JPH052347B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH052347B2 JPH052347B2 JP60148094A JP14809485A JPH052347B2 JP H052347 B2 JPH052347 B2 JP H052347B2 JP 60148094 A JP60148094 A JP 60148094A JP 14809485 A JP14809485 A JP 14809485A JP H052347 B2 JPH052347 B2 JP H052347B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- single crystal
- metal layer
- intermediate metal
- knife
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Nonmetal Cutting Devices (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
- Knives (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔利用分野〕
本発明は外科手術や超ミクロトーム用に用いる
生体の切開及び試料切断を目的としたダイヤモン
ドナイフに関するものであり、極めて経済的かつ
高品質のダイヤモンドナイフを提供するものであ
る。
生体の切開及び試料切断を目的としたダイヤモン
ドナイフに関するものであり、極めて経済的かつ
高品質のダイヤモンドナイフを提供するものであ
る。
ダイヤモンドは最高の硬度を有し、また加工に
より鋭利な刃先を形成させうることから手術用ナ
イフとして利用されている。しかしながら従来の
ダイヤモンドナイフは高価格であるため、その用
途が限定され、いまだに広く普及するところには
いたつていない。
より鋭利な刃先を形成させうることから手術用ナ
イフとして利用されている。しかしながら従来の
ダイヤモンドナイフは高価格であるため、その用
途が限定され、いまだに広く普及するところには
いたつていない。
従来のダイヤモンドナイフが高価である最大の
理由としては次の2点が挙げられる。
理由としては次の2点が挙げられる。
(1) 素材となる不純物の少ない高品質のダイヤモ
ンド原石そのものが希少で高価であること。
ンド原石そのものが希少で高価であること。
(2) ダイヤモンド部分にこれを保持するためのつ
かみ代を要し、このつかみ代がダイヤモンドの
全長の大半を占めるため、切刃の幅に対し第2
図に示すように2〜5倍程度の全長を必要とす
ること。
かみ代を要し、このつかみ代がダイヤモンドの
全長の大半を占めるため、切刃の幅に対し第2
図に示すように2〜5倍程度の全長を必要とす
ること。
以上の条件を満たすようなダイヤモンド原石は
かなり大型で、かつ全体にわたつて不純物の少な
い高品質のものが要求されるため、きわめて高価
格なものとなつてしまう。この問題点を解決する
ためには、前記のつかみ代を最小限にすることが
考えられる。
かなり大型で、かつ全体にわたつて不純物の少な
い高品質のものが要求されるため、きわめて高価
格なものとなつてしまう。この問題点を解決する
ためには、前記のつかみ代を最小限にすることが
考えられる。
従来のダイヤモンドナイフがそのダイヤモンド
部分の大半をつかみ代として利用せざるを得なか
つた理由はその保持方法による。すなわち従来の
保持方法はダイヤモンド素材を粉末合金により焼
結、溶融金属中に鋳込む、圧入する、樹脂による
接着等が一般的であるが、これらの方法はダイヤ
モンドをその保持部分が機械的に締めつけている
だけで、言いかえればダイヤモンド部分と保持部
分との摩擦力によつて保持が成り立つている場合
と、いわゆる接着力により保持が成り立つている
場合とがある。したがつて刃先加工上実際の使用
に耐えるだけの十分な保持強度を得るためには大
きなつかみ代を必要としていた。
部分の大半をつかみ代として利用せざるを得なか
つた理由はその保持方法による。すなわち従来の
保持方法はダイヤモンド素材を粉末合金により焼
結、溶融金属中に鋳込む、圧入する、樹脂による
接着等が一般的であるが、これらの方法はダイヤ
モンドをその保持部分が機械的に締めつけている
だけで、言いかえればダイヤモンド部分と保持部
分との摩擦力によつて保持が成り立つている場合
と、いわゆる接着力により保持が成り立つている
場合とがある。したがつて刃先加工上実際の使用
に耐えるだけの十分な保持強度を得るためには大
きなつかみ代を必要としていた。
本発明は従来技術の問題点を解決し、安価なダ
イヤモンドナイフを供給するものである。
イヤモンドナイフを供給するものである。
本発明によるダイヤモンドナイフの代表的な構
造を第1図に示す。この図においてダイヤモンド
部分1はその先端部で切刃を形成し、保持部分2
と中間金属層3を介して強固に接合されている。
ダイヤモンド部分1と中間金属層3の接合界面付
近の構造を、さらに拡大すると第3図のようにな
り、中間金属層3の内部特にダイヤモンド部分と
の界面には炭化物4が存在する。この炭化物4は
Siあるいはa、a、a族の遷移金属とダイ
ヤモンドの反応により炭化物が生成され、ダイヤ
モンド部分1と中間金属層3を強固に接合する役
割を持つ。このような接合は中間金属層3にあら
かじめa、a、a族の遷移金属もしくはSi
を含有させておき、ダイヤモンドを接触させた状
態で1000〜1300℃に加熱することで容易に作成可
能である。また中間金属層にあらかじめ含有させ
ておく該炭化物生成元素の含有率は0.5〜30重量
%であることが望ましい。
造を第1図に示す。この図においてダイヤモンド
部分1はその先端部で切刃を形成し、保持部分2
と中間金属層3を介して強固に接合されている。
ダイヤモンド部分1と中間金属層3の接合界面付
近の構造を、さらに拡大すると第3図のようにな
り、中間金属層3の内部特にダイヤモンド部分と
の界面には炭化物4が存在する。この炭化物4は
Siあるいはa、a、a族の遷移金属とダイ
ヤモンドの反応により炭化物が生成され、ダイヤ
モンド部分1と中間金属層3を強固に接合する役
割を持つ。このような接合は中間金属層3にあら
かじめa、a、a族の遷移金属もしくはSi
を含有させておき、ダイヤモンドを接触させた状
態で1000〜1300℃に加熱することで容易に作成可
能である。また中間金属層にあらかじめ含有させ
ておく該炭化物生成元素の含有率は0.5〜30重量
%であることが望ましい。
なぜならば0.5重量%以下の含有率ではダイヤ
モンドと該炭化物生成元素の反応は十分に起こら
ず必要な接合強度は得られない。逆に含有率が30
重量%を越えた場合、接合は可能であるものゝダ
イヤモンドと中間金属層の反応が速く進み過ぎ、
必要以上に多くのダイヤモンドが炭化物に変わつ
てしまう。またこのようにして生成した炭化物層
は総じてその厚みが厚くなり過ぎることが多く、
ダイヤモンドと炭化物との熱膨張率の違いから生
じる熱応力により炭化物層またはダイヤモンドの
内部に亀裂が発生したり、あるいはダイヤモンド
と炭化物層との接合界面より剥離し易くなるとい
う問題点が起こる。上記のように該炭化物生成元
素の含有率が適正であれば、該熱応力はそれほど
大きくはならず、また中間金属層が応力を緩和す
るため上記の問題は生じない。
モンドと該炭化物生成元素の反応は十分に起こら
ず必要な接合強度は得られない。逆に含有率が30
重量%を越えた場合、接合は可能であるものゝダ
イヤモンドと中間金属層の反応が速く進み過ぎ、
必要以上に多くのダイヤモンドが炭化物に変わつ
てしまう。またこのようにして生成した炭化物層
は総じてその厚みが厚くなり過ぎることが多く、
ダイヤモンドと炭化物との熱膨張率の違いから生
じる熱応力により炭化物層またはダイヤモンドの
内部に亀裂が発生したり、あるいはダイヤモンド
と炭化物層との接合界面より剥離し易くなるとい
う問題点が起こる。上記のように該炭化物生成元
素の含有率が適正であれば、該熱応力はそれほど
大きくはならず、また中間金属層が応力を緩和す
るため上記の問題は生じない。
また該金属中間層は保持部分2に接合される
が、この接合には通常の接合法、例えばろう付、
溶接等を利用することができる。場合によつては
保持部分2を大きくし、これを機械的に保持して
もよい。保持部分2の材料はナイフの各用途に応
