JPS6127197A - ろう付複合コンパクト用具とその製法 - Google Patents

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】 発明の分野 本発明は、砥粒コンパクトを組込／υだ用具、特に砥粒
コンパクトを取付けたドリルａ３よび切削用具およびそ
の製造方法に関する。このような砥粒コンパクト用具は
、石油やガス探査用のドリルビット（差替え工具）およ
び採鉱用途にＦ↑に有効である。

背景技術 砥粒コンパクトは、砥粒の多結晶塊、例えばダイヤモン
ドおよび／または立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）を−緒に結
合して一体の強靭な高強度塊に形成したものである。こ
のような要素は粒子−粒子同士が自己結合関係で、また
は粒子間に存在させた結合媒体によって、またはこれら
の相合ぜにより結合することができる。例えば、米国特
許第３゜１３６、．６１５号、第３．１４１．７４６号
および第３．２３３．９８８号参照。ここで複合コンパ
クトと称する支持された砥粒コンパクトは、基体材料、
例えば焼結炭化タングステン合金に結合された砥粒コン
パクトである。このタイプのコンパクトは、例えば米国
特許第３，７４３，４８９号、第３，７４５．６２３号
および第３，７６７゜３７１＠に記載されている。支持
体への結合は、砥粒コンパクトを形成する間あるいはそ
の後いずれでも形成することができる。

複合コンパクトはドリルヒツトの切削要素として特に有
用である。このようなコンパクトは種々の技術によりド
リルビットのドリルクラウン部に直接固着することがで
きる。米国特許第４，１５６．３２９号は、予めすずめ
つきした金属被覆コンパクトをクラウン部に形成した凹
所に炉内ろう付（プすることを提案している。米国特許
第４，１８６．６２８号に提案された、コンパクトカッ
タをクラウン部に取付ける方法では、コンパクトを鋳型
に入れ、鋳型のクラウン部分に粉末を充填し、低温浸透
ろうを鋳型中に流し込み、こうしてコンパクトが埋設さ
れたクラウン部を形成づ゛る。米国特許第４．０９８，
３６２号は後者の提案の方法によるドリルビットを提案
しており、ここではカッタを一１０°から一２５°まで
のずくい角で設置する。

別のやり方として、複合コンパクトを細長いスタッドま
たは基体に固着し、次にこのスタッドをドリルクラウン
部に取付けることができる。スタッドはドリルクラウン
部への取付り面積が大きくとれる。スタッドは砥粒コン
パクトの支持も大ぎくなり、耐衝撃性が増大する。複合
コンパクトは、米国特許第４，２００，１５９号に示さ
れているような直円筒形状のスタッドにも、例えば米国
特許第４，２６５．３２４号に示されているような傾斜
つき形状のスタッドにも取付けられている。

複合コンパクトをスタッドまたは基体に取付（プること
の利点は明らかであるが、実際の取付けをを行うにあた
っては幾つかの問題が起こっている。

特に、砥粒部分が米国特許第３，７４５．６２３号に記
載されているように自己結合かつ金属で浸透されている
、商標名Ｃｏｍｐａｘおよび３ｙｎｄｉｔｅとして商業
経路で入手できる複合コンパクトは、約７００℃を越え
た温度にさらされると熱損傷を受けやすいことに気付い
た。（ここで用いる用語［自己結合ｊ　＝ｓｅｌｆ−ｂ
ｏｎｄｅｄは砥粒が互に直接結合されていることを意味
する、。）この損傷は砥粒相と金属相の熱膨張率の差に
起因するものと考えられる。高温では、炭化や酸化によ
るような粒子自体の劣化の危険もある。この種の劣化は
あらゆるタイプの砥粒コンパクトにかかわるものと考え
られる。従って、初期には、複合コンパクトをスタッド
または基体に取付けるのに、液相線温度７００℃以下の
ろう付合金を使用した。残念なことに、このような低温
ろう付合金はその特質として結合強度が低いので、市場
での用途がごく限られている。

複合コンパクトを基体に取付ける上での画期的な進展が
、Ｋｎｅｍｅｙｅｒの米国特許第４．２２５゜３２２号
および第４，３１９，７０７号によりなしとげられた。

Ｋ、　ｎｅｍｅｙｅｒの方法によれば、高温ろう付合金
を複合コンパクトの基体への取イ１けに使用することが
可能である。このような高温ろう付合金により著しく大
きな結合強度が得られる。

Ｋ　ｎｅｍｅｙｅｒの方法および装置では高温ろう付合
金を使用できるが、適当なものを選ぶ段階で困難につき
あたった。例えば、Ａ　ｎａｃｏｎｄａ　　（アナ］ン
ダ）７７３充填金属は、Ｋ　ｎｅｍｅｙｅｒ特許−ｃｙ
初に提案されたが、現在では接合している炭化物部品と
の反応性で望ましくないと考えられている。

