかる金属の存在に原因する冷却後の割れを生じ
る恐れなしにそれらを実質的に高い温度にまで加熱する
ことができる。本発明においては、ろう合金の層を用い
て熱安定性の多結晶質ダイヤモンド丈たはＣＢＮ成形体
を支持体（たとえば超硬合金支持体）に接合することに
よってろう付け工具が製造されるが、その際には熱安定
性成形体と支持体との接合を達成するなめに上記のろう
合金が少なくともそれの液相線温度にまで加熱される。
かかる加熱は、ろう付けずべき支持体に対して放熱体を
熱的に接触させると共に、支持体にろう付けすべき熱安
定性成形体に対して熱源を熱的に接触させることによっ
て行われる。このようにすれば、（たとえば熱劣化によ
る）特性の低下の起こり易い温度に超硬合金、金属また
はその他の支持体を暴露することなしにろう付け継手を
十分に高い温度にまで加熱することができるから、７０
０°Ｃより実質的に高い液相線温度を有するろう合金を
使用することが可能となる。熱安定性成形体はこのよう
な高い温度に耐え得るばかりでなく、特にダイヤモンド
の場合には、熱源からろう合金への優れた熱流路をも提
供するのである。なお、放熱体がもたらす温度調節機能
のため、冷却後の支持体がろう付け継手に及ぼす応力は
低減する０本発明においては熱安定性の多結晶質成形体
が使用されるが、ここで言う「熱安定性」とは成形体の
顕著な構造劣化を生じることなしに真空中において１２
００℃の温度に耐え得ることを意味する。
熱的に接触させると共に、支持体にろう付けすべき熱安
定性成形体に対して熱源を熱的に接触させることによっ
て行われる。このようにすれば、（たとえば熱劣化によ
る）特性の低下の起こり易い温度に超硬合金、金属また
はその他の支持体を暴露することなしにろう付け継手を
十分に高い温度にまで加熱することができるから、７０
０°Ｃより実質的に高い液相線温度を有するろう合金を
使用することが可能となる。熱安定性成形体はこのよう
な高い温度に耐え得るばかりでなく、特にダイヤモンド
の場合には、熱源からろう合金への優れた熱流路をも提
供するのである。なお、放熱体がもたらす温度調節機能
のため、冷却後の支持体がろう付け継手に及ぼす応力は
低減する０本発明においては熱安定性の多結晶質成形体
が使用されるが、ここで言う「熱安定性」とは成形体の
顕著な構造劣化を生じることなしに真空中において１２
００℃の温度に耐え得ることを意味する。
本発明の利点の１つは、熱安定性成形体を超硬合金支持
体に対して有効に接合し得ることである。
体に対して有効に接合し得ることである。
もう１つの利点は、超硬合金支持体へのろう付けがこれ
まで不可能であった各種の特異な形状を有する熱安定性
成形体の接合が可能となることである。上記およびその
池の利点は、以下の詳細な説明を読むことによって当業
者には自ら明らかとなろう。
まで不可能であった各種の特異な形状を有する熱安定性
成形体の接合が可能となることである。上記およびその
池の利点は、以下の詳細な説明を読むことによって当業
者には自ら明らかとなろう。
以下、添付の図面を参照しながら本発明を一層詳しく説
明しよう。
明しよう。
発明の詳細な説明
本発明において使用される部品の配置は、多結晶質ダイ
ヤモンドおよびＣＢＮの高い熱伝導率を利用して熱をろ
う付け面に導くものである。それによって半径方向の温
度勾配が減少する結果、ろう付け面においてはより均一
な温度分布が得られる。更にまた、放熱体の使用によっ
て超硬合金支持体はダイヤモンドよりも低い温度に保た
れる。
ヤモンドおよびＣＢＮの高い熱伝導率を利用して熱をろ
う付け面に導くものである。それによって半径方向の温
度勾配が減少する結果、ろう付け面においてはより均一
な温度分布が得られる。更にまた、放熱体の使用によっ
て超硬合金支持体はダイヤモンドよりも低い温度に保た
れる。
その結果、ダイヤモンドと超硬合金との間における熱膨
張率の差のために生じる支持体中の残留応力は低減する
ことになる。このようにして、より強固なろう付け継手
が得られるわけである。
張率の差のために生じる支持体中の残留応力は低減する
ことになる。このようにして、より強固なろう付け継手
が得られるわけである。
本発明において使用される装置の構造および動作は、米
国特許第４２２５３２２および４５２７９７８号明細書
