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Timestamp: 2018-05-25 04:08:26
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JP3309897B2 - Superhard composite member and its manufacturing method - Google Patents
Superhard composite member and its manufacturing method
JP3309897B2
JP3309897B2 JP28307596A JP28307596A JP3309897B2 JP 3309897 B2 JP3309897 B2 JP 3309897B2 JP 28307596 A JP28307596 A JP 28307596A JP 28307596 A JP28307596 A JP 28307596A JP 3309897 B2 JP3309897 B2 JP 3309897B2
JP28307596A
JPH09194978A (en )
迪夫 大塚
孔文 有澤
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金などの焼結体中にダイヤモンド粒子が複合されている超硬質複合部材およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to the diamond particles in the sintered body such as cemented carbide is related superhard composite member and its manufacturing method are combined.
【従来の技術】ダイヤモンドを含むＷＣ基超硬合金などの焼結体が超高圧容器（ 5.5GPa,1500℃）を用いて熱力学的に安定な条件のもとで製造されることはよく知られている（特公昭61-56067号公報、同61-58432号公報、US BACKGROUND ART sintered body such as WC-based cemented carbide containing diamond ultra high pressure vessel (5.5GPa, 1500 ℃) may be produced under thermodynamically stable conditions using knowledge its dependent (JP-B-61-56067, JP same 61-58432 JP, US
P No.5158148など）。 Such as P No.5158148). この技術によるものは製造コストが高く、形状面でも制約をうけるという問題がある。 By this technique has a high production cost, there is a problem that restricted in shape surface.
【０００３】特開平7-34157 号公報（従来技術１）は、 [0003] JP-A-7-34157 (prior art 1),
この問題を解決しようとする提案の一つで、ダイヤモンドが熱力学的に安定でない圧力，温度条件で固相で焼結することにより、超高圧容器を用いないでダイヤモンド含有複合部材を作製する技術を開示している。 In one proposal to solve this problem, the pressure diamond is not thermodynamically stable, by sintering in a solid phase at a temperature, techniques for producing diamond-containing composite member without using a super high pressure vessel It discloses.
【０００４】また、特公平7-84352 号公報（従来技術２）には、金属とセラミックの間にそれら両成分よりなる傾斜混合層を有する傾斜機能材を成形外枠と上下押し棒を用いて通電焼結する技術が開示されている。 Further, the KOKOKU 7-84352 Patent Publication (prior art 2), with a vertical push rod and the forming outer frame functionally gradient material having a gradient mixture layer made of them both components between the metal and the ceramic electric current sintering technology is disclosed. この際、通電経路の一つとなる成形外枠の厚みを変えることで傾斜組成に合わせた温度勾配を形成する。 At this time, a temperature gradient to match the gradient composition by changing the thickness of the molded outer frame which is one of the conduction path. その他、US Other, US
P 5,096,465 号（従来技術３）には結合相中にメタルコートされた超硬粒子（ダイヤモンドやＣＢＮ）を保持する複合部材を溶浸法により作製する技術が開示されている。 P No. 5,096,465 to (prior art 3) technology for producing a composite member for holding the carbide particles metal coat in a binding phase (diamond or CBN) by infiltration method is disclosed.
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来技術１では焼結が固相で行われることなどにより、ダイヤモンドと金属結合材との結合が十分でなく、ダイヤモンドが脱落するおそれがある。 [0006] However, such as by conventional in art 1 sintering of the is carried out in solid phase, not sufficient bond between the diamond and metal bond, there is a possibility that the diamond from falling.
【０００６】また、従来技術２では本発明が対象とするダイヤモンド含有複合部材を対象とするものではない。 Further, not to the conventional art 2 present invention is directed to a diamond-containing composite member of interest.
さらに、従来技術３の溶浸法では、ダイヤモンドの分散量は添加するダイヤモンドの粒径に依存する。 Furthermore, in the infiltration method of the prior art 3, the dispersion of the diamond is dependent on the particle size of the diamond to be added. すなわち、ダイヤモンド粒子のパッキング密度に依存するため、任意のダイヤモンド粒径で任意のダイヤモンド分散量の複合部材を作製することが難しい。 That is, since it depends on the packing density of the diamond particles, it is difficult to prepare a composite member of an arbitrary diamond dispersion amount in any diamond particle size. また、溶浸法では緻密な複合部材を作製することが難しく、このことは大型部材や異形部材で特に顕著になる。 Further, it is difficult to produce a dense composite member in infiltration process, this becomes particularly noticeable in large member or profiled member. 従って、超高圧容器を用いないで製造され、十分に緻密で、均一な組織を有する高強度のダイヤモンド含有複合部材が要望されていた。 Accordingly, it produced without using an extra-high pressure container, fully dense, diamond-containing composite member high strength having a uniform structure has been desired.
【課題を解決するための手段】本発明複合部材はこの要望に応えるもので、ＷＣ，ＴｉＣ，ＴｉＮおよびＴｉＣ Means for Solving the Problems The present invention composite member intended to meet this need, WC, TiC, TiN and TiC
Ｎから選択された少なくとも１種の硬質相と、鉄族金属からなる結合相金属と、ダイヤモンド粒子とを含み、これらが一体に通電加圧焼結されてなることを特徴とする。 At least one hard phase selected from N, the binding phase metal of iron group metal, and a diamond particle, it is characterized by comprising a current pressure sintering together. すなわち、超硬合金やサーメットなどのマトリックス中にダイヤモンド粒子を分散して保持する焼結体であって、通電加圧焼結により得られたことを特徴とする。 That is, a sintered body for holding by dispersing diamond particles in a matrix such as cemented carbide or cermet, characterized in that obtained by current pressure sintering.
特に、ダイヤモンド粒子と複合化する部材としては、Ｗ In particular, as the member for composite diamond particles, W
Ｃ基超硬合金、すなわちＷＣを硬質相とし、ＣｏやＮｉ C-based cemented carbide, i.e. WC as a hard segment phase, Co or Ni
を結合相とするものを用いることが好ましい。 It is preferable to use those which the binding phase. これは、 this is,
ＷＣ基硬合金の剛性率が高く、強度、靭性に優れるためである。 WC based hard alloys shear modulus is high, the strength, because of excellent toughness. 結合相金属としては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ The binding phase metal, Co, Ni, Cr, Fe
などの鉄族金属が好適である。 Iron group metals such as are suitable. なお、不可避的不純物を含んでも構わないことは言うまでもない。 Needless to say, it may also contain inevitable impurities. 不可避的不純物には、例えばＡｌ，Ｂａ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｇ， The inevitable impurities, for example Al, Ba, Ca, Cu, Fe, Mg,
Ｍｎ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｓ，Ｏ，Ｎ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｃ Mn, Ni, Si, Sr, S, O, N, Mo, Sn, C
ｒ等が挙げられる。 r, and the like.
【０００８】通電加圧焼結では外部加熱ヒータを用いずに被焼結材料への直接通電により急速に加熱・加圧・冷却できるため、１０分以内の短時間で焼結を終了できる。 [0008] since it rapidly heat and pressure and cooling by direct energization of the object to be sintered material without using an external heater in current pressure sintering, may terminate sintering in a short time within 10 minutes. そのため、従来の加圧焼結で最高温度保持時間を単に短くした場合よりも被焼結材料が高温にさらされる時間を短くでき、ダイヤモンドが黒鉛に変態することなく焼結を終了できる。 Therefore, than when simply shortening the maximum temperature holding time in the conventional pressure sintering can shorten the time which the sintered material is exposed to a high temperature, diamond can be terminated sintering without transformation to graphite. その上、理由は定かではないが、通電プロセスによりダイヤモンドとマトリックスとの結合力を高めることができる。 Moreover, although the reason is not clear, it is possible to increase the bonding force between the diamond and the matrix by conduction process. また、パルス電流を通じて粒子間にプラズマを発生させ、焼結を加速させることもできる。 Also, plasma is generated between the particles through the pulse current, it is also possible to accelerate the sintering. このように、通電加圧焼結では従来の加圧焼結法では得ることのできなかった本複合材料特有の性能メリットを手に入れることができる。 Thus, in the current pressure sintering can get this composite material-specific performance benefits that could not be obtained by conventional pressure sintering. さらに、短時間サイクルでの製造が可能なため、設備の稼働率向上による低コスト化も期待できる。 Furthermore, since it can be manufactured in a short time cycle, it can be expected reduction in cost due to increase equipment utilization.
【０００９】この複合部材には、上記の要件に加えて下記の要件を単独で、または組み合わせて具備することが好適である。 [0009] The composite member, it is preferable to comprise singly or in combination, the following requirements in addition to the above requirements.
【００１０】(1) 通電加圧焼結をダイヤモンドが熱力学的に準安定にあり、かつ液相の存在する条件下で行う。 [0010] (1) There the current pressure sintering the diamond thermodynamically metastable, and carried out under the conditions present in the liquid phase.
従来の超高圧容器を用いる製造法によるものは、ダイヤモンドと結合相（Ｃｏなど）の共融点以上の温度でダイヤモンドが熱力学的に安定な状態で焼結されているため、焼結中、液相のＣｏ中にダイヤモンドが溶解し、ダイヤモンド表面に再析出する過程を繰返すことで、ダイヤモンド同士の直接結合（Ｄ−Ｄ結合）が生じ、スケルトンを形成して焼結体強度を向上すると言われていた。 It is based on a production method using the conventional ultra high pressure vessel, since the diamond co temperature higher than the melting point of the diamond and binder phase (such as Co) are sintered in a thermodynamically stable state, during sintering, the liquid diamond is dissolved in Co phase, by repeating the process of re-deposited on the diamond surface, it is said to direct binding of the diamond between (D-D bond) occurs, to form a skeleton to improve the sintered body strength which was.
【００１１】それに対し、本発明においてはダイヤモンドが準安定な条件で焼結するものであるから、ダイヤモンドの結合金属中への溶解は極力抑制され、液相中にダイヤモンドが一旦溶解してしまうとダイヤモンドとして再析出しない。 [0011] In contrast, since in the present invention is to sinter diamond metastable conditions, dissolution of the diamond to the bound metal in is minimized, the diamond had dissolved once in the liquid phase not re-precipitated as diamond. 従って、ダイヤモンド同士の直接結合は生じず、焼結体の強度は超硬合金などのマトリックス側が負担することとなる。 Therefore, it does not occur direct bond diamond between the strength of the sintered body so that the matrix side, such as cemented carbide to bear. また、通電加圧焼結により短時間で焼結を終了するため、液相の存在下で焼結を行ってもダイヤモンドの黒鉛への変態を抑制でき、液相の生成により緻密な焼結体を作製することができる。 Further, to terminate in a short time sintering by current pressure sintering, even if the sintering in the presence of a liquid phase can be suppressed transformation to graphite diamond compact sintered body by the generation of the liquid phase it can be prepared. 従って、 Therefore,
マトリックス自体の優れた強度と靭性に加え、ダイヤモンドとマトリックスとの結合力の向上により、十分な焼結体強度が得られる。 In addition to superior strength and toughness of the matrix itself, by improving the binding force between the diamond and the matrix, sufficient sintered body strength.
【００１２】(2) 複合部材のある断面において、ＷＣ結晶の（001)面が特に発達している。 [0012] (2) in a cross section of the composite member, (001) plane of WC crystals are particularly developed. 液相を生成させて通電加圧焼結を行うと、ＷＣが溶解再析出現象を通じて粒成長する際に、(001)面が特に成長した合金組織が得られやすい。 When to generate liquid phase to energize pressure sintering with, when WC is the grain growth through dissolution reprecipitation phenomenon, (001) plane is particularly the alloy structure is easily obtained grown. しかも、加圧焼結のため、ＷＣ結晶の成長方向が加圧軸に対してほぼ垂直な方向に優先的となり、Ｗ Moreover, since the pressure sintering, the growth direction of the WC crystals are preferentially and be substantially perpendicular to the pressing axis, W
Ｃ結晶の(001)面が特に発達した断面を得ることができる。 (001) plane of the C crystal can obtain particularly profiles developed. この(001)面はＷＣ結晶の中で最も高い硬度を示す面であり、この面が優先的に成長した断面を有する本発明の複合部材は超硬質のダイヤモンドが分散していることと併せて、非常に耐摩耗性に優れた合金断面を有することになる。 The (001) plane is a plane having the highest hardness among the WC crystals, the composite member of the present invention that the surface has preferentially grown cross section together with the diamond superhard are dispersed will have an excellent alloy sectional extremely wear resistant. 本発明の複合部材は、必要に応じて(001) Composite member of the present invention may optionally (001)
面が発達した面を稼働面となるように、摺動部、衝撃部などに配置して使用すればよい。 As the surface is running surface was surface development, the sliding portion may be used in place such as impact portion.
【００１３】(3) 通電加圧焼結の加圧軸に垂直な断面でのＸ線回折法によるＷＣ結晶(001)面のピーク強度をＶ [0013] (3) a peak intensity of WC crystals (001) plane measured by X-ray diffraction of the cross section perpendicular to the pressing axis of the current pressure sintering V
(001) とし、(101)面のピーク強度をＶ(101) としたときに、Ｖ(001)／Ｖ(101)が0.5よりも大きく、前記加圧軸に水平な断面でのＸ線回折法によるＷＣ結晶の(001) And (001), the peak intensity of the (101) plane is taken as V (101), V (001) / V (101) is greater than 0.5, X-ray diffraction of a horizontal cross-section to the pressing axis law by the WC crystal (001)
面のピーク強度をＨ(001) とし、(101)面のピーク強度をＨ(101)としたときに、Ｈ(001)／Ｈ(101)が0.45より小さい。 The peak intensity of the plane and H (001), when the H (101) peak intensity of the (101) plane, H (001) / H (101) is less than 0.45.
【００１４】ＷＣ結晶の配向性はＸ線回折法により評価することができる。 [0014] The orientation of the WC crystal can be evaluated by X-ray diffraction method. ＪＣＰＤＳカードでは(101)面のピーク強度に対する(001)面のピーク強度比は0.45と記載されており、0.45よりも数字が大きい合金では、(001) In JCPDS card (101) plane (001) peak intensity ratio of the relative peak intensity is described as 0.45, the number is larger alloy than 0.45, (001)
面が優先的に成長した合金組織を有していることになる。 Surface is to have preferentially grown alloy structure. これに対して、本発明では上記のＸ線回折法によるピーク強度の限定により、特に優れた特性を有することを見いだした。 In contrast, the limitation of peak intensity by X-ray diffraction method described above in the present invention, was found to have particularly good properties. 硬度を必要とする面には加圧軸に垂直な面、靭性の必要な面には加圧軸と水平な面などと目的に応じて使い分ければよく、従来の合金に対して設計の自由度を向上させることができる。 Plane perpendicular to the pressure bearing pressurizing the surfaces that require hardness, the required surface toughness may be used properly in accordance with the pressing axis and a horizontal plane such as the purpose, design freedom with respect to conventional alloys it is possible to improve the degree. なお、加圧軸とは焼結時の加圧方向の軸をいう。 Note that the pressure application shaft refers to the axis of the pressing direction during the sintering. また、加圧軸に垂直な断面とは加圧軸と実質的に直交する面で切断された複合部材の断面をいい、加圧軸に平行な断面とは加圧軸と実質的に平行な面で切断された複合部材の断面をいう。 Further, pressure means a cross-section of the composite member which is cut along a plane substantially perpendicular to the pressure bearing pressurizing the section perpendicular to the pressure axis, substantially parallel to the pressure bearing pressurizing the cross section parallel to the pressing axis It refers to cross-section of the cut composite member in terms.
【００１５】(4) 結合相金属にＣｏを含み、このＣｏの主たる結晶系がfcc である。 [0015] (4) a Co binder phase metal, main crystal system of the Co is fcc. 液相を出現させて焼結を行った場合には、緻密でダイヤモンド粒子の結合力の高い超硬質複合部材とすることができ、Ｃｏの主たる結晶系もfcc で安定させることができる。 When the sintering was carried out by the appearance of the liquid phase may be a high bonding force dense diamond particles superhard composite member, main crystal system of Co can be stabilized by fcc. なお、短時間焼結と急冷によりＣｏはhcp の結晶系のものを混在させることができる。 Incidentally, Co by rapid cooling and short sintering can mix things crystal system of hcp. これにより耐衝撃性能が向上する。 Thus the impact resistance is improved.
【００１６】(5)ＩＳＯ規格でＡ００〜０８、Ｂ００〜 [0016] (5) in the ISO standard A00~08, B00~
Ｂ０８までの範囲を満たす緻密度を有する。 A dense degree satisfying a range of up to B08. 緻密な構造とすることで、ダイヤモンドの保持力が高く、耐磨耗性に優れた複合部材とできる。 By a dense structure, high retention of diamond may excellent composite member in wear resistance. 特に好ましいのはＡ０４、 Particularly preferred is A04,
Ｂ０４の範囲内である。 B04 is within the range of. また、理論比重で言えば理論比重の98％以上を構成していることが好ましい。 Further, it is preferable to constitute over 98% of the theoretical density in terms of the theoretical density. 緻密であるかどうかは、この材料の断面を鏡面加工後、光学顕微鏡により組織観察することによって評価できる。 Whether dense after mirror polishing the cross section of the material can be evaluated by tissue observation by optical microscopy.
【００１７】(6) 液相出現温度が1300℃よりも高温である。 [0017] (6) and the liquid phase appearance temperature is higher than 1300 ℃. ＷＣ基超硬合金が液相を生成する温度は共晶組成の融点が1320℃であり、この合金を緻密に焼結するために必要な1350℃以上の焼結温度ではダイヤモンドと超硬合金の間での反応が期待でき、従来品よりもダイヤモンドの保持力の大きな複合部材とすることが期待できる。 Temperature WC based cemented carbide to produce a liquid phase has a melting point of 1320 ° C. the eutectic composition, the alloy of the diamond and the cemented carbide at 1350 ° C. or higher sintering temperature required to densely sintered reaction between can be expected, it is expected that a large composite member holding force of the diamond than conventional products. 13 13
00℃を越える温度はダイヤモンドが準安定の条件で焼結するには従来の方法と比べてかなり高温であるが、本発明の通電加圧焼結では急速昇温、短時間焼結が可能であるため、ダイヤモンドの黒鉛への変態を抑制した優れた複合部材を作製することができる。 00 temperatures above ℃ is a sintered diamond is metastable conditions is considerably higher temperature than the conventional method, rapidly at current pressure sintering of the present invention heated, can be short sintering there, it is possible to produce a superior composite member that suppresses transformation to diamond graphite.
【００１８】(7)ダイヤモンド粒子はＩ ｒ、Ｏｓ、Ｐ [0018] (7) diamond particles I r, Os, P
ｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた少なくとも一種の金属からなる外層被覆を具える。 Comprising t, Re, Rh, Cr, Mo, an outer layer coating of at least one metal selected from W. ＷＣ基超硬合金やＴｉＣ基サーメットの緻密な焼結体を得るためには、1300℃を上回る焼結温度が好ましいことは既に述べたが、そのような条件では発生した液相からダイヤモンド、ＣＢＮがアタックされやすい。 To obtain a dense sintered body of WC-based cemented carbide or TiC-based cermet is the already mentioned that the sintering temperature is preferably in excess of 1300 ° C., the diamond from the liquid phase occur in such conditions, CBN There tends to be attack. これを防ぐには上記の金属被覆が非常に有効である。 To prevent this the metal coating is very effective. これらの金属によりダイヤモンド、ＣＢＮ粒子が完全に被覆されていると、ダイヤモンドの劣化防止に特に優れた効果を発揮する。 Diamond These metals, when CBN particles are completely covered, exhibits a particularly excellent effect preventing deterioration of the diamond.
【００１９】外層被覆の膜厚としては0.1〜50μmが好ましい。 [0019] Preferably 0.1~50μm the thickness of the outer layer sheath. これは、0.1μmよりも薄いと被覆した効果が見られないためで、50μmよりも厚いと硬質材料としての耐摩耗性が低下するためこのように限定した。 This is because not seen thin, coated effect than 0.1 [mu] m, thick wear resistance as the hard material than 50μm is limited in this way to lower. 特にこのましいのは5〜20μmである。 Particularly preferred is a 5~20μm. なお、本構成は次に述べる内層被覆の存在を前提とするものではない。 It should be understood that based on the existence of this structure described next inner layer coating. 即ち、内層被覆がなく、外層被覆だけでも有効である。 That is, no inner layer coating, it is effective alone outer layer sheath.
【００２０】(8) 外層被覆とダイヤモンド粒子との間にＣｏ、Ｎｉから選ばれた一種以上の金属からなる内層被覆を具える。 [0020] (8) comprises an inner layer coating of at least one metal selected Co, from Ni between the outer coating and the diamond particles. 前記外層被覆とダイヤモンド粒子の間にＣ C between the outer coating and the diamond particles
ｏ、Ｎｉから選ばれた一種以上の金属が被覆されていると、強い衝撃が加わる用途で使用した場合に、変形能が小さいＷＣ基超硬合金の欠点を補うことができる。 o, the one or more metals selected from Ni is covered, when used in applications where a strong impact is applied, it is possible to compensate for the shortcomings of deformability is small WC based cemented carbide. しかも、ダイヤモンド粒子の保持力が向上するため、特に優れた性能を発揮する。 Moreover, to improve the retention of the diamond particles, it exhibits particularly excellent performance. この内層被覆層の厚みは0.1〜100 The thickness of the inner layer coating layer is 0.1 to 100
μm が好ましい。 μm is preferable. これは0.1μm よりも薄いと被覆した効果が認められず、100μm よりも厚いと硬質材料としての耐摩耗性が低下するためである。 This was not observed thin and coated effect than 0.1 [mu] m, in order to lower the thicker the wear resistance of the hard material than 100 [mu] m. 特に好ましいのは Particularly preferred are
5〜50μmである。 It is 5~50μm. この内層被覆は硬質相粒子に設けてもよい。 The inner coating may be provided on the hard phase particles.
【００２１】(9) 外層被覆中にＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれた一種以上の元素の拡散が生じている。 [0021] (9) W in the outer layer sheath, Ti, Co, the diffusion of one or more elements selected from Ni occurs. 前記外層被覆中にＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれた一種以上の元素の拡散が生じていると、ＷＣ基超硬合金やＴｉＣ W in the outer layer sheath, Ti, Co, the diffusion of one or more elements selected from Ni occurs, WC based cemented carbide or TiC
（Ｎ）基サーメットと金属を被覆したダイヤモンド粒子との結合力が向上し、優れた性能を発揮する。 (N) improves bonding strength between the base cermet and the metal coated diamond particles, excellent performance.
【００２２】(10)結晶粒径が３μmより大きいＷＣを任意の断面組織で全ＷＣのうち面積率で50％以上含有する。 [0022] (10) the crystal grain size is 50% or more by area ratio of all WC to 3μm greater than WC in any cross-sectional structure. 結晶粒径が３μmより大きいＷＣを全ＷＣのうち面積率で50％以上含有すると、鉱山土木工具のように大きな衝撃力が付加される用途には優れた特性の複合部材とすることができる。 When the crystal grain size is 50% or more of 3μm greater than WC an area ratio of all WC, it may be a composite member having excellent characteristics in applications where large impact force as mine civil engineering tool is added.
【００２３】 (11)−硬質相であるＷＣの平均粒径が１μmより小さい。 [0023] (11) - the average particle size of the WC is hard phase 1μm smaller. ＷＣの微粒化により高硬度化が達成できるからである。 The atomization of WC is because high hardness can be attained. (11)−結晶粒径が１μmより小さい ＷＣを任意の断面組織でＷＣのうち面積率で10〜35％含有する。 (11) - grain size containing 10% to 35% of WC had smaller than 1μm in the area ratio of WC in any cross-sectional structure. 結晶粒径が１μmより小さいＷＣを全ＷＣのうち面積率で10〜35％含有すると、超硬合金の硬度が向上する。 The grain size contains 10% to 35% of 1μm of less than WC an area ratio of all WC, improved hardness of the cemented carbide. また、ＷＣ粒径が微細なため、本発明のような短時間焼結でも液相が毛細管力によりＷＣ粒子に浸透しやすく、焼結性が向上するため好ましい。 Further, since WC grain size is fine, the liquid phase is capillary force in a short time sintering as in the present invention easily penetrates the WC grains, is improved, which is preferable sinterability.
【００２４】(12)ＷＣの平均粒径が３μmより小さく、 [0024] (12) an average particle size of the WC is smaller than 3 [mu] m,
かつダイヤモンド粒子の平均粒径が10μmよりも小さい。 And the average particle size of the diamond particles is less than 10 [mu] m. 特に、ＷＣの平均粒径は0.1μm 〜1.5μm が好ましい。 In particular, the average particle size of WC is preferably 0.1μm ~1.5μm. このような構成により、工作機械の軸受けなどの摺動耐摩材料、木工チップ、線引きダイスなどの比較的衝撃力の小さい用途に対して優れた複合部材とすることができる。 With this configuration, the sliding wear material such as a machine tool bearing, woodworking chip, can be excellent composite member for small applications relatively impact such as wire die. より好ましくは、ＷＣの平均粒径を１μmより小さくし、ダイヤモンド粒子の平均粒径を３μmより小さくする。 More preferably, the average particle size of the WC was less than 1 [mu] m, smaller than 3μm mean particle size of the diamond particles.
【００２５】(13)内部に遊離炭素が存在していること。 [0025] (13) the free carbon is present in the interior.
超硬合金中に遊離炭素が存在している、即ち、結合相中にカーボンが過剰に存在していると、焼結中に液相が生じたときに、ダイヤモンドがカーボンとして液相中に溶解しにくいと言う効果も期待できる。 Are present free carbon in the cemented carbide, i.e., the carbon to binder phase is present in excess, when the liquid phase during sintering occurs, dissolved in diamond liquid phase as the carbon effect can be expected to say that difficult. また、この遊離炭素は優れた潤滑性を有するため、摺動耐摩材料などとして用いたときに自己潤滑性を有する複合部材として機能する。 Further, since the free carbon having excellent lubricity, it serves as a composite member having self-lubricating property when used as such sliding wear material.
【００２６】(14)硬質相とダイヤモンドとの界面の少なくとも一部に、 周期律表 ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物およびＳｉＣから選択された１種以上が析出していること。 [0026] (14) to at least a portion of the interface between the hard phase and the diamond, the periodic table IVa, Va, 1 or more is selected from carbides and SiC of VIa group elements are precipitated. 原料粉末として、 周期律表 ＩＶａ、Ｖａ、Ｖ As raw material powders, the periodic table IVa, Va, V
Ｉａ族元素、Ｓｉから選ばれた１種以上を用いると、ダイヤモンドが結合金属の液相中にカーボンとして溶解した場合でも、カーボンと周期律表 ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ Ia group element, the use of one or more selected from Si, even if the diamond has been dissolved as carbon in the liquid phase of the binding metal, carbon and the periodic table IVa, Va, VIa
族元素、Ｓｉが反応して炭化物を形成し、複合部材の硬度の向上に寄与し得る。 Group elements, Si reacts to form carbides, thus contributing to the improvement of the hardness of the composite member.
【００２７】(15)ダイヤモンド粒子の平均粒径が10〜10 [0027] (15) the average particle size of the diamond particles 10 to 10
00μmであること。 It is 00μm. ダイヤモンド粒子の平均粒径は、10 The average particle size of the diamond particles is 10
μm未満の微粒では表面積が大きくてカーボンに変態しやすく、1000μmを越える大粒となると強度が低下する問題があり、かつこの中間の粒径のものにおいては、マトリックス中への埋め込み効果がよく、脱落が生じにくいと言う利点もあるので、この中間内の範囲とすることが好ましい。 The fine below μm easily transformed into carbon by a large surface area, there is a problem large when it comes to the strength decreases exceeding 1000 .mu.m, and in that the particle size of the intermediate, good embedding effect on the matrix, falling since there is also an advantage that less likely, it is preferably in a range in the intermediate.
【００２８】(16)ダイヤモンド粒子の含有量が５〜50体積％であること。 [0028] (16) the content of the diamond grains is 5 to 50 vol%. ダイヤモンドの含有量が５体積％未満ではダイヤモンドを分散させた効果が期待できず、50％ When the content is less than 5% by volume of the diamond can not be expected the effect of dispersed diamond, 50%
を越えるとダイヤモンドとダイヤモンドが直接接する箇所が多くなるため、ダイヤモンド粒子のマトリックスに対する結合力が低下し、ダイヤモンド粒子の脱落が生じ易くなるのでこの範囲に限定した。 Exceeds for diamond and diamond becomes large portion in direct contact, the bonding force is lowered to the matrix of the diamond particles, it is limited to this range since the dropping of the diamond particles is likely to occur.
【００２９】(17)結合相金属の含有量が10〜50体積％であること。 [0029] (17) the content of binding phase metal is 10 to 50 vol%. 複合部材中の結合相量としては、ダイヤモンドが準安定な低温で、しかも短時間で緻密な焼結を進めるためには、10〜50体積％の範囲が好ましい。 The binder phase content in the composite member, in diamond metastable low temperature, yet in order to advance the dense sintered in a short time, preferably in the range of 10 to 50 vol%.
【００３０】(18)超硬質複合部材の一面側ほどダイヤモンドが多く、他面側ほど少なくなるように厚さ方向にダイヤモンドの含有量が変化されてなること。 [0030] (18) a diamond as one side of the super-hard composite member is large and that the content of diamond in the thickness direction to be less as the other surface formed by changing. このような構成により硬度と靱性を兼ね備えた複合部材を得ることができる。 Such a configuration can be obtained a composite member having both hardness and toughness. すなわち、ダイヤモンドの多い側の熱膨張係数がダイヤモンドの少ない側の熱膨張係数よりも小さくなることにより、ダイヤモンドの多い側の層に圧縮残留応力が発生し、強靱でダイヤモンドの保持力に優れる表面層を作製できる。 That is, by the thermal expansion coefficient of more of the diamond side is smaller than the thermal expansion coefficient of less side of the diamond, the compressive residual stress in a layer on busy diamond side is generated, the surface layer excellent in the holding power of the tough, diamond the can be produced. ダイヤモンド含有量の変化の仕方は、段階的であっても連続的であってもよい。 How the change in the diamond content, be stepwise or may be continuous.
【００３１】(19)ＷＣ基超硬合金、ＴｉＣ（Ｎ）基サーメットおよび金属材料のいずれかよりなる基体上に接合されてなること。 [0031] (19) WC-based cemented carbide, TiC (N) are joined becomes possible to either become more on the base of the base cermet and metallic materials. 金属材料としては鋼などが挙げられる。 As the metal material, and the like steel. また、複合材料と金属材料との間に薄いインサート材を挿入し、金属材料のカーケンダール効果によるボイド抑制を行うこともできる。 It is also possible to insert a thin insert material between the composite material and the metal material, performing void suppression by Kakendaru effect of the metal material. 複合材料と金属材料との接合体とすることで、硬度と靱性を具える部材を得ることができる。 With conjugate of a composite material and the metal material, it is possible to obtain a member comprising a hardness and toughness. なお、複合部材の接合面側の結合相量を多くすることで基体と複合部材の接合強度を高めることができる。 Incidentally, it is possible to increase the bonding strength of the substrate and the composite member by increasing the binder phase content of the bonding surface side of the composite member. その上、熱膨張係数の関係で表面に圧縮残留応力を発生できるため好都合である。 Moreover, it is advantageous because it can generate a compressive residual stress on the surface in relation to the thermal expansion coefficient.
【００３２】(20)ダイヤモンド粒子の少なくとも一部を立方晶窒化ホウ素およびウルツ鉱型窒化ホウ素の少なくとも一方に置き換える。 [0032] (20) replaces at least one of cubic boron nitride and wurtzite boron nitride to at least a portion of the diamond particles. 通電加圧焼結により、低温、10 The current pressure sintering, cold, 10
分以内の短時間で緻密な焼結体が作製でき、ＣＢＮなどの品質の劣化防止および界面での反応の抑制が可能であるため、従来よりも特性に優れた超硬質複合部材を製造できる。 Min can short time fabricated dense sintered body within, for it is possible to suppress the reaction in the anti-degradation and surface quality, such as CBN, can produce super-hard composite member having excellent characteristics than the conventional. 特に、ＣＢＮを用いる場合、次の条件の少なくとも１つを満たすことによりＣＢＮとマトリックスの結合力を向上させることに効果的である。 In particular, when using a CBN, it is effective in improving the bond strength of CBN and the matrix by satisfying at least one of the following conditions. マトリックスとしてＷＣ基超硬合金を用いる。 Using WC-based cemented carbide as a matrix. ＣＢＮの含有量を５〜50体積％とする。 The content of CBN and 5 to 50 vol%. 熱力学的に準安定で、液相の存在する条件で通電加圧焼結する。 Thermodynamically metastable, to current pressure sintering with conditions present in the liquid phase. 1300℃よりも高温で液相の出現する結合相を用いる。 1300 using a binding phase appearing in the liquid phase at a temperature higher than ° C..
【００３３】また、本発明複合材料は、ＷＣ，ＴｉＣおよびＴｉＮから選択された少なくとも１種の硬質相と、 Further, the composite material of the present invention, WC, and at least one hard phase selected from TiC and TiN,
結合相金属と、ダイヤモンド粒子とを含み、これらが一体に焼結されてなる超硬質複合部材であって、下記， Binder phase a metal, and a diamond particle, they a superhard composite member formed by sintering together, below,
の少なくとも一方を具えていることを特徴とする。 Characterized in that it comprises at least one of. ダイヤモンド粒子がスケルトンを形成していない。 Diamond particles do not form a skeleton. ダイヤモンド粒子同士の直接結合した部分が存在しない。 There is no direct bond portion between the diamond particles. この構成の複合部材は、通電加圧焼結で得たものはもちろん、他の方法で製造する場合も含む。 Composite member of this configuration is that obtained by the current pressure sintering, of course, includes the case of producing in other ways.
【００３４】さらに、上記の各本発明複合材料は、シールド掘進機用カッタービットとして用いることが望ましい。 Furthermore, the present invention composite materials described above, it is desirable to use as a cutter bit for a shield machine. トンネル工事などでシールド掘進機は立坑から立坑をカッタービットの交換なしで掘削することが要求され、必ず目的の立坑までの掘削を継続する必要があった。 Shield machine or the like tunnel construction is required to drill the shafts from shafts without exchanging the cutter bit, it was necessary to always continue the drilling until the vertical shaft of interest. そのため、このようなカッタービットには掘削途中で絶対欠損しないという特性が要求されている。 Therefore, characteristics of not absolute deficiency is requested in the middle excavation Such cutter bits. そのための対策として、硬めの超硬合金を使用したり（特開平 As a countermeasure for that, using a cemented carbide harder or (Japanese Patent Laid-Open
7-269293号公報）、カッタービットの個数を増やすこと（特開平6-74698号公報）などが行われている。 7-269293 discloses), such as increasing the number of the cutter bits (JP-A-6-74698) has been performed. しかし、高硬度の超硬合金は靱性が低下する傾向があり、欠損が避けられない。 However, cemented carbide of high hardness tend to toughness is reduced, defects can not be avoided. また、ビット数を増やすことはコストアップにつながる。 Also, increasing the number of bits leads to cost increase. なお、立て坑の数を増やせば掘削継続距離を短くできるが、工機の長期化やコスト高を招く。 Incidentally, it erected While drilling continues distance by increasing the number of anti can be shortened, leading to prolonged and costly Koki. さらに、海底，川底などでは立て坑を増やすことは非常なコスト高となる。 Furthermore, the seabed, in such riverbed increasing the vertical pit becomes extremely costly.
【００３５】これに対して、本発明の超硬質複合部材は、ダイヤモンドが有する優れた耐摩耗性と超硬合金が有する優れた靱性を合わせ持つため、長距離の掘削を安定して行うことが可能であり、シールド掘進機用カッタービット材料として非常に優れた特性を発揮する。 [0035] In contrast, super-hard composite member of the present invention, since having both excellent toughness having cemented carbide with excellent wear resistance with diamond, be made long-distance excavation stably It is possible, exhibits very excellent characteristics as a cutter bit material for shield machine. しかも、従来の超高圧発生容器を用いた製造プロセスを用いなくても製造ができ、安価なコストで超硬質複合部材を製造できる。 Moreover, even without using a manufacturing process using a conventional ultrahigh pressure generation container can manufacture, can be produced super-hard composite member at a low cost.
【００３６】上記の複合部材の製造方法は、ダイヤモンド粒子、硬質相粒子および結合相金属からなる原料粉末を混合する工程と、この混合原料を通電加熱装置に装入する工程と、1100℃〜1350℃、５〜200 MPa 通電焼結する工程とを具えることを特徴とする。 The manufacturing method of the composite member, a step of mixing raw material powder composed of diamond particles, the hard phase particles and the binding phase metal, a step of charging the mixed raw material to the resistance heating apparatus, 1100 ° C. to 1350 ° C., characterized in that it comprises a step of electric current sintering 5 to 200 MPa. 特に好ましくは10 Particularly preferably 10
〜50MPa である。 Is ~50MPa. これは安価な黒鉛型を用いることが可能なためである。 This is because it is possible to use an inexpensive graphite mold.
【００３７】原料粉末のうち、ダイヤモンド粒子などに前述の外層被覆や内層被覆を形成するには、予め公知のメッキ法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などを利用すれば良い。 [0037] Among the raw material powder, to form the outer layer sheath and the inner coating of the above such as diamond particles, previously known plating method, CVD method, may be utilized such as PVD method.
【００３８】原料粉末を混合する工程では、機械的合金化法を用いることが好適である。 [0038] In the step of mixing a raw material powder, it is preferable to use mechanical alloying method. 機械的合金化法（メカニカルアロイング）を用いることにより、結合相金属が硬質相粒子を覆った形の原料粉末となるので焼結時の焼結性が向上し、緻密化が促進される。 By using mechanical alloying method (mechanical alloying), the coupling phase metal is in the form of raw material powder covers the hard phase particles improves sinterability at the time of sintering, densification is promoted.
【００３９】混合原料を通電加熱装置に装入する工程には、混合粉末をそのまま通電加熱装置に装入することはもちろん、予めプレスした圧粉体、中間焼結体、これらの積層体などを装入する場合も含む。 [0039] step of the raw material mixture is charged to electrical heating devices, of course be charged with mixed powder as conductive heating device, a pre-pressed compact, intermediate sintered body, and these laminates also a case to be charged. 複合材料と基体との接合体を形成するには、混合原料を基体の上に配置した複合体を通電加熱装置に装入すればよい。 To form a conjugate of the composite material and the substrate, and the mixed material was placed on a substrate a complex may be charged into the electric heating device.
【００４０】焼結工程において、1100℃より焼結温度が低い場合や加圧力が５MPa より低いと、緻密化が進行しにくい。 [0040] In the sintering step, the case or pressure sintering temperature than 1100 ° C. is lower is lower than 5 MPa, densification is difficult to proceed. 他方、1350℃より高い温度で焼結すると、液相のシミ出しを生じ易いためこのように限定した。 On the other hand, when sintered above 1350 ° C., for prone to oozing of the liquid phase is limited in this way. なお、 It should be noted that,
ここでいう焼結温度とは、焼結装置の電流量を制御するときの黒鉛型表面の温度のことを指す。 Here, the sintering temperature of say, refers to the temperature of the graphite mold surface when controlling the current amount of the sintering machine. 実際の試料温度はこの温度よりも200〜300 ℃高いものと思われる。 The actual sample temperature seems to be 200 to 300 [° C. higher than this temperature. また、200MPaより加圧力を大きくすることは設備的に難しく、コストアップの要因ともなる。 Moreover, increasing the pressure from 200MPa amenities to difficult, also an increase in cost.
【００４１】焼結時間は10分以内であることが好ましい。 The sintering time is preferably within 10 minutes. 特に好ましくは３分以内である。 Especially preferably within 3 minutes. 1100℃以上の焼結温度では、超硬合金の結合相が溶解して液相を発生し、 In 1100 ° C. or higher sintering temperature, the liquid phase occurs by dissolving binder phase of cemented carbide,
ダイヤモンドを溶解しカーボンとして析出しやすくなる。 To dissolve the diamond tends to be deposited as carbon. しかし、この反応には時間を要するため、液相発生時間を10分以内に抑えることにより、カーボンへの変態は極力抑制することができる。 However, since it takes time for this reaction, by suppressing the liquid phase generation time within 10 minutes, transformation to carbon can be suppressed as much as possible.
【００４２】なお、ダイヤモンドの含有量が厚さ方向に変化する複合部材を製造するには、原料粉末を混合する工程において、ダイヤモンド粒子の混合割合の異なる複数種を準備しておけばよい。 [0042] Incidentally, in producing a composite member in which the content of the diamond is changed in the thickness direction, in the step of mixing the raw material powder, it is sufficient to prepare a plurality of kinds of different mixing ratio of diamond particles. そして、混合原料を通電加熱装置に装入する工程において、これら複数種の混合粉末をダイヤモンド粒子の含有量順に積層して配置する。 Then, in the step of charging the raw material mixture to electrical heating device, arranged by laminating a mixed powder of plurality of kinds on the content order of the diamond particles.
ダイヤモンド粒子の混合割合の異なる原料の種類が少なければ、厚さ方向に段階的に組成の異なる複合材料を得ることができ、この種類を多くして積層される各層の厚みを薄くすれば実質上連続的に組成の変化する複合材料を得ることができる。 The less mixing ratio of different types of material of the diamond particles, it is possible to obtain a composite material having different stepwise composition in the thickness direction, substantially if the thickness of each layer is laminated by increasing this type changing composite of continuous composition can be obtained. このような傾斜組成複合部材を基体上に接合するには、接合面側のダイヤモンド含有量を少なく、表面側の含有量を多くすることが望ましい。 To joining such graded composition composite member on the substrate, reducing the diamond content of the bonding surface side, it is desirable to increase the content of the surface side. その場合、接合面付近の複合部材中には全くダイヤモンド粒子が含まれていなくてもよい。 In that case, it may not be included at all diamond particles in the composite member near the joint surface.
（試験例１）市販のダイヤモンド粉（平均粒径10μ (Test Example 1) Commercially available diamond powder (average particle size 10μ
m）、ＷＣ粉（同２μm）、Ｃｏ粉（同２μm）、ＴｉＣ m), WC powder (the same 2 [mu] m), Co powder (same 2 [mu] m), TiC
粉（同 1.5μm）、Ｎｉ粉（同５μm）を用いて表１に示すような割合（体積％）となる配合粉末（試料 No.１− Powder (same 1.5 [mu] m), Ni powder blend powder at a ratio shown in Table 1 using (same 5 [mu] m) (vol%) (sample No.1-
１〜１−７) を準備し、この各配合粉末をボールミルで５時間湿式混合したのち乾燥した。 1～1-7) was prepared, and the respective formulation powder was dried were mixed for 5 hours in a ball mill.
【００４５】次に、この乾燥粉末を黒鉛型に充填し、0. Next, filling the dry powder into a graphite mold, 0.
01Torr程度以下の真空中で20MPa の圧力を上下方向から負荷しながら、昇温スピード 250℃／分となるように黒鉛型に通電し、1150℃に達した時点で２分間キープした後、急冷を行った。 While the load pressure of 20MPa at 01Torr moderate following vacuum from the vertical direction, by energizing the graphite mold so that the heated Speed ​​250 ° C. / min, after keeping for 2 minutes at which point the 1150 ° C., the quenching went.
【００４６】得られた直径20mm、厚み５mmの焼結体を観察したところ、いずれの試料にもクラックの発生は見られなかった。 The resulting diameter 20 mm, was observed a sintered body having a thickness of 5 mm, the occurrence of cracks in any of the samples was observed. さらに各試料を平面研削した後、研削面を After further surface grinding of each sample, the grinding surface
200倍の光学顕微鏡で観察したところ、いずれの試料にも気孔はなかった。 It was observed with optical microscope of 200 magnifications, no pores in any of the samples.
【００４７】図１は試料 No.１−７の組織を1500倍に拡大した写真で、黒く表されているダイヤモンド粒子が白地の超硬合金粒子によって結合保持されている。 [0047] Figure 1 is a photograph of an enlarged tissue specimen No.1-7 1500 times, the diamond particles being represented in black is coupled held by white cemented carbide particles. また、 Also,
Ｘ線回折により各試料におけるダイヤモンドの存在を確認したところ、いずれの試料にも確実にダイヤモンド粒子が残存していた。 Was confirmed the presence of diamond in each sample by X-ray diffraction, reliably diamond particles remained in any of the samples.
【００４８】さらに、比較のため従来の製造法（1350 [0048] In addition, the conventional manufacturing method for comparison (1350
℃，１時間，真空中でキープ）による焼結体を作製し、 ° C., 1 hour, the sintered body according to keep) in vacuo produced,
この比較例と試料No.１−４の焼結体とを平面研削・鏡面研磨した後、その組織を撮影した。 After the sintered body of the comparative examples and Sample No.1-4 was surface grinding, mirror polishing, photographed the tissue. 図２はその顕微鏡写真を示すもので、（Ａ）は試料No.１− ４の焼結体、 Figure 2 shows the micrograph, (A) is a sintered body of Sample No.1- 4,
（Ｂ）は比較例である。 (B) is a comparative example. 図から明らかなように、黒く見えるダイヤモンドは、比較例ではＷＣとの界面に黒鉛化によると思われる劣化が見られ、ダイヤモンド自体にもひび等の損傷が見られる。 As apparent from the figure, diamonds appear black, in Comparative Examples observed degradation is likely due to graphitization at the interface between the WC, damage such as cracks is observed in the diamond itself. これに対して、試料No.１− On the other hand, the sample No.1-
４の焼結体はこのような劣化や損傷が見られない。 Sintered body 4 is not observed such degradation or damage.
【００４９】（試験例２）試験例１で作製した試料 No. [0049] Samples were prepared in Test Example 2 Test Example 1 No.
１−４と組成が同一で、焼結条件のみを1250°まで昇温スピード 200℃／分で加熱し、液相を発生させた後、キープなしで急冷することに変えたものを試料 No.２−１ 1-4 and composition are the same, and heated only by the Atsushi Nobori speed 200 ° C. / min until 1250 ° sintering conditions, after generating the liquid phase, samples obtained by changing the rapidly cooling without keeping No. 2-1
として作製した。 It was produced as. そして、得られた焼結体を＃400 の研削砥石で平面研削し、直径20mm、厚み５mmの円板に仕上げた。 Then, the resulting sintered body was surface grinding with grinding wheel # 400 was finished diameter 20 mm, the disc thickness 5 mm.
【００５０】この焼結体に平均粒径 200μmのＳｉＣを用いて、５kg／cm 2で 30分間サンドブラストし、焼結体の重量減少率を調べたところ0.05％であった。 [0050] Using the SiC of the average particle size 200μm in the sintered body, and sandblasting 30 min at 5 kg / cm 2, it was 0.05% when examined weight reduction of the sintered body. それに対し、試料 No.１−４の焼結体に同様のサンドブラストをかけたところ、その重量減少率は 0.3％で、試料 No. In contrast, when multiplied by the same sand blasting the sintered body of Sample No. 1-4, the weight reduction rate was 0.3%, Sample No.
２−１の耐摩耗性が遥かに優れていることがわかった。 Wear resistance of 2-1 was found to be far superior.
【００５１】（試験例３）試験例１で作製した試料 No. [0051] Samples were prepared in Test Example 3 Test Example 1 No.
１−７と同じ組成で、超高圧容器を用いて1600℃、６GP The same composition as 1-7, 1600 ° C. using an ultra high pressure vessel, 6GP
a の条件で焼結体を作製し、試料 No.３−１とした。 To produce a sintered body under the conditions of a, it was used as a sample No. 3-1. 試料 No.１−７と３−１の両焼結体を王水に浸漬して、Ｃ Both sintered bodies of Sample No.1-7 and 3-1 was immersed in aqua regia, C
ｏ、Ｎｉを溶かしたところ、 No.１−７が粉末状になったのに対し、 No.３−１の形状変化は殆ど見られなかった。 o, it was dissolved Ni, whereas No.1-7 became powder, the shape change of No.3-1 was hardly observed.
【００５２】これは、 No.１−７においては、ダイヤモンド粒子間の直接結合や、スケルトンの形成がなかったのに対し、 No.３−１においては、超高圧条件下で、ダイヤモンド粒子間の直接結合が生じ、スケルトンを形成しているためと考えられる。 [0052] This is because, in the No. 1-7, a direct bond or between diamond grains, whereas the formation of the skeleton was not, in the No. 3-1, ultra high pressure conditions, between the diamond particles direct coupling occurs, presumably because forming the skeleton.
【００５３】（試験例４）試験例３と同様にして、試料 [0053] In the same manner as Test Example 4 Test Example 3, the sample
No.１−４と同じ組成で、超高圧容器を用い1600℃、６ The same composition as No. 1-4, 1600 ° C. using an ultra high pressure vessel, 6
GPa の条件で作製した焼結体を試料 No.４−１とし、N The sintered body as a sample No.4-1 prepared in GPa conditions, N
o. １−４と No.４−１の両焼結体に次の試験を行った。 o. The following tests were carried out on both the sintered body of 1-4 and No.4-1.
【００５４】試料を平面研削し、さらに研削面をダイヤモンドペーストで鏡面研磨した後、研磨面をＳＥＭおよびＴＥＭを用いて観察した。 [0054] The samples were surface grinding, was further mirror-polished grinding surface with diamond paste, it was observed with the polishing surface SEM and TEM.
【００５５】その結果、試料 No.４−１にはダイヤモンド粒子同士の直接結合が生じているのに対し、試料 No. [0055] While the results, the specimen No.4-1 has occurred is a direct bond between the diamond particles, Sample No.
１−４にはそれが生じていないことが判明した。 The 1-4 was found that it does not occur.
【００５６】（試験例５）試料 No.１−４の基本的に同じ組成であるが、その中のダイヤモンドの含有量のみ表２に示すように変えたものを、試験例２と同一の焼結条件で作製し、試料No.５−１〜５−６とした。 [0056] Test Example 5 is basically the same as the composition of the sample No. 1-4, what were changed as shown only in Table 2 the content of diamond therein, the same baked and Test Example 2 prepared in sintering conditions to prepare a sample Nanba5-1～5-6. 従って、 Therefore,
試料 No.５−４は前記試料 No.２−１と同一物となる。 Sample No.5-4 becomes identical with the sample No. 2-1.
【００５８】上記各試料を試験例２と同様にしてサンドブラストし、その際の焼結体の重量減少率を曲げ強度と共に表２中に示した。 [0058] In the same manner as the above sample Test Example 2 were sandblasted, shown with weight loss and flexural strength of the sintered body at that time in Table 2. この結果より、ダイヤモンド粒子の含有量が５〜50体積％において耐エロージョン性能が優れていることがわかる。 From these results, the content of the diamond particles is seen that the erosion performance is superior in 5-50 vol%.
【００５９】（試験例６）試料 No.４と組成が同様で、 [0059] (Test Example 6) The same in composition to Sample No.4,
ダイヤモンド粒子の平均粒径のみを表３のように変えたものを試料 No.５−４，６−１〜６−５とし、その焼結条件は試験例２と同一にして作製した。 Those only mean particle size of the diamond particles were changed as shown in Table 3 as Sample Nanba5-4,6-1～6-5, the sintering conditions were prepared in the same Test Example 2.
【００６１】各試料を試験例２と同様にしてサンドブラストした際の焼結体の重量減少率および曲げ強度を表３ [0061] Table 3 the weight loss rate and the bending strength of the sintered body at the time of sandblasting in the same manner as in Test Example 2 Each sample
中に示す。 It is shown in. この結果よりダイヤモンド粒子の平均粒径が The average particle size of the result from the diamond particles
10〜1000μmの焼結体において特に優れた耐エロージョン性能を示すことがわかる。 It can be seen that a particularly excellent erosion performance in the sintered body of 10 to 1000 [mu] m.
【００６２】（試験例７）表４に示す組成の粉末を使用し、試験例２の焼結条件中加圧力のみを 100MPaに変えて各焼結体（試料 No.７−１〜７−４) を得た。 [0062] (Test Example 7) Table 4 shows use of powder compositions, by changing only to 100MPa pressure during sintering conditions of Test Example 2 Each sintered body (Sample No.7-1~7-4 ) was obtained.
【００６４】得られた各焼結体を鏡面加工し、この鏡面をラマン分光法でスペクトル解析した。 [0064] The obtained each sintered body was mirror finished, and spectral analysis of this mirror by Raman spectroscopy. その結果、試料 As a result, the sample
No.７−１で検出された炭素のラマン線のピーク強度を The peak intensity of Raman line of detected carbon in No.7-1
100％としたとき、試料 No.７−２〜７−４では、いずれもそのピーク強度は小さくなっており、焼結中の黒鉛の析出をＴｉ、ＣｒなどのＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素もしくはＳｉの添加により抑制できることがわかる。 Is taken as 100%, the sample Nanba7-2～7-4, both have become the peak intensity is small, the precipitation of graphite in the sintered Ti, IVa, such as Cr, Va, VIa group elements or it can be seen that inhibited by the addition of Si.
【００６５】また、試料 No.７−２にはＴｉＣ、試料 N [0065] In addition, the sample No.7-2 TiC, sample N
o.７−３にはＳｉＣ、Ｃｒ 2 Ｃ 3 、試料 No.７−４にはＺｒＣが析出していることが、Ｘ線回析により確められた。 The o.7-3 SiC, Cr 2 C 3, the specimen No.7-4 that ZrC are precipitated, was ascertained by X-ray diffraction. また、その析出位置はダイヤモンド表面に多く見られることが、ＳＥＭ観察により確かめられた。 Further, the deposition position is that often seen on the diamond surface, was confirmed by SEM observation.
【００６６】（試験例８）試料 No.７−１を作製する際に５wt％のカーボンをさらに添加して焼結した試料 No. [0066] was further sintered by the addition of 5 wt% of the carbon in making the (Test Example 8) Sample No.7-1 Sample No.
８−１を作製した。 8-1 was prepared. 試料 No.７−１と試料 No.８−１の両試料を鏡面研磨したところ、試料 No.７−１ではダイヤモンド粒子の周辺部にダイヤモンドが黒鉛化し、鏡面研磨時に脱落したと見られる穴が一部に見られた。 Both samples of sample Nanba7-1 and sample No.8-1 was mirror-polished, the diamond is graphitized on the periphery of the diamond particles in the sample Nanba7-1, a hole believed to have dropped out during mirror-polishing It was seen in part. これに対し、試料 No.８−１ではダイヤモンド粒子周辺部は正常で、 200倍の光学顕微鏡で観察すると遊離炭素の存在が確認された。 In contrast, the diamond particles periphery Sample No.8-1 was normal, the presence of free carbon is observed in the optical microscope of 200 magnifications is confirmed.
【００６７】さらに、両試料を試験例２と同様な方法でサンドブラストテストしたところ、試料 No.７−１の重量減少率が0.04％であるのに対し、試料 No.８−１のそれは0.02％と少なく、試料 No.８−１の方がエロージョン性能が優れていることがわかった。 [0067] Further the sandblasted tested in a similar Both samples as in Test Example 2 method, while the weight loss of the sample No.7-1 is 0.04%, which is 0.02% of the sample No.8-1 and at least, towards the sample No.8-1 was found to be superior erosion performance.
【００６８】（試験例９） 表５に示す試料No.９−１〜９−６の組成のものを、試験例２と同一の焼結条件で作製した。 [0068] having composition of sample No.9-1~9-6 shown in (Test Example 9) Table 5 were prepared in the same sintering conditions as Test Example 2. 各試料を試験例２ Each sample Test Example 2
と同様にしてサンドブラストしたところ、表５中に示すような重量減少率が見られた。 It was sandblasted in the same manner as, the weight loss rate as shown in Table 5 was observed. この結果より結合相金属を形成する鉄族金属量としては10〜50体積％が好ましいと判断された。 The iron group metal content that forms the binding phase metal This result is determined to preferably 10 to 50% by volume.
【００７０】（試験例１０） 試験例１で記載した試料No.１−５の組成の粉末を用いて、昇温速度100℃／分にて1200℃まで昇温し、キープ時間を表６として、通電加圧焼結した後 、100℃／分にて急冷して試料No.10−１〜10−５を作製した。 [0070] Using the powder composition of the sample No.1-5 described in (Test Example 10) Test Example 1, the temperature up to 1200 ° C. at a heating rate 100 ° C. / minute was raised to keep time and Table 6 Te, after current pressure sintering, a sample was prepared No.10-1~10-5 and quenched at 100 ° C. / min.
【００７１】各試料の比重の測定結果を表６中に示す。 [0071] The measurement results of the specific gravity of each sample shown in Table 6.
また、Ｘ線回析により、焼結体中のダイヤモンドの有無を調べたところ、すべての試料でダイヤモンドのピークは観察された。 Further, by X-ray diffraction, was examined for the diamond in the sintered body, the diamond peak was observed in all samples. さらに、焼結体を鏡面研磨後、光学顕微鏡で観察したところ、表６中に示す結果となった。 Furthermore, after mirror polishing the sintered body was observed with an optical microscope, was the results shown in Table 6. このことから、1150℃以上での保持時間は10分以内であることが好ましいことがわかる。 This indicates that it is preferable holding time at 1150 ° C. or higher is within 10 minutes.
【００７３】（試験例１１）試験例１０で作製した試料 [0073] Samples prepared in (Test Example 11) Test Example 10
No.10 −１と同じ製造条件で、焼結前にダイヤモンド粉末にＣｏを無電解めっきしたものを用いて試料No.11 − In the same manufacturing conditions as No.10 -1, using what prior to sintering and the electroless plating of Co in the diamond powder sample No.11 -
１を作製した。 1 was produced. その結果、比重は10.05 と向上し、光学顕微鏡による観察でも気孔の消滅が確認された。 As a result, the specific gravity was improved to 10.05, disappearance of pores was also confirmed by observation with an optical microscope. このことから、ダイヤモンド粉末にＣｏをめっき法で被覆した粉末を使用すると、焼結体の緻密化が容易となることがわかる。 Therefore, the use of powder coated with Co by plating the diamond powder, it can be seen that it is easy to densification of the sintered body.
【００７４】（試験例１２）試験例１０で作製した試料 [0074] Samples prepared in (Test Example 12) Test Example 10
No.10 −１〜10−５と同じ組成の粉末をボールミルにて２４時間、乾式混合した。 A powder of the same composition as No.10 -1~10-5 24 hours in a ball mill, and dry-mixed. こうして得られた粉末の断面をＳＥＭにて観察したところ、Ｃｏ中にダイヤモンド， When the thus obtained powder of a cross section was observed by SEM, diamond during Co,
ＷＣ，ＴｉＣが埋めこまれ、機械的に合金化していることが確認できた。 WC, TiC is embedded, it was confirmed that they are mechanically alloyed. この粉末を用いて試料No.10 −１と同じ焼結条件で試料No.12 −１を作製した。 Samples No.12 -1 prepared in the same sintering conditions as the sample No.10 -1 using this powder. その結果、比重は10.04 と向上し、光学顕微鏡による観察でも気孔の消滅が確認された。 As a result, the specific gravity was improved to 10.04, disappearance of pores was also confirmed by observation with an optical microscope. このことから、ダイヤモンドとＷ From this fact, diamond and W
Ｃ，ＴｉＣ，Ｃｏからなる粉末の混合工程に機械的合金化法を用いると、焼結体の緻密化が容易となることがわかった。 C, TiC, the use of mechanical alloying method mixing step of powders consisting of Co, was found to be easily densified sintered bodies.
【００７５】（試験例１３） 表７に示す組成（体積％）を有する粉末を層状にプレスして黒鉛型に充填し、50MPaの圧力を上下方向から負荷しながら昇温スピード200℃／分となるように黒鉛型に電流を通じ、1200℃に達した時点で１分キープして通電 [0075] composition shown in (Test Example 13) Table 7 powders having (% by volume) was filled in a graphite mold and pressed into a layer, heated Speed ​​200 ° C. / minute while loading a pressure of 50MPa from above and below so as to through current in a graphite mold, energized by 1 minute keep upon reaching 1200 ° C.
加圧焼結を行った後、急冷を行った。 After pressure sintering, it was quenched. 得られた直径50m The resulting diameter 50m
m、厚み20mmの円板状焼結体を観察したところ、各層の間にクラックの発生はなく、よく接合していた。 m, observation of the disk-shaped sintered body having a thickness of 20 mm, no formation of cracks between the layers, was well bonded. この焼結体の厚み方向の断面を鏡面研磨し、ＥＰＭＡにて組成分析を行ったが、各層間での元素の移動は比較的少なく、従来の焼結体で問題があった層間の成分の拡散が抑制されていた。 The cross section in the thickness direction of the sintered body was mirror-polished, were subjected to composition analysis by EPMA, relatively small movement of the elements in the respective layers, the components of the layers has a problem in the conventional sintered body diffusion was suppressed.
【００７６】本構造の焼結体は表面層はダイヤモンドを含有していることによる高耐摩耗性、内部層は超硬、鋼層としたことによる高強度、高靭性を得ることができ、 [0076] sintered body of the present structure is a surface layer is high wear resistance due to containing a diamond, the inner layer carbide can be obtained high strength due to the steel layer, the high toughness,
通常相反する両特性を両立することのできる材料となっている。 It has a material capable of both normal contradictory both characteristics. しかも、超高圧容器を用いず安価にこのような材料を製造できたメリットは非常に大きい。 Moreover, the benefits that could be inexpensively manufactured of such a material without using an extra-high pressure vessel is very large.
【００７８】（試験例１４）図３は、鋼製の基体１の球面状端面２上に試験例５の組成の混合粉末３を充填し、 [0078] (Test Example 14) FIG. 3, the mixed powder 3 of the composition of Test Example 5 was loaded onto a spherical end surface 2 of the steel of the base 1,
同例の焼結条件により混合粉末３を焼結すると同時に、 Simultaneously sintering the mixed powder 3 by sintering conditions of the same embodiment,
基体１の端面２上に焼結接合する場合の加圧加熱装置の一例を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing an example of a pressure-heating device in the case of sinter bonded onto the end surface 2 of the substrate 1. この加熱加圧装置は基体１上の原料粉末３の形状に対応したヒータ５（黒鉛）を具え、このヒータ５を上部加圧ラム６で基体側へ押圧しながらプレス積層体を加熱する。 The heating and pressing device comprises a heater 5 corresponding to the shape of the raw material powder 3 on the substrate 1 (graphite) heated press laminate while pressing the heater 5 at the upper pressure ram 6 to the substrate side. ヒータ５と加圧ラム６との間には断熱体(Si 3 Ｎ 4 )４が介在されている。 Between the heater 5 and the pressure ram 6 insulation (Si 3 N 4) 4 is interposed. 焼結は加熱電源７（ＤＣ）よりヒータ５に通電して行われる。 Sintering is performed by energizing the heater 5 from heating power source 7 (DC). ヒータ５の温度制御は熱電対(Si 3 N 4 ）８を用いて行う。 The temperature control of the heater 5 carried out using a thermocouple (Si 3 N 4) 8. また、基体１の底面は空冷されている。 Further, the bottom surface of the base body 1 are air-cooled. 原料粉末３の表面側から加熱することで、表面側が高温に、接合面側が低温となる温度勾配を形成することができる。 By heating the surface of the raw material powder 3 can be surface side to a high temperature to form a temperature gradient bonding surface side is low. なお、従来の焼結炉では基体も高温にさらされたが、上記の装置は基体の温度上昇を抑制できるため、焼入れ処理された鋼（基体）のアニールを防ぐことができる。 While in the conventional sintering furnace body is also exposed to a high temperature, the apparatus described above because it can suppress an increase in the temperature of the substrate, it is possible to prevent the annealing of quenching steel (substrate).
【００７９】混合粉末３の充填は、試験例５の試料 No. [0079] Filling of the mixed powder 3, Sample No. Test Example 5
５−４の１層のみとしてもよいし、図３の様に積層構造とし、端面２に接する層を試料 No.５−２で、次の層を試料No.５−３で、最外層を試料 No.５−４で構成してもよい。 May be only one layer of 5-4, a laminated structure as in FIG. 3, the sample No.5-2 a layer in contact with the end face 2, the next layer in the sample Nanba5-3, the outermost layer it may be constituted by a sample No.5-4. この積層構造とした場合、最外層の硬度が高く、他の層の靱性が高い構造の複合材料とすることができる。 If you this laminated structure, can be the outermost layer of the high hardness, the composite material toughness of the other layers is high structure. 上記の装置でこの積層構造の焼結体と基体とを接合したところ、各層の接合性に加え、基体と焼結体の接合性も良好であった。 Was joined to the sintered body and the substrate of the multilayer structure in the above apparatus, in addition to the bonding of the layers, the bonding of the substrate and the sintered body was good.
【００８０】なお、本発明は図４に示す様にカーボン外枠９に原料部材３と基体１を配置し、上パンチ10と下パンチ11で加圧しながらパルス電源12でパルス電流を加えて、通電加圧焼結してもよい。 [0080] The present invention is a raw material member 3 and the substrate 1 was placed in a carbon outer frame 9 as shown in FIG. 4, a pulse current is added by the pulse power source 12 while pressurizing with the upper punch 10 and lower punch 11, it may be current pressure sintering.
【００８１】（試験例１５）試験例１で作製した試料 N [0081] Samples N prepared in (Test Example 15) Test Example 1
o.１−４の加圧軸に垂直な面（Ｖ面／Ｖ断面）と水平な面（Ｈ面／Ｈ断面）において、Ｃｕ−Ｋα線を用いてＸ In a plane perpendicular to the pressing axis of o.1-4 (V plane / V cross section) and the horizontal plane (H plane / H section), X using Cu-K [alpha line
線回折を行った。 Was-ray diffraction. Ｖ断面での(001)面のピーク強度をＶ The peak intensity of the (001) plane in the V section V
(001)、(101)面のピーク強度をＶ(101)、同様にＨ断面でのそれぞれのピーク強度をＨ(001)、Ｈ(101)とした。 (001) and (101) peak intensity of the plane V (101), similarly the respective peak intensity at H section H (001), H (101).
このときＶ(001)／Ｖ(101)とＨ(001)／Ｈ(101)の値を表８中に示す。 The value of this time V (001) / V (101) and H (001) / H (101) shown in Table 8.
【００８３】同様に、試料 No.１−４と同一の組成で、 [0083] Similarly, in the same composition as the sample No. 1-4,
ＷＣの平均粒径が0.25μmのものに変えた以外は同一の粉末を用いて、試験例３と同様の条件で超高圧容器を用いて作製した試料15−１についてもＸ線回折を行った。 Except that the average particle size of the WC is changed to that of 0.25μm by using the same powder was subjected to X-ray diffraction also samples 15-1 were prepared using an ultra high-pressure vessel under the same conditions as in Test Example 3 .
また、試料No. 15−１と同一の粉末について、試験例１ Further, for the same powder and the sample No. 15-1, Test Example 1
の方法（キープ時間：２分）で焼結温度のみを1200℃、 Method (keep time: 2 min) 1200 ° C. only sintering temperature,
1250℃、1300℃として作製した試料15−２、15−３、15 1250 ° C., the samples were prepared as 1300 ℃ 15-2,15-3,15
−４と、焼結温度は1300℃でキープ時間を10分とした試料15−５とを作製し、同様にしてＸ線回折を行った。 -4, the sintering temperature to prepare a sample 15-5 was a keep time and 10 minutes at 1300 ° C., was subjected to X-ray diffraction in the same manner. これらの結果もまとめて表８中に記載する。 Conclusion These results are set forth in Table 8. なお、各試料のＷＣの平均粒径を測定した結果も併記した。 Incidentally, also shown results of measuring the average particle diameter of each sample WC.
【００８４】また、以上のようにして作製した焼結体をＶ面がすくい面、Ｈ面が逃げ面となるようにＩＳＯ型番 [0084] In addition, ISO model number as the V-face a sintered body was produced in the manner described above becomes the rake face, H surface is the flank
RNGN120400となる形状に加工し、刃先に0.2×−25°の面取り加工を施して花コウ岩を次の切削条件で切削加工した。 Processed into a shape to be RNGN120400, and cutting the granite under the following cutting conditions chamfered of 0.2 × -25 ° to the cutting edge.
【００８５】 切削速度 50m／min 送り量 0.2mm／rev 切込み量 1.0mm 切削油 なし [0085] cutting speed of 50m / min feed rate 0.2mm / rev depth of cut 1.0mm cutting oil without
【００８６】５分加工後の逃げ面摩耗量を測定した結果を表８中に併せて記載した。 [0086] 5 minutes results of flank wear after processing was measured as described in conjunction in Table 8. 表８の結果より、ＷＣ結晶の(001) 面が特定の方向に配向していると考えられるN From the results of Table 8, it is considered (001) plane of WC crystals are oriented in a specific direction N
o.15−２，15−３，15−４，15−５の試料は、特定方向への配向が見られない試料15−１に比べて耐摩耗性に優れた結果を示すことがわかる。 Samples of o.15-2,15-3,15-4,15-5 is found to show excellent results in abrasion resistance as compared to Sample 15-1 not seen the orientation in a specific direction.
【００８７】中でも、Ｖ(001)／Ｖ(101)の値が0.5以上、Ｈ(001)／Ｈ(101)の値が0.45以下となった試料15− [0087] Among them, V (001) / V (101) value of 0.5 or more, the value of H (001) / H (101) becomes 0.45 or less Sample 15
２，３，４，５は特に優れた切削性能を示した。 2,3,4,5 showed particularly excellent cutting performance. これは、これらの試料がＷＣ結晶で最高硬さを示す(001)面がすくい面方向に優先的に成長したため、硬い岩を切削した際に生成しやすいフレーキング現象（すくい面上での欠け）を抑制することができたためと思われる。 This lack for these samples shows a maximum hardness in WC crystals (001) plane is grown preferentially in the rake face direction, solid rock generated easily flaking phenomenon upon cutting (rake face on the ) seems to be due to could be suppressed.
【００８８】（試験例１６）試験例１で作製した試料N [0088] Samples N prepared in (Test Example 16) Test Example 1
o. １と同一組成の原料粉末を用い、1000℃、1100℃、1 o. 1 using a raw material powder having the same composition as, 1000 ℃, 1100 ℃, 1
200℃、1300℃の焼結温度で、他の条件は試験例１と同様にして焼結体を作製した。 200 ° C., at a sintering temperature of 1300 ° C., the other conditions to produce a sintered body in the same manner as in Test Example 1. そして、そのすくい面をラッピングし、ＷＣ−Ｃｏ相中の気孔の存在有無を光学顕微鏡を用いて×1200の倍率にて観察した。 Then, wrapping the rake face was observed at a magnification of × 1200 of the existence of the pores of the WC-Co phase using an optical microscope. 観察結果をＩ The observations I
ＳＯに基づいてＡ００〜Ｂ０８まで分類し、表９中に記載した。 Classified until A00~B08 based on SO, listed in Table 9. また、表９中には各焼結体の曲げ強度も記載した。 Further, in Table 9 it was also described the bending strength of each sintered body.
【００８９】なお、キープ中に各試料の実際の温度を確認するため、試料に接する形で熱電対が設置できるように黒鉛型に穴をあけ、シース付ＰＲ熱電対を設置して実際の焼結温度を測定した。 [0089] In order to determine the actual temperature of each sample in a keep, a hole in the graphite mold to allow installation thermocouple in the form of contact with the sample, the actual baked by installing the PR thermocouple with sheath the sintering temperature was measured. その結果についても表９に記載した。 The results for were also described in Table 9.
【００９１】表９より、Ａタイプの気孔が０４より少なく、Ｂタイプの気孔が存在しない試料 No.16−３と16− [0091] from Table 9, less than the pores of the A type is 04, sample No.16-3 the B type of pores does not exist with 16
４の試料は特に緻密であり、優れた特性を示すことが確認できた。 4 samples are particularly dense, it was confirmed to exhibit excellent properties. なお、本試験により温度制御のための焼結温度と実際の焼結温度との差は約200℃であり、その差は使用する黒鉛型および試料のサイズと形状に依存して変化するものと思われた。 Incidentally, the difference between the actual sintering temperature and sintering temperature for the temperature control by the present study is about 200 ° C., as the difference that varies depending on the size and shape of the graphite type and sample used It seemed.
【００９２】（試験例１７） 表１に示した組成の粉末（試料No. 1- １，３，５）を用いて40MPa，0.005Torrの真空中で昇温スピードが200℃ [0092] Using the powder compositions shown in (Test Example 17) Table 1 (Sample No. 1-1, 3, 5) 40 MPa, Atsushi Nobori speed in a vacuum of 0.005Torr is 200 ° C.
／分となるように黒鉛型に電流を流し、1150℃に達した時点で１分キープして通電加圧焼結を行った後、急冷を行って、30mm角で厚みが５mmの焼結体（試料No.17− / Min and so as to flow a current to the graphite mold, after current pressure sintering by keeping 1 minute Upon reaching 1150 ° C., performing rapid cooling, the sintered body thickness is 5mm in 30mm square (sample No.17-
１， ５ ，10）を作製した。 1, 5, 10) was prepared. また、これらと組成は同一で、ダイヤモンドのみにｌｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒ These and composition identical, lr only diamond, Os, Pt, Re, R
ｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの金属を電気めっき法で約５μ h, about Cr, Mo, a metal such as W in the electroplating process 5μ
mの厚さに被覆した原料粉末を用い、同様に焼結体（試料No.17−２〜４，No.17−６〜９，No.17−11）を作製した。 Using a raw material powder coated to a thickness of m, similarly sintered body (Sample No.17-2~4, No.17-6~9, No.17-11) was prepared. 試料No.17−７はダイヤモンド表面に２層の被覆を有し、外層がＷ、内層がＣｒで構成されている。 Samples No.17-7 has 2 coats the diamond surface, the outer layer is W, the inner layer is composed of Cr.
【００９３】このようにして作製した焼結体を＃250の研削砥石で平面研削し、それに試験例２と同様にして10 [0093] In this manner the sintered body prepared by surface grinding in the grinding wheel of # 250, in the same manner as that in Test Example 2 10
kg／cm 2の圧力で60分間のサントブラストテストを行った。 Sainte blast test 60 minutes was carried out at a pressure of kg / cm 2. このテストによる重量減少率を表１０中に示す。 It shows the weight loss by the test in Table 10.
【００９５】その結果、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｃ [0095] As a result, Ir, Os, Pt, Re, C
ｒ、Ｍｏ、Ｗなどの金属を被覆したダイヤモンド粒子を用いた試料は被覆を行なわなかった場合に比べて、いずれも重量減少率が低下しており、耐摩耗性が向上したことが確認できた。 r, Mo, sample using the metal coated diamond particles, such as W as compared with the case where not performed coatings, both have reduced weight loss, abrasion resistance was confirmed that improved . しかも驚いたことに金属被覆を有するダイヤモンドを用いた焼結体の抗折力は向上することも判明した。 Moreover transverse rupture strength of the sintered body using a diamond having a surprisingly metallization were also found to increase.
【００９６】なお、比較のため、Ｔｉ、Ｚｒでダイヤモンド粒子を被覆した試料 No.17−12〜14を試作し、評価を行ったが、いずれも被覆のない試料（No.17-10) と比較して耐摩耗性は低下した。 [0096] For comparison, Ti, a prototype sample No.17-12~14 coated diamond particles in Zr, were evaluated, and both uncoated sample (No.17-10) wear resistance compared to decreased. このように被覆した金属の種類によって耐摩耗性に性能差が生じたのは、焼結工程で生成する液相の攻撃からダイヤモンドを防御できるかどうかによるものと思われる。 The performance difference occurs in abrasion resistance by thus coated type of metal, it is believed to be due to whether the attack of the liquid phase produced in the sintering step can protect the diamond. すなわち、液相生成時にこれらの被覆金属が固相となって液相とダイヤモンドとの接触を防止できたためと思われた。 That was probably because that could prevent contact between the liquid phase and the diamond these coated metal during liquid phase product is a solid phase.
【００９７】（試験例１８） 試験例１７で作製した焼結体（試料No.17−３，７） [0097] The sintered body prepared in (Test Example 18) Test Example 17 (Sample Nanba17-3,7)
と、さらにこれらの試料のダイヤモンド粒子と外層被覆（Ｒｈ、Ｗ／Ｃｒ）との間にそれぞれＣｏを10μm、Ｎ When, further 10μm and Co respectively between the diamond particles and the outer coating of the samples (Rh, W / Cr), N
ｉを20μm の厚みで電気めっきにより被覆した焼結体（試料No.18−３，７）を作製した。 i to produce a coated sintered body (Sample Nanba18-3,7) by electroplating to a thickness of 20μm to. これらの試料のシャルピー衝撃値を測定した。 The Charpy impact value of these samples were measured. 結果を表１１中に記載する。 The results are listed in Table 11.
【００９９】表１１よりダイヤモンド粒子と外層被覆の間にＣｏ、Ｎｉを被覆すると、シャルピー衝撃値が向上することがわかる。 [0099] Upon coating Co, and Ni during the table 11 from the diamond particles and the outer layer coating, it can be seen that improved Charpy impact value. 本発明のダイヤモンド分散超硬質複合部材はダイヤモンドを分散させたことにより超硬質部材単体の場合よりも衝撃強度が低下し、例えばロックビットなどに用いた場合、欠損が生じやすかった。 Diamond dispersed superhard composite member of the present invention decreases impact strength than the superhard member alone is by dispersing the diamond, for example, when used like lock bit defect is likely to occur. しかし、Ｃｏ、Ｎｉの被覆により衝撃強度を向上させることができた。 However, it was possible to improve the impact strength Co, the coating and Ni.
【０１００】なお、試料 No.17−１〜14，18−３，18− [0100] It should be noted that the sample No.17-1~14,18-3,18-
７の外層被覆中の他の金属元素の有無をオージェ電子分光法により測定したところ、これら外層被覆中には、 When the presence of other metallic elements in the outer layer coating of 7 was measured by Auger electron spectroscopy, it is in these outer layer sheath,
Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ（Ｔｉは試料 No.17−５〜14、18 W, Co, Ni, Ti (Ti sample No.17-5~14,18
−７のみ）元素が拡散していることが判明した。 -7 only) that the element is diffused has been found. これら拡散元素により、ダイヤモンド粒子の保持力は向上していると考えられる。 These diffusion elements, the holding force of the diamond particles is considered to be improved.
【０１０１】（試験例１９） 平均結晶粒径５μmのＷＣ粉末Ａ、平均結晶粒径２μmのＷＣ粉末Ｂ、平均結晶粒径0.5μmのＷＣ粉末Ｃ、平均結晶粒径２μmのＣｏ粉末20vol％、および平均結晶粒径10 [0102] WC powder A (Test Example 19) mean grain size 5 [mu] m, WC powder B having an average grain size 2 [mu] m, WC powder C having an average grain size 0.5 [mu] m, the average Co powder 20 vol% of crystal grain size 2 [mu] m, and the average crystal grain size of 10
0μmのダイヤモンド粉末５vol％を用いて、配合比の異なる６種類のプレス用粉末を作製した。 Using diamond powder 5 vol% of 0 .mu.m, to prepare six kinds of press powder with different mixing ratios. これらの粉末を昇温速度100℃／分、焼結温度1200℃、キープ時間１分にて通電加圧焼結後、急冷して焼結体（試料No.19−１ These powders heating rate 100 ° C. / min, the sintering temperature 1200 ° C., after energization pressurizing sintering at keeping time of 1 minute, rapidly cooled sintered body (sample No.19-1
〜６）を得た。 6) was obtained. そして、焼結体を5000倍にて撮影した組織写真を２値化処理後、画像解析装置を用いてＷＣの粒度分布を測定した。 After the tissue photographs of sintered body at 5000 times binarization processing, to measure the particle size distribution of WC with an image analyzer. また、これらの焼結体を用いて、シャルピー衝撃試験、20mmスパンの３点曲げ試験を行った。 Further, by using these sintered bodies, Charpy impact test was carried out three-point bending test of 20mm span. これらの結果を表１２に示す。 The results are shown in Table 12.
【０１０３】同表に示すように、３μmより大きいＷＣ [0103] As shown in the Table, 3μm greater than the WC
粒の存在割合が50％を越える試料No.19 −３〜６のシャルピー衝撃値はその他のものよりも比較的高く、耐衝撃特性の要求される用途に適すと考えられた。 Charpy impact values ​​of sample No.19 -3～6 the existence ratio of the grains exceeds 50% is relatively higher than that of the other, it was considered Suitable for applications requiring impact properties. また、これらの中でも１μmより小さいＷＣ粒の存在割合が10〜35 Moreover, the abundance ratio of 1μm smaller WC grain Among these 10 to 35
％の範囲にある試料 No.19−５と19−６の試料は曲げ強度について優れた値を示し、優れた性能バランスを有していることが確認できた。 % Of the range is the sample No.19-5 the sample 19-6 showed excellent values ​​for flexural strength was confirmed to have an excellent performance balance.
【０１０４】（試験例２０）試験例１９と同じ製造条件で、使用するＷＣ粉末およびダイヤモンド粉末の粒径のみが異なる焼結体（試料 No.20−１〜９）を作製した。 [0104] In the same manufacturing conditions as (Test Example 20) Test Example 19, only the particle size of the WC powder and diamond powder used to prepare a different sintered body (Sample Nanba20-1～9).
ダイヤモンドの含有量は30vol％、Ｃｏ含有量は15vol The content of diamond 30 vol%, Co content 15vol
％で固定した。 It was fixed as a percentage. これらの焼結体を試験例１５と同様の切削条件で切削テストし、摩耗量を表１３中に記載した。 These sintered bodies were cut tested under the same cutting conditions as in Test Example 15, and the wear amount listed in Table 13.
【０１０６】表１３よりＷＣの平均粒径が３μm以下、 [0106] The average particle size of WC from Table 13 3μm or less,
特に１μm以下の焼結体の耐摩耗性が優れており、ダイヤモンドの平均粒径が10μm以下の焼結体の耐摩耗性は<br>さらに優れている。 Especially has excellent wear resistance of the following sintered body 1 [mu] m, the wear resistance of the sintered body mean grain size of less 10μm diamond has excellent <br> of et. 従って、特に好ましいのはＷＣの平均粒径が１μm以下、ダイヤモンドの平均粒径が３μm以下の場合であることがわかる。 Accordingly, particularly preferred are the following average particle size 1μm of WC, an average particle size of the diamond is understood to be a case of 3μm or less.
【０１０７】（試験例２１） 試験例１に記載した試料No.１〜７のダイヤモンドを平均粒径５μmのＣＢＮまたは平均粒径10μmのＷＢＮに一部または全てを置きかえた試料21 −１〜 21 −７を同一の製造条件にて作製し、直径20mm、厚み５mmの焼結体を作製した。 [0107] (Test Example 21) Test Example Sample 21 -1 21 replaced part or all WBN of CBN or average particle size 10μm of average particle size 5μm diamond sample No.1~7 described 1 to produce a -7 at the same production conditions, to prepare a diameter 20 mm, the sintered body having a thickness of 5 mm.
【０１０９】これらの焼結体を＃250のダイヤモンド砥石にて平面研削し、ラッピング後、光学顕微鏡にて観察した。 [0109] and surface grinding these sintered bodies by a diamond grindstone of # 250, after the lapping was observed with an optical microscope. その結果、いずれの試料にもクラックの発生、Ｃ As a result, generation of cracks in any of the samples, C
ＢＮ粒子の脱落などは観察されず、緻密な焼結体とすることができていた。 Such dropping of the BN particles are not observed, had been able to a dense sintered body.
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば超高圧容器を用いることなく、極めて硬度・耐摩耗性に優れたダイヤモンド粒子を、強度・靭性の高い超硬合金やサーメットなどで強固に分散・保持した超硬質・高強度の部材を得ることができる。 As described in the foregoing, according to the present invention without using a super high pressure vessel, very good diamond grains hardness and wear resistance, such as in strong high cemented carbide or cermet strength and toughness it can be obtained superhard and high strength members dispersed and held in.
【０１１１】従って、本発明の材料は、ケーシングビット，アースオーガビット，シールドカッタビットなどの鉱山土木用工具、木工用・金属加工用・樹脂加工用チップなどの切削加工用工具、工作機械の軸受け，ノズルなどの耐摩材料、線引ダイスなどの塑性加工用工具、研削加工用の工具などに利用することができる。 [0111] Thus, the material of the present invention, casing bit, ground auger, shield cutter mining engineering tools such as a bit, cutting tool, such as woodworking, metalworking and plastic processing tip, machine tool bearing , wear material, such as nozzles, it is possible to use plastic working tools such as drawing dies, like the tool for grinding.
【０１１２】また、本発明の方法では、通電加圧焼結により、短時間に焼結を行うことで硬度・耐摩耗性に優れ、緻密な超硬質複合部材を得ることができる。 [0112] In the method of the present invention, the current pressure sintering, superior hardness and wear resistance by performing sintering in a short time, it is possible to obtain a dense superhard composite member. また、 Also,
昇温時間、キープ時間、冷却時間も短時間化できるため、従来の技術よりもさらに低コスト化が期待できる。 Heating time, keeping time, it is possible to shorter time even cooling time, further than the prior art cost reduction can be expected.
【図１】本発明超硬質複合部材の組織を示す光学顕微鏡写真である。 1 is an optical micrograph showing the structure of the present invention super-hard composite member.
【図２】硬質複合部材の組織を示す光学顕微鏡写真で、 [2] an optical microscope photograph showing a structure of a hard composite member,
（Ａ）は本発明複合部材、（Ｂ）は比較例を示す。 (A) the present invention the composite member, (B) shows a comparison example.
【図３】超硬質複合部材の原料粉末と鋼製の基体とを一体に焼結接合する装置の概略図である。 Figure 3 is a schematic diagram of an apparatus for joining sintering together a raw material powder and steel substrates superhard composite member.
【図４】図３とは別構成の装置の概略図である。 The [4] 3 is a schematic diagram of another configuration of the device.
１ 基体 ２ 端面 ３ 混合粉末 ４ 断熱体 ５ 1 base 2 end surface 3 mixed powder 4 insulation 5
ヒータ ６ 上部加圧ラム ７ 加熱電源 ８ 熱電対 ９ 外枠 10 上パンチ 11 下パンチ 12 パルス電源 Heater 6 upper pressure ram 7 heating power 8 thermocouple 9 the outer frame 10 the upper punch 11 the lower punch 12 pulse power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 29/08 Ｃ２２Ｃ 29/08 (56)参考文献 特開 昭63−190756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−21032（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−21187（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭61−54858（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平２−10217（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ，ＤＢ名) C22C 26/00 C22C 29/00 - 29/18 C22C 1/04 - 1/05 B22F 3/12 - 3/14 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page continued (51) Int.Cl. 7 identifications FI C22C 29/08 C22C 29/08 (56) references Patent Sho 63-190756 (JP, a) JP Akira 64-21032 (JP , a) Tokuoyake Akira 61-21187 (JP, B1) Tokuoyake Akira 61-54858 (JP, B1) Tokuoyake flat 2-10217 (JP, B2) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) C22C 26/00 C22C 29/00 - 29/18 C22C 1/04 - 1/05 B22F 3/12 - 3/14
【請求項１】 ダイヤモンド粒子と、 ＷＣ，ＴｉＣ，ＴｉＮおよびＴｉ（Ｃ，Ｎ）から選択された少なくとも１種の硬質相と、 鉄族金属からなる結合相金属とを含み、 ダイヤモンドが熱力学的に準安定にあり、かつ液相の存 And 1. A diamond particles, WC, TiC, TiN and Ti (C, N) comprising at least one hard phase selected from, and a binding phase metal of the iron group metals, diamond thermodynamic metastable is in, and the presence of liquid phase
在する条件下でこれらを一体に通電加圧焼結し、 These were current pressure sintering together under conditions that standing, ＩＳＯ規格でＡ００〜Ａ０８およびＢ００〜Ｂ０８まで In the ISO standard to A00~A08 and B00~B08
の範囲を満たす緻密度を有することを特徴とする超硬質複合部材。 Superhard composite member characterized by having a dense degree satisfying the range.
【請求項２】 硬質相がＷＣで、結合相金属がＣｏであることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 Wherein in the hard phase is WC, superhard composite member according to claim 1, wherein the binding phase metal is Co.
【請求項３】 結合相金属にＣｏを含み、 このＣｏ の結晶系がfccであることを特徴とする請求項 3. A includes a Co binder phase metal, claims, characterized in that crystal system of the Co is fcc
１記載の超硬質複合部材。 Super-hard composite member 1 according.
【請求項４】 結合相金属にＣｏを含み、 このＣｏの結晶系は、fccにhcpの結晶系のものが混在し Comprise 4. Co binder phase metal, crystal system of the Co is of a crystal system of hcp are mixed in fcc
ていることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部 Ultrahard composite part of claim 1, wherein the are
材。 Wood.
【請求項５】 液相出現温度が1300℃よりも高温であることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 5. A superhard composite member according to claim 1, wherein the liquid phase emergence temperature is equal to or is higher than 1300 ° C..
【請求項６】 ダイヤモンド粒子はＩ ｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、 6. Diamond particles I r, Os, Pt,
Ｒｅ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた少なくとも一種の金属からなる外層被覆を具えることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 Re, Rh, Cr, Mo, super-hard composite member according to claim 1, characterized in that it comprises an outer layer coating of at least one metal selected from W.
【請求項７】 外層被覆とダイヤモンド粒子との間にＣ 7. C between the outer coating and the diamond particles
ｏ、Ｎｉから選ばれた一種以上の金属からなる内層被覆を具えることを特徴とする請求項６記載の超硬質複合部材。 o, super-hard composite member according to claim 6, characterized in that it comprises an inner layer coating of at least one metal selected from Ni.
【請求項８】 外層被覆中にＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれた一種以上の元素の拡散が生じていることを特徴とする請求項６記載の超硬質複合部材。 8. W in the outer layer sheath, Ti, Co, super-hard composite member according to claim 6, wherein the diffusion of one or more elements selected from Ni occurs.
【請求項９】 結晶粒径が３μmより大きいＷＣを任意の断面組織で全ＷＣのうち面積率で50％以上含有することを特徴とする請求項２記載の超硬質複合部材。 9. superhard composite member according to claim 2, wherein the crystal grain size is characterized by containing 50% or more by area ratio of all WC to 3μm greater than WC in any cross-sectional structure.
【請求項１０】 結晶粒径が１μmより小さいＷＣを任意の断面組織でＷＣのうち面積率で10〜35％含有することを特徴とする請求項２に記載の超硬質複合部材。 10. A superhard composite member according to claim 2, crystal grain size, characterized in that it contains 10% to 35% in area ratio of WC to 1μm smaller WC in any cross-sectional structure.
【請求項１１】 ＷＣの平均粒径が１μmより小さいことを特徴とする請求項２記載の超硬質複合部材。 11. The superhard composite member according to claim 2, wherein the average particle size of the WC is smaller than a 1 [mu] m.
【請求項１２】 ＷＣの平均粒径が３μmより小さく、 12. The average particle size of the WC is smaller than 3 [mu] m,
かつダイヤモンド粒子の平均粒径が10μmよりも小さいことを特徴とする請求項２記載の超硬質複合部材。 And super-hard composite member according to claim 2, wherein the average particle size of the diamond particles being smaller than 10 [mu] m.
【請求項１３】 内部に存在するＷＣ結晶のＸ線回折法 13. X-ray diffraction method of WC crystals present therein
による(101)面のピーク強度に対する(001)面のピーク強 In accordance (101) peak strength of (001) plane to the peak intensity of the face
度比が0.45よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の超硬質複合部材。 Super-hard composite member according to claim 2, wherein the degree ratio is equal to or greater than 0.45.
【請求項１４】 通電加圧焼結の加圧軸に垂直な断面でのＸ線回折法によるＷＣ結晶(001)面のピーク強度をＶ 14. The peak intensity of WC crystals (001) plane measured by X-ray diffraction of the cross section perpendicular to the pressing axis of the current pressure sintering V
(001)とし、(101)面のピーク強度をＶ(101)としたときに、Ｖ(001)／Ｖ(101)が0.5よりも大きく、 前記加圧軸に水平な断面でのＸ線回折法によるＷＣ結晶の(001)面のピーク強度をＨ(001)とし、(101)面のピーク強度をＨ(101)としたときに、Ｈ(001)／Ｈ(101)が0.4 And (001), the peak intensity of the (101) plane is taken as V (101), V (001) / V (101) is greater than 0.5, X-ray diffraction of a horizontal cross-section to the pressing axis the peak intensity of the (001) plane of WC crystals by law and H (001), the peak intensity of the (101) plane is taken as H (101), H (001) / H (101) 0.4
5より小さいことを特徴とする請求項１ ３に記載の超硬質複合部材。 Super-hard composite member according to claim 1 3, characterized in that 5 less than.
【請求項１５】 ダイヤモンド粒子を除く超硬質複合部 15. The super-hard composite part with the exception of diamond particles
材の内部に遊離炭素が存在していることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 Super-hard composite member according to claim 1, characterized in that free carbon within the wood is present.
【請求項１６】 硬質相とダイヤモンドとの界面の少なくとも一部に、周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物およびＳｉＣから選択された１種以上が析出していることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 To 16. At least a portion of the interface between the hard phase and the diamond claims, characterized in that the periodic table IVa, Va, 1 or more is selected from carbides and SiC of VIa group elements are precipitated super-hard composite member of claim 1, wherein.
【請求項１７】 ダイヤモンド粒子の平均粒径が10〜10 The average particle size of 17. diamond particles 10 to 10
00μmであることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 Super-hard composite member according to claim 1, characterized in that the 00Myuemu.
【請求項１８】 ダイヤモンド粒子の含有量が５〜50体積％であることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 18. superhard composite member according to claim 1, wherein the content of diamond particles, characterized in that 5 to 50% by volume.
【請求項１９】 結合相金属の含有量が10〜50体積％であることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 19. superhard composite member according to claim 1, wherein the content of the binding phase metal is characterized in that 10 to 50% by volume.
【請求項２０】 超硬質複合部材の一面側ほどダイヤモンドが多く、 前記一面と対向する他面側ほど少なくなるように厚さ方向にダイヤモンドの含有量が変化されてなることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 20. The method of claim diamond as one side of the super-hard composite member is large, characterized in that the content of diamond in the thickness direction to be less as the other side facing the one surface is formed by changing super-hard composite member 1 according.
【請求項２１】 ＷＣ基超硬合金、ＴｉＣ（Ｎ）基サーメットおよび金属材料のいずれかよりなる基体上に接合されてなることを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 21. WC based cemented carbide, TiC (N) based cermet and superhard composite member according to claim 1, characterized by being joined to either become more on a substrate of a metal material.
【請求項２２】 ダイヤモンド粒子の少なくとも一部を立方晶窒化ホウ素およびウルツ鉱型窒化ホウ素の少なくとも一方に置き換えたことを特徴とする請求項１記載の超硬質複合部材。 22. superhard composite member according to claim 1, wherein the replacing at least some cubic boron nitride and wurtzite boron nitride to at least one of the diamond particles.
【請求項２３】 ダイヤモンド粒子と、 ＷＣ，ＴｉＣ，ＴｉＮ及びＴｉ（Ｃ，Ｎ）から選択された少なくとも１種の硬質相と、 結合相金属とを含み、 超高圧容器を用いずにダイヤモンドが熱力学的に準安定 23. A diamond particles, WC, TiC, include TiN and Ti (C, N) and at least one hard phase selected from, and a binding phase metal, diamond without using a ultrahigh pressure vessel heat mechanical metastable
な状態でこれらが一体に焼結されてなる超硬質複合部材であって、 下記，の少なくとも一方を具えていることを特徴とする超硬質複合部材。 A superhard composite member thereof, which are sintered together in such a state, super-hard composite member, characterized in that it comprises the following, at least one. ダイヤモンド粒子がスケルトンを形成していない。 Diamond particles do not form a skeleton. ダイヤモンド粒子同士の直接結合した部分が存在しない。 There is no direct bond portion between the diamond particles.
【請求項２４】 ダイヤモンド粒子の少なくとも一部を立方晶窒化ホウ素およびウルツ鉱型窒化ホウ素の少なくとも一方に置き換えられたことを特徴とする請求項２ ３ 24. The method of claim 2 3, characterized in that replaced in at least one of at least a portion of the cubic boron nitride and wurtzite boron nitride diamond particles
記載の超硬質複合材料。 Super-hard composite material described.
【請求項２５】 シールド掘進機用カッタービットとして用いられることを特徴とする請求項２記載の超硬質複合材料。 25. ultrahard composite material according to claim 2, characterized in that it is used as a cutter bit for a shield machine.
【請求項２６】 ダイヤモンド粒子、硬質相粒子および結合相金属を含む原料粉末を混合する工程と、 この混合原料を通電加熱装置に装入する工程と、 1100℃〜1350℃、５〜200MPaで通電焼結する工程とを具え、液相を出現させて焼結を行うことを特徴とする超硬質複合部材の製造方法。 26. diamond particles, comprising the steps of mixing a raw material powder comprising hard phase particles and the binding phase metal, a step of charging the mixed raw material to the resistance heating apparatus, 1100 ° C. to 1350 ° C., energized by 5~200MPa method of manufacturing a superhard composite member comprising a step of sintering, wherein the sintering is performed by the appearance of the liquid phase.
【請求項２７】 予め、ダイヤモンド粒子および硬質相粒子の少なくとも一方をＣｏおよびＮｉの少なくとも一方で被覆しておくことを特徴とする請求項２ ６記載の製造方法。 27. advance process according to claim 2 6, wherein the previously coated with at least one of the at least one of Co and Ni of the diamond particles and the hard phase particles.
【請求項２８】 原料粉末のうち、ダイヤモンドを予め 28. Among the raw material powder, preliminarily diamond
Ｉ ｒ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた少なくとも一種の金属で被覆しておくことを特徴とする請求項２ ６記載超硬質複合部材の製造方法。 I r, Os, Pt, Re , Rh, Cr, Mo, manufacturing method of claim 2 6 wherein superhard composite member, characterized in that to be coated with at least one metal selected from W.
【請求項２９】 原料粉末として、周期律表ＩＶａ、Ｖ As 29. raw material powder, the periodic table IVa, V
ａ、ＶＩａ族元素およびＳｉから選ばれた１種以上の金属を用いることを特徴とする請求項２ ６記載の超硬質複合部材の製造方法。 a, VIa group elements and a manufacturing method of super-hard composite member according to claim 2 6, wherein the use of one or more metals selected from Si.
【請求項３０】 原料粉末を混合する工程において、機械的合金化法を用いることを特徴とする請求項２ ６記載の超硬質複合部材の製造方法。 30. A step of mixing the raw material powder, the manufacturing method of super-hard composite member according to claim 2 6, wherein the use of mechanical alloying method.
【請求項３１】 焼結時間が10分以内であることを特徴とする請求項２ ６記載の超硬質複合部材の製造方法。 31. A method of manufacturing a superhard composite member according to claim 2 6, wherein the sintering time is equal to or is within 10 minutes.
【請求項３２】 原料粉末を混合する工程において、ダイヤモンド粒子の混合割合の異なる複数種を準備し、 混合原料を通電加熱装置に装入する工程において、これら複数種の混合粉末をダイヤモンド粒子の含有量順に配置し、ダイヤモンド粒子の含有量を厚さ方向に変化させることを特徴とする請求項２ ６記載の超硬質複合部材の製造方法。 32. A step of mixing the raw material powder, to prepare different plural kinds of the mixing ratio of diamond particles in the step of charging the mixed raw material to the conduction heating apparatus, containing a powder mix of the plurality of types of diamond particles place the amount order method superhard composite member according to claim 2 6, wherein the changing the content in the thickness direction of the diamond grains.
【請求項３３】 原料粉末を混合する工程の後、この混合原料を基体上に配置する工程を具え、 この基体と混合原料の複合体を通電加熱装置に装入し、 この複合体を通電により加熱して混合原料を焼結すると共に、この焼結体を基体上に焼結接合することを特徴とする請求項２ ６記載の超硬質複合部材の製造方法。 After 33. step of mixing raw material powder, comprising the step of placing the mixed raw material on the substrate, charged with the complex of mixed material with the base body to the resistance heating apparatus, by energizing the complex heated to the mixed material together with the sintering method for manufacturing a superhard composite member according to claim 2 6, wherein the sintering bonding the sintered body on the substrate.
【請求項３４】 原料粉末を混合する工程において、ダイヤモンド粒子の混合割合の異なる複数種を準備し、 混合原料を通電加熱装置に装入する工程において、これら複数種の混合粉末をダイヤモンド粒子の含有量順に配置し、ダイヤモンド粒子の含有量を厚さ方向に変化させることを特徴とする請求項３ ３記載の超硬質複合部材の製造方法。 In 34. step of mixing raw material powder, to prepare different plural kinds of the mixing ratio of diamond particles in the step of charging the mixed raw material to the conduction heating apparatus, containing a powder mix of the plurality of types of diamond particles place the amount the order process according to claim 3 3 superhard composite member, wherein the changing the content of the diamond particles in the thickness direction.
【請求項３５】 ダイヤモンド粒子の少なくとも一部を At least a portion of 35. A diamond particles
立方晶窒化ホウ素お よびウルツ鉱型窒化ホウ素の少なく Less of cubic boron nitride you and wurtzite boron nitride
とも一方に置き換えられたことを特徴とする請求項２６ Claim 26, characterized in that the well was replaced by one
記載の超硬質複合部材の製造方法。 Method of manufacturing a superhard composite member according.
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