JPH09110542A - 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具 - Google Patents

切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具

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JPH09110542A
JPH09110542A JP28927695A JP28927695A JPH09110542A JP H09110542 A JPH09110542 A JP H09110542A JP 28927695 A JP28927695 A JP 28927695A JP 28927695 A JP28927695 A JP 28927695A JP H09110542 A JPH09110542 A JP H09110542A
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JP
Japan
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diamond
bit body
cutting edge
alloy
tip
Prior art date
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JP28927695A
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English (en)
Inventor
Fumihiro Ueda
文洋 植田
Chuichi Ohashi
忠一 大橋
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削
工具を提供する。 【解決手段】 掘削工具が、ダイヤモンド基焼結材料製
切刃チップを、重量%で、Ti:0.5〜10%および
/またはZr:0.5〜10%を含有し、さらに必要に
応じて、Ag:1〜15%および/またはP:0.5〜
10%を含有し、Cuと不可避不純物からなる組成を有
するAg合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先
端部に直接ろう付けしたものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイヤモンド基
焼結材料製切刃チップの合金鋼製ビット本体に対する接
合強度がきわめて高く、したがって高速掘削などの苛酷
な条件下での掘削に際しても前記切刃チップに剥離の発
生がなく、長期に亘ってすぐれた掘削性能を発揮する掘
削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に掘削工具として、例えば米
国特許第4527998号明細書に記載され、かつ図1
に概略斜視図で例示されるように、ダイヤモンド基焼結
材料層1aと炭化タングステン(以下、WCで示す)基
超硬合金層1bの複合体からなる複合切刃チップ1を通
常の超高圧焼結装置を用いて製造し、これを、合金鋼製
ビット本体2の先端部に、重量%で(以下、%は重量%
を示す)、例えばCu−18〜39.5%Au−3.5
〜14.5%Ni−2.5〜10.5%Pd−7.5〜
9%Mnの組成を有するCu合金ろう材3を用いてろう
付けしてなる構造のものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の掘削装置
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ省エネ化
および省力化に対する要求も強く、これに伴ない、掘削
工具は、高負荷および高速回転を伴なう高速掘削などの
苛酷な条件下での使用を余儀なくされる傾向にあるが、
上記の従来掘削工具はじめ、多くの掘削工具の場合、こ
れを上記の苛酷な条件で使用すると、切刃チップとビッ
ト本体のろう付け部は、それぞれWC基超硬合金と合金
鋼のろう付けとなるから接合上問題はないが、前記切刃
チップを構成するダイヤモンド基焼結材料層とWC基超
硬合金層との接合強度が不十分であるために、この部分
からの剥離が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至
るものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来掘削工具に着目し、
切刃チップのビット本体に対する接合強度の向上をはか
るべく研究を行なった結果、切刃チップ全体をダイヤモ
ンド基焼結材料で構成し、これを、Ti:0.5〜10
%および/またはZr:0.5〜10%、を含有し、さ
らに必要に応じて、Ag:1〜15%および/または
P:0.5〜10%、を含有し、残りがCuと不可避不
純物からなる組成を有するCu合金ろう材を用いて、合
金鋼製ビット本体に直接ろう付けすると、前記切刃チッ
プが前記ビット本体に著しく高い接合強度で接合される
ようになり、したがってこの結果の掘削工具は、上記の
苛酷な条件下での実用に際しても前記切刃チップに剥離
の発生なく、すぐれた掘削性能を長期に亘って発揮する
という研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、ダイヤモンド基焼結材料製切刃
チップを、Ti:0.5〜10%および/またはZr:
0.5〜10%、を含有し、さらに必要に応じて、A
g:1〜15%および/またはP:0.5〜10%、を
含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有す
るCu合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先端
部に直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれた接合強
度を有する掘削工具に特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明の掘削工具において、こ
れを構成するCu合金ろう材の成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) TiおよびZr これらの成分には、ろう材のビット本体と切刃チップに
対するぬれ性を一段と向上させ、もって接合強度を向上
させる作用があるが、その含有量がそれぞれ0.5%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量がいずれも10%を越えると、ろう付け部の強度が低
下するようになることから、その含有量をそれぞれ0.
5〜10%、望ましくは5〜7%と定めた。
【0007】(b) Ag Ag成分には、ろう材の融点を下げ、もって流動性を増
して、より少量でのろう材使用でろう付け接合を可能な
らしめる作用があるので必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が1%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が15%を越えると、ろう付け部の
強度が低下するようになることから、その含有量を1〜
15%、望ましくは3〜5%と定めた。
【0008】(c) P P成分には、ろう材の融点を下げ、かつこれ自体の強度
を向上させ、もってろう付け部の強度を向上させる作用
があるので必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が10%を越えると、ろう付け部が急激に
脆化するようになることから、その含有量を0.5〜1
0%、望ましくは3〜5%と定めた。
【0009】
【発明の実施の形態】まず、原料粉末として、平均粒
径:5μmのダイヤモンド粉末と同5μmのMgCO3
粉末を用い、これら原料粉末を所定の割合に配合し、ボ
ールミルで72時間混合した後、1ton /cm2 の圧力で
圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を通常のベルト型超
高圧焼結装置に装入し、圧力:8GPaおよび温度:2
200℃の圧力および温度に30分間保持の条件で焼結
して直径:8mmφ×厚さ:1.5mmの寸法をもち、か
つダイヤモンド−7%MgOの組成をもったダイヤモン
ド基焼結材料製切刃チップを製造した。
【0010】また、図1に示される形状および外径:4
6mm×内径:34mmの寸法、並びにC:0.18%、N
i:3.01%、Cr:1.58%、Mo:0.52%
を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(J
IS・SNCM61に相当する合金鋼)を有するビット
本体を鍛造加工および切削加工により製造した。
【0011】さらに、通常の溶解法を用いて表1,2に
示される成分組成をもったCu合金溶湯を調製し、いず
れも通常の条件で、インゴットに鋳造し、熱間圧延と冷
間圧延を施して厚さ:0.35mmの本発明掘削工具用C
u合金ろう材(以下、本発明ろう材という)a〜m、お
よび従来掘削工具用Cu合金ろう材(以下、従来ろう材
という)をそれぞれ製造した。
【0012】ついで、上記切刃チップを上記ビット本体
の先端部に本発明ろう材a〜xを介してセットし、1×
10-3torrの真空中、1100〜1200℃に5分間保
持の条件でろう付け接合することにより本発明掘削工具
1〜24をそれぞれ製造した。
【0013】また、比較の目的で、原料粉末として、上
記のダイヤモンド粉末およびMgCO3 粉末を用い、さ
らに平均粒径:3μmのWC粉末と同4μmのCo粉末
を用い、これらの原料粉末を所定の割合に配合し、それ
ぞれ上記の条件と同じ条件で混合してダイヤモンド粉末
とMgCO3 粉末の混合粉末、WC粉末とCo粉末の混
合粉末を形成し、これらの混合粉末から2層圧粉体を同
じく上記条件でプレス成形し、この2層圧粉体を同じく
上記切刃チップの製造条件と同じ条件で超高圧焼結する
ことにより厚さ:1.5mmのダイヤモンド基焼結材料層
(MgO:7%含有)と同1.5mmのWC基超硬合金層
(Co:8%含有)の複合体からなる従来掘削工具用切
刃チップを製造し、この切刃チップを、上記の従来ろう
材を用い、同一のろう付け条件で上記の合金鋼製ビット
本体の先端部にろう付けすることにより従来掘削工具を
製造した。
【0014】つぎに、この結果得られた各種の掘削工具
について、 掘削材:1580kg/cm2 の圧縮強度および75のショ
ア硬さを有する安山岩、 掘削速度:5.5cm/min.、 給水量:18l/min.、 回転速度:200r.p.m.、 給圧:300kg/ビット、 の条件で高速掘削試験を行ない、使用寿命に至るまでの
掘削長をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表3に
示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【発明の効果】表3に示される結果から明らかな通り、
本発明掘削工具1〜24は、いずれも切刃チップのビッ
ト本体に対する接合強度がきわめて高いので、高速掘削
にもかかわらず、前記切刃チップに剥離の発生なく、す
ぐれた掘削性能を長期に亘って発揮するのに対して、従
来掘削工具は、掘削開始後短時間で切刃チップを構成す
るダイヤモンド基焼結材料層とWC基超硬合金層間に剥
離が発生し、これが原因で使用寿命に至るものであっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来掘削工具を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
1 切刃チップ 1a ダイヤモンド基焼結材料層 1b WC基超硬合金層 2 ビット本体 3 ろう材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
    を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
    0%、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
    成を有するCu合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本
    体の先端部に直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれ
    た接合強度を有する掘削工具。
  2. 【請求項2】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
    を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
    0%、 Ag:1〜15%、を含有し、残りがCuと不可避不純
    物からなる組成を有するCu合金ろう材を介して、合金
    鋼製ビット本体の先端部に直接ろう付けしてなる切刃チ
    ップがすぐれた接合強度を有する掘削工具。
  3. 【請求項3】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
    を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
    0%、 P:0.5〜10%、を含有し、残りがCuと不可避不
    純物からなる組成を有するCu合金ろう材を介して、合
    金鋼製ビット本体の先端部に直接ろう付けしてなる切刃
    チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具。
  4. 【請求項4】 ダイヤモンド基焼結材料製切刃チップ
    を、重量%で、 Ti:0.5〜10%および/またはZr:0.5〜1
    0%、 Ag:1〜15%、 P:0.5〜10%、を含有
    し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有するC
    u合金ろう材を介して、合金鋼製ビット本体の先端部に
    直接ろう付けしてなる切刃チップがすぐれた接合強度を
    有する掘削工具。
JP28927695A 1995-10-11 1995-10-11 切刃チップがすぐれた接合強度を有する掘削工具 Withdrawn JPH09110542A (ja)

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Effective date: 20030107