JPH10511740A - 複合サーメット製品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 異なる性質を少なくとも一つ呈する少なくとも二つの領域を有する、サーメット、好ましくは焼結炭化物合金、更に好ましくは炭化タングステンを含む製品の製造方法、使用方法及び製品について述べる。サーメットは、均一又は制御された磨耗性を呈し、製品に自己研磨性を与える。多領域は、耐磨耗性の応用に特に有用である。異なる性質（例えば、異なる炭化物粒度又は異なる炭化物化学的性質又は異なるバインダー含有量又は異なるバインダー化学的性質又はこれらの任意の組み合わせ）を有する少なくとも二つの粉末ブレンドを並置し高密度化することによって、サーメットを製造する。サーメットの第１の領域は、比較的粗い粒度及び所定のバインダー含有量を有する第１のセラミック成分を含み、第１の領域に並置するか又は第１の領域に隣接する第２の領域は、第１の領域の粒度よりも小さな粒度を有する第２のセラミック成分、好ましくは炭化物及び第１の領域のバインダー含有量よりも高い第２のバインダー含有量を有するのが好ましい。これらの製品は、例えば、耐磨耗性のような応用において、モノリシックサーメットの有効寿命に対して長期化した有効寿命を有する。本発明の多領域サーメットは、例えば、採鉱、建設、農業及び金属除去の用途を含む材料操作又は除去のための工具を含む製品で使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 複合サーメット製品及びその製造方法 背景 サーメットは、セラミック成分とバインダー成分から成るモノリシック材料を 説明するために使われる用語である。セラミック成分は、非金属化合物又はメタ ロイドを含有する。セラミック成分は、二次元又は三次元相互結合してもよいし 、しなくてもよい。バインダー成分は金属又は合金を含有し、一般に三次元で結 合している。バインダー成分は、セラミック成分と接合してモノリシック材料を 形成する。各モノリシックサーメットの性質は、セラミック成分の特性とバイン ダー成分の特性との相互作用による。例えば、セラミック成分又はバインダー成 分が強磁性を呈する場合、モノリシックサーメットも同様に強磁性を呈し得る。 サーメット族は、特定のバインダー成分と結合した特定のセラミック成分から 成るモノリシックサーメットとして定義付けられる。コバルト合金と接合した炭 化タングステンは、族（WC-Co 族、焼結炭化物合金）の例である。例えば、サー メット族の特性は、各成分の量、性質の特徴、又は各成分の量及び性質の特徴を 別個に、或いは一緒に調節することによって調整することができる。しかし、一 つの材料の特性を改良することによって、他の特性が劣化することは避けられな い。例えばWC-Co 族において、耐磨耗性が改良されると、耐破損性は減少する。 このように、モノリシック焼結炭化物合金の設計において、他の材料特性を犠牲 にして一つの材料特性の改良することを含む決して終わらないサイクルがある。 これにもかかわらず、モノリシック焼結炭化物合金は、強度の磨耗、衝撃、或 いはこれら両方を受ける装置で使用される。しかし、モノリシック焼結炭化物合 金から装置全体を形成するのではなく、選択された装置部分のみがモノリシック 焼結炭化物合金を含有する。これらの部分が、強度の磨耗、衝撃、或いはこれら 両方を受ける。幾つかの装置では、焼結炭化物合金部は、装置の最大限の効率を 保つために維持されなければならない特定の輪郭を有する。特定の輪郭が変化す ると、装置の効率は低下する。工作物を切削するために装置を使用する場合、焼 結炭化物合金の輪郭が特定の輪郭からそれると、工作物の使用可能な除去部分は 減少する。 例えば、連続採炭機に関連して使用する焼結炭化物合金切削チップの特定の輪 郭が変化すると、尖鋭な焼結炭化物合金切削チップは、石炭の継ぎ目を砕く焼結 炭化物合金の鈍いチップに変形し、望ましい粗い石炭ではなく、粉塵、微細な石 炭及び騒音を生成する。この変形の際、連続採鉱機を駆動させるモータによって 供給される電力も増大しなければならない。特定の輪郭のロスを解決する一つと して、装置の使用を中止して焼結炭化物合金を再輪郭形成することを含む。しか し、再輪郭形成中、装置の生産的使用をロスするためにコストがかかる。別の解 決策は、使用している焼結炭化物合金部を解体して、新しい焼結炭化物合金を挿 入することを含む。しかし、これも、再フィット中の装置の生産的使用をロスす るため、及び解体した焼結炭化物合金のためにコストがかかる。これらの焼結炭 化物合金が、例えば、自己研磨性によって、特定の輪郭を長時間維持するならば 、経済的且つ技術的利得を得ることができる。 他の特性を犠牲にしてモノリシックサーメットの一つの特性を調節するエンド レスサイクルへの解決策は、幾つかのモノリシックサーメットを結合して多領域 サーメット製品を形成することである。世界中の多くの個人及び会社の資産（即 ち、時間とお金）が、多領域焼結炭化物合金の開発に向けられた。開発労力に向 けられた資産の量は、出版物、米国及び外国の特許及びこの主題に関する外国の 公開特許公報の数によって示される。多くの米国と外国の特許及び外国の公開特 許公報として、次のものが挙げられる。米国特許第2,888,247 号；第3,909,895 号；4,194,790 号；第4,359,355 号；第4,427,098 号；第4,722,405 号；第4,74 3,515 号；第4,820,482 号；第4,854,405 号；第5,074,623 号；第5,333,520 号 ；及び第5,335,738 号；ならびに外国の公開特許公報DE-A-3 519 101号；GB-A 8 06 406号；EPA-0 111 600 号；DE-A-3 005 684号；DE-A-3 519 738号；FR-A-2 3 43 885号；GB-A-1 115 908号；GB-A-2 017 153号；及びEP-A-0 542 704号である 。投資した資産の量にもかかわらず、満足な多目的多領域焼結炭化物合金は市販 されず、現在存在しない。更に、多領域焼結炭化物合金製品を製造する満足な 方法がない。更に、満足なモノリシック自己研磨性(self-sharpening)焼結炭化 物合金製品のみの多領域焼結炭化物合金製品がない。更に、自己研磨性を有する 多領域焼結炭化物合金製品の満足な製造方法がない。 いくらかの資産が「思いつき実験」のために費やされてきた。このような多領 域焼結炭化物合金を製造する方法を教示することに失敗したという点で、単に願 望を提示しただけであった。 他の資産は、複雑な方法を開発することに費やされた。幾つかの方法は、出発 成分、未処理体形状又はこれら両方の前処理(pre-engineering)を含んだ。例え ば、多領域焼結炭化物合金を形成するために使用する出発成分は、未処理体とし て別個に形成される。別個に形成した未処理体は、別個に焼結することもあり、 例えば、研削、結合の後に、はんだ付け、ろう付け又は焼き嵌めによって多領域 焼結炭化物合金を形成する。別個に形成した未処理体を結合し、その後焼結する こともある。別個に形成した未処理体を含有する同じ成分の異なる組合せは、異 なった焼結に対応する。各々の成分の組合せは、均一に収縮する。各々の成分の 組合せは、焼結温度、時間、気圧又は先行するあらゆる組合せに均一に対応する 。成形ダイ及び未処理体の寸法の複雑な前処理によってのみ集成が可能となり、 その後に焼結する。前処理を可能にするために、異なる温度、時間、気圧又は前 述のあらゆる組合せに対応する成分を含む大規模なデータベースが必要となる。 このようなデータベースの構築及び維持は、避けなければならないコストである 。このようなコストを避けるために、複雑な処理制御装置が使用され得る。これ も、コストがかかる。更に、複雑な処理制御装置を使用する場合、有益な多領域 焼結炭化物合金を得るというよりも、定められた処理パラメータから僅かにはず れることによって、スクラップを得ただけだった。 更に他の資産は、多領域焼結炭化物合金を形成するための労力を要する方法に 消費された。例えば、半化学量論量（substochiometric）モノリシック焼結炭化 物合金を最初に焼結する。組成物は炭素に関して不足しているため、焼結炭化物 合金はイータ相を含む。モノリシック焼結炭化物合金製品を、各製品の周囲から イータ相を除去するように反応する浸炭環境に置く。成分の前処理に加えて、こ れらの方法は、中間処理工程及び浸炭装置を必要とする。更に、一旦浸炭した周 辺領域が磨耗すると、その有効性はなくなるため、得られる多領域焼結炭化物合 金製品は、最小の利益しか提供しない。 前述の理由のために、安価に製造することができる多領域サーメット製品及び 焼結炭化物合金製品のニーズが存在する。更に、優れた耐磨耗性を呈し、安価に 製造することができる多領域サーメット製品及び焼結炭化物合金製品のニーズが 存在する。更に、自己研磨性があり、安価に製造することができる多領域サーメ ット製品のニーズが存在する。 概要 本発明は、少なくとも一つの異なる性質を呈する少なくとも二つの領域を有す るサーメット、好ましくは焼結炭化物合金を含有する製品に関する。本発明は、 更にこれらの特有且つ新規な製品の使用方法に関する。また、本発明は、これら の特有且つ新規な製品の製造方法に関する。更に詳細には、本発明の方法は、少 なくとも部分的に並置した少なくとも二つの粉末ブレンドの相互作用を制御して 、その結果、高密度化の際に得られる領域を、各高密度化粉末がそれぞれ単体と して呈する特性に関連する性質を呈するようにすることに関する。 本発明は、異なる少なくとも一つの性質を有する少なくとも二つの領域を有す る製品を提供することによって、特に、工具として使用する場合に、製品に自己 研磨性を与える均一又は制御した磨耗性を呈することによって、改良したサーメ ット材料系のサーメット技術に長年感じられてきたニーズを満足させる。