中に詳しく説明されている。それ故、装置の構造および
ろう付けすべき部品の配置を示す簡略化された平面図を
第１および２図に示す、先ず第１図について説明すれば
、熱安定性の多結晶質ダイヤモンドまたはＣＢＮ成形体
１０が中間のろう材１４を介して支持体１２に接合され
る。支持体１２は超硬合金から成る場合が多いが、各種
の金属から成るものを使用することもできる、支持体１
２と放熱体１百との間における熱的接触を向上させるた
め、銅またはその他の熱伝導性材料から成るスラグ１６
を両者間に配置してもよい、他方、熱安定性成形体１２
に接触して超硬合金またはその他の材料から成る延長部
材２０が配置され、そして延長部材２０は放熱体２４の
内部に配置された受口２２にはめ込まれている。
国特許第４２２５３２２および４５２７９７８号明細書
中に詳しく説明されている。それ故、装置の構造および
ろう付けすべき部品の配置を示す簡略化された平面図を
第１および２図に示す、先ず第１図について説明すれば
、熱安定性の多結晶質ダイヤモンドまたはＣＢＮ成形体
１０が中間のろう材１４を介して支持体１２に接合され
る。支持体１２は超硬合金から成る場合が多いが、各種
の金属から成るものを使用することもできる、支持体１
２と放熱体１百との間における熱的接触を向上させるた
め、銅またはその他の熱伝導性材料から成るスラグ１６
を両者間に配置してもよい、他方、熱安定性成形体１２
に接触して超硬合金またはその他の材料から成る延長部
材２０が配置され、そして延長部材２０は放熱体２４の
内部に配置された受口２２にはめ込まれている。
この場合、熱安定性成形体１０に対して熱伝達可能に配
置されたコイル２６によって間接的な加熱が行われる。
置されたコイル２６によって間接的な加熱が行われる。
このような配置は、ろう材１４の加熱に当って熱安定性
成形体１０の高い熱伝導率を考慮に入れたものである。
成形体１０の高い熱伝導率を考慮に入れたものである。
このようにして加熱が行われる一方、放熱体１８の作用
により、支持体１２の温度は冷却後において支持体１２
中に残留する応力が最小限に抑えられるような範囲内に
維持される。
により、支持体１２の温度は冷却後において支持体１２
中に残留する応力が最小限に抑えられるような範囲内に
維持される。
接合装置内に部品が閉込められているため、最適のろう
付け状態を得るために加熱サイクルを停止すべき時期を
決定することは困難な場合がある。
付け状態を得るために加熱サイクルを停止すべき時期を
決定することは困難な場合がある。
そこで、ろう付け作業を監視するための技術が考案され
た。１つの技術は、ろう付け温度を監視するための温度
探針を使用するというものであった。
た。１つの技術は、ろう付け温度を監視するための温度
探針を使用するというものであった。
実験の結果、温度探針２８によって測定された温度と実
際のろう付け面温度との間には適度の相関関係が認めら
れた。しかしながら、放熱体および熱的結合が存在する
ため、ろう付け作業間において一定しない変動が見られ
ることがある。その上、上記のごとき相関関係が有効で
あるのは同じ寸法および同じ種類の超硬合金支持体を使
用する場合だけである。
際のろう付け面温度との間には適度の相関関係が認めら
れた。しかしながら、放熱体および熱的結合が存在する
ため、ろう付け作業間において一定しない変動が見られ
ることがある。その上、上記のごとき相関関係が有効で
あるのは同じ寸法および同じ種類の超硬合金支持体を使
用する場合だけである。
そこで、温度探針２８をろう付け面に隣接して配置する
ことが考えられた。熱流の方向に沿った温度勾配は非常
に大きいから、相次ぐろう付け作業時には、温度分布を
一定に保つために探針２８をろう付け面に沿って正確に
同じ位置に配置しなければならない、幸いにも、ろう材
が融解すると、ろう付け面の直ぐ上方の支持体表面上に
ビートが形成される。光学的な温度感知器を用いてこの
ようなビードの形成を測定すれば、ビードの形成を表わ
す温度分布の乱れが検出される。ビードの形成は、ろう
材がそれの液相線温度にまで加熱され、従って加熱サイ
クルが終点に到達したことによって起こるものである。
ことが考えられた。熱流の方向に沿った温度勾配は非常
に大きいから、相次ぐろう付け作業時には、温度分布を
一定に保つために探針２８をろう付け面に沿って正確に
同じ位置に配置しなければならない、幸いにも、ろう材
が融解すると、ろう付け面の直ぐ上方の支持体表面上に
ビートが形成される。光学的な温度感知器を用いてこの
ようなビードの形成を測定すれば、ビードの形成を表わ
す温度分布の乱れが検出される。ビードの形成は、ろう
材がそれの液相線温度にまで加熱され、従って加熱サイ
クルが終点に到達したことによって起こるものである。
このようにすれば、放熱、熱的結合、支持体の組成、ま
たは探針２８の位置の変動は排除されることになる。な
お、実際のビード形成の検出は相関技術の使用ではなく
電子的な手段によって行うことができる。
たは探針２８の位置の変動は排除されることになる。な
お、実際のビード形成の検出は相関技術の使用ではなく
電子的な手段によって行うことができる。
次に、改良された好適な配置を第２図に示す。
第２図について説明すれば、多孔性成形体１０がろう材
１４によって超硬合金支持体１２に接合される。超硬合
金支持体１２はコイル２６の下方においてボット２２内
に配置されており、またボット２２は放熱体２４にはめ
込まれている。ボット２２は断熱材料（たとえば溶岩）
または熱伝導性材料（たとえば黄銅）のいずれから成っ
ていてもよいが、後者の方が好ましい。熱安定性成形体
１０に接触した超硬合金製の延長部材３２は、第１図に
示された延長部材２０よりも長いものである。
１４によって超硬合金支持体１２に接合される。超硬合
金支持体１２はコイル２６の下方においてボット２２内
に配置されており、またボット２２は放熱体２４にはめ
込まれている。ボット２２は断熱材料（たとえば溶岩）
または熱伝導性材料（たとえば黄銅）のいずれから成っ
ていてもよいが、後者の方が好ましい。熱安定性成形体
１０に接触した超硬合金製の延長部材３２は、第１図に
示された延長部材２０よりも長いものである。
この延長部材３２は、放熱体１８と熱的に接触している
。最後に、ガスカバー３４およびガス遮蔽体３６が設置
されて装置が完成する。
。最後に、ガスカバー３４およびガス遮蔽体３６が設置
されて装置が完成する。
延長部材３２は２つの目的のために役立つ。１つの目的
は、熱安定性成形体１０の表面に熱を供給することであ
る。もう１つの目的は、熱安定性成形体１０の表面から
の放熱を可能にすることである。成形体１０を介してろ
う付け面の加熱を行うことにより、ダイヤモンドの優れ
た熱的性質を利用してろう付け面における半径方向の温
度勾配が低減されると共に、ダイヤモンド層中における
縦方向の温度勾配も低減されるのである。超硬合金製の
延長部材３２を放熱体１８に接触させれば、系の一層良
好な温度制御が可能となる。その上、かかる装置の最高
温部は延長部材３２であってろう付け面ではない、この
ような配置によれば、コイル２６から発生される熱と延
長部材３２を介して放熱体１８へ流れる熱との関係に基
づいてろう付け面の温度を一層良く制御することが可能
となるわけである。
は、熱安定性成形体１０の表面に熱を供給することであ
る。もう１つの目的は、熱安定性成形体１０の表面から
の放熱を可能にすることである。成形体１０を介してろ
う付け面の加熱を行うことにより、ダイヤモンドの優れ
た熱的性質を利用してろう付け面における半径方向の温
度勾配が低減されると共に、ダイヤモンド層中における
縦方向の温度勾配も低減されるのである。超硬合金製の
延長部材３２を放熱体１８に接触させれば、系の一層良
好な温度制御が可能となる。その上、かかる装置の最高
温部は延長部材３２であってろう付け面ではない、この
ような配置によれば、コイル２６から発生される熱と延
長部材３２を介して放熱体１８へ流れる熱との関係に基
づいてろう付け面の温度を一層良く制御することが可能
となるわけである。
第１図に関連して記載されたような加熱時間決定用の光
学的温度感知器に加え、第２図に示された配置に関連し
て追加の技術が考案された。多くの場合、ろう材１４は
円板または箔の形態で使用され、そしてそれが熱安定性
成形体１０と超硬合金支持体１２との間に配置される。
学的温度感知器に加え、第２図に示された配置に関連し
て追加の技術が考案された。多くの場合、ろう材１４は
