JPH073306A

JPH073306A - 高強度超硬合金複合材料およびその製造方法

Info

Publication number: JPH073306A
Application number: JP27526992A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kamoda; 秀一鴨田; Masahiro Sakai; 昌宏酒井; Yasuki Miyakoshi; 康樹宮腰; Isao Makino; 功牧野; Tatsuya Kanayama; 達也金山; Kazuhiro Yamaguchi; 和浩山口; Masao Maruyama; 正男丸山; Isao Shibata; 功柴田; Yoshihiro Minato; 嘉洋湊
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Hokkaido Sumiden Precision Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Hokkaido Sumiden Precision Co Ltd
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】耐摩工具や大型工具として有用な高硬度の超
硬合金は、高価でありかつ、難溶接性であるので、使用
できる分野が限定されている。この発明は、高硬度の超
硬合金と高靱性を有する接合用超硬合金、あるいはこれ
らと鋼を高強度に接合することを目的とし、超硬合金の
用途を飛躍的に拡大することを目的とする。【構成】高硬度の超硬合金と、接合用超硬合金とが拡
散接合されてなり、前記の接合用超硬合金中の結合相の
割合が、前記の高硬度の超硬合金中の結合相の割合より
１０〜４５重量％多いことを特徴とする高強度超硬合金
複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩工具や大型工具と
して有用な高強度の超硬合金または超硬合金と鋼の接合
体およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＷＣ−Ｃｏ系に代表される超硬合金は、
耐摩耗性、耐熱・耐食性に優れ、また靱性もセラミック
スに比べて高いことなどから、切削用工具をはじめ、ロ
ール、ノズル、土木建設用工具など多くの産業分野に応
用されている。しかしながら、超硬合金はセラミックス
と同様に難加工、難溶接材で、しかも高価なため、応用
分野が制限されている場合も多い。この改善策の１つと
して、安価で加工性に優れた鋼など他材料とのろう付接
合による複合化が実施されている。このろう付接合にお
いても、基材、ろう材および超硬合金間の熱膨張係数の
違いに起因する高い応力の発生でろう材部あるいは超硬
合金部に割れの生じることがある。また、ろう材の濡れ
性が悪い場合には接合不良となり、また例え完全に接合
されたとしても、剪断力で１０〜２０ｋｇ／ｍｍ²程度
の強度しか期待できない。

【０００３】特公昭５７−５７５２５号公報には、既に
焼結された超硬合金の外周に、この超硬合金とほぼ同組
成でこの超硬合金の外形より大きく、近似形状の内側形
状を有する環状の超硬合金原料粉末成型体又はこの予備
焼結体を超硬合金との間に間隙を介し同軸的に配置し、
超硬合金原料粉末成型体又はこの予備焼結体を焼結し焼
結の際の収縮により内側の超硬合金と一体化する技術が
開示されている。しかしながら、この技術は超硬合金の
ロール等、超硬合金製の円筒、円柱などの柱体に適用可
能な技術であって、一般的な形状の製品には適用できな
いという欠点がある。

【０００４】特公平２−２８４２８号公報には、１種ま
たは２種以上の超硬合金の接合において、超硬合金同志
の当接面にＦｅ系金属の薄板を挿入し、当接面の一部ま
たは全面に高エネルギ−ビームを照射してスリット状に
Ｆｅ系薄板や超硬合金を溶融凝固させて超硬合金同志を
接合する技術が記載されている。ここで用いられる高エ
ネルギ−ビームは電子ビームやレーザービームである
が、ビーム径を小さく絞ることによってエネルギ−密度
を高めるので、広範囲にわたる接合には時間がかかるこ
と、また、高エネルギ−ビームは外部から照射するもの
である点からして、比較的小型の製品への適用に限られ
ていた。またこの技術は超硬合金と鋼の接合に関しても
効果があるが、上記と同様の欠点を有するものである。

