JPH0199795A - 焼結炭化物合金表面を金属含有表面に接合する方法 - Google Patents

焼結炭化物合金表面を金属含有表面に接合する方法

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JPH0199795A
JPH0199795A JP63176199A JP17619988A JPH0199795A JP H0199795 A JPH0199795 A JP H0199795A JP 63176199 A JP63176199 A JP 63176199A JP 17619988 A JP17619988 A JP 17619988A JP H0199795 A JPH0199795 A JP H0199795A
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タンク クラウス
Noel J Pipkin
ノエル ジョン ピップキン
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の背硝) 本発明は工具部品に関するものである。
当業界において研摩成形体は周知のものであり、切削加
工、穴あけ加工、研摩加工及びその類いのような種々の
摩滅加工作業に用いられている。研摩成形体は結合研摩
粒よりなる多結晶体から構成されており、同成形体の研
摩粒含有率は少なくとも70体積%であり、−殻内には
80〜90体積%である。前記研摩粒は第二相すなわち
結合相の助けを借りたり、同結合相を用いたりすること
なく自己結合することも出来る。別法として第二相又は
結合相を設けることも可能である。成形体用の研摩粒は
殆んどの場合ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素である。
研摩成形体は焼結炭化物合金支持体に接合さゼることが
出来る。そのような接合成形体はしばしば複合成形体と
称される。成形体と炭化物合金支持体の間の接合は直接
的なものとすることが出来る、すなわちろう付は層を介
在させないものとすることが出来る。別法として、成形
体と炭化物合金支持体の間には結合ろう層を設けること
が出来る。研摩成形体及び複合研摩成形体のより詳細な
説明は幾つかの出版済み特許明細書、例えば、米国特許
第3.743.489号、第3,767゜371号、第
4.063’、909号及び第3,745.623号に
見出すことが出来る。
油井及びガス井掘削及びコア掘削用に用いられる回転ド
リルは切削要素又は部品が装着される複数個の予成形さ
れたソケットを形成させたドリルビットを有している。
前記切削要素又は部品はろう付けしても良いし、ソケッ
トに圧入しても良いし、焼きばめしても良い。従来技術
において用いられる典型的切削要素はスチール歯、超硬
合金でfa層化されたスチール歯、焼結超硬合金のイン
サート、天然ダイヤモンド及び複合研摩成形体である。
ドリルビット用の切削部品並びに複合成形体の利用は文
献に記載されており、実用されている。
そのような切削部品は焼結炭化物の細長いビンを有して
おり、同ビンには複合成形体が接合されている。なお接
合は複合成形体の炭化物合金支持体を介して行なわれて
いる。前記炭化物支持体と綱長いビン間の接合は700
℃以上の融点を備えるろう物質によって達成される。そ
のような高温ろうは(従来技術の教示する所によれば)
複合成形体と細長いビンの間に十分強い接合力を達成す
るために不可欠である。この点に関しては米国特許用4
,225.322号の開示内容を参照されたい。この特
許用IIIにおいて有用であるとされているろうはアン
コンダ773であるが、これは現在接合しようとする炭
化物片と望ましくない反応を起すと考えられている。
欧州特許公報用213.300号及び米国特許用4,5
27,998号は複合研摩成形体を細長いビンに接合す
るためのろう合金Cあってアナコンダ773よりもずぐ
れた合金について記述している。前記欧州公報の合金は
パラジウム、クローム、硼素及びニッケルを含んでおり
、一方米国特許の合金は金、ニッケル、パラジウム、マ
ンガン及び銅を含んでいる。
2つの炭化物体を互いに接合させたもの又はスチール又
は類似の材料に接合させた炭化物体を有する工具部品も
又入手可能である。そのような物体間が強固に接合され
ることが望ましい。
(発明の要約) 本発明によれば、900℃以下の融点を備え、以下の型
出%であられされる成分を備えたろう合金によって金属
含有体に接合された焼結炭化物合金体を有する工具部品
が提供されている。
Mn    15〜41% CLJ     67〜41% Ni      1〜5 % Au    10〜17% なお前記両物体間の接合部のせん断強度は345MPa
を超えている。
本発明の別の特徴によれば、焼結炭化物表面を金属含有
表面に接合する方法が提供されており、同方法は全てを
重量%であらわして、15〜41%のMn、67〜41
%のCLI、1〜5%のNi及び10〜17%のAuを
含むろう合金の層を前記両表面間に配置する段階と、前
記表面を押圧せしめる段階と、前記合金の温度をその作
動温度に迄上界させ、前記表面間に345MPaを超え
るせん断強度を備えた接合部を誘起せしめる段階とを含
んでいる。
(発明のより詳細な説明) 本発明にとって枢聾なことは融点が900℃以下であっ
て、345MPaを超える接合強度を生ずるろう合金を
選択することである。このろう合金は低温度において前
記表面間に強い接合部を誘起せしめられる。好ましくは
前記表面間の接合部のせん断強度は415MPa又はそ
れ以上である。
ろう合金の液相温度は当該合金が溶融し始める温度であ
る。前記作動温度は前記合金の実質的に全ての部分が溶
融状態にあり、前記液相温度よりも幾分高い温度である
。−殻内に言って、前記作動温度は前記液相温度よりも
30〜50’C高い湿度となる。
前記金属含有体は一般的にはやはり焼結炭化物体となる
。前記焼結炭化物は当業界既知の任意のもの、例えば焼
結タングステン炭化物、焼結タンタル炭化物、焼結チタ
ン炭化物又はそれらの混合物とすることが出来る。
前記焼結炭化物体は好ましくは研摩成形体をそれに接合
させたものである。前記研摩成形体の劣下温度は好まし
くは前記合金の作a iW度又はそれ以上であるのが良
い。研摩成形体の劣下温度は成形体の研摩粒子の実質的
な劣下が発生する温度である。前記研摩成形体は好まし
くはダイヤモンド研摩成形体である。
前記焼結炭化物表面を他の表面に接合する方法は本発明
の別の特徴をなしており、付図を参照して説明される。
焼結炭化物合金支持体12に接合された研摩成形体層1
0を有する接合研摩成形体が提供されている。また細長
い焼結炭化物ビン14が提供されている。ろう合金の層
16がビン14の上側平坦表面18と支持体12の下側
平坦表面20の間に配置されている。合金層16は両表
面18及び20と接触している。これらの表面は次に例
えば適当なりランプ力又は他の方法で加えられる荷重に
より互いに押圧される。ろう層の温度はその作動温度へ
と上昇される。前記合金は炉内でその作動温度へと5〜
20分間の期間にわたつて4温させることが出来る。別
法として、誘導加熱のような局所化された加熱方法を用
いても良く、その場合には前記温度はずっと知朗間、例
えば150秒以下で昇温されるであろう。前記支持体及
び基体間には研摩成形体に顕著な劣下作用を与えること
なく345MPaを超えるせん断強度を備えた接合部が
生ずる。
もしもiVJ記合金合金記表面間に配置する以前にその
液相温度以下の温度でかつ又不活性、゛還元性及び非酸
化性の雰囲気から選んだ雰囲気内において30分を超え
ない1!11間加熱すると、接合強度を改善させられる
ことが判明している。典型的には前記合金の熱処理は7
00〜850℃の温度で実施される。前記雰囲気は典型
的にはアルゴン又は水素である。この改善された接合強
度は特に予想外のものである。何故ならば熱処理は米国
特許第4.527,998号に記載の合金の場合には類
似の効果をもたらさないからである。
本発明の1つの例において、915℃を超える劣下温度
を備えたダイヤモンドlll1摩成形体を焼結タングス
テン炭化物合金支持体に接合した複合ダイヤモンド研摩
成形体が重凸%であられして以下の組成を有するろう合
金を用いて焼結炭化物基体へと接合された。
Cu     53% Mn     29% Au     14.5% Ni      3.5% この合金の液相温度は880℃であり、その作fh温度
は915℃である。
ろう合金は複合ダイヤモンド研摩成形体の焼結炭化物支
持体と焼結炭化物基体の間に挿入され、@記載つの表面
を互いに押圧すべく荷重が加えられた。ろう合金の温度
は10分間にわたって915℃の温度に迄上昇され、そ
こで3〜4秒聞保持された。加熱は炉内で行われた。加
熱の後、接合された組立体は炉から取出された。
378MPaのオーダのせん断強度を婦えた強固な結合
部が複合ダイヤモンド研摩成形体と基体の間に誘起され
ることが判明、した。
類似の工具部品が製造されたが、この場合の合金は前記
2つの炭化物表面間に置かれる以前に水素雰囲気中で2
0分間800℃で加熱された。結合部のせん断強度は4
60MPaであることが判明した。第三の工具部品が類
似の態様で、かつ同一の熱処理を施す合金を用いて製造
されたが、結合部のせん断強度は468MPaであるこ
とが判明した。
以上のような工具部品がろう合金RI46を用いて製作
された。同合金は971℃の液相温度を備え、lff1
%で次の組成を有していた。
ALJ     34.5%〜36.0%Ni    
 13.5%〜14.5%Pd      9.5%〜
10.5%Mn      9.O%〜10.5%CU
     残余 結合部のせん断強度は647MPaであることが判明し
たが、この値はより高融点の合金なので予想通り本発明
のろう合金を用いて達成されたけ゛ん所強度の値よりも
高かった。しかしながら、前述したような態様ぐこのろ
う合金を熱処理しても(りられる結合部のぜん断強度に
は何らの効果もなかった。
9的に断面で示ける斜視図である。
10・・・研摩成形体、12・・・焼結炭化物合金支持
体、16・・・ろう合金層、18.20・・・表面。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焼結炭化物合金表面を金属含有表面に接合する方