ろう付材の選択を複雑にしているのは、ろうが複合コン
パクトサポートを基体に接合Ｊ゛るのに適当であるだけ
でなく、その後の製造おＪ：び使用条件に耐え得るもの
でなければならないということである。例えば、普通の
製造方法では、最初にろう付された用具をすずめつきし
、次にこの予めすずめつきされた用具を米国特許第４．
１５６．３２９号（前掲）の方法でドリルクラウン部に
切り込んだ凹所に炉内ろう付けする。従来のろう付材を
用いてつくったろう付接合部は、そのようなすずめつき
および炉内ろう付は作業に耐えることが難かしかった。

これらの作業中の結合強度が特に重要である。それは、
結合が初期ろう付は工程に続く引張ひずみをうけると考
えられるからである。

最後に、代表的なドリル操作環境でよく機能するために
は、異質な累層にでくわした場合がそうであるように、
連続ｆ＃Ｊ撃負荷を受けつづけながら、酸化性雰囲気中
で約４００℃までの濃度に耐え得るように、ろう付接合
部が設計されていなければならない、と考えられる。

泣里９−肌迩２ 本発明は、複合コンパクトが基体に実質的に７００℃よ
り高い液相線温度を有するろう付充填金属でろう付けさ
れた用具を提供する。この用具の改良点は、重量基準で
下記範囲内の組成：Ａｕ１８〜３９．５％ Ｎｉ　　　　３．５〜１４．５％ ｐ６　　　　２．５〜１０．５％ Ｍｎ　　　　　７．５〜９０％ Ｃｕ　　　　　残部 好ましくは Ａｕ　　　３４．５〜：３６．０％ Ｎｉ　　　１３．５〜２４．５％ Ｐｄ　　　　９．５〜１０．５％ Ｍｎ　　　　９．０〜１０．５％ Ｃｕ　　　　　　残部 を有する合金であるろう付充填金属にある。このろう付
合金は実質的に約１００４℃より高＜　＊　ＩｉＸ液相
線温度を有する。複合コンパクトの支持部を基体に上述
したろう付合金で接合づ°る方法が本発明の第２の観点
をなす。コンパクトを多結晶立方晶窒化ホウ素およびダ
イヤモンド複合コンＩ（クトから選択するのが有利であ
る。支持部および基イ本を炭化タングステン、炭化チタ
ン、炭化タングステン−モリブデンおよび炭化タンタル
よりなるＢＹから選んだ材料から構成するのが有利であ
り、この場合炭化物用の金属結合材料をコバルト、ニッ
ケル、鉄およびこれらの混合物、安定な窒化物または硼
化物を形成する金属元素、および安定な窒化物または硼
化物を形成する金属合金よりなる群から選ぶ。基体と支
持部両方を同一タイプの炭化物とするのが好ましいが、
同一品位である必要（よない。

本発明の利点として、すぐれた強度を有する合金結合が
形成される。別の利点として、合金結合が、例えばすず
めつき、炉内ろう付、使用条件下およびこれらの組合せ
により後で加えられる熱に対して安定である。さらに他
の利点として、合金結合の信頼度と再現性が著しく改良
される。これらの利点および他の利点が本明細書の記載
から当業者に明らかになるであろう。

具体的構成 第１図に本発明の１実施例による用具１１を示す。この
用具１１は複合コンパクト１３、スタッドまたは基体１
５、およびコンパクト１３と基体１５との間に位置し、
基体１５をコンパクト１３に界面１６に沿って結合する
充填金属の薄い連続層１７（図面の便宜上寸法を大ぎく
しで図示）よりなる。構成要素の形状は特定の用途に合
うように変えればよく、例えば界面１６を基体１５の本
体に対して傾斜させてもよい。

複合コンパクト１３は結合した砥粒の多結晶粒状塊また
は層１９および界面２３に沿って砥粒層１９に結合され
た、好ましくは焼結炭化物合金の支持部またはベース層
２１よりなる。コンパクト１９の結合砥粒はダイヤモン
ドおよび／または立方晶窒化硼素とするのがよい。炭化
物合金支持部２１は反対側に位置する表面２５も有する
。好適な実施例では、コンパクト１３の層１９は客間で
７０％以上のダイヤモンド、好ましくは９０％以上のダ
イヤモンドを、米国特許第３，７４５，６２３号に詳述
されているようなダイＡ７モンドーダイヤモンド自己結
合状態で含有づ−る。残りの３０％以下は主として焼結
炭化物合金塊２１の結合材料、鼾ましくけコバルト（ま
たは合金）よりなり、結合材料は高温／高圧製造工程の
間にダイヤモンド第１相に対する第２相として層１９中
に浸透させる。別の実施例では、コンパクト１３は米国
特許第３．７４３．４８９号または同第３，７６７゜３
７１号に従って構成した硬質相窒化硼素層１９から構成
することができる。これらの特許には立方晶窒化硼素し
か囲示されていないが、立方晶形態のすべてまたは一部
を硬質六方晶形態に置き換えることもできる。

基体１５は焼結炭化物合金から構成するのが好ましく、
支持部２１と同一タイプの炭化物とするのが好ましい。

焼結炭化物合金が（特にドリルビット用途の場合、）硬
度および耐衝撃性の点で好ましい。充填金属１７は、液
相線温度が７００℃より高い高温高強度ろう付充填金属
である。この７００℃の温度は、砥粒層１９中に第２の
金属相を有する自己結合ダイヤモンドおよび窒化硼素複
合コンパクトの劣化温度閾値であると一般に認識されて
いる。本発明の高強度ろう付合金は下記の公称組成（重
量基準）を有する。