【０００５】特開昭６３−１２５６０２号公報には、被
加工物を加工する部分を含んだ使用部と、それ以外の非
使用部とに分割されていて、非使用部の材質として使用
部と熱膨張係数の異なる材質を用い、使用部と非使用部
を互いに拡散接合することにより、使用部に残留応力を
与える技術が記載されている。ここで、非使用部は相対
的に熱膨張係数の高い材質とする場合には、たとえば結
合相の量を多くしたり、あるいはＴｉＣ等の熱膨張係数
の大きな成分を多くするとよいことが開示されている。
このような技術は非使用部と使用部の接触面積が大き
く、非使用部の熱膨張係数の差異が直接使用部に影響を
与えるような構造とすることが必要である。従って、応
用分野に一定の制限を受けざるを得ないことになる。特
公平２−４３５７９号公報は、超硬合金と焼結鋼の接合
部材の製造方法が開示されている。そして特定のろう材
を用い還元性雰囲気中で、焼結鋼の焼結とろう付接合を
同時に行う方式のものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記したように従来の
技術では、それぞれの特徴を有しているものの、例えば
ろう付け法の場合には、熱膨張係数の差による残留歪み
が大きく、またろう材の耐熱温度が低い為、接合体全体
の強度が低い。したがって、接合強度が高く、しかも応
力を緩和できるろう材の開発が望まれるが、これ以外に
も接合性に優れ、また接合時に割れの発生しない高靱延
性を有した超硬合金が存在すれば、これを用いることに
より鋼との複合化が極めて容易に行えることが予想され
る。さらに超硬合金と通常の溶製材との接合が可能とな
れば、産業上の超硬合金の利用範囲が大幅に拡大され、
低コスト化および長寿命化などが図れる。

【０００７】なお、高硬度の超硬合金と、鋼とを直接接
合することが考えられるが、高硬度の超硬合金の焼結温
度では、鋼が溶ける問題がある。また、あらかじめ焼結
した高硬度の超硬合金と鋼を接合するために固相拡散接
合法等により低温で直接接合することも考えられるが、
接合面の平滑度、清浄度などを厳密にしなければなら
ず、しかも長時間加圧状態を保つ必要がある。さらに、
鋼と超硬合金の反応により接合体の界面に強度の低い層
が形成され、さらに両者の熱膨張差に基づく応力により
接合体全体の強度が低下し、場合によっては割れが発生
する。以上のような状況で鋼と高硬度の超硬合金を直接
接合することは極めて困難であった。

【０００８】これらの方法の他に、高硬度の超硬合金、
接合用超硬合金のそれぞれ粉末を用いて複合化を図る手
法も考えられる。しかし、それぞれの最適焼結温度が異
なり、高温度で焼結すると接合用超硬合金の変形および
ＷＣの粗大化が起こり、また、低温度で焼結すると高硬
度の超硬合金にポア等の欠陥が生じる。いずれにして
も、この方法では後述する［実施例３］のような形状の
複合体を得ることが不可能である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記した
従来技術の課題を解決するために種々の検討を加えてき
た。そして、以下に記載するような高強度超硬合金複合
材料を得ることができた。この発明では、高硬度の超硬
合金と、接合用超硬合金とが拡散接合されてなり、該接
合用超硬合金中の結合相の割合が、該高硬度の超硬合金
中の結合相の割合より１０〜４５重量％多いことを１つ
の特徴とする。また、別の特徴は接合用超硬合金が高硬
度の超硬合金より体積が大きく、かつ拡散接合面のうち
の少なくとも１つの面が平面であることに第二の特徴が
ある。

【００１０】ここで結合相としては、通常Ｃｏが用いら
れるが、使用の条件によって種々の組成のものが用いら
れる。耐蝕性が要求される条件で使用する場合にはＣｏ
−Ｎｉ系の結合相が、また、機械的強度、耐蝕性、耐酸
化性が要求される場合にはＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系の結合相
が、また、耐蝕性、耐酸化性が要求される場合にはＮｉ
−Ｃｒ系の結合相がそれぞれ用いられる。例えば、土木
用の工具の場合、岩盤に穴をあける場合には、強度の高
いＣｏ系やＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系などが使用され、粘土質
の地盤に穴をあける場合には粘土の性質によって、結合
性が決定される。またロールなどのように高温でしかも
種々の潤滑剤が使用される場合にはＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系
の結合相が使用される。