円板または箔の形態で使用され、そしてそれが熱安定性
成形体１０と超硬合金支持体１２との間に配置される。
ろう材１４が融解すると、成形体１０と支持体１２との
距離はそれに応じて減少することが判明した。すなわち
、支持体１２に対する成形体１０の変位またはストロー
クを監視すればよいことになる。実際には、成形体／ろ
う材／支持体の集合体は加熱によって先ず膨張し、次い
でろう材が少なくともそれの液相線温度にまで到達する
と急速に収縮する。高い信傾度で再現可能な最適のろう
付け状態を得るためには、この時点で加熱を停止する必
要があるわけである。
距離はそれに応じて減少することが判明した。すなわち
、支持体１２に対する成形体１０の変位またはストロー
クを監視すればよいことになる。実際には、成形体／ろ
う材／支持体の集合体は加熱によって先ず膨張し、次い
でろう材が少なくともそれの液相線温度にまで到達する
と急速に収縮する。高い信傾度で再現可能な最適のろう
付け状態を得るためには、この時点で加熱を停止する必
要があるわけである。
言うまでもないが、ダイヤモンドは濡れ難く、従ってダ
イヤモンドのろう付けはどう考えても困難な仕事である
０本明細書中に開示された技術を用いて多孔性成形体を
超硬合金支持体にろう付けすれば、各種の製品形状を得
ることが可能となる。
イヤモンドのろう付けはどう考えても困難な仕事である
０本明細書中に開示された技術を用いて多孔性成形体を
超硬合金支持体にろう付けすれば、各種の製品形状を得
ることが可能となる。
３種のかかる製品形状を第３〜５図に示す、第３図の場
合には、超硬合金製の支柱３８の前面に平坦部４０が設
けられている。かかる平坦部４０に多孔性成形体４２が
接合されている。第４図の場合には、超硬合金製の支柱
４４はそれの上面に沿って走る３つの平行な三角形隆起
を有している。
合には、超硬合金製の支柱３８の前面に平坦部４０が設
けられている。かかる平坦部４０に多孔性成形体４２が
接合されている。第４図の場合には、超硬合金製の支柱
４４はそれの上面に沿って走る３つの平行な三角形隆起
を有している。
これらの隆起の表面に同様な形状を持った多孔性成形体
４６がろう付けされている。このような製品の形状の特
異性は、多孔性成形体を超硬合金支持体にろう付けする
際に本発明がもたらす融通性を例示している。第５図の
場合には１円柱状の超硬合金支持体４８がろう材５２に
よって多孔性成形体５０に接合されている。多孔性成形
体５０はまた、ろう材５６によって多孔性成形体５４に
ろう付けされている。多孔性成形体５４はまた、ろう材
６０によって多孔性成形体５８にろう付けされている。
４６がろう付けされている。このような製品の形状の特
異性は、多孔性成形体を超硬合金支持体にろう付けする
際に本発明がもたらす融通性を例示している。第５図の
場合には１円柱状の超硬合金支持体４８がろう材５２に
よって多孔性成形体５０に接合されている。多孔性成形
体５０はまた、ろう材５６によって多孔性成形体５４に
ろう付けされている。多孔性成形体５４はまた、ろう材
６０によって多孔性成形体５８にろう付けされている。
この場合には、超硬合金支持体および多孔性成形体を何
重にも接合し得ることが示されている。所望ならば、多
孔性成形体５８の露出した上面に超硬合金支持体を接合
してサンドイッチ構造を形成することもできるｌｆ＆に
、熱安定性成形体（たとえば円柱状の多孔性成形体）を
２個の超硬合金支持体（たとえば円柱状の超硬合金支持
体）の間に配置して成るサンドイッチ構造を形成するた
めに本発明の装置を使用し得ることも自明であろう、２
個の超硬合金支持体について十分な放熱を行えば、熱安
定性成形体に加わる残留応力を大幅に制限させたサンド
イッチ構造を得ることができる。このようなサンドイッ
チ構造の製品は、たとえばツイストドリル用途において
有用なものである。
重にも接合し得ることが示されている。所望ならば、多
孔性成形体５８の露出した上面に超硬合金支持体を接合
してサンドイッチ構造を形成することもできるｌｆ＆に
、熱安定性成形体（たとえば円柱状の多孔性成形体）を
２個の超硬合金支持体（たとえば円柱状の超硬合金支持
体）の間に配置して成るサンドイッチ構造を形成するた
めに本発明の装置を使用し得ることも自明であろう、２
