(57)【要約】  本発明は、石材、レンガ、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断、または穿孔するのに用いられる切削工具に関するもので、優れた切削性能及び長い切削寿命を有する切削工具用切削チップ及びその製造方法及び切削工具を提供する。  本発明は、研磨材と結合材を含む切削チップにおいて、結合材は鉄基地からなり、鉄基地内には一定の大きさを有する第２相及び／または気孔（ｐｏｒｅ）が一定の体積分率で含まれ、上記第２相は非金属介在物及びセラミックスのうちから選ばれた１種または２種以上の切削チップ及びその製造方法並びに切削工具をその要旨とする。  本発明によると、優れた切削性と長い寿命を有する切削チップを遥かに安く提供することができる。
2009527369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削材を切削する研磨材とこの研磨材(abrasive)を保持(retention)させる焼結された結合材を含む切削工具用切削チップにおいて、
前記結合材は、金属または金属合金からなる金属基地(Metal  Matrix)であり、
前記金属基地内には、体積分率で０．５〜３０％の第２相及び／または気孔（ｐｏｒｅ）が含まれ、
前記第２相は、非金属介在物、セラミックス及びセメントのうち選ばれた１種または２種以上で、前記第２相及び気孔は３μｍ以下の大きさを有し、そして
前記第２相及び気孔間の距離が４０μｍ以下であることを特徴とする切削工具用切削チップ。
【請求項２】
前記金属基地は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷのうち選ばれた１種またはこれらの合金及びステンレス鋼からなるグループから選ばれた１種であることを特徴とする請求項１に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項３】
前記非金属介在物は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属炭窒化物及び金属硫化物からなるグループから選ばれた１種または２種以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項４】
被削材を切削する研磨材とこの研磨材を保持させる焼結された結合材を含む切削工具用切削チップにおいて、
前記結合材は、金属または金属合金からなる金属基地であり、
前記金属基地内には、体積分率で０．５〜３０％の第２相及び／または気孔及び体積分率で０．１〜１０％の第３相が含まれ、
前記第２相は、非金属介在物、セラミックス及びセメントのうち選ばれた１種または２種以上で、前記第３相は低融点金属で、そして前記第２相及び気孔は３μｍ以下の大きさを有し、第３相は５μｍ以下の大きさを有することを特徴とする切削工具用切削チップ。
【請求項５】
前記金属基地は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷのうち選ばれた１種またはこれらの合金及びステンレス鋼からなるグループから選ばれた１種であることを特徴とする請求項４に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項６】
前記非金属介在物は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属炭窒化物及び金属硫化物からなるグループから選ばれた１種または２種以上であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項７】
前記第３相は、スズ（Ｓｎ）及び青銅合金（Ｃｕ−Ｓｎ  ａｌｌｏｙ）のうち１種または２種であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項８】
前記第３相は、スズ（Ｓｎ）及び青銅合金（Ｃｕ−Ｓｎ  ａｌｌｏｙ）のうち１種または２種であることを特徴とする請求項６に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項９】
第３相の量は、体積分率で０．１〜５％であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１０】
第３相の量は、体積分率で０．１〜５％であることを特徴とする請求項６に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１１】
第３相の量は、体積分率で０．１〜５％であることを特徴とする請求項７に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１２】
第３相の量は、積分率で０．１〜５％であることを特徴とする請求項８に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１３】
複数の研磨材粒子と粉末焼結結合材を含む切削工具用切削チップにおいて、
前記粉末焼結結合材は鉄基地からなり、
前記鉄基地内には、体積分率で０．５-１５％の第２相が含まれ、
前記第２相は、非金属介在物及びセラミックスのうち選ばれた１種または２種以上で、
前記第２相及び気孔の各々の大きさは３μｍ以下で、
前記第２相及び気孔間の距離は４０μｍ以下で、
前記鉄結合材の硬度がＨＲＢ７０以上で、そして、
研磨材が含まれていない前記鉄結合材の抗折力(transverse  rupture  strength)が８０ｋｇｆ/ｍｍ２以上であることを特徴とする切削工具用切削チップ。
【請求項１４】
前記鉄基地内に、体積分率で５％以下の気孔（ｐｏｒｅ）が含まれていることを特徴とする請求項１３に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１５】
前記非金属介在物は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属炭窒化物、金属硫化物のうち１種または２種以上であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１６】
前記切削チップが乾式切削に用いられ、そして前記ダイアモンド粒子の体積分率が２〜４％であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１７】
前記切削チップが乾式切削に用いられ、そして前記ダイアモンド粒子の体積分率が２〜４％であることを特徴とする請求項１５に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１８】
前記ダイアモンド粒子は、靭性指数（ＴＩ）が８５以上で、その大きさが３５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項１９】
前記ダイアモンド粒子は、靭性指数（ＴＩ）が８５以上で、その大きさが３５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１５に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項２０】
前記ダイアモンド粒子は、靭性指数（ＴＩ）が８５以上で、その大きさが３５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の切削工具用切削チップ。
【請求項２１】
研磨材粒子と結合材を混合し高温加圧焼結(hot  press  sintering)して切削工具用切削チップを製造する方法において、
０．５〜２５ｗｔ％の第２相成分及び残りの金属または金属合金粉末からなる基地成分を含む結合材を用意してから、この結合材を機械的合金化方法により混合する段階と、
前記混合物に、研磨材粒子及びバインダーを添加して混合する段階と、
前記混合粉末を粘度が３．０ｃＰ以上で、揮発性である高粘度溶液を用いて顆粒化(granulation)する段階と、
前記顆粒化された混合粉末を切削チップ形状に冷間成形した後、加圧焼結する段階を含む切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２２】
前記基地成分がＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷのうち選ばれた１種またはこれらの合金及びステンレス鋼からなるグループから選ばれた１種であることを特徴とする請求項２１に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２３】
低融点金属粉末からなる０．１〜１０ｗｔ％の第３相成分が前記結合材に、さらに添加されることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２４】
前記第３相成分は、スズ（Ｓｎ）及び青銅合金（Ｃｕ−Ｓｎ  ａｌｌｏｙ）のうち１種または２種であることを特徴とする請求項２３に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２５】
前記加圧焼結が７５０-９８０℃の温度で行われることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２６】
前記加圧焼結が７５０−９８０℃の温度で行われることを特徴とする請求項２３に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２７】
前記加圧焼結が７５０−９８０℃の温度で行われることを特徴とする請求項２４に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２８】
前記高粘度溶液は、揮発性シリコンオイルで、その添加量は混合粉末１ｋｇ当り８０-１３０mlであることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項２９】
