JPH0369860B2 - - Google Patents

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JPH0369860B2
JPH0369860B2 JP3234985A JP3234985A JPH0369860B2 JP H0369860 B2 JPH0369860 B2 JP H0369860B2 JP 3234985 A JP3234985 A JP 3234985A JP 3234985 A JP3234985 A JP 3234985A JP H0369860 B2 JPH0369860 B2 JP H0369860B2
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JP
Japan
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diamond
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based sintered
sintered material
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JP3234985A
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JPS61193770A (ja
Inventor
Taijiro Sugisawa
Kisho Miwa
Masami Kayukawa
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP3234985A priority Critical patent/JPS61193770A/ja
Publication of JPS61193770A publication Critical patent/JPS61193770A/ja
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  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、ダイヤモンド基焼結材料部材を高
い接合強度で炭化タングステン基超硬合金部材
(以下、単に超硬合金部材という)に接合する方
法に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、ダイヤモンド基焼結材料は、結合相形
成成分として少なくともCo粉末およびNi粉末の
いずれか、または両方を配合し、残りの主要部が
ダイヤモンド粉末からなる混合粉末を、5万気圧
以上の超高圧下で、約1400℃の高温に加熱して焼
結することによつて製造されるものであり、高硬
度とすぐれた耐摩耗性を有することから、主とし
て非金属や非鉄金属などの切削に切削工具として
用いられている。 この場合、上記のダイヤモンド基焼結材料部材
は、通常同じく結合相形成成分としてCoおよび
Niのいずれか、または両方を含有し、残りの主
要部が炭化タングステン(以下WCで示す)から
なる組成を有する超硬合金部材に接合させた状態
で実用に供されているが、これら両部材は、ろう
付けなどの通常の手段では接合することがきわめ
て困難であることから、前記のダイヤモンド基焼
結材料の焼結時に、前記の超硬合金部材をこれと
一緒に挿入して、焼結と同時に接合を行なつてい
るのが現状である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このようにダイヤモンド基焼結材料部材と超硬
合金部材の接合は、前記ダイヤモンド基焼結材料
の焼結と同時に行なわれるものであるため、前記
超硬合金部材の占める分だけダイヤモンド基焼結
材料の生産割合が少なくなり、これがコスト高の
原因となつている。 したがつて、ダイヤモンド基焼結材料の製造に
際して用いられているような超高圧を用いること
なく、かつダイヤモンド基焼結材料の焼結とは別
個に、ダイヤモンド基焼結材料部材を超硬合金部
材に接合することができれば、従来一緒に挿入さ
れていた超硬合金部材の分だけダイヤモンド基焼
結材料の生産割合が増すことになつて、その分だ
けコスト低減をはかることができるようになる。 さらに、上記のように通常の接合手段ではダイ
ヤモンド基焼結材料部材を超硬合金部材に接合す
ることは困難であるから、例えば超硬合金製切刃
の刃先に極小のダイヤモンド基焼結材料を接合し
た構造の切削工具を製造することは困難である
が、超高圧を用いないで、これら両部材を接合す
ることができれば、前記切削工具の製造もきわめ
て容易となる。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、超高圧を用いずに、上記のダイヤモンド基焼
結材料部材を超硬合金部材に結合すべく研究を行
なつた結果、前記両部材の接合面に、少なくとも
B(ほう素):3〜20原子%を含有し、さらに必要
に応じてC(炭素):1〜10原子%を含有し、残り
の主要部がCoおよびNiのいずれか、または両方
からなる配合組成あるいは成分組成を有するろう
材を介在させた状態で、これら両部材を、30Kg/
cm2以上、実用的には30〜300Kg/cm2の圧力を付加
しながら、750〜900℃の温度に加熱すると、この
ろう材中のB成分、あるいはB成分とC成分が前
記両部材の結合相内に拡散することから、前記両
部材の結合相と前記ろう材とが一体化するように
なり、この結果前記両部材はきわめて高い接合強
度、すなわち20Kg/mm2以上の高い剪断強度で接合
されるようになるという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、結合相形成成分としてCoおよびNi
のいずれか、または両方を含有するダイヤモンド
基焼結材料部材を、同じく結合相形成成分として
CoおよびNiのいずれか、または両方を含有する
超硬合金部材に接合するに際して、これら両部材
の接合面に、少なくともB:3〜20原子%を含有
し、さらに必要に応じてC:1〜10原子%を含有
し、残りの主要部がCoおよびNiのいずれか、ま
たは両方からなる配合組成あるいは成分組成を有
するろう材を介在させた状態で、これら両部材
を、30Kg/cm2以上、実用的には30〜300Kg/cm2
圧力を付加しながら、750〜900℃の範囲内の所定
温度に加熱して、前記ろう材中のB成分、さらに
必要に応じてC成分を前記両部材内へ拡散させる
ことによつて前記両部材の強固な接合をはかつた
点に特徴を有するものである。 つぎに、この発明の接合方法において、その条
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) ろう材中のB含有量 B成分には、ろう材の融点を低下させて、接合
加熱温度である750〜900℃の温度で液相を形成
し、自身は加圧状態で、いずれも接合部材の結合
相の主要構成成分であるCoおよび/またはNi中
に拡散して、これら部材を一体化し、もつて強固
な接合をはかる作用があるが、その含有量が3原
子%未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方20原子%を越えて含有させると、両部材の接
合面にかなりの量のB成分が残留するようにな
り、このB成分は接合部材の結合相形成成分およ
びろう材構成成分と脆い化合物を形成し、この化
合物が多量に形成されると接合面の接合強度が著
しく低下するようになることから、その含有量を
3〜20原子%と定めた。 (b) ろう材中のC含有量 C成分は、B成分と共存した状態で、ろう材の
融点を一段と低下させ、ろう材を低温側で液相化
する作用をもつので、相対的に低い接合加熱温度
が要求される場合に必要に応じて配合あるいは含
有されるが、その含有量が1原子%未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方10原子%を越
えて含有させると、接合面に遊離炭素として残留
するようになつて、接合強度が低下するようにな
ることから、その含有量を1〜10原子%と定め
た。 (c) 接合加熱温度 750℃未満の接合加熱温度では、B成分の接合
部材への拡散速度が低く、この結果接合面に多量
のB成分が残留するようになつて、高い接合強度
を得ることができず、一方900℃を越えた接合加
熱温度にすると、特にダイヤモンド基焼結材料部
材に変質が起つて、高い接合強度は得られるもの
の、切削性能の劣化を招くようになることから、
その温度を750〜900℃と定めた。 (d) 付加圧力 接合に際して、接合部材の接合面に、接合強度
低下の原因となる空隙が形成されるのを防止する
ために圧力が付加されるが、付加圧力が30Kg/cm2
未満では完全に空隙発生を防止することができな
いので、30Kg/cm2以上の圧力を付加して空隙のな
い均一な接合面を得るようにする必要がある。な
お、付加圧力が高いほど接合強度は高くなるが、
実用的には30〜300Kg/cm2の付加圧力で十分満足
する接合強度を得ることができる。 なお、この発明の接合方法を実施するに当つ
て、ろう材は、それぞれ平滑に研削した接合面
に、メツキ法あるいは粉末塗布法などの方法によ
つて適用するのがよく、また、両部材の接合は、
雰囲気制御が可能なホツトプレス機を用い、非酸
化性ガス雰囲気中あるいは真空中で行なうのが好
ましく、密閉容器内での実施が可能ならば、雰囲
気は大気でもよい。 〔実施例〕 つぎに、この発明の接合方法を実施例により具
体的に説明する。 実施例 1 接合部材として、直径:7mmφ×厚さ:1mmの
寸法をもち、かつ第1表に示される成分組成をも
つたダイヤモンド基焼結材料部材と、直径:7mm
φ×厚さ:6mmの寸法をもち、かつ同じく第1表
に示される成分組成をもつた超硬合金部材を用意
した。 一方、ろう材形成粉末として、平均粒径:1.2μ
mを有するCo粉末、同1.8μmのCo−B合金
(B:30原子%含有)粉末、および同0.5μmの炭
素粉末を用意し、これら粉末をそれぞれ第1表に
示される配合組成に配合し、これに有機接着剤を
加えて混合してペースト状とし、これらのペース
トを、上記接合部材のそれぞれの接合面に、5μ
mの平均厚さで塗布した後、これらの両部材を接
合面で重ね合わせた状態で、ホツトプレ
【表】
【表】 ス機の内径:7mmφを有するモールド内に挿入
し、同じく第1表に示される条件で接合を行なう
ことによつて、本発明接合法1〜11および比較接
合法1〜4をそれぞれ実施した。 なお、比較接合法1〜4は、いずれもろう材の
配合組成および接合条件のうちのいずれかの条件
(※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れ
た条件で行なつたものである。 つぎに、この結果得られた接合部材の接合面の
剪断強度を測定すると共に、接合面の状況を観察
した。これらの測定および観察結果を第1表に合
せて示した。 実施例 2 接合部材として、直径:6mmφ×厚さ:1.2mm
の寸法をもち、かつ第2表に示される成分組成を
有するダイヤモンド基焼結材料部材と、直径:6
mmφ×厚さ:4mmの寸法を有し、同じく第2表に
示される成分組成をもつた超硬合金部材を用意し
た。 一方、ろう材形成粉末として、平均粒径:1.5μ
mを有するNi−B合金(B:20原子%含有)粉
末、同1.8μmのCo−B合金(B:30原子%含有)
粉末、同1.2μmのCo粉末、同1.5μmのNi粉末、
および0.5μmの炭素粉末を用意し、これら粉末を
第2表に示される配合組成に配合し、これに有機
接着剤を加えて混合してペースト状とし、これら
のペーストを、前記ダイヤモンド基焼結材料部材
の接合面に8μmの平均厚さで塗布し、ついで、
このように調製したダイヤモンド基焼結部材を接
合面同志が接触した状態で上記超硬合金部材に重
ね合わせ、これを上下の黒鉛パンチで加圧する形
式のホツトプレス機の内径:6mmφを有するキヤ
ビテイ内に挿入し、同じく第2表に示される条件
で接合を行なうことによつて本発明接合法12〜22
および比較接合法5〜8をそれぞれ実施した。 なお、比較接合法5〜8は、いずれも実施例1
におけると同様に、いずれかの条件がこの発明の
範囲から外れた条件で行なつたものである。 これらについても、実施例1におけると同様に
【表】 接合面の剪断強度を測定し、かつ接合面状況を観
察し、その結果を第2表に示した。 また、本発明接合法12,13、および14につい
て、得られた接合部材の接合面におけるBおよび
Niの最大拡散深さを、それぞれXMA(X線マイ
クロアナライザー)により測定したところ、第3
表に示される結果を示した。
〔発明の効果〕
第1〜3表に示される結果から明らかなよう
に、本発明接合法によれば、ろう材構成成分の接
合部材への拡散が十分に行なわれ、接合面に空隙
などの発生なく、良好な接合状態で、しかも20
Kg/mm2以上の高い剪断強度で強固にダイヤモンド
基焼結材料部材を超硬合金部材に接合することが
できるのに対して、比較接合法1〜8に見られる
ように、ろう材の成分組成および接合条件のうち
のいずれかの条件でもこの発明の範囲から外れる
と、接合状態が悪く、かつ接合面の剪断強度も20
Kg/mm2以下と低く、高い接合強度での接合が不可
能であることがわかる。 上述のように、この発明の接合方法によれば、
ダイヤモンド基焼結材料部材を超硬合金部材に、
超高圧を用いることなく、強固に接合することが
できるので、ダイヤモンド基焼結材料の製造コス
トの低減や、その使用分野の著しい拡大をはかれ
るなど工業上有用な効果がもたらされるのであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 結合相形成成分としてCoおよびNiのいずれ
    か、または両方を含有するダイヤモンド基焼結材
    料部材を、同じく結合相形成成分としてCoおよ
    びNiのいずれか、または両方を含有する炭化タ
    ングステン基超硬合金部材に接合するに際して、
    これら両部材の接合面に、少なくともB:3〜20
    原子%を含有し、残りの主要部がCoおよびNiの
    いずれか、または両方からなる配合組成あるいは
    成分組成を有するろう材を介在させた状態で、こ
    れら両部材を、30Kg/cm2以上の圧力を付加しなが
    ら、750〜900℃の範囲内の所定温度に加熱して、
    前記ろう材中のB成分を前記両部材内へ拡散する
    ことを特徴とするダイヤモンド基焼結材料部材を
    炭化タングステン基超硬合金部材に接合する方
    法。 2 結合相形成成分としてCoおよびNiのいずれ
    か、または両方を含有するダイヤモンド基焼結材
    料部材を、同じく結合相形成成分としてCoおよ
    びNiのいずれか、または両方を含有する炭化タ
    ングステン基超硬合金部材に接合するに際して、
    これら両部材の接合面に、少なくともB:3〜20
    原子%とC:1〜10原子%を含有し、残りの主要
    部がCoおよびNiのいずれか、または両方からな
    る配合組成あるいは成分組成を有するろう材を介
    在させた状態で、これら両部材を、30Kg/cm2以上
    の圧力を付加しながら、750〜900℃の範囲内の所
    定温度に加熱して、前記ろう材中のBおよびC成
    分を前記両部材内へ拡散させることを特徴とする
    ダイヤモンド基焼結材料部材を炭化タングステン
    基超硬合金部材に接合する方法。
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