個の超硬合金支持体について十分な放熱を行えば、熱安
定性成形体に加わる残留応力を大幅に制限させたサンド
イッチ構造を得ることができる。このようなサンドイッ
チ構造の製品は、たとえばツイストドリル用途において
有用なものである。
次にろう合金について述べれば、かかるろう合金は本明
細書中に開示された接合装置を活用するために７００℃
より高い液相線温度を有することが望ましい、熱安定性
成形体用のろう合金組成物の実例は英国特許第２１６３
１４４号明細書中に開示されているが、これはチタン、
ジルコニラｌ１、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タ
ンタル、クロムおよびモリブデンから成る群より選ばれ
た活性金属を約１〜１０（重量）％の割合で含有する金
または銀から成っている。このようなろう合金組成物を
使用することもできるが、好適なろう合金は本願と同日
に提出された同時係属米国特許出願第１り８．ｊ７ｒ
号明細書中に開示されたような有効策のクロムを含有
するろう合金である。何種類かの炭化物生成元素がある
程度のろう１寸けを可能にするとは言え、特にクロム含
有ろう合金は熱安定性成形体と超硬合金支持体との接合
に際して優れたろう付け成績をもたらすことが上記の米
国特許出願明細書中に報告されている。従って、かかる
ろう合金は本発明の実施に際して使用するために好適な
ものである。
細書中に開示された接合装置を活用するために７００℃
より高い液相線温度を有することが望ましい、熱安定性
成形体用のろう合金組成物の実例は英国特許第２１６３
１４４号明細書中に開示されているが、これはチタン、
ジルコニラｌ１、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タ
ンタル、クロムおよびモリブデンから成る群より選ばれ
た活性金属を約１〜１０（重量）％の割合で含有する金
または銀から成っている。このようなろう合金組成物を
使用することもできるが、好適なろう合金は本願と同日
に提出された同時係属米国特許出願第１り８．ｊ７ｒ
号明細書中に開示されたような有効策のクロムを含有
するろう合金である。何種類かの炭化物生成元素がある
程度のろう１寸けを可能にするとは言え、特にクロム含
有ろう合金は熱安定性成形体と超硬合金支持体との接合
に際して優れたろう付け成績をもたらすことが上記の米
国特許出願明細書中に報告されている。従って、かかる
ろう合金は本発明の実施に際して使用するために好適な
ものである。
熱安定性の多結晶質成形体をろう付けする支持体は、金
属結合炭化物から成ることが好ましい。
属結合炭化物から成ることが好ましい。
その場合の炭化物は、炭化タングステン、炭化チタン、
炭化タングステンモリブデンおよび炭化タンタルから成
る群より選ばれる。かかる炭化物用の金属結合剤は、コ
バルト、ニッケル、鉄およびそれらの混合物、安定な窒
化物またはホウ化物を生成する金属元素、並びに安定な
窒化物またはホウ化物を生成する合金から成る群より選
ばれる。
炭化タングステンモリブデンおよび炭化タンタルから成
る群より選ばれる。かかる炭化物用の金属結合剤は、コ
バルト、ニッケル、鉄およびそれらの混合物、安定な窒
化物またはホウ化物を生成する金属元素、並びに安定な
窒化物またはホウ化物を生成する合金から成る群より選
ばれる。
なお、当業界においては数多くの種類の超硬合金が公知
である。また、上記のごとくに金属支持体を使用するこ
ともできる。
である。また、上記のごとくに金属支持体を使用するこ
ともできる。
以下の実施例によって本発明が一層詳しく説明されるが
、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものと解す
べきでない。
、これらの実施例は本発明の範囲を制限するものと解す
べきでない。
実施例
ろう付け作業時における最良の加熱時間は、成形体／ろ
う合金／支持体の集合体の縦方向変位またはストローク
を監視することによって決定される。本実施例において
は、最大変位を越えてからの距離および最小変位を越え
てからの距離を変化させ、そして得られたろう付け工具
の剪断強さを測定した。ここで使用したろう合金は、前
述の同時係属米国特許出願第７５と２タフ５ 号明細書