    法であって、すべて重量%であらわして15〜41%の
    Mn、67〜41%のCu、1〜5%のNi及び10〜
    17%のAuを含むろう合金の層を表面(複数)間に配
    置する段階と、前記表面を互いに押圧する段階と、前記
    合金の温度をその作動温度に迄上昇させ、前記表面間に
    345MPaを超えるせん断強度を備えた結合部を作る
    段階とを含んだ方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前
    記合金の温度が5〜20分の期間にわたってその作動温
    度へと上昇されることを特徴とする方法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法に
    おいて、前記合金は150秒を超えない期間においてそ
    の作動温度へと昇温されることを特徴とする方法。
  4. (4)特許請求の範囲第1項から第3項迄のいずれか1
    つの項に記載の方法において、前記焼結炭化物表面が研
    摩成形体を接合させている焼結炭化物支持体の表面であ
    り、同表面の劣下温度が前記合金の作動温度又はそれ以
    上の温度であることを特徴とする方法。
  5. (5)特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前
    記研摩成形体がダイヤモンド研摩成形体であることを特
    徴とする方法。
  6. (6)特許請求の範囲第1項から第5項迄のいずれか1
    つの項に記載の方法において、前記金属含有表面が焼結
    炭化物表面であることを特徴とする方法。
  7. (7)特許請求の範囲第1項から第6項迄のいずれか1
    つの項に記載の方法において、前記炭化物はチタン炭化
    物、タンタル炭化物、タングステン炭化物及びこれらの
    混合物から選ばれていることを特徴とする方法。
  8. (8)特許請求の範囲第1項から第7項迄のいずれか1
    つの項に記載の方法において、前記表面間に生じた結合
    部が415MPa又はそれ以上のせん断強度を備えてい
    ることを特徴とする方法。
  9. (9)特許請求の範囲第1項から第8項迄のいずれか1
    つの項に記載の方法において、前記合金は重量%であら
    わして、Cu53%、Mn29%、Au14.5%、N
    i3.5%の組成を備えていることを特徴とする方法。
  10. (10)特許請求の範囲第1項から第9項迄のいずれか
    1つの項に記載の方法において、前記合金は前記表面間
    に配置されるのに先立って同合金の液相温度以下の温度
    で、かつ不活性、還元性及び非酸化性雰囲気内で30分
    を超えない期間加熱されることを特徴とする方法。
  11. (11)特許請求の範囲第10項に記載の方法において
    、前記合金の熱処理は700℃〜850℃の温度で行な
    われることを特徴とする方法。
  12. (12)ろう合金を介して金属含有体に接合された焼結
    炭化物体を有する工具部品であつて、前記合金は900
    ℃以下の液相線を備え、重量であられしてMn15〜4
    1%、Cu67〜41%、Ni1〜5%、Au10〜1
    7%の組成を有しており、前記物体間の結合部のせん断
    強度は345MPaを超えていることを特徴とする工具
    部品。
  13. (13)特許請求の範囲第12項に記載の工具部品にお
    いて、前記焼結炭化物体はそれに接合された研摩成形体
    を備えていることを特徴とする工具部品。
  14. (14)特許請求の範囲第13項に記載の工具部品にお
    いて、前記研摩成形体は前記ろう合金の作動温度又はそ
    れ以上の劣下温度を備えていることを特徴とする工具部
    品。
  15. (15)特許請求の範囲第13項又は第14項に記載の
    工具部品において、前記研摩成形体はダイヤモンド研摩
    成形体であることを特徴とする工具部品。
  16. (16)特許請求の範囲12項から第15項迄のいずれ
    か1つの項に記載の工具部品において、前記金属含有体
    は焼結炭化物体であることを特徴とする工具部品。
  17. (17)特許請求の範囲第12項から第16項迄のいず
    れか1つの項に記載の工具部品において、前記炭化物は
    チタン炭化物、タンタル炭化物、タングステン炭化物及
    びそれらの混合物であることを特徴とする工具部品。
  18. (18)特許請求の範囲第12項から第17項迄のいず
    れか1つの項に記載の工具部品において、前記物体間の
    結合部のせん断強度が415MPa又はそれ以上あるこ
    とを特徴とする工具部品。
  19. (19)特許請求の範囲第12項から第18項迄のいず
    れか1つの項に記載の工具部品において、前記合金は重
    量であらわしてCu53%、Mn29%、Au14.5
    %、Ni3.5%なる組成を有することを特徴とする工
    具部品。
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