成　分　　組成範囲　　Ｌｊの好適組成範囲ＡＬ＋　　
　　１８〜３９．５％　　　３４．５〜３Ｇ、０％Ｎ　
ｉ　　　　３．５〜１４゜５％　　　１３．５〜２４．
５％ｐｄ　　’　　２．５〜１０．５％　　　９．５〜
１０　、５％Ｍｎ７．５〜９．０％　　　９．（１〜１
０．５％ろう付合金は実質的に約１００４℃を越えない
液相線温度をもたなければならず、そのような液相線温
度は広義には約７００℃〜１００４℃の範囲にあ−る。

第１の好ましいろう付合金（ＧＴＥ　　Ｗｅｓｇｏ　（
米国力ルフＡルニア州ベルモント所在）からろう付合金
Ｒ１４６として入手できる）は、液相線温度１００４℃
および同相線温度９７１℃を有する。この第１の好まし
いろう付合金は、予期せざることに、接合しようとづる
２つの炭化物合金片間に優れた結合を形成し、通當の製
造工程を経過した後も使用中も有効性を保つ。合金は接
合部で均一に広がり、試験してみたかぎりの焼結炭化タ
ングステン合金支持部または基体またはそのあらゆる部
品と望ましくない相互作用をすることはなかった。さら
に、この好ましいろう付合金は、従来提案された充填金
属を用いたのでは達成できなかった程の信頼性と古川性
を発規ツる。第２の好ましいろう付合金（ＧＴＥ　　Ｗ
ｅｓｏｏからろう付合金Ｒ１４６として入手できる）は
、液相線温度９４９℃および同相線温度９２７℃を有す
る。これまでのところ試験したのは第１の好適な合金だ
けであるが、以下に第２、第３および第４の組成範囲と
して記載する関連合金も、その組成が類似していること
から、適切な代替物であると信じられる。特に、両者の
極めて類似した組成と公表された降伏強さから、第２の
組成範囲の合金は第１の好適組成範囲の合金の代替物で
あると考えられる。下記の第２、第３および第４組成範
囲でつくった合金はＧＴＥ社により、それぞれろう付合
金ＲＩ　　４９．　ＲＩ　　４７オ、にびＲＩ　　４８
としてろう付合金用途に製造されているが、ＲＴ４６お
よびＲ１４９だけが一般に入手できるはずである。上述
した組成範囲は第１から第４の好適組成範囲をそれぞれ
包含する。

バーか−第２範囲　　　第３範囲　　第４範囲Ａｕ３０
〜３２％　　３７．５〜３９．５％　　１８〜２０％Ｎ
ｉ　　　　９〜１０．５％　３．５〜４％　　６．５〜
８％Ｐｄ　　　　９〜１０．５％　２．５〜３％　　５
．５〜７％Ｍ１　１４．５〜１７．５％　７．５〜９％
　　　２３〜２６％Ｃｕ　　　　残部　　　　　残部　
　　　　残部液相線 温度　　９４９℃　　　　　９６０℃’　　　　　９１
６℃同相線 温度　　９２７°Ｃ９１６°Ｃ−８９３°Ｃ前）ボした
ように、米国特許第４，２２５，３２２＠および第４，
３１９；　７０７＠に記載されているアナコンダ７７３
充填金属（Ｃｕ５０％、Ｚｎ４０％、Ｎｉ　１０％、融
点範囲９５０〜９６０℃）は、現在、接合しようと１−
る炭化物合金片との反応性で望ましくないと考えられて
おり、その上複合コンパクト部品について意図している
使用時の高温で適当な結合強度を早さない。もう一つの
先に提案されたろう付充填合金はＢＡ（＋−１層低い結
合強さを呈する低温ろう伺充填金属である。さらに他の
ろう付充填金属としてＴ１Ｃｕ５ｉ　Ｊ　（Ｔｉ　４．
５％、Ｃｕ　２６−７％、Ａｇ残量、融点範囲８４０〜
８５０℃）が提案されている。しかし、Ｔｉ　Ｃｕ　Ｓ
ｉ　Ｊ！は、ろう付を真空下または不活性雰囲気中で行
わないと、うまくろうイｑできない。

対照的に、本発明で使用するろう付合金はこれらの欠点
を呈ざず、周囲温度ですぐれた初期結合強さを与える。

その上このような結合強さが、複合コンパクト部品に必
要とされる製造および使用時の高温を越えても実質的に
維持される。剪断強さ測定により求められる結合強さは
、約２００〜４００℃、特に約３００〜４００℃の末端
での使用に際して可能性のある作業温度で試験した他の
合金と比較して特に良好である。このことも、従来のろ
う付充填金属が周囲温度での初期結合強さを呈し得て、
も、製造または使用時の再加熱中に高い温度領域に遭遇
するので、本発明の合金と同程度にはその強度を維持で
きないのとは対照的である。

本明細書に開示されているろう（ｑ合金を用いることか
ら得られる別の予期せざる利点は、上述した結合強さの
再現性にある。試験ではこれまでのところ、本発明の合
金組成物でろう付した複合コンバク１〜部品は事実上一
つも、結合強さの段目仕様に合わないとして不良品扱い
する必要がなかった。従って、予期せざることには、ろ
う付合金が呈する優れた再現性は、歩止り向上の点で、
金を含有する合金組成物を用いることから予期される高
いコストを補ってあまりある。ろうイ・」合金がこの発
明で呈するすぐれた結合強さと信頼性は、このような複
雑な成分混合物を有するろう付合金組成物についても予
期されなかった。実施例により上配ろう付合金の有用性
を実証する。

本発明を実施するにあたっては、ろう付合金をその同相
線温度、例えば第１の好適な合金の場合９７１°Ｃより
高い温度に加熱する。前述したように、この温度は勿論
、現在の下りルビット用途で典型的に用いられる自己結
合性の、第２相として金属の浸透した複合コンパクトに
関して一般に認識されている劣化温度７００℃を越えて
いる。米国特許第４，２８８．２４８号および第４，１
５１．６８．６号に記載されているようなもつと熱的に
安定なコンパクトの場合でも、層１９中の砥粒が不必要
に高い温度になるのを避けるべきであると考えられてい
る。従って、米国特許第４，２２５．３２２号および第
４，３１９．７０７号に記載されているような方法と装
置を本発明の実施にあたっても使用するのが望ましい。

米国特許第４，３１９．７０７号の装置について言及す
ると、第２図に示すように、要素１１を製造するための
装置５１はフレーム部材５２を備え、ろう付けのために
要素１１を誘導コイル組立体５８に対して保持するため
の１対の空気圧シリンダ５３および５５がフレーム部材
５２に固定されている。空気圧シリンダ５３に設けられ
たプランジャ５９は複合コンパクト１３の一端を収容す
るヘッド６１を有する。ヘッド６１には凹みをつけても
よく、コンパクト１３を基体１５に心合せするのを容易
にする。あるいは、ヘッド６１に凹所を設けず、セラミ
ックスリーブのＪ：うな別の手段（図示せず）を用いて
ろう何曲の適正な部品心合わせを維持することができる
。ヘッド６１には、普通の構造の冷却液供給源６７から
管６５を経て冷却液、好ましくは水を供給する。ヘッド
６１および冷却液供給源６７は一緒にコンパクト１３の
基体１５へのろう付は中にダイヤモンド層またはテーブ
ル１９用のピー１ヘシンクとして機能する。

好ましくは、変形可能な伝熱月利、例えば銅円板をコン
パクト１３のダイヤモンド層１９とヘッド６１との間に
配置して層１９からヘッド６１への熱伝導を改良する。

同様に空気圧シリンダ５５に設けられたプランジャ６９
にはその一端にヘッド７１が固定されている。カップ形
セラミック絶縁体７８をヘッド７１上に配置して、基体
１５の一端１８を支持し、ろうイ１け作業中基体１５か
らヘッド７１へ熱が逃げるのを防止する。ヘッド７１も
管６５を通して冷却液供給源６７に連結されている。

空気圧シリンダ５３および５５には空気供給源６６から
加圧空気をそれぞれ制御弁７７および７９を介して供給
する。伸長時、プランジャ５９および６９は要素１１を
、支持部材８３およ８５によりフレーム５２上に支持さ
れた誘導コイルアセンブリ５８と同軸に位置づける。ア
センブリ５８用の第３支持部材は図面に示されていない
。コイルアセンブリ構造も図面に示されていない。コイ
ル５８は出力用の無線周波（ＲＦ）発生器９３により相
互接続されている。このようなコイルアセンブリ構造の
詳細については、米国特許第４，２２５．３２２号およ
び第４，３１９．７０７号を参照されたい。所望に応じ
て、ろう付作業中ダイヤモンド層１９の温度を慣例の接
触および非接触手段により慣例の態様で監視できる。従
って、熱電対、光フ？イバおよび他のセンサを予防措置
として用いて、ダイヤモンド層１９の温度が熱損傷の起
る臨界閾値温度を越えるのを防止覆るよう適切に冷却液
供給源が作動することを保証する。このような監視を行
うには、例えば、ヘッド６１の鉛直中心に穴をあけ、ダ
イヤモンド層１９との感知接触をその温度監視のために
確保する。この点で、ドリル用途に代表的には用いられ
るコンパクトの上述した自己結合性の第２相として金属
の浸透したダイヤモンド層１９が、以下の実施例で示さ
れるように、７００℃以上への短時間の温度突出に耐え
、他の場合なら７’ＯＯ℃以上の平常加熱で起る熱損傷
の眼に見える徴候を何ら示さないことを確かめた。

以下の実施例により本発明をどのように実流り−るかを
示すが、これら実施例を本発明の限定として解すべきで
はない。本明細書では、特記しない限りパーセントおよ
び部は重ｆｆ１Ｗ準で、すべての単位はメートル法であ
る。また、本明細書で引用した特許明細古はすべＣ先行
技術として挙げたものである。

実施例１ コバルト−焼結炭化タングステン合金支持層を有する自
己結合第２相金属浸透多結晶ダイＶモンドコンパクト（
製品２５３０−ＮＣストラタバックス　ドリル　ブラン
ク（Ｓ　ｔｒａｔａｐａｘ　　［）　ｒｉ　ｌ　１３１
ａｎｋ）　、米国オハイオ州ワーシントン所在のゼネラ
ル・エレクトリック社製）を直円筒形１３゜４ｍｍカー
ポロイ（Ｃａｒｂｏｌｏｙ　）等級５５’Ｂコバルト−
焼結炭化タングステン合金基体に結合するに際し、下記
の点を除いては米国特許第４，２２５゜３２２号および
第４．３１９，７０７号に開示された方法および装置に
従った。第１に、米国カリフォルニア州ベルモント所在
のＧＴＥウエスゴ（Ｗｅｓｇｏ＞社から合金Ｒ［４，６
（上述した第１の好適組成範囲の合金）として得られる
結合合金を使用した。第２に、銅円板を用いてダイヤモ
ンド層１９とヘッド６１間の熱伝導を行った。最後に、
ダイヤモンド層１つの温度を前述した通りに監視した。

結合は支持層と基体との界面領域を１４秒間加熱するこ
とによって行つ１＝０加熱用誘導コイルへの出力をダイ
ヤモンドテーブルピーク見積り温度が約８００〜９０．
０℃になるように調節し７ｊｏ次に結合済み用具をすべ
て剪断強さ測定に供した。

この際、試験用取付具を変更した慣用の荷重試験機を用
いた。さらに具体的には〈試験機の構造は、第４図に１
０１で示ず非コレット型取付具が上方部分１０３と同じ
下方部分１０５とから構成されていること以外は、慣例
の通りである。区［１０７および１０９ば空間域で、そ
れぞれ取イ」貝の上方及び下方部分１０３．１ｏ５の端
部からの熱損失を減らずためのものである。誘導コイル
アセンブリ１１５が取付具の上方及び下方部分１０３゜
１０５を包囲し、剪断試験のために力を加える間サンプ
ル用具１１１の加熱を行う。サンプル用具１１１を、第
４図に示すように、取付具の上方及び下方部分１０３お
よび１０５に形成した凹所内に保持する。そのほかに、
各凹所にはそこから外側まで延びる開口が設けられ、剪
断力試験中に生じるダイヤモンドテーブル温度を感知す
るのに用いられる熱雷対１１３を挿入できるようになっ
ている。この取付具の設計が必要となったのは、試験機
用の標準的なコレット取付具では誘導コイルアセンブリ
１１５を剪断試験−操作中使用することができないから
である。

第１群どして５つの結合したま１の用具を最初に試験し
た。次に第２群の結合済み用具を、米国特許第４，１５
６，３２９号に記載されているような予めすずめつきを
施した部品を製造するための溶融ＢＡｇ−１ろう付合台
に浸漬することにより、すずめつきした。このづずめつ
き過程で、ろう缶接合部を６５０〜７００℃の温度に約
１２０秒までの間さらした。最後に、第３群のろう（ｄ
済み部品を同様にすずめつきし、次いで炉内ろう付けし
た。このための炉内ろう付けは、部品を室温から７００
℃まで約１時間以上にわたって直線勾配加熱し、その後
部品を７０６℃に約１５分間維持することを意味する。

前述したように、炉内ろう付けは部品をドリルクラウン
部に取（＝Ｉける慣例の方法である。ろう付合台により
形成される結合部はこのような通常のすずめつきおよび
炉内ろう付条件に耐え得るものでなければならない。と
いうのは使用時にはこれらの条件をしばしばとるからで
ある。下記の結果が得られた。

すずめつき 結合のまま　すずめつぎ　とろう付（プ５１．０９　　
　５７，０９　　　３８．１３４９．５７　　　４８，
９５　　　４８，０６４８．６８　　　３４，２７　　
　３６，０６５３．１６　　　５３．７８　　　５９，
５０５５．５７　　　４８．０６　　　３８．４７平　
　　均　　　　５１，６４　　　　　　４ｇ、４０　　
　　　　４４．０６標準偏差　　２．７６’　　　８，
７６　　　　９．７９一般に、結合強さがドリルビット
へゝ）他の用途に用いるのに十分であるためには、約３
５ｋｎ／σ２より大きい結合強さが望ましいと考えられ
る。

上表の結果からはっきりわかるように、本発明のろう付
合金の結合強さは結合強さの最小値を越えている。特に
興味深いのは、高温すずめつきＪ５よび炉内ろう付ザイ
クルの経過後であっても結合強さが維持されたことであ
る。このような結合部が通常初期ろう付後引張荷重下に
あり、その荷重は従来のろう釘材を用いる同様のろう付
後の処理の結果として比較的高い破損率につながると考
えられるという事実にもか）わらず、結合強さが維持さ
れた。すずめつきおよび炉内ろう付に起因する若干の結
合強さの減少が認められるが、このような結果は後で得
られたデータと完全に首尾一貫しているわけではないこ
とを理解しておくべきである。後続の実施例に含まれて
いるような後で得られたデータは、結合強さがすずめつ
きおよび炉内ろう付作業中維持され、しばしば炉内ろう
付の結果結合強さが向上することを示している。上に示
したやＡ矛盾のある結果は使用装置の変動因子によるか
異例の結果であるか、いずれかであろう。

次に、ろう付けしたままの部品の別のサンプルを、この
ようなろう付は済み用具を用いるドリルその他の操作中
に遭遇すると予想される種々の温度で剪断強さ測定に供
した。第４図に示し前述したように、加熱用の誘導コイ
ルを収容できるように変形した取付具を用いた、普通の
液圧プレスでデータを集めた。下記の結果が記録された
。

４７．４４．　４７．４４　３９．３７　１５．３１４
４．４７　３２，４７　４８．０６　１５．０３４４．
４７　４Ｂ、３３　４２，９５　１９，２４４５．６４
　３８．１３　４２．９５　１８．６２平　　　均　　
　　４５．５１　　４１．５８　　４３．３７　　１７
．０３＆！準偏差　　　１．３８　　７，６５　　３．
５９　　２．２１本例でも、ろう付合金により得られる
優れた結合強さが高い使用温度であっても記録された。

第２表に示した結果を第３図にグラフ表示しである。

結合強さがほく室温から約４００℃まで実質的に維持さ
れることがわかる。約２００〜４００℃の間の使用温度
範囲での結合強さが非常に重要であると考えられ、本発
明の合金がこの範囲で良好な結果を持続することは非常
に有益とみなされる。

実施例２ 実施例１に記載したような結合複合コンパクト用具を、
実施例１に記載した合金を使ってダイヤモンド層の異な
る感知温度で１１秒間同様にろう付した。各感知温度に
つき５つのサンプルを含む試験を行って、結合温度が結
合強さに影響するか確かめた。普通の液圧ブレスを用い
て下記の結果を得た。

第３表 ろう付中に感知されたダイヤモ　平均剪断強さンド層表
　温度の近　値（℃）　　（Ｋｎ／ｃｙｎ２）８１０　
　　’　　　　　　　３５．４６±２．６９８６０　　
　　　　　　５１．０２±１，８６９１０　　　　　　
　　　４．８．９５±２゜１４９７０　　　　　　　　
４７．５７±８．６２上表にまとめた結果も、本発明で
開示された合金組成を用いることにより優れた結合強さ
が得られることを示している。その上、結合温度の閾値
に達すると、それ以上では結合強さの有意な向上が得ら
れないことがわかる。結合合金のこの特徴は有利である
。その理由は、従来の充填金属の場合にそうであるよう
に結合強さを改善するためにその分上昇しＩｃ高温にさ
らす必要がダイ−７モンドテーブルにはないからである
。

実施例３ いく分厚い炭化物合金支持層２１を有する同様の複合コ
ンパクト用具を、前述した実施例と同じ方法を用いて、
同一タイプの合金でダイヤモンド層感知温度を変えて１
１秒間ろう（Ｊ番Ｊした。その後、部品（各感知温度範
囲ごとに５つのサンプル）を前述した炉内ろう付条件下
で炉内ろう句すした。

第４図に示した取付具を右ザる普通の液圧プレス装置で
次の結果が記録された。

里４８ ろう付中のダイヤモンド層　　平均剪断強さ感知温度（
℃）　　　（Ｋｎ　／ｃｍ１２）８００〜８４’ｌ　　
　　　４６．１９±４．１４８５０〜８８０　　　　５
３．７８±　１．７９８５０〜８８０　　　　５２．．
４０±　２．３４８８１〜９１０　　　　５０．３３±
２．５５±表にまとめた結果も、本発明のろう付合金を
用いることにより得られる炉内ろう付後の剪断強さが予
期せぬほど優れていることを示している。

その上、結合温度閾値も示されている。結合強さは実施
例２の第３表に記録した結合強さと少なくとも同じかそ
れより僅かに高い。このように後続炉内ろう付けの結果
として生ずるすぐれた結合強さは、後続炉内ろう伺げに
より応力が解放される（このことは実験的には証明され
ていないが）ためであろう。しかしながら、ろう付合金
の結合部は明らかに、初期にも当分野での使用時に経験
する条件下でもすぐれた剪断強さを発揮する。

実施例４ 前期実施例の場合と同じく、実施例１のろう付合金を用
いて複合コンパクトを焼結炭化タングステン合金基体に
ろう付けした。得られた部品の一部は第１図に示すよう
な直円筒形であり、残りのサンプルは基体２０の表面１
７が基体２０の主シャンク部分に対して約６０’傾斜し
た形状とした（以下「傾斜つき円筒」と称す）。各条件
につき１５個のサンプルを結合強さについて、「結合し
たま為」、すずめつき、すずめつぎ十炉内ろうイ１の状
態で試験した。直円筒サンプルはダイヤモンド層の平均
ピーク感知温度８８６℃まで約９〜１２秒間結合し、一
方傾斜円筒サンプルは平均ピーク感知温度８７６℃まで
３０秒間結合した。第４図に示した取（＝ｊ具を有する
普通の液圧ブレス装置で次の結果が記録された。

第」卜退−・断強さくＫｎ　／■２） 結合したま’ｓ　　　　　　　４９．６４±２．７６す
ずめつぎ　　　　　　　５２．４０±１．６５すずめつ
き十炉内ろう付　５２．４０±４．１４傾斜つき円筒 サンプル数　１乱［ｉζ− 結合したま１３　　　５１．７ｉ±４．１４１２　　　
　５８．６１ すずめつき　　　　　７　　　５３．０９±２．５５８
　　　　　５８．６１ すずめつき＋　　　　　３　　　５４．４７炉内ろう付
（１時間）　１２　　　　’５８．６１すずめつき＋　
　　　　２　　　５０．３３±　９．３炉内ろう付（３
時間）　１３　　　５８．６１１５個の直円筒サンプル
について得られた結合強さは優れている。しかし、傾斜
つき円筒サンプルについては、サンプルの多くが液圧プ
レス試験装置の能カ一杯（５８，６１Ｋｎ　／ＣＴ１１
２＞でも破壊されなかった。このような優れた結果が、
結合したま１のサンプル、すずめつきしたサンプル、そ
して約１時間の後続炉内ろうイ」けしたサンプル（この
ような試験については前述）について得られた。さらに
、別のサンプルを約３時間炉内ろう付けしたところ、依
然としてすぐれた結合強さを保持していたが、破壊した
サンプルについては結合強さの減少が認められた。

本発明のろう付用具を特定の実施例および具体例につい
て説明したが、本発明の要旨を逸脱せぬ範囲内で本発明
の変更な改変が可能であることが当業者には理解できる
はずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のろう付用具を一部破断して示す斜視図
、 第２図は本発明のろう付用具を製造Ｊ−る装置の概略図
、 第３図は本発明のろう母合金で得られる剪断強さを昇温
した各温度に対してプロットしたグラフ、そして 第４図は実施例１に記載した通りの試験用の、部分的に
変更した取付具を有する試験機の概略図である。 １１・・・ろう付複合コンパクト用具、１３・・・複合
コンパクト、１５・・・基　体、１６・・・界　面、　
　　　１７・・・充填金属層、１９・・・砥粒層、　　
　　２１・・・支持部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複合コンパクトが砥粒層を支持部に結合してなり、
   基体がこの支持部に両者間に配置されたろう付充填金属
   により結合された構成のろう付用具において、上記ろう
   付金属が実質的に７００℃より高い液相線温度をもちか
   つ重量基準で下記の組成： Ａｕ１８〜３９．５０％ Ｎｉ３．５〜１４．５％ Ｐｄ２．５〜１０．５％ Ｍｎ７．５〜９．０％ Ｃｕ残部 を有する合金であることを特徴とするろう付用具。 ２、上記合金が約１００４℃の液相線温度をもちかつ重
   量基準で下記の組成： Ａｕ３４．５〜３６．０％ Ｎｉ１３．５〜１４．５％ Ｐｄ９．５〜１０．５％ Ｍｎ９．０〜１０．５％ Ｃｕ残部 を有する特許請求の範囲第１項記載のろう付用具。 ３、上記合金が約９４９℃の液相線温度をもちかつ重量
   基準で下記の組成： Ａｕ３０〜３２％ Ｎｉ９〜１０．５％ Ｐｄ９〜１０．５％ Ｍｎ１４．５〜１７．５％ Ｃｕ残部 を有する特許請求の範囲第１項記載のろう付用具。 ４、上記合金が約９６０℃の液相線温度をもちかつ重量
   基準で下記の組成： Ａｕ３７．５〜３９．５％ Ｎｉ３．５〜４％ Ｐｄ２．５〜３％ Ｍｎ７．５〜９％ Ｃｕ残部 を有する特許請求の範囲第１項記載のろう付用具。 ５、上記合金が約９１６℃の液相線温度をもちかつ重量
   基準で下記の組成： Ａｕ１８〜２０％ Ｎｉ６．５〜８％ Ｐｄ５．５〜７％ Ｍｎ２３〜２６％ Ｃｕ残部 を有する特許請求の範囲第１項記載のろう付用具。 ６、上記支持部および基体が焼結炭化物合金である特許
   請求の範囲第１項記載のろう付用具。 ７、上記支持部および基体双方が炭化タングステン、炭
   化チタン、炭化タングステンモリブデンおよび炭化タン
   タルよりなる群から選ばれる炭化物の金属結合物であり
   、金属結合を形成する金属がコバルト、ニッケル、鉄お
   よびこれらの混合物よりなる群から選ばれる特許請求の
   範囲第６項記載のろう付用具。 ８、上記支持部および基体双方がコバルト−焼結炭化タ
   ングステン合金である特許請求の範囲第６項記載のろう
   付用具。 ９、上記砥粒層が浸透金属からなる第２相を有する自己
   結合多結晶ダイヤモンドコンパクトよりなる特許請求の
   範囲第１項記載のろう付用具。 １０、上記第２相がコバルトよりなる特許請求の範囲第
   ７項記載のろう付用具。 １１、上記砥粒層が浸透金属からなる第２相を有する自
   己結合多結晶立方晶窒化硼素コンパクトよりなる特許請
   求の範囲第１項記載のろう付用具。 １２、複合コンパクトが砥粒層を支持部に結合してなり
   、基体がこの支持部に両者間に配置されたろう付充填金
   属により結合された構成のろう付用具において、上記ろ
   う付金属が実施的に７００℃より高い液相線温度をもち
   かつ重量基準で下記の組成： Ａｕ３４．５〜３６．０％ Ｎｉ１３．５〜１４．５％ Ｐｄ９．５〜１０．５％ Ｍｎ９．０〜１０．５％ Ｃｕ残部 を有する合金であることを特徴とするろう付用具。 １３、上記支持部および基体が焼結炭化物合金である特
   許請求の範囲第１２項記載のろう付用具。 １４、上記支持部および基体双方が炭化タングステン、
   炭化チタン、炭化タングステンモリブデンおよび炭化タ
   ンタルよりなる群から選ばれる炭化物の金属結合物であ
   り、金属結合を形成する金属がコバルト、ニッケル、鉄
   およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる特許請求
   の範囲第１３項記載のろう付用具。 １５、上記支持部および基体双方がコバルト−焼結炭化
   タングステン合金である特許請求の範囲第１４項記載の
   ろう付用具。 １６、上記砥粒層が浸透金属からなる第２相を有する自
   己結合多結晶ダイヤモンドコンパクトよりなる特許請求
   の範囲第１２項記載のろう付用具。 １７、上記第２相がコバルトよりなる特許請求の範囲第
   １６項記載のろう付用具。 １８、上記砥粒層が浸透金属からなる第２相を有する自
   己結合多結晶立方晶窒化硼素コンパクトよりなる特許請
   求の範囲第１２項記載のろう付用具。 １９、自己結合砥粒が金属の第２相中に浸入してなる層
   を有する焼結炭化物合金で支持された複合コンパクトを
   備え、このコンパクトの支持部が焼結炭化物合金基体に
   実質的に７００℃より高くかつ上記コンパクトの熱分解
   温度より高い液相線温度をもつろう付充填金属で結合さ
   れたろう付用具の製造方法において、 砥粒層をヒートシンクに熱的に接触させた状態に置きつ
   つ上記コンパクト支持部を上記基体にろう付けする工程
   を含み、この際約１００４℃より実質的に高くない液相
   線温度をもちかつ重量基準で下記の組成： Ａｕ１８〜３９．５％ Ｎｉ３．５〜１４．５％ Ｐｄ２．５〜１０．５％ Ｍｎ７．５〜９．０％ Ｃｕ残部 を有するろう付合金を使用することを特徴とする方法。 ２０、約１００４℃の液相線温度をもちかつ重量基準で
   下記の組成： Ａｕ３４．５〜３６．０％ Ｎｉ１３．５〜１４．５％ Ｐｄ９．５〜１０．５％ Ｍｎ９．０〜１０．５％ Ｃｕ残部 を有するろう付合金で上記支持部を上記基体にろう付け
   する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１、約９４９℃の液相線温度をもちかつ重量基準で下
   記の組成： Ａｕ３０〜３２％ Ｎｉ９〜１０．５％ Ｐｄ９〜１０．５％ Ｍｎ１４．５〜１７．５％ Ｃｕ残部 を有するろう付合金で上記支持部を上記基体にろう付け
   する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２２、上記合金が約９６０℃の液相線温度をもちかつ重
   量基準で下記の組成： Ａｕ３７．５〜３９．５％ Ｎｉ２．５〜４％ Ｐｄ２．５〜３％ Ｍｎ７．５〜９％ Ｃｕ残部 を有する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２３、上記合金が約９１６℃の液相線温度をもちかつ重
   量基準で下記の組成： Ａｕ１８〜２０％ Ｎｉ６．５〜８％ Ｐｄ５．５〜７％ Ｍｎ２３〜２６％ Ｃｕ残部 を有する特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２４、上記焼結炭化物合金支持部および焼結炭化物合金
   基体双方が炭化タングステン、炭化チタン、炭化タング
   ステンモリブデンおよび炭化タンタルよりなる群から選
   ばれる炭化物の金属結合物であり、金属結合を形成する
   金属がコバルト、ニッケル、鉄およびこれらの混合物よ
   りなる群から選ばれる特許請求の範囲第１９項記載の方
   法。 ２５、上記複合コンパクトの砥粒層が金属の浸透した自
   己結合多結晶ダイヤモンドコンパクトよりなる特許請求
   の範囲第１９項記載のろう付用具。 ２６、上記複合コンパクトの砥粒層が金属の浸透した自
   己結合多結晶立方晶窒化硼素コンパクトよりなる特許請
   求の範囲第１９項記載の方法。