前記高粘度溶液は、揮発性シリコンオイルで、その添加量は混合粉末１ｋｇ当り８０-１３０mlであることを特徴とする請求項２３に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３０】
機械的合金化方法が振動ミル、摩擦ミル、ボールミル及び遠心ミルからなるグループのうち選ばれた１つの装置を用いて行われることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３１】
機械的合金化方法が振動ミル、摩擦ミル、ボールミル及び遠心ミルからなるグループのうち選ばれた１つの装置を用いて行われることを特徴とする請求項２３に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３２】
機械的合金化方法が振動ミル、摩擦ミル、ボールミル及び遠心ミルからなるグループのうち選ばれた１つの装置を用いて行われることを特徴とする請求項２４に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３３】
機械的合金化方法が振動ミル、摩擦ミル、ボールミル及び遠心ミルからなるグループのうち選ばれた１つの装置を用いて行われることを特徴とする請求項２５に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３４】
機械的合金化方法が振動ミル、摩擦ミル、ボールミル及び遠心ミルからなるグループのうち選ばれた１つの装置を用いて行われることを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３５】
機械的合金化方法が振動ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１２ｍｍのｓｔｅｅｌ  ｂａｌｌを用い、振動の振幅は０．５〜１５ｍｍで、振動速度（周波数）は８００〜３,０００ｒｐｍで、振動加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は５０〜８５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末を容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、１〜３時間の間行われることを特徴とする請求項３０に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３６】
機械的合金化方法が振動ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１２ｍｍのｓｔｅｅｌ  ｂａｌｌを用い、振動の振幅は０．５〜１５ｍｍで、振動速度（周波数）は８００〜３,０００ｒｐｍで、振動加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は５０〜８５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末を容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、１〜３時間の間行われることを特徴とする請求項３１乃至請求項３３のいずれかに記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３７】
機械的合金化方法が振動ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１２ｍｍのｓｔｅｅｌ  ｂａｌｌを用い、振動の振幅は０．５〜１５ｍｍで、振動速度（周波数）は８００〜３,０００ｒｐｍで、振動加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は５０〜８５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末を容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、１〜３時間の間行われることを特徴とする請求項３４に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３８】
機械的合金化方法が摩擦ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、ｒｐｍは３００〜９００で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、１〜２時間の間行われることを特徴とする請求項３０に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項３９】
機械的合金化方法が摩擦ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、ｒｐｍは３００〜９００で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、１〜２時間の間行われることを特徴とする請求項３１乃至請求項３３のいずれかに記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４０】
機械的合金化方法が摩擦ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、ｒｐｍは３００〜９００で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、１〜２時間の間行われることを特徴とする請求項３４に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４１】
機械的合金化方法がボールミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が７〜３０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、ｒｐｍは３０〜１００で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、５〜１０時間の間行われることを特徴とする請求項３０に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４２】
機械的合金化方法がボールミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が７〜３０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、ｒｐｍは３０〜１００で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、５〜１０時間の間行われることを特徴とする請求項３１乃至請求項３３のいずれかに記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４３】
機械的合金化方法がボールミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が７〜３０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、ｒｐｍは３０〜１００で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、５〜１０時間の間行われることを特徴とする請求項３４に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４４】
機械的合金化方法が遠心ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は 直径が３〜１０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、遠心加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、５０-４００ｒｐｍで１〜２時間の間行われることを特徴とする請求項３０に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４５】
機械的合金化方法が遠心ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は直径が３〜１０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、遠心加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、５０-４００ｒｐｍで１〜２時間の間行われることを特徴とする請求項３１乃至請求項３３のいずれかに記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４６】
機械的合金化方法が遠心ミルを用いて行われ、そして機械的合金化は 直径が３〜１０ｍｍのスチールボール（ｓｔｅｅｌ  Ｂａｌｌ）を用い、遠心加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積の３０〜７０％満たした後、５０-４００ｒｐｍで１〜２時間の間行われることを特徴とする請求項３４に記載の切削工具用切削チップの製造方法。
【請求項４７】
請求項１または請求項２に記載の切削工具用切削チップを備えている切削工具。
【請求項４８】
切削工具がセグメントタイプ、リムタイプ及びコップタイプ切削工具、ワイヤーソー及びコアドリルのうちいずれかであることを特徴とする請求項４７に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石材、レンガ、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断、または穿孔するのに用いられる切削工具用切削チップ及びその製造方法並びにこの切削チップが備えられた切削工具に関するもので、より詳細には切削チップの結合材の微細組織を改善し、優れた切削性能及び長い切削寿命を共に有する切削工具用切削チップ及びその製造方法並びにこの切削チップが備えられた切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石材、レンガ、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断、または穿孔するためには、被削材より高い硬度を有する研磨材が求められる。