じたものを選ぶことができるが、その強度、耐食
性、接合の容易さ等の条件から金属または金属の
炭化物、窒化物を主成分とする無機材料を使用す
ることが好ましい。
が、この接合には通常の接合法、例えばろう付、
溶接等を利用することができる。場合によつては
保持部分2を大きくし、これを機械的に保持して
もよい。保持部分2の材料はナイフの各用途に応
じたものを選ぶことができるが、その強度、耐食
性、接合の容易さ等の条件から金属または金属の
炭化物、窒化物を主成分とする無機材料を使用す
ることが好ましい。
本発明の目的とするダイヤモンドナイフは外科
手術用のメスや、生体の顕微鏡観察用薄片試料を
切り取るためのミクロトームの刃に最適である。
特に外科手術用のメスにおいては細長いダイヤモ
ンドのブレードを必要とする。このため天然ダイ
ヤモンド原石の中から細長い物を選別して用いて
いる。しかし高品質でこのような特殊な形状の原
石を多量にそろえることは難しい。
手術用のメスや、生体の顕微鏡観察用薄片試料を
切り取るためのミクロトームの刃に最適である。
特に外科手術用のメスにおいては細長いダイヤモ
ンドのブレードを必要とする。このため天然ダイ
ヤモンド原石の中から細長い物を選別して用いて
いる。しかし高品質でこのような特殊な形状の原
石を多量にそろえることは難しい。
発明者等は超高圧、高温下で大型の単結晶ダイ
ヤモンドを人工合成することに成功しており、高
品質で欠陥の少ないこの合成ダイヤモンド単結晶
は、本発明のダイヤモンドナイフに好適である。
特に合成ダイヤモンド単結晶は六面体、六−八面
体、八面体の形状を持つもので天然に存する如き
細長い原石を合成することは困難であるが、本発
明により合成単結晶を有効に利用することが可能
となる。
ヤモンドを人工合成することに成功しており、高
品質で欠陥の少ないこの合成ダイヤモンド単結晶
は、本発明のダイヤモンドナイフに好適である。
特に合成ダイヤモンド単結晶は六面体、六−八面
体、八面体の形状を持つもので天然に存する如き
細長い原石を合成することは困難であるが、本発
明により合成単結晶を有効に利用することが可能
となる。
第5図a,bは本発明による外科手術用ダイヤ
モンドナイフの1例である。ダイヤモンド単結晶
と支持部分の接合面積を増大せしめるために、第
5図aではダイヤモンド部分と支持部分の当接面
双方に凹凸を設け、第5図bでは接合面を長軸方
向の断面より傾けてある。これにより中間金属層
による接合強度が増大する。
モンドナイフの1例である。ダイヤモンド単結晶
と支持部分の接合面積を増大せしめるために、第
5図aではダイヤモンド部分と支持部分の当接面
双方に凹凸を設け、第5図bでは接合面を長軸方
向の断面より傾けてある。これにより中間金属層
による接合強度が増大する。
本発明の中間金属層はAgロウ、Auロウ、Niロ
ウ等に周期律表第a、a、a族金属もしく
はSiを含むものであるが、特に耐食性やダイヤモ
ンドと支持部分とのロウ付けによつて生じる熱応
力緩和の観点からはAuを主成分としZn、Mn、
Cn、Si、Al等を含有するAuロウが好ましい。
ウ等に周期律表第a、a、a族金属もしく
はSiを含むものであるが、特に耐食性やダイヤモ
ンドと支持部分とのロウ付けによつて生じる熱応
力緩和の観点からはAuを主成分としZn、Mn、
Cn、Si、Al等を含有するAuロウが好ましい。
ダイヤモンドと接合する支持部分の材料として
は、各種の金属材料や無機材料が用いられるが、
熱膨張係数がダイヤモンドに近い物が好ましい。
ダイヤモンドの20℃〜800℃における平均線膨張
係数は3.14×10-6/℃である。中間金属層の組成
や厚みにより、接合部分の熱応力はかなり緩和す
ることが可能であるが、実際上は線膨張係数が10
×10-6/℃以下、好ましくは7×10-6/℃以下の
材料で支持部分を構成する。適した材料としては
W、Mo又はこれ等を主成分とする焼結合金、
Al2O3、ZrO2、Si3N4、SiC等のセラミツク、
WC、TiC、TaC等を主成分とする超硬合金等が
適している。特にW、MoやW、Moを主成分と
する焼結合金は加工が容易であり、機械的なクラ
ンプやネジによりナイフ把手に固定したり、又ロ
ウ付けにより固定することもできる。
は、各種の金属材料や無機材料が用いられるが、
熱膨張係数がダイヤモンドに近い物が好ましい。
ダイヤモンドの20℃〜800℃における平均線膨張
係数は3.14×10-6/℃である。中間金属層の組成
や厚みにより、接合部分の熱応力はかなり緩和す
ることが可能であるが、実際上は線膨張係数が10
×10-6/℃以下、好ましくは7×10-6/℃以下の
材料で支持部分を構成する。適した材料としては
W、Mo又はこれ等を主成分とする焼結合金、
Al2O3、ZrO2、Si3N4、SiC等のセラミツク、
WC、TiC、TaC等を主成分とする超硬合金等が
適している。特にW、MoやW、Moを主成分と
する焼結合金は加工が容易であり、機械的なクラ
ンプやネジによりナイフ把手に固定したり、又ロ
ウ付けにより固定することもできる。
本発明によれば従来のダイヤモンドナイフにお
けるダイヤモンド単結晶部分の大半を占めていた
つかみ代を最小限にすることができるため、使用
するダイヤモンド原石の大きさを半分近くまで減
少することができ、その価格を著しく低減させる
ことができる。またその用途によつては該つかみ
代を第4図のようになくしてしまうこともでき、
このような使用方法ではダイヤモンド単結晶部分
の大きさを従来の半分以下にすることも可能にな
る。さらに本発明を応用すれば第5図に示すよう
に刃先部分のみをダイヤモンド単結晶で構成し、
それ以外の部分を金属等で置き換えた形状のもの
を作成することも可能で、使用するダイヤモンド
単結晶の大きさを著しく低減できる。
けるダイヤモンド単結晶部分の大半を占めていた
つかみ代を最小限にすることができるため、使用
するダイヤモンド原石の大きさを半分近くまで減
少することができ、その価格を著しく低減させる
ことができる。またその用途によつては該つかみ
代を第4図のようになくしてしまうこともでき、
このような使用方法ではダイヤモンド単結晶部分
の大きさを従来の半分以下にすることも可能にな
る。さらに本発明を応用すれば第5図に示すよう
に刃先部分のみをダイヤモンド単結晶で構成し、
それ以外の部分を金属等で置き換えた形状のもの
を作成することも可能で、使用するダイヤモンド
単結晶の大きさを著しく低減できる。
実施例 1
第4図に示す構造の超ミクロトーム用ダイヤモ
ンドナイフを試作した。保持部分2にはSUS304
を使用し、ダイヤモンド単結晶部分1には0.5カ
ラツトの原石より切り出した素材を用いた。中間
金属層3には95Au−5Ti合金を用い、これをダ
イヤモンド単結晶部分と接触させ1100℃で界面を
反応させ、中間金属層3と保持部分2の接合は
Agロウによるロウ付けで行つた。刃先加工及び
実際の使用を通してダイヤモンド単結晶部分がは
ずれることもなく、同形状の従来のダイヤモンド
ナイフと比較して、使用したダイヤモンド単結晶
の大きさは約40%であつた。
ンドナイフを試作した。保持部分2にはSUS304
を使用し、ダイヤモンド単結晶部分1には0.5カ
ラツトの原石より切り出した素材を用いた。中間
金属層3には95Au−5Ti合金を用い、これをダ
イヤモンド単結晶部分と接触させ1100℃で界面を
反応させ、中間金属層3と保持部分2の接合は
Agロウによるロウ付けで行つた。刃先加工及び
実際の使用を通してダイヤモンド単結晶部分がは
ずれることもなく、同形状の従来のダイヤモンド
ナイフと比較して、使用したダイヤモンド単結晶
の大きさは約40%であつた。
実施例 2
第5図aに示す構造の外科手術用ダイヤモンド
ナイフ素材を試作した。これは従来1ケのダイヤ
モンド単結晶のみで構成されていた形状(全長6
mm幅1mm厚さ0.5mm)の一部分を金属保持部2に
置き換えたものである。保持部2にはタングステ
ン粉末焼結合金を用い、ダイヤモンド単結晶部1
は最大辺長3mmの素材を約0.4カラツトの原石か
ら切り出して用いた。この両者の接合面は接合面
積を増すためレーザーにより波状に加工した。
ナイフ素材を試作した。これは従来1ケのダイヤ
モンド単結晶のみで構成されていた形状(全長6
mm幅1mm厚さ0.5mm)の一部分を金属保持部2に
置き換えたものである。保持部2にはタングステ
ン粉末焼結合金を用い、ダイヤモンド単結晶部1
は最大辺長3mmの素材を約0.4カラツトの原石か
ら切り出して用いた。この両者の接合面は接合面
積を増すためレーザーにより波状に加工した。
中間金属層3にはAu−5Taを使用し、ダイヤ
モンド単結晶部1の波状加工面と接触させて、真
空炉内で1200℃まで加熱反応させた後、中間金属
層3を保持部分2の接合面と同形状に加工し、こ
の両者をAu−10Znロウ材を用いて約850℃でロ
ウ付けした。これを刃先加工し、実際の使用テス
トを行つたが強度的に何ら問題はなかつた。接合
部の剪断強度は測定の結果21Kg/mm2を示した。
モンド単結晶部1の波状加工面と接触させて、真
空炉内で1200℃まで加熱反応させた後、中間金属
層3を保持部分2の接合面と同形状に加工し、こ
の両者をAu−10Znロウ材を用いて約850℃でロ
ウ付けした。これを刃先加工し、実際の使用テス
トを行つたが強度的に何ら問題はなかつた。接合
部の剪断強度は測定の結果21Kg/mm2を示した。
従来の外科手術用ダイヤモンドナイフでは2〜
3カラツトの原石から全長6mmの素材を切り出し
て使用していたことから計算すると、本試作品に
要した素材費用は従来品の約25%であつた。
3カラツトの原石から全長6mmの素材を切り出し
て使用していたことから計算すると、本試作品に
要した素材費用は従来品の約25%であつた。
実施例 3
第5図bに示す構造の外科手術用ダイヤモンド
ナイフ素材を試作した。ダイヤモンド単結晶部1
及び保持部2を斜めに切断した形状にし、保持部
2の材料にはSi3N4とTiCの複合焼結体を選んだ。
その他の条件は実施例2と同様とした。接合部分
の剪断強度は23Kg/mm2であつた。また本試作品に
要した素材費用は従来品の約20%であつた。
ナイフ素材を試作した。ダイヤモンド単結晶部1
及び保持部2を斜めに切断した形状にし、保持部
2の材料にはSi3N4とTiCの複合焼結体を選んだ。
その他の条件は実施例2と同様とした。接合部分
の剪断強度は23Kg/mm2であつた。また本試作品に
要した素材費用は従来品の約20%であつた。
第1図は本発明によるダイヤモンドナイフの構
造を示した断面図であり、3は中間金属層を示
す。第2図は従来の代表的なダイヤモンドナイフ
の構造を示した断面図であり、1はダイヤモンド
単結晶部分、2は保持部分を示す。第3図は、第
1図のうちダイヤモンド単結晶部分1と中間金属
層3との界面付近を示した図であり、4は炭化物
を示す。第4図及び第5図abは、それぞれ本発
明の実施態様を示したものである。第4図は断面
図、第5図abは上面図及び側面図を示す。
造を示した断面図であり、3は中間金属層を示
す。第2図は従来の代表的なダイヤモンドナイフ
の構造を示した断面図であり、1はダイヤモンド
単結晶部分、2は保持部分を示す。第3図は、第
1図のうちダイヤモンド単結晶部分1と中間金属
層3との界面付近を示した図であり、4は炭化物
を示す。第4図及び第5図abは、それぞれ本発
明の実施態様を示したものである。第4図は断面
図、第5図abは上面図及び側面図を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 切刃を構成するダイヤモンド単結晶部分と、
これを支持するダイヤモンド以外の無機材料より
なる支持部分から構成され、かゝるダイヤモンド
単結晶部分と支持部分との接合が中間金属層によ
つてなされ、かつかゝる中間金属層とダイヤモン
ド単結晶との界面に周期率表a、a、a族
の遷移金属もしくはSiの炭化物層が存在すること
を特徴とするダイヤモンドナイフ。 2 特許請求の範囲第1項において中間金属層が
周期率表a、a、a族の遷移金属もしくは
Siのうち少なくとも1種類以上含む合金であり、
かつかゝる中間金属層に含まれる周期率表a、
a、a族の遷移金属もしくはSiの含有率が
0.5〜30重量%の範囲であることを特徴とするダ
イヤモンドナイフ。 3 中間金属層によつて接合されたダイヤモンド
単結晶部分とダイヤモンド以外の支持部分の断面
形状が、接合面近傍において実質的に同一形状を
なすことを特徴とする特許請求の範囲第1項、ま
たは第2項記載のダイヤモンドナイフ。 4 中間金属層によつて接合されたダイヤモンド
単結晶部分とダイヤモンド以外の無機材料よりな
る支持部分の当接面の一方、もしくは双方が凹凸