【００１１】超硬合金は、硬質相と結合相からなり硬質
相としては、ＷＣと周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族の
遷移金属の炭化物，窒化物，炭窒化物等公知の化合物か
らなり、また、結合相の成分としては鉄族金属を主成分
とするが、Ｃｒ等の公知の物質を加えることもできる。
本発明で用いる接合用超硬合金は、発明の目的からして
鋼の物性と高硬度の超硬合金との中間的な物性をもつこ
とが望ましく、結合相量が焼結体中で３０〜５０重量％
の範囲の超硬合金を用いるとよい。本発明は、超硬合金
中の結合相量と焼結温度が密接に関係していることか
ら、接合用超硬合金中の結合相量を従来では考えられな
い程多くの量を添加することによって達成できたもので
ある。すなわち通常用いられる超硬合金は、本発明の高
硬度の超硬合金に用いられる５〜２０重量％の結合相量
と同じ量であって、この発明においても、５〜２０重量
％の結合相量は高硬度の超硬合金として望ましい量であ
る。

【００１２】接合用超硬合金中の結合相量が３０重量％
未満であれば、高硬度超硬合金の焼結温度に近付くため
に焼結温度を極めて精密に制御する必要があるので好ま
しくない。一方、結合相量が５０重量％を越える場合に
は、高硬度超硬合金との焼結または接合時に結合相が液
相となるために形状の変形が大きくなり、望ましくな
い。このようにして得られた、高硬度超硬合金と、接合
用超硬合金の接合体は、さらに鋼に接合されて実際に使
用される。このとき、鋼との接合にはろう材や溶接等の
手段をとることもできるし、また、高温ろう材例えばＮ
ｉベースのろう材やＮｉ基の自溶合金を接合用超硬合
金、鋼の接合面の両方または片側に溶射した後接合面を
合わせて、加熱することによって接合することができ
る。

【００１３】また、別の発明は、高硬度の超硬合金と、
接合用超硬合金、および接合用超硬合金と鋼がそれぞれ
拡散接合されてなり、該接合用超硬合金中の結合相の割
合が、該高硬度の超硬合金中の結合相より１０〜４５重
量％多く、かつ接合用超硬合金と、高硬度超硬合金とを
合わせた体積が前記の鋼の体積より小さくかつ接合面の
うち少なくとも１つが平面であることよりなる。このよ
うな構成とすることにより、鋼と、高硬度超硬合金およ
び接合用超硬合金を１つの工程で拡散接合できることに
大きな特徴がある。このとき、用いられる鋼としては
０．５重量％以上の炭素を含有することが望ましい。
０．５％未満であれば、接合用超硬合金と鋼の接合時
に、接合用超硬合金中の炭素が鋼の方へ移動し、接合用
超硬合金の中に炭素量の不足部分が発生し、そこにはＷ
ｘＣｏｙＣｚなる化合物（いわゆるη相）が形成され、
接合部の靱性を低下せしめるので望ましくない。η相に
は例えばＷ₃Ｃｏ₃Ｃのような化合物が存在する。

【００１４】また、別の解決方法としては、接合用超硬
合金中においてＷＣ中のカーボンの理論値は６．１３ｗ
ｔ％なのであるが、この量よりも多くカーボンを添加す
ることで、η相の出現を防ぐこともできる。このような
高強度超硬合金複合材料は、以下のようにして製造され
る。即ち、５〜２０重量％の結合相とＷＣを主成分とす
る高硬度の超硬合金をあらかじめ１３６０〜１５５０℃
の温度で焼結しておき、これに接して、３０〜５０重量
％の結合相とＷＣとからなる接合用超硬合金の粉末また
はあらかじめプレスした型押体または焼結体を配置し、
１２００〜１３６０℃で拡散接合または拡散接合と同時
に焼結することによって得ることができる。またこのと
き、あらかじめ前記した鋼を含めて拡散接合または焼結
することによって、高硬度超硬合金、接合用超硬合金お
よび鋼を１つの工程で接合することができる。このとき
鋼としては、空冷でも焼入可能な鋼を用いると、拡散接
合、焼結、焼入を同時に処理することができる。

