(57)【要約】研磨性及び耐磨耗性の材料は、炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になっている結合用金属又は合金とを含有する。前記材料の立方晶窒化ホウ素粒子含有量は１０重量％〜１８重量％であり；前記立方晶窒化ホウ素の粒径は２０μｍ以下であり；且つ前記材料は六方晶窒化ホウ素を実質的に含有していない。前記研磨性材料は、木材及び他のリグノセルロース含有材料を研磨する用途のためのツール要素又はツールインサートにとりわけ使用される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になっている結合用の金属又は合金とを含有する研磨性及び耐磨耗性の材料であって、
前記材料の立方晶窒化ホウ素粒子含有量が１０重量％〜１８重量％であり；
前記立方晶窒化ホウ素の粒径が２０μｍ以下であり；且つ
前記材料が六方晶窒化ホウ素を実質的に含有していない；
上記材料。
【請求項２】
炭化物粒子が、炭化タングステン、炭化タンタル、炭化チタン、炭化ニオブ、及びそれらの混合物から成る群から選ばれている、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
結合用金属又は合金が、コバルト、鉄、ニッケル、及びこれら金属の１種以上を含有する諸合金から成る群から選ばれている、請求項１又は２に記載の材料。
【請求項４】
結合用金属又は合金が、材料の３重量％〜１５重量％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料。
【請求項５】
研磨性及び耐磨耗性の材料を製造する方法において、分離している炭化物粒子の集合体と立方晶窒化ホウ素粒子の集合体との混合物を与える工程であって、該立方晶窒化ホウ素粒子が、前記材料の立方晶窒化ホウ素含有量が１０重量％〜１８重量％となるような量で該混合物中に存在し、しかも、該立方晶窒化ホウ素粒子が２０μｍ以下の粒径を有する該工程と；前記混合物を高温高圧条件に付す工程であって、該高温高圧条件で前記立方晶窒化ホウ素が結晶学的に安定しており、しかも、前記混合物を結合して互いに密着した焼結済み材料にすることのできる結合用の金属又は合金の存在下、該高温高圧条件で六方晶窒化ホウ素が実質的に形成されない該工程と；を包含する上記方法。
【請求項６】
炭化物粒子は、炭化タングステン、炭化タンタル、炭化チタン、炭化ニオブ、及びそれらの混合物から成る群から選ぶ請求項５記載の方法。
【請求項７】
結合用金属又は合金は、コバルト、鉄、ニッケル、及びこれら金属の１種以上を含有する諸合金から成る群から選ぶ、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
材料の結合用金属又は合金は、該材料の３重量％〜１５重量％である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
結合用金属又は合金は、粉末形態で与えるか；又は、後で熱分解若しくは還元されて微細分散済み金属になる塩前駆体、有機前駆体若しくは金属酸化物の形態で添加する；請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
結合用金属又は合金は、分離している炭化物粒子の集合体及び立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と混合し；次いで、その混合物を焼結する；請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
結合用金属又は合金は、分離している炭化物粒子の集合体及び立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と混合し；次いで、その混合物を常温圧縮して、互いに弱く密着した物体を造り；次いで、前記物体を焼結する；請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