【０００３】
上記研磨材としては、人工ダイアモンド粒子、天然ダイアモンド粒子、硼化窒素及び超硬粒子等が知られているが、その中でも人工ダイアモンド粒子が最も広く用いられている。
【０００４】
人工ダイアモンド（以下、“ダイアモンド”と称する）は、１９５０年代に発明されたもので、地球上に存在する物質のうち、最も硬度が高い物質と知られおり、このような特性によって切削、研削工具等に用いられるようになった。
【０００５】
特に、上記ダイアモンドは、花崗岩、大理石等の石材を切削、研削する石材加工分野及びコンクリート構造物を切削、研削する建設業の分野において広く利用されるようになった。
【０００６】
上記切削、研削工具等は、被削材を切削するダイアモンド粒子とこのダイアモンド粒子を保持させる結合材を含む切削チップを含む。
【０００７】
上記切削チップの大部分は、ダイアモンド粒子を結合材の役割をする金属粉末と混合してから成形した後、焼結する粉末治金法により製造されている。
【０００８】
ダイアモンド切削工具において結合材として長い間最も広く用いられてきた材料はコバルト粉末である。
【０００９】
上記コバルト結合材は、ダイアモンド工具分野において“万能結合材”と呼ばれている。
【００１０】
なぜならば、花崗岩、コンクリート、アスファルト、大理石等ほぼ全ての被削材、また、用いられる切断機械の高馬力、低馬力に関わらずコバルト結合材で製造した切削チップは優れた切削性を有するためである。
【００１１】
上記のように、コバルト結合材が万能結合材と脚光を浴びてきた最も大きな理由は、コバルト結合材がよく磨耗するため、ダイアモンド粒子が上手く突出されるためである。
【００１２】
２〜３HP程度の低馬力の小型切断設備でも結合材がよく磨耗するため、切削不良が発生しない。
【００１３】
しかし、コバルト結合材は、高馬力切断設備では結合材が速く磨耗するため、切削性はよいが、ダイアモンド粒子が早期に脱落するために寿命が短くなるという短所があるということも意味する。
【００１４】
最近になって、花崗岩切断工場やコンクリート、またはアスファルトの切断では切断の生産性を高めるために高馬力設備を導入して使用している。
【００１５】
花崗岩切断工場では、１０年前には大型多葉式に１００馬力の設備を使用したが、現在は１５０馬力の設備が主流を成しており、２００馬力の設備も導入されている。
【００１６】
一方、コンクリート、またはアスファルトの包装道路を切断するにおいても切断の生産性を高めるために、２０ＨＰ設備から４０ＨＰまたは６５ＨＰ設備に変わっており、さらには１００ＨＰ設備も使用される。
【００１７】
このように、切断装備は、馬力が高くなるにつれ１００％コバルト結合材では寿命が確保できないという問題が発生するようになった。
【００１８】
上記のコバルト結合材の磨耗を遅らすための方法としては、タングステン（Ｗ、ＷＣ）を添加する方法が主に採択されてきた。
【００１９】
最近では、結合材の磨耗をより遅らすことが求められており、このような要求を満たすためには、タングステンの添加量を続けて増加させなければならず、最近ではタングステンを５０〜６０％までも添加している。
【００２０】
しかし、タングステン含有量が高くなるに従い下記のような問題が発生する。
【００２１】
結合材組成がコバルト（Ｃｏ）＋タングステン（Ｗ、ＷＣ）のとき、タングステン含量が５０％を超えると、焼結温度を１０００℃以上に高めなければ焼結しない。
【００２２】
焼結温度が高くなると、結合材内に混合されているダイアモンド粒子の劣化が避けられなくなる。
【００２３】
焼結温度が高くなるほど、ダイアモンド粒子が黒鉛に変態され、硬度が急激に低下するダイアモンドの劣化現象が加速化する。
【００２４】
そのため、ダイアモンド工具業界では、焼結温度を９００℃以下に低めようと努力しており、焼結温度が１０００℃以上になることは極力避けている。
【００２５】
ダイアモンド粒子の劣化が酷いと、優れた切削性と寿命が得られないためである。
【００２６】
従って、焼結温度を高めないためには、タングステン含量を減少させなければならないが、それでタングステン含量を減少させると、コバルト結合材の磨耗を遅らすことができなくなる。
【００２７】
また、コバルト結合材は、価額が高くて価額変動が大きい上、環境的な問題点も有している。従って、コバルト結合材を代替するために多くの努力が注がれてきた。
【００２８】
一方、鉄は価額が安く、相対的に環境問題がないため、早くからコバルトの代替材として注目を浴びてきた。
【００２９】
しかし、市販の鉄粉末は、微細な粒度を有するカルボニル鉄粉末を使用しても焼結後に緻密な組織を得ることが困難で、従って、焼結密度を高めるためには１０００℃以上の高温が必要である。
【００３０】
しかし、焼結温度が高くなると、結合材内に混合されているダイアモンド粒子が黒鉛に変態され、強度が急激に低下するダイアモンドの劣化現象が加速化するが、ダイアモンド粒子の劣化が酷いと優れた切削性と寿命が得られなくなる。
【００３１】
そのため、ダイアモンド工具業界では、焼結温度を可能な限り９００℃以下に低めようと努力している。
【００３２】
また、鉄粉末を焼結した結合材は、コバルトに比べ硬度、抗折力のような物性が低くてダイアモンドに対する機械的な保持力が劣悪で、磨耗が円滑でないため、切断性能が落ち、ダイアモンド工具への適用が制限されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決するために、研究と実験を行い、その結果に基づき本発明を提案するようになった。
【００３４】
本発明の目的は、切削チップの結合材の微細組織を改善したもので、乾式低馬力の切断作業のみではなく、湿式高馬力の切断作業でも優れた切削性能及び長い切削寿命を有する切削工具用切削チップを提供することである。
【００３５】
本発明の他の目的は、乾式低馬力の切断作業のみではなく、湿式高馬力の切断作業でも優れた切削性能及び長い切削寿命を有する切削工具用切削チップを、より経済的に製造することができる切削工具用切削チップの製造方法を提供することである。
【００３６】
本発明のさらに他の目的は、上記の優れた切削性能及び長い切削寿命を有する切削工具用切削チップを備えた切削工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
以下、本発明について説明する。
【００３８】
本発明は、被削材を切削する研磨材とこの研磨材を保持させる焼結された結合材を含む切削工具用切削チップにおいて、上記結合材は金属または金属合金からなる金属基地であり、上記金属基地内には体積分率で０．５〜３０％の第２相及び／または気孔（ｐｏｒｅ）が含まれ、上記第２相は非金属介在物、セラミックス及びセメントのうち選ばれた１種または２種以上で、上記第２相及び気孔は３μｍ以下の大きさを有し、そして、上記第２相及び気孔間の距離が４０μｍ以下であることを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。
【００３９】
また、本発明は被削材を切削する研磨材とこの研磨材を保持させる焼結された結合材を含む切削工具用切削チップにおいて、上記結合材は金属または金属合金からなる金属基地であり、上記金属基地内には体積分率で０．５〜３０％の第２相及び／または気孔及び体積分率で０．１〜１０％の低融点金属の第３相が含まれ、上記第２相は非金属介在物、セラミックス及びセメントのうち選ばれた１種または２種以上で、そして上記第２相及び気孔は３μｍ以下の大きさを有し、第３相は５μｍ以下の大きさを有することを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。
【００４０】
また、本発明は、複数の研磨材粒子と粉末焼結結合材を含む切削工具用切削チップにおいて、上記粉末焼結結合材は鉄基地からなり、上記鉄基地内には体積分率で０．５〜１５％の第２相が含まれるか、または体積分率で０．５〜１５％の第２相と５％以下の気孔（ｐｏｒｅ）が含まれ、上記第２相は非金属介在物及びセラミックスのうち選ばれた１種または２種以上で、上記第２相及び気孔の各々の大きさは３μｍ以下で、上記第２相及び気孔間の距離は４０μｍ以下で、上記鉄結合材の硬度がＨＲＢ（Ｂスケールロックウェル硬度値）７０以上で、そして、上記鉄結合材の抗折力が８０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。
【００４１】
また、本発明は、研磨材粒子と結合材を混合し高温加圧焼結して切削工具用切削チップを製造する方法において、０．５〜２５ｗｔ％の第２相成分及び残りの金属または金属合金粉末からなる基地成分を含む結合材を用意するか、または０．５〜２５ｗｔ％の第２相成分及び低融点金属粉末からなる０．１〜１０ｗｔ％の第３相成分及び残りの金属または金属合金粉末からなる基地成分を含む結合材を用意してから、この結合材を機械的合金化方法により混合する段階と、上記混合物に、研磨材粒子及びバインダーを添加し混合する段階と、上記混合粉末を粘度が３．０ｃＰ以上で、揮発性の高粘度溶液を用いて顆粒化する段階と、上記顆粒化された混合粉末を切削チップ形状に冷間成形した後、加圧焼結する段階を含む切削工具用切削チップの製造方法に関するものである。
【００４２】
また、本発明は上記切削工具用切削チップを備えている切削工具に関するものである。
【発明の効果】
【００４３】
上述のように、本発明によると、優れた切削性と長い寿命を有する切削チップ及び切削工具を遥かに安く提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明に対して詳細に説明する。
【００４５】
