JPH0663900A - ウォータージェットノズル - Google Patents
ウォータージェットノズルInfo
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- JPH0663900A JPH0663900A JP4245496A JP24549692A JPH0663900A JP H0663900 A JPH0663900 A JP H0663900A JP 4245496 A JP4245496 A JP 4245496A JP 24549692 A JP24549692 A JP 24549692A JP H0663900 A JPH0663900 A JP H0663900A
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- compound
- hard phase
- water jet
- jet nozzle
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 超硬合金、アルミナよりも強く、サファイ
ヤ、ダイヤモンドよりも安価な、コスト・パフォーマン
スに優れたウォータージェットノズルを提供する。 【構成】 粒度が0.5〜10μmのWCを用い、同じ
く粒度が1.0〜5.0μmのWB及び同5〜10μmの
Coを混合した混合物を1,500kgf/cm2(約
147×10Pa)の圧力にてプレス成形し、直径10
mm×高さ5mmの成形体を得た。この成形体を真空中
にてそれぞれ1450℃、1500℃及び1550℃に
て1時間焼結してウォータージェットノズルとした。 【効果】 硬度が高く、しかも緻密で靱性にも優れるサ
ーメット合金を用いたので、従来のサファイヤ、ダイヤ
モンドを用いたものに比べ、安価でしかも耐久性に優れ
たものとなった。
ヤ、ダイヤモンドよりも安価な、コスト・パフォーマン
スに優れたウォータージェットノズルを提供する。 【構成】 粒度が0.5〜10μmのWCを用い、同じ
く粒度が1.0〜5.0μmのWB及び同5〜10μmの
Coを混合した混合物を1,500kgf/cm2(約
147×10Pa)の圧力にてプレス成形し、直径10
mm×高さ5mmの成形体を得た。この成形体を真空中
にてそれぞれ1450℃、1500℃及び1550℃に
て1時間焼結してウォータージェットノズルとした。 【効果】 硬度が高く、しかも緻密で靱性にも優れるサ
ーメット合金を用いたので、従来のサファイヤ、ダイヤ
モンドを用いたものに比べ、安価でしかも耐久性に優れ
たものとなった。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、岩石やコンクリート等
を粉砕するために超高圧水の噴射を用いるウォータージ
ェット切断装置に用いられるウォータージェットノズル
に関するものであり、特に焼結が容易であり、硬度及び
靱性が極めて高く、良好な特性を有するサーメット合金
を用いたウォータージェットノズルに関するものであ
る。
を粉砕するために超高圧水の噴射を用いるウォータージ
ェット切断装置に用いられるウォータージェットノズル
に関するものであり、特に焼結が容易であり、硬度及び
靱性が極めて高く、良好な特性を有するサーメット合金
を用いたウォータージェットノズルに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から岩石やコンクリート等を粉砕す
るために超高圧水の噴射を用いるウォータージェット切
断装置が用いられている。かかるウォータージェット切
断装置によれば図13に示すように、X軸及びY軸上に
二次元的に自動制御されるホルダー部1に操作ハンドル
2を持つZ軸上の昇降装置3を介してノズルヘッド4を
把持し、該ノズルヘッド4の下部に、下端に噴出口5を
持ち、側部に研磨剤の供給ホース6を接続したウォータ
ージェットの噴出ノズル7を設け、研磨剤を含んだ超高
圧のウォータージェットによりワーク(W)が平面的な
所定形状に切断される。
るために超高圧水の噴射を用いるウォータージェット切
断装置が用いられている。かかるウォータージェット切
断装置によれば図13に示すように、X軸及びY軸上に
二次元的に自動制御されるホルダー部1に操作ハンドル
2を持つZ軸上の昇降装置3を介してノズルヘッド4を
把持し、該ノズルヘッド4の下部に、下端に噴出口5を
持ち、側部に研磨剤の供給ホース6を接続したウォータ
ージェットの噴出ノズル7を設け、研磨剤を含んだ超高
圧のウォータージェットによりワーク(W)が平面的な
所定形状に切断される。
【0003】かかる従来のウォータージェット切断装置
に用いられるウォータージェットの媒体としては、水だ
けの場合と、図13に示される装置のように水にザクロ
石等の研磨剤を入れる場合がある。研磨剤を含む水の場
合に使用されるノズルの材質としては、特性として硬さ
の因子が最も重要であり、超硬合金、B4C、ダイヤモ
ンド等が用いられている。また、水だけの場合には、研
磨剤を含む場合ほどの硬さは求められず、Al2O3、超
硬合金が利用されている。
に用いられるウォータージェットの媒体としては、水だ
けの場合と、図13に示される装置のように水にザクロ
石等の研磨剤を入れる場合がある。研磨剤を含む水の場
合に使用されるノズルの材質としては、特性として硬さ
の因子が最も重要であり、超硬合金、B4C、ダイヤモ
ンド等が用いられている。また、水だけの場合には、研
磨剤を含む場合ほどの硬さは求められず、Al2O3、超
硬合金が利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の従来の
ウォータージェットノズルについては次のような問題が
あった。すなわち媒体が水だけの場合は、水圧が500
kg/cm2以下では、Al2O3、超硬合金でも十分な期間使
用できるが、500kg/cm2を越えると両材料とも気泡が
つぶれる時の水の衝撃で、粒子が剥離しやすく、十分な
耐久性が得られない。そのため従来、500kg/cm2を越
える水圧の場合、サファイヤ、ダイヤモンド等がノズル
に使用されていた。
ウォータージェットノズルについては次のような問題が
あった。すなわち媒体が水だけの場合は、水圧が500
kg/cm2以下では、Al2O3、超硬合金でも十分な期間使
用できるが、500kg/cm2を越えると両材料とも気泡が
つぶれる時の水の衝撃で、粒子が剥離しやすく、十分な
耐久性が得られない。そのため従来、500kg/cm2を越
える水圧の場合、サファイヤ、ダイヤモンド等がノズル
に使用されていた。
【0005】したがって、研磨剤を含む場合も含まない
場合もダイヤモンド等が利用され、特に媒体が水だけの
場合にも一定以上の高圧水を用いる場合にはダイヤモン
ドを適用する必要があり、かかるダイヤモンド等は高価
であり、特に寸法の大きいノズルの場合は極めて高価な
ものとなり工業的な適用が採算を考慮した場合困難とな
るという問題があった。
場合もダイヤモンド等が利用され、特に媒体が水だけの
場合にも一定以上の高圧水を用いる場合にはダイヤモン
ドを適用する必要があり、かかるダイヤモンド等は高価
であり、特に寸法の大きいノズルの場合は極めて高価な
ものとなり工業的な適用が採算を考慮した場合困難とな
るという問題があった。
【0006】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、500kg/cm2以上の高圧水
によるエロージョン摩耗に対して、超硬合金、アルミナ
よりも強く、サファイヤ、ダイヤモンドよりも安価な、
コスト・パフォーマンスに優れたウォータージェットノ
ズルを提供することを目的とする。
みてなされたものであって、500kg/cm2以上の高圧水
によるエロージョン摩耗に対して、超硬合金、アルミナ
よりも強く、サファイヤ、ダイヤモンドよりも安価な、
コスト・パフォーマンスに優れたウォータージェットノ
ズルを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために種々検討した結果、ウォータージェット
ノズルにおいて、良好な耐エロージョン摩耗を得るため
に強度と靱性の両因子が一定値以上必要であることが判
明した。本発明者はかかる観点から一定値以上の強度と
靱性を備え得る材料としてサーメット合金に着目してさ
らに研究を進め、WB粉末、Co粉末および/またはM
oB粉末、及びMC、MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上−以下の説明において同様)の
粉末を混合、焼結したサーメット合金はMC、MN及び
MCNの1種または2種以上及びW−Co−B化合物お
よび/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質
相、並びにCoを主体とする結合相とからなり、このサ
ーメット合金は高い靱性と硬度を兼備し、ウォータージ
ェットノズルとしての硬度及び靱性の両特性を満足する