を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項、または第2項、または第3項記載のダイヤモ
ンドナイフ。 5 中間金属層によつて接合されたダイヤモンド
単結晶部分とダイヤモンド以外の無機材料よりな
る支持部分の当接面が接合された部材全体の長軸
方向に対する直角断面に対して傾いており、該直
角断面より大きな接合面積を有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項、または第2項、また
は第3項、または第4項記載のダイヤモンドナイ
フ。 6 ダイヤモンド単結晶が超高圧、高温下で合成
された合成ダイヤモンド単結晶であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項、または第2項、ま
たは第3項、または第4項、または第5項記載の
ダイヤモンドナイフ。 7 中間金属層が金を主成分とし、周期率表
a、a、a族金属もしくはSiを0.5〜30重量
%含有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項、または第2項、または第3項、または第4
項、または第5項、または第6項記載のダイヤモ
ンドナイフ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148094A JPS628778A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | ダイヤモンドナイフ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148094A JPS628778A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | ダイヤモンドナイフ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS628778A JPS628778A (ja) | 1987-01-16 |
| JPH052347B2 true JPH052347B2 (ja) | 1993-01-12 |
Family
ID=15445104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60148094A Granted JPS628778A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | ダイヤモンドナイフ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS628778A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4304307B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2009-07-29 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 医療用器具 |
| US20080250656A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-16 | Kai U.S.A., Ltd., Dba Kershaw Knives | Composite knife blade |
| CN104325579B (zh) * | 2014-10-21 | 2017-02-01 | 重庆凯隆模具塑胶有限公司 | 去毛刺及飞边的刀具 |
| US10730193B2 (en) | 2015-06-22 | 2020-08-04 | Kyocera Corporation | Cutter |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP60148094A patent/JPS628778A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS628778A (ja) | 1987-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |