JPS60103147A - Composite material - Google Patents

Composite material

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Publication number
JPS60103147A
JPS60103147A JP59209011A JP20901184A JPS60103147A JP S60103147 A JPS60103147 A JP S60103147A JP 59209011 A JP59209011 A JP 59209011A JP 20901184 A JP20901184 A JP 20901184A JP S60103147 A JPS60103147 A JP S60103147A
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JP
Japan
Prior art keywords
hard
tough
layer
cutting tool
composite
Prior art date
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Pending
Application number
JP59209011A
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Japanese (ja)
Inventor
アラン ロバート ベツグ
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BP PLC
Original Assignee
BP PLC
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Publication date
Application filed by BP PLC filed Critical BP PLC
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Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材料及びその製造方法に関するO個々の材
料が有する特性を組み合せた’4nm拐料の必要性は従
来よりあり、例えば硬度(すなわち耐摩耗性)とじん性
(すなわち耐亀裂性)を有する新規材料が、採鉱、削岩
、石油プロセス、農業及びその他の工業用途などの種々
の用途に要求されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a composite material and its manufacturing method. There has been a need for a 4 nm nanoparticle that combines the properties of individual materials, such as hardness (i.e., wear resistance) and toughness. BACKGROUND OF THE INVENTION New materials with improved properties (i.e., crack resistance) are required for a variety of applications, such as mining, rock drilling, petroleum processing, agriculture, and other industrial applications.

しかしながら従来よりの材料は上記要求を必ずしも満足
するものではなく、このことは、硬度と靭性の要求を具
備するものとして用いられている材料を耐摩耗性削岩、
採鉱または切削工具用として試験することによシ明らか
となる。
However, conventional materials do not necessarily meet the above requirements, and this means that materials used to meet the requirements of hardness and toughness are
This can be seen by testing for mining or cutting tools.

例えば靭性材料鋼は切削工具のような硬度と靭性とを有
する材料全必要とする用途に用いられているが、十分な
硬度合有さす、切削端部(刃)が余pにも急速に厚粍し
て頻繁に取り換えなければならないことが1夕」らかに
なっている。一方タンクゝステンカーバイド及びチタン
カーバイドは、硬度を有するのが知られているので、硬
度と靭性とを必要とする用途に用いられているが、硬度
を有するこれらの材料Vま脆く、連続的にクラックか生
じやすく、頻繁に取り供える必要がおる0従来、コノ問
題は、切削具の主材(main body)または芯部
(corθ)としてスチールのような靭性材料を用い、
操作端部すなわち切削端部としてタングステンカーバイ
ドを用いることによりある程度は解消される。通常、タ
ングステンカーバイド (ena cap )として靭性芯材斜上に固定される
力・または靭性芯材料中に埋め込まれており、このよう
にして製造された拐料は、いくつかの特定用途には満足
すべきものであるが、他の用途に」?い゛てi[剤中に
スタッドやエンドキャップが破損、4多動または除去さ
れるので満足すべきものではない。
For example, tough material steel is used for applications such as cutting tools that require materials with hardness and toughness. It has become clear overnight that it has deteriorated and will need to be replaced frequently. On the other hand, stainless steel carbide and titanium carbide are known to have hardness and are used in applications that require hardness and toughness. Traditionally, the main body or core of the cutting tool is made of a tough material such as steel.
This is partially overcome by using tungsten carbide as the working or cutting end. Typically, tungsten carbide (ena cap) is fixed on top of a tough core material or embedded within the tough core material, and the caps produced in this way are satisfactory for some specific applications. Should it be used, but for other uses? However, this is not satisfactory since the studs and end caps may be damaged, hyperactive or removed during the preparation.

このことは切削具それ自体が使用不能となることを意味
するかまたは移動されたスタツP力玉工具の全体のスタ
ッドの一部である場合には、]二具の残存するスタッド
上に過度の応力や歪を生ずることを意味する。更にこれ
らの欠陥は加工品に損傷を与え、まためる場合には作業
者に対する女全性をそこねる。
This means that the cutting tool itself becomes unusable, or if the tool is part of the entire stud of the tool that has been moved, excessive It means to cause stress or strain. Furthermore, these defects can damage the workpiece, and if it is tripped, they can harm the femininity of the worker.

他の従来方法においては、硬質材料が1例えば金属ろう
伺けまたeよプラズマ溶着によシ靭性材料基質上に被穫
または結合されているが、このようにして得られた拐料
もクラックを生じやすい。
In other conventional methods, hard materials are deposited or bonded onto tough material substrates, for example by metal soldering or by plasma welding, and the composite material thus obtained is also resistant to cracking. Easy to occur.