本発明は、被削材を切削する研磨材とこの研磨材を保持させる焼結された結合材を含む切削工具用切削チップに適用されるもので、特に、結合材の微細組織及び機械的特性のような結合材の特性を改善させたものである。
【００４６】
上記研磨材としては、通常用いられるものであればいずれも使用可能で、その代表的なものに、人工ダイアモンド粒子、天然ダイアモンド粒子、硼化窒素及び超硬粒子等があり、以下では研磨材を単に“ダイアモンド”とも言う。
【００４７】
本発明者は、切削工具用切削チップの切削性と寿命に影響を及ぼす結合材特性、特に、磨耗特性に対して長い間研究と実験を行い、その結果に基づき本発明を完成するに至った。
【００４８】
上記切削チップにおいて結合材の役割は大きく分けて後述する２つである。
【００４９】
一つ目、結合材は、切削作業をする間ダイアモンド粒子が被削材を切削することができるようにダイアモンド粒子を保持する役割をする。
【００５０】
切削過程において、結合材がダイアモンド粒子を十分に保持できないと、ダイアモンド粒子が結合材から簡単にとれてしまう（ｐｏｐ−ｏｕｔ）。
【００５１】
被削材の切削はダイアモンド粒子が行うため、ダイアモンド粒子が簡単にとれてしまうと、切削性が低下する上、被削材と結合材が直接接触して磨耗するため、切削チップの寿命は急激に低下する。
【００５２】
一方、結合材がダイアモンド粒子を十分に保持すると、切削過程でダイアモンド粒子の先端は鋭い刃（ｅｄｇｅ）になり、被削材を削る。
【００５３】
切削作業が続く間、ダイアモンド粒子の先端は、非常に小さく割れて離れ、また新たな刃が生じる過程を繰り返しながら被削材を削り、ダイアモンド粒子１つが全て消尽するまで切断作業は続く。
【００５４】
ダイアモンド粒子が消尽した後、下方にあった新たなダイアモンド粒子がまた突出し上記過程を繰り返して切削作業をする。
【００５５】
即ち、結合材がダイアモンド粒子を保持する力（ｄｉａｍｏｎｄ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）が高いと、切削チップの切削性と寿命は共に向上するようになるが、結合材がダイアモンド粒子を十分に保持することができないと、ダイアモンド粒子は早期に脱落するようになるため、切削性と寿命は共に低下する。
【００５６】
二つ目、結合材は、切削作業する間ダイアモンド粒子が被削材を切削することができるようにダイアモンド粒子を適切に露出させる役割をする。
【００５７】
切削チップが被削材と接触して切削作業が進行する間、ダイアモンド粒子は被削材を切削するようになる。
【００５８】
この際、切削チップ前面の結合材の表面からダイアモンド粒子が十分に突出（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）されていなければならない。
【００５９】
結合材が磨耗されないと、ダイアモンド粒子が結合材の表面から十分に突出できず、ダイアモンド粒子の刃が結合材により覆われるようになる。
【００６０】
このような場合、ダイアモンド粒子の刃は、被削材が切削できず、切削不良になり、結局は切削作業ができなくなる。
【００６１】
このような現象を目詰まり（ｇｌａｚｉｎｇ）現象と称する。
【００６２】
切削作業過程において、目詰まり現象が発生しないようにするためには、結合材が適切に磨耗され、ダイアモンド粒子が結合材の表面より突出されていなればならない。
【００６３】
逆に、結合材の磨耗速度が速すぎると、結合材がダイアモンド粒子を十分に保持することができない場合と同様に、ダイアモンド粒子が早期に脱落するようになるため、切削チップの寿命が低下する。
【００６４】
上記のように、結合材の磨耗は、切削チップの切削性能と寿命を左右する重要な金属学的性質であることが分かる。
【００６５】
結合材の磨耗に影響を与える因子としては、大きく３つ、切削機械の馬力、結合材の結合力及び被削材の組成を挙げることができる。
【００６６】
切削過程は被削材と切削チップが接触した状態でソーブレード等の切削工具を回転させるため、ソーブレードを回転させる切削機械の馬力は切削チップの結合材の磨耗に直接影響を与える。
【００６７】
即ち、切削機械の馬力が大きいと、結合材の磨耗が多く、馬力が小さいと結合材の磨耗が少なくなる。
【００６８】
また、結合材内の粉末間の結合力は結合材の磨耗に大きな影響を与える。
【００６９】
焼結法により製造された切削チップの結合材は、焼結後の粉末間の接触面積が多いか、粉末間の結合強度が高いと、結合材の結合力が強くなる。
【００７０】
結合材の結合力が強いと磨耗できず、結合力が弱いとよく磨耗するようになる。
【００７１】
被削材の組成のうち、最も硬度が高い成分が結合材の磨耗に大きく影響を与える。
【００７２】
例えば、花崗岩の場合、石英（ＳｉＯ２）成分が最も硬度が高いため、石英成分の含量が高いほど結合材が酷く磨耗する。
【００７３】
即ち、結合材の役割のうち、ダイアモンド粒子の固定の側面では、結合材がよく磨耗しないことが求められるが、ダイアモンド粒子の露出の側面では結合材がよく磨耗することが求められる。
【００７４】
本発明は、結合材の磨耗特性に対する要求を全て満たすことができるように結合材を改良させたものである。
【００７５】
本発明者は、上記結合材の役割に基づき結合材の磨耗特性に対してより深く研究及び実験を行った。
【００７６】
切削チップの表面にダイアモンド粒子が上手く突出されるためには、切削過程で結合材がよく磨耗されなければならない。 
【００７７】
しかし、切削をするダイアモンド粒子が切断作業途中、早期に脱落（ｐｏｐ−ｏｕｔ）せず、十分に切削をするためには結合材がダイアモンド粒子を長い間保持しなければならないため、結合材の磨耗速度が遅くなければならない。
【００７８】
本発明者は、研究及び実験結果、このように要求されている磨耗特性を満たすためには、結合材は小さい力によってもよく剥離（磨耗）し、同時に時間当りの剥離（磨耗）量が少なくなければならないということが分かった。
【００７９】
結合材が磨耗するということは、結合材が粒に剥離され離れていくことを意味する。
【００８０】
従って、結合材の粒が小さい力によって剥離されるのであれば、よく磨耗する。
【００８１】
若し、結合材の粒が小さい力によって最大限小さい粒で剥離するように作るのであれば、微視的（Ｍｉｃｒｏ  ｖｉｅｗ）にみれば、よく磨耗するもので、同時に巨視的（Ｍａｃｒｏ  ｖｉｅｗ）にみれば、磨耗量が少なくて磨耗できないのである。
【００８２】
結論的に言えば、結合材が最大限小さい粒で剥離されるようにすると共に小さい力によって剥離されるように結合材の微細組織を設計したことが本発明の核心概念である。
【００８３】
本発明に附合する切削チップの結合材の微細組織は、金属基地で、この金属基地の内部に微細な第２相及び／または気孔が均一に分布されている。上記金属基地は金属または金属合金からなる。
【００８４】
上記金属基地としてはＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷのうち選んだ１種またはこれらの合金及びステンレス鋼からなるグループから選ばれた１種が好ましい。
【００８５】
上記第２相は非金属介在物、セラミックス及びセメントのうち選ばれた１種または２種以上が好ましい。
【００８６】
上記非金属介在物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属炭窒化物、金属硫化物が好ましい。
【００８７】
上記第２相及び／または気孔の大きさは３μｍ以下で、第２相及び／または気孔の単独または全体の合量は体積分率で０．５〜３０％である。
【００８８】
上記第２相及び／または気孔は、基地金属と結合力がないか、結合力が弱いもので、これらを金属の基地内に分布させる理由は、これらがクラックの発生起点になり、そして、これら同士がクラックで連結され簡単に粒で剥離（磨耗）されるためである。
【００８９】
上記第２相及び気孔の大きさは３μｍ以下に制限しなければならないが、その理由は、その大きさが３μｍを超える場合には剥離（磨耗）される粒の大きさが大きくなりすぎるため、第２相及び気孔同士がクラックで連結される役割がはたせず、かえって時間当たりの磨耗量が増加するようになり、基本原理から外れる。
【００９０】
また、上記第２相及び気孔の大きさが大きいと、焼結体の結合材の衝撃強度が低いため、切削チップは小さい衝撃にも簡単に割れ、切削工具として使用することができないためである。
【００９１】
上記第２相及び気孔の全体合量が体積分率で３０％を超えると、上記のように切削チップが小さい衝撃にも簡単に割れ、体積分率が０．５％未満になると、上記第２相及び気孔の間の距離が増加し結合材の基地が粒で剥離できず、スリップ（Ｓｌｉｐ）変形を起こし、大きな塊で磨耗するためである。
【００９２】
上記第２相及び気孔間の距離は４０μｍ以下が好ましい。
【００９３】
ここで、第２相及び気孔の間の距離は、第２相と第２相の間の距離、第２相と気孔の間の距離及び気孔と気孔の間の距離を意味する。
【００９４】
上記第２相の体積分率及び大きさの条件において、第２相及び気孔の間の距離は４０μｍ以下が好ましく、その理由はこれを超える場合には、第２相の添加効果及び気孔の存在効果が十分でなく結合材がスリップ（ｓｌｉｐ）変形を起こし、大きな塊で磨耗する恐れが大きいためである。
【００９５】
また、本発明に附合する他の切削チップの結合材の微細組織は、金属基地で、この金属基地の内部に上記の微細な第２相及び／または気孔と共に低融点金属の第３相が均一に分布されている。
【００９６】
上記第３相は、低融点金属で微細な第２相及び気孔と金属基地に濡れている状態（ｗｅｔｔｉｎｇ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で接触している。
【００９７】
上記第３相としては、スズ（Ｓｎ）及び青銅合金（Ｂｒｏｎｚｅ；Ｃｕ−Ｓｎ合金）のうち１種または２種が好ましく、その大きさは５μｍ以下が好ましく、その量は体積分率で０．１〜１０％が好ましく、より好ましい第３相の量は体積分率で０．１〜５％である。
【００９８】
上記スズ（Ｓｎ）の融点は２３３℃で、青銅合金はＣｕ含量により２３２〜１０８３℃の間の融点を有する。
【００９９】
