JPH09110545A - 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
- JPH09110545A JPH09110545A JP28927995A JP28927995A JPH09110545A JP H09110545 A JPH09110545 A JP H09110545A JP 28927995 A JP28927995 A JP 28927995A JP 28927995 A JP28927995 A JP 28927995A JP H09110545 A JPH09110545 A JP H09110545A
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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、ＣＢＮ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。
工具を提供する。 【解決手段】 掘削工具が、ＣＢＮ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
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、立方晶窒化ほう
素（以下、ＣＢＮで示す）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。
素（以下、ＣＢＮで示す）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、ＣＢＮ焼結材料層１
ａ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−３．５〜１
４．５％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。
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、ＣＢＮ焼結材料層１
ａ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−３．５〜１
４．５％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ＣＢＮ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ＣＢＮ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ＣＢＮ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。
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ＣＢＮ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、ＣＢＮ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、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、ＣＢＮ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、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。
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。
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。
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および純度：９９．５％の六方晶窒化ほう素
粉末を用い、これを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：７ＧＰａおよび温度：２２００℃の圧
力および温度に３０分間保持の条件で焼結して直径：８
mmφ×厚さ：１．５mmの寸法をもったＣＢＮ焼結材料
製切刃チップを製造した。
径：５μｍおよび純度：９９．５％の六方晶窒化ほう素
粉末を用い、これを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：７ＧＰａおよび温度：２２００℃の圧
力および温度に３０分間保持の条件で焼結して直径：８
mmφ×厚さ：１．５mmの寸法をもったＣＢＮ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
８mm×内径：３６mm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。
８mm×内径：３６mm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。
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、９５０℃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。
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、９５０℃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
記の六方晶窒化ほう素粉末、さらに平均粒径：３μｍの
ＷＣ粉末と同４μｍのＣｏ粉末の混合粉末（Ｃｏ：８％
配合）を用い、これから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：１．０mmのＣＢＮ焼結材料層と同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。
記の六方晶窒化ほう素粉末、さらに平均粒径：３μｍの
ＷＣ粉末と同４μｍのＣｏ粉末の混合粉末（Ｃｏ：８％
配合）を用い、これから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：１．０mmのＣＢＮ焼結材料層と同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：１０００kg／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：１０cm／min.、 給水量：５０ｌ／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：１０００kg／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：１０cm／min.、 給水量：５０ｌ／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ＣＢＮ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１〜２４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ＣＢＮ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 ＣＢＮ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)
- 【請求項１】 立方晶窒化ほう素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。 - 【請求項２】 立方晶窒化ほう素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。 - 【請求項３】 立方晶窒化ほう素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。 - 【請求項４】 立方晶窒化ほう素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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28927995A JPH09110545A (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 |
|---|---|---|---|
| JP28927995A JPH09110545A (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 |
|---|---|
| JPH09110545A true JPH09110545A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17741120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28927995A Withdrawn JPH09110545A (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) | JPH09110545A (ja) |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP28927995A patent/JPH09110545A/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 |