ものであることを知見するに至った
達成するために種々検討した結果、ウォータージェット
ノズルにおいて、良好な耐エロージョン摩耗を得るため
に強度と靱性の両因子が一定値以上必要であることが判
明した。本発明者はかかる観点から一定値以上の強度と
靱性を備え得る材料としてサーメット合金に着目してさ
らに研究を進め、WB粉末、Co粉末および/またはM
oB粉末、及びMC、MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上−以下の説明において同様)の
粉末を混合、焼結したサーメット合金はMC、MN及び
MCNの1種または2種以上及びW−Co−B化合物お
よび/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質
相、並びにCoを主体とする結合相とからなり、このサ
ーメット合金は高い靱性と硬度を兼備し、ウォータージ
ェットノズルとしての硬度及び靱性の両特性を満足する
ものであることを知見するに至った
【0008】また、前述のWB粉末および/またはMo
B粉末、Co粉末、及びMC、MN及びMCNの1種ま
たは2種以上の粉末を混合、焼結したサーメット合金を
さらに調査したところ、以下のことが判明した。 MC、MN及びMCNの1種または2種以上を主体
とする硬質相は、MC、MN及びMCNの1種または2
種以上及び(M,W)(B,C)および/または(M,
Mo)(B,C)および/または(M,W)(B,N)
および/または(M,Mo)(B,N)および/または
(M,W)(B,CN)および/または(M,Mo)
(B,CN)からなり、MC、MN及びMCNの1種ま
たは2種以上が芯部に、また(M,W)(B,C)およ
び/または(M,Mo)(B,C)および/または
(M,W)(B,N)および/または(M,Mo)
(B,N)および/または(M,W)(B,CN)およ
び/または(M,Mo)(B,CN)が外周部に存在し
て有芯構造体を形成する場合がある。 W−Co−B化合物を主体とする硬質相は、CoW
B及びCoW2B2からなり、CoW2B2の芯部およびC
oWBの外周部からなる有芯構造体を形成することがあ
り、Mo−Co−B化合物を主体とする硬質相は、Co
MoB及びCoMo2B2からなり、CoMoBの芯部お
よびCoMo2B2の外周部からなる有芯構造体を形成す
ることが多い。
B粉末、Co粉末、及びMC、MN及びMCNの1種ま
たは2種以上の粉末を混合、焼結したサーメット合金を
さらに調査したところ、以下のことが判明した。 MC、MN及びMCNの1種または2種以上を主体
とする硬質相は、MC、MN及びMCNの1種または2
種以上及び(M,W)(B,C)および/または(M,
Mo)(B,C)および/または(M,W)(B,N)
および/または(M,Mo)(B,N)および/または
(M,W)(B,CN)および/または(M,Mo)
(B,CN)からなり、MC、MN及びMCNの1種ま
たは2種以上が芯部に、また(M,W)(B,C)およ
び/または(M,Mo)(B,C)および/または
(M,W)(B,N)および/または(M,Mo)
(B,N)および/または(M,W)(B,CN)およ
び/または(M,Mo)(B,CN)が外周部に存在し
て有芯構造体を形成する場合がある。 W−Co−B化合物を主体とする硬質相は、CoW
B及びCoW2B2からなり、CoW2B2の芯部およびC
oWBの外周部からなる有芯構造体を形成することがあ
り、Mo−Co−B化合物を主体とする硬質相は、Co
MoB及びCoMo2B2からなり、CoMoBの芯部お
よびCoMo2B2の外周部からなる有芯構造体を形成す
ることが多い。
【0009】本出願の発明のウォータージェットノズル
は以上の知見に基づきなされたものであり、本出願の発
明によればMC、MN及びMCNの1種または2種以上
及びW−Co−B化合物および/またはMo−Co−B
化合物を主体とする硬質層、並びにCoを主体とする結
合相とからなるサーメット合金を用いたウォータージェ
ットノズルが提供される。
は以上の知見に基づきなされたものであり、本出願の発
明によればMC、MN及びMCNの1種または2種以上
及びW−Co−B化合物および/またはMo−Co−B
化合物を主体とする硬質層、並びにCoを主体とする結
合相とからなるサーメット合金を用いたウォータージェ
ットノズルが提供される。
【0010】前記結合相の金属Coは7重量%以下とす
るのが良い。W−Co−B化合物および/またはMo−
Co−B化合物形成に寄与しない金属Coが7重量%を
越えると硬さの低下を引き起こすからである。
るのが良い。W−Co−B化合物および/またはMo−
Co−B化合物形成に寄与しない金属Coが7重量%を
越えると硬さの低下を引き起こすからである。
【0011】また本出願の発明によればMC,MN,及
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及び
W−Co−B化合物および/またはMo−Co−B化合
物を主体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合相
よりなる焼結体であって、MC、MN及びMCNの1種
または2種以上を主体とする硬質相は、MC,MN及び
MCNの1種または2種以上、並びに(M,W)(B,
C)、(M,W)(B,N)、(M,W)(B,CN)
の1種または2種以上および/または(M,Mo)
(B,C)、(M,Mo)(B,N)、(M,Mo)
(B,CN)の1種または2種以上からなるサーメット
合金を用いたウォータージェットノズルが提供される。
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及び
W−Co−B化合物および/またはMo−Co−B化合
物を主体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合相
よりなる焼結体であって、MC、MN及びMCNの1種
または2種以上を主体とする硬質相は、MC,MN及び
MCNの1種または2種以上、並びに(M,W)(B,
C)、(M,W)(B,N)、(M,W)(B,CN)
の1種または2種以上および/または(M,Mo)
(B,C)、(M,Mo)(B,N)、(M,Mo)
(B,CN)の1種または2種以上からなるサーメット
合金を用いたウォータージェットノズルが提供される。
【0012】さらに本出願の発明によればMC,MN及
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及び
W−Co−B化合物および/またはMo−Co−B化合
物を主体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合相
よりなる焼結体であって、W−Co−B化合物および/
またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質相は、C
oWB及びCoW2B2および/またはCoMoB及びC
oMo2B2からなるサーメット合金を用いたウォーター
ジェットノズルが提供される。
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及び
W−Co−B化合物および/またはMo−Co−B化合
物を主体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合相
よりなる焼結体であって、W−Co−B化合物および/
またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質相は、C
oWB及びCoW2B2および/またはCoMoB及びC
oMo2B2からなるサーメット合金を用いたウォーター
ジェットノズルが提供される。
【0013】加えて本出願の発明によれば、MC,MN
及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及
びW−Co−B化合物および/またはMo−Co−B化
合物を主体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合
相よりなる焼結体であって、MC,MN及びMCNの1
種または2種以上を主体とする硬質相は、MC,MN及
びMCNの1種または2種以上、並びに(M,W)
(B,C)、(M,W)(B,N)及び(M,W)
(B,CN)の1種または2種以上および/または
(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)(B,N)及び
(M,Mo)(B,CN)の1種または2種以上からな
り、からなり、W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoWB及びCoW2B2からなり、Mo−Co−B
化合物を主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo
2B2からなるサーメット合金を用いたウォータージェッ
トノズルが提供される。
及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及
びW−Co−B化合物および/またはMo−Co−B化
合物を主体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合
相よりなる焼結体であって、MC,MN及びMCNの1
種または2種以上を主体とする硬質相は、MC,MN及
びMCNの1種または2種以上、並びに(M,W)
(B,C)、(M,W)(B,N)及び(M,W)
(B,CN)の1種または2種以上および/または
(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)(B,N)及び
(M,Mo)(B,CN)の1種または2種以上からな
り、からなり、W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoWB及びCoW2B2からなり、Mo−Co−B
化合物を主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo
2B2からなるサーメット合金を用いたウォータージェッ
トノズルが提供される。
【0014】またさらに本発明によればTiCを主体と
する硬質相及びW−Co−B化合物を主体とする硬質相
および/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質
相、並びにCoを主体とする結合相よりなる焼結体であ
って、TiCを主体とする硬質相は、TiC及び(T
i,W)(B,C)および/または(Ti,Mo)
(B,C)からなるサーメット合金を用いたウォーター
ジェットノズルが提供される。
する硬質相及びW−Co−B化合物を主体とする硬質相
および/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質
相、並びにCoを主体とする結合相よりなる焼結体であ
って、TiCを主体とする硬質相は、TiC及び(T
i,W)(B,C)および/または(Ti,Mo)
(B,C)からなるサーメット合金を用いたウォーター
ジェットノズルが提供される。
【0015】さらにまた本出願によればTiCを主体と
する硬質相及びW−Co−B化合物を主体とする硬質相
および/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質
相、並びにCoを主体とする結合相よりなる焼結体であ
って、W−Co−B化合物を主体とする硬質相は、Co
WB及びCoW2B2からなり、Mo−Co−B化合物を
主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo2B2から
なるサーメット合金を用いたウォータージェットノズル
が提供される。
する硬質相及びW−Co−B化合物を主体とする硬質相
および/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質
相、並びにCoを主体とする結合相よりなる焼結体であ
って、W−Co−B化合物を主体とする硬質相は、Co
WB及びCoW2B2からなり、Mo−Co−B化合物を
主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo2B2から
なるサーメット合金を用いたウォータージェットノズル
が提供される。
【0016】加えて本出願によればTiCを主体とする
硬質相及びW−Co−B化合物を主体とする硬質相およ
び/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質相、
並びにCoを主体とする結合相よりなる焼結体であっ
て、TiCを主体とする硬質相は、TiC及び(Ti,
W)(B,C)および/または(Ti,Mo)(B,
C)からなり、W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoWB及びCoW2B2からなり、Mo−Co−B
化合物を主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo
2B2からなるサーメット合金を用いたウォータージェッ
トノズルが提供される。
硬質相及びW−Co−B化合物を主体とする硬質相およ
び/またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質相、
並びにCoを主体とする結合相よりなる焼結体であっ
て、TiCを主体とする硬質相は、TiC及び(Ti,
W)(B,C)および/または(Ti,Mo)(B,
C)からなり、W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoWB及びCoW2B2からなり、Mo−Co−B
化合物を主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo
2B2からなるサーメット合金を用いたウォータージェッ
トノズルが提供される。
【0017】さらにまた本出願によればWC及びW−C
o−B化合物および/またはMo−Co−B化合物を主
体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合相とから
なるサーメット合金を用いたウォータージェットノズル
が提供される。この結合相の金属Coは3.5重量%以
下とするのが好ましい。
o−B化合物および/またはMo−Co−B化合物を主
体とする硬質相、並びにCoを主体とする結合相とから
なるサーメット合金を用いたウォータージェットノズル
が提供される。この結合相の金属Coは3.5重量%以
下とするのが好ましい。
【0018】本出願の発明のウォータージェットノズル
に適用されるサーメット合金は原料粉末でWBおよび/
またはMoBをを15〜45体積%、Coを5〜20体
積%、残部MC、MN及びMCNの1種または2種以上
(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属元素の
1種または2種以上)を混合・成形した後、焼結温度1
300〜1600℃、焼結時間10〜120分の条件で
焼結して製造される。
に適用されるサーメット合金は原料粉末でWBおよび/
またはMoBをを15〜45体積%、Coを5〜20体
積%、残部MC、MN及びMCNの1種または2種以上
(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属元素の
1種または2種以上)を混合・成形した後、焼結温度1
300〜1600℃、焼結時間10〜120分の条件で
焼結して製造される。
【0019】また本出願の発明のウォータージェットノ
ズルに適用されるサーメット合金は原料粉末でWBおよ
び/またはMoBを15〜45体積%、Coを5〜25
体積%、残部TiCを混合・成形した後、焼結温度13
00〜1600℃、焼結時間10〜120分の条件で焼
結して製造される。さらに加えて本出願の発明のウォー
タージェットノズルに適用されるサーメット合金は原料
粉末でWBおよび/またはMoBを10〜40体積%、
Coを5〜20体積%、残部WCを混合・成形したの
ち、焼結温度1300〜1600℃、焼結時間10〜1
20分の条件で焼結して製造される。
ズルに適用されるサーメット合金は原料粉末でWBおよ
び/またはMoBを15〜45体積%、Coを5〜25
体積%、残部TiCを混合・成形した後、焼結温度13
00〜1600℃、焼結時間10〜120分の条件で焼
結して製造される。さらに加えて本出願の発明のウォー
タージェットノズルに適用されるサーメット合金は原料
粉末でWBおよび/またはMoBを10〜40体積%、
Coを5〜20体積%、残部WCを混合・成形したの
ち、焼結温度1300〜1600℃、焼結時間10〜1
20分の条件で焼結して製造される。
【0020】さらに本発明のウォータージェットノズル
に適用されるサーメット合金を製造するためには、M
C、MN及びMCNの1種または2種以上の粉末、WB
および/またはMoB及びCoの粉末を混合及び成形
し、非酸化性雰囲気で焼結すれば良い。
に適用されるサーメット合金を製造するためには、M
C、MN及びMCNの1種または2種以上の粉末、WB
および/またはMoB及びCoの粉末を混合及び成形
し、非酸化性雰囲気で焼結すれば良い。
【0021】このMC、MN及びMCNの1種または2
種以上の粉末及びWBおよび/またはMoB、Coの粉
末を混合するにあたってその混合配合比は、各々の成分
について表1の範囲とするのが好ましい。
種以上の粉末及びWBおよび/またはMoB、Coの粉
末を混合するにあたってその混合配合比は、各々の成分
について表1の範囲とするのが好ましい。
【0022】
【表1】
【0023】この配合比においてWBおよび/またはM
oBが45体積%を超えると、均一な焼結が困難になる