結合用金属又は合金は、分離している炭化物粒子の集合体と立方晶窒化ホウ素粒子の集合体の混合物に隣接する別個の層の形態で供給し、前記混合物を高温高圧条件に付す時、浸透させる、請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
高温高圧条件は、１２００℃〜１６００℃の温度、且つ、３０〜７０キロバールの圧力である、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
木材、及び他のリグノセルロース含有材料から選ばれる加工物を研磨する方法において、炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になる結合用の金属又は合金とを含有する研磨性及び耐磨耗性材料で構成されるツール要素又はツールインサートを有するツールを与える工程であって、該研磨性及び耐磨耗性材料の立方晶窒化ホウ素含有量が１０重量％〜１８重量％であり、該立方晶窒化ホウ素の粒径が２０μｍ以下であり、しかも、該研磨性及び耐磨耗性材料が六方晶窒化ホウ素を実質的に含有しない該工程と；前記加工物を与える工程と；前記ツール要素又はツールインサートを前記加工物に接触させる工程と；研磨方法によって、前記ツール要素又はツールインサートを前記加工物の中に進める工程と；を包含する上記研磨方法。
【請求項１５】
炭化物粒子は、炭化タングステン、炭化タンタル、炭化チタン、炭化ニオブ、及びそれらの混合物から成る群から選ぶ、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
結合用金属又は合金は、コバルト、鉄、ニッケル、及びこれら金属の１種以上を含有する諸合金から成る群から選ぶ、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
研磨性及び耐磨耗性材料の結合用金属又は合金含量は、該材料の３重量％〜１５重量％である請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、立方晶窒化ホウ素及び接合炭化物（ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ）を含有する研磨性及び耐磨耗性の材料に関し、また、該材料の製法に関する。
【０００２】
接合炭化物は、研磨材料と耐磨耗性材料の両方の材料として、種々の用途で工業的に広く使用されている材料である。接合炭化物は通常、結合用金属（例えば、コバルト、鉄若しくはニッケル、又はそれらの合金）によって、一緒に結合されている、適切な炭化物粒子（例えば、炭化タングステン、炭化タンタル又は炭化チタン）から成る。接合炭化物の金属含有量は典型的には、約３〜３５重量％である。それら接合炭化物は、炭化物粒子と結合用金属とをほぼ１４００℃程度の温度で焼結することによって製造される。
【０００３】
それとは対照的に、超硬研磨性及び耐磨耗性の製品が見出だされている。ダイヤモンド圧粉体（ｃｏｍｐａｃｔｓ）及び立方晶窒化ホウ素圧粉体は、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化ホウ素粒子の多結晶質集合体であって、その結合が、超硬成分（即ち、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素）が結晶学的に安定である高温高圧の条件下で創り出されている該多結晶質集合体である。多結晶質ダイヤモンド（ＰＣＤ）及び多結晶質立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）は、第２の相若しくは結合用マトリックスを用いるか、又は第２の相も結合用マトリックスも用いないで製造することができる。第２の相が与えられるとき、ダイヤモンドの場合であれば、第２の相は、コバルト等の触媒／溶媒であるか、又は、ケイ素等の炭化物形成性成分であることがある。類似の諸焼結機構は、種々の炭化物、窒化物及びホウ化物が通常の第２の相であるＰＣＢＮの合成で利用されている。
【０００４】