このよ うな多領域製品は、耐磨耗性の応用に特に有用である。ある例として、耐磨耗性 を呈する少なくとも一つの先端エッジ即ち先端部及びやや低い耐磨耗性を呈する 隣接領域を有するサーメット製品が挙げられる。少なくとも二つの領域の結合に よるさらなる利点として、このような製品の均一又は制御された磨耗性が挙げら れ、例えば、製品が作動中に消費するような工具の切削要素として使用する場合 、この固有の特徴により、製品の切削能力が向上するため、サーメットの有効寿 命が長期化する。 本発明は、多領域製品を製造する場合に起こる問題の解決策を認識することに よって、本発明の製品を製造する方法を提供する。歴史的には、多領域製品を製 造する試みは、製品の高密度化中に起こる欠陥（例えば、焼結中の未処理体のク ラック）によって失敗した。したがって、処理パラメータ（例えば、異なる炭化 物粒度又は炭化物の異なる化学的性質又は異なるバインダー含有量又はバインダ ーの異なる化学的性質又は上述の任意の組み合わせ）の共働効果を利用する方法 によって、本発明の製品を製造する。これらの製品は、例えば、耐磨耗性のよう な応用において、従来技術の製品の有効寿命よりも長い有効寿命を有する。 本発明の特有且つ新規な製品は、少なくとも二つの領域を含み、多領域を含ん でもよい。第１領域は、比較的粗い粒度を有する第１のセラミック成分、好まし くは炭化物（単数又は複数）及び所定のバインダー含有量を含有する。第１領域 に並置するか又は第１領域に隣接する、製品の第２領域は、第１領域の粒度より も小さな粒度を有する第２のセラミック成分、好ましくは炭化物（単数又は複数 ）又は第１領域のバインダー含有量よりも高い第２のバインダー含有量もしくは その双方を含有する。本製品の第１領域は、第２領域よりも耐磨耗性を高くする ことができる。 本発明の態様では、少なくとも二つの領域の各々の少なくとも一つの性質は、 セラミック成分の粒度又はセラミック成分の化学的性質又はバインダー含有量又 はバインダーの化学的性質又はこれらの任意の組合わせを変化させることによっ て調整する。少なくとも一つの性質として、密度、色、外観、反応性、電気伝導 率、強度、破壊靭性、弾性係数、剪断弾性率、硬度、熱伝導率、熱膨張係数、比 熱、磁化率、摩擦係数、耐磨耗性、耐衝撃性、及び耐薬品性等のいずれか、又は これらの任意の組合わせを挙げることができる。 本発明の態様として、少なくとも二つの領域の量を変化させることができる。 例えば、第２領域の厚さに対する第１領域の厚さは、第２領域上にコーティング を含む第１領域から第１領域上にコーティングを含む第２領域まで変化し得る。 通常は、第１領域及び第２領域は、ほぼ等しい割合で存在する。 本発明の態様として、第１領域と第２領域の並置化は、平坦な境界面、又は湾 曲した境界面、又は複合境界面、又は前述の組合せとして存在することができる 。更に、第１領域は第２領域を包含するか又は第２領域によって包含されてもよ い。 本発明の態様として、本発明の製品は、例えば、採鉱、建築、農業及び機械加 工用途を含む材料の取扱い又は除去のために使用され得る。農業の用途の幾つか の例として、シードブーツ（例えば、米国特許第5,325,799 号を参照のこと）、 農業用工具のインサート（例えば、米国特許第5,314,029 号及び第5,310,009 号 を参照のこと）、円板ブレード（例えば米国特許第5,297,634 号を参照のこと） 、切株カッター又は研削盤（例えば、米国特許第5,005,622 号；第4,998,574 号 ；及び第4,214,617 号を参照のこと）、耕作工具（例えば、米国特許第4,360,06 8 号及び第4,216,832 号を参照のこと）及び土壌工事工具（例えば、米国特許第 4,859,543 号；第4,326,592 号；及び第3,934,654 号を参照のこと）が挙げられ る。採鉱及び建築用途の幾つかの例として、切削又は掘削工具（例えば、米国特 許第5,324,098 号；第5,261,499 号；第5,219,209 号；第5,141,289 号；第5,13 1,481 号；第5,112,411 号；第5,067,262 号；第4,981,328 号及び第4,316,636 号を参照のこと）、アースオーガ（例えば米国特許第5,143,163 号及び第4,917, 196 を参照のこと）、鉱物ドリル又は削岩機（例えば米国特許第5,184,689 号； 第5,172,775 号；第4,716,976 号；第4,603,751 号；第4,550,791 号；第4,549, 615 号；第4,324,368 号；及び第3,763,941 号を参照のこと）、建設機器ブレー ド（例えば、米国特許第4,770,253 号；第4,715,450 号；及び第3,888,027 号を 参照のこと）、ローリングカッタ（例えば、米国特許第3,804,425 号及び第3,73 4,213 号を参照のこと）、土壌工事工具（例えば、米国特許第4,859,543 号；第 4,542,943 号；及び第4,194,791 号を参照のこと）、粉砕機械（例えば、米国特 許第4,177,956 号及び第3,995,782 号を参照のこと）掘削工具（例えば、米国特 許第4,346,934 号；第4,069,880 号；及び第3,558,671 号を参照のこと）、及び 他の採鉱又は建設用工具（例えば、米国特許第5,226,489 号；第5,184,925 号； 第5,131,724 号；第4,821,819 号；第4,817,743 号；第4,674,802 号；第4,371, 210 号；第4,361,197 号；第4,335,794 号；第4,083,605 号；第4,005,906 号； 及び第3,797,592 号を参照のこと）が挙げられる。機械加工の用途の幾つかの例 として、切削インサートの材料（例えば、米国特許第4,946,319 号；第4,685,84 4 号；第4,610,931 号；第4,340,324 号；第4,318,643 号；第4,297,050 号；第 4,259,033 号；及び第2,201,979（RE 30,908 号）を参照のこと）、チップコン ト ロールの特徴を含む切削インサートの材料（例えば、米国特許第5,141,367 号； 第5,122,017 号；第5,166,167 号；第5,032,050 号；第4,993,893 号；第4,963, 060 号；第4,957,396 号；第4,854,784 号；及び第4,834,592 号を参照のこと） 、及び化学蒸着法（CVD）、物理的蒸着法（PVD）、加工コーティング等のいずれ かによって付着されるコーティングを含む切削インサートの材料（例えば、米国 特許第5,325,747 号；第5,266,388 号；第5,250,367 号；第5,232,318 号；第5, 188,489 号；第5,075,181 号；第4,984,940 号；及び第4,610,931 号（RE 34,18 0 号）を参照のこと）が挙げられる。用途に関連する上述の特許のすべての主題 を、参考として本発明に含まれる。特に、製品は、例えば、前部を有する所定の 形状の製品が材料（例えば、岩、木材、鉱石、石炭、土壌、路面、合成材料、金 属、合金、複合材料（セラミックマトリックス複合材料（CMC）、金属マトリッ クス複合材料（MMC）及びポリマー又はプラスチックマトリックス複合材料（PMC ）、及びポリマー等）を取り扱うか又は除去する、耐磨耗性の応用に用いること ができる。更に詳細には、この製品は、製品の磨耗寿命中に所定の形状を維持す ることが望まれる応用に用いることができる。 本発明の態様は、本発明の新規且つ特有の製品を製造する新規な方法に関する 。即ち、少なくとも第１の粉末ブレンド及び第２の粉末ブレンドは、所定の方法 で調製して、例えば、未処理体を形成することができる。未処理体の形状が最終 製品の形状に対応しない場合、例えば、未処理体を機械加工するか又は塑性変形 するか又は彫刻するか他の手段によって、未処理体を所望形状に形成することが できる。次に、未処理体を、成形のいかんにかかわらず、高密度化して、サーメ ット、好ましくは焼結炭化物合金製品、更に好ましくは炭化タングステン−コバ ルト製品とすることができる。高密度化製品が予め成形されていないか又は追加 の成形が望まれる場合、高密度化製品を、研削又は他の機械加工作用を施しても よい。 本発明の態様では、第１の粉末ブレンドと第２の粉末ブレンドとの構成を、結 果として得られた製品が上述の特徴を呈するように選択し得る。例えば、第１の 粉末ブレンドのセラミック成分、好ましくは炭化物（単数又は複数）の平均粒度 は、第２の粉末ブレンドのセラミック成分、好ましくは炭化物（単数又は複 数）の平均粒度よりもやや大きい。さらに、バインダーの化学的性質又はセラミ ック成分の化学的性質、好ましくは炭化物の化学的性質又はこれら両方は、ほぼ 同じであるかもしれないし、異なるかもしれないし、少なくとも二つの粉末ブレ ンド間で連続的に変化させることができる。 図面の簡単な説明 図１は、第１領域１０２及び第２領域、即ち少なくとも一つの追加領域１０３ を含む本発明の一般的な製品１０１の断面概略図である。 図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ２Ｅ及び２Ｆは、本発明に含まれる製品又は製品の 一部の幾何学的形状の概略断面図の例である。 図３Ａは、実施例１の方法に対応する、装填構造体３０１の概略断面図である 。 図３Ｂは、実施例１の方法に対応する、加圧構造体３０１の概略断面図である 。 図３Ｃは、実施例１の方法によって成形した未処理体３２０の概略断面図であ る。 図４Ａは、実施例１の方法によって製造した焼結製品４０１の長手方向の断面 の倍率約３．４倍で撮影した顕微鏡写真である。 図４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄは、それぞれ、実施例１の方法によって製造した製品の 第１領域４１４及び第２領域４１３間の境界面４１７、第１領域４１４並びに第 ２領域４１３の倍率約５００倍で撮影した顕微鏡写真である。 図４Ｅ、４Ｆ及び４Ｇは、それぞれ、実施例１の方法によって製造した製品の 第１領域４１４及び第２領域４１３間の境界面４１７、第１領域４１４並びに第 ２領域４１３の倍率約１５００倍で撮影した顕微鏡写真である。 図５Ａ及び５Ｂは、実施例１の方法によって製造した製品の二つの直径の距離 の関数としての、EDS 技術を使用したバインダー含有量決定の結果に対応する。 図６は、実施例１の方法によって製造した製品の長手方向の断面のさまざまな 位置での硬度測定の結果（即ち、硬度分布プロファイル）に対応する。 図７は、実施例１の方法によって製造した製品を含む円錐形切削ビット７０１ の概略断面図に対応する。 図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、本発明の実施例１の方法に従って製造した製品 来技術の方法に従って製造した製品である工具の出発輪郭（−−−−）と比較し た採鉱後の工具輪郭（…………）に対応する。 図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃは、本発明の実施例１の方法に従って製造した製品 来技術の方法に従って製造した製品である工具の出発輪郭（−−−−）と比較し た採鉱後の工具輪郭（…………）に対応する。 詳細な記述 本発明の製品を、図１に示す仮の製品１０１を参照して説明する。例えば、図 １の線Ａ−Ａは、製品の境界又は表面、鏡対称面、円筒形又は回転対称軸等を表 す。以下の説明で、線Ａ−Ａは、境界であると仮定する。以下の説明を、複雑な 形状を有する製品にも拡張できることは、当業者にとって明白である。したがっ て、以下の説明は、制限として解釈すべきではなく、むしろ出発点として解釈す べきである。 図１を参照すると、製品１０１は、第１領域１０２を有し、この第１領域は、 第２領域、即ち少なくとも一つの追加領域１０３に隣接且つ一体化する。多領域 が本発明の製品に含まれ得ることは、当業者によって理解される。境界面１０４ は、隣接する少なくとも２つの領域の境界を定める。好適な態様として、境界面 １０４は自然発生的に形成される。製品１０１は、さらに少なくとも第１領域１ ０２の材料の少なくとも一部によって画定した前面１０５及び第２領域、即ち少 なくとも一つの追加領域１０３の材料の少なくとも一部によって画定した凹面１ ０６を含む。 組成的には、少なくとも２つの領域を含む材料は、サーメットを含有する。各 サーメットは、セラミック成分及びバインダーを含有する。このようなセラミッ ク成分として、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物、これらの混合物 、これらの溶液又はこれらの任意の組合せが挙げられる。少なくとも一つのホウ 化 物、炭化物、窒化物、酸化物、又はケイ化物の金属は、純正・応用化学国際連合 （IUPAC）の２族、３族、４族、５族、６族、７族、８族、９族、１０族、１１ 族、１２族、１３族、及び１４族から一つ以上の金属を含有する。セラミック成 分は、炭化物、これの混合物、これらの溶液又はこれらの組合せを含有するのが 好ましい。炭化物の金属は、IUPAC ３族（ランタニドとアクチニドを含む）、４ 族、５族及び６族からの金属を一種以上含有し、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、M o及びW のうち一種以上含有するのがより好ましく、タングステンを含有するの がさらに好ましい。少なくとも二つの領域のバインダーは、金属、ガラス又はセ ラミック（即ち、液相焼結中、液相を形成するか又は液相形成を補助する材料で あって、強磁性の材料）を含有する。バインダーは、IUPAC ８族、９族及び１０ 族からの金属を一種以上含有し；鉄、ニッケル、コバルト、これらの混合物、こ れらの合金及びこれらの任意の組合せのうち一つ以上含有するのが好ましく；コ バルト又はコバルト−タングステン合金のようなコバルト合金を含有するのがよ り好ましい。バインダーは、単一の金属、金属の混合物、金属の合金又はこれら の組合せを含有する。 少なくとも二つの領域のセラミック成分、好ましくは炭化物の粒度は、サブマ イクロメートル〜約４２０マイクロメートルの範囲であるか又はそれより大きく てもよい。サブマイクロメートルは、超微粉砕材料及びナノ構造の材料を含む。 ナノ構造材料は、約１ナノメートル〜約３００ナノメートル以上の範囲の構造的 特徴を有する。第１領域のセラミック成分、好ましくは炭化物の平均粒度は、第 ２領域のセラミック成分、好ましくは炭化物の平均粒度よりも大きいか又は小さ いか又は等しくすることができる。 好適な態様として、セラミック成分、好ましくは炭化物、より好ましくは炭化 タングステンの粒度は、約サブマイクロメートル〜約３０マイクロメートルかそ れ以上であり、粒度分散は、一般的には、約４０マイクロメートル台である。第 １領域のセラミック成分の粒度は、約０．５マイクロメートル〜約３０マイクロ メートルかそれ以上であり、粒度分散は、一般的に約４０マイクロメートル台で あり、平均粒度は、約０．５マイクロメートル〜約１２マイクロメートルであり 、約３マイクロメートル〜約１０マイクロメートルが好ましく、約５マイクロメ ー トル〜約８マイクロメートルがより好ましい。同様に、第２領域の粒度は、約サ ブマイクロメートル〜３０マイクロメートルかそれ以上であって、粒度分散は、 一般的に約４０マイクロメートル台である。第２領域のセラミック成分の粒度は 、約０．５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルかそれ以上であって、粒 度分散は、一般的に約４０マイクロメートル台であることが好ましく、平均粒度 は、約０．５マイクロメートル〜約８マイクロメートルであり、約１マイクロメ ートル〜約５マイクロメートルが好ましく、約２マイクロメートル〜約５マイク ロメートルがより好ましい。 一般的に、セラミック成分の粒度及びバインダー含有量は、ジョージ バンデ ル ボールト（George F．Vander Voort）による "Metallography，Principles and Practice"(New York，NYのMcGraw Hill Book Companyが1984年に出版)で説 明されたような定量金属組成技術による、バインダーの平均自由行程に相関する 。セラミック成分の粒度を決定する他の方法として、Philadelphia，PAのthe Am erican Society For Testing and Materialsによって１９９２年１月に承認され た "Standard Practice for Evaluating Apparent Grain Size and Distributio n of Cemented Tungsten Carbide" というタイトルのASTM designation:B 390-9 2 で説明されるように、視覚的な比較及び分類技術を含む。これらの方法の結果 は、明確な粒度及び明確な粒度分布を提供する。 強磁性バインダーに関する好適な態様では、ポラット(R．Porat)及びマレク(J . Malek)による "Binder Mean-Free-Path Determination in Cemented Carbide by Coercive Force and Material Composition" というタイトルの文献(publish ed in the proceedings of the ThirdInternational Conference of the Scienc eof Hard Materials，Nassau，the Bahamas，November 9-13，1986，by Elesevi er Applied Science and edited by V．K．Sarin)で説明されるように、セラミ ック成分、好ましくは炭化物、さらに好ましくは炭化タングステンの平均粒度を 、焼結製品の均質領域のバインダー重量％（X_b）、理論的密度(ρth，g/cm³)及 び保磁力(Hc,キロアンペア−ターン／メートル(kA/m))に関連付けることができ る。コバルト結合炭化タングステン製品に対して、炭化タングステンの計算平均 粒度、ｄマイクロメートルは式１で与えられる。 好適な態様では、第１領域のセラミック成分の平均粒度：第２領域のセラミッ ク成分の平均粒度の比は、約１．５〜１２の範囲であり、約１．５〜約３が好ま しい。 好適な態様では、第１領域のバインダー含有量は、約２重量％〜約２５重量％ 以上であり、約５重量％〜約１０重量％が好ましく、約５．５重量％〜約８重量 ％がより好ましい。同様に、少なくとも一つの追加領域のバインダー含有量は、 約２重量％〜約２５重量％であり、約８重量％〜約１５重量％が好ましい。第２ 領域のバインダー含有量は、第１領域のバインダー含有量よりも高い。 好適な態様では、炭化物粒度とバインダー含有量の組み合わせを、ベンダーボ ート(Vander Voort)によって一般的に述べられるように、特にポラット及びマレ クによって強磁性材料について述べられたように、バインダー平均自由行程サイ ズλに関連付けることができる。強磁性金属バインダーを有する製品のバインダ ー平均自由行程（λマイクロメートル）は、高密度化製品の均質領域のバインダ ー重量％（X_b）、保磁力(Hc,キロアンペア／メートル(kA/m))及び理論的密度(ρ th，g/cm³)に関連付けることができる。コバルト結合炭化タングステン製品に対 して、コバルトバイダーの平均自由行程λを、以下の式２で与える。 好適な態様では、第１領域のバインダー平均自由行程サイズは約０．５マイク ロメートル〜約２．５マイクロメートルであり、約０．８マイクロメートルを有 するのが好ましい一方、少なくとも一つの追加領域の平均自由行程サイズは、約 ０．５マイクロメートル〜約１．５マイクロメートルである。 製品の固形幾何学形状は、単純であるか、複雑であるか、又はこれら双方の組 み合わせであり得る。固形の幾何学形状として、立方体、平行六面体、角錐形、 切頭角錐、円筒形、中空円筒形、円錐形、切頭円錐形、球（球帯、球台、及び球 扇形及び円筒形又は円錐状の穴を有する球を含む）、円環面、スライスされた円 筒形、蹄状体、たる形、角錐台、だ円体及びこれらの組み合わせが挙げられる。 同様に、このような製品の断面は、単純であるか、複雑であるか、又はこれらの 組合わせであるかもしれない。このような形状として、多角形（例えば、正方形 、矩形、平行四辺形、台形、三角形、五角形、及び六角形等）、円、環形、だ円 形及びこれらの組み合わせが挙げられる。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ及び ２Ｆは、さまざまな固形幾何学形状を含む第１領域２１０、第２領域２１１、及 び幾つかの場合は第３の領域２１２（図２Ｄ）の組み合わせを例示する。これら の図は、製品又は製品の一部分の断面図であり（図２Ａは円錐形キャップ又は円 錐形ハイブリッド又は円錐形スカリファイヤであり、図２Ｂはコンパクトであり 、図２Ｃはグレーダー又はスクレーパー又は鋤の刃であり；図２Ｄはルーフビッ トインサート(roof bit insert)であり；図２Ｅは材料の機械加工を行うチップ の切削インサートであり；２Ｆは円錐形プラグ又はインサートである）、さらに 先端又は前面２０７及び外面２０８を示す。 再び図１を参照すると、第１領域１０２と第２領域１０３の間に境界を定める 境界面１０４は、対称的又は非対称的に製品１０１を分割するか、又は部分的に 製品１０１を分割する。このように、第１領域１０２と少なくとも一つの追加領 域１０３の体積比を変化させて、製品１０１に最適なバルク特性を設計すること ができる。好適な態様として、第１領域１０２の体積：第２領域１０３の体積の 比は、約０．２５〜約４の範囲であり、約０．３３〜約２．０が好ましく、約０ ．４〜約２がより好ましい。 本発明の新規な製品を、第１の粉末ブレンド及び少なくとも一つの追加の粉末 ブレンド即ち第２の粉末ブレンドを用いることによって形成する。複数の粉末ブ レンドが用いられ得ることは当業者には明らかである。各粉末ブレンドは、少な くとも一つのセラミック成分、少なくとも一つのバインダー、好ましくは少なく とも一つの潤滑剤（少なくとも一つのセラミック成分及び少なくとも一つのバイ ンダーの圧縮又は凝集を容易にする有機又は無機材料）を含有し、少なくとも一 つの界面活性剤を任意で含んでもよい。各粉末ブレンドの調製方法として、例え ば、ロッド又はサイクロイドで微粉砕し、混合し、その後シグマブレード型乾燥 機又は噴霧乾燥機で乾燥することが挙げられる。いずれの場合も、各粉末ブレン ドを、圧縮手段又は高密度化手段もしくは両方を用いる場合は両方と矛盾しない 手段で調製する。 所定のセラミック成分、好ましくは炭化物、粒度又は粒度分布を有する第１の 粉末ブレンド及びより細かいセラミック成分、好ましくは炭化物（単数又は複数 ）、粒度又は粒度分布を有する少なくとも一つの追加の粉末ブレンドを用いる。 少なくとも２つの粉末ブレンドを、少なくとも部分的に並置する。少なくとも部 分的に並置することにより、例えば、焼結による圧縮及び高密度化後に、少なく とも一つの異なる性質を有する少なくとも二つの領域を有する新規な製品の形成 を提供するか、又は容易にする。 第１の粉末ブレンドは、少なくとも一つの追加の粉末ブレンドにより相対的に 微細な粒度を有するセラミック成分、好ましくは炭化物を含有する。粒度は、約 サブマイクロメートル〜約４２０マイクロメートル以上であり、粒度は約サブマ イクロメートル〜約３０マイクロメートル以上であり、粒度分散は約４０マイク ロメートル台であることが好ましい。サブマイクロメートルは、超微細構造及び ナノ構造材料を含む。ナノ構造材料は、約ナノメートル〜約１００ナノメートル 以上の範囲の構造的特徴を有する。第１の粉末ブレンドのセラミック成分の粒度 は、約０．５マイクロメートル〜約３０マイクロメートル以上の範囲であり、粒 度分散は約４０マイクロメートル台であり、平均粒度は、約０．５マイクロメー トル〜約１２マイクロメートルの範囲であり、約３マイクロメートル〜約１０マ イクロメートルが好ましく、約５マイクロメートル〜約８マイクロメートルがよ り好ましい。 第１の粉末ブレンドのセラミック成分は、ホウ化物（単数又は複数）、炭化物 （単数又は複数）、窒化物（単数又は複数）、酸化物（単数又は複数）、ケイ化 物（単数又は複数）、これらの混合物、これらの溶液又は上述の任意の組み合わ せを含有し得る。ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物又はケイ化物の金属は、IU PAC の２族、３族（ランタノイド及びアクチノイドを含む）、４族、５族、６族 、７族、８族、９族、１０族、１１族、１２族、１３族及び１４族からの一つ以 上の金属を含有する。セラミック成分は、炭化物、これらの混合物又はこれらの 任意の組み合わせを含有するのが好ましい。炭化物の金属は、IUPAC の２族、３ 族（ランタノイド及びアクチノイドを含む）、４族、５族、６族を含有し；Ti， Zr, Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo及び Wのうちの一つ以上を含有するのが好ましく； タングステンを含有するのがより好ましい。 第１の粉末ブレンドのバインダーは、成形工程と矛盾しない、意図した用途に 対して製品の性能に悪影響を与えない任意の材料を含有することができる。この ような材料は、金属、セラミック、ガラス又は混合物、溶液及び合金を含有する これらの任意の組み合わせを含有する。バインダーとしての使用に適した金属の 例として、IUPAC ８族、９族及び１０族のうちの一つ以上の金属を含有し；Fe， Co．Niのうちの一つ以上、これらの混合物、これらの合金及びこれらの組み合わ せを含有するのが好ましく；コバルトタングステン合金のようなコバルト又はコ バルト合金を含有するのがより好ましい。金属バインダーは、粉末金属混合物又 は合金粉末又はこれら両方を含有することができる。 第１の粉末ブレンドのバインダー量を所定量とし、意図する使用について得ら れる製品の第１領域に十分な耐磨耗性がもたらされるように特性を調整する。所 定のバインダー含有量は、約２重量％〜約２５重量％以上の範囲であり、約５重 量％〜約１５重量％が好ましく、約９重量％〜約１０重量％がより好ましい。 第１の粉末ブレンドのバインダーは、本発明の製品の製造を容易にする任意の 粒度とすることができる。適切な粒度は、約５マイクロメートル未満の平均粒度 を有し、約２．５マイクロメートル未満であるのが好ましく；約１．８マイクロ メートル未満であるのがより好ましい。 第２の粉末ブレンドについての一つの規制として、セラミック成分の平均粒度 が第１の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度よりも小さいことがある。第 １の粉末ブレンドと同様に、セラミック成分、好ましくは炭化物の粒度は約サブ マイクロメートル〜約４２０マイクロメートル又はそれ以上である。サブマイク ロメートルは超微細構造及びナノ構造物質を含む。ナノ構造物質は、約１ナノメ ートル〜約１００ナノメートル又はそれ以上の構造特徴を有する。好ましい粒度 は、約サブマイクロメートル〜約３０マイクロメートルであり、粒度の分布は、 一般的には、約４０マイクロメートル台と測定される。第２の粉末ブレンドのセ ラミック成分の粒度は、約１マイクロメートル〜約３０マイクロメートル又はそ れ以上であり、粒度の分布は約４０マイクロメートル台と測定されるのが好まし い。第１の粉末ブレンドと異なり、第２の粉末ブレンドのセラミック成分、好ま しくは炭化物の平均粒度は、約０．５マイクロメートル〜約８マイクロメートル であり；約１マイクロメートル〜約５マイクロメートルが好ましく；約２マイク ロメートル〜約５マイクロメートルがより好ましい。 第１の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度と第２の粉末ブレンドのセラ ミック成分平均粒度との比を、本発明の製品の製造が容易になり、かつ製品の性 能を最適化するように選択する。したがって、平均粗粒度：平均微粒度の比は、 約１．５〜約１２であり、好ましい比は約１．５〜約３である。 第２の、即ち少なくとも一つの追加粉末ブレンドのセラミック成分の化学的性 質は、第１の粉末ブレンドの化学的性質とほぼ同じであるか又はやや異なる。し たがって、化学的性質は、第１の粉末ブレンドの明確に述べた化学的性質全てを 含む。 同様に、第２の粉末ブレンドのバインダーの化学的性質は第１の粉末ブレンド のバインダーの化学的性質とほぼ同じであるか又はやや異なる。したがって、第 １の粉末ブレンドの明確に述べた化学的性質すべてを含む。 各粉末ブレンドのバインダー含有量を、製品の製造を容易にし、特定の用途に 対して製品に最適な性質を提供するように選択する。したがって、第１の粉末ブ レンドのバインダー含有量は、第２の粉末ブレンドのバインダー含有量よりも多 いか又は少ないか又はほぼ同等であり得る。第２の粉末ブレンドのバインダー含 有量は、第１の粉末ブレンドの所定のバインダー含有量の重量％と約０〜約２％ 異なるのが好ましく；第１の粉末ブレンドの所定のバインダー含有量と約０．５ ％異なるのがより好ましい。より好適な態様では、第２の粉末ブレンドのバイン ダー含有量は、第１の粉末ブレンドのバインダー含有量よりも少ない。例えば、 第１の粉末ブレンドの所定のバインダー含有量が約９．５重量％である場合、第 ２の粉末ブレンドのバインダー含有量は約７．５重量％〜約１１．５重量％であ り、約９重量％〜約１０重量％が好ましく、約７．５重量％〜約９．５重量％が より好ましく、約９重量％〜約９．５重量％がさらにより好ましい。 少なくとも二つの粉末ブレンドは、各々の少なくとも一部を少なくとも部分的 に並置する、あらゆる手段で提供される。このような手段として、例えば、注入 ；射出成形；押出；同時或いは連続押出；テープキャスティング；スラリーキャ スティング；スリップキャスティング；連続圧縮；同時圧縮；又は前述の任意の 組み合わせが挙げられる。これらの方法のいくつかは、米国特許第4,491,559 号 ；第4,249,955 号：第3,888,662 号；及び第3,850,368 号で説明され、これらの 特許全体は参考として本発明に含まれる。 未処理体形成の際、少なくとも二つの粉末ブレンドを、提供手段又は隔離手段 もしくはこれら両方の手段によって少なくとも部分的に隔離した状態で維持する 。提供手段は、例えば、上述の方法を含み、隔離手段として、物理的に除去可能 な仕切り又は化学的に除去可能な仕切り又はその双方を挙げることができる。 物理的に除去可能な仕切りは、紙又は他の材料のように単純な薄い障壁とする ことができ、この障壁は、少なくとも二つの粉末ブレンドを装填する際、ダイ又 は型に配置し、粉末ブレンドの装填後であって粉末ブレンドの高密度化前に、ダ イ又は型から除去する。より精巧な物理的に除去可能な仕切りとして、同心又は 偏心チューブ（例えば、金属材料、セラミック材料、高分子材料又は自然材料も しくは前述の任意の組み合わせの不透過又は透過シート、スクリーン又はメッシ ュ）を挙げることができる。物理的に除去可能な仕切りの形状は、少なくとも二 つの粉末ブレンドの隔離を容易にする任意の形状とすることができる。 化学的に除去可能な仕切りとして、化学的手段によって隔離した少なくとも二 つの粉末ブレンドから除去するか又はこの粉末ブレンドで消費することができる 、単純、又は複雑あるいはその両方の形態、若しくは透過又は不透過あるいはこ れら両方の組み合わせの任意の仕切りが挙げられる。このような手段として、浸 漬熱分解又は不安定材料又は合金、もしくは、上述の任意の組み合わせを挙げる ことができる。化学的に除去可能な仕切りは、本発明の製品の形成を容易にする 。ここで少なくとも二つの領域は、断面的にも固形の幾何学形状についても複雑 な 形状を含む。 本発明の態様として、隔離し且つ少なくとも部分的に並置した少なくとも二つ の粉末ブレンドを、例えば、単軸成形、二軸成形、三軸成形、静水成形、ウェッ トバッグ(wet bag)成形を含む成形によって、室温又は高温で高密度化する。 いずれの場合も、圧縮されていてもいなくても、隔離しかつ少なくとも部分的 に並置する少なくとも二つの粉末ブレンドの固体形状は、立方体、平行六面体、 ピラミッド形、切頭角錐、円筒形、中空円筒形、円錐形、切頭円錐形、球、球帯 、球台、球扇形、円筒形の穴を有する球、円錐形の穴を有する球、円環面、スラ イスした円筒形、蹄状体、たる形、角錐台、楕円体及びこれらの組み合わせを含 み得る。形状又は形状の組み合わせを直接達成するためには、隔離し且つ少なく とも部分的に並置した少なくとも二つの粉末ブレンドを、高密度化の前後あるい はその両方で成形することができる。高密度化前成形技術として、上述の提供手 段及び未処理体の機械加工又は未処理体の組成変形、もしくはこれらの組み合わ せのいずれかを挙げることができる。高密度化後の成形として、研削又は任意の 機械加工作業を挙げることができる。 未処理体の断面図は、単純であるか又は複雑であるか又はこれら両方の組み合 わせであり得る。形状は、正方形、長方形、三角形、平行四辺形、台形、五角形 、六角形等のような多角形；円；環形；楕円形；等を含む。 隔離し且つ少なくとも部分的に並置した少なくとも二つの粉末ブレンドを含有 する未処理体を、液相焼結によって高密度化する。高密度化として、本発明の製 品を製造することに矛盾しないあらゆる手段を挙げることができる。このような 手段として、真空焼結、加圧焼結、及びホットアイソスタティック成形（HIP） 、等が挙げられる。これらの手段は、最小限の多孔性を有する実質的に理論上高 密度な製品を製造するのに十分な温度及び／又は圧力で行われる。より詳細には 、温度と時間は、磁気飽和率と一致するように定められ、炭化タングステン−コ バルト系に関する好適な態様において、この温度及び時間は、各粉末ブレンドに 対して最少化し、高密度化の際、バインダー移動を制御する。即ち、各粉末ブレ ンドの磁気飽和率を調整した後、各粉末ブレンドの高密度化温度は一致し、高密 度化時間もこれに伴って最少化される。例えば、炭化タングステン−コバルト製 品 に対して、このような温度は、約１３００℃（２３７２°Ｆ）〜約１６５０℃（ ３００２°Ｆ）の温度を含み；約１３５０℃（２４６２°Ｆ）〜約１５３７℃（ ２７３２°Ｆ）が好ましく；約１５００℃（２３７２°Ｆ）〜約１５２５℃（２ ７７７°Ｆ）がより好ましい。高密度化圧力は、約０kPa(０psi)〜約２０６，８ ５０kPa(３０，０００psi)であり得る。炭化物製品に対して、加圧焼結を、約１ ３７０℃（２４９８°Ｆ）〜約１５４０℃（２８０４°Ｆ）の温度で、約１，７ ２３kPa(２５０psi)〜約１３，７９０kPa(２０００psi)で実施することができる 一方、HIP を、約１，３１０℃（２３９０°Ｆ）〜約１４３０℃（２６０６°Ｆ ）の温度で、約５８，９５０kPa(１０，０００psi)〜約２０６，８５０kPa(３０ ，０００psi)で実施することができる。 気圧の非存在下、即ち、真空；又は不活性雰囲気、例えば、IUPAC の１８族の 一つ以上のガス；窒素雰囲気、例えば窒素、フォーミングガス（forming gas） （窒素９６％、水素４％）、及びアンモニア等；浸炭雰囲気；又は還元ガス混合 物、例えば、H₂／H₂O、CO／CO₂、及びCO／H₂／CO₂／H₂O 等；又は前述の任意の 組み合わせで、高密度化を実施する。 本発明について特定の理論又は説明により結び付くものではないが、本発明の 作用を説明しようとすると、未処理体を液相焼結する場合であっても、第１の粉 末ブレンドからのバインダーは、毛管湿潤化によって第２の粉末ブレンドに移動 するか又は第２の粉末ブレンドのセラミック成分は、溶解、拡散及び沈殿メカニ ズムによって第１の粉末ブレンドに移動するようである。 毛管移動メカニズムに関しては、金属バインダー、特に炭化物−コバルト系の 金属バインダーは、セラミック成分粒子を容易に湿潤化することができる。第１ の粉末ブレンドと第２の粉末ブレンドとの粒度の差は、少なくとも二つの粉末ブ レンドの有効毛管径の差に対応する。第２の粉末ブレンド（例えば、微粒度の粉 末ブレンド）の有効毛管径が小さいため、溶融バインダーを第１の粉末ブレンド から第２の粉末ブレンドに移動させる駆動力を提供する。 溶解、拡散及び沈殿メカニズムに関しては、少なくとも二つの粉末ブレンドの 粒度の差は、少なくとも二つの粉末ブレンドの有効粒子表面積の差に対応する。 第２の粉末ブレンド（即ち、微粒子粉末）の有効表面積は大きいため、高密度化 の際にその面積を縮小させる駆動力がある。結果的に、より微細な粒子が優先的 に溶融バインダーに溶解し、第１の粉末ブレンドの領域に拡散し、第１の粉末ブ レンドの粗粒子に沈殿する。 本発明を以下の実施例によって例示する。これらの実施例を、本発明のさまざ まな態様を示しかつ明瞭にするために提供する。実施例は本発明の範囲を制限す るものとして解釈すべきではない。実施例１ 本実施例は、中でも、製品の製造方法、製品、及び本発明の製品の使用方法を 示す。特に、本実施例は、第１領域が粗粒度の炭化物材料を含有し、第２領域が 微粒度の炭化物材料を含有する第１領域及び第２領域を有する製品の製造を示す 。単一の製品において所定の外観又は表面輪郭を有する、第１領域及び第２領域 の並置によって、材料の除去、特に採鉱作業において石炭を除去するための使用 が容易になる。本実施例は、製品の製造方法、製品の特徴及び製品の使用方法の 説明を記述する。 製造方法 本実施例による製品を製造するために、第１の粉末ブレンドと第２の粒状粉末 ブレンドを別々に調製した。第１の粉末ブレンド（図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃでは３ １４で示す）は、マクロ結晶炭化タングステン（Kennametal Inc．Fallon，Neva da）約８７．７６重量％、市販の超微細コバルトバインダー約９．８４重量％、 パラフィンワックス潤滑剤約２．１５重量％及び界面活性剤約０．２５重量％を 含有した。 次に、第１の粉末ブレンドの一部を焼結し、約１マイクロメートル〜約２５マ イクロメートルの観測粒度を有し、分散粒度が一般的に約４０マイクロメートル 台の粒度を有し得る炭化タングステンの平均粒度を、焼結製品の保磁力（H_c）及 びバインダー含有量（X_co）を測定した後に式（１）で約６．７マイクロメート ルと計算した。 第２の粉末ブレンド（図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃでは３１３として示す）は、マク ロ結晶化炭化タングステン(Kennametal Inc.，Fallon，Nevada)約８８．８２重 量％、市販のコバルトバインダー約８．７８重量％、パラフィンワックス潤滑剤 約２．１５重量％及び界面活性剤約０．２５重量％を含有した。焼結片の炭化タ ングステンの観測粒度は、約１〜約９マイクロメートルであり、分散が一般に約 ４０マイクロメートル台のサイズを有し、式（１）によって平均粒度を約２．８ マイクロメートルと計算した。 第１の粉末ブレンド３１４及び第２の粉末ブレンド３１３を、図３Ａに概略的 に示す装填構造体３０１を使用して、約１９ｍｍ（０．７５インチ）の直径を有 するダイキャビティに装填した。装填構造体３０１は、下部ラム３０３とダイ３ ０２の円筒形側壁部との係合、外側装填漏斗とダイキャビティとの間の接触点３ ０７を有する外側装填漏斗３０４の配置を含み、内側装填漏斗３０８は、下部ラ ム３０３の接触点３１１で、約１０ｍｍ（０．３９インチ）と測定された直径を 有する、物理的に除去可能な部分３１０を介して表面３１２を画定する前部に接 触する。第１の粉末ブレンド約８．４ｇを内部装填漏斗３０８に注入した。第２ の粉末ブレンド約１８．６ｇを外部装填漏斗３０４に装填した。第１の粉末ブレ ンド３１４及び第２の粉末ブレンド３１３をダイキャビティ内に配置した後、内 側及び外側装填漏斗を除去して第１の粉末ブレンド３１４及び第２の粉末ブレン ド３１３間に境界面３１７を形成した。表面３１６を画定する後部を有する上部 ラム３１５は、約室温で第１の粉末ブレンド３１４及び第２の粉末ブレンド３１ ３に約３１，１３８ニュートン(N)(７，０００ポンド(lbs.))の負荷で係合した 。負荷を除いた後、未処理体をダイキャビティから取り出し、該未処理体は下部 ラム３０３によって画定された前部３２１及び上部ラム３１５によって画定され た後部を有した。さらに、未処理体３２０は圧縮された第１の粉末ブレンド３１ ４及び第２の粉末ブレンド３１３を含んだ。第１の粉末ブレンド３１４及び第２ の粉末ブレンド３１３を含有する未処理体を十分な個数（約７２）成形するまで 、この動作を繰り返した。第１の粉末ブレンド３１４のみから成る幾つかの未処 理体及び第２の粉末ブレンド３１３のみから成る他の未処理体を成形した。これ らの未処理体を、未処理体３２０の焼結の際、第２の粉末ブレンドに接触する第 １ の粉末ブレンドの同時高密度化の結果として起こり得る変化のタイプを決定する ために、コントロール試料として使用した。 十分な個数の未処理体３２０を成形した後、未処理体３２０及びコントロール 試料を超温加圧焼結炉(Ultra-temp Corporation，Mt．Clement，Missouri)に配 置した。この炉及び内容物を約５トルまで排気し、真空下で約３．３℃（６°Ｆ ）／分の速度で約室温〜約１７７℃（３５０°Ｆ）に昇温し；約１７７℃（３５ ０°Ｆ）で約１５分間保持し；約３．３℃（６°Ｆ）／分で約１７７℃（３５０ °Ｆ）から約３７１℃（７００°Ｆ）に加熱し；約３７１℃（７００°Ｆ）で約 ９０分間保持し；約１．７℃（３°Ｆ）／分で約３７１℃（７００°Ｆ）から約 ４２７℃（８００°Ｆ）に加熱し；約４２７℃（８００°Ｆ）で約４５分間保持 し；約１．４℃／分で約４２７℃（８００°Ｆ）から約５３８℃（１０００°Ｆ ）に加熱し；約５３８℃（１０００°Ｆ）で約１２分間保持し；約１．４℃（２ ．５°Ｆ）／分で約５３８℃（１０００°Ｆ）から約５９３℃（１０００°Ｆ） に加熱し、約４．４℃（８°Ｆ）／分で約５９３℃（１０００°Ｆ）から約１， １２１℃（２０５０°Ｆ）に加熱し；約１３マイクロメートル〜約２９マイクロ メートルの真空下で、約１，１２１℃（２０５０°Ｆ）で約３０分間保持し；約 ４．４℃（８°Ｆ）／分で約１，１２１℃（２０５０°Ｆ）から約１，２８８℃ （２３５０°Ｆ）に加熱し；アルゴンを約１５トルで導入しながら約１，２８８ ℃（２３５０°Ｆ）で約３０分間保持し；アルゴンを約５，５１６kPa(８００ps i)の圧力まで導入しながら約３．３℃（６°Ｆ）／分で約１，２８８℃（２３５ ０°Ｆ）から約１，５１０℃（２７５０°Ｆ）に加熱し；約１，５１０℃（２７ ５０°Ｆ）で約５分間保持し；炉の電源をオフにし、炉及びその内容物を約５． ６℃（１０°Ｆ）／分で約室温に冷却した。 焼結した第１の粉末ブレンドのみ及び焼結した第２の粉末ブレンドのみの焼結 コントロール試料を含む焼結製品（直径約１５．９ｍｍ（０．６２５インチ）で 、先端角度φ約７５°を有した）を、金属組織学、湿式化学分析、磁気性質同定 化、硬度及びエネルギー分散ｘ軸分析(EDS)を使用して同定した。 表Ｉは、本実施例によって製造した製品の第１領域及び第２領域の特徴並びに 第１の粉末ブレンドのみ及び第２の粉末ブレンドのみの焼結コントロールの特徴 の結果を示す。湿式化学分析の結果から、製品を製造するための未処理体の高密 度化の際、コバルトバインダーが第１の粉末ブレンドから第２の粉末ブレンドに 移動したことがわかる。コバルトバインダーのこの移動により、第１の粉末ブレ ンドのみからなる焼結コントロール試料と比較する第１領域の硬度の効果及び焼 結第２の粉末ブレンドのみからなる焼結コントロールと比較する第２の部分の硬 度の効果を示した。 図４Ａは、境界面４１７で第２の部分４１３に接触する第１の部分４１４を有 する焼結製品４０１の長手方向の断面の倍率約３．４倍の顕微鏡写真である。前 領域４２１は未処理体の前領域に対応し、後部４２２は未処理体の後部に対応す る。第１領域４１４及び少なくとも一つの追加領域４１３間の境界面４１７の倍 率約５００倍の顕微鏡写真を図４Ｂに示し、倍率約１５００倍の顕微鏡写真を図 ４Ｅに示す。図４Ｃ及び第４Ｄは、第１領域４１４及び第２領域４１３それぞれ の倍率約５００倍の顕微鏡写真であり、図４Ｆ及び図４Ｇは、第１領域４１４及 び第２領域４１３それぞれの倍率約１５００倍の顕微鏡写真である。第１領域４ １４及び第２領域４１３の成分は、図４Ｅ、４Ｆ及び４Ｇで同一であり、コバル ト合金バインダー４２５、粗粒子炭化タングステン４２６及び微粒子炭化タング ステン４２７を含有する。自然発生的に形成された結合線４１７は、炭化タング ステン粒度の突然の変化として、図４Ｅに明瞭に見られる。クラック及び混在物 のない、自然発生的に形成された冶金的に優れた結合が存在する。これらの高密 度化した焼結製品は、イータ相及びＣ多孔性もない。 本実施例の方法によって製造した製品内のコバルト分布を数量化するために、 取り付けられ、かつ磨いた試料を、エネルギー分散ｘ線分析(EDS)を使用して、 製品の異なる直径に対して、スタンダードレススポットプローブ分析によって分 析した。特に、LaB₆カソード電子銃システム及びシリコン−リチウム検出器（Ox ford Instruments Inc.，Analytical System Division，Microanalysis Group， Bucks，England）を有するエネルギー分散ｘ線システムを備えたJSM-6400走査電 子顕微鏡(Model No．ISM64-3，JEOL LTD，Tokyo，Japan)を加速電位約２０keV で使用した。走査領域を約１２５マイクロメートル×約４マイクロメートルとし て測定した。各領域を同じ時間間隔（約５０秒の時間）だけ走査した。隣接領域 間のステップサイズは約０．１ｍｍ（０．００４インチ）であった。図５Ａ及び ５Ｂは、このスタンダードレス分析及び領域にわたった平均の結果を示す。図５ Ａは、直径約１０．５ｍｍで行ったスポットプローブ分析の結果に対応し、第１ 領域（平均約１１．９重量％）から第２領域（平均約７．２重量％）へのコバル ト含有量の段階毎の変化を示す。同様に、図５Ｂは、直径約１５．５ｍｍ（０． ６１０インチ）のスポットプローブ分析の結果を示し、製品の第１領域（平均約 １２．３重量％）から第２領域（平均約７．６重量％）へのコバルト含有量のス テップ毎の変化を示す。 図６は、製品の硬度プロファイルの結果を表し、ここでは、第１領域の硬度（ この製品の内側又はコア部分で、ロックウェルＡ≒８７．４〜８７．８）が第２ 領域の硬度（本製品の外側又は外周部分では、ロックウェルＡ≒８８．３〜８８ ．７）よりも低いことを示す。 使用方法 本実施例によって製造した十分な個数の焼結製品を鋼体にろう付けして、 "KE NNAMETAL"(登録商標)KB175SLSA 切削システムに関連して使用され、図７に概略 的に示す "KENNAMETA"(登録商標)U765KSA 円錐形工具を成形する。製品のろう付 けは、"Cutting Tool Having Tip with Lobes" というタイトルの1994年6 月28 日にマッサら（Massa et al.）の名前で発行された、同一出願人が所有する米 国特許第5,324,098 号に開示される物質を使用して実施した。米国特許第5,324, 098 号の手段は参考として含まれる。円錐形工具７０１は、装着された硬質切削 チップ７０２を有する細長いボディ７０５から成る。細長いボディ７０５は、軸 方向前端部７１０及び軸方向後端部７０７を有する。端部７１０と７０７との間 には、半径方向に突出するフランジ７０４、細長い直径部分７１１及び直径の小 さな部分７０６がある。軸方向前端部７１０は、硬質切削チップ７０２を受ける ソケット７０９を含む。硬質切削チップ７０５は、第１領域７０４及び第２領域 ７１５、少なくとも部分的かつ自然発生的かつ冶金的に結合した境界面７１７か ら成る。硬質チップ７０２は、装着手段７０３によって細長いボディ７０５に接 触する。装着手段７０３は、ろう付け、焼ばめ、締まりばね及びこれらの組み合 わせを含み得る。円錐形工具７０１は、保持スリーブ又はクリップ７０８として 図７に示す保持手段を含み得る。 切削システムをJoy 12HN9 Continuous Miner(Joy Manufacturing Co.，Ltd.， Johannesburg，South Africa)と共に使用して石炭を採鉱した。特に、圧縮強度 又は硬度約１２メガパスカル(MPa)（３．