傾向が認められる。また、Coが5体積%より少ない
と、強度及び靱性が低下する。これは、Coが少なくな
るとWBおよび/またはMoBとCoの反応により生成
するW−Co−B複合層および/またはMo−Co−B
複合層が形成され難くなるためであると推察される。さ
らに、Coが25体積%より多いと結合相が過剰となり
サーメット合金の硬度が低下する。なお、配合比のうち
重量%はMCとしてTiCを選択した場合の値を示して
いる。
oBが45体積%を超えると、均一な焼結が困難になる
傾向が認められる。また、Coが5体積%より少ない
と、強度及び靱性が低下する。これは、Coが少なくな
るとWBおよび/またはMoBとCoの反応により生成
するW−Co−B複合層および/またはMo−Co−B
複合層が形成され難くなるためであると推察される。さ
らに、Coが25体積%より多いと結合相が過剰となり
サーメット合金の硬度が低下する。なお、配合比のうち
重量%はMCとしてTiCを選択した場合の値を示して
いる。
【0024】以上の配合比による本発明のウォータージ
ェットノズルに用いられるサーメット合金のうちMCと
して例えばTiCを選択した合金の組成は表2または表
3に示す範囲となる。
ェットノズルに用いられるサーメット合金のうちMCと
して例えばTiCを選択した合金の組成は表2または表
3に示す範囲となる。
【0025】
【表2】
【0026】粉末粒度が小さすぎると粉末の酸素量が多
くなり焼結体中にポアが生じ易くなり、逆に粉末粒度が
大きくなると粉末の活性度が小さくなり焼結が進行しに
くくなる。以上の観点より配合されるMC、MN及びM
CNの1種または2種以上の粉末の粒度は0.5−45
μm、とりわけ0.7−10μm程度がよい。WBおよ
び/またはMoBの粒度は0.8−10μm、とりわけ
1.0−5.0μm程度がよい。Coは10.0μm以下
程度であれば良い。
くなり焼結体中にポアが生じ易くなり、逆に粉末粒度が
大きくなると粉末の活性度が小さくなり焼結が進行しに
くくなる。以上の観点より配合されるMC、MN及びM
CNの1種または2種以上の粉末の粒度は0.5−45
μm、とりわけ0.7−10μm程度がよい。WBおよ
び/またはMoBの粒度は0.8−10μm、とりわけ
1.0−5.0μm程度がよい。Coは10.0μm以下
程度であれば良い。
【0027】この成形体は非加圧焼結法により焼結でき
る。雰囲気は窒素、アルゴン、真空等の非酸化性雰囲気
が好適である。もちろん、ホットプレスやHIPによっ
ても焼結できるが、そのような加圧焼結法を採用しなく
ても高密度の焼結体とすることができる。非加圧焼結法
による場合、焼結温度は1300−1600℃、とりわ
け1400−1500℃が好適であり、焼結時間は10
−120分、とりわけ30−90分が好適である。特に
焼結温度が1300℃未満では焼結が十分進行せずポア
が残留し易く、一方1600℃を越えると硬質相の粒成
長が著しくなり好ましくない。焼結時間が10分未満で
はポアが残留する傾向にあり、逆に120分を越える場
合には硬質相の粒成長を引き起こし易く好ましくない。
る。雰囲気は窒素、アルゴン、真空等の非酸化性雰囲気
が好適である。もちろん、ホットプレスやHIPによっ
ても焼結できるが、そのような加圧焼結法を採用しなく
ても高密度の焼結体とすることができる。非加圧焼結法
による場合、焼結温度は1300−1600℃、とりわ
け1400−1500℃が好適であり、焼結時間は10
−120分、とりわけ30−90分が好適である。特に
焼結温度が1300℃未満では焼結が十分進行せずポア
が残留し易く、一方1600℃を越えると硬質相の粒成
長が著しくなり好ましくない。焼結時間が10分未満で
はポアが残留する傾向にあり、逆に120分を越える場
合には硬質相の粒成長を引き起こし易く好ましくない。
【0028】
【作用】本発明のウォータージェットノズルに用いられ
るサーメット合金おいてCoは焼結時に溶融し、焼結を
促進して緻密化が達成され、硬質粒子がCoと強固に結
合された複合材料となる。しかも、本発明等による研究
の結果、このCoは単にMC、MN及びMCN粒子及び
W−B化合物粒子および/またはMo−B化合物粒子の
間隙を埋めるだけではなく、Coの一部はWBおよび/
またはMoBと反応しWBおよび/またはMoB粒子の
内部に入り込み、CoW2B2および/またはCoMoB
を形成し、さらにこのCoW2B2粒子の表面部分にCo
WB相を、CoMo2B2粒子の表面部分にCoMoB相
を形成することが認められた。かかるW−Co−B系複
合相および/またはMo−Co−B系複合相はWB単相
および/またはMoB単相に比べ、Coマトリックス相
との親和性が高いので、本出願の発明のウォータージェ
ットノズルに用いられるサーメット合金においてはW−
Co−B相および/またはMo−Co−B相とCo相と
の結合強度が高い。なお、W−Co−B系複合相はWB
粒子がCoと焼結過程で反応し、CoW2B2よりなる芯
部とCoWBよりなる外皮部とを有した有芯構造となる
ことが多く、Mo−Co−B系複合相はMoB粒子がC
oと焼結過程で反応し、CoMo2B2よりなる芯部とC
oMoBよりなる外皮部とを有した有芯構造となること
がある。
るサーメット合金おいてCoは焼結時に溶融し、焼結を
促進して緻密化が達成され、硬質粒子がCoと強固に結
合された複合材料となる。しかも、本発明等による研究
の結果、このCoは単にMC、MN及びMCN粒子及び
W−B化合物粒子および/またはMo−B化合物粒子の
間隙を埋めるだけではなく、Coの一部はWBおよび/
またはMoBと反応しWBおよび/またはMoB粒子の
内部に入り込み、CoW2B2および/またはCoMoB
を形成し、さらにこのCoW2B2粒子の表面部分にCo
WB相を、CoMo2B2粒子の表面部分にCoMoB相
を形成することが認められた。かかるW−Co−B系複
合相および/またはMo−Co−B系複合相はWB単相
および/またはMoB単相に比べ、Coマトリックス相
との親和性が高いので、本出願の発明のウォータージェ
ットノズルに用いられるサーメット合金においてはW−
Co−B相および/またはMo−Co−B相とCo相と
の結合強度が高い。なお、W−Co−B系複合相はWB
粒子がCoと焼結過程で反応し、CoW2B2よりなる芯
部とCoWBよりなる外皮部とを有した有芯構造となる
ことが多く、Mo−Co−B系複合相はMoB粒子がC
oと焼結過程で反応し、CoMo2B2よりなる芯部とC
oMoBよりなる外皮部とを有した有芯構造となること
がある。
【0029】加えて、上記焼結により、WBおよび/ま
たはMoBの一部はMC、MN及びMCNとも反応し、
MC、MN及びMCN粒子の少なくとも表面部分に
(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)、(M,
W)(B,CN)の複合相および/または(M,Mo)
(B,C)、(M,Mo)(B,N)、(M,Mo)
(B,CN)の複合相を形成し、MC、MN及びMCN
粒子を芯部と外皮部とからなる有芯構造とする。この外
皮相はWおよび/またはMo及びBを芯部よりも多量に
含む相である。かかる{MC、MN及びMCN−(M,
W)(B,C)、(M,W)(B,N)、(M,W)
(B,CN)}有芯構造および/または(MC、MN及
びMCN−(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)
(B,N)、(M,Mo)(B,CN))有芯構造はM
C、MN及びMCN相よりもCoとの親和性が高いの
で、MC、MN及びMCN粒子とCoとが(M,W)
(B,C)および/または(M,W)(B,N)および
/または(M,W)(B,CN)相および/または
(M,Mo)(B,C)および/または(M,Mo)
(B,N)および/または(M,Mo)(B,CN)相
を介して結合し、その組成がMC、MN及びMCN芯部
からCo側に向かって徐々に変化したいわゆる傾斜機能
組織となり結合力が高いものとなる。
たはMoBの一部はMC、MN及びMCNとも反応し、
MC、MN及びMCN粒子の少なくとも表面部分に
(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)、(M,
W)(B,CN)の複合相および/または(M,Mo)
(B,C)、(M,Mo)(B,N)、(M,Mo)
(B,CN)の複合相を形成し、MC、MN及びMCN
粒子を芯部と外皮部とからなる有芯構造とする。この外
皮相はWおよび/またはMo及びBを芯部よりも多量に
含む相である。かかる{MC、MN及びMCN−(M,
W)(B,C)、(M,W)(B,N)、(M,W)
(B,CN)}有芯構造および/または(MC、MN及
びMCN−(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)
(B,N)、(M,Mo)(B,CN))有芯構造はM
C、MN及びMCN相よりもCoとの親和性が高いの
で、MC、MN及びMCN粒子とCoとが(M,W)
(B,C)および/または(M,W)(B,N)および
/または(M,W)(B,CN)相および/または
(M,Mo)(B,C)および/または(M,Mo)
(B,N)および/または(M,Mo)(B,CN)相
を介して結合し、その組成がMC、MN及びMCN芯部
からCo側に向かって徐々に変化したいわゆる傾斜機能
組織となり結合力が高いものとなる。
【0030】また、上記焼結中にCoとWBおよび/ま
たはMoBの一部とが反応溶融することにより、融点が
低下し、加圧焼結法によらなくても充分に緻密な焼結体
を構成することができると考えられる。
たはMoBの一部とが反応溶融することにより、融点が
低下し、加圧焼結法によらなくても充分に緻密な焼結体
を構成することができると考えられる。
【0031】このように硬質粒子同士あるいは硬質粒子
とCoマトリックス相との結合力が極めて高いので、本
発明のウォータージェットノズルに用いられるサーメッ
ト合金は靱性に優れたものとなる。また、硬質粒子とし
て高硬度のMC、MN及びMCNを使い、また、焼結後
に低硬度のCoの一部がW−Co−B化合物および/ま
たはMo−Co−B化合物を形成するため、本発明のウ
ォータージェットノズルに用いられるサーメット合金は
硬度も高いものとなる。種々の研究の結果、本発明のウ
ォータージェットノズルに用いられるサーメット合金は
1800以上の高いビッカース硬さHvを有することが
認められた。
とCoマトリックス相との結合力が極めて高いので、本
発明のウォータージェットノズルに用いられるサーメッ
ト合金は靱性に優れたものとなる。また、硬質粒子とし
て高硬度のMC、MN及びMCNを使い、また、焼結後
に低硬度のCoの一部がW−Co−B化合物および/ま
たはMo−Co−B化合物を形成するため、本発明のウ
ォータージェットノズルに用いられるサーメット合金は
硬度も高いものとなる。種々の研究の結果、本発明のウ
ォータージェットノズルに用いられるサーメット合金は
1800以上の高いビッカース硬さHvを有することが
認められた。
【0032】
実施例1 前記MC、MN及びMCNとして粒度が0.5〜10μ
mのWCを用い、同じく粒度が1.0〜5.0μmのWB
及び同5〜10μmのCoを表3に示す配合(体積%)
で混合した。これらの混合物を1,500kgf/cm
2(約147×10Pa)の圧力にてプレス成形し、直
径10mm×高さ5mmの成形体を得た。この成形体を
真空中にてそれぞれ1450℃、1500℃及び155
0℃にて1時間焼結して本発明のウォータージェットノ
ズルに用いられるサーメット合金とした。表3に上記焼
結温度に対応するビッカース硬度Hv(1450)、H
v(1500)およびHv(1550)ならびにクラッ
ク抵抗CR(1450)、CR(1500)およびCR
(1550)の値を併記する。なおICP−Coはプラ
ズマ発光分析による結合相のCoの値である。すなわち
焼結体を325メッシュ以下に粉砕して分析用試料と
し、酸液中で金属相のみを選択的に溶解させ、溶解液か
ら非溶解粉末をフィルタによってろ過除去し、溶解液中
のCoを分析したものである。これにより、焼結体の結
合相に残留する金属Co量を分析することができる。な
お、表中のNo.に( )を付したものは本発明のウォー
タージェットノズルに用いられるサーメット合金の特性
と対比して本発明のウォータージェットノズルに用いら
れるサーメット合金の特性を明らかにするための比較例
である。
mのWCを用い、同じく粒度が1.0〜5.0μmのWB
及び同5〜10μmのCoを表3に示す配合(体積%)
で混合した。これらの混合物を1,500kgf/cm
2(約147×10Pa)の圧力にてプレス成形し、直
径10mm×高さ5mmの成形体を得た。この成形体を
真空中にてそれぞれ1450℃、1500℃及び155
0℃にて1時間焼結して本発明のウォータージェットノ
ズルに用いられるサーメット合金とした。表3に上記焼
結温度に対応するビッカース硬度Hv(1450)、H
v(1500)およびHv(1550)ならびにクラッ
ク抵抗CR(1450)、CR(1500)およびCR
(1550)の値を併記する。なおICP−Coはプラ
ズマ発光分析による結合相のCoの値である。すなわち
焼結体を325メッシュ以下に粉砕して分析用試料と
し、酸液中で金属相のみを選択的に溶解させ、溶解液か
ら非溶解粉末をフィルタによってろ過除去し、溶解液中
のCoを分析したものである。これにより、焼結体の結
合相に残留する金属Co量を分析することができる。な
お、表中のNo.に( )を付したものは本発明のウォー
タージェットノズルに用いられるサーメット合金の特性
と対比して本発明のウォータージェットノズルに用いら
れるサーメット合金の特性を明らかにするための比較例
である。
【0033】
【表3】
【0034】図1は焼結体のX線回折結果を模式的に示
す図であり、WC−30vol%WB−10vol%C
oのものを1500℃で焼結したときの例である。図1
から明らかなように焼結によりCoの多くはWBと反応
し、W−Co−B化合物であるCoW2B2及びCoWB
を形成していることが分かる。
す図であり、WC−30vol%WB−10vol%C
oのものを1500℃で焼結したときの例である。図1
から明らかなように焼結によりCoの多くはWBと反応
し、W−Co−B化合物であるCoW2B2及びCoWB
を形成していることが分かる。
【0035】実施例2 前記MCとして粒度が0.7μmのTiCを用い、0.8
μmのWB及び3.0μmのCoを表4に示す配合にて
混合した。なお、表4には混合の結果の配合元素量を併
せて示す。
μmのWB及び3.0μmのCoを表4に示す配合にて
混合した。なお、表4には混合の結果の配合元素量を併
せて示す。
【0036】
【表4】
【0037】以上の表4に示す混合物を1500kg/
cm(約147×106Pa)の圧力にてプレス成形
し、直径10mm×厚さ5mmの成形体を得た。この成
形体を真空中にて1450℃にて60分間焼結してウォ
ータージェットノズルに用いられるサーメット合金とし
た。
cm(約147×106Pa)の圧力にてプレス成形
し、直径10mm×厚さ5mmの成形体を得た。この成
形体を真空中にて1450℃にて60分間焼結してウォ
ータージェットノズルに用いられるサーメット合金とし
た。
【0038】このサーメット合金の焼結体断面の電子顕
微鏡による組織写真を図2から図5」に示す。各図の組
織写真の倍率は図2が2400倍、図3が16000
倍、図4が20000倍、図5が75000倍である。
微鏡による組織写真を図2から図5」に示す。各図の組
織写真の倍率は図2が2400倍、図3が16000
倍、図4が20000倍、図5が75000倍である。
【0039】図2、3に示す通り、このサーメット合金
は極めて緻密な焼結体である。ビッカース硬度Hvは2
010であった。
は極めて緻密な焼結体である。ビッカース硬度Hvは2
010であった。
【0040】図4、5に示す箇所1〜8の部分のTi、
Co、Wの含有量をエネルギー分散型X先検出器付き電
子顕微鏡で分析した値を表5に示す。
Co、Wの含有量をエネルギー分散型X先検出器付き電
子顕微鏡で分析した値を表5に示す。
【0041】図6には上記サーメット合金のX線解折結
果を示す。表5及び図2〜6よりこの実施例のウォータ
ージェットノズルに用いられるサーメット合金の各相の
構成は次の通りであることが判明した。 TiC粒子はTiCの芯と(Ti,W)(B,C)外
皮相を有する有芯構造体になっている。なお、(Ti,
W)(B,C)はTiCと同じ面心立方構造であり、図
9中でTiCと(Ti,W)(B,C)の回折ピークは
重なっている。 W−Co−B化合物は一部CoWBの芯とCoW2B2
外皮相を有する有芯構造体になっている。
果を示す。表5及び図2〜6よりこの実施例のウォータ
ージェットノズルに用いられるサーメット合金の各相の
構成は次の通りであることが判明した。 TiC粒子はTiCの芯と(Ti,W)(B,C)外
皮相を有する有芯構造体になっている。なお、(Ti,
W)(B,C)はTiCと同じ面心立方構造であり、図
9中でTiCと(Ti,W)(B,C)の回折ピークは
重なっている。 W−Co−B化合物は一部CoWBの芯とCoW2B2
外皮相を有する有芯構造体になっている。
【0042】
【表5】
【0043】実施例3 表6、表7の配合としたほかは実施例2と同じ方法でウ
ォータージェットノズルに用いられるサーメット合金を
製造し、ビッカース硬度及びクラック抵抗を測定した。
測定結果をこのサーメット合金の配合組成と共に表6、
表7に示す。クラック抵抗(CR)の単位はkg/mm
である。
ォータージェットノズルに用いられるサーメット合金を
製造し、ビッカース硬度及びクラック抵抗を測定した。
測定結果をこのサーメット合金の配合組成と共に表6、
表7に示す。クラック抵抗(CR)の単位はkg/mm
である。
【0044】
【表6】
【0045】
【表7】
【0046】表6、表7より、この実施例のウォーター