上記結合材の内部の低融点金属は、切削チップの焼結温度が高温であるため、切削チップの焼結工程を行う時、液相に溶けて基地金属の結晶粒界に浸透する。
【０１００】
即ち、液相焼結（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）が起こる。
【０１０１】
基地金属の結晶粒界に浸透した薄膜状（ｆｉｌｍ  ｔｙｐｅ）の低融点金属は、結合材が微細な粒で簡単に剥離（磨耗）されるようにする。
【０１０２】
低融点金属が基地金属と濡れ特性を有しなければならない理由は、液相の低融点金属が基地金属の結晶粒界に薄膜状で浸透するようにするためである。
【０１０３】
若し、基地金属に濡れ特性がないと、液相焼結において結晶粒界に浸透できないためである。
【０１０４】
言い換えれば、第３相が基地金属の結晶粒界に浸透している結合材は、第３相が浸透していない結合材に比べ小さい力によっても剥離（磨耗）する。
【０１０５】
即ち、小さな力によっても結合材の粒がよく磨耗するため、乾式切断のような低馬力の切削設備に適合する結合材になる。
【０１０６】
一方、結合材の微細組織において、結晶粒内に分布している第３相は、結晶粒界に薄膜状（ｆｉｌｍ  ｔｙｐｅ）で浸透して残った過剰の第３相であるため、理論的には不必要なものである。
【０１０７】
しかし、多くの実験過程において、基地金属の結晶粒界に低融点金属が充分に浸透したか否かを微細組織で判定することが困難であるということが分かった。
【０１０８】
従って、結合材の微細組織において、結晶粒内に分布している過剰の第３相の量で、結晶粒界に薄膜状（ｆｉｌｍ  ｔｙｐｅ）で浸透したか否かを判別するようになった。
【０１０９】
上記第３相の量を体積分率で０．１〜１０％に限定した理由は、１０％を超えると、結晶粒界に薄膜状（ｆｉｌｍ  ｔｙｐｅ）で浸透して残った過剰の第３相、即ち、結晶粒界に分布している量が多すぎて切削チップの強度を低下させるためである。
【０１１０】
また、その含量が０．１％未満になると、基地金属の結晶粒界に第３相が十分に浸透できないためである。
【０１１１】
上記金属基地の内部に存在する第３相の大きさが５μｍを超えると、第３相が金属基地に均一に分布されず、一箇所に偏析し、切削チップの衝撃強度を低下させるためである。
【０１１２】
上記結合材の基地金属としては鉄（Ｆｅ）を用いることが最も好ましい。
【０１１３】
基地金属として鉄を用いる場合には、鉄基地に第２相が含まれるか、または第２相と気孔（ｐｏｒｅ）が含まれることができる。
【０１１４】
上記第２相の体積分率は０．５〜１５％で、第２相の大きさは３μｍ以下が好ましい。
【０１１５】
また、上記気孔の体積分率は５％以下で、その大きさは３μｍ以下が好ましい。
【０１１６】
上記第２相及び気孔の間の距離は４０μｍ以下が好ましい。
【０１１７】
上記第２相及び気孔は、鉄基地と結合力がないか、結合力が弱いもので、これらを鉄基地内に分布させた理由は,これらが亀裂の発生起点となり、そして、これら同士が亀裂で連結され結合材が簡単に粒で磨耗されるためである。
【０１１８】
上記第２相の体積分率が１５％を超えると、上記鉄結合材の焼結性が落ちて切削チップが外部の衝撃により割れる恐れが大きいためである。
【０１１９】
一方、第２相の体積分率が０．５％未満の場合には、第２相の添加効果が十分でないため、鉄結合材が粒で剥離できず、スリップ（ｓｌｉｐ）変形を起こし、大きな塊で磨耗される恐れが大きいためである。
【０１２０】
上記気孔の量が５％を超えると、切削チップが外部の衝撃により簡単に割れるようになるため、その量は５％以下に制限することが好ましい。
【０１２１】
上記第２相及び気孔の各々の大きさは３μｍ以下に制限しなければならないが、その理由はその大きさが３μｍを超える場合には、亀裂の大きさ及び分布の不均一が大きくなり上記鉄結合材の破断強度（ｒｕｐｔｕｒｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）の偏差が大きくなるためである。
【０１２２】
上記第２相及び気孔の体積分率及び大きさの条件において、第２相及び気孔間の距離は４０μｍ以下が好ましく、その理由はこれを超える場合には、第２相の添加効果及び気孔の存在効果が十分でないため、鉄結合材が粒で剥離できずスリップ（ｓｌｉｐ）変形を起こし、大きな塊で磨耗される恐れが大きいためである。
【０１２３】
以下、結合材のダイアモンドの保持力に対する上記の要求を満たすことができるように、鉄結合材の機械的性質を改善させたことについて説明する。
【０１２４】
本発明に附合する鉄結合材の機械的性質は、その硬度がＨＲＢ７０以上が好ましい。
【０１２５】
結合材の硬度がＨＲＢ７０未満の場合には、外力により結合材が簡単に塑性変形され結合材とダイアモンド粒子の間に溝が生じるため、ダイアモンド粒子が早期に簡単に脱落するので、結合材の硬度はＨＲＢ７０以上が好ましい。
【０１２６】
通常の鉄結合材は、ＨＲＢ６０未満の硬度を有するが、上記鉄結合材は微細な第２相粒子の均一な分布による分散強化（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）と、機械的合金化（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｌｌｏｙｉｎｇ）された粉末が焼結中にアニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）されながら再結晶（ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）による結晶粒微細化で高い硬度を有する。
【０１２７】
一般的に金属の硬度は、その結晶粒の大きさに反比例して増加する。
【０１２８】
また、上記鉄結合材の抗折力（ｔｒａｖｅｒｓｅ  ｒｕｐｔｕｒｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は８０kgf／mm２以上が好ましい。
【０１２９】
結合材の抗折力が８０kgf／mm２未満の場合には切削チップが小さな衝撃にも簡単に割れるようになる可能性がある。
【０１３０】
上記の抗折力は、上記の鉄結合材がダイアモンド粒子を含有しない状態における値を示す。
【０１３１】
ダイアモンド粒子を含有した場合は、含有しない場合に比べ抗折力の値が普通１０−３０kgf／mm２程度減少する。
【０１３２】
通常の鉄結合材は７０kgf／mm２未満の抗折力を示すが、本発明の鉄結合材は機械的合金化工程による粉末の内部の微細な亀裂により焼結の駆動力（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）が大きく増加するため、焼結中に緻密化が十分に行われて８０kgf／mm２以上の抗折力を示す。
【０１３３】
一方、本発明の鉄結合材で製造された切削チップは、通常より少ない量のダイアモンドを含有する。
【０１３４】
これは、上記鉄結合材のダイアモンドの保持力が優れてダイアモンド粒子が簡単に脱落しないためである。
【０１３５】
結合材がダイアモンド粒子を端まで固く固定するため、全てのダイアモンド粒子が十分に自分の寿命を果たすことができる。従って、通常より少ないダイアモンド含有量でも既存と類似な寿命性能を示す。
【０１３６】
乾式切断工具用切削チップは、通常のコバルト結合材の場合、３．５−５ｖｏｌ．％のダイアモンドを含有するが、本発明により鉄結合材で製造された切削チップは、２−４ｖｏｌ．％のダイアモンドを含有させることができ、このようにしても既存と類似な寿命性能を有する。
【０１３７】
このように、ダイアモンド使用量が少ないため、相対的に安値で類似な性能の切削チップを製作することができる。
【０１３８】
一方、上記鉄結合材で製造された切削チップは、粒度が大きく靭性指数（Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｉｎｄｅｘ：ＴＩ）が高い高級ダイアモンドを十分に活用することができる。
【０１３９】
靭性指数（ＴＩ）は、ダイアモンド粒子が反復衝撃に耐える能力の指標で、靭性指数が高いとダイアモンド粒子が苛酷な作業条件でも長時間破壊されず耐えられる。
【０１４０】
従って、粒度が大きく靭性指数の高いダイアモンドを適用すると、個別ダイアモンド粒子の消耗に長時間がかかるため、切削工具の寿命性能が大きく向上する。
【０１４１】
また、ダイアモンド粒子が結合材の表面から相対的に高く突出するため、切削工具の切断性能も大きく向上する。
【０１４２】
従って、粒度が大きく靭性指数が高いダイアモンドの適用は、切削工具の切断性能と寿命を共に増加させる効果的な方法である。
【０１４３】
しかし、若し、結合材のダイアモンドの保持力が劣悪であれば、ダイアモンド粒子が早期に簡単に脱落するため、粒度が大きく靭性指数の高い高級ダイアモンドを適用しても、切断工具の切削性能と寿命が向上しない。
【０１４４】
従って、上記の鉄結合材は大きさが３５０μｍ以上で靭性指数（ＴＩ）が８５以上の高級ダイアモンドを十分に活用して、優れた切断性能と寿命を有する切削チップを製作することが可能である。
【０１４５】
本発明は、上記の切削チップを備えた切削工具を提供する。
【０１４６】
代表的な切削工具としては、セグメントタイプ、リム（ｒｉｍ）タイプ及びコップ（ｃｕｐ）タイプ切削工具、ワイヤーソー（ｗｉｒｅ  ｓａｗ）及びコアドリル（ｃｏｒｅ  ｄｒｉｌｌ）等を挙げることができる。
【０１４７】
以下、本発明の切削工具用切削チップの製造方法に対して詳細に説明する。
【０１４８】
本発明により切削チップを製造するためには、０．５〜２５ｗｔ％の第２相成分及び残りの金属または金属合金粉末からなる基地成分を含む結合材を用意するか、または０．５〜２５ｗｔ％の第２相成分及び低融点金属粉末からなる０．１〜１０ｗｔ％の第３相成分及び残りの金属または金属合金粉末からなる基地成分を含む結合材を用意し、この結合材を機械的合金化方法により混合する。
【０１４９】
上記基地成分としては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＷのうち選んだ１種またはこれらの合金及びステンレス鋼からなるグループから選ばれた１種が好ましい。