５キロポンド／平方インチ(ksi)）の石 炭を、粗粒子炭化タングステン−コバルト合金（表Ｖの試料１０を参照のこと） から製造した従来技術の工具を使用して、所与の距離に対して約３ｍ（９．８フ ィート）採鉱し、工具は本実施例によって製造した製品を含んだ。４ｍ（１３． １フィート）、８ｍ（２６．２フィート）及び１２ｍ（３９．４フィート）の採 鉱後、従来技術を含む工具及び本実施例によって製造した製品を含む工具の長さ の変化を決定した。幾つかの工具の先端の夾角も測定した。４ｍ（１３．１フィ ート）、８ｍ（２６．２フィート）及び１２ｍ（３９．４フィート）のさまざま な位置で決定した結果を、表ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶにそれぞれまとめた。とくに 、表ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶは、工具の位置、従来技術を含む工具及び本実施例の 製品を含む工具の長さの変化、長さの変化の割合、従来技術の工具のチップ夾角 の大きさ、本発明の夾角の大きさ及び従来技術の工具のチップ夾角の変化：本発 明のチップ夾角の変化を示す。すべての工具のチップ夾角は約７５°から出発す ることに注目されたい。 本発明のさまざまな態様を図形的に示すために、図８及び９は、４ｍ（１３． １フィート）の採鉱後の位置１、３及び５並びに８ｍ（２６．２フィート）の採 鉱後の位置Ｉ、５及び６の切削システムの位置の関数として、本発明の先端 測定した。その比較を表す。表ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶのデータ並びに図８及び９ に示す比較から、本発明によって製造した製品が元の輪郭を維持しつつ、優れた 耐磨耗性を提供することがわかる。したがって、本実施例は、材料を除去するこ とを含む用途に対して優れた性質を呈する製品の製造方法を示す。 実施例ＩＩ 本実施例は、ある範囲量の第１の粉末ブレンドを、少なくとも一つの追加粉末 ブレンドと結合させて本発明の製品を製造することを示す。特に、実施例１の方 法を実質的に繰り返して直径約１７．５ｍｍ（０．６８９インチ）の焼結製品を 製造し、未処理体の総重量は、２７ｇではなく約４７ｇと測定され、未処理体の 直径は約２１ｍｍ（０．８２７インチ）であった。さらに、この実施例の未処理 体を成形するために使用した圧縮負荷は、３１，１３８N(７０００lbs)ではなく 、約３７，３６５N(８４００lbs)であった。 実施例１におけるように、第１の粉末ブレンドのみから成るか又は第２の粉末 ブレンドのみから成るコントロール試料を比較のために形成した。得られた本実 施例の製品を、実施例１に類似した方法で同定した。表Ｖは、結合して未処理体 を成形し、最終的には高密度化製品を形成する第１の粉末ブレンド及び第２の粉 末ブレンドの重量％、第１の粉末ブレンドのゾーン寸法、湿式化学分析の結果、 硬度測定の結果、磁気性質測定の結果をまとめる。したがって、本実施例は、本 発明の方法によって製造する製品の第１領域及び第２領域のバインダー含有量を 適合させる方法を教示する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コンレイ、エドワード ブイ. アメリカ合衆国 15642 ペンシルバニア 州 ノース ハミングドン ラボンネ ド ライブ 10187 【要約の続き】 寿命に対して長期化した有効寿命を有する。本発明の多 領域サーメットは、例えば、採鉱、建設、農業及び金属 除去の用途を含む材料操作又は除去のための工具を含む 製品で使用することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）所定の粒度を有する第１のセラミック成分及び所定量の第１のバイン ダーを含有する第１の粉末ブレンドと、第１の粉末ブレンドの所定の粒度よりも 小さな粒度を有する第２のセラミック成分及び第１の粉末ブレンドの所定量とほ ぼ同量の第２のバインダーを含有する少なくとも一つの追加の粉末ブレンドとを 含有する少なくとも二つの粉末ブレンドを提供する工程、（ｂ）第１の粉末ブレ ンドと少なくとも一つの追加の粉末ブレンドとを並置させ、これによって少なく とも二つの粉末ブレンド間に少なくとも一つの境界面であって、少なくとも部分 的な境界面を形成する工程、及び（ｃ）少なくとも二つの粉末ブレンドが少なく とも部分的に高密度化し、自然発生的に結合する程度に十分な温度に並置した少 なくとも二つの粉末ブレンドを加熱し、これによって、異なる性質を少なくとも 一つ有する少なくとも二つの領域であって少なくとも部分的に自然発生的に結合 する領域を含む複合体を形成する工程を含む、複合体の製造方法。 ２．セラミック成分がホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物、これらの 混合物、これらの溶液及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含有す る、請求項１記載の方法。 ３．ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物、これらの混合物、これらの 溶液及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つの金属がIUPAC の２族、３ 族、４族、５族、６族、７族、８族、９族、１０族、１１族、１２族、１３族及 び１４族のうちの金属を一つ以上含有する、請求項２記載の方法。 ４．セラミック成分がIUPAC の３族、４族、５族及び６族のうちの一つ以上の金 属の炭化物を少なくとも一つ含有する、請求項１記載の方法。 ５．少なくとも一つの炭化物がTi，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo 及び Wのうちの 一つ以上の少なくとも一つの炭化物を含有する、請求項４記載の方法。 ６．少なくとも一つの炭化物が炭化タングステンを含有する、請求項５記載の方 法。 ７．所定の粒度が約サブマイクロメートル〜約４２０マイクロメートルの範囲で ある、請求項１記載の方法。 ８．所定の粒度が約サブマイクロメートル〜約３０マイクロメートルであり、粒 子の分散が約４０マイクロメートル台であり得る、請求項７記載の方法。 ９．所定の粒度が約１マイクロメートル〜約３０マイクロメートルであり、粒子 の分散が約４０マイクロメートル台であり得る、請求項８記載の方法。 １０．第１の粉末ブレンド及び少なくとも一つの追加の粉末ブレンドのバインダ ーがIUPAC の８族、９族及び１０族、これらの混合物、これらの合金及びこれら の組み合わせのうちの一つ以上の金属を含有する、請求項１記載の方法。 １１．バインダーが鉄、ニッケル、コバルト、これらの混合物、及びこれらの合 金のうちの一つ以上を含有する、請求項１０記載の方法。 １２．バインダーがコバルト又はコバルト合金から本質的になる、請求項１１記 載の方法。 １３．並置が圧縮、スリップ、スラリーキャスティング、テープキャスティング 、射出成形、押出及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つによって、未 処理体を形成することを含む、請求項１記載の方法。 １４．未処理体を圧縮によって成形する、請求項１３記載の方法。 １５．前記温度での少なくとも部分的な高密度化の少なくとも一時期に、少なく とも二つの粉末ブレンドを少なくとも部分的に加圧する、請求項１記載の方法。 １６．第１のバインダーの所定量が約２重量％〜約２５重量％である、請求項１ 記載の方法。 １７．バインダーの所定量が約５重量％〜約１５重量％である、請求項１６記載 の方法。 １８．バインダーの所定量が約８重量％〜約１０重量％である、請求項１７記載 の方法。 １９．第１の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度：少なくとも一つの追加 の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度の比が約１．５〜約１２である、請 求項１記載の方法。 ２０．第１の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度：少なくとも一つの追加 の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度の比が約２〜約３である、請求項１ ９記載の方法。 ２１．少なくとも二つの粉末ブレンド間の少なくとも一つの部分的な境界面が未 処理体の少なくとも一つの表面を横切る、請求項１記載の方法。 ２２．並置の際、少なくとも二つの粉末ブレンドの少なくとも一部分を所定形状 に成形する、請求項１記載の方法。 ２３．（ａ） 平均粒度が粗い第１のセラミック成分及び第１のバインダーを含 有する第１領域、及び （ｂ） 第２のセラミック成分及び第２のバインダーを含有する少なくとも一つ の追加領域とを含む製品であって、第２のセラミック成分の平均粒度が第１領域 のセラミック成分の平均粒度より小さく、少なくとも一つの追加領域の第２のバ インダー量が第１領域の第１のバインダー量よりも多く、第１領域及び少なくと も一つの追加領域が少なくとも一つの自然発生形成境界面を少なくとも一部共有 する、製品。 ２４．少なくとも一部が第１領域及び少なくとも一つの追加領域からなる表面で あって、少なくとも一部共有する自然発生形成境界面を少なくとも一部横切る表 面を少なくとも一つさらに有する、請求項２３記載の製品。 ２５．第１及び第２のセラミック成分がホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケ イ化物、これらの混合物、これらの溶液及びこれらの組み合わせのうちの少なく とも一つを含有する、請求項２３記載の方法。 ２６．ホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物、これらの混合物、これら の溶液及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つの金属がIUPAC の２族、 ３族、４族、５族、６族、７族、８族、９族、１０族、１１族、１２族、１３族 及び１４族のうちの一つ以上の金属を含有する、請求項２５記載の方法。 ２７．第１及び第２のセラミック成分がIUPAC の３族、４族、５族及び６族のう ちの一つ以上の金属の炭化物を少なくとも一つ含有する、請求項２５記載の方法 。 ２８．少なくとも一つの炭化物がTi，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo 及び Wのうち の一つ以上の炭化物を少なくとも一つ含有する、請求項２７記載の方法。 ２９．少なくとも一つの炭化物が炭化タングステンを含有する、請求項２８記載 の製品。 ３０．第１部分の第１のセラミック成分の粒度が約サブマイクロメートル〜約４ ２０マイクロメートルの範囲である、請求項２３記載の方法。 ３１．第１部分の第１のセラミック成分の粒度が約サブマイクロメートル〜約３ ０マイクロメートルであり、粒子の分散が約４０マイクロメートル台であり得る 、請求項３０記載の方法。 ３２．第１部分の第１のセラミック成分の粒度が約１マイクロメートル〜約３０ マイクロメートルであり、粒子の分散が約４０マイクロメートル台であり得る、 請求項３１記載の方法。 ３３．バインダーがIUPAC の８族、９族及び１０族、これらの混合物並びにこれ らの合金からの金属を一つ以上含有する、請求項２３記載の製品。 ３４．バインダーが鉄、ニッケル、コバルト、これらの混合物、及びこれらの合 金のうちの一つ以上を含有する、請求項３３記載の製品。 ３５．バインダーがコバルト又はコバルト合金から本質的になる、請求項３４記 載の製品。 ３６．第１領域の第１のバインダーが約０．５マイクロメートル〜約２．５マイ クロメートルの平均自由行程を含む、請求項３５記載の製品。 ３７．少なくとも一つの追加領域のバインダーが約０．５マイクロメートル〜約 １．５マイクロメートルの平均自由行程を含む、請求項３６記載の製品。 ３８．少なくとも一つの追加領域のバインダーが約０．８マイクロメートルの平 均自由行程を含む、請求項３７記載の製品。 ３９．バインダー含有量が約２重量％〜約２５重量％である、請求項２３記載の 製品。 ４０．バインダー含有量が約５重量％〜約１５重量％である、請求項３９記載の 製品。 ４１．バインダー含有量が約８重量％〜約１０重量％である、請求項４０記載の 製品。 ４２．第１の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度：少なくとも一つの追加 領域の第２のセラミック成分の平均粒度の比が約１．５〜約１２である、請求項 ２３記載の方法。 ４３．第１の粉末ブレンドのセラミック成分の平均粒度：少なくとも一つの追加 の領域の第２のセラミック成分の平均粒度の比が約２〜約３である、請求項４２ 記載の方法。 ４４．（ａ） 製品の第１領域の少なくとも一部分を材料と係合させる工程、 （ｂ） 製品の少なくとも一つの追加の領域の少なくとも一部分を材料と係合さ せる工程、 （ｃ） 材料の少なくとも一部分を溝開けする工程、 （ｄ） 製品の第１領域の少なくとも一部分を磨耗させる工程、 （ｅ） 製品の少なくとも一つの追加の領域の少なくとも一部分を、第１領域の 少なくとも一部分とほぼ同じ程度に磨耗させる工程、及び （ｆ） 工程（ａ）〜（ｅ）を続ける工程とを含み、これによって、一つの領域 から成る従来技術の製品と比較して製品の有効寿命を長期化させる製品の使用方 法であって、製品の少なくとも一部分が異なる性質を少なくとも一つ呈する少な くとも二つの領域を含み、第１領域が第１のセラミック成分及び第１バインダー を含有し、少なくとも一つの追加領域が第１領域の第１のセラミック成分の粒度 よりも小さな粒度を有する第２のセラミック成分及び第２のバインダーを含有す る、製品の使用方法。 ４５．材料が鉱石又は鉱物を含有し、製品が円錐形ビットを含む、請求項４４記 載の方法。 ４６．材料がコンクリート又は他の人工材料を含有し、製品が円錐形ビットを含 む、請求項４４記載の方法。 ４７．製品がサーメットインサート、円板ブレード、切株カッター又は研削盤を 伴う農業用工具、耕作工具、土壌工事工具、掘削又は切削工具、アースオーガー 、鉱物ドリル又は削岩機、建設機器ブレード、ロールカッター、粉砕機械及びコ ーティング又はチップ制御設計のいずれかを有するか有さない切削インサートの うちの少なくとも一つを含む、請求項４４記載の方法。 ４８．材料が天然材料、合成材料及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも一 つを含有する、請求項４４記載の方法。 ４９．製品が円錐形ビットを含む、請求項４７記載の方法。 ５０．掘削で使用するためのチップであって、 半径方向外側に延出し、かつ長手方向軸ｘ−ｘに沿って後部に延出する前部、 及び 工具ボディに装着するための後部を有し、 後部が長手方向軸ｘ−ｘに沿って前部に結合し、かつ前部の後ろに配置され、 第１のサーメット組成物及び第２のサーメット組成物を有し、 第１のサーメット組成物が第１のセラミック成分の粒度及び第１のバインダー 含有量を有し、 第２のサーメット組成物が第２のセラミック成分の粒度及び第２のバインダー 含有量を有し、 第１のバインダー含有量が第２のバインダー含有量よりも低く、第１の粒度が 第２の粒度よりも大きく、 第１のサーメット組成物が第２のサーメット組成物の半径方向内側に配置され 、第２のサーメット組成物と自然発生的かつ冶金的に結合し、かつ 掘削での使用の際、第１のサーメット組成物が第２のサーメット組成物よりも 耐磨耗性を有する、掘削で使用するためのチップ。 ５１．第１のサーメット組成物が第１の最前部を有し、第２のサーメット組成物 が第２の最前部を有し、第１の最前部が第２の最前部よりも前に延出する、請求 項５０記載のチップ。 ５２．第１のサーメット組成物が第１の硬度を有し、第２のサーメット組成物が 第２の硬度を有し、第２の硬度が第１の硬度よりも高い、請求項５０記載のチッ プ。 ５３．第１のサーメット組成物が第１の硬度を有し、第２のサーメット組成物が 第２の硬度を有し、第２の硬度が第１の硬度よりも高い、請求項５１記載のチッ プ。 ５４．第１のサーメット組成物が炭化タングステンから本質的になり、第１のバ インダーがコバルト及びコバルト合金からなる群から選択され、第２の焼結炭化 物合金組成物が炭化タングステンから本質的になり、第２のバインダーがコバル ト及びコバルト合金から成る群から選択される、請求項５０記載のチップ。 ５５．第１の及び第２のサーメット組成物が０容量％のイータ相を含む、請求項 ５０記載のチップ。 ５６．第１のサーメット組成物がコバルト約３重量％〜約１５重量％であり、第 ２のサーメット組成物がコバルト約５〜約２５重量％を有する、請求項５４記載 のチップ。 ５７．第１のサーメット組成物がコバルト約５〜約１０重量％を有し、第２のサ ーメット組成物がコバルト約８重量％〜約１５重量％を有する、請求項５４記載 のサーメットチップ。 ５８．第１のセラミック成分の粒度が約サブマイクロメートル〜約３０マイクロ メートルであり、粒子の分散が約４０マイクロメートル台であり得る、請求項５ ０記載のチップ。 ５９．第１のセラミック成分の粒度が約５マイクロメートル〜約１０マイクロメ ートルである、請求項５８記載のチップ。 ６０．第１の粒度の炭化物粒子及び第１のバインダーを含有する第１の粉末ブレ ンドと第２の粒度の炭化物粒子及び第２のバインダーを含有する第２の粉末ブレ ンドとを並置したものを圧縮することによって、第１の粉末ブレンドと該第１の 粉末ブレンドから隔離した第２の粉末ブレンドを有する未処理体を製造する工程 、及び液相焼結し、第１のバインダーの少なくとも一部を第２のバインダーへ移 動させ、第２の粉末ブレンドのバインダー濃度を高めることによって高バインダ ー濃度を生成することによる、未処理体を高密度化する工程を含む部材の製造方 法であって、第１の粒度が第２の粒度よりも大きい、焼結炭化物合金部材の製造 方法。 ６１．前端部及び後端部を有する細長い工具ボディ及び工具ボディの前端部に固 定される硬質チップを含む材料成形を操作する工具であって、このような操作に よって研削を実施する工具であって、硬質チップが（ａ） 平均的に粗い粒度を 有する第１のセラミック成分及び第１のバインダーを含有する第１領域と、（ｂ ） 第２のセラミック成分及び第２のバインダーを含有する少なくとも一つの追 加領域とを含み、第２のセラミック成分の平均粒度が第１領域のセラミック成分 の平均粒度よりも小さく、少なくとも一つの追加の領域の第２のバインダー量が 第１領域の第１のバインダー量よりも多く、第１領域及び少なくとも一つの 追加領域が少なくとも一つの自然発生形成境界面を少なくとも一部共有する、上 記工具。 ６２．第１領域及び少なくとも一つの追加の領域から少なくとも一部がなる表面 であって、少なくとも一部を共有する自然発生形成境界面を少なくとも一部横切 る表面を少なくとも一つさらに有する、請求項６２記載の工具。 ６３．硬質チップが自己研磨性である、請求項６２記載の工具。 ６４．第１のセラミック成分が炭化タングステンから本質的になり、第１のバイ ンダーがコバルト及びコバルト合金から成る群から選択され、第２のセラミック 成分が炭化タングステンから本質的になり、第２のバインダーがコバルト及びコ バルト合金から成る群から選択される、請求項６２記載の工具。