JPH10512621A - 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、さら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、バインダー含有量が高く、少なくとも第２領域へ徐々に又は平滑に推移する一部分を呈するのが好ましい。多領域サーメットは、圧縮負荷をうける用途に特に有用であり、ここでモノリシック製品の引っ張り応力又は疲労の限界を越える。異なる性質（例えば、異なる炭化物粒度、異なる炭化物の化学的性質、異なるバインダー含有量、異なるバインダーの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、かつ高密度化することによって、サーメットを製造する。セラミックの第１領域は、第１のセラミック成分及び所定量のバインダーを含み、第１領域に並置又は隣接するサーメットの第２領域は、第２のセラミック成分及び所定量よりも低い第２のバインダー含有量を含む。本発明の多領域サーメットを、例えば、圧縮技術、押出、超臨界処理、化学処理、材料処理及び超高圧を含む材料処理技術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。 これにも関わらず、モノリシック焼結炭化物合金は、大きな圧縮応力をうける 設備で使用される。しかし、設備全体をモノリシック焼結炭化物合金から形成す るのではなく、装置の選択された部分のみがモノリシック焼結炭化物合金を含有 する。これらの部分は、大きな圧縮応力に加えて、強度の磨耗、衝撃、引っ張り 応力、疲労又はこれらの任意の組み合わせを経験し得る。幾つかの設備では、焼 結炭化物合金部分は、ボディ全体に大きな圧縮応力をうけるにも関わらず、モノ リシック焼結炭化物合金の特定の表面内に引っ張り応力を生成する特定のプロフ ァイルを有する。引っ張り応力が、焼結炭化物合金の引っ張り強度又は焼結炭化 物合金の疲労限界を越えるため、大失敗となる。 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。さらに、満足なモノリシック焼結炭化物合金製品はなく、圧縮応力下 で優れた性能を呈し、さらに圧縮応力による引っ張り応力又は疲労に耐えること ができる優れた強度を呈する多領域焼結炭化物合金製品もない。さらに、圧縮応 力下で優れた性能を呈し、圧縮負荷による引っ張り応力に耐えることができる優 れた強度又は耐疲労性を呈する多領域焼結炭化物合金製品を製造する満足な方法 もない。 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。 上述の理由から、安価に製造することができる多領域焼結炭化物合金製品及び 多領域サーメット製品のニーズが存在する。さらに、圧縮応力下で優れた性能を 呈し、圧縮応力による引っ張り応力に耐えることができる優れた強度を呈し、安 価に製造することができる多領域焼結炭化物合金製品及び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、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を含有する製品に関する。本発明は、さ らに、これらの固有かつ新規な製品の使用方法及び製造方法に関する。 本発明は、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を有し、 好ましくは、引っ張り応力を生成するように又はモノリシック材料の疲労限界を 越えるように圧縮負荷を付与した際に、耐破壊性を呈する製品を提供することに よって、製品の寿命を長期化させて、改良サーメット材料系のサーメット技術に おいて積年のニーズを満たすものである。例として、耐引っ張り破壊性、耐疲労 性又はこれら両方を呈する少なくとも一つの先端エッジ即ち先端部及び適切な圧 縮強度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。 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して固有かつ新規な多領域製品を得る。これらの 製品は、例えば、サーメット内の引っ張り応力を誘導する圧縮負荷のような応用 において、従来技術の製品の有効寿命よりも長期化した有効寿命を有する。 ある態様として、各粉末ブレンドを調整してそれぞれの磁気飽和を適合させる （磁気飽和は、磁気飽和率として表され、例えば、WC-Coの磁気飽和率１００％ （％MS）は、１７，８７０ガウス／cm³に等しい。）。次に、粉末ブレンドをあ る温度である時間、及び任意のある圧力で並置させて粉末ブレンド間のバインダ ー移動を制御し、得られる少なくとも二つの領域間に連続的かつ平滑なバインダ ー含有量の推移を形成し、少なくとも二つの領域間に自然発生的に形成された冶 金的結合を形成する。セラミック成分、バインダー成分又はこれら両方の原料を 加えることによって、各粉末ブレンドの磁気飽和即ち磁気飽和率を所望の値に調 整することかできる。さらなる例として、炭化タングステン−コバルト系では、 各粉末ブレンドが十分に高密度化し、少なくとも二つの領域間で各粉末ブレンド のバインダー移動が連続的かつ平滑に推移するように、各粉末ブレンドの磁気飽 和即ち磁気飽和率を調節する。多量のバインダーを含有する粉末ブレンドは、少 量のバインダーを含有する粉末ブレンドの磁気飽和即ち磁気飽和率よりも低いの が好ましい。例えば、バインダーを多量に含有する粉末ブレンドは、バインダー を少量含有する粉末ブレンド（即ち、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）よりも少なくとも約６％低い磁気飽和率を有するのがよい 。 