ＰＣＤ及びＰＣＢＮは、接合炭化物に比べて、はるかに高い耐磨耗性を有するものの、幾分脆い傾向がある。この脆性によって、上仕上げを必要とする用途において問題となり得る、使用面（ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ； 磨耗面）のエッジ・チッピング（縁端削り取り）が生じることがある。更に、ＰＣＤ及びＰＣＢＮのような超硬製品は一般に、金属製支持体の上に直接にはろう付けすることはできない。従って、それらはしばしば、接合炭化物の基体と組合せて焼結される。そのような超硬製品の二重層化された特質は、２つの材料の間の熱・機械的応力の点で問題となることがある：即ち、その基体と超硬製品とがあまりにも類似していない場合、熱膨張係数と弾性率とが異なっているために、加熱時及び冷却時の膨張と収縮とが異なることによって、亀裂が生じるか、又は好ましくない残留応力が生じることがある。そのような二重層化材料のもう１つの潜在的問題は、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ）の問題、即ち、耐磨耗性のより小さい炭化物支持体が優先的に磨耗すること、である。更に、炭化物製品は、比較的容易に研磨されて最終の形状寸法になり得るのに対して、超硬製品を機械加工することは困難でありコストがかかる。
【０００５】
これらの問題の幾つかを解決するために努力が成されてきた。
特開昭５７−１１６７４２号公報は、ホットプレス条件下で、即ち、ほぼ１４００℃〜１５００℃程度の温度で、圧力をほとんど又は全く加えないで、変性済み接合炭化物を調製する方法を開示する。これらの条件は立方晶窒化ホウ素が結晶学的に安定である条件ではない。
欧州特許第０２５６８２９号明細書は、炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になっている結合用金属又は合金とを含有する研磨性及び耐磨耗性材料を製造する方法であって、前記材料の立方晶窒化ホウ素粒子含有量が２０重量％を超えず、しかも、該材料が六方晶窒化ホウ素を実質的に含有しない該方法であって、適切な量の炭化物粒子集合体及び立方晶窒化ホウ素粒子集合体を、結合用金属又は合金に接触させる工程と、前記立方晶窒化ホウ素が結晶学的に安定である高温高圧条件下でそれら粒子と金属又は合金とを焼結する工程とを包含する上記方法を開示する。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の第１の面によると、炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になっている結合用の金属又は合金とを含有する研磨性及び耐磨耗性の材料であって、
前記材料の立方晶窒化ホウ素粒子含有量が１０重量％〜１８重量％であり；
前記立方晶窒化ホウ素の粒径が２０μｍ以下であり；且つ
前記材料が六方晶窒化ホウ素を実質的に含有していない；
上記材料が提供される。
【０００７】
本発明の第２の面によると、研磨性及び耐磨耗性の材料を製造する方法において、分離している炭化物粒子の集合体と立方晶窒化ホウ素粒子の集合体との混合物を与える工程であって、該立方晶窒化ホウ素粒子が、前記材料の立方晶窒化ホウ素含有量が１０重量％〜１８重量％となるような量で該混合物中に存在し、しかも、該立方晶窒化ホウ素粒子が２０μｍ以下の粒径を有する該工程と；前記混合物を高温高圧条件に付す工程であって、該高温高圧条件で前記立方晶窒化ホウ素が結晶学的に安定しており、しかも、前記混合物を結合して互いに密着した焼結済み材料にすることのできる結合用の金属又は合金の存在下、該高温高圧条件で六方晶窒化ホウ素が実質的に形成されない該工程と；を包含する上記方法が提供される。
【０００８】
本発明の研磨性材料、又は本発明の方法によって造られる研磨性材料は、研磨材（ａｂｒａｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）のための研磨用製品として、又は、耐磨耗性材料、とりわけ、接合炭化物支持体に結合されている研磨性圧粉体から成るツール要素又はツールインサートの耐磨耗性材料として使用されることがある。研磨用製品は、木材及び類似材料を切削することにおいて際立った適用性がある。
【０００９】