【００１５】前記した、拡散接合および焼結は、ホット
プレス法では、焼結温度が低くても密度が高く焼結で
き、しかも接合強度を高く保つことができる。一方、量
産性等の経済性の面からは、圧力を負荷しない常圧焼結
の方が望ましい。この場合、高硬度超硬合金を最下層と
して、その上に接合用超硬合金さらに、鋼の順に積み重
ねるのがより望ましい。この場合要すれば、さらにこの
上に重量物を積んで、ホットプレス法を用いないで所望
の荷重を負荷することも可能である。このようにして、
５〜１５０Ｋｇ／ｃｍ²の圧力を前記した接合界面に負
荷することができる。

【００１６】

【作用】本発明は、比較的低温で焼結できる接合用超硬
合金粉末を、予め焼結した高硬度の超硬合金に積層し、
前者の最適焼結温度に加熱することにより、その焼結と
相手材である高硬度の超硬合金との接合を同時に行うも
のである。さらに接合用超硬合金は、鋼が溶融しない温
度でも焼結が可能であることから、高硬度の超硬合金と
鋼との間に接合用超硬合金粉末の層を介在させて、前記
の焼結温度まで加熱することにより、順次硬さが低下し
た組成傾斜体を作製することができる。

【００１７】これらの方法によると、高硬度の超硬合金
および接合用の超硬合金がそれぞれ最適焼結温度で焼結
されるため、ポア等欠陥のない良好な組織となる。また
鋼との接合体においては超硬合金と鋼との界面に炭素が
欠乏したη相である脆化層が生じる可能性があるが、高
炭素鋼を用いることでこの問題も解決できた。図４，５
は、高硬度の超硬合金、接合用超硬合金および鋼がそれ
ぞれ接合された断面組織写真である。図３は、断面の全
体組織写真、図５は局部の拡大組織写真である。図５か
ら明かなとおり高硬度の超硬合金と接合用超硬合金との
間、および鋼と接合用超硬合金との間にはポア等がなく
強固に接合していることが確認できる。なお、鋼と接合
用超硬合金との間には反応層が形成されていることがわ
かる。これらの複合体は接合用超硬合金が高靱性、高延
性を有するために応力緩和の働きをし、また接合用超硬
合金は高硬度の超硬合金に比べ熱膨張係数が大きく鋼の
熱膨張係数に近いため接合の際の熱応力が小さくなり、
鋼との接合性が極めて良好となる。特に鋼を組み合わせ
たものでは融接も可能となることから、適用範囲が著し
く広くなることが明らかとなった。

【００１８】このような本願発明の目的を達成するため
には、応力緩和層としての働きを持つ接合用超硬合金
は、高硬度超硬合金より体積が大きい方が望ましい。こ
のような複合材料は、鋼等との接合において、より強度
の高い接合が必要であり、例えば、鋼と接合用超硬合金
を接合する場合には、接合用超硬合金中に液相が出現す
る温度に近い温度で接合されることが多い。従って、高
硬度の超硬合金と接合用超硬合金の接する面が、接合用
超硬合金と鋼の接合面との間が離れている方が安定した
接合が行われる。従って、接合用超硬合金は高硬度超硬
合金より体積が大きい方が望ましい。また、接合用超硬
合金と、高硬度超硬合金とを合わせた大きさが、鋼の大
きさより小さい方が望ましいのは、価格面が主たる理由
である。しかしながら、熱効率的な面を考慮すると、溶
接のように極部加熱で処理される場合は大きな問題とは
ならないが、本願のように、高硬度超硬合金、接合用超
硬合金および鋼からなる組み合わせ体全体を加熱する場
合には、炉室内の大きさに制限があるため、むやみに大
きな組み合わせ体を加熱することは経済性が悪い。従っ
て鋼の大きさは主として経済性によって最適な大きさが
定まるのである。

【００１９】また、接合用超硬合金中の結合相の割合が
１０〜４５重量％高硬度の超硬合金中の結合相の割合よ
り多いのは、１０重量％未満の差では、両者の焼結温度
が近付きすぎて、工業的に温度制御することが困難だか
らである。また４５重量％を超えた場合には、少なくと
も接合用超硬合金中の結合相の割合が５０重量％を超え
るために接合用超硬合金の焼結時に形状を維持すること
が大変困難になるためである。また接合面の少なくとも
１つの面が主として平面であることが望ましい。この理
由は、平面は単純な形状であり工業的に望ましい形状だ
からである。当然のことではあるが、前記平面の一部が
曲面等を含むこともある。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）平均粒度が５．０μのＷＣ粉末とＣｏ粉
末をＷＣ８９％−Ｃｏ１１重量％になるように混合した
後、直径２０ｍｍ，厚さ１０ｍｍの型押体を作製し高硬
度の超硬合金とした。以下図１に示す順序によって高硬
度超硬合金複合材料を得ることができる。即ち、この型
押体を真空焼結炉中１４００℃で１時間焼結した。一
方、平均粒度５．０μのＷＣ粉末と、Ｃｏ粉末からなる
ＷＣ６０％−Ｃｏ４０重量％の混合粉末を準備し、接合
用超硬合金粉末とした。前記の高硬度の超硬合金より若
干径の大きい超硬合金金型の中に、高硬度の超硬合金を
挿入し、その上に接合用超硬合金粉末を厚さ１５ｍｍと
なるように積層し、約１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力をかけて
加圧した。

【００２１】高硬度の超硬合金上に接合用超硬合金が型
押された組み合わせ体を、超硬合金金型よりとり出し真
空雰囲気下、１２５０℃，１時間，圧力５０ｋｇ／ｃｍ
²でホットプレス焼結した。接合体の断面を研磨ラッピ
ングした後顕微鏡観察したところ通常の超硬合金の組成
を有しており、ポア等の欠陥はなかった。同様の大きさ
の組合わせ体を、無加圧の状態で１２５０℃および１２
９０℃で焼結した。１２５０℃で焼結したものは若干の
ポアが接合用超硬合金中に見られたが１２９０℃で焼結
したものはポアが発見できなかった。

【００２２】（実施例２）平均粒度が４μのＷＣ粉末
とＣｏ粉末を、ＷＣ９２％−Ｃｏ８重量％となるように
混合した後、直径１００ｍｍ，厚さ２０ｍｍの型押体を
作製し、高硬度の超硬合金とした。次に、この型押体を
真空焼結炉中１４４０℃で焼結した。以下図２に示す順
序によって、本願発明品を得ることができる。即ち、平
均粒度４μのＷＣ粉末とＣｏ粉末をＷＣ６５％−Ｃｏ３
５重量％の混合粉末を準備し、接合用超硬合金粉末とし
た。前記の高硬度の超硬合金より若干径の大きい鋼製金
型の中に、高硬度の超硬合金を挿入し、その上に接合用
超硬合金を厚さ３０ｍｍとなるように積層し、さらにそ
の上に直径１００ｍｍ，厚さ５０ｍｍの溶製材であるＪ
ＩＳ規格ＳＫ−４の鋼を積層し、約１０ｋｇ／ｃｍ²の
圧力で１２７０℃で加圧焼結した。この組み合わせ体を
超硬合金金型より取り出し、真空雰囲気のもとで１時間
焼結した。得られた焼結体の強度を測定したところ接合
用超硬合金とほぼ同等であった。同様の大きさの組合わ
せ体を無加圧の状態で１２７０℃および１３１０℃で焼
結した。１２７０℃で焼結したものには接合用超硬合金
中にポアがあったが、１３１０℃で焼結したものにはポ
アがなかった。

【００２３】（実施例３）平均粒径が５．０μｍのＷ
Ｃ粉末とＣｏ粉末をＷＣ８９％−Ｃｏ１１重量％になる
ように混合した後、直径１３ｍｍ，厚さ１０ｍｍの型押
体を作製し、高硬度の超硬合金とした。次にこの型押体
を真空焼結炉中１４００℃で１時間焼結した。以下図３
に示す順序によって本願発明品を得ることができる。即
ち、平均粒径が５．０μｍのＷＣ粉末とＣｏ粉末からな
るＷＣ６０％−Ｃｏ４０重量％の混合粉末を準備し、接
合用超硬合金粉末とした。前記の高硬度超硬合金の数個
を図３に示すように鋼製金型内に配列し、これらをくる
み、埋めるように接合用超硬合金粉末を充填し、約１ｔ
ｏｎ／ｃｍ²の圧力をかけて加圧した。

【００２４】高硬度の超硬合金を接合用超硬合金でくる
んだ形で型押された組合せ体を、金型より取り出し、真
空雰囲気下で１３２５℃，１時間の条件で無加圧焼結し
た。さらに、同一方法で作製した組合せ体を真空雰囲
気，１２７０℃，３０分の条件でホットプレス焼結し
た。焼結体の断面を研磨ラッピングした後、顕微鏡観察
したところ、両手法ともにポア等の欠陥がなく、しかも
完全に拡散接合されていることが確認された。

【００２５】（実施例４）平均粒径が５．０μｍのＷ
Ｃ粉末とＣｏ粉末をＷＣ８５％−Ｃｏ１５重量％になる
ように混合した後、直径１３ｍｍ，厚さ１０ｍｍの型押
体を作製し、高硬度の超硬合金とした。次にこの型押体
を真空焼結炉中１４００℃で１時間焼結した。一方、平
均粒径が５．０μｍのＷＣ粉末とＣｏ粉末からなるＷＣ
５５％−Ｃｏ４５重量％の混合粉末を準備し、接合用超
硬合金粉末とした。前記の高硬度超硬合金の数個をゴム
製の型内に配列し、これらをくるみ、埋めるように接合
用超硬合金粉末を充填し、冷間靜水圧装置（ＣＩＰ）に
よって約４ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力をかけて加圧した。

【００２６】高硬度の超硬合金を接合用超硬合金でくる
んだ形で加圧された組合せ体を、ゴム型より取り出し、
真空雰囲気下で１３２５℃，１時間の条件で無加圧焼結
した。焼結体の断面を研磨ラッピングした後、顕微鏡観
察したところ、高硬度超硬合金，接合用超硬合金および
これらの境界部のいずれもポア等の欠陥がなく、完全な
複合化がなされていることが確認された。

【００２７】

【発明の効果】現在、高硬度超硬合金のみを工具あるい
は、機械部品に適用している例が多い。しかしながら、
鋼等に比較すると超硬合金は延性及び靱性に乏しいため
に、衝撃負荷の大きな分野へは使用されていなかった。
本発明による複合超硬合金は、使用時の衝撃負荷などに
対して、Ｃｏの含有量が多い超硬合金が緩和層となるた
め、延靱性が著しく向上した複合超硬合金とすることが
できる。また高硬度超硬合金と鋼との接合にはＣｕある
いはＡｇなどの軟質ろう材を用いたろう接が多く利用さ
れているが、本発明による超硬合金複合体はＣｏ含有量
が多い層を有するために、ろう接におけるろう材の選択
巾が広がり、接合強度の向上を図れる。さらに、本願に
よる鋼を加えた複合体では従来の超硬合金はほとんど不
可能であった融接法が適用できるため、超硬合金の利用
範囲が大幅に拡大される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例１に示した超硬合金複合体の
製造方法の一例を示したものである。

【図２】超硬合金と鋼の複合体の製造法に関するもので
あって、実施例２に示す製造方法の一例を示したもので
ある。

【図３】本願発明の実施例３に示した超硬合金複合体の
製造方法の一例を示したものである。

【図４】本願で得られた複合体のマクロな組織を示すも
のである。

【図５】本願で得られた複合体の各界面を高倍率で観察
した組織を示すものである。

【符号の説明】

１：延靱性超硬合金粉末２：高硬度の超硬合金３：超硬合金ダイス４：超硬合金パンチ５：底板６：超硬合金の複合体７：鋼８：超硬合金と鋼との複合体

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】本願で得られた複合体のマクロな組織を示す図
面に代わる金属組織写真である。

