JPH09110543A - 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Info
- Publication number
- JPH09110543A JPH09110543A JP28927795A JP28927795A JPH09110543A JP H09110543 A JPH09110543 A JP H09110543A JP 28927795 A JP28927795 A JP 28927795A JP 28927795 A JP28927795 A JP 28927795A JP H09110543 A JPH09110543 A JP H09110543A
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- Japan
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- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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％、Ｃｒ：５〜２０％を含
有し、さらに必要に応じてＰ，Ｂ、およびＳｉのうちの
１種以上：２〜１０％を含有し、残りがＮｉと不可避不
純物からなる組成を有するＮｉ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。
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％、Ｃｒ：５〜２０％を含
有し、さらに必要に応じてＰ，Ｂ、およびＳｉのうちの
１種以上：２〜１０％を含有し、残りがＮｉと不可避不
純物からなる組成を有するＮｉ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
【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。
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５２４５２２７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Ｎｉ−２０〜８０％Ｐｄ−２〜１３％
Ｃｒ−１〜４％Ｂの組成を有するＮｉ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。
国特許第５２４５２２７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Ｎｉ−２０〜８０％Ｐｄ−２〜１３％
Ｃｒ−１〜４％Ｂの組成を有するＮｉ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。
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％、Ｃｒ：５〜２
０％、を含有し、さらに必要に応じて、Ｐ，Ｂ、および
Ｓｉのうちの１種または２種以上：２〜１０％、を含有
し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組成を有するＮ
ｉ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。
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％、Ｃｒ：５〜２
０％、を含有し、さらに必要に応じて、Ｐ，Ｂ、および
Ｓｉのうちの１種または２種以上：２〜１０％、を含有
し、残りがＮｉと不可避不純物からなる組成を有するＮ
ｉ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％、Ｃｒ：５〜２０％、を含有し、さらに
必要に応じて、Ｐ，Ｂ、およびＳｉのうちの１種または
２種以上：２〜１０％、を含有し、残りがＮｉと不可避
不純物からなる組成を有するＮｉ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。
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％、Ｃｒ：５〜２０％、を含有し、さらに
必要に応じて、Ｐ，Ｂ、およびＳｉのうちの１種または
２種以上：２〜１０％、を含有し、残りがＮｉと不可避
不純物からなる組成を有するＮｉ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Ｎｉ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。
れを構成するＮｉ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） Ｃｒ Ｃｒ成分には、ろう材の硬さを向上させる作用がある
が、その含有量が５％未満では所望の硬さ向上効果が得
られず、一方その含有量が２０％を越えると圧延性が急
激に低下するようになることから、その含有量を５〜２
０％、望ましくは１０〜１５％と定めた。
が、その含有量が５％未満では所望の硬さ向上効果が得
られず、一方その含有量が２０％を越えると圧延性が急
激に低下するようになることから、その含有量を５〜２
０％、望ましくは１０〜１５％と定めた。
【０００８】（ｃ） Ｐ，Ｂ、およびＳｉ これらの成分には、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２％未満では前期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
け部の強度が低下するようになることから、その含有量
を２〜１０％、望ましくは３〜８％と定めた。
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２％未満では前期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
け部の強度が低下するようになることから、その含有量
を２〜１０％、望ましくは３〜８％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。
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。
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Ｎｉ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Ｎ
ｉ合金ろう材（以下、本発明ろう材という）ａ〜ｗ、お
よび従来掘削工具用Ｎｉ合金ろう材（以下、従来ろう材
という）をそれぞれ製造した。
示される成分組成をもったＮｉ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Ｎ
ｉ合金ろう材（以下、本発明ろう材という）ａ〜ｗ、お
よび従来掘削工具用Ｎｉ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〜ｗを介してセットし、ホッ
トプレスを用いて１Kg／cm2 の圧力で加圧し、１×１０
-3torrの真空中、１２５０−１３５０℃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〜
２３をそれぞれ製造した。
の先端部に本発明ろう材ａ〜ｗを介してセットし、ホッ
トプレスを用いて１Kg／cm2 の圧力で加圧し、１×１０
-3torrの真空中、１２５０−１３５０℃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〜
２３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。
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。
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１〜２３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。
本発明掘削工具１〜２３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１】従来掘削工具を示す概略斜視図である。
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 (2)
- 【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％、 Ｃｒ：５〜２０％、を含有し、残りがＮｉと不可避不純
物からなる組成を有するＮｉ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。 - 【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％、 Ｃｒ：５〜２０％、を含有し、さらに、 Ｐ，Ｂ、およびＳｉのうちの１種または２種以上：２〜
１０％、を含有し、残りがＮｉと不可避不純物からなる
組成を有するＮｉ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28927795A JPH09110543A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28927795A JPH09110543A (ja) | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110543A true JPH09110543A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17741093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28927795A Withdrawn JPH09110543A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09110543A (ja) |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP28927795A patent/JPH09110543A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |