JPH11509894A - 被覆ダイヤモンド粒子を含むハードフェーシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属質母材被覆物２０内に分散し、この被覆物２０に接合した被覆されたダイヤモンド粒子４４を持ち、ドリルビット及びその他の穴あけ工具の摩耗面を保護するハードフェーシングを提供する。ダイヤモンド粒子４４の被覆４２は、炭化タングステン及び炭化タンクステン／コバルトの粒子のような材料及び合金と金属炭化物及び金属窒化物のようなサーメットとから形成すればよい。被覆ダイヤモンド粒子４０は、焼結するのがよく大体球形の形状を持つ。被覆ダイヤモンド粒子４０は、選定した材料と前もって混合し溶着及び冷却により、凝固した金属質母材被覆物２０内にや金学的結合部及び機械的結合部を生成するようにする。溶接棒７０は、被覆ダイヤモンド粒子４０と炭化タングステン／コバルトのような硬い粒子３０と結合力の弱い充てん材料との混合物を鋼管７２内に入れることによって作る。基体２４は、溶接棒７０を基体２４の選定した表面に進行的に溶融し溶融した材料を凝固させることによりハードフェーシングを行い、被覆ダイヤモンド粒子４０を内部に分散させた所望のハードフェーシングを基体表面２２に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 被覆ダイヤモンド粒子を含むハードフェーシング 技術分野 本発明は、一般に金属質母材被覆物（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｒｉｘ ｄｅ ｐｏｓｉｔ）内に被覆ダイヤモンドを分散させたハードフェーシング材料（ｈａ ｒｄｆａｃｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる層の形成法、ことにドリルビッ ト及びその他の穴あけ（ｄｏｗｎｈｏｌｅ）工具を保護する改良されたハードフ ェーシングに関する。 背景技術 金属表面及び基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）のハードフェーシングは、この金属 表面又は基体の浸食及び摩耗を最少にし又は防ぐよく知られた技術である。ハー ドフェーシングは一般に、硬い耐摩耗性材料からなる層をめっき、溶着、噴射又 はその他のよく知られた付着法により耐摩耗性の比較的低い表面又は基体に施す こととして定義することができる。ハードフェーシングは、製油及び製ガス工業 に使われるドリルビット及びその他の穴あけ工具の使用寿命を延ばすのに使用さ れることが多い。炭化カングステン及びその種種の合金は、ドリルビット及びそ の他の穴あけ工具を保護する比較的広く使われているハードフェーシング材料の うちの若干のものである。 ハードフェーシングは典型的には、このハードフェーシングを基体に確実に均 等に接着させるや金学的結合部を形成することにより基体の表面に融着するのを 好適とする金属質母材被覆物中に埋込んだ硬い耐摩耗性材料から成る混合物であ る。若干の用途では炭化タングステン及び／又はコバルトの合金のような耐摩耗 性材料を、基体に対するハードフェーシングの溶接中に溶接棒（ｗｅｌｄｉｎｇ ｒｏｄ）として作用する鋼管内に入れる。ハードフェーシングを施すこの方法 は場合により「管棒溶接」と呼ばれる。管棒により施した炭化タングステン／コ バルトハードフェーシングは、ドリルビット及びその他の穴あけ工具の使用寿命 を延ばすのに極めて有効である。 回転コーンドリルビットは、原油及びガスの探査及び生産のためにさく井の掘 削に使われることが多い。この種のビットは典型的には、ビットの支持アームか ら延びる軸に回転できるように取付けた、又回転コーンカッタとしても知られる ３個の転動コーンカッタを使う。これ等のカッタは、ビット軸線に対して下方内 向きに延びる軸にそれぞれ取付けられ、各カッタの円すい形側部がさく井の底部 で転動し地層に接触するようになる。 若干の用途では、カッタにフライス削りの歯を形成して掘削作業中にさく井の 底部及び周壁に接触する区域が摩耗するようになる。フライス削りした歯の使用 寿命は、これ等のフライス削りの歯の若干の摩耗区域で硬い金属被覆物（ｍｅｎ ｔａｌ ｄｅｐｏｓｉｔ）に炭化タングステン粒子を加えることにより改良され る。この操作は場合により「ハードフェーシング形成」と呼ばれる。１９８１年 ４月２１日付米国特許第４，２６２，７６１号明細書は、フライス削りした歯に ハードフェーシングを施すことについて述べ本出願の全目的に参照してある。 他の用途では、カッタの外部に受け口を形成し、これ等の受け口に硬質金属挿 入体を納めるが堀削作業中にさく井の底部及び周壁に接触するこれ等の区域で摩 耗が生ずるようになる。このような挿入体及びカッタの使用寿命は、カッタの外 面を浸炭することにより改良される。１９８７年７月１４日付米国特許第４，６ ７９，６４０号明細書は、カッタを浸炭する方法を述べ本出願の全用途に参照し てある。 広範な種類のハードフェーシング材料がドリルビット及びその他の穴あけ工具 に満足の得られる状態で使われている。使われることの多いハードフェーシング は合金鋼母材被覆物内に燃結炭化タングステン粒子を含む。炭化タングステン粒 子は、鉄、ニッケル、鉄合金及びその他の金属合金のような結合材により互いに 接着した炭化一タングステン、炭化二タングステン及び／又は巨大結晶炭化タン グステンの粒子を含む。結合の弱いハードフェーシング材料は一般に、中空管又 は溶接棒内に入れ普通の溶接法を使い基体に当てがう。この溶接処理の結果とし て、基体表面から溶融した鋼合金と溶接棒又は中空管により生成した鋼合金とを 共に含む母材はハードフェーシングにより生成される。コバルト、ニッケル及び ／又は鋼の種種の合金は、この母材に対する結合材の一部として使ってもよい。 炭化タングステンのほかにその他の重金属の炭化物及び窒化物はハードフェーシ ングを形成するのに使われている。 天然の又合成のダイヤモンドは共に穴あけドリルビットに使われ切削面及び耐 摩耗面を形成する。米国特許第４，１４０，１８９号明細書には転動コーンビッ トのシャッテール（ｓｈｉｒｔｔａｉｌ）状表面から突出するダイヤモンド挿入 体の使用について記載してある。多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）ゲージ挿入体は 、きびしい穴あけ掘さく条件に伴う浸食及び摩耗を防ぐように広範の種類のドリ ルビットに使われることが多い。米国特許第４，１４０，１８９号明細書はこの 本出願の全用途に参照してある。 発明の開示 本発明によれば、従来のハードフェーシング材料に伴う欠点及び問題は実質的 に低減され又はなくしてある。本発明の１態様では、ドリルビットに被覆ダイヤ モンド粒子を含むハードフェーシングの層を設ける。得られるハードフェーシン グはきびしい環境における反復した穴あけ用の使用に伴う浸食、摩耗及びその他 の応力に一層よく耐えることができる。 本発明の技術的利点の１つは、ドリルビットの選定した部分にこのドリルビッ トの保護された部分の望ましくない摩耗及び／又は侵食を防ぐようにハードフェ ーシング材料の層を設けることにある。本発明の１態様では、フライス削りした 歯の外面に被覆ダイヤモンド粒子を含むハードフェーシングの層を当てがい穴あ け掘さく中にフライス削り歯の早過ぎ摩耗を防ぎ協働するドリルビットの寿命を 実質的に延ばすようにする。 本発明の他の態様では、被覆ダイヤモンド粒子を普通の管棒組成物に混合し基 体に強化ハードフェーシング表面を設ける。本発明の１実施例では回転コーンド リルビットの各フライス削り歯を本発明により被覆ダイヤモンド粒子を含むハー ドフェーシング材料の層で完全に覆う。これ等の被覆ダイヤモンド粒子は、基体 にハードフェーシングの層を形成するのに使われる他の材料と混合するのに先だ って燃結するのがよい。 本発明の技術的利点は、ダイヤモンド粒子に金属質母材被覆を当てがい金属質 母材被覆を燃結し金属質母材被覆とダイヤモンド粒子の表面との間に化学的又は や金学的結合部を形成することである。