【図５】本願で得られた複合体の各界面を高倍率で観察
した組織を示す図面に代わる金属組織写真である。

【符号の説明】１：延靱性超硬合金粉末２：高硬度の超硬合金３：超硬合金ダイス４：超硬合金パンチ５：底板６：超硬合金の複合体７：鋼８：超硬合金と鋼との複合体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592215620 牧野功北海道札幌市白石区南郷通９丁目北２番地 19 (71)出願人 000241924 北海道住電精密株式会社北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地 (71)出願人 000002130 住友電気工業株式会社大阪府大阪市中央区北浜四丁目５番33号 (72)発明者鴨田秀一北海道札幌市西区八軒２条西３丁目１番１ −205号 (72)発明者酒井昌宏北海道札幌郡広島町松葉町１丁目１番地８ (72)発明者宮腰康樹北海道札幌市手稲区手稲前田505番地27 (72)発明者牧野功北海道札幌市白石区南郷通９丁目北２番地 19 (72)発明者金山達也北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地北海道住電精密株式会社内 (72)発明者山口和浩北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地北海道住電精密株式会社内 (72)発明者丸山正男北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地北海道住電精密株式会社内 (72)発明者柴田功北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地北海道住電精密株式会社内 (72)発明者湊嘉洋兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高硬度の超硬合金と、接合用超硬合金と
が拡散接合されてなり、該接合用超硬合金中の結合相の
割合が、該高硬度の超硬合金中の結合相の割合より１０
〜４５重量％多いことを特徴とする高強度超硬合金複合
材料。
【請求項２】接合用超硬合金が高硬度の超硬合金より
体積が大きく、かつ拡散接合面のうち少なくとも１つの
面が平面であることを特徴とする請求項１記載の高強度
超硬合金複合材料。
【請求項３】接合用超硬合金中の結合相が鉄族金属で
あり、かつ結合相の焼結体中に占める割合が３０〜５０
重量％であることを特徴とする請求項１記載の高強度超
硬合金複合材料。
【請求項４】高硬度の超硬合金と接合用超硬合金、接
合用超硬合金と鋼がそれぞれ拡散接合された一体構造を
有し、該接合用超硬合金中の結合相の割合が、該高硬度
の超硬合金中の結合相より１０〜４５重量％多いことを
特徴とする高強度超硬合金複合材料。
【請求項５】接合用超硬合金と高硬度の超硬合金を合
わせた超硬合金の体積が、鋼の体積より小さく、かつ、
拡散接合面のうち少なくとも１つの面が平面であること
を特徴とする請求項４記載の高強度超硬合金複合材料。
【請求項６】接合用超硬合金中の結合相が鉄族金属で
あり、かつ結合相の焼結体中に占める割合が３０〜５０
重量％であることを特徴とする請求項３記載の高強度超
硬合金複合材料。
【請求項７】鋼中の炭素量が０．５ｗｔ％以上である
ことを特徴とする請求項３記載の高強度超硬合金複合材
料。
【請求項８】５〜２０重量％の結合相と硬質相からな
る高硬度の超硬合金を焼結し、高硬度の超硬合金に接し
て、３０〜５０重量％の結合相と硬質相とからなる接合
用超硬合金の粉末、または、あらかじめプレスした型押
体または焼結体またはこれらを２層以上積層したものを
配置し、１２００〜１３６０℃で拡散接合および／また
は焼結することを特徴とする高強度超硬合金複合材料の
製造方法。
【請求項９】焼結後の接合用超硬合金の体積が、高硬
度超硬合金の体積より大きくなるように接合用超硬合金
の粉末またはあらかじめプレスした型押体または焼結体
を配置することを特徴とする請求項８記載の高強度超硬
合金接合材料の製造方法。
【請求項１０】５〜２０重量％の結合相と硬質相とか
らなる高硬度の超硬合金を１３６０〜１５５０℃の温度
で焼結し、高硬度の超硬合金に接して、３０〜５０重量
％の結合相と硬質相とからなる接合用超硬合金の粉末、
またはあらかじめプレスした型押体、焼結体またはこれ
らを２層以上積層したものを配置し、さらに該接合用超
硬合金の粉末、またはあらかじめプレスした型押体また
は焼結体に接して鋼を配置して、焼結および／または拡
散接合することを特徴とする高強度超硬合金接合材料の
製造方法。
【請求項１１】焼結後の接合用超硬合金の体積と高硬
度超硬合金を合わせた体積が、鋼の体積より小さいこと
を特徴とする請求項１０記載の高強度超硬合金接合材料
の製造方法。
【請求項１２】５〜１５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力下で、
拡散接合および／または焼結することを特徴とする請求
項１０記載の高強度超硬合金複合材料の製造方法。