【０１５０】
上記第２成分は、磨耗特性を向上させるために添加される成分で、セラミックス粉末、酸化金属、セメント及びガラス粉末からなる非金属グループから選ばれた１種または２種以上が好ましい。
【０１５１】
上記第２相成分の添加量は０．５〜２５ｗｔ％に制限することが好ましい。
【０１５２】
上記第２相成分の体積分率が２５％を超えると、上記結合材の焼結性が落ち切削チップが外部の衝撃により割れる恐れが大きいためである。
【０１５３】
一方、第２相成分の体積分率が０．５％未満の場合には、第２相成分の添加効果が充分でないため、結合材が粒で剥離できず、スリップ（ｓｌｉｐ）変形を起こし、大きな塊で磨耗される恐れが大きいためである。
【０１５４】
上記第３相成分も磨耗特性を向上させるために添加される成分で、スズ（Ｓｎ）及び青銅合金（Ｃｕ−Ｓｎ  ａｌｌｏｙ）のうち１種または２種が好ましい。
【０１５５】
上記第３相成分の添加量は、０．１〜１０ｗｔ％に制限することが好ましい。
【０１５６】
上記第３相成分の添加量が０．１ｗｔ％未満の場合には、第３相成分を添加することで得ることができる磨耗特性の改善効果を充分に得ることができず、１０ｗｔ％を超える場合には、焼結性を低下させ、欠陥として作用し焼結体の破壊が発生する恐れが大きくなる。
【０１５７】
本発明は、ダイアモンド粒子とこのダイアモンド粒子を固定する焼結された結合材を含む切削工具用切削チップの製造方法に関するもので、本発明では、第２相成分及び第３相成分（第３相成分が添加される場合）を基地内に均一に分散させるために機械的合金化（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｌｌｏｙｉｎｇ）方法を適用し、また、粒度が大きい粉末を顆粒化するために揮発性高粘度溶液を適用したものである。
【０１５８】
上記切削チップの製造方法において、第２相成分及び第３相成分の粉末は、機械的合金化方法により基地成分の粉末と均一に混合され、そして第２相成分、第３相成分と基地成分の混合粉末は、バインダー及びダイアモンド粒子と混合される。
【０１５９】
第２相成分の粉末及び第３相成分の粉末は、基地成分の粉末と比重及び粒度の差が大きくて、単純混合法では、基地成分の粉末と均一に混合されにくく、これにより焼結後に結合材の基地内に第２相粒子及び第３相粒子の偏析（ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）が発生する。
【０１６０】
結合材の基地内の第２相及び第３相は、亀裂の発生起点になり、これら同士が亀裂で連結され、結合材が粒で磨耗するため、第２相及び第３相の偏析が存在すると、剥離する粒の大きさが均一でなく、一部では粒で剥離できずスリップ（ｓｌｉｐ）変形を起こし、大きな塊で磨耗する。
【０１６１】
結合材の磨耗が均一で、且つ円滑でないと、結合材の表面からのダイアモンド突出と結合材の磨耗によるダイアモンド脱落が不良で、切削工具の性能が大きく低下する。
【０１６２】
本発明は、第２相及び第３相分布に対する上記の要求を満たすことができるように、基地成分の粉末と第２相成分の粉末及び第３相成分の粉末の混合に機械的合金化方法を適用した。
【０１６３】
機械的合金化工程のうち、基地成分の粉末、第２相成分の粉末と第３相成分の粉末の混合体は、鋼球との衝突により冷間圧接（ｃｏｌｄ  ｗｅｌｄｉｎｇ）と破断（ｆｒａｃｔｕｒｅ）を繰り返し、時間が経つに従って第２相成分の粉末及び第３相成分の粉末の分布が均一になる。
【０１６４】
本発明に附合する機械的合金化工程は、振動ミル（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｉｌｌ）、摩擦ミル（Ａｔｔｒｉｔｉｏｎ  ｍｉｌｌ）、ボールミル（Ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）、遠心ミル（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  ｍｉｌｌ）等の装置により行われることができ、これら装置は、粗大粉末の粉砕及び多種の粉末の均一な混合を達成するのに好ましい。
【０１６５】
次は、４つの機械的合金化方法に対する好ましい工程条件について説明する。
【０１６６】
一つ目、振動ミルを用いた機械的合金化方法。
【０１６７】
図１に示したように、振動ミル２０は、振動軸２１により容器２２を高速で振動させ、容器２２内のボール２３と粉末が振動により往復運動しながら粉末を混合及び粉砕する装置である。即ち、振動ミルを用いて基地成分の大きさを微細化しながら第２相成分の粉末及び第３相成分の粉末を均一に混合することができる。
【０１６８】
基地成分、第２相成分と第３相成分の粉末の混合は、直径が３〜１２ｍｍの金属ボールを用い、振動の振幅は０．５〜１５ｍｍ、振動速度（周波数）は８００〜３，０００ｒｐｍ、振動加速度は重力加速度の８〜１２倍程度、容器の内部は５０〜８５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末を容器内の余裕容積（ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ）の３０〜７０％埋めてから、１〜３時間の間行うことが好ましい。
【０１６９】
二つ目、摩擦ミルを用いた機械的合金化方法。
【０１７０】
図２に示したように、摩擦ミル３０は、回転する複数の腕３１１が取り付けられた回転軸３１が容器３２内の粉砕媒体３３を連続的に掻き混ぜ、容器３２内の粉砕媒体３３と粉末に摩擦（ａｔｔｒｉｔｉｏｎ）及び衝突（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を与えて混合及び粉砕を行う装置である。
【０１７１】
即ち、摩擦ミルを用いて基地成分の大きさを微細化しながら第２相成分及び第３相成分の粉末を均一に混合することができる。
【０１７２】
基地成分、第２相成分と第３相成分の粉末の混合は、直径が２〜１０ｍｍの金属ボールを用い、回転軸のｒｐｍは３００〜９００、容器内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積（ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ）の３０〜７０％を満たしてから、１〜２時間行うことが好ましい。
【０１７３】
また、作業中に相当な摩擦熱が発生するため、冷却水を容器の外部に流して温度を調節することが好ましい。
【０１７４】
摩擦ミルは、摩擦ミルが高速回転することで作業時間を減らし、単位時間当たりの粉末混合及び粉砕量を増加させることができ、生産性を向上させることができる。
【０１７５】
三つ目、ボールミルを用いた機械的合金化方法。
【０１７６】
図３に示したように、ボールミル４０は、回転する容器４２内の粉砕媒体４３及び粉末が重力により落ちて生じる衝突（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）によって粉末の混合及び粉砕を行う装置である。
【０１７７】
即ち、ボールミルを用いて基地成分の大きさを微細化しながら第２相成分及び第３相成分の粉末を均一に混合することができる。
【０１７８】
基地成分、第２相成分と第３相成分の粉末の混合は、直径が７〜３０ｍｍの金属ボールを用い、ｒｐｍは３０〜１００、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積（ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ）の３０〜７０％を満たしてから、５〜
１０時間行うことが好ましい。
【０１７９】
ボールミルは、作業時間が長くかかる代わりに装備の価額が安く、容器の大きさを多様に製作して使用することができるという利点を有している。
【０１８０】
四つ目、遠心ミルを用いた機械的合金化方法。
【０１８１】
遠心ミルは、遊星ミル（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｍｉｌｌ）が代表的なもので、図５に示したように、遠心ミル５０は、太陽を回る地球のように、回転板５１上で粉砕媒体５３が入っている容器５２を空転させながら容器５２自体は自転されることにより、粉末の混合及び粉砕を行う装置である。
【０１８２】
ボールミルは、重力による力によって衝突するが、遠心ミルの場合は、重力加速度をさらに高めることができるため粉末の粉砕及び混合の効果が大きい。
【０１８３】
即ち、遠心ミルを用いて基地成分の大きさを微細化しながら第２相成分及び第３相成分の粉末を均一に混合する方法である。
【０１８４】
基地成分、第２相成分と第３相成分の粉末の混合は、直径が９〜２５ｍｍの金属ボールを用い、遠心加速度は重力加速度の８〜１２倍で、容器の内部は３０〜６５％程度まで粉砕媒体で満たし、混合粉末は、容器内の余裕容積（ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ）の３０〜７０％満たしてから、５０−４００ｒｐｍで、１〜２時間行うことが好ましい。
【０１８５】
遠心ミルは、発熱が大きいため、連続的に作業せず、１５〜２５分運行、５〜１０分停止、回転の方向を変えて１５〜２５分運行、５〜１０分停止を繰り返して行うことが好ましい。
【０１８６】
遠心ミルは、作業中に回転の方向を変えるため、一方向で作業するときより混合及び粉砕の効率がよい。
【０１８７】
上記４つの方法による機械的合金化工程中に、粉末の酸化が発生することができる。
【０１８８】
混合粉末の酸化を防ぐためには、上記の工程中に、装備の内部を窒素またはアルゴンガスで充填させることが好ましい。
【０１８９】
また、酸化を防ぐために、上記の機械的合金化方法中に、アルコール、アセトン、トルエン等の有機溶媒を添加し湿式で作業する方法がある。
【０１９０】
上記では、第２相成分を添加して結合材の基地内に第２相を分布させる方法に対してのみ記述したが、本発明はこれに限定されず、基地成分の粉末の混合条件を適切に制御し第２相成分を添加せずに結合材の基地内に第２相を分布させることもできる。
【０１９１】
例えば、結合材の基地（鉄）内に第２相で酸化鉄（ｉｒｏｎ  ｏｘｉｄｅ）粒子を分散させようとする場合には、酸化鉄粉末と基地成分の鉄粉末を機械的合金化方法により均一に混合する方法の他に、機械的合金化工程中に、鉄粉末の酸化により酸化鉄粒子を基地内に導入させることができる。
【０１９２】
即ち、酸素雰囲気で鉄粉末を機械的合金化すると、鉄粉末の表面が酸化され、粉末が冷間圧接と破壊を反復するうちに酸化物も共に粉砕され鉄粉末の内部に分散される。
【０１９３】
次いで、上記のように機械的合金化方法により混合された混合物に、ダイアモンド粒子及びバインダーを添加して混合するが、この際、混合方法は特に限定されるものではなく、ターブラー混合器等を用いて混合することが好ましい。
【０１９４】
ターブラー混合器を用いる場合、混合条件は容器の５０％以内に粉末を装入してから、２０−９０ｒｐｍで、２０−６０分間、混合することが好ましい。
【０１９５】
次いで、上記のように、ダイアモンド粒子及びバインダーが混合された混合粉末を粘度が３．０ｃＰ（ｃｅｎｔｉ  Ｐｏｉｓｅ）以上で、揮発性の高粘度溶液を用いて顆粒化（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）する。
【０１９６】
混合粉末の顆粒化は、成形工程を自動化するためには必須工程で、顆粒化により粉末の流動（ｆｌｏｗ）が大きく向上されるため、自動成形時に常に一定量の粉末の充填が可能になる。
【０１９７】
混合粉末に揮発性高粘度溶液を添加すると、溶液の毛細管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）により簡単に粒に固まる。
【０１９８】
添加した溶液は、乾燥過程において、簡単に除去されるが、混合されたバインダーが粉末を互いに結合するため、形成された粒が取り扱いが可能な強度を有するようになる。
【０１９９】
本発明に附合する高粘度溶液の粘度は、３ｃＰ以上で、揮発性であることが好ましい。
【０２００】
上記高粘度溶液の粘度が３ｃＰ未満であれば、溶液の低い粘度により毛細管力が小さくて、粗大な粒子や形状が不規則な粒子の顆粒化が困難であるためである。
【０２０１】
しかし、通常、用いられるミクロン水準の粉末は、粘度が０．６ｃＰのメタノールでも十分に顆粒化が可能である。
【０２０２】
また、高粘度溶液が非揮発性であれば、顆粒の乾燥後にも残留するため、溶液の粘性（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）による顆粒の劣悪な流動により、後工程である成形作業が不可能になる。
【０２０３】
上記揮発性高粘度溶液としては、揮発性シリコンオイルが好ましく、上記揮発性高粘度溶液が揮発性シリコンオイルの場合、その添加量は混合粉末１ｋｇ当り８０-１３０mlが好ましい。
【０２０４】
その添加量が８０ml未満であれば、オイルが粉末表面を充分に濡らすことができないため、毛細管力が発生せず顆粒が形成されない。
【０２０５】
また、添加量が１３０mlを超えると、オイルが多すぎて粉末が小麦粉の練り生地のようになるため、顆粒化されない。
【０２０６】
次いで、上記顆粒化した混合粉末を切削チップ形状に冷間成形した後、加圧焼結することにより切削工具用切削チップが製造される。
【０２０７】
本発明に附合するホットプレス焼結温度は７５０-９８０℃が好ましい。
【０２０８】
通常の基地成分の粉末は、低い温度で焼結する場合には緻密な組織を得ることが困難で、従って、焼結密度を高めるためには、高温が必要で、基地成分が鉄の場合には１０００℃以上の高温が必要である。
【０２０９】
７５０℃の低い焼結温度でも上記結合材が緻密化する理由は、機械的合金化過程で基地成分の粉末内に微細な亀裂が多く形成され粒子が微細化されるためである。
【０２１０】
従って、焼結のための駆動力（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）が大きく増加するため、低い温度でも焼結され組織が緻密化する。
【０２１１】
焼結温度の減少は、焼結に用いられる黒鉛モールドの寿命を増加させ、工具製作に用いられる費用の節減を誘発する。
【０２１２】
焼結温度が７５０℃未満であれば、焼結の駆動力が足らず結合材が緻密化できないため、切削チップの密度が急激に落ち、脆弱になる。
【０２１３】
焼結温度が９８０℃を超えると、上記結合材内に混合されているダイアモンド粒子が黒鉛に変態され、強度が急激に低下するダイアモンドの劣化現象が加速化するが、ダイアモンド粒子の劣化が酷いと、優れた切削性と寿命を得ることができなくなる。
【０２１４】
上記のように微細組織と機械的性質に優れた結合材を適用すると、切削工具の切断性能と寿命が共に大きく向上され、原材料の価額及び工程費用の節減により工具の製造価額が画期的に下がる。
【０２１５】
以下、実施例を通じて本発明をより具体的に説明する。
【０２１６】
（実施例１）
基地成分の鉄粉末（ＡＳＣ３００、Ｈａｇａｎａｓ社、〜４５μｍ）に第２相成分の酸化鉄粉末（Ｆｅ２Ｏ３、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、〜１．５μｍ）を体積分率で０．３、５、１５、２０％になるように添加してから機械的合金化を行った後、パラフィンワックスを２ｗｔ．％入れ、ターブラー混合器で混合してから、２００Ｍｐａの成形圧で成形し、３５Ｍｐａ、８５０℃で、５分間ホットプレス（ｈｏｔ  ｐｒｅｓｓ）で焼結して物性分析のための試片を製造した。
【０２１７】
機械的合金化は、振動ミル（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｉｌｌ）を用いて行い、この際、機械的合金化は５リットルの大きさの容器に直径が１０ｍｍのボールを２．５リットル満たし、混合粉末を２．５ｋｇ満たしてから、振幅１０ｍｍ及び周波数１０００ｒｐｍの条件で１時間の間行った。
【０２１８】
上記のように製造された試片の表面に対して基地内の第２相の分率、気孔含量、硬度及び抗折力を測定し、その結果を下記の表１に示した。
【０２１９】
上記基地内の第２相の分率はイメージ分析器を用いて測定し、気孔含量は気孔率測定器（Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｔｉｃｓ社）を用いて測定した。
【０２２０】
【表１】
2009527369.tif 000003
【０２２１】
上記表１に示したように、第２相成分の酸化鉄添加量と結合材の基地内の第２相の含量は互いが類似であることが分かり、本発明に附合する第２相分率及び気孔含量を有する場合、硬度及び抗折力に優れることが分かる。
【０２２２】
即ち、発明例１及び２は、抗折力が８０ｋｇｆ／ｍｍ２以上で、ＨＲＢ７０以上の硬度を示した。
【０２２３】
一方、比較例１は、硬度がＨＲＢ７０未満であるが、これは第２相の分率が小さくて分散強化（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）効果が微々たるためである。
【０２２４】
また、比較例２は、８０ｋｇｆ／ｍｍ２未満の抗折力を示したが、これは第２相の体積分率が過多で、気孔率が高いためである。
【０２２５】
（実施例２）
実施例１の発明例１に従い基地成分の鉄粉末（ＡＳＣ３００、Ｈａｇａｎａｓ社、〜４５μｍ）に第２相成分の酸化鉄粉末（Ｆｅ２Ｏ３、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、〜１．５μｍ）を体積分率で５％になるように添加してから、機械的合金化を行った後、ダイアモンド工具の切削チップの製造方法により、パラフィンワックス（ｐａｒａｆｆｉｎ  ｗａｘ）とダイアモンド粒子を混合し揮発性シリコンオイルを混合粉末１ｋｇ当り、１１０ml添加し顆粒化してから、冷間成形して８５０℃でホットプレスで焼結した。
【０２２６】
上記のように製造された切削チップを金属ボディ（ｃｏｒｅ）にレーザー溶接し、１４インチソーブレードを製作した。［発明ソーブレード１］
【０２２７】
ここで用いたダイアモンド粒子は、ＤＩ社のＭＢＳ−９６０ＫＭで、粒度はＵＳ３０／４０ｍｅｓｈを用い、体積分率は３．４％であった。
【０２２８】
一方、コバルト粉末（ＥＦ、Ｕｍｉｃｏｒｅ社）を主成分とし、重量分率で１０％の青銅（ＣｕＳｎ）粉末を添加してから通常のターブラー混合した後、上記発明ソーブレード１と同じ条件のダイアモンド粒子及びパラフィンワックス（ｐａｒａｆｆｉｎ  ｗａｘ）を混合し顆粒化してから、冷間成形し８５０℃でホットプレスで焼結し切削チップを製造した。［比較ソーブレード１］
【０２２９】
上記の方法により製造したソーブレードに対して洗い出しコンクリート（ｗａｓｈｅｄ  ｃｏｎｃｒｅｔｅ）の乾式切断試験を行い、その切断試験結果を下記の表２に示した。
【０２３０】
上記切断試験は、ＳＴＩＨＬ６．５ＨＰ切断機械を用い、洗い出しコンクリートの厚さは５０ｍｍ、切断の長さは３００ｍｍずつ２００回の切断試験後に平均値を示した。
【０２３１】
切削指数と寿命指数は、上記切断条件において、かかった切断時間と磨耗した切削チップの高さを測定して計算した。
【０２３２】
【表２】
2009527369.tif 000004
【０２３３】
上記の表２に示したように、本発明に附合する発明ソーブレード１は、比較ソーブレード１に比べ切削性と寿命において、両方優れていることが分かった。
【０２３４】
特に、発明ソーブレード１は、比較ソーブレード１に比べ寿命指数が２倍程度高く示されたことが分かる。
【０２３５】
一方、発明ソーブレード１の切削チップを研磨して結合材の微細組織を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果、切削チップの結合材には、大きさ１．５μｍ以下の酸化鉄形態の介在物が鉄基地内に均一に分布されていた。
【０２３６】
そして、酸化鉄形態の介在物及び気孔の体積分率は、各々６．１％及び２．３％で、その間隔は１０μｍ以下であることを確認することができた。
【０２３７】
また、発明ソーブレード１の切削チップに対して物性を測定した結果、結合材の硬度はＨＲＢ７６で、ダイアモンドを添加した状態でも抗折力が１０６ｋｇｆ／ｍｍ２であることを確認した。
【０２３８】
（実施例３）
基地成分の鉄粉末（ＡＳＣ３００、Ｈｏｇａｎａｓ社、〜４５μｍ）に第２相成分の酸化鉄粉末（Ｆｅ２Ｏ３、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社）を体積分率で５％になるように添加してから、機械的合金化した後、パラフィンワックスを２ｗｔ．％入れ、ターブラー混合器で混合してから、２００Ｍｐａの成形圧で成形した後、３５Ｍｐａ、８５０℃で５分間ホットプレス（ｈｏｔ  ｐｒｅｓｓ）で焼結して物性分析のための試片を製造した。
【０２３９】
機械的合金化は摩擦ミル（ａｔｔｒｉｔｉｏｎ  ｍｉｌｌ）を用いて行い、この際、機械的合金化は２リットル大きさの容器に直径が３ｍｍのボールを１リットル満たし混合粉末を１ｋｇ満たしてから、６００ｒｐｍの条件で１時間の間行った。
【０２４０】
上記のように製造された試片の表面に対して基地内の第２相及び気孔の大きさ及び間隔、硬度及び抗折力を測定し、その結果を下記の表３に示した。
【０２４１】
上記基地内の第２相及び気孔の大きさ及び間隔は、イメージ分析器を用いて測定した。
【０２４２】
【表３】
2009527369.tif 000005
【０２４３】
上記の結果において、第２相の大きさが添加した酸化鉄の大きさより小さくなった場合は、機械的合金化工程中に、酸化鉄粉末の一部が粉砕されるためである。
【０２４４】
上記表３に示したように、発明例３及び４は、硬度がＨＲＢ７０以上で、抗折力は８０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であった。
【０２４５】
一方、比較例３は、第２相の間隔が４０μｍ以下であるが、硬度はＨＲＢ７０未満で、抗折力は８０ｋｇｆ／ｍｍ２未満であった。
【０２４６】
上記結果から第２相の間隔の他に第２相の大きさが重要な因子であることが分かる。
【０２４７】
上記表３で分かるように、第２相の大きさによって相対的に硬度よりは抗折力が大きく変わる。これは亀裂の大きさが破断強度（ｒｕｐｔｕｒｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）に大きく影響を与えるためである。
【０２４８】
本発明に適合する物性を得るためには、第２相及び気孔の大きさが３μｍ以下でなければならない。
【０２４９】
（実施例４）
実施例３の発明例３に従い基地成分の鉄粉末（ＡＳＣ３００、Ｈａｇａｎａｓ社、〜４５μｍ）に第２相成分の酸化鉄粉末（Ｆｅ２Ｏ３、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、０．５μｍ）を体積分率で５％になるように添加してから、摩擦ミルを用いて機械的合金化を行った後、ダイアモンド工具の切削チップの製造方法により、パラフィンワックス（ｐａｒａｆｆｉｎ  ｗａｘ）とダイアモンド粒子を混合し揮発性シリコンオイルを混合粉末１ｋｇ当り１１０ml添加し顆粒化してから、冷間成形し８５０℃でホットプレスで焼結した。
【０２５０】
上記のように製造された切削チップを金属ボディ（ｃｏｒｅ）に銀ろう付けし、１４インチソーブレードを製作した。［発明ソーブレード２］
【０２５１】
ここで用いたダイアモンド粒子は、ＤＩ社のＭＢＳ−９７０Ｋで、粒度はＵＳ３０／４０ｍｅｓｈを用い、体積分率は６．８％であった。
【０２５２】
一方、コバルト粉末（ＥＦ、Ｕｍｉｃｏｒｅ社）を主成分にし、重量分率で１０％のＷＣ粉末を添加してから、通常のターブラー混合した後、上記発明ソーブレード２と同じ条件のダイアモンド粒子及びパラフィンワックス（ｐａｒａｆｆｉｎ  ｗａｘ）を混合し顆粒化してから、冷間成形し８５０℃でホットプレスで焼結した切削チップを製造した。［比較ソーブレード２］
【０２５３】
上記の方法により製造したソーブレードを用いて養生コンクリートの湿式切断試験を行い、その切断試験結果を下記の表４に示した。
【０２５４】
上記切断試験は、ＴＡＲＧＥＴ  ６５ＨＰの切断機械を用い、切り込みの深さは７０ｍｍ、切断の長さは３００ｍずつ３回の切断試験後に平均値を示した。
【０２５５】
切削指数と寿命指数は、各々上記切断条件において、かかった切断時間と磨耗した切削チップの高さを測定して計算した。
【０２５６】
【表４】
2009527369.tif 000006
上記表４に示したように、本発明に附合する発明ソーブレード２は、比較ソーブレード２に比べ切削性と寿命共に優れていることが分かる。
【０２５７】
発明ソーブレード２の切削チップを研磨して結合材の微細組織を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果、切削チップの結合材には大きさ１μｍ以下の酸化鉄形態の介在物及び気孔が鉄基地内に均一に分布されており、その体積分率は７．５％で、粒子の間隔は５μｍ以下であることを確認することができた。
【０２５８】
また、発明ソーブレード２の切削チップに対して物性を測定した結果、結合材の硬度はＨＲＢ８０で、ダイアモンドを添加した状態でも抗折力が１０４ｋｇｆ／ｍｍ２であることを確認した。
【０２５９】
（実施例５）
鉄粉末（ＡＳＣ３００、Ｈｏｇａｎａｓ社、〜４５μｍ）にアルミナ粉末（Ｎａｂａｌｏｘ、Ｎａｂａｌｔｅｃ社、〜３μｍ）を体積分率で５％になるように添加してから、機械的合金化した後、パラフィンワックスを２ｗｔ．％入れ、ターブラー混合器で混合してから、２００Ｍｐａの成形圧で成形した後、３５Ｍｐａ、８５０℃で５分間ホットプレス（ｈｏｔ  ｐｒｅｓｓ）で焼結して物性分析のための試片を製造した。
【０２６０】
上記機械的合金化方法としては、振動ミル、摩擦ミル、ボールミル、遊星ミルを用い、各々の機械的合金化条件は下記の表５のようである。
【０２６１】
下記の表５において、比較例４は、鉄粉末とアルミナ粉末を機械的合金化の代わりにターブラー混合器で混合したことを除いては、発明例と同じ条件にした。
【０２６２】
上記のように製造された試片の物性を測定し、その結果を下記の表６に示した。
【０２６３】
【表５】
2009527369.tif 000007
2009527369.tif 000008
上記表６に示したように、機械的合金化した発明例５−８は機械的合金化方法に関わらず、全てＨＲＢ７０以上の硬度と８０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の抗折力を示した。
【０２６４】
一方、機械的合金化をせず、単純混合した比較例４は、気孔率が非常に高くて硬度と抗折力が低い。
【０２６５】
従って、本発明に適合する物性を得るためには、鉄粉末と第２相粉末の機械的合金化が好ましい。
【０２６６】
（実施例６）
実施例５の発明例５−８及び比較例４に従い鉄粉末（ＡＳＣ３００、Ｈｏｇａｎａｓ社、〜４５μｍ）にアルミナ粉末（Ｎａｂａｌｏｘ、Ｎａｂａｌｔｅｃ社、〜３μｍ）を体積分率で５％になるように添加してから、機械的合金化した後、ダイアモンド工具の切削チップの製造方法により、パラフィンワックス（ｐａｒａｆｆｉｎ  ｗａｘ）とダイアモンド粒子をターブラー混合器を用いて４０分間混合し揮発性シリコンオイルを混合粉末１ｋｇ当り１１０ml添加して顆粒化してから、冷間成形して８００℃でホットプレスで焼結して切削チップを製造した。
【０２６７】
上記のように製造された切削チップを金属ボディ（ｃｏｒｅ）にレーザー溶接し、９インチソーブレードを製作した。［発明ソーブレード３−６及び比較ソーブレード３］
【０２６８】
上記発明ソーブレード３−６及び比較ソーブレード３の各々は、発明例５−８及び比較例４を用いて製造されたものである。
【０２６９】
ここで用いたダイアモンド粒子は、ＤＩ社のＭＢＳ−９７０Ｋで、粒度はＵＳ  ３０／４０ｍｅｓｈを用い、体積分率は２．８％であった。
【０２７０】
上記のような方法により製造したソーブレードを用いて花崗岩及びコンクリートの乾式切断試験を行い、その切断性能試験の結果を下記の表７及び表８に示した。
【０２７１】
下記の表７には、花崗岩の切断試験の結果を、表８にはコンクリートの切断試験の結果を示した。
【０２７２】
上記切断試験は、ＢＯＳＣＨ２．７ＨＰの切断機械を用い、花崗岩の切断時は２０ｍｍの切り込みで、切断の長さは３００ｍｍずつ２００回の切断後に、コンクリートの切断時には３０ｍｍの切り込みで、切断の長さは３００ｍｍずつ２００回の切断後に平均値を示した。
【０２７３】
切削指数と寿命指数は、各々上記切断条件でかかった切断時間と磨耗した切削チップの高さを測定して計算した。
【０２７４】
【表６】
2009527369.tif 000009
2009527369.tif 000010
【０２７５】
上記表７及び８に示したように、被削材をコンクリートと花崗岩で試験した場合、共に発明ソーブレード３−６が比較ソーブレード３に比べ切削性と寿命が大きく向上されたことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０２７６】
本発明は、優れた切削性と長い寿命を有する切削チップ及び切削工具を遥かに安く提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２７７】
【図１】本発明による機械的合金化に適用するための振動ミルの一例の概略図である。
【図２】本発明による機械的合金化に適用するための摩擦ミルの一例の概略図である。
【図３】本発明による機械的合金化に適用するためのボールミルの一例の概略図である。
【図４】本発明による機械的合金化に適用するための遠心ミルの一例の概略図である。
【図１】
2009527369.tif 000011
【図２】
2009527369.tif 000012
【図３】
2009527369.tif 000013
【図４】
2009527369.tif 000014
【国際調査報告】
2009527369.tif 000015
2009527369.tif 000016