金属質母材被覆の燃結は又、金属質母材 溶着物を形成するのに使われる硬い材料がそれぞれ溶融状態にあるときに、得ら れる被覆ダイヤモンド粒子の密度を変えて前記の硬い材料の密度に対し等しくし 又は高くするのに使うことができる。 金属質母材溶着物は、基体表面及び金属質母材被覆物間と金属質母材溶着物及 び各ダイヤモンド粒子の金属質母材被覆間とに化学的又はや金学的結合部を形成 するハードフェーシング形成法により基体に当てがうのがよい。 以下本発明及びその利点を添付図面について詳細に説明する。 図面の簡単な説明 第１図は本発明の１実施例により金属質母材被覆物にその中に配置して結合し た被覆ダイヤモンド粒子を一部を切欠いて示す拡大横断面図である。 第２図は本発明の１実施例により基体にハードフェーシングを形成するように 金属質母材被覆物に対しその中に分散させて結合した被覆ダイヤモンド粒子を一 部を切欠いて示す横断面図である。 第３Ａ図は本発明により被覆ダイヤモンド粒子及びその他の硬い材料を内部に 配置した充てん材を含む中空溶接棒を一部を切欠いて示す側面図である。 第３Ｂ図は第３Ａ図の要部の拡大縦断面図である。 第４図は本発明によるハードフェーシングを持つドリルビットを一部を縦断面 で示す側面図である。 第５図は本発明によるハードフェーシングを持つ他の形式のドリルビットを示 す斜視図である。 第６図は本発明によるハードフェーシングの層を持つ第５図のカッタコーンア センブリと回転コーンビット支持アームとを一部を切り欠き縦断面で示す側面図 である。 第７図は本発明によるハードフェーシングの付加的層を持つ第６図のカッタコ ーンアセンブリ及び支持アームを一部を切欠いて縦断面で示す側面図である。 第８図は本発明によるハードフェーシングの層を持つフライス削りした歯を備 えた回転コーンドリルビットの斜視図である。 第９図は本発明によるハードフェーシングの層を持つフライス削り歯を備えた 支持アーム及びカッタコーンアセンブリを一部を切欠いて縦断面で示す拡大側面 図である。 第１０図は本発明によるハードフェーシングの層で覆ったフライス削り歯を一 部を切欠いて示す斜視図である。 実施例 本発明の好適な実施例及びその利点を添付図面の第１図ないし第１０図につい て詳細に説明する。これ等の図面を通じて同様な部品に同様な参照数字を使って ある。 耐摩耗性材料の機械加工は困難でもあり費用もかかるので、一般に金属部分を 所望の形状に形成し引続いてこの金属部分を直接焼入れする（炭化し又窒化する ）ことにより又は所望の耐摩耗性の程度に従って表面に耐摩耗性材料（ハードフ ェーシング）の層を施すことによりこの表面を処理することが行われている。金 属部分又は金属基体の加工面の著しい耐摩耗性必要とする用途では、本発明によ り形成した硬い耐摩耗性材料の層を持つ金属質母材溶着物のようなハードフェー シング２０を加工面２２に施し下側の基体２４を保護するようにする。 基体２４は、機械加工性、粘り強さ、熱処理性及び耐食性のような望ましいや 金学的特性を持つ広範な種類の金属合金から形成すればよい。たとえば基体２４ は、第４図、第５図及び第８図に示すようなドリルビット８０，１２０及び１６ ０の製造に使う種種の鋼合金から形成すればよい。 詳しく後述するように金属質母材被覆物すなわちハードフェーシング２０は、 広範な種類の硬い材料と硬い粒子及び被覆ダイヤモンド粒子４０又はダイヤモン ドペレットとを備える。金属質母材被覆物すなわちハードフェーシング２０を形 成するのに使う硬い材料及び／又は硬い粒子は、被覆ダイヤモンド粒子４０を加 えなくても耐摩耗性材層を形成する。被覆ダイヤモンド粒子４０を使用する本発 明によって金属質母材被覆物２０は、従来のハードフェーシング材料に比べて著 しく強化された耐摩耗性及び耐摩滅性を持つ。 第１図及び第２図に示したような金属質母材被覆物２０は、母材部分２６内に 埋込んだ又は封入した複数の炭化物粒子及び被覆ダイヤモンド粒子４０を含む。 コバルト、銅、ニッケル、鉄及びこれ等の元素の合金を含む種種の材料は母材部 分２６を形成するのに使う。母材部分２６は又結合母材と呼ばれることが多い。 本願の場合には「金属質母材被覆物」という用語は、金属基体を摩滅及び／又 は摩耗から保護するようにこの金属基体に当てがったハードフェーシングの層を 表わすのに使う。コバルト、ニッケル、銅、鉄及びこれ等元素の合金のような種 種の結合剤は被覆物の母材部分又は結合母剤を形成するのに使う。種種の金属合 金と金属ほう化物、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物のようなサーメット とは、本発明による金属質母材溶着物の一部として含ませればよい。比較的有利 な金属合金及びサーメットの若干をなお詳しく後述する。 本願の場合には「化学的結合」及び「や金学的結合」という用語は、結晶性又 は金属質の組織内の原子及び／又は分子を結合する強い引力を表わすのに使う。 本願の場合には「金属質母剤被覆（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｒｉｘ ｃｏａ ｔｉｎｇ）」という用語は、ダイヤモンド又はダイヤモンド粒子の外部にや金学 的に結合した硬い材料の層を表わすのに使う。この金属質母材被覆は、種種の金 属合金と金属ほう化物、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物のようなサーメ ットとを含む焼結できる材料から形成するのがよい。本発明によりダイヤモンド 粒子に金属質母材被覆を形成するのに使われる比較的有利な金属合金及びサーメ ットの若干についてはなお詳しく後述する。 本願の場合には「炭化タングステン」という用語は、炭化一タングステン（Ｗ Ｃ）、炭化二タングステン（Ｗ₂Ｃ）、巨大結晶炭化タングステン及び焼結炭化 タングステンを含む。焼結炭化タングステンは典型的には、圧粉体を形成するよ うに粉末混合物を圧縮することにより炭化タングステン及びコバルトの粉末の混 合物から作る。種種のコバルト合金粉末も又含まれる。圧粉体はこの場合コバル トの融点に近い温度で焼結して高密度の焼結炭化タングステンを形成する。 金属質母材被覆物（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｉｘ ｄｅｐｏｓｉｔ）２０に 対する所期の用途に従って金属母材被覆物２０のダイヤモンド粒子４４、炭化タ ングステン粒子３０及び／又は母材部分２６に金属質母材被覆（ｍｅｔａｌｌｉ ｃ ｍａｔｒｉｘ ｃｏａｔｉｎｇ）４２の全部又は一部を形成するのに種種の 種類の炭化タングステンを使う。本発明の重要な特徴は、所望の耐食性及び耐摩 耗性を有効安価に高い信頼性のもとに得られるような硬質材料を選定できること にある。 各被覆ダイヤモンド粒子４０は、各ダイヤモンド粒子４４の外部４６にや金学 的に結合した金属質母材被覆４２を備えている。被覆ダイヤモンド粒子４０は又 場合によりダイヤモンドペレットとも呼ばれる。ダイヤモンド粒子４４は合成ダ イヤモンド又は天然ダイヤモンドのいずれでもよい。又各ダイヤモンド粒子４４ はダイヤモンド全体又はダイヤモンドの一部分だけでもよい。若干の用途ではダ イヤモンド粒子４４は６０ないし８０ＵＳメッシュのメッシュ範囲で選定する。 金属質母材被覆物すなわちハードフェーシング２０の所期の用途に従って、各 ダイヤモンド粒子４４は同じメッシュ範囲内に選定する。他の用途では被覆ダイ ヤモンド粒子４０は２つ又はそれ以上の互いに異なるメッシュ範囲から選定した ダイヤモンド粒子４４から形成する。得られる被覆ダイヤモンド粒子４０はほぼ 同じ外部寸法を持つのがよい。しかし互いに異なるメッシュ範囲を持つダイヤモ ンド粒子４４を含めることにより、得られる金属質母材被覆物２０の耐摩耗性及 び耐摩滅性を基体２４に対する特定の作動環境に応ずるように変えることができ る。 