これらの従来よりの材料がクラックまたは破損を受けや
すい主たる理由は、切削端部に用いられ硬度と耐摩耗性
を7f]する材料と芯部に用いられた靭性と耐摩耗性を
イ」する材料との間に不連続かつり]確な界佃が存rI
−することであり、この界面の存在d、全ての相別に共
通する特徴である0この界面は、材料の歪点であること
が判明しておシ、連続画歪条件下に破損゛またはクラッ
クを著るしく受けやすい。
The main reason these traditional materials are susceptible to cracking or failure is that the material used for the cutting edge, which has a hardness and wear resistance of 7F, and the core, which has a toughness and wear resistance of 7F. There is a definite boundary between
- The existence of this interface is a feature common to all phases.0 This interface is found to be a strain point in the material, and under continuous image strain conditions it will not break or crack. are extremely susceptible to

南アフリカ特許出願ZA−8105842号明細省(工
ngersoll Rand社)には、スチールと硬質
成分との混合粉末を焼結し、異なる硬度領域をイjする
ように形成いれた切削用バイトが開示され′Cおシ、こ
の開ノjりによれば、切削用バイトは6種の117域A
、B及びCを有し、このうち帯域Aは85俤のwC(タ
ングステンカーバイド)と15%のスチール、帯域Bは
55%のWCと45%のスチール、帯域Cはθ係のWC
と100幅のスチールからなる。
South African Patent Application No. ZA-8105842 (Department of Engineering, Gersoll Rand) discloses a cutting tool in which a mixed powder of steel and a hard component is sintered to form different hardness regions. According to this opening, there are 6 types of cutting tools in 117 areas A.
, B and C, of which band A is 85 wC (tungsten carbide) and 15% steel, band B is 55% WC and 45% steel, and band C is θ coefficient WC.
Made of 100mm wide steel.

米国特許第3800380号明細1には、硬質可撓性材
料からなる外側領域、軟質材料からなる内側領域及び外
側領域と内側領域とを結合する、外側領域よりも可撓性
及び柔軟性に乏しいが、内側領域よりも硬度及び可撓性
に富む材料からなる遷移領域を有する切削具を開示して
いる。
U.S. Pat. No. 3,800,380 discloses an outer region made of a hard flexible material, an inner region made of a soft material, and a region connecting the outer region and the inner region that is less flexible and pliable than the outer region. disclose a cutting tool having a transition region of a harder and more flexible material than the inner region.

しかしながら上記の2つの特許明細1の教示(+?:よ
れば、第1の材料と、クラックを受けやすい第2の材料
との間のある点において明確な界面が存在する。
However, according to the teachings of the two above-mentioned patents (+?:), there is a distinct interface at a certain point between the first material and the second material which is susceptible to cracking.

これら従来材料の砕けやすさくじん性の欠如)は、段階
的にしん性で耐亀裂性の芯まで入シ込んでいる。硬くて
耐磨耗性のある表面を有する’jJ+JAな積層構造体
又は複合構造体を製造することによシ著しく緩和され得
ることが現在判明した。更に、これら新規複合材料はあ
る場合には、意外にも従来材料に比し耐磨耗性の点で改
良されていることが示された。
The brittleness and lack of toughness of these conventional materials has gradually penetrated to the core of their brittleness and crack resistance. It has now been found that this can be significantly alleviated by producing laminate or composite structures with hard, wear-resistant surfaces. Moreover, these new composite materials have been shown to surprisingly have improved abrasion resistance in some cases compared to conventional materials.

従って、本発明tj: @4い耐磨耗性材料、じん性で
耐亀裂性の材ネ・(及びそれらの間の変移域を有する鈑
金あるいは積層4」狙において、該変移域は硬くC11
1t磨耗性の49る羽村からじん性で耐亀裂性の拐11
で段階的に変移しているものであることを特徴とするも
のである。
Therefore, the present invention aims at: @4 abrasion-resistant materials, tough and crack-resistant materials (and sheet metal or laminates with a transition zone between them), where the transition zone is hard and C11
From 1t abrasive 49ru Hamura to tough and crack resistant 11
It is characterized by a gradual transition.

”段階的な変イ多″によシ1段階的同化に冷せかけるた
め、連続的(例えば、境昇面を有さすに)又は階段状に
硬いイΔ料がじん性材料中へ同化していくことが示され
る。一つの材料から他の材料。
``Gradual transformation'' involves the assimilation of a hard Δ material into a tough material in a continuous (e.g., with an ascending surface) or in a stepwise manner to facilitate gradual assimilation. It shows what will happen. from one material to another.

例えば芯から表面への濃度勾配はミクロン当り0.00
2 M量俸から6重量%の平均割合で変化するように段
階的に移行することが好ましい。濃度勾配は、ミクロン
当り0.02重量係から21量係の平均割合が更に好ま
しい。どぢらかの材料はもう一方のI料と(1す端上類
似か又は+rjj−である金属接什相を約40止量チま
で含有する合金であってもよいが、移行)J: 100
 %硬い材料から100%じん住の材料までなされる。
For example, the concentration gradient from the core to the surface is 0.00 per micron.
Preferably, there is a stepwise transition from 2 M to an average proportion of 6% by weight. More preferably, the concentration gradient is an average ratio of 0.02 parts by weight to 21 parts by weight per micron. Either material may be an alloy containing up to about 40 molar mass of metal bonding phase with another I material (which may be an alloy containing up to about 40% of the metal bonding phase which is identical or +rjj-) J: 100
% hard materials to 100% solid materials.