ジェットノズルに用いられるサーメット合金は硬度及び
靱性が高いことが認められる。また、添加したWBが多
くなるほど、ビッカース硬度Hvは増大するが、クラッ
ク抵抗CRは低下する。Coが多くなるほど、クラック
抵抗CRは若干向上するが、ビッカース硬度が低下す
る。そして、Co/WB比を限定するのは、CoがWB
に比べ多すぎると金属Coとして残留するCoが多くな
り、またW−Co−Bの有芯構造が少なくなるため、ク
ラック抵抗の向上の割合に対して、硬度の低下の方が著
しくなり、靱性向上より硬度低下の方が激しくなる。ま
た、WBがCoに対して多くなると、WBと反応しない
金属Coが少なくなりすぎ、緻密化焼結が困難になるた
めである。
ジェットノズルに用いられるサーメット合金は硬度及び
靱性が高いことが認められる。また、添加したWBが多
くなるほど、ビッカース硬度Hvは増大するが、クラッ
ク抵抗CRは低下する。Coが多くなるほど、クラック
抵抗CRは若干向上するが、ビッカース硬度が低下す
る。そして、Co/WB比を限定するのは、CoがWB
に比べ多すぎると金属Coとして残留するCoが多くな
り、またW−Co−Bの有芯構造が少なくなるため、ク
ラック抵抗の向上の割合に対して、硬度の低下の方が著
しくなり、靱性向上より硬度低下の方が激しくなる。ま
た、WBがCoに対して多くなると、WBと反応しない
金属Coが少なくなりすぎ、緻密化焼結が困難になるた
めである。
【0047】実施例4 表8の配合量とした他は実施例3と同じ方法でウォータ
ージェットノズルに用いられるサーメット合金を製造
し、ビッカース硬度及びクラック抵抗を測定した。測定
結果をこのサーメット合金の配合組成と共に表8に示
す。表8に示すように高硬度・高靱性を示している。
ージェットノズルに用いられるサーメット合金を製造
し、ビッカース硬度及びクラック抵抗を測定した。測定
結果をこのサーメット合金の配合組成と共に表8に示
す。表8に示すように高硬度・高靱性を示している。
【0048】
【表8】
【0049】実施例5 前記MC、MN及びMCNとして粒度が0.5〜10μ
mのWC、TiC、TaC、NbC、TiN、TiCN
を用い、同じく粒度が1.0〜5.0μmのMoB、WB
及び同5〜10μmのCo、Niを表9に示す配合(体
積%)で混合した。これらの混合物を1,500kgf
/cm2(約147×10Pa)の圧力にてプレス成形
し、直径10mm×高さ5mmの成形体を得た。この成
形体をそれぞれ1500℃、1525℃及び1550℃
にて1時間焼結してウォータージェットノズルに用いら
れるサーメット合金とした。表9に上記焼結温度に対応
するビッカース硬度Hv(1500)、Hv(152
5)およびHv(1550)ならびにクラック抵抗CR
(1500)、CR(1525)およびCR(155
0)の値を併記する。なおICP−Coはプラズマ発光
分析による結合相のCoの値である。すなわち焼結体を
325メッシュ以下に粉砕して分析用資料とし、酸液中
で金属相のみを選択的に溶解させ、溶解液から非溶解粉
末をフィルタによってろ過除去し、溶解液中のCoを分
析したものである。これにより、焼結体の結合相中に残
留する金属Co量を分析することができる。なお、表中
のNo.1〜21が本発明のウォータージェットノズルに
用いられるサーメット合金の実施例である。
mのWC、TiC、TaC、NbC、TiN、TiCN
を用い、同じく粒度が1.0〜5.0μmのMoB、WB
及び同5〜10μmのCo、Niを表9に示す配合(体
積%)で混合した。これらの混合物を1,500kgf
/cm2(約147×10Pa)の圧力にてプレス成形
し、直径10mm×高さ5mmの成形体を得た。この成
形体をそれぞれ1500℃、1525℃及び1550℃
にて1時間焼結してウォータージェットノズルに用いら
れるサーメット合金とした。表9に上記焼結温度に対応
するビッカース硬度Hv(1500)、Hv(152
5)およびHv(1550)ならびにクラック抵抗CR
(1500)、CR(1525)およびCR(155
0)の値を併記する。なおICP−Coはプラズマ発光
分析による結合相のCoの値である。すなわち焼結体を
325メッシュ以下に粉砕して分析用資料とし、酸液中
で金属相のみを選択的に溶解させ、溶解液から非溶解粉
末をフィルタによってろ過除去し、溶解液中のCoを分
析したものである。これにより、焼結体の結合相中に残
留する金属Co量を分析することができる。なお、表中
のNo.1〜21が本発明のウォータージェットノズルに
用いられるサーメット合金の実施例である。
【0050】
【表9】
【0051】本発明の実施例のウォータージェットノズ
ルに用いられるサーメット合金はいずれもビッカース硬
さが1800をこえ、クラック抵抗CRの値も大である
ことが認められる。
ルに用いられるサーメット合金はいずれもビッカース硬
さが1800をこえ、クラック抵抗CRの値も大である
ことが認められる。
【0052】図7は本発明のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の実施例における焼結体の
X線回析結果を模式的に示す図であり、WC−30vo
l%MoB−10vol%Coのものを1500℃で焼
結したときの例である。図10から明らかなように焼結
によりCoの多くはMoBと反応し、Mo−Co−B化
合物であるCoMo2B2及びCoMoBを形成している
ことが分かる。
に用いられるサーメット合金の実施例における焼結体の
X線回析結果を模式的に示す図であり、WC−30vo
l%MoB−10vol%Coのものを1500℃で焼
結したときの例である。図10から明らかなように焼結
によりCoの多くはMoBと反応し、Mo−Co−B化
合物であるCoMo2B2及びCoMoBを形成している
ことが分かる。
【0053】次に表9のNo.2のWC−5vol%M
oB−25vol%WB−10vol%Coの配合組成
であって1525℃で焼結した焼結体の組織をX線回折
を用いて観察した。図8にその結果を示すが、この焼結
体はWC相、Co(Mo,W)2B2相Co(Mo,W)
B相、およびCo相からなる複相組織を有することが確
認された。
oB−25vol%WB−10vol%Coの配合組成
であって1525℃で焼結した焼結体の組織をX線回折
を用いて観察した。図8にその結果を示すが、この焼結
体はWC相、Co(Mo,W)2B2相Co(Mo,W)
B相、およびCo相からなる複相組織を有することが確
認された。
【0054】また、表9のNo.9のTiC−15vo
l%MoB−15vol%WB−10vol%Coの配
合組成であって1525℃で焼結した焼結体の組織をX
線回折を用いて観察した。その結果、この焼結体はTi
C相、{Ti,(Mo,W)}(B,C)相、Co(M
o,W)2B2相、Co(Mo,W)B相、およびCo相
からになる複相組織を有することが確認された。しか
も、TiCに関しては、TiC相が芯部となり、その外
周を{(Ti,(Mo,W)}(B,C)相が取り囲む
いわゆる有芯構造体を形成していることが判明した。
l%MoB−15vol%WB−10vol%Coの配
合組成であって1525℃で焼結した焼結体の組織をX
線回折を用いて観察した。その結果、この焼結体はTi
C相、{Ti,(Mo,W)}(B,C)相、Co(M
o,W)2B2相、Co(Mo,W)B相、およびCo相
からになる複相組織を有することが確認された。しか
も、TiCに関しては、TiC相が芯部となり、その外
周を{(Ti,(Mo,W)}(B,C)相が取り囲む
いわゆる有芯構造体を形成していることが判明した。
【0055】図9〜図12は、表1中のNo.1,No
2の配合組成であって1525℃で焼結した焼結体の金
属ミクロ組織写真を示す(図9No.1の2400倍、
図10No.1の16000倍、図11No.2の240
0倍、図12No.2の16000倍)。図から本合金
は微細かつ緻密な組織を有することがわかる。
2の配合組成であって1525℃で焼結した焼結体の金
属ミクロ組織写真を示す(図9No.1の2400倍、
図10No.1の16000倍、図11No.2の240
0倍、図12No.2の16000倍)。図から本合金
は微細かつ緻密な組織を有することがわかる。
【0056】以上の本発明のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の実施例1〜5及び各種の
セラミックスと超硬合金につき、機械的特性とエロージ
ョン摩耗の評価を行った。機械的特性として、坑折強
度、硬さ、破壊靱性を下記の方法で測定した。
に用いられるサーメット合金の実施例1〜5及び各種の
セラミックスと超硬合金につき、機械的特性とエロージ
ョン摩耗の評価を行った。機械的特性として、坑折強
度、硬さ、破壊靱性を下記の方法で測定した。
【0057】坑折強度は、JIS R1601に従って
測定した。破壊靱性は、ビッカース圧痕法による下記の
新原の式を用いて計算した。 KIC=0.042・a0.8・P0.6・E0.4/C1.5 KIC:破壊靱性,a:圧痕長さの1/2,P:荷重(2
0kg),E:ヤング率,C:クラック長さの1/2 硬さはビッカース硬度計で荷重500gで測定した。
測定した。破壊靱性は、ビッカース圧痕法による下記の
新原の式を用いて計算した。 KIC=0.042・a0.8・P0.6・E0.4/C1.5 KIC:破壊靱性,a:圧痕長さの1/2,P:荷重(2
0kg),E:ヤング率,C:クラック長さの1/2 硬さはビッカース硬度計で荷重500gで測定した。
【0058】次にエロージョン摩耗の評価方法として
は、ウォータージェットノズルの摩耗メカニズムにでき
るだけ近い方法として、平板の試験片にウォータージェ
ットノズルから噴射した水を衝突させ、その時に摩耗し
た部分で最も近い位置を測定し、基準面からの深さで評
価を行った。水圧:1000kg/cm2、ノズルから平板ま
での距離:250mm、噴射時間:1分、ノズルの内径:
1.5mmφの条件でテストした。その結果を表10に示
す。
は、ウォータージェットノズルの摩耗メカニズムにでき
るだけ近い方法として、平板の試験片にウォータージェ
ットノズルから噴射した水を衝突させ、その時に摩耗し
た部分で最も近い位置を測定し、基準面からの深さで評
価を行った。水圧:1000kg/cm2、ノズルから平板ま
での距離:250mm、噴射時間:1分、ノズルの内径:
1.5mmφの条件でテストした。その結果を表10に示
す。
【0059】
【表10】
【0060】表10に示されるようにNo.1〜5の本発
明のウォータージェットノズルの用いられるサーメット
合金は強度、靱性に優れ良好な耐摩耗性を示す。これに
対し、各種セラミックス及び超硬合金は摩耗が過大であ
ることがわかる。
明のウォータージェットノズルの用いられるサーメット
合金は強度、靱性に優れ良好な耐摩耗性を示す。これに
対し、各種セラミックス及び超硬合金は摩耗が過大であ
ることがわかる。
【0061】
【発明の効果】以上のように本発明のウォータージェッ
トノズルによれば、硬度が高く、しかも緻密で靱性にも
優れるサーメット合金を用いたので、従来のサファイ
ヤ、ダイヤモンドに比べ、安価でしかも耐久性に優れた
ウォータージェットノズルを提供することができるとい
う優れた効果が奏される。
トノズルによれば、硬度が高く、しかも緻密で靱性にも
優れるサーメット合金を用いたので、従来のサファイ
ヤ、ダイヤモンドに比べ、安価でしかも耐久性に優れた
ウォータージェットノズルを提供することができるとい
う優れた効果が奏される。
【0062】また本発明のウォータージェットノズルに
用いられるサーメット合金は特にHIPやホットプレス
等によらなくても減圧または常圧焼結で高密度な焼結が
可能であるという利点がある。
用いられるサーメット合金は特にHIPやホットプレス
等によらなくても減圧または常圧焼結で高密度な焼結が
可能であるという利点がある。
【図1】 本発明の実施例1における焼結体のX線回折
結果を模式的に示す図である。
結果を模式的に示す図である。
【図2】 本発明の実施例のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率2400倍)。
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率2400倍)。
【図3】 本発明の実施例のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率16000倍)。
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率16000倍)。
【図4】 本発明の実施例のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率26000倍)。
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率26000倍)。
【図5】 本発明の実施例のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率75000倍)。
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率75000倍)。
【図6】 本発明の実施例のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金のX線回折結果である。
に用いられるサーメット合金のX線回折結果である。
【図7】 本発明の実施例における焼結体のX線回折結
果を模式的に示す図である。
果を模式的に示す図である。
【図8】 本発明の実施例における他の焼結体のX線回
折結果を模式的に示す図である。
折結果を模式的に示す図である。
【図9】 本発明の実施例のウォータージェットノズル
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率2400倍)。
に用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属ミ
クロ組織写真である(倍率2400倍)。
【図10】 本発明の実施例のウォータージェットノズ
ルに用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属
ミクロ組織写真である(倍率16000倍)。
ルに用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属
ミクロ組織写真である(倍率16000倍)。
【図11】 本発明の実施例のウォータージェットノズ
ルに用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属
ミクロ組織写真である(倍率2400倍)。
ルに用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属
ミクロ組織写真である(倍率2400倍)。
【図12】 本発明の実施例のウォータージェットノズ
ルに用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属
ミクロ組織写真である(倍率16000倍)。
ルに用いられるサーメット合金の電子顕微鏡による金属
ミクロ組織写真である(倍率16000倍)。
【図13】 ウォータージェット切断装置の概略構成を
示す図である。
示す図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 MC、MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上)及びW−Co−B化合物を主
体とする硬質層および/またはMo−Co−B化合物を
主体とする硬質層、並びにCoを主体とする結合相とか
らなるサーメット合金を用いたことを特徴とするウォー
タージェットノズル。 - 【請求項2】 結合相の金属Coが7重量%以下である
請求項1に記載のウォータージェットノズル。 - 【請求項3】 MC,MN,及びMCNの1種または2
種以上(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属
元素1種または2種以上)を主体とする硬質相及びW−
Co−B化合物を主体とする硬質相および/またはMo
−Co−B化合物を主体とする硬質相、並びにCoを主
体とする結合相よりなる焼結体であって、MC、MN及
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相は、
MC,MN及びMCNの1種または2種以上、並びに
(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)、(M,
W)(B,CN)の1種または2種以上および/または
(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)(B,N)、
(M,Mo)(B,CN)からなるサーメット合金を用
いたことを特徴とするウォータージェットノズル。 - 【請求項4】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上を主体とする硬質相は、MC,MN及びMCNの1
種または2種以上の芯部、並びに(M,W)(B,
C)、(M,W)(B,N)及び(M,W)(B,C
N)の1種または2種以上の外周部および/または
(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)(B,N)及び
(M,Mo)(B,CN)の1種または2種以上の外周
部からなる請求項3記載のウォータージェットノズル。 - 【請求項5】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期率表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上)を主体とする硬質相及びW−