ダイヤモンド粒子４４は、米国特許第４，７７０，９０７号明細書「金属被覆 摩耗性粒子を形成する方法」と米国特許第５，４０５，５７３号明細書「ダイヤ モンドペレットとこれにより作るのこ刃区分」とに記載してあるような種種の方 法を使って被覆する。これ等の特許明細書は共に本願の全目的に参照してある。 金属質母材被覆４２を形成するのに使う硬質材料と金属質母材被覆４２の厚さ とは、金属質母材被覆物２０に対する所期の用途に従って変えればよい。被覆４ ２は、各ダイヤモンド粒子４４を十分に封入する比較的高密度の層を形成するよ うに焼結することのできる材料から形成するのがよい。被覆４２を当てがわない 場合には、ダイヤモンド粒子４４は母材部分２６を基体２４の表面２２に接合す る多くのハードフェーシング形成法に必要な温度により損傷する。ダイヤモンド 粒子４４を被覆４２で封入し又は被覆すると各ダイヤモンド粒子４４を選定した ハードフェーシング法による熱から保護する。又被覆４２がないとダイヤモンド 粒子４４は溶融した溶接材料の表面に浮上がる傾向がある。 被覆４２は、各ダイヤモンド粒子４４に当てがった後焼結するのがよい。焼結 処理は、溶融状態における母材部分２６の密度に対し等しいか又は高い密度を持 つ被覆ダイヤモンド粒子４０を形成するのに使う。すなわち被覆ダイヤモンド粒 子４０は、この焼結処理により生ずる密度に従って金属質母材被覆物２０内に均 等に分散し又は基体２４の底部及び接触面２２に沈降する。 金属質母材被覆４２を形成するのに使う材料は、母材部分２６を形成するのに 使う材料に対しや金学的に又化学的に相容性を持つように選定する。多くの用途 では被覆４２を形成するのに使うのと同じ材料又は各材料は又、母材部分２６を 形成するのにも使う。 や金学的結合部は各金属質母材被覆４２の外部４８と母材部分２６との間に形 成するのがよい。や金学的又は化学的の結合によって、ダイヤモンド粒子４０は 、母材部分２６により表わした隣接する硬質材料が摩耗し終るまで金属質母材被 覆物２０内に固着されたままになっている。すなわち本発明により、各ダイヤモ ンド粒子４４を金属質母材被覆物２０内に確実に固着したままになる。 金属質母材被覆物２０は、普通の炭化タングステンハードフェーシングと協働 する種種の方法を使い基体２４の作用面２２に形成して接合する。本発明により 被覆ダイヤモンド粒子４０は、何等特定の方法又は応用手順を必要としないで広 範の種類のハードフェーシング材料に含ませる。 多くの用途で金属質母材被覆物２０は、普通のハードフェーシングと協働する 溶接法により施すのがよい。溶接処理中に基体２４の表面２２は、基体２４の一 部を溶融し母材部分２６及び基体２４の間にや金学的結合を形成するのに十分な だけ加熱する。第１図及び第２図では表面２２は、溶着処理の結果と得られるや 金学的結合部とを表わすように種種の形状及び幅を持つように示してある。溶接 処理中に１個又は複数個の被覆ダイヤモンド粒子４０の金属質母材被覆４２の各 部分は又表面２２で基体２４にや金学的に結合される。 オキシアセチレントーチ（図示してない）による管棒溶着は、金属質母材被覆 物２０及び基体２４間のや金学的結合と母材部分２６及び被覆４２間のや金学結 合とを生成するのに使用して満足が得られる。他の用途では、基体２４に金属質 母材被覆物２０を形成するのにレーザ法を使う。管棒溶接法及びレーザ溶着法は 共になお詳しく後述する。 若干のあまりきびしくない用途では、金属質母材被覆物２０は、炭化タングス テン及びその他の種類のハードフェーシングに共に協働するプラズマ溶射法及び ／又は火炎溶射法を使い基板２４に形成する。プラズマ溶射法は典型的にはハー ドフェーシング及び基体の間に機械的結合を形成する。火炎溶射法も又典型的に はハードフェーシング及び基体の間に機械的結合を形成する。若干の用途では火 炎溶射法及びプラズマ溶射法の組合せにより金属質母材被覆物２０及び基体２４ の間に機械的接合部を形成する。一般にや金学的母材被覆物２０及び基体２４間 に機械的結合だけを生ずる方法より好適である。 なおその他の用途では被覆ダイヤモンド粒子４０は、水ガラス（ｗａｔｅｒ− ｇｌａｓｓｅｄ）法を使い基体２４の表面２２に接着し又は取付ける。粉末状の 種種の種類のハードフェーシング材料はこの場合被覆ダイヤモンド粒子４４に当 てがい金属質母材被覆物２０の母材部分２６を形成する。被覆ダイヤモンド粒子 ４０を所望の密度を持つように焼結することにより、金属質母材被覆物２０はハ ードフェーシングを基体２４に当てがうのに適当な方法のうち任意の方法により 形成され、又被覆ダイヤモンド粒子４０は得られる金属質母材被覆物２０にわた って分散させる。 被覆ダイヤモンド粒子４０は下側の基体２４に対し極めて高レベルの耐摩耗性 及び耐摩滅性を与える。周囲の母材部分２６が摩耗及び摩滅の作用を受けると、 炭化タングステン粒子３０及び被覆ダイヤモンド粒子４０が共に露出する。新た に露出した被覆ダイヤモンド粒子４０及び／又は炭化タングステン粒子３０の固 有の高い耐摩耗性により、金属質母材溶着物２０の全耐摩耗性耐摩滅性を著しく 増す。被覆ダイヤモンド粒子４０は母材部分２６内でや金学的に結合し又機械的 に結合する。金属質母材被覆４２を設けないと、母材部分２６及びダイヤモンド 粒子４４の間には比較的弱い機械的結合部だけしか生成しない。 母材被覆物２０内の相互に混合した被覆ダイヤモンド粒子４０の炭化タングス テン粒子３０に対する比率は、予測される作動環境に従って基体２４に対し所望 量の耐摩滅性及び耐摩耗性を生ずるように変えてもよい。若干の極めてきびしい 環境では被覆ダイヤモンド粒子４０の炭化タングステン粒子３０に対する比率は １０対１でよい。他の作動環境ではこの比率は実質的に逆である。本発明の重要 な利点は、予測される作動環境に従って被覆ダイヤモンド粒子４０の量を変える ことができることである。 基体２４にハードフェーシングを形成して表面２２を摩滅及び摩耗から保護す る本発明により形成した溶接棒７０は第３Ａ図及び第３Ｂ図に示してある。溶着 棒７０は、充てん材７４を内部に入れるように両端部を閉じた中空の鋼管７２を 備えるのがよい。鋼管７２内には充てん材７４の一部として複数個の被覆ダイヤ モンド粒子４０を配置してある。各被覆ダイヤモンド粒子４０は、金属質母材被 覆４２を結合したダイヤモンド粒子４４を含む。複数個の炭化タングステン粒子 ３０は又、被覆ダイヤモンド粒子４０と混合し充てん材７４内に配置する。若干 の用途では充てん材７４は脱酸剤及び一時樹脂結合剤を含む。本発明に満足の得 られる状態で使われる脱酸剤の例には鉄、マンガン及びけい素の種種の合金があ る。 若干の用途では溶接棒７０の重量は７０ないし８０％の充てん材７４と２ ０ないし３０％の鋼管７２とから成る。鋼管７２内の充てん材７４は複数個の被 覆ダイヤモンド粒子４０と炭化タングステン粒子３０とを備えるのがよい。若干 の用途では５％までの充てん材７４は脱酸剤及び一時樹脂結合剤を含む。 タングステン、ニオブ、バナジウム、モルビウム（ｍｏｌｂｉｕｍ）、けい素 、チタン、タンタル、ジルコニウム、クロム、イットリウム、ほう素及び炭素か ら成る群から選定した硬質材料の粉末のような結合力の弱い材料は充てん材７４ の一部として含めてもよい。これ等の結合力の弱い材料は又銅、ニッケル、鉄、 コバルト及びこれ等の元素の合金から成る群から選定した粉末混合物を含み金属 質母材被覆物２０の母材部分２６を形成する。金属ほう化物、金属炭化物、金属 酸化物及び金属窒化物から成る群から選定したサーメットのような硬質材料の粉 末も又充てん材７４内に含めてもよい。充てん材７４用に選定した特定の元素は 、得られる金属質母材被覆物２０及び選定した溶着法に対する所期の用途による 。 若干の用途では被覆ダイヤモンド粒子４０と炭化タングステン粒子３０と母材 部分２６用の選定した材料との混合物は、有機樹脂と配合し基体２４の表面２２ に溶射する。次いでレーザを使い粉末状混合物を基体２４の表面２２に高密度化 して融着し前記したように所望のや金学的結合部を形成する。所望の密度を生ず るように金属質母材被覆４２を焼結することにより、被覆ダイヤモンド粒子４０ は金属質母材被覆物２０にわたり分散したままになる。米国特許第４，７８１， ７７０号明細書「硬いカッタ挿入体を持つドリルビット円すい体のレーザハート フェーシング法」は本発明に使い満足の得られる１つの方法を示す。米国特許第 ４，７８１，７７０号明細書は本願の全目的に対し参照してある。 金属質母材被覆４２を形成するのに使う硬質材料の種類に従って、種種の種類 の焼結方法及び手順は、生成する被覆ダイヤモンド粒子４０に所望の密度を生ず るのに満足の得られるように使える。又金属質母材被覆４２を形成するのに使う 各材料の比率は所望の密度が得られるように変えられる。たとえば金属質母材被 覆４２を炭化タングステンから形成するときは、タングステンの百分率は一層高 い密度の又は一層重い被覆４２を形成するのに増せばよい。或は炭化物の百分率 は一層軽い又は一層低密度の被覆４２を形成するのに増せばよい。 被覆ダイヤモンド粒子４０を炭化タングステン粒子３０と混合するときは、両 粒子４０，３０がほぼ同じ密度を持つのがよい。本発明の技術的利点の１つは、 金属質母材被覆物２０の炭化タングステン粒子３０及び／又は母材部分２６に対 する相容性が確実に得られるようにするのに金属質母材被覆４２に協働する密度 及び材料を変えられることにある。若干の用途では被覆ダイヤモンド粒子４０は 、約１３００°Ｆの温度で高温均衡プレス法を使って焼結している。圧力及び温 度を共に含むような焼結は金属質母材被覆４２及び母材部分２６を形成するよう に選定した材料に従って変えられるのはもちろんである。 金属質母材被覆４２は、造粒、化学的蒸着、位相蒸着及び／又は化学的被覆の ような種種の方法を使い各被覆ダイヤモンド粒子４４に施す。金属質母材被覆４ ２を形成するのに使う材料に基づく適当な被覆手順は、各被覆ダイヤモンド粒子 ４４の外面４８と得られる金属質母材被覆４２との間にや金学的結合が確実に形 成されるように選定する。 溶接棒７０のほかに被覆ダイヤモンド粒子４０、炭化タングステン粒子３０及 び母材部分２６用選定材料は連続溶接棒又は溶接ロープ（図示してない）の一部 として含めてよい。オキシアセチレン溶着のほかに原子水素溶接法及びタングス テン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接法は、金属質母材被覆物２０を基体２４の表面２ ２に当てがうのに満足の得られる状態で使われる。 本発明により形成した金属質母材被覆物２０のようなハードフェーシングは広 範な種類の鋼製体及び基体に使うことができる。たとえばハードフェーシング２ ０は、ローラコーンドリルビット、固定カッタドリルビット、コアリングビット 、アンダリーマ、ホールオープナ及び緩衝器アセンブリに当てがう。本発明によ り形成するハードフェーシング２０の層は、広範な業界の他の工具に使われ、製 油及びガス工業用の穴あけ工具には限定されない。単に説明のために、本発明に より形成したハードフェーシング２０の層は種種の種類の回転円すい形ドリルビ ット及びその協働するカッタコーンアセンブリについて第４図ないし第１０図に 示してある。 ドリルビット８０，１２０，１６０の切削作用又は掘削作用は、各カッタコー ンアセンブリ８２，１２２，１６２が、ドリルストリングの回転によりさく井の 底部のまわりに転動する際に生ずる。カッタコーンアセンブリ８２，１２２，１ ６２は場合により「回転コーンカッタ」又は「ローラコーンカッタ」と称する。 得られるさく井の内径は、カッタコーンアセンブリ８２，１２２，１６２の組合 せの外径又はゲージ径により定まる。カッタコーンアセンブリ８２，１２２，１ ６２は、ボールレース内に整合させた複数の軸受ボールを備えた普通のボール保 持システムにより軸に保持する。 回転コーンドリルビット８０，１２０，１６０は典型的には、良好な強さ、粘 り強さ及び適当な機械加工性を持つように選定した強い延性鋼合金から作る。