中に記載されたＡ−８５合金であって、これは５５，９
（重量）％のニッケル、１０．５ （重量）％のクロム
、２５（重量）％のホウ素、３０．５ （重量）％のパ
ラジウム、０．１（重量）％のマンガンおよび０．５（
重量）％の鉄から成っていた。かかるろう合金の使用に
より、（０，５２５インチの直径および０．０６０イン
チの厚さを有する）多孔性の多結晶質ダイヤモンド成形
体を（０，５２９インチの直径および０．３００インチ
の厚さを有する）超硬合金支持体にろう付けした。上記
の支持体は、アメリカ合衆国ミシガン州デトロイト市所
在のゼネラル・エレクトリック・カンパニー（Ｇｅｎｅ
ｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ）からカー
ボロイ（Ｃａｒｂｏｌｏｙ）５５ Ｂの商品名で販売さ
れている超硬合金（８４％ＷＣ＋１６％Ｃ）から成るも
のであった。
う合金／支持体の集合体の縦方向変位またはストローク
を監視することによって決定される。本実施例において
は、最大変位を越えてからの距離および最小変位を越え
てからの距離を変化させ、そして得られたろう付け工具
の剪断強さを測定した。ここで使用したろう合金は、前
述の同時係属米国特許出願第７５と２タフ５ 号明細書
中に記載されたＡ−８５合金であって、これは５５，９
（重量）％のニッケル、１０．５ （重量）％のクロム
、２５（重量）％のホウ素、３０．５ （重量）％のパ
ラジウム、０．１（重量）％のマンガンおよび０．５（
重量）％の鉄から成っていた。かかるろう合金の使用に
より、（０，５２５インチの直径および０．０６０イン
チの厚さを有する）多孔性の多結晶質ダイヤモンド成形
体を（０，５２９インチの直径および０．３００インチ
の厚さを有する）超硬合金支持体にろう付けした。上記
の支持体は、アメリカ合衆国ミシガン州デトロイト市所
在のゼネラル・エレクトリック・カンパニー（Ｇｅｎｅ
ｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ）からカー
ボロイ（Ｃａｒｂｏｌｏｙ）５５ Ｂの商品名で販売さ
れている超硬合金（８４％ＷＣ＋１６％Ｃ）から成るも
のであった。
！−よ一層
２７８ ０ ２０．４２８０
０ ４１．７２８９
０．００００５ １３．９２７６ ０．
０００１ ７８．５２７７ ０．００
０１ ６６．８２７９ ０．０００１
７８．１２８１ ０．０００２
７３．８２８３ ０．０００２
７３．３２８４ ０．０００３
＞８６．８２９１ ０．０００３ ８
３．８２８５ ０．０００３５ ＞８６．
８２８２ ０．０００４ ＞８６．８
２９７ ０．０００４ ８６．４２８
８ ０．０００５ ＞８６．８２８６
０．０００５５ ＞８６．８２９２
０．０００６５ ＞８６．８２９５ ０．
０００６５ ＞８６．８２９０ ０．００
０７５ ＞８６．８２９６ ０．０００８
０ ＞８６．８２９３ ０．０００８５
＞８６．８糧大変位を越えてからの距離。
０ ４１．７２８９
０．００００５ １３．９２７６ ０．
０００１ ７８．５２７７ ０．００
０１ ６６．８２７９ ０．０００１
７８．１２８１ ０．０００２
７３．８２８３ ０．０００２
７３．３２８４ ０．０００３
＞８６．８２９１ ０．０００３ ８
３．８２８５ ０．０００３５ ＞８６．
８２８２ ０．０００４ ＞８６．８
２９７ ０．０００４ ８６．４２８
８ ０．０００５ ＞８６．８２８６
０．０００５５ ＞８６．８２９２
０．０００６５ ＞８６．８２９５ ０．
０００６５ ＞８６．８２９０ ０．００
０７５ ＞８６．８２９６ ０．０００８
０ ＞８６．８２９３ ０．０００８５
＞８６．８糧大変位を越えてからの距離。
＃８６．８は試験装置の限界値を表わす。
第−λ−人
２１７ ０．０００１ ６０．３
２１８ ０．０００１ ５＆６
２１９ ０．０００１ ８１．１２２
０ ０．０００１ ＞８６．８２
２１ ０．０００２ ７１．６２
２２ ０．０００２ ７６．４２２
３ ０．０００２ ７６．８２２
４ ０．０００２ ７４．２２２
５ ０．０００３ ７７．３２２
６ ０．０００３ ８４．６２２
７ ０．０００３ ５６．８２２
８ ０．０００３ ７７．７２２