Co−B化合物を主体とする硬質相および/またはMo
−Co−B化合物を主体とする硬質相、並びにCoを主
体とする結合相よりなる焼結体であって、W−Co−B
化合物を主体とする硬質相は、CoWB及びCoW2B2
からなり、Mo−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoMoB及びCoMo2B2からなるサーメット合
金を用いたことを特徴とするウォータージェットノズ
ル。 - 【請求項6】 W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoW2B2の芯部及びCoWBの外周部からなる有
芯構造体を主体とし、Mo−Co−B化合物を主体とす
る硬質相は、CoMo2B2の芯部及びCoMoBの外周
部からなる有芯構造体を主体とする請求項5記載のウォ
ータージェットノズル。 - 【請求項7】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期率表第4a、5a,6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上)を主体とする硬質相及びW−
Co−B化合物を主体とする硬質相および/またはMo
−Co−B化合物を主体とする硬質相、並びにCoを主
体とする結合相よりなる焼結体であって、MC,MN及
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相は、
MC,MN及びMCNの1種または2種以上、並びに
(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)及び
(M,W)(B,CN)の1種または2種以上および/
または(M,Mo)(B,C)、(M,Mo)(B,
N)及び(M,Mo)(B,CN)の1種または2種以
上からなり、W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoWB及びCoW2B2、Mo−Co−B化合物を
主体とする硬質相は、CoMoB及びCoMo2B2から
なるサーメット合金を用いたことを特徴とするウォータ
ージェットノズル。 - 【請求項8】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上を主体とする硬質相は、MC,MN及びMCNの1
種または2種以上の芯部、並びに(M,W)(B,
C)、(M,W)(B,N)及び(M,W)(B,C
N)の1種または2種以上および/または(M,Mo)
(B,C)、(M,Mo)(B,N)及び(M,Mo)
(B,CN)の1種または2種以上からなる請求項7記
載のウォータージェットノズル。 - 【請求項9】 W−Co−B化合物を主体とする硬質相
は、CoW2B2の芯部及びCoWBの外周部からなる有
芯構造体を主体とし、Mo−Co−B化合物を主体とす
る硬質相は、CoMo2B2の芯部及びCoMoBの外周
部からなる有芯構造体を主体とする請求項7または8記
載のウォータージェットノズル。 - 【請求項10】 TiCを主体とする硬質相及びW−C
o−B化合物を主体とする硬質相および/またはMo−
Co−B化合物を主体とする硬質相、並びにCoを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、TiCを主体と
する硬質相は、TiC及び(Ti,W)(B,C)およ
び/または(Ti,Mo)(B,C)からなるサーメッ
ト合金を用いたことを特徴とするウォータージェットノ
ズル。 - 【請求項11】 TiCを主体とする硬質相は、TiC
の芯部及び(Ti,W)(B,C)の外周部および/ま
たは(Ti,Mo)(B,C)の外周部からなる請求項
10記載のウォータージェットノズル。 - 【請求項12】 TiCを主体とする硬質相及びW−C
o−B化合物を主体とする硬質相および/またはMo−
Co−B化合物を主体とする硬質相、並びにCoを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、W−Co−B化
合物を主体とする硬質相は、CoWB及びCoW2B2か
らなり、Mo−Co−B化合物を主体とする硬質相は、
CoMoB及びCoMo2B2からなるサーメット合金を
用いたことを特徴とするウォータージェットノズル。 - 【請求項13】 W−Co−B化合物を主体とする硬質
相は、CoW2B2の芯部及びCoWBの外周部からなる
有芯構造体を主体とし、Mo−Co−B化合物を主体と
する硬質相は、CoMo2B2の芯部及びCoMoBの外
周部からなる有芯構造体を主体とする請求項12記載の
ウォータージェットノズル。 - 【請求項14】 TiCを主体とする硬質相及びW−C
o−B化合物を主体とする硬質相および/またはMo−
Co−B化合物を主体とする硬質相、並びにCoを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、TiCを主体と
する硬質相は、TiC及び(Ti,W)(B,C)およ
び/または(Ti,Mo)(B,C)からなり、W−C
o−B化合物を主体とする硬質相は、CoWB及びCo
W2B2からなり、Mo−Co−B化合物を主体とする硬
質相は、CoMoB及びCoMo2B2からなるサーメッ
ト合金を用いたことを特徴とするウォータージェットノ
ズル。 - 【請求項15】 TiCを主体とする硬質相は、TiC
の芯部及び(Ti,W)(B,C)の外周部および/ま
たは(Ti,Mo)(B,C)の外周部からなる請求項
14記載のウォータージェットノズル。 - 【請求項16】 W−Co−B化合物を主体とする硬質
相は、CoW2B2の芯部及びCoWBの外周部からな
り、Mo−Co−B化合物を主体とする硬質相は、Co
Mo2B2の芯部及びCoMoBの外周部からなる請求項
14または15記載のウォータージェットノズル。 - 【請求項17】 WC及びW−Co−B化合物および/
またはMo−Co−B化合物を主体とする硬質相、並び
にCoを主体とする結合相とからなるサーメット合金を
用いたことを特徴とするウォータージェットノズル。 - 【請求項18】 結合相の金属Coを3.5重量%以下
とする請求項17に記載のウォータージェットノズル。 - 【請求項19】 W−Co−B化合物を主体とする硬質
相が、CoWB、またはCoWB及びCoW2B2とから
なり、Mo−Co−B化合物を主体とする硬質相が、C
oMoB、またはCoMoB及びCoMo2B2とからな
る請求項17または18記載のウォータージェットノズ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245496A JPH0663900A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | ウォータージェットノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245496A JPH0663900A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | ウォータージェットノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0663900A true JPH0663900A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=17134537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4245496A Pending JPH0663900A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | ウォータージェットノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663900A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7832481B2 (en) | 2008-08-20 | 2010-11-16 | Martindale James G | Fluid perforating/cutting nozzle |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP4245496A patent/JPH0663900A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7832481B2 (en) | 2008-08-20 | 2010-11-16 | Martindale James G | Fluid perforating/cutting nozzle |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |