JPS59134665A - 立方窒化ホウ素コンパクトの結合方法 - Google Patents

立方窒化ホウ素コンパクトの結合方法

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JPS59134665A
JPS59134665A JP58171067A JP17106783A JPS59134665A JP S59134665 A JPS59134665 A JP S59134665A JP 58171067 A JP58171067 A JP 58171067A JP 17106783 A JP17106783 A JP 17106783A JP S59134665 A JPS59134665 A JP S59134665A
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トレバ−・フイリツプ・エルワ−シイ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 知でありそして硬質コングロメレートに結合されたＣＢ
Ｎ粒子の多結晶買置かうなる。コンパクトのＣＢＮ含量
は少なくとも７０容量チであり、そして一般に８０から
９０容量％である。
ＣＢＮコンパクトは結合基質又は第２相の助けなしに自
立結合できる。別法として、適当な結合基質又は第２相
が存在するようなコンパクトを製造できる。第２相又は
結合基質が存在する場合には、これは一般に立方窒化ホ
ウ素成長のために触媒（また溶媒又は焼結助剤として公
知）７ａ′含有する。
好適な触媒の例はアルミニウム又はアルミニウム、ニッ
ケル、コバルト、鉄、マンガン又はクロムの合金である
。
ＣＢＮコンパクトの製造に必要な条件下でこの粒子間に
若干の連晶が起こり勝ちであるので（Ｌ’ＢＮのための
触媒の存在は望ましい。尚業者に公知のように、ＣＢＮ
コンパクトは研摩粒子が結晶学的に安定である温度と圧
力の条件下で製造される。
ＣＢＮコンパクトは切断、研削、穿孔、旋削等の種々の
研摩用途に使用できる。この用途のために、これらを適
当な工具又はシャンクに結合できる。
別法として、これらをセメンテッドカーバイドバッキン
グ又は支持体に結合し、次にこれを工具又はシャンクに
結合する。
複合コンパクトと称される、セ）手ツドカーバイド支持
体に結合されたＣＢＮコンパクトは特許文献に記載され
かつ商業的に使用されている。このＣＢＮコンパクトは
結合層の挿入なしにセメンテッドカーバイド支持体に直
接結合できる。この複合コンパクトとその製造は例えば
米国特許第３．７．４３，４８９号及び第３，７６７．
６７１号明細書に記載されている。セメンテッドカーバ
イド支持体に結合されたＣＢＮコンパクトの結合はまた
金属又は合金結合層を介してでもよい。これは米国特許
！　４，０６３．９０９号明細書に記載される。この明
細書に記載される結合層は高温ろう付は金属、例えばチ
タン、タンタル、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、マ
ンガン、バナジウム、モリブデン又は白金及びこれらの
金属の一つ又はそれ以上を含有する合金を含み、単−又
は低温ろう付は金属を伴ってもよい。
市販の銀及び銅をベースとした合金を使用するセメンテ
ッドカーバイド支持体へＣＢＮコンパクトの結合は成功
していないが、その理由は使用時にひび割れとラミネー
ションがコンパクト／合金界面に起こることが判明して
いるからである。
本発明の一面により、硬質コングロメレートに結合され
た、少なくとも７０容ｔ％の量で存在する、立方窒化ホ
ウ素粒子の多結晶買置を含む立方窒化ホウ素コンパクト
をセメンテラーカーバイド支持体に結合する方法におい
て立方窒化ホウ素コンパクトの表面に金、銀又は金−又
は銀−ベース合金の層を結合することによりこの表面を
金属化することそして７００℃以上の液相温度を有する
ろう付は合金を介してセメンテッドカーバイド支持体の
表面にこの金属化表面を結合することの工程を含む方法
が供される。
本発明の別の面により、４０から７０重量％の銀又は金
又はこれらの組合わせ及び１から１０重量−のチタン、
ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タン
タル、クロム及びモリブデンの群から選択された活性金
属を含む合金結合層とも７０容量チの量で存在する、立
方窒化ホウ素粒子の多結晶装置を含む立方窒化ホク索コ
ンパクトを含む工具構成要素が供される。
本発明の方法では立方窒化ホウ素コンパクトはセメンテ
ッドカーバイド支持体に結合される。この立方窒化ホウ
素コンパクトは当業者忙公知の何れでもよくかつ前記の
ものである。同様に、セメンテッドカーバイドは当業者
に公知の何れでもよく、例えばセメンテッド炭化タング
ステン、セメンテッド炭化タンタル又はセメンテッド炭
化チタンである。□セメンテッドカーバイドはまた当業
者に″硬質金属”及び１結合したカーバイド”として公
知である。
金属化表面と支持体の表面の間にろう付げ合金のための
鎖成分を配置すること、これに荷重を加えて表面を共に
押付げること七してろう付は合金の液相温度に非酸化雰
囲気中の鎖成分の温度を上げることによって支持体の表
面に金属化表面を結合できる。この非酸化雰囲気は代表
的には真空、例えば１０−５ｍバール又はより良好な真
空によって供される。
このコンパクトの金属化層は一般に金属又は合金の薄層
である。代表的にこの層の厚さは５ミクロン以Ｔである
。この薄層を商業者に公知の方法、例えば真空蒸着又は
真空スパッタリングによりコンパクト表面に付加できる
。
結合した製品中のコンパクトと支持体の間の結合合金層
は一般に、かつ好ましくは銀又は金の外にチタン、ジル
コニウム、ハフニウム、バナー）クム、ニオブ、タンタ
ル、クロム及びそりｆＰンの群から選択された活性金属
を含有する。この活性金属は代表的には合金の重量で１
から１０ｓの量で供される。合金の銀及び／又は全含量
は好ましくは４０から７０重量％である。この結合合金
は複合コンパクトを生ずることが判明し、ここでこのコ
ンパクトがセメンテッドカーバイド支持体に堅く結合さ
れる。実際に、１９から３０ν／腸−２のオーダーの結
合強度が得られた。得られる結合強度の程度は金及び／
又は銀がコンパクト表面に近い一定量の延性な′供し、
一方この活性金属が結合に強度を与える結合合金中の要
素である事実によると思われる。良好な結合を得るため
に前記のように金又は銀を含有する金属化表面を有する
コ・ンパクト表面が最初に供されることが重要である。
この結合合金層はまたコバルト、鉄、ニッケル、マンガ
ン及び／又は銅を含有できる。
結合層のための金及び／又は銀は一部には金属化層によ
りそして一部にはろう付は合金又はこの金属化層とろう
付は合金の間に挿入される別の合金により供される。活
性金属はろう付は合金中に又は金属化合金とろう付は合
金の間に挿入される合金中に又はこの両方の中に供され
る。
かくして、本発明の一特定形では、金属化層は金又は銀
でありそして支持体に金属化層を結合する前にこの金属
化層に銀−又は金−ベース合金の層が結合されｂ０銀−
又は金−ベース合金の層は代表的に１５０ミクロンの厚
さを有する。好適な金又は銀ベース合金の例は少なくと
も９０重量％の金又は銀及び１かも１０重量−の前記の
活性金属を含有するものである。このような中間層が供
される時には、特に有用なろう付は合金は銅／マンガン
ペース合金であることが判明した。
本発明の別の形では、このろう付げ合金は金及び／又は
銀及び高融点金属を含有する。代表的にろう付は合金は
少なくとも４０重量％の銀及び／又は金及び１から１０
重量％の前記の高融点金属を含有する。この事について
は、特に好適な合金の例は銀／銅／パラジウム／チタｙ
合金である。
ろう付は合金の層は代表的に１５０ミクロン以下の厚さ
を有する。
最終結合複合コンパクト中の合金結合層は代表的に厚さ
２００ミクロン以丁である。種々の層のための合金は粉
末又はホイルの形で供される。
本発明の教示に従って製造された複合コンパクトは一般
忙添付図面に示すように円板の形である。
この図面に言及すると、セメンテッドカーバイド支持体
１０、ホイルの形のろう付げ層１２及び立方窒化ホウ素
コンパクト１４が示される。本発明をｌ［ｆる際に、コ
ンパクトの主表面１６に銀又は金の被覆を設けることに
よりこの表面を最初に金属化する。その後ろう付げ合金
のホイル１２をこの金属化表面１６の上に置きそして支
持体１０をホイル１２の上に置いて未結合スタックを形
成する。荷重をこの未結合スタックに加えて種々の諸成
分を共に押付げる。このスタックを適当な真空炉に入れ
そして適尚な温度に加熱して金属化表面１６と支持体１
００間に結合を起こさせる。レーデ−切断のような当業
者に公知の方法を使用してこのように製造した結合複合
コンパクトを種々の形状に成形し又は切断できる。例え
ば、この複合コンパクトを矩形、三角形等に切断して旋
削又は切断工具に有用な構成要素を製造できる。
不発明を更に下記の例により説明する。これらの例では
４記しない限り百分率は重量による。
例１ 当業者に公知の方法を使用して円板Ｓ形のＣＢＮコンパ
クトを製造した。このコンパクトは連晶したＣＢＮ粒子
の塊と本質上窒化アルミニウム及び／又はノボライドか
らなる第２相からなる。
ＣＢＮ円板の主平面をアルコールで脱脂しそしてアルゴ
ンイオンエツチングを行なった。この清浄な表面にニド
ワードスパッタ被覆装置で標準のスパッタ被覆技術を使
用して金の薄い（約０．１ミクロン）被覆を付加した。
この金層はこの方法を使用してコンパクト表面に堅く結
合した。
９５重量％の金と５重量−のタンタル粉末合金の混合物
を、１４９ミクロンふるいを通して金金属化表面の上に
ふるい分けした。付加した合金の量は金属化表面に均一
に被覆するのに十分であった。この被覆厚さは約１００
ミクロンであった。
このように被覆したＣＢＮコンパクトを２０°Ｃ／分の
割合で１２００°ＣＫ加熱しそして２０分間この温度に
保った。１０’ｍバールより良好な圧力で真空炉で加熱
を行なった。その後、このＣＢＮコンパクトを周辺温度
に冷却した。ＣＢＮコンパクトの金属化表面は金とタン
タルを含有した。
金属化面を下にして１０チコバルト／タングステン力−
バイド円板の上部に金属化ＣＢＮコンパクトを配置した
。金属化面とセメンテッドカーバイド円板の間に７７１
から８２５℃の溶融範囲を有するニラ２フフ３６合金（
５６Ｃｕ−３６Ｍｎ−２Ｎｉ　−３Ｉｎ　−３Ｓｎ　）
の厚さ１００ミクロンの円板を配置した。約５００から
１００ｇの荷重をコンパクト／カーバイド未結合スタッ
クに加えた。
このスタックを分当り２０℃の割合で１０００℃に加熱
しそして１０分間この温度に保った。
１０−’　ｍパールより良好な圧力で真空炉で加熱を行
なった。次にこのス、タックを周辺温度に冷却するにま
かせた。
約１５０ミクロンの厚さを有する結合層を介してセンテ
ツドタングステンカーバイドバツヤングに堅く結合され
たＣＢＮコンパクトが炉から回収された。この結合合金
層は金、メンタル、ニックマン合金の成分及びカーバイ
ドからの若干のコバルトを含有した。
この結合の機械的強度な静せん断試験で試験した。結合
のせん断強度は３０．２５１＆１ｌＢ−２であることが
判明した。
例２ 下記のもの以外例１の方法と材料を使用した：１、金金
属化ＣＢＮ表面に結合した合金は９６％の金、５％のタ
ンタル及び２チのアルミニウムを含有した。
２、ろ５付げ合金は６５％の銀、２０％の銅、及び１５
饅のパラジウムを含有するデグッサｓａｐ　３であり、
そして８５０から９００℃の溶融範囲を有した。
３、結合スタックを結合する際に使用した温度は１１０
０℃であった。
コンパクトとカーバイド間の結合層のせん断強度は２６
．４７い「２であることが判明した。
例３ 例１に記載した方法に従って円板形のＣＢＮコンパクト
の表面を全表面で金属化した。
この金属化表面を下にして１ｏｔｓコバルト／タングス
テン力−バイド円板の上部にこの金金属化。
表面を配置した。金属化表面とセメンテッドカーバイド
円板の間に下記の組成を有する合金の厚さ５０ミクロン
のホイルヲ配置した： Ａｇ　　　　　　　　　６３ Ｃｕ　　　　　　　　　１９ Ｐｄ　　　　　　　　　　ｉ　４ Ｔｉ　　　　　　　　　　　５ この未結合スタック［５０から１００９の重シで加重し
、次に分当り２０’Ｏの割合で１ｉｏｏ℃に加熱しそし
て１５分保った。１０−５ｍバールより良好な圧力で真
空炉で加熱を行なった。
その後に、結合した複合コンパクトを自然に周辺温度に
冷却するにまかせた。
コンパクトとカーバイド間の結合層のせん断強度は１９
．６２１＆Ｘ鵡−２であることが判明した。
前記の例の各々により製造した結合複合コンパクトを等
辺三角形に切断し、これによって工具構成要素を製造し
た。市販の低温ろう付げを使用して溝付工具シャンクに
この三角形構成要素をろう付けした。
５８０ツクウ工ル硬度Ｄ２鋼で標準切断試験でこの工具
を試験した。鋼作業片を３２５　ｒｐｍで回転した；深
さ０．５　Ｎｋの切断を使用した；　０．１５Ｍ／　ｒ
８Ｖの供給速度を使用した。すべての場合で、構成要素
は十分によく作動し、コンパクトと支持体間の結合層に
ラミネーションが起こらないことが観察された。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の方法の一具体例で使用する構成要素の透
視図である。 代理人　　浅　村　　皓 手続補正書（自発） 昭和５８年１０月２１日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第　１７１０６７　　号２、発明の名
称 立方窒化ホウ素コンパクトの結合方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 明細書の浄書　（内容に変更なし） 手続補正書（方式） 昭和３Ｚ年ノ月／２日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５２年持ｒ「願第　／７／りｚ２号３゜補正をする
者 二Ｉｆ！Ｉとの関（ギ　ｒ寺１：′：出′ｑｎ人４、代
理人 ５、補正命令の日付 昭和ま７年　７月Ｓ７日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図面の浄］　（内容；こ変更なし） ８、補正の内容　　別紙のとおり

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）立方窒化ホウ素コンパクトの表面に金、銀又は金
    −又は銀−ベース合金の層を結合することによって立方
    窒化ホウ素コンパクトの表面を金属化することセして７
    ００℃以上の液相温度を有するろう付は合金を介してセ
    メンテッドカーバイド支持体の表面にこの金属化表面を
    結合することの諸工程を含む、硬　コングロメレートに
    結合された、少なくとも７０容量チめ量で存在する、立
    方窒化ホウ素粒子の多結晶質塊を含む立方雪化ホウ素コ
    ンパクトをセメンテッドカーバイド支持体へ結合する方
    法。
  2. （２）金属化表面と支持体の表面の間にろう付は合金の
    ための鎖成分を配置すること、これに荷重を加えて表面
    を共に押付けることそしてろう付は合金の液相温度に非
    酸化雰囲気中で鎖成分の温度を上げることにより金属化
    表面を支持体の表面に結合する特許請求の範囲第１項に
    記載の方法。
  3. （３）　　金属化層が５ミクロン以下の厚さを有する特
    許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
  4. （４）　　ろう付は合金ぶ少なくとも４０重量％の銀、
    金又はこれらの組合わせ及び１から１０重量％のチタン
    、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タ
    ンタル、クロム及びモリブデンの群から選択された活性
    金属を含有する特許請求の範囲第１項から第３項の何れ
    か１項に記載の方法。
  5. （５）　　ろう付は合金が銀／銅／パラジウム／チタン
    合金である特許請求の範囲第４項に記載の方法。
  6. （６）　ろう付げ合金の層の厚さが１５０ミクロｙ以下
    である特許請求の範囲第１項から第５項の何れか１項に
    記載の方法。
  7. （７）金属化層が金又は銀でありそしで支持体に金属化
    層を結合する前にこの層に銀−又は金−ぺ−ス合金の層
    を結合する特許請求の範囲第１項から第６項の何れかに
    定義した方法。
  8. （８）銀−又は金−ペース合金の層が１５０ミクロン以
    下の厚さを有する特許請求の範囲ｇ７項に記載の方法。
  9. （９）　　金又は銀ペース合金が少なくとも９０重量％
    の金又は銀及び１から１０重量−のチタン、ジルコニウ
    ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロ
    ム及びモリブデンの群から選択された活性金属を含有す
    る特許請求の範囲第１項から第８項の何れかに記載の方
    法。 ｕｌ　　活性金属がタンタルである特許請求の範囲第９
    項に記載の方法。 αυ　ろ５付は合金が銅／マンガンベース合金である特
    許請求の範囲第７項から第１０項の何れかのステンカー
    バイドである特許請求の範囲第１項から第１１項の何れ
    か１項に記載の方法。 α３４０から７０重量％の銀又は金又はこれらの組合わ
    せ及び１から１０重量％のチタン、ジルコニウム、へ７
    ニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム及びモ
    リブデンの群から選択された活性金属を含有する合金結
    合層を介して、セメ蓼ツドカーバイｒ支持体く結合され
    た、硬質コングロメレートに結合され、少なくとも７０
    容童チの量で存在する立方窒化ホウ素粒子の多結晶買置
    を含む立方窒化ホウ素コンパクトを含む工具構成要素。
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