本発明の第３の面によると、木材、及び他のリグノセルロース含有材料から選ばれる加工物（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ； 加工中の製品）を研磨する方法において、炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になる結合用の金属又は合金とを含有する研磨性及び耐磨耗性材料で構成されるツール要素又はツールインサートを有するツールを与える工程であって、該材料の立方晶窒化ホウ素含有量が１０重量％〜１８重量％であり、該立方晶窒化ホウ素の粒径が２０μｍ以下であり、しかも、該材料が六方晶窒化ホウ素を実質的に含有しない該工程と；前記加工物を与える工程と；前記ツール要素又はツールインサートを前記加工物に接触させる工程と；研磨方法によって、前記ツール要素又はツールインサートを前記加工物の中に進める工程と；を包含する上記研磨方法が提供される。
【００１０】
（諸態様の記載）
本発明の最重要点は、炭化物粒子の集合体と、立方晶窒化ホウ素粒子の集合体と、結合されて互いに密着した焼結済み形態になっている結合用の金属又は合金とを含有する研磨性及び耐磨耗性の材料において、前記材料の立方晶窒化ホウ素粒子含有量が１０重量％〜１８重量％であり、前記立方晶窒化ホウ素の粒径が２０μｍ以下、任意的には１０μｍ未満であり、且つ、前記材料が六方晶窒化ホウ素を実質的に含有していないことを特徴とする上記材料である。
【００１１】
立方晶窒化ホウ素粒子含有量が１０重量％〜１８重量％の範囲にある本発明の研磨性材料によって、加工特性、耐衝撃性、ろう付け可能性（ｂｒａｚｅａｂｉｌｉｔｙ）及び研磨性（ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ）が最適である材料が提供されることが見出だされた。立方晶窒化ホウ素粒子含有量がより小さいと、匹敵し得る従来の炭化タングステンの耐磨耗性よりもあまり優れてはいない耐磨耗性が得られたのに対して、立方晶窒化ホウ素粒子含有量が１８％を超えると、ろう付け強度が減少し、耐衝撃性が低下し、更に、研磨によってツールを造るのが一層困難となった。
【００１２】
加えて、本発明の研磨性材料では、立方晶窒化ホウ素の粒径は２０μｍ以下であるのが好ましい。木工用途においてそのような微細粒子を使用すれば、幾つかの用途では従来の諸炭化物材料と比べて性能が１０倍以上に増大することが明らかになった。多結晶質ダイヤモンドは、更に一層大きい耐磨耗性を有するが、本発明の材料はエッジの漸進的丸み付けによって磨耗するのに対して、多結晶質ダイヤモンドは、木工等の幾つかの用途では不都合なマイクロチッピングによって磨耗することが分かった。本発明の研磨性材料の微細粒子ミクロ組織はまた、滑らかで且つ迅速な放電機械加工特性を助長する。
【００１３】
このように、本発明の研磨性材料は、中等度に研磨性の金属加工物又は非金属加工物と、とりわけ木材及び類似のリグノセルロース製品の加工物とを種々機械加工操作するためのツール材料としてとりわけ適している。本発明の研磨性材料は、例えば、高耐衝撃性、優れたろう付け可能性、並びに、例えば研磨及び放電機械加工によるツール製造の容易さのような、従来の炭化物の主な良い面をも保持しつつ、従来の炭化タングステンと比べて改善された機械加工性能を兼備する。
【００１４】
本発明の研磨性材料は、分離している炭化物粒子の集合体と立方晶窒化ホウ素粒子の集合体との混合物を与える工程と；前記混合物を高温高圧条件に付す工程であって、該高温高圧条件で前記立方晶窒化ホウ素が結晶学的に安定しており、しかも、前記混合物を結合して互いに密着した焼結済み材料にすることのできる結合用の金属又は合金の存在下、該高温高圧条件で六方晶窒化ホウ素が実質的に形成されない該工程と；を包含する方法によって製造される。
【００１５】
製造された研磨性材料は、六方晶窒化ホウ素を実質的に包含してはならない。有意量の六方晶窒化ホウ素が存在することによって、その材料の耐研磨磨耗性が減少する。その材料を製造する場合、これを達成する諸条件を選定することが重要である。
炭化物粒子は、従来の諸接合炭化物を製造するのに使用される炭化物粒子であれば如何なる物でもよい。適切な炭化物の例は、炭化タングステン、炭化タンタル、炭化チタン、炭化ニオブ、及びそれらの混合物である。炭化チタン、炭化ニオブ及び炭化タンタルが存在すれば、幾つかの種類の鋼（例えば、炭素鋼、快削鋼、工具鋼、フェライト鋼及び合金鋼）の機械加工性を向上することがある。
【００１６】
それら炭化物粒子は、立方晶窒化ホウ素粒子の粒径より大きい粒径、その粒径より小さい粒径、又はその粒径と同等の粒径を有してもよい。
結合用の金属又は合金は、従来の接合炭化物を製造するのに使用される結合用金属又は合金であれば如何なる物でもよい。諸例は、コバルト、鉄、ニッケル、及びこれら金属の１種以上を含有する合金である。
【００１７】
本発明の研磨性材料の、結合用金属又は合金の含有量は、該研磨性材料の３重量％〜１５重量％の量であるのが好ましい。耐磨耗性の大きい材料が望まれる場合、その金属含有量は低くなる。例えば、断続切削又は丸のこによるのこ引きにおいて必要な一層大きい耐衝撃性のためには、該研磨性材料の靭性を高めるために、一層大きい金属含有量が必要である。
結合用金属又は合金は、粉末形態で与えられるのが好ましいが、後続の熱分解及び／又は還元によって微細分散金属を生じる、有機前駆体、金属酸化物又は塩前駆体の形態で添加することもできる。
【００１８】
結合用金属又は合金は、炭化物粒子と混合することもできるし、また、立方晶窒化ホウ素粒子と混合することもでき、次いで、その混合物はそれ自体で焼結することができるか、又は、その混合物は、焼結の前に、弱いが互いに密着した物体を造るために先ず常温圧縮することができる。
もう１つの方法として、結合用金属又は合金は、立方晶窒化ホウ素と炭化物の前記混合物に隣接する別個の層の形態で供給し、高温高圧処理工程の間に浸透させることができる。
【００１９】
炭化物と立方晶窒化ホウ素の混合物及び結合用金属又は合金の焼結は、１２００℃からの温度、好ましくは１２００℃〜１６００℃の範囲の温度、且つ、３０〜７０キロバールの圧力で行うのが好ましい。
この工程は、制御された非酸化条件下で行う。非酸化条件は真空（例えば、１ミリバール未満の真空度）によって与えることができる。
【００２０】
炭化物と立方晶窒化ホウ素の混合物及び結合用金属又は合金の焼結は、従来の高温／高圧装置で実施することができる。その混合物は、そのような装置の反応カプセルの中に直接装填することができる。もう１つの方法として、その混合物は、接合炭化物支持体の上又は炭化物支持体中に形成された窪み（ｒｅｃｅｓｓ）の上に置き、この形態で該カプセルの中に装填することができる。
本発明の好ましい方法において、炭化物粒子、立方晶窒化ホウ素粒子、及び結合用金属又は合金は、焼結の前、例えば、真空中でそれらを加熱することによって、それらから揮発分を除去する。次いで、これら成分は、焼結の前に、例えば、電子ビーム溶接によって、真空シールを行うのが好ましい。真空度は、例えば、１ミリバール以下の真空度である場合があり、また、加熱は５００℃〜１２００℃の範囲の温度である場合がある。
【００２１】
本発明の更なる面は、木材、及び他のリグノセルロース含有材料から選ばれる加工物を研磨する方法において、前述の研磨性材料で構成されるツール要素又はツールインサートを有するツールを与える工程と、前記加工物を与える工程と、前記ツール要素又はツールインサートを前記加工物に接触させる工程と、研磨方法によって、前記ツール要素又はツールインサートを前記加工物の中に進める工程とを包含する上記研磨方法である。
本明細書の文脈において、研磨することとは、切削すること、穿孔すること、ルーチングすること、磨き仕上げをすること、又はそのような研磨行為に類似するあらゆる行為を意味する。この行為は、当該技術で知られている種々の形態、例えば、切削端（カッティングエッジ）又は刃部を回転させること、切削端又は刃部を往復移動させること、その他同等の形態、を採ることができる。
【００２２】
加工物は、木材、及び他のリグノセルロース含有材料から選定する。木材、及び他のリグノセルロース含有材料の例は、天然の木材；軟木又硬木；結合剤で結合されている木材チップ又は繊維を含有する、積層されているか又は積層されていないチップボード及びファイバーボード；圧縮された繊維及びおがくずであるハードボード；並びにベニヤ合板；である。
研磨のために使用することのできるツールの例は、多先端（マルチチップ）回転ツール、例えば、丸のこ、輪郭カッター（プロフィールカッター）；エンドミル、フライス及びルーターである。ツールの要素又はインサートは、そのようなツールで使用するのに適したツール要素又はインサートであれば如何なる物でもよい。
【００２３】
次に、本発明は、次の諸例を参照しながら一層詳しく記述する。
例１
立方晶窒化ホウ素（ｃ−ＢＮ）の粒径の影響を評価するために、種々の粒径の、種々の量の立方晶窒化ホウ素を、コバルト１１重量％を含有する、粒径範囲が１〜２μｍの炭化タングステンの微細粒混合物と混合した。これら粉末は、遊星形ボールミルで十分に混合して、それら材料の均一混合物を得た。それら混合物は、一軸圧縮成型して、互いに密着したペレットを形成した。これらペレットは、金属容器の中に装填し、続いて、真空下、１１００℃でガス抜きを行い、電子ビーム溶接機で密封した。密封された諸容器は、標準的な高圧／高温装置の反応カプセルの中に装填し、装填された諸カプセルは、この装置の反応中心に置いた。カプセルの内容物は、約１４５０℃の温度及び５０キロバールの圧力に曝した。これらの条件は、１０分間維持した。処理が完了した後、十分に焼結された硬質の耐磨耗性材料を該金属容器から回収した。
【００２４】
それら材料の耐磨耗性は、旋回試験を用いて試験を行った。この試験では、次の条件：
試料の形態　　　　　　　　９０°四分円、厚さ３．２ｍｍ
ツールホルダー　　　　　　ニュートラル
すくい角（ｒａｋｅ ａｎｇｌｅ）　　　０°
クリアランス　　　　　　　６°
切削速度　　　　　　　　　１０ｍ／分
切削深さ（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｃｕｔ）　　１．０ｍｍ
送り速度　　　　　　　　　０．３ｍｍ／回転
試験持続時間　　　　　　　３０秒
を用いて、ケイ砂粉末を充填したエポキシ樹脂を機械切削した。
それら材料の最大逃げ面磨耗は、図１に示す。そのグラフは、最も大きい耐磨耗性が微細粒ｃ−ＢＮの出発粒径を用いて達成されることを示す。
【００２５】
例２
コバルト含有量及びｃ−ＢＮ含有量の影響を評価するために、例１の方法を用いて、新たなバッチの諸材料を調製した。ｃ−ＢＮの粒径は、１〜２μｍで一定に保持した。例１と同様の旋回試験を使用し、試験継続時間は６０秒に延ばし、測定値の感度を改善した。図２に、試験結果を示す。耐磨耗性は、ｃ−ＢＮ含有量の増大によって増大し、コバルト含有量が一層小さいことによって好都合となることが分かる。
【００２６】
例３
例１及び例２から選定した諸試料を提供して、ツールを造った。それら試料は、ｃ−ＢＮ含有量が比較的大きい場合でも、研削するのが容易であることが分かった。多結晶質ダイヤモンドのために通常使用される回転盤（ｗｈｅｅｌ）を使用して、それら複合材料は、焼結済み炭化タングステンと同様の速度で研削し、また、典型的な接合炭化物ツールの水準と類似の水準の優れたエッジ品質を達成した。それら材料は全て研削するのが容易であり、一層微細化された材料は僅かに有利であった。放電加工もまた高速であり、問題はなかった。それら材料は通常、接合炭化物と同様の速度で切削する。ｃ−ＢＮ粒子の含有量及び粒径が減少するにつれて、速度は増大することが分かった。
【００２７】
例４
多数のろう合金（ｂｒａｚｅ ａｌｌｏｙｓ）を評価して、本発明の典型的な諸材料のろう付け強度（ｂｒａｚｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を決定した。ろう付け強度は該材料中に存在する接合炭化物の体積分率にほぼ比例することが分かった。調べた材料は全て、炭化タングステンと鋼材の両方にろう付けすることができた。
例１で記述した方法を使用して、全て１〜２μｍの粒径範囲の、立方晶窒化ホウ素１４．９重量％と、炭化タングステン７５．７重量％と、コバルト９．４重量％との粉末混合物から焼結済み材料（Ｃ１と表示する）を造り、ろう付け試験のマトリックスにさらした。結果として得られた、この材料と、類似の接合炭化物とのろう付け剪断強度を表１に示す。該ろう付け強度は、存在するｃ−ＢＮの体積量と関係があることが分かる。
【００２８】
2004510884.tif 000002
注：　ＤＢＦ１は、Ａｕ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｕ合金である。
【００２９】
例５
例４でＣ１と表示した材料を使用して、中密度ボードに関するルーチング試験（ｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｓｔｓ）を行い、多結晶質ダイヤモンド、高速度鋼及び炭化タングステンのツールと比較した。公称直径１３ｍｍの単一溝ルーター（ｆｌｕｔｅ ｒｏｕｔｅｒｓ）を造った。前すくい角が０°の切削形状寸法を用いて、相対磨耗率を比較した。切削速度は１０００ｍ／分であり、回転速度２１，１２０ｒｐｍ（回転／分）を用いて得られた。
【００３０】
約１０００ｍｍ×３００ｍｍの形状寸法を有する諸パネルを造った。「アップカット（ｕｐ−ｃｕｔｔｉｎｇ）」モードで、各々のボードの上に切削を行い、また、切削パターンは、各々のパネルから１００ｍの切削が得られるように決めた。それらルーターは、それらパネルに深さ１０ｍｍまで入り込み、また、試験全体において、０．１ｍｍ／歯（２１２２ｍｍ／分）の一定送り速度を用いた。各々のパスでの、ツールの切込みは２ｍｍであった。減圧排気を使用して、木材粉を除去した。それらカッターは周期的に移動し、また、カッティングエッジ（切削端）によって生じた逃げ面磨耗を測定した。
【００３１】
中密度ファイバーボードの摩損性が小さいために、抵抗性の一層大きいカッターによって生じた磨耗をモニタリングすることは困難であった。しかし、高速度鋼は速く磨耗し、５０ｍ未満の距離を切削した後、０．２ｍｍの磨耗傷幅に達した。他の諸材料は、３０００ｍの総切削距離まで試験を行った。結果として得られた、逃げ面磨耗傷幅は：
接合炭化物　　　　　　０．１３５ｍ
Ｃ１　　　　　　　　　０．０６３ｍｍ
多結晶質ダイヤモンド　０．０３７ｍｍ
であった。
【００３２】
切削した後の磨耗傷の外観は、走査電子顕微鏡を使用して調べた。Ｃ１及び接合炭化物のツールの磨耗は、漸進的丸み付け（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｒｏｕｎｄｉｎｇ）によるのに対して、多結晶質ダイヤモンドツールは、マイクロチッピング（ｍｉｃｒｏ−ｃｈｉｐｐｉｎｇ）のある兆候を示した。
【００３３】
例６
加工物としてチップボードを使用して、例５に記述される諸実験を、同一条件下で繰返した。
この研磨性の一層大きな加工物を使用した場合、高速度鋼は１、２ｍ以内で非常に速く磨耗し、また、接合炭化物は、僅かに１００ｍだけ切削した後に、０．１５ｍｍより大きい逃げ面磨耗（ｆｌａｎｋ ｗｅａｒ）を示した。この量の逃げ面磨耗の後、切削プロセスは容認できないほど騒々しくなり、また、積層表面はその鈍いツールによって激しく切削された。他方、例４でＣ１と表示した材料は、有意により小さい磨耗率を示し、また、０．１５ｍｍの逃げ面磨耗に対するそれのツール寿命はほぼ１５００ｍ程度であることが分かった。これは、寿命が接合炭化物の１５倍改善されたことになる。多結晶質ダイヤモンドの磨耗率もまた、比較のために測定した。ＰＣＤの耐磨耗性は非常に大きいので、ツール寿命の終点までそれらツールを動かし続けることは実際的でなかった。Ｃ１のツール寿命より少なくとも１桁大きいツール寿命が期待できる。
【００３４】
チップボードは、厚さ約１ｍｍの複数の高密度表面層から成る上部プラスチック積層板と低密度コアとを特徴とする。磨耗傷の分析によって、最大のツール磨耗は該ボードの表面近辺の高密度領域において生じること；及び、それは、最大の磨耗を生じる、樹脂含浸済み積層板とこの高密度チップボード層の両方であること；が明らかとなった。該ボードの低密度内部によって、無視し得る磨耗が生じる。
【００３５】
試験が終了した後の磨耗傷を分析することによって、本発明の材料のエッジは、エッジチッピングではなく漸進的丸み付けによって磨耗することが分かった。ツールは「境界（ｗｉｔｎｅｓｓ）」標を残すことなく磨耗するので、そのとき木材に対して滑らかな仕上げを与えるのであるから、その磨耗機構は木工業において高く評価されている。非常に脆いツールは、欠けて、切削表面上に容認できない傷を残す。この切削表面は後研磨が必要となることがある。多結晶質ダイヤモンドの場合、磨耗は、均一な漸進的磨耗ではなくマイクロチッピングによって生じ、また、このことは、幾つかの用途において問題となることがある。本発明の材料がチッピング磨耗ではなく漸進的丸み付けであることは、該材料の耐磨耗性が高められていることと結びつけると、本発明の主要な利点の１つとなる。
【００３６】
例７
例４でＣ１と表示した材料は、繊維セメント板のエッジミル（ｅｄｇｅ ｍｉｌｌｉｎｇ）で評価し、また、多結晶質ダイヤモンド及び炭化タングステンの諸ツールと比較した。図３に刃の設計を示し、また、切削条件は：
切削深さ　　１２５ｍｍのジョインティング／リベーティングヘッド（ｊｏｉｎｔｉｎｇ／ｒｅｂａｔｉｎｇ ｈｅａｄ）
切削深さ　　１ｍｍ
ボード送り　１０ｍ／分
スピンドル　３７００ｒｐｍ
切削幅　　　２ｍｍ
であった。
【００３７】
図４は、切削された直線メートル（ｌｉｎｅａｒ ｍｅｔｒｅｓ）の関数としての、ツールの逃げ面磨耗を示す。順位付けは、前の例のチップボードの切削で見出されたものと類似する。また、本発明の材料は滑らかな漸進的様式で磨耗するのに対して、多結晶質ダイヤモンドはマイクロチッピングの兆候を示すことが分かった。
【００３８】
例８
例７に記述される実験は、コバルト含有量がより小さい材料を用いて繰返した。その材料中のｃ−ＢＮの体積分率は、例４でＣ１と表示した材料のそれと同様に保持したが、接合炭化物のコバルト含有量は、６重量％まで低減した。
この新たな材料は、性能がＣ１よりも約３０％改善された。
【００３９】
例９
例４でＣ１と表示した材料は、エポキシ樹脂に入っている鋳鉄の削りくずを丸のこによりのこ引きする試験を行った。
銀５０％の低温ろう付け用合金を用いて、寸法６ｍｍ×４ｍｍ×２ｍｍの５０個の試験片を、鋼製のこぎりブランク（ｓａｗ ｂｌａｎｋ）（直径３０５ｍｍ、厚さ３ｍｍ）にろう付けした。接合炭化物のこぎりは、比較として１００個の歯を有した。一層大きい歯の装填を補うための、送り速度の低減は全く使用しなかった。
本発明の材料によるのこ刃の幾つかの歯は、作動中に壊れ、標準的ＷＣ刃と比べてツール寿命が低減する結果となったものの、切削は非常に優れた質のものであった。残存したこれらの歯の、目に見える磨耗の量は、匹敵し得るＷＣ材料のものよりかなり少なかった。
【００４０】
例１０
例４でＣ１と表示した材料は、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）７１８のための切削ツールとして評価した。実験のパラメータは次の通りであった：
材料　　　　　　　　　インコネル７１８、固溶化処理済み
インサート様式　　　　ＳＰＧＮ　０９０２１２Ｆ
切削の幾何学的条件：
前すくい角　　　　−６°、即ち、雌型ツールホルダーに雄型インサート
有効クリアランス　１３°
アプローチ　　　　４５°
切削速度　　　　　　　５０ｍ／分
送り速度　　　　　　　０．２ｍｍ／回転
切削深さ　　　　　　　１．０ｍｍ
冷却液　　　　　　　　有り
【００４１】
切削して４０分後の逃げ面磨耗は、約０．３ｍｍであった。少量のノッチは観察されたが、これは諸接合炭化物ツールによって生じたものより小さかった。その要素によって生じた表面仕上げは、研削仕上げの品質であると断定された。接合炭化物に対して使用される通常の切削速度及び送り速度はそれぞれ、２５ｍ／分及び０．４ｍｍ／回転である。この速度では、約１５分間に、０．５ｍｍの逃げ面磨耗及び１．５ｍｍのノッチが生じる。これらの結果から、その性能は、従来の接合炭化物のものに比べて著しく優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
例１に従って造った種々の材料の最大逃げ面磨耗を示すグラフである。
【図２】
例２に従って造った種々の材料の最大逃げ面磨耗を示すグラフである。
【図３】
例７で使用するための、切削刃の設計の概略図である。
【図４】
例７に従って切削された直線メートルの関数としての、ツールの逃げ面磨耗のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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