本発明の固有かつ新規な製品は、少なくとも二つの領域を含み、多領域であっ てもよい。第１領域は、第１の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、好ましくは炭化物を含有する。製品の第２領域は、第１領域と 並置又は隣接され、第１領域の粒度とほぼ同じサイズを有し、第１領域のバイン ダー含有量よりも少ない第２のバインダー含有量を有する。本製品の第１領域は 、第２領域よりも耐破壊性、耐疲労性又はこれら両方が高く、好適な態様ではそ れらの性質がより高い。 本発明の態様として、少なくとも二つの領域の少なくとも一つの性質を、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み合わせを変化させることによって 、調整する。バインダー含有量は、平均的には、少なくとも二つの領域間を連続 的かつ平滑に推移するのが好ましい。少なくとも一つの性質として、密度、色、 外観、反応性、導電性、強度、破壊靱性、弾性率、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、耐化学薬品性等 又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。 本発明の態様として、少なくとも二つの領域の量が変化し得る。例えば、第２ 領域の厚みに対する第１領域の厚みは、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。第１領域を製 品の一部に配置するのが好ましく、このように配置しない場合、モノリシックサ ーメットでは故障が起こる。通常、第１領域及び第２領域は、ほぼ同じ比率で存 在するのがよい。 本発明の態様として、第１領域と第２領域の並置は、平坦な境界面又は湾曲し た境界面又は複雑な境界面又はこれらの任意の組み合わせとして存在し得る。さ らに、第１領域は第２領域を完全に包含するか又は第２領域によって包含される 。 本発明の態様として、本発明の製品を、例えば、機械加工（コーティングされ ていないか又はコーティングされた材料切削インサートを含む）、採鉱、建設、 圧縮技術、押出技術、超臨界処理技術、化学処理技術、材料処理技術及び超高圧 技術を含む材料処理で使用することができる。幾つかの特定の例として、例えば 、押出、加圧及びポリマー合成のためのコンプレッサプランジャ；例えば、ピス トンピン、ベアリングレース、バルブタペット、点火プラグシェル、カン、ベア リングリテーナカップ及びプロペラシャフトの端部を成形するための冷間押出パ ンチ；ワイヤフラットニング又はチューブ成形ロール；例えば、金属成形、セラ ミック金属、ポリマー又はこれらの組み合わせを含む粉末圧縮のためのダイ；フ ィードロール；グリッパ；及び超高圧技術のための構成部材が挙げられる。 本発明の態様は、新規かつ固有の製品の新規な製造方法に関する。即ち、少な くとも第１の粉末ブレンドと第２の粉末ブレンドとを所定の方法で調製して未処 理体を形成する。未処理体の形状が最終製品の形状に対応しない場合、未処理体 を、例えば、未処理体の機械加工又は塑性変形又は彫刻又は他の手段によって、 所望の形状に成形することができる。次に、形状化されていてもいなくても、未 処理体を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を形成するこ とができる。高密度化製品が予備形状化されていないか又はさらなる形状化が望 まれる場合、高密度化製品に研磨又は他の機械加工作業を施す。 本発明の態様として、得られる製品が上述の特性を呈するように、第１の粉末 ブレンド及び第２の粉末ブレンドの成分を選択するのがよい。例えば、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 も比較的高い。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は、ほぼ同じであるか又は異なるか又は少な くとも二つの粉末ブレンド間で連続的に変化するのがよい。 図面の簡単な説明 図１は、第１領域１０２及び第２の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の断面図である。 図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃは、本発明に含まれる製品又は製品の一部の可能な形状 の概略断面図である。 図３Ａは、実施例１の方法に対応する装填構造体３０１の断面図である。 図３Ｂは、実施例１の方法に対応する静水圧構造体３０２の断面図である。 図３Ｃは、実施例１の方法によって形成した未処理体の断面図である。 図４、５、６、７、８及び９は、エネルギー分散分光学(EDS)を使用した、実 施例１の試料番号１、２、３、４、５及び６の距離の関数であるバインダー濃度 測定の結果に対応する。 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、円筒形の軸又は回転対称軸であると仮定する。 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。さらに、境界面１０４は階段状の推移ではな く、第１の領域１０２及び少なくとも一つの追加領域１０３間の連続的かつ平滑 な推移である。さらに、境界面１０４は、第１の領域１０２及び少なくとも一つ の追加領域１０３間の連続的かつ平滑な推移のために、第１領域１０２と区別で きない。製品１０１は、さらに前面１０５及び図１に示すように第１の領域１０ ２の材料の少なくとも一部によって画定した凹面１０６を含む。選択的に、凹面 １０６は、第２の、即ち少なくとも一つの追加領域１０３（図示せず）の材料の 少なくとも一部によって画定され得る。 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、１ １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 、Mo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、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ナノ構造の材料を含む。各領域のセラミック成 分、好ましくは炭化物の平均粒度は異なってもよいが、好適な態様として、各領 域のセラミック成分、好ましくは炭化物の平均粒度はほぼ同じであるのがよい。 好適な態様として、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、さらに好ましくは炭化タングステンの粒度は、約０．１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、粒度分散は一般的に、約４０マイ クロメートル台であり、好ましくは粒度約０．１マイクロメートル〜約１０マイ クロメートル以上であり、粒度分散は一般に約２０マイクロメートル台であるの がよく、平均粒度は約０．５マイクロメートル〜約１０マイクロメートルであり 、約０．５マイクロメートル〜約２マイクロメートルが好ましい。 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 a nd 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。 視覚的な比較及び分類技術を含む硬質成分の粒度を決定する他の方法が、Philad elphia，PAのthe American Society For Testing and Materialsによって１９９ ２年１月に承認された "Standard Practice for Evaluating Apparent Grain Si ze and Distribution of Cemented Tungsten Carbide" というタイトルのASTM d esignation:B 390-92 で説明される。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 eo f Hard Materials，Nassau，the Bahamas，November 9-13，1986，by Elesevier 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。 好適な態様として、第１領域のバインダー含有量は、平均で、約２重量％〜約 ２５重量％又はそれ以上であり；約５重量％〜約２５重量％が好ましく；約５重 量％〜約１５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５重量％〜約１２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 も低い。 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( ρth，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。 好適な態様として、第１領域のバインダー平均自由行程サイズは、約０．１マ イクロメートル〜約１．０マイクロメートルである一方、少なくとも一つの追加 領域の平均自由行程サイズは、約０．０５マイクロメートル〜約１．０マイクロ メートルであり、約０．１２マイクロメートルが好ましい。 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及び２Ｃは、さまざまな 固形幾何学形状を含む第１領域２１１、第２領域２１０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は衝撃押出パン チ及びダイであり、図２Ｂは立方体アンビルであり、図２Ｃは圧縮機プランジャ である）、さらに先端又は前面２０７及び外面又は後面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０．０１〜約１．０の範囲であり、約０．０２〜約０．５が好ましく、 約０．０２〜約０．１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。 少なくとも二つの粉末ブレンドは、所定の粒度即ち粒度分布を有するセラミッ 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４ ２０マイクロメートル又はそれ以上であり；約０．１マイクロメートル〜約３０ マイクロメートル又はそれ以上が好ましく、粒度分散は、通常約４０マイクロメ ートル台であり、さらに粒度０．１マイクロメートル〜約１０マイクロメートル 又はそれ以上が好ましく、粒度分散は、通常、約２０マイクロメートル台である 。これらの好適な粒度では、平均粒度は、約０．５マイクロメートル〜約１０マ イクロメートルであり、約０．５マイクロメートル〜約２マイクロメートルが好 ましい。 性質を適合させるように、例えば、製品が圧縮負荷をうけたり、第１領域で引 っ張り応力をうけたりする場合に、製品の第１領域に十分な耐破壊性を提供する ように、第１の粉末ブレンドのバインダー量を予め選択する。