JPS61193770A

JPS61193770A - 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

Info

Publication number: JPS61193770A
Application number: JP3234985A
Authority: JP
Inventors: Taijiro Sugisawa; 杉澤　泰次郎; Kisho Miwa; 三輪　紀章; Masami Kayukawa; 正実粥川
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1986-08-28
Also published as: JPH0369860B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、５万気圧以りの超高圧下で、約１４
００℃の高温に加熱して焼結することによって製造され
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っているのが現状で
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っている。

したがって、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−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って、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
合金部材に接合すべく研究を行なった結果、前記両部材
の接合面に、少なくともＢ（はう素）：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、３０
　Ｈ／　ａｉｒ以上、実用的には３０〜３００Ｋｇ／Ｃ
ｄ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／ｍ＋＋Ｉ以上の古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っ
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、３０　
Ｋ９　／　ｃｄ以上、実用的には３０〜３００Ｋｇ／ｃ
＃ｉ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、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
よって前記両部材の強固な接合をはかった点に特徴を有
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、もって強固な接合をはかる作用があるが
、その含有口が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、この日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ｍ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って、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
留するようになって、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って、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３０Ｋｙ／ｄ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、３０に９／ａ
ｉ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／ｃＩＩＩ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。

キ法あるいは粉末塗布法などの方法によって適用するの
がよく、また、両部材の接合は、雰囲気制御が可能なホ
ットプレス磯を用い、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、直径ニア履φ×厚さ＝１ｓの寸法をも
ち、かつ第１表に示される成分組成をもったダイヤモン
ド基焼結材料部材と、直径ニア麿φ×厚さ：６ｍｔａ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
っ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：１２μｍを有
するＣｏ粉末、同１．８μｎ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、これに有様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、５μｍ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、ホットプレス機
の内径ニアｍ＋φ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って、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ったも
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：６＃１Ｉｌｌφ×厚さ：　　１
．２ａｍ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＝６ｍφ
Ｘ厚さ：４ｍの寸法を有し、同じく第２表に示される成
分組成をもっ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：１５μｍを有
するＮ１−Ｂ合金（Ｂ　：　２０原子％含有）粉末、同
１．８ｕｍのＣｏ−８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
する形式のホットプレス機の内径二６ｍφを有するキャ
ビティ内に挿入し、同じく第２表に示される条件で接合
を行なうことによって本発明接合法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
条件で行なったものである。

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、（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２０８ｙ／−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２０８ｙ／−
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
茗しい拡大をはがれるなど工業上有用な効果がもたらさ
れるのである。

Claims

【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／ｃｍ＾２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／ｃ
ｍ＾２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。