しかしながら、変移域は1又は2以上の化学種の原子拡
散による単なる濃度変化に過ぎないものではないことに
留意すべきである。例えば、鉄鋼中における炭素濃度の
変化は表面への炭素拡散によって達成されるが、しかし
これは第二椙料が第一の材料と異った組成を有すること
になる第一の材料から第二の材料への変移である。
However, it should be noted that the transition region is not simply a concentration change due to atomic diffusion of one or more chemical species. For example, the change in carbon concentration in steel is achieved by carbon diffusion to the surface, but this does not mean that the second material has a different composition than the first material. This is a transition to materials.

正確な濃度勾配は、選択される硬い材料とじん性材料の
正確な性質及び複合材料の最終目的に従って上記範囲内
で変わるであろうOこのように。
The exact concentration gradient will thus vary within the above range according to the exact nature of the hard and tough materials selected and the ultimate purpose of the composite material.

第一の材料は第二の材料中へある定まった距離入り込ん
でいる。この定まった距離が変移域を定義するO 本発明の他の態様として、硬い耐磨耗性材料の表面層、
じん性のある耐亀裂性材料の芯及びそれらの間の変移域
から成り、該変移域は表面劇料から芯刷料t4’段階的
に変移していることをli徴とする切削工具が提供され
る0 その硬質特性及び耐摩耗特性の故に使われる月料の例に
は、炭化物又は焼結炭化物、ステライト案合金、窒化物
、酸化物、ホウ化物、ダイアモンド、又はそれらの組合
せが含まれるが、これらに限定されるものではない。か
かる材料の好ましい例には、ケイ素の灰化物、窒化物及
び酸化物;チタンの炭化物及び窒化物;鋼又はニッケル
合金と接合させた炭化チタン:及び炭化タングステン。
The first material extends a certain distance into the second material. This defined distance defines a transition zone.O Another aspect of the invention includes a surface layer of hard abrasion resistant material;
A cutting tool is provided, comprising a core of tough, crack-resistant material and a transition region between them, the transition region being characterized by a stepwise transition from the surface material to the core printing material. Examples of materials used because of their hard and wear-resistant properties include carbides or cemented carbides, stellite alloys, nitrides, oxides, borides, diamonds, or combinations thereof. , but not limited to these. Preferred examples of such materials include silicon ashes, nitrides and oxides; titanium carbides and nitrides; titanium carbide bonded to steel or nickel alloys; and tungsten carbide.

又はコバルト又はニッケルと結合させた炭化タングステ
ンが含てれる。強靭性かつ耐亀裂性材料は当業界でかか
る川筋用として知られている任意の曾属であってよく、
かかる金属には鋼、第VriB族金属又は第■B族金1
fJ4合金又はそれらの組合せが含゛ま涯るか、これら
に限定きれるもので9」ない。
or tungsten carbide combined with cobalt or nickel. The tough and crack-resistant material may be of any variety known in the art for such riverbed applications;
Such metals include steel, Group VriB metals or Group IB metals.
It does not include or be limited to fJ4 alloy or combinations thereof.

好ましい強靭性J Plには、鋼、コバルト、コバルト
合金、ニック“ル及びニッケル合金が含まれる。
Preferred toughness J Pl's include steel, cobalt, cobalt alloys, nickels and nickel alloys.

両材料が炭素を含む複合材料を製造するに際して+i、
該材料中の炭糸成分がかなり反応してM2C(Mは金属
でめるンの如きもろい成分又は相を形成しない様な4.
3相?r選ぶことが大切である。例えば、炭化タングス
テンを用いる場合には、他の材料−1反応傾向の低いI
料(例えば、ニッケルンであるか、炭化タングステンの
炭素活性(有効反応性)と実質的に相違しない比較的低
い炭素活性を有する材料でなければならない。低合金鋼
の場合には、必要な炭素含量は約0.9〜1.0係であ
る。
+i, when producing a composite material in which both materials contain carbon;
4. The carbon fiber component in the material reacts considerably and M2C (M is a metal and does not form a brittle component or phase such as merun).
3 phase? It is important to choose r. For example, when using tungsten carbide, other materials-1 have low I
material (e.g. nickel, or a material with a relatively low carbon activity not substantially different from that of tungsten carbide. In the case of low-alloy steels, the required carbon content is about 0.9 to 1.0.

強靭性材料として低炭素鋼が必要な場f3−. Kは、
高炭素(0,9〜1.0 % )鋼を変移域中で、しか
も低炭素鋼が導入される靭性域中に1〜2mm1Aばし
て使用すべきである。こうすることによって好壕しくな
い反応が防がれる。
When low carbon steel is required as a tough material f3-. K is
High carbon (0.9-1.0%) steel should be used in the transition zone, but with an extension of 1-2 mm 1 A in the toughness zone where the low carbon steel is introduced. This will prevent undesirable reactions.

炭化金属を硬質材料として用いる場合には、炭化金属の
結合相が他の材料と同じでない方がよい。
When using metal carbide as a hard material, it is preferable that the binder phase of the metal carbide is not the same as that of other materials.

換言すれは、複合材料は同じ金属中に序々に浸入する炭
化金属(例えは、鉄に対する炭化鉄)でない方が良い。
In other words, the composite material should not be a metal carbide that gradually infiltrates the same metal (eg, iron carbide to iron).

中間変移域を有する本発明の複合材料は、材料を結合す
るための任意の従来技術、例えば、粉末成分の熱間静水
圧プレス法、液体金属没入法、又は噴霧成形法によって
製造することができる。
The composite materials of the invention with an intermediate transition zone can be produced by any conventional technique for bonding materials, such as hot isostatic pressing of powder components, liquid metal immersion, or spray molding. .

熱間静水圧プレス法では、上記の複合桐材は異った粉末
(即ち、焼結炭化物及び金属)を同化前に構造物の異っ
た領域に段階的に配置することによって製造することが
できる。第一の膚を100%の2−一の材料とし、湿層
の層を100係の他の材料とし、その間に種々の濃度の
両材料を配置することができる。−第一の材料が他の材
料に序々に転移している様に見せかけるに充分な中間層
を使用−する。
In the hot isostatic pressing method, the above composite paulownia material can be produced by placing different powders (i.e., sintered carbide and metal) in stages in different areas of the structure before assimilation. can. The first skin can be 100% 2-1 material and the wet layer layer can be 100% other material, with various concentrations of both materials placed in between. - Use sufficient intermediate layer to give the appearance of gradual transfer of the first material to the other material.

液体金属浸入法では、液体金属芯材料を浸入させること
のできる種々の段階の細孔度を有する第一の材料から硬
質表面を形成することができろっ噴霧成形法では、硬質
材料も強靭材料も、例えばそれらのゾラズマ又は溶融物
から噴霧成形することができる。噴霧される種類を調節
することによって、例えば、最初に第一の材料を噴霧し
5次に序々に他の材料に変えることによって、所望の構
造物を造ることができる。噴霧成形した構造物は、その
まま使つCもよいし、あるいは完全に固化させて最適l
r!p i’1:を発揮させるために、更に熱加工、プ
レス等に処し′Cも良い。
In the liquid metal infiltration method, a hard surface can be formed from a first material with various degrees of porosity that can be infiltrated with a liquid metal core material.In the spray molding method, the hard material can also be formed into a tough material. They can also be spray molded, for example from their Zolazma or melt. By adjusting the type of material sprayed, for example, first spraying a first material and then gradually changing to other materials, the desired structure can be created. The spray-molded structure can be used as is, or it can be completely solidified for optimal use.
r! In order to exhibit p i'1:, 'C' may be further subjected to heat processing, pressing, etc.

本発明の掴合、1/1半;Iを熱間静水圧プレス技術に
より製造するとき、従来製造された。結合金属(即ち、
ニッケル、コバルト、鋼等)を約C〜70重量係含む金
属炭化物粉末のような硬い粉末材料は予め成形されたケ
ースあるいは型の底部に入れる。
When the grip of the present invention, 1/1 and a half; I, was manufactured by hot isostatic pressing technology, it was conventionally manufactured. The binding metal (i.e.
A hard powder material, such as a metal carbide powder containing about C to 70% by weight (nickel, cobalt, steel, etc.), is placed in the bottom of a preformed case or mold.

第一の材料の上には、第一の材料の濃度が少なく。Above the first material, there is less concentration of the first material.

第2の材料粉末の多い粉末混合物の多層で加える。Add the second material in multiple layers of a powder-rich powder mixture.

次いでこの本質的に第2の材料粉末からなる」二層を加
える。この製造法の種々の変法1例えば次の層を加える
前に個々の層をプレスする方法を採用してもよいし、あ
るいは予めプレスした層を形成し1次いでプレスして最
終複合体にしてもよい。
A second layer consisting essentially of this second material powder is then added. Various variations of this manufacturing method may be employed, such as pressing the individual layers before adding the next layer, or forming pre-pressed layers and then pressing them into the final composite. Good too.

粉末を手で型に加えてもよいし、あるいは型の中にスプ
レーして均一な分散を拡実にしCもよい。
The powder can be added to the mold by hand or sprayed into the mold to promote uniform dispersion.

個々の層は一方の物質から他の物質へと段階的変移をな
ぞるように構成すべきである。このように粉末を用いる
ときには第一の材料から移動する各連続する層は第一の
材料の減少した濃度が25重重量板下、好ましくは10
重量係以下であるべきである。
The individual layers should be constructed in such a way that there is a gradual transition from one material to the other. When using powders in this way, each successive layer moving from the first material has a reduced concentration of the first material of 25% by weight, preferably 10% by weight.
It should be below the weight limit.

適当な順序で材料粉末で一旦充填した後ケースや型は真
空密封する。選択した特定の粉末系に応1〕で種々のケ
ースあるいは型を用いることができる0 こ\で使用する硬質でじん性のある材料の粒径は粒子の
分離を実際に減らず程の大きさであることが好ましい。
Once filled with material powder in an appropriate order, the case or mold is vacuum-sealed. Depending on the particular powder system selected, a variety of cases or molds can be used.The particle size of the hard, tough material used here is large enough to effectively reduce particle separation. It is preferable that

一般的には60ミクロンより小さい平均粒径を41する
粉末が最も好ましい。
Generally, powders having an average particle size of less than 60 microns are most preferred.

粉末混合物層のJIノ場はケースあるいは型の大きざ、
形および最終複合体の用途に応じて太rl+に変えるこ
とができる。j1mm未満から10朋の厚さが適切であ
シ、0.1朋〜1.0朋の厚さが好ましいことが分った
The JI field of the powder mixture layer depends on the size of the case or mold,
Depending on the shape and use of the final composite, it can be changed to thick rl+. It has been found that a thickness of less than 1 mm to 10 mm is appropriate, and a thickness of 0.1 mm to 1.0 mm is preferred.

硬質−じん性の材料からなる切削工具を製造する好まし
い熱間静水圧法において、次の特定の順序で密封したケ
ースを静水圧プレスに入れ、圧力をかけ、加熱する。ま
ず、1500〜2500psiの刀゛ス圧をかり、温度
を0.5〜2.5時1f4Jに亘って1600℃から1
700℃まで上昇させ、10〜1000分保持する。次
いで圧力i 20,000〜3 Ll、000 psi
に上げ、約0.5〜約5時間保持する。温度と圧力を次
いでゆつくシと約2〜20時間かけ周囲の状態に下げる
Q 本発明の複合材料は種々の用途に使用することができ、
種々の成分でもって作ることができる。
In the preferred hot isostatic process for producing cutting tools of hard-tough materials, the sealed case is placed in a hydrostatic press, pressured, and heated in the following specific order: First, apply a knife pressure of 1500 to 2500 psi, and increase the temperature from 1600℃ to 1
Raise the temperature to 700°C and hold for 10-1000 minutes. Then the pressure i 20,000~3 Ll, 000 psi
and hold for about 0.5 to about 5 hours. The temperature and pressure are then slowly reduced to ambient conditions over a period of approximately 2 to 20 hours.The composite material of the present invention can be used in a variety of applications.
It can be made with various ingredients.

本発明は次の実施例で更に説明する0これらの実施例は
本発明の単なる例示であって、本発明の範囲は特許請求
の範囲に入る均等な態様、変形を含むものである0 実施例1〜6 硬質−じん性複合材料の製造 複合材料を、径がはソ1インチ(2,54羽)高さが2
インチ(5,08cm)のEN 3b (英国規格)鋼
製カンまたは高純度ニッケルカンを用いて作った。粒径
が約1〜5ミクロンの市販されている炭化タングステン
粉末を以下の実施例全てにおいて硬質表面材料としで用
いた0これらの実施例で用いたしん性のある芯材料は不
活性ガスアトマイズした粉末(68ミクロンの粒径)と
して市販されているBO1工具鋼またはコバルト粉末で
あった0各実施例において、炭化物粉末をカンの中に約
6−I Q罰の高さとなるまで入れた090〜1090
〜10重量%末と10〜90重量%のじん性材料(コバ
ルトまたは鋼)を含む粉末混合物の4層か5層を炭化物
層の上に置き各層が順次金属濃度が増すようにした。各
層は約0゜5〜1.Oimの厚さであった。芯月科の層
(厚さ約20〜60朋)を上に置いた。粉本を充填する
毎に粉末をプレスし約5トン/平方インチ(75MPa
 )の力をかけ圧縮成形した。
The present invention will be further explained in the following examples. These examples are merely illustrative of the present invention, and the scope of the present invention includes equivalent embodiments and modifications that fall within the scope of the claims. 6. Manufacture of hard-tough composite materials.
They were made using inch (5.08 cm) EN 3b (British Standard) steel cans or high purity nickel cans. Commercially available tungsten carbide powder with a particle size of approximately 1-5 microns was used as the hard surface material in all of the following examples. The ductile core material used in these examples was an inert gas atomized powder. In each example, the carbide powder was placed in the can to a height of approximately 6-1090 μm (68 micron particle size) or cobalt powder.
Four or five layers of a powder mixture containing ~10% by weight powder and 10-90% by weight of a tough material (cobalt or steel) were placed over the carbide layer with each layer increasing in metal concentration. Each layer is approximately 0°5~1. The thickness was Oim. A layer of Coremoaceae (approximately 20 to 60 mm thick) was placed on top. Each time a powder book is filled, the powder is pressed at approximately 5 tons/square inch (75 MPa).
) was compression molded.

実施例1〜乙について、水分及び他の不純物を除くため
に約7時間の間約10−4 トルの真空下約400℃に
がんを加熱した。次に真空下かんを密封し、熱間静水圧
に置いた。約1650℃に(約1〜2時間にわたって)
温度をゆっくりと上昇させるにつれて約2,009 p
siのガス圧をかんに適用しそして約15分間維持した
。次に圧力全豹25.000 pciに増大させるにつ
れて温度を1.000℃に下げそして1時間維持した。
For Examples 1-B, the cancer was heated to about 400° C. under a vacuum of about 10 −4 Torr for about 7 hours to remove moisture and other impurities. The vacuum tube was then sealed and placed under hot isostatic pressure. to about 1650℃ (over about 1-2 hours)
approximately 2,009 p as the temperature is slowly increased
A gas pressure of si was applied to the can and maintained for approximately 15 minutes. The temperature was then lowered to 1.000° C. and maintained for 1 hour as the pressure was increased to 25.000 pci.

圧力を2時間減少させそして温度を約16時間にわたっ
て減少させて圧力及び温度をゆつく9と下げた。
The pressure was decreased for 2 hours and the temperature was decreased over approximately 16 hours to slowly reduce the pressure and temperature to 9.

実施例4〜乙について、水分及び他の不純物を除くため
に7時間約10−’ )ルのJ’<窓下400℃にがん
を加熱した。次にがんを真空下密封しそして熱間静水圧
に置いた。温度を(約1〜2時間にわたって)約165
0℃にゆっくり上昇させるにつれて約2000 psi
のガス圧をがんに適用しそして約2時間維持した0次に
圧力を約25,000psiに増大させるにつれて温度
f、(1250℃に下げそして2時間維持した。次に温
度及び圧力全上記のようにして下げfcO 最終複合材料は典型的には6〜10mmの厚さの炭化物
の層、約1〜4闘の厚恣の段階的に変化している変移域
及び約20〜60mmの芯1’ 11層をイ)−した。
For Examples 4-B, the cancer was heated to 400°C under a window for about 10 hours to remove moisture and other impurities. The cancer was then sealed under vacuum and placed under hot isostatic pressure. Increase the temperature (over about 1-2 hours) to about 165
Approximately 2000 psi as slowly raised to 0°C
A gas pressure of 0 was applied to the cancer and maintained for about 2 hours. Temperature f, then reduced to 1250° C. and maintained for 2 hours as the pressure was increased to about 25,000 psi. Then the temperature and pressure all above The final composite material typically has a 6 to 10 mm thick carbide layer, an arbitrary graduated transition zone of about 1 to 4 mm thick, and a core of about 20 to 60 mm. 'The 11th layer was a)-.

本複合材料を第1表に示す。This composite material is shown in Table 1.

第1表−実施例1〜5の組成 実施例1−3 層1 ベース炭化物−炭化タングステン14チコバルト
(N I2 粉末混合物190裂A+10係BO1工具鋼I6
 粉末混合物270チA+50φBQI工具鋼〃4 粉
末混合物3 50係A+50係BO1工具鋼#5 粉末
混合物460俤A+70係BO1工具鋼16 粉末混合
物5 10%A+90多BO1工具鋼〆7 金属ベース
 100% B(11工具鋼実施例4−5 層1 ベース炭化物・rビータングステンカーバイド1
4チコバルト(7! β2 粉末混合物1 タングステン カーバイド60チ
コバルト #6 粉末67、合物2 タングステン カーバイド5
0条コバルト I4 粉末混合物660%A + 70%B[JII5
 粉末混合物410%A + 90%BQ116 金属
ベース 100%B[11工具銅実施例6 層1 ベースカーバイド−タングステンカーバイド16
.5% コバルト (予かしめ焼結した固体ゾレホーム) #2 粉末混合物1 タングステン カーバイド60係
 コノぐルト I6 粉末混合物2 タングステン カーバイド50循
 コバルト 14 粉末混合物3 30チIy+70係B0115 
粉末混合物410係A+ 90係B[11〃6 金属ベ
ース 100%BO1工具鋼磨耗指数の測定 上記でつくられた複合体材料の長方形の小試験片を機械
にかけ、はぼ5mmX6.5朋x49mmの大きさに加
工した。この試験片は、2〜3 mmのカーバイト層、
漸次変化する変移層と約15朋の金属層よりなる。
Table 1 - Compositions of Examples 1 to 5 Examples 1-3 Layer 1 Base carbide - Tungsten carbide 14 Ticobalt (N I2 Powder mixture 190 cracks A + 10 parts BO1 Tool steel I6
Powder mixture 270 t A + 50 φ BQI tool steel 4 Powder mixture 3 50 t A + 50 t BO 1 tool steel #5 Powder mixture 460 t A + 70 t BO 1 tool steel 16 Powder mixture 5 10% A + 90 multi BO 1 tool steel 7 Metal base 100% B (11 Tool steel example 4-5 Layer 1 Base carbide/rBetungsten carbide 1
4 Ticobalt (7! β2 Powder Mixture 1 Tungsten Carbide 60 Ticobalt #6 Powder 67, Compound 2 Tungsten Carbide 5
0-line cobalt I4 powder mixture 660%A + 70%B [JII5
Powder mixture 410% A + 90% BQ116 Metal base 100% B [11 Tool Copper Example 6 Layer 1 Base Carbide - Tungsten Carbide 16
.. 5% Cobalt (pre-sintered solid Soleform) #2 Powder mixture 1 Tungsten carbide 60 cycles Conogult I6 Powder mixture 2 Tungsten carbide 50 cycles Cobalt 14 Powder mixture 3 30 Iy + 70 cycles B0115
Powder Mixture 410 Part A + 90 Part B [11〃6 Metal Base 100% BO1 Measurement of Tool Steel Wear Index A small rectangular test piece of the composite material made above was machined to measure 5 mm x 6.5 x 49 mm. It was processed. This test piece consisted of a 2-3 mm carbide layer,
It consists of a graded transition layer and about 15 metal layers.

各試験片は、水平に対して45°の角度で長さ方向につ
かむように縦型のスチール製ホールダーにボルトで固定
した。カーバイト エツジはステールホールダーから離
れた方向に向いている。試験片の長さのほぼ′半分(9
,5mm)tスチールグリップ中に置き隻残余V145
°の角度で突き出している。試験片が135°の角度で
グリップから現われ出る点にスパーク腐食によシ試料に
疵を導入した。試料の疵は、テスト中に金属基体(芯)
に、より大きなストレスをかけるために導入された。
Each specimen was bolted to a vertical steel holder in a longitudinal grip at a 45° angle to the horizontal. The carbide edge is facing away from the staleholder. Approximately half the length of the specimen (9
, 5mm) Place the vessel in the steel grip with the remaining V145
protruding at an angle of °. A flaw was introduced into the sample by spark corrosion at the point where the specimen emerged from the grip at an angle of 135°. During the test, defects on the sample were detected on the metal substrate (core).
was introduced to place greater stress on the

各試験片は5円形のメーソンリー ロック サンプルに
突き入れ破片にし、トリコーン ロックピッt□ (t
ricone rock、 bit )の作用をまねた
Each specimen was broken into fragments by punching into a 5-circular masonry rock sample, and the tricone lockpit t□ (t
It mimics the action of ricone rock, bit).

ロック サンプルpl、Darley Dale+ D
erbyshire+UKで切p出さJした砂岩であり
、微細粒の均一で高度の側1蓼耗Iであった。
Rock sample pl, Darley Dale+ D
The sandstone was cut in erbyshire+UK, and was fine-grained, uniform, and highly abraded.

コンピユークーによp数値的に制御された旋盤を用い、
ロックの500朋径ディスクfニア5rrL/分の回転
表面速度で試験片と接触させた。試験片は、くシ返し、
1回の突き当て(impact )で約1711111
の深さに約200回ロックディスクに突き当てた。
Using a lathe numerically controlled by computer
The 500 mm diameter disk of the lock was brought into contact with the specimen at a rotating surface speed of 5 rrL/min. Fold the test piece over.
Approximately 1711111 with one impact
It hit the lock disk about 200 times to a depth of .

試験片の磨耗速度は、試験片からの容積損失と、突き当
てによるロックの損失の容積を測定するととにより決定
した。磨耗指数は、分離したロックの容積(vr)を試
験片の損失(Vs)で割ることにより測定した。式は下
記に記載する。
The wear rate of the specimen was determined by measuring the volume loss from the specimen and the volume loss of the lock due to abutment. The wear index was determined by dividing the volume of the separated lock (vr) by the loss of the specimen (Vs). The formula is described below.

vr ■S 比較のために、いくつかの現存のロック ドリル料を上
記と同じ方法により試験した。比較試験Aは、タングス
テンの表面層を有する市販のスチール トリコン ロッ
ク ドリルからカットされた試験片であった。比較試験
Bは、上記のようにして導入されたスパーク腐食疵を有
する市販の固体タングステン カーバイト ドリル歯か
らカットされた試験片でめった。この材料の°リーンゾ
ルは。
vr ■S For comparison, several existing rock drill materials were tested in the same manner as described above. Comparative Test A was a specimen cut from a commercially available steel tricone rock drill with a surface layer of tungsten. Comparative Test B was conducted with specimens cut from commercially available solid tungsten carbide drill teeth with spark corrosion flaws introduced as described above. °Lean sol of this material.

五目試験したが、各々の場合に約300回の突き邑ての
後に試験片のクラッキングがあった0表■中の代表例(
試験B)。比較試験Oは、スパーク疵のないタングステ
ン カーバイト ロック ドリル歯からカッl−された
試験片であつ/ζ。比較試験りは、15重量係コバルト
ヲ含む慣用の焼結タングステン カーバイト ドリル歯
であって無疵のものであった。
Typical examples in Table 0 (■) where the test piece cracked after approximately 300 rounds of testing in each case.
Test B). Comparative test O was a specimen cut from a tungsten carbide rock drill tooth with no spark flaws. The comparative test piece was a conventional sintered tungsten carbide drill tooth containing 15% cobalt and had no defects.

本発明方法により造られた試験片および比較試験のだに
用いる試験片の各々が、突き当て試験め後に十分に検査
された。クラックの程度を各試験片について磨耗数とと
もに決定した0 手続補正書(1創 111A和59年11月16]」 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和59 年特許願第21]9011 け3、補正をす
る者 事件との関係 特r1出願人 住 所 氏名サ ブリティッシュ ペトロレアム カンパニー(
名 杓・) ビー、エル、シー。
Each of the test specimens made by the method of the present invention and those used in comparative tests were thoroughly inspected after the abutment test. The degree of cracking was determined for each test piece along with the number of wear. 0 Procedural Amendment (1 No. 111A November 16, 1982]) Commissioner of the Japan Patent Office 1, Indication of Case Patent Application No. 21 of 1980] 9011, 3. Relationship with the case of the person making the amendment Patent r1 applicant address name British Petroleum Company (
Name: B, L, C.

4、代理人 5、補正命令のEl(J 昭和 年 月 I+ 6、補正により増加する発明の数 明細書4. Agent 5. Correction command El(J Showa month I+ 6. Number of inventions increased by amendment Specification

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)硬い摩耗性材料、じん性態亀裂性材料およびそれ
らの間の変移域から成シ、かつ前記変移域が。 前記硬い耐摩耗性拐料から前記じん性態亀裂性材料へ徐
々に変移していることf:trj徴とする、複合材料。 (2)変移域が、0.002%(重量)/ミクロン−6
チ(重量)7ミクロンの平均率で変化する、じん性材料
中の硬い材料の濃度勾配を有する。特許請求の範囲第1
項記載の複合材料。 (3)変移域が、減少濃度を有する硬い材料の複合層か
ら成り、かつ各連続層が25qb(*量)以下の硬い材
料の減少濃度を有している、特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の複合材料。 (4)複合材料が、硬い材料およびじん性材料の粉末の
熱間静水圧方法によって製造される。特許Kn合材刺。 (5)複合拐料が、熱間静水圧機中において、(a) 
圧力11500 psi 〜2500 p8iに増加さ
せ、 (1)) 温度′jr:室温から1600°C〜170
0℃丑で0.5〜2.5時間に亘って増加させ、(c)
 前記圧力および温度にて10〜1000分間維持し。 (a) 前記圧力全豹0.5〜5時間、20,000p
si〜30,000 pSlに増加させ。 (e) 前記温度および圧力を2〜20時間に亘ってゆ
つくシ下げる、 ことから成る方法によって製造される。特許請求の範囲
第1項または第4項の何れか1項に記載の複合材料。 (6)硬い耐摩耗性材料の表拘層、じん性態亀裂性材料
の芯、およびそれらの間の変移域から成る切削工具にし
て、かつ前記変移域が、前記表面層から前記芯層へ徐々
に変動している、切削工具0(重量)7ミクロンの平均
率で変化する、芯拐科中の表面層の濃度勾配を有する、
特許請求の範囲第6項記載の切削工具0 (8)表面層が、金属の炭化物およびそれらの組合せ物
、芯が、鋼、コバルト、ニッケル、ニッケル合金または
それらの組合せ物から選ばれる、特許請求の範囲第7項
または第8項記載の切削工具。 (9) 切削工具が、岩を切削するビットであシ、表面
層が、炭化タングステンおよび炭化チクニウムよシ選ば
れ、窓材料が、鋼およびコバル1・より選ばれる、特許
請求の範囲第6項〜第8項の何れか1項に記載の切削工
具0 0.0 変移域が、減少濃度を有する硬い材料の松合層
から成凱かつ各連続層が25%(il’i’ :Ml:
 )以下の硬い材料の減少濃度を有している、特1ト「
請求の範囲第6項〜第9項のFJれか1項に記載の切削
工具0
[Scope of Claims] (1) Consisting of a hard abrasive material, a tough-crackable material, and a transition region therebetween, and the transition region is comprised of a hard abrasive material, a tough-crackable material, and a transition region therebetween. A composite material characterized by a gradual transition from the hard wear-resistant material to the tough cracking material. (2) Transition range is 0.002% (weight)/micron-6
It has a concentration gradient of hard material in the tough material that varies at an average rate of 7 microns (by weight). Claim 1
Composite materials as described in Section. (3) the transition zone is comprised of composite layers of hard material having a decreasing concentration, and each successive layer has a decreasing concentration of hard material of 25 qb (*amount) or less; or Composite material according to item 2. (4) Composite materials are produced by hot isostatic pressing of powders of hard and tough materials. Patented Kn composite material. (5) When the composite material is in a hot isostatic press, (a)
Pressure increased from 11500 psi to 2500 p8i, (1)) Temperature: room temperature to 1600°C to 170°C.
Increased temperature at 0°C for 0.5 to 2.5 hours, (c)
Maintain at the above pressure and temperature for 10-1000 minutes. (a) The above pressure is 0.5 to 5 hours, 20,000p.
si to 30,000 pSl. (e) slowly lowering the temperature and pressure over a period of 2 to 20 hours. A composite material according to any one of claims 1 and 4. (6) A cutting tool comprising a surface restraining layer of hard wear-resistant material, a core of tough cracking material, and a transition region therebetween, wherein the transition region is from the surface layer to the core layer. Gradually fluctuating, the cutting tool has a concentration gradient of the surface layer in the cylindrical family, varying at an average rate of 0 (weight) 7 microns;
Cutting tool 0 according to claim 6 (8) The surface layer is selected from metal carbides and combinations thereof, and the core is selected from steel, cobalt, nickel, nickel alloys, or combinations thereof. The cutting tool according to item 7 or 8. (9) Claim 6, wherein the cutting tool is a rock-cutting bit, the surface layer is selected from tungsten carbide and chicnium carbide, and the window material is selected from steel and Kobal 1. 0.0 The cutting tool according to any one of items 8 to 0.0 The transition zone is composed of a Matsai layer of hard material having a decreasing concentration and each successive layer is 25% (il'i': Ml:
) has a reduced concentration of hard materials of
Cutting tool 0 according to any one of FJ in claims 6 to 9
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0285306A (en) * 1988-09-21 1990-03-26 Tokin Corp Manufacture of metal compact body by hot hydrostatic press

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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