所定のバインダー 含有量は、約２重量％〜約２５重量％以上であり；約５重量％〜約２５重量％が 好ましく；約１０重量％〜約２０重量％がより好ましい。 各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大き さとするのがよい。適切な大きさは、平均粒度が約５マイクロメートル未満であ り；約２．５マイクロメートル未満が好ましく；約１．８マイクロメートル未満 がより好ましい。 第２の粉末ブレンドに対する一つの規制は、バインダー量即ち含有量が第１の 粉末ブレンドのバインダー含有量と異なる（多いか又は少ない）ことである。 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、各粉末ブレンドのバインダー含有量を選択する。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高い か又は低いか又はほぼ等しいのがよい。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から約４〜約１２重量％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から約９重量％ 異なるのがより好ましい。好適な態様として、第２の粉末ブレンドのバインダー 含有量は、平均的に、第１の粉末ブレンドのバインダー含有量よりも低い。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１５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３重量％〜約１１重量％であり、 約６重量％であるのが好ましい。 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（例えば、熱圧）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、多領域製品の形状に関 して上述したあらゆる形状を含み得る。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。 未処理体の断面輪郭は、単純又は複雑又はこれらの組み合わせであり、多領域 製品の断面に関して上述したものを含む。 隔離し、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。高密度化は、本発明の製品の製 造と両立するあらゆる手段を含み得る。このような手段として、真空焼結、加圧 焼結、ホットアイソスタティック成形(HIP)などが挙げられる。これらの手段を 、最小限の多孔性を有する、実質的に理論上高密度化した製品を製造するのに十 分な温度及び／又は圧力で実施する。例えば、炭化タングステン−コバルト製品 の場合、このような温度は、約１３００℃（２３７３°Ｆ）〜約１６５０℃（３ ００２°Ｆ）を含み；約１３００℃（２３７３°Ｆ）〜約１４００℃（２５５２ °Ｆ）が好ましく；約１３５０℃（２４６２°Ｆ）〜約１４００℃（２５５２° Ｆ）がさらに好ましい。 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、特に炭化物−コバルト系における金属バインダーは、セラミック成分 粒子を容易に湿潤化させる。第１の粉末ブレンドと第２の粉末ブレンドとのバイ ンダー含有量の差は、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 ンドへ移動させる駆動力を提供する。 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、かつ明瞭化するために提供する。実施例は、本発明の請求の範 囲を制限するものとして解釈すべきではない。実施例１ 本発明は、中でも、第１領域及び少なくとも一つの追加領域からなるほぼ最終 形状の製品の製造方法を示す。さらに詳細には、本実施例は、少なくとも一つの 表面の少なくとも一部に耐破断性領域又は耐疲労性領域を有する製品の製造方法 を示す。 表１は、六つの製品を製造するために使用する第１の粉末ブレンド（第１の粉 末）及び第２の粉末ブレンド（第２の粉末）のバインダー含有量（Co）、磁気飽 和率（％MS）、焼結温度（温度）、及びその温度での焼結時間（時間）について 説明する。また、表１は、粉末ブレンドを使用した製品の表面から内部への、バ インダー含有量の変化率及び得られた製品のEDS 分析の結果を表示する関連図面 （図面No．）について説明する。 本実施例の試料１〜６を形成するために、第１の粉末ブレンドと第２の粉末ブ レンドを別個に調製した。第１の粉末ブレンド（図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃでは、３ １３で示す）及び第２の粉末ブレンド（図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃでは、３１４で示 す）は、市販の超微細コバルトバインダーを表１で説明した割合及び炭化タング ステン（Kennametal Inc.，Henderson，North Carolina）をバランスとして含有 し、この炭化タングステンに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％を加えた。第１の粉末ブレンドのみ及び第２の粉末ブ レンドのみからなる試験焼結した試料の特徴は、これらのモノリシックWC-Coグ レードが表１で説明した重量％のバインダーを含有することを証明した。モノリ シックWC-Coグレードでは、WCの平均みかけ粒度は、約１マイクロメートル未満 であった。