９ ０．０００４ ７３．８２３
０ ０．０００４ １３．０２３
１ ０．０００４ ７＆５２３２
０．０００４ ６９．４２３３
０．０００５ ０２３４
０．０００５ ０２３５
０．０００５ ８４．１２３６
０．０００５ ３７．７２３７
０．０００６ ０２Ｂ８ ０
．０００６ ０２３９ ０．０
００６ ４３．８糧小変位を越えてからの
距離。
２１８ ０．０００１ ５＆６
２１９ ０．０００１ ８１．１２２
０ ０．０００１ ＞８６．８２
２１ ０．０００２ ７１．６２
２２ ０．０００２ ７６．４２２
３ ０．０００２ ７６．８２２
４ ０．０００２ ７４．２２２
５ ０．０００３ ７７．３２２
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７ ０．０００３ ５６．８２２
８ ０．０００３ ７７．７２２
９ ０．０００４ ７３．８２３
０ ０．０００４ １３．０２３
１ ０．０００４ ７＆５２３２
０．０００４ ６９．４２３３
０．０００５ ０２３４
０．０００５ ０２３５
０．０００５ ８４．１２３６
０．０００５ ３７．７２３７
０．０００６ ０２Ｂ８ ０
．０００６ ０２３９ ０．０
００６ ４３．８糧小変位を越えてからの
距離。
＃８６．８は試験装置の限界値を表わす。
上記のデータにより、多孔性成形体のろう付けに対する
本発明の方法および装置の有効性が確証された。この実
施例はまた、接合すべき表面間においてろう合金が融解
しかつ流動するのにちょうど十分な時間にわたってろう
付け作業を行うことの重要性をも示している。加熱時間
が不十分であったり、あるいは長過ぎたりすると、最適
の結合強さは達成されないのであって、場合によっては
層剥離が起こることさえある。加熱の進行状態を追跡す
るためには、上記のごとき変位監視技術を使用すること
が好ましいが、前述のごとき光学的温度感知器を使用す
ることも可能である。
本発明の方法および装置の有効性が確証された。この実
施例はまた、接合すべき表面間においてろう合金が融解
しかつ流動するのにちょうど十分な時間にわたってろう
付け作業を行うことの重要性をも示している。加熱時間
が不十分であったり、あるいは長過ぎたりすると、最適
の結合強さは達成されないのであって、場合によっては
層剥離が起こることさえある。加熱の進行状態を追跡す
るためには、上記のごとき変位監視技術を使用すること
が好ましいが、前述のごとき光学的温度感知器を使用す
ることも可能である。
第１図はろう付けすべき部品の配置を示す接合装置の作
用部の平面図、第２図は別の部品配置を示す第１図と同
様な平面図、そして第３〜５図は本発明に従って得られ
た数種の特異な製品形状を示す斜視図である。 図中、１０は熱安定性成形体、１２は支持体、１４はろ
う材、１６はスラグ、１８は放熱体、２０は延長部材、
２２は受口、２４は放熱体、２６はコイル、２８は温度
探針、３２は延長部材、３４はガスカバー、３６はガス
遮蔽体、３８は支柱４０は平坦部、４２は多孔性成形体
、４４は支柱４６は多孔性成形体、４８は支持体、５０
．５４および５８は多孔性成形体、そして５２．５６お
よび６０はろう材を表わす。
用部の平面図、第２図は別の部品配置を示す第１図と同
様な平面図、そして第３〜５図は本発明に従って得られ
た数種の特異な製品形状を示す斜視図である。 図中、１０は熱安定性成形体、１２は支持体、１４はろ
う材、１６はスラグ、１８は放熱体、２０は延長部材、
２２は受口、２４は放熱体、２６はコイル、２８は温度
探針、３２は延長部材、３４はガスカバー、３６はガス
遮蔽体、３８は支柱４０は平坦部、４２は多孔性成形体
、４４は支柱４６は多孔性成形体、４８は支持体、５０
．５４および５８は多孔性成形体、そして５２．５６お
よび６０はろう材を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、約７００℃より高い液相線温度を有するろう合金を
用いて熱安定性の多結晶質成形体を支持体に接合するこ
とによるろう付け工具の製造方法において、ろう付けす
べき前記支持体に対して放熱体を熱的に接触させると共
に、ろう付けすべき前記熱安定性成形体に対して熱源を
熱的に接触させることを特徴とする方法。 ２、前記支持体が超硬合金支持体または金属支持体から
成る請求項１記載の方法。 ３、前記支持体が超硬合金支持体から成る請求項２記載
の方法。 ４、前記熱安定性成形体が、全域にわたつて分散しかつ
相互に連絡した空孔の網状組織を有する自己結合ダイヤ
モンドまたは立方晶系窒化ホウ素粒子の成形体から成る
請求項１記載の方法。 ５、前記熱安定性成形体が自己結合ダイヤモンド粒子の
成形体から成る請求項４記載の方法。 ６、前記熱安定性成形体が、触媒活性物質を実質的に含
まない方位配列した熱分解六方晶系窒化ホウ素から高温
高圧操作によって形成された多結晶質立方晶系窒化ホウ
素の焼結体から成る請求項１記載の方法。 ７、全域にわたって分散しかつ相互に連絡した空孔の網
状組織を有する自己結合ダイヤモンドまたは立方晶系窒
化ホウ素粒子の成形体を、約７００℃より高い液相線温
度を有するろう合金を用いて超硬合金支持体に接合する
ことによるろう付け工具の製造方法において、ろう付け
すべき前記超硬合金支持体に対して放熱体を熱的に接触
させると共に、ろう付けすべき前記成形体に対して熱源
を熱的に接触させることを特徴とする方法。 ８、前記超硬合金支持体と前記放熱体との間に熱伝導性
の大きい熱流路を形成するため、熱伝導率の高い材料が
両者間に挿入される請求項７記載の方法。 ９、前記ろう合金に隣接した前記成形体の表面の反対側
に位置する前記成形体の表面に接触して熱伝導性延長部
材の一表面が配置され、かつ前記成形体の反対側に位置
する前記延長部材の表面がろう付け作業に際して放熱体
に接触させられる請求項７記載の方法。 １０、前記延長部材が超硬合金から成る請求項９記載の
方法。 １１、中間にろう合金の配置された複数個の前記成形体
がろう付けされ、かつ前記成形体の１個が前記超硬合金
支持体にろう付けされる請求項７記載の方法。 １２、成形体／ろう合金／支持体の集合体の変位を監視
することによってろう付け作業時における加熱時間が決
定される請求項７記載の方法。 １３、前記ろう合金のフィレットの形成を監視すること
によつてろう付け作業時における加熱時間が決定される
請求項７記載の方法。 １４、前記成形体が多孔性の多結晶質ダイヤモンド成形
体および多孔性の多結晶質立方晶系窒化ホウ素成形体か
ら成る群より選ばれる請求項７記載の方法。 １５、前記成形体が多孔性の多結晶質ダイヤモンド成形
体から成る請求項１４記載の方法。 １６、前記成形体が多孔性の多結晶質立方晶系窒化ホウ
素成形体から成る請求項１４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US158,336 | 1988-02-22 | ||
| US07/158,336 US4850523A (en) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | Bonding of thermally stable abrasive compacts to carbide supports |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01313372A true JPH01313372A (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=22567657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1038503A Pending JPH01313372A (ja) | 1988-02-22 | 1989-02-20 | 熱安定性の研摩材成形体を超硬合金支持体に接合する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4850523A (ja) |
| EP (1) | EP0329955A3 (ja) |
| JP (1) | JPH01313372A (ja) |
| KR (1) | KR890012737A (ja) |
| CA (1) | CA1322660C (ja) |
| ZA (1) | ZA89235B (ja) |
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