これらのモノリシックWC-Coグレードの表１でまとめた磁気飽和率（ ％MS）を、LDJ Model 702 磁気マルチメータ（LDJ Electronics Inc.，Troy，Mi chigan）に接続するLDJ Model SM-8001 飽和誘導システムを使用して測定した。 製品を製造するために、第１の粉末ブレンド３１３と第２の粉末ブレンド３１ ４とを、図３Ａ（参照として、断面図は、中央線のすぐ手前で切り取った図であ る）で概略的に示す装填構造体３０１のキャビティに装填した。装填構造体３０ １は、支持チャンバ３０３、収容手段即ちバッグ３０４、内側スリーブ３０５、 第１の成形手段即ちプラグ３０６及び物理的に除去可能な仕切り３０８、３０９ を含んだ。 支持チャンバ３０３は、装填の際、収容手段即ちバッグ３０４に剛性を提供し 、アイソスタティック成形構造体３０２へのアイソスタティック成形の負荷を容 易にする、あらゆる材料から形成することができる。本実施例では、支持チャン バ は、市販されている孔あき鋼（孔約４０％）を含んだ。 収容手段即ちバッグ３０４は、適切な弾性、静水圧媒体即ち流体に対する不透 過性及び／又は耐磨耗性、好ましくは約４０〜約６０ジュロメータのショアーＡ 硬度を有するポリマー、好ましくはエラストマー（例えば、ネオプレン、ラテッ クス、又はシリコーン等）を含有する。本実施例では、収容手段即ちバッグ３０ ４は、市販のネオプレンを含有した。 内側スリーブ３０５及び第１の成形手段即ちプラグ３０６は、アイソスタティ ック成形した多領域未処理体に表面画定手段を提供する。このように、内側スリ ーブ３０５及び第１の成形手段即ちプラグ３０６は、適切な弾性及び／又は耐磨 耗性を有し、好ましくは約４０〜約９ジュロメートルのショアーＡ硬度を有する ポリマー、好ましくはエラストマー（例えば、ポリウレタン、又はシリコーン等 ）を含有し得る。本実施例では、内側スリーブ３０５及び第１の成形手段即ちプ ラグ３０６は市販のポリウレタンを含有した。 物理的に除去可能な仕切り３０８、３０９は、自己解放テーパ部３０８Ａ、漏 斗部３０８Ｂ、互いに垂直な部材３０８Ｃ、３０８Ｄ及び粉末ブレンド分配手段 ３０９を有する整合手段を含んだ。物理的に除去可能な仕切り３０８、３０９を 製造するために使用する材料は、任意の材料（例えば、金属、ポリマー、又は木 材のような天然材料等）を含有する。本実施例では、物理的に除去可能な仕切り ３０８、３０９は、市販されているアルミニウム合金を含有した。装填の際、第 １の粉末ブレンド３１３と第２の粉末ブレンド３１４を隔離するように、自己解 放テーパ部３０８Ａを設計した。さらに、自己解放テーパ部３０８Ａは、粉末ブ レンドの隔離を維持するように、装填構造体から物理的に除去可能な仕切りを除 去することを容易にした。粉末ブレンド分離手段３０９は、第１の粉末ブレンド ３１３の装填を容易にするあらゆる形状であり、多領域製品に関する議論で述べ 、かつ列挙されたあらゆる形状を含み得る。 試料１〜６のそれぞれの調製では、ほぼ同じ手順に従った。物理的に除去可能 な仕切り３０８、３０９を、第１の成形手段即ちプラブ３０６に接触するように 内側スリーブ３０５内で組み立てた。次に、第１の粉末ブレンド約１キログラム (kg)(２．２lb.)を粉末ブレンド分配器３０９に装填し、その結果第１の粉末ブ レンドは、第１の成形手段又はプラグ３０６と自己解放テーパ３０８Ａとの間に 均一に分配された。粉末ブレンド分配器３０９を除去した後、第２の粉末ブレン ド約３kg（６．６lbs.）を配置し、自己解放テーパ３０８の内側部分内で水平に した。次に、自己解放テーパ３０８を除去し、第２の粉末ブレンド３１４を第１ の粉末ブレンド３１３に対して既述の方法で定着させた。最後に、第２の粉末ブ レンド３１４約２０kg（４４．１lbs.）を内側スリーブ３０５に装填し二つの粉 末ブレンドの配置を完成した。 装填構造を含むアイソスタティック成形構造体３０２を組み立てた。アイソス タティック成形構造体３０２は、第２の成形手段即ちプラグ３１０、密閉手段即 ちキャップ３１２、連行ガス収容キャビティ３１１及び密閉促進手段即ち部材３ １５を含んだ。アイソスタティック成形構造体３０２（図３Ｂに示す）は、ほぼ 最終形状のモノリシック製品を成形するために使用することもできる。 第２の成形手段即ちプラグ３１０は、アイソスタティック成形した多領域未処 理体に表面画定手段を提供する。第２の成形手段即ちプラグ３１０は、適切な弾 性及び／又は耐磨耗性を有し、約４０〜約９０ジュロメートルのショアーＡ硬度 を有するポリマー、好ましくはエラストマー（例えば、ポリウレタン、又はシリ コーン等）を含有し得る。本実施例では、第２の成形手段即ちプラグ３１０は、 市販のポリウレタンを含有した。 密閉手段即ちキャップ３１２は、適切な弾性、静水圧媒体即ち流体に対する不 透過性及び／又は耐磨耗性を有し、約４０〜約６０ジュロメートルのショアーＡ 硬度を有するポリマー、好ましくはエラストマー（例えば、ネオプレン、ラテッ クス、シリコーン等）を含有し得る。本実施例では、密閉手段即ちキャップ３１ ２は、市販のネオプレンを含有した。 密閉促進手段を製造するために使用する材料は、アイソスタティック成形に耐 え得る任意の材料（例えば、金属、ポリマー、又は木材のような天然材料等）を 含有する。本実施例では、密閉促進手段即ち部材３１５は、市販されているアル ミニウム合金を含有した。 組み立ての後、アイソスタティック成形構造体３０２をアイソスタティック成 形に配置し、約１７２，３７５キロパスカル(kPa)（２５，０００ポンド／平方 インチ(psi)）に加圧し、第１の粉末ブレンドからなる領域を有する厚さ約７． ６ｍｍ（０．３インチ）の多領域未処理体３０７（図３Ｃに示す）を成形した。 加圧の際、圧縮成形構造体３０２の構成部材の協働によって、粉末ブレンド内か らの連行ガスの除去が容易になった。 各多領域未処理体を焼結炉に配置した。炉及びその内容物を約室温で排気して 炉の漏れを完全になくし、フロー水素を導入して水素圧力を約１１０キロパスカ ル(kpa)（８２０トル）で維持した。水素及び圧力を維持する際、炉を約３時間 で約室温〜約４２７℃（８００°Ｆ）に上昇させ、約４２７℃（８００°Ｆ）で 約２時間保持し；約３．３時間で約４２７℃（８００°Ｆ）から約５１０℃（９ ５０°Ｆ）に加熱し；約５１０℃（９５０°Ｆ）で約２時間保持し；フロー水素 を中断し、機械的ポンプを使用して炉を排気し、約５１０℃（９５０°Ｆ）〜約 １２８８℃（２３５０°Ｆ）に加熱し；約０．５時間後、約１２８８℃（２３５ ０°Ｆ）で真空ポンプを外し、アルゴンを圧力約２kPa（１５トル）まで導入し ；約３．３℃（６°Ｆ）／分で約１，２８８℃（２３５０°Ｆ）から表Ｉに示し た温度に加熱し；表Ｉに示した時間だけ表Ｉに述べた温度で保持し；表Ｉに示し た時間の最後の数分間、アルゴンを約５，５１６kPa（８００psi）まで導入し、 その圧力で約５分間保持し；炉をオフにし、炉及びその内容物を約５．６℃／分 （１０°Ｆ）で約室温に冷却した。 焼結後、試料１〜６のそれぞれを、焼結温度よりも低い約１４〜２８℃（２５ 〜５０°Ｆ）かつ約１１３，８００kPa（１６，５００psi）の圧力で約０．５時 間ホットアイソスタティック成形圧縮した。 焼結時間、焼結温度、粉末ブレンドバインダー含有量及び粉末ブレンド磁気飽 和率の相互作用を理解するために、試料１〜６を断面で切り取り、研削し、研磨 した。研削し、研磨した試料を、元々第１の粉末ブレンドを含有する表面から元 々第２の粉末ブレンドを含有するボディまで、エネルギー分散ｘ線分析(EDS)を 使用して、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、La B₆カソード電子銃システム及びシリコンーリチウム検出器（Oxford 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、約２０keV の電位で使用した。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。 各領域を等時間間隔（約５０秒間）で走査した。隣接する領域間のステップサイ ズを、図４〜９に示す結果によって報告した。 図４は、試料１の端部と内部のコバルト重量％に実質的に差がないことを示す 。図５は、試料２の端部と内部のコバルト重量％に約２．５の差があることを示 すが、推移は単調に減少しない。図６は、試料３の端部と内部のコバルト重量％ に約１以下の差があることを示す。図７は、試料４の端部と内部のコバルト重量 ％に約３の差があることを示し、端部から約２５ｍｍ（１インチ）で安定状態値 に到達する。図８は、試料５の端部と内部のコバルト重量％に約３．５の差があ ることを示し、端部から約２５ｍｍ（１インチ）で安定状態値に到達する。図９ は、試料６の端部と内部のコバルト重量％に約４の差があることを示し、端部か ら約２５ｍｍ（１インチ）で安定状態値に到達する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マックノートン、ロバート アール．ジュ ニア アメリカ合衆国 15670 ペンシルバニア 州 ニュー アレクサンドリア ボックス 674 ルーラル デリバリー ナンバー ２ 【要約の続き】 む材料処理技術で使用することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の粉末ブレンドを含有する第１の未処理体領域及び第２の粉末ブレンド を含有する第２の未処理体領域を有する多領域未処理体を製造する工程であって 、第１の粉末ブレンドが第１の粒度のセラミック成分粒子及び所定量の第１のバ インダーを含有し、第２の粉末ブレンドが第２の粒度のセラミック成分粒子及び 第２のバインダーを含有し、第１の粉末ブレンド及び第２の粉末ブレンドが隔離 し、かつ並置される工程、及び 焼結によって多領域未処理体を少なくとも部分的に高密度化する工程であって 、高密度化の少なくとも一時期に、第１のバインダーの少なくとも一部の未処理 体が第２領域へ移動し、これによって、第１のサーメット領域及び第２のサーメ ット領域を含む多領域サーメット製品を形成する工程を含むサーメット製品の製 造方法であって、二つのサーメット領域間のバインダー量が少なくとも連続的に 推移する、サーメット製品の製造方法。 ２．第１の及び第２のセラミック成分粒子は、同一であるか又は異なり、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．第１の粉末ブレンドの第１の磁気飽和率が第２の粉末ブレンドの第２の磁気 飽和率よりも低い、請求項１記載の方法。 ４．第１の粉末ブレンドの磁気飽和率が第２の粉末ブレンドの第２の磁気飽和率 よりも少なくとも約６％低い、請求項１記載の方法。 ５．第１の及び第２のセラミック成分粒子は、同一であるか又は異なり、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１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．第１及び第２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、粒子分散が約４０マイクロメートル台であり得る、請求 項１記載の方法。 ８．第１及び第２のセラミック成分の粒度が約０．５マイクロメートル〜約２マ イクロメートルであり、粒子分散が約２０マイクロメートル台であり得る、請求 項７記載の方法。 ９．第１の粉末ブレンド及び第２の粉末ブレンドのバインダーは、同一であるか 又は異なり、鉄、ニッケル、コバルト、これらの混合物又はこれらの合金のうち の一つ以上を含有する、請求項１記載の方法。 １０．第１の粉末ブレンド及び第２の粉末ブレンドの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９記載の方法。 １１．多領域未処理体を、同軸加圧、スリップキャスティング、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、静水圧圧縮成形及びこれら の組み合わせのうちの少なくとも一つによって成形する、請求項１記載の方法。 １２．多領域未処理体を静水圧圧縮成形によって成形する、請求項１１記載の方 法。 １３．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。 １４．第１のバインダーの所定量が約５重量％〜約１５重量％である、請求項１ ３記載の方法。 １５．少なくとも二つの未処理体間の境界面の少なくとも一部が多領域未処理体 の少なくとも一つの表面を横切る、請求項１記載の方法。 １６．（ａ） 第１の粒度を有する第１のセラミック成分及び第１の量の第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 くとも一つの追加領域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とほぼ同じであり、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少なく、第１ 領域及び少なくとも一つの追加領域間のバインダー量が連続的に推移し、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。 １７．第１領域及び少なくとも一つの追加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１６記載の製品。 １８．第１の及び第２のセラミック成分は、同一であるか又は異なり、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１６記載の製品。 １９．第１の及び第２のセラミック成分は、同一であるか又は異なり、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１８記載の製品。 ２０．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１９記載の製品。 ２１．少なくとも一つの炭化物は炭化タングステンである、請求項２０記載の製 品。 ２２．第１領域の第１のセラミック成分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、粒度分散が約４０マイクロメートル台であり得る、請 求項１６記載の製品。 ２３．第１領域の第１のセラミック成分の粒度が約０．５マイクロメートル〜約 ２マイクロメートルであり、粒子分散が約２０マイクロメートル台であり得る、 請求項２２記載の製品。 ２４．第１領域及び少なくとも一つの追加領域のバインダーは、同一であるか又 は異なり、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１６記載の製品。 ２５．バインダーかコバルト又はコバルト合金から本質的になる、請求項２４記 載の製品。 ２６．第１領域及び少なくとも一つの追加領域の双方が０容量％のイータ相を含 む、請求項２５記載の製品。 ２７．第１領域の第１のバインダーが約０．１マイクロメートル〜約１．０マイ クロメートルの平均自由行程を含む、請求項２５記載の製品。 ２８．少なくとも一つの追加領域のバインダーが約０．０５〜約１．０マイクロ メートルの平均自由行程を含む、請求項２５記載の製品。 ２９．少なくとも一つの追加領域のバインダーが約０．１２マイクロメートルの 平均自由行程を含む、請求項２８記載の製品。 ３０．バインダー含有量が約２重量％〜約２５重量％である、請求項１６記載の 製品。 ３１．バインダー含有量が約５重量％〜約１５重量％である、請求項３０記載の 製品。 ３２．製品は、機械加工、採鉱、建設、圧縮技術、押出技術、超臨界処理技術、 化学処理技術、材料処理技術及び超高圧技術のうちの一つで使用する、請求項１ ６記載の製品。 ３３．圧縮による負荷を材料に伝達する製品であって、このような伝達によって 製品の領域内に引っ張り応力又は疲労が生成される製品であって、 前端部及び後端部を有するボディ及びボディの少なくとも一部を含む領域を有 する製品であって、領域が第１の粒度を有する第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のサーメットを含有し、ボディが第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を含み、 領域が引っ張り応力及び疲労をうけ、該領域の第１のサーメットが少なくとも 一つの追加領域のサーメットよりも耐引っ張り応力性又は耐疲労性が高く、 第２のセラミック成分の平均粒度が第１のセラミック成分の平均粒度にほぼ等 しく、 第２のバインダー量が第１のバインダーの量よりも少なく、バインダー量が領 域からボディへ連続的に推移し、 領域及びボディ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、上記製品。 ３４．第１及び第２のセラミック成分は、同一であるか又は異なり、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３３記載の製品。 ３５．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３４記載 の製品。 ３６．第１領域の第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、粒度分散が約４０マイクロメートル台である、請求 項３３記載の製品。 ３７．第１の及び第２のセラミック成分の粒度が約０．５マイクロメートル〜約 ２マイクロメートルであり、粒子分散が約２０マイクロメートル台であり得る、 請求項３３記載の製品。 ３８．第１のサーメット領域及び少なくとも一つの追加のサーメット領域のバイ ンダーは、同一であるか又は異なり、鉄、ニッケル、コバルト、これらの混合物 又は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。 ３９．第１のサーメットのバインダー及び少なくとも一つの追加サーメットのバ 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３８記載の製品 。 ４０．バインダー含有量が約２重量％〜約２５重量％である、請求項３３記載の 製品。 ４１．第１のサーメット化合物が第１の硬度を有し、第２のサーメット化合物が 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３３記載の製品 。 ４２．第１及び第２のサーメット組成物の双方が０容量％のイータ相を含む、請 求項３３記載の製品。 ４３．第１のサーメット組成物がコバルト約２重量％〜約２５重量％を含有し、 第２のサーメット組成物がコバルト約２重量％〜約２５重量％を有する、請求項 ３３記載の製品。 ４４．第１のセラミック成分のみかけの粒度が約０．５マイクロメートル〜約２ マイクロメートルである、請求項３３記載の製品。 ４５．製品の用途の分野が機械加工、採鉱、建設、圧縮技術、押出技術、超臨界 処理技術、化学処理技術、材料処理技術及び超高圧技術のうちの一つである、請 求項３３記載の製品。 ４６．アイソスタティック成形により形状化未処理体を成形するのに使用する装 置であって、 開口部、第１の内面及び開口部で第１の内面に移行する第２の外面を有する収 容手段であって、収容手段は静水圧流体に対して不透過性のポリマーを含有する 収容手段、 所定の構造を有し、収容手段の第１の内面の少なくとも一部に接触する第１の 成形手段であって、所定の構造がほぼ最終形状の製品の少なくとも一部を画定す る成形手段であって、ポリマーを含有する第１の成形手段は、 所定の構造を有し、収容手段の第１の内面の少なくとも一部に接触する第２の 成形手段であって、所定の構造がほぼ最終形状の製品の別の一部を画定する第２ の成形手段であって、ポリマーを含有する第２の成形手段は、 収容手段の第１の内面の少なくとも一部に接触する第１面であって、収容手段 の開口部にある第１面を有する、ポリマーを含有する密閉手段、及び 密閉手段の第２面に接触する密閉促進手段を有する装置であって、 密閉促進手段、密閉手段、収容手段及び成形手段を組み合わせた接触により、 圧縮成形サイクルの際、アイソスタティック成形される粉末ブレンド内から連行 ガスを除去するのを容易にして形状化未処理体を成形する、上記装置。 ４７．収容手段の第１の外面の少なくとも一部に接触する支持手段をさらに有す る、請求項４６記載の装置。 ４８．所定の構造を有し、収容手段及び第１の成形手段の第１の内面の少なくと も一部に接触するポリマーを含有する第３成形手段をさらに有し、所定の構造が ほぼ最終形状の製品の少なくとも第３部分を画定する、請求項４６記載の装置。 ４９．ポリマー含有収容手段及び密閉手段がネオプレン、ラテックス又はシリコ ーンを含有する、請求項４６記載の装置。 ５０．ポリマー含有成形手段がポリウレタンを含有する、請求項４６記載の装置 。 ５２．密閉促進手段がポリマー、金属又は天然材料を含有する、請求項４６記載 の装置。 ５２．未処理体が多領域未処理体である、請求項４６記載の装置。 ５３．開口部、第１の内面及び開口部で第１の内面に移行する第２の外面を有す る収容手段を提供する工程であって、収容手段が、静水圧流体に対して不透過性 のポリマーを含有する工程、 第１の収容手段の第１の内面の少なくとも一部分に接触するような所定の構造 を有し、かつポリマーを含有する第１の成形手段を提供する工程であって、所定 の構造がほぼ最終形状の製品の少なくとも一部を画定する工程、 セラミック成分及びバインダー成分を含有する粉末ブレンドを収容手段に装填 し、第１の成形手段の少なくとも一部に接触させる工程、 所定の構造を有し、収容手段の第１の内面の少なくとも一部に接触し、かつポ リマーを含有する第２の成形手段を提供する工程であって、所定の構造がほぼ最 終形状の製品の少なくとも別の部分を画定する工程、 収容手段の第１の内面の少なくとも一部に接触する第１面であって、収容手段 の開口部にある第１表面を有し、かつポリマーを含有する密閉手段を提供する工 程、 密閉手段の第２の面に接触する密閉促進手段を提供する工程、並びに 密閉促進手段、密閉手段、収容手段、粉末ブレンド、及び成形手段の組み合わ せをアイソスタティック成形し、加圧中、粉末ブレンド及び収容手段内からの連 行ガスを除去し、粉末ブレンドを圧縮させて形状化未処理体を成形する工程を含 む、形状化未処理体成形方法。 ５４．ポリマー含有収容手段及び密閉手段がネオプレン、ラテックス又はシリコ ーンを含有する、請求項５３記載の方法。 ５５．ポリマー含有成形手段がポリウレタンを含有する、請求項５３記載の方法 。 ５６．密閉促進手段がポリマー、金属又は天然材料を含有する、請求項５３記載 の方法。 ５７．未処理体が多領域未処理体である、請求項５３記載の方法。