こ のような鋼合金は、この鋼合金が穴あけ掘削作業中に急速に摩耗するので、各カ ッタコーンアセンブリ８２，１２２，１６２に長期にわたり良好な切削表面及び 切断面を形成することができない。各回転コーンドリルビット８０，１２０，１ ６０の穴あけ使用寿命を増すように、金属質溶着物母材又はハードフェーシング ２０をこれ等の各ドリルビットに協働するシャッテール状表面、背面、フライス 削り歯及び／又は挿入体にあてがう。金属質母材溶着物２０は又、穴あけ掘削作 業中に強い摩耗摩滅を受けるドリルビット８０，１２０，１６０の任意の他の部 分に当てがってもよい。若干の用途では各カッタコーンアセンブリ８２，１２２ ，１６２の外面の実質的に全部を金属質母材被覆物２０で覆う。 ドリルビット８０は、そのピン連結部又はねじ連結部８６で回転ドリルストリ ング８８の下端部に連結するようにしたビット本体８４を備えている。ねじ連結 部８６とドリルストリング８８の対応するねじ連結部とは、さく井面（図示して ない）でドリルストリング８８の回転に応答してドリルビット８０を回転させる ようにしてある。ビット本体８４は、ドリルストリング８８を経て下向きに通る 掘削泥又は類似物を下方に連通させる通路（図示してない）を備えている。掘削 泥は、ノズル９２を経て出てさく井の底部に差向けられ次いでさく井の壁とドリ ルストリング８８との間の環状部内を上昇し掘削片及び岩石くずを同伴する。 ビット本体８４から実質的に互いに同じ３本のアーム９４が垂下している。第 ４図には２本のアーム９４だけを示してある。各アーム９４の下端部分には支持 ピン又は支持軸（図示してない）を設け一般に円すい形カッタコーンアセンブリ ８２を回転できるように支える。 第５図に示すようにドリルビット１２０は、支持アーム１３４により形成した ビット本体１２４を備えている。ビット本体１２４は又ノズル１３２を備えてい る。ねじ連結部１２６は、ドリルビット１２０を回転ドリルストリングに取付け るのに使う。 第６図及び第７図は、各支持アーム１３４の下部部分から延びる軸１３６に回 転できるように取付けたカッタコーンアセンブリ１２２を示す。 第５図、第６図及び第７図に示すようにハードフェーシング２０は、各カッタ コーンアセンブリ１２２に隣接して各支持アーム１３４の外面に当てがえばよい 。支持アーム１３４のこの部分は又「シャッテール面」とも呼ばれる。ハードフ ェーシング２０は又各カッタコーンアセンブリ１２２の背面又はゲージリング面 １２６に形成してもよい。第７図に示すようにカッタコーンアセンブリ１２２の 外面は、挿入体１２８を除いてハードフェーシング２０で完全に覆ってある。第 ８図に示した回転コーンドリルビット１６０は第５図に示した回転コーンドリル ビット１２０と同様である。回転コーンドリルビット１６０及び回転コーンドリ ルビット１２０との間の主な違いは、カッタコーンアセンブリ１６２に設けたフ ライス削り歯１６４に比べてカッタコーンアセンブリ１２２の一部としての挿入 体１２８の使用である。 フライス削り歯１６４は、各カッタコーンアセンブリ１６２に各コーンアセン ブリ１６２のテーパ面に沿い列状に形成してある。各カッタコーンアセンブリ１ ６２の支持アームに最も近接した列は後部列又はゲージ列として知られている。 第９図及び第１０図に示すように金属質母材被覆物２０は本発明によれば各フラ イス削り歯１６４の外部に施すのがよい。 以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発明はなおその精神を逸 脱しないで種種の変化変型を行うことができるのはもちろんである。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年１１月１９日 【補正内容】 明細書を次のとおり補正致します。 １．請求の範囲を次のとおり補正します（請求項の数は７つふえて４２となりま す）。 請求の範囲 １．基体を摩滅及び摩耗から保護するハードフェーシングにおいて、 母材部分とこの母材部分内に配置した複数個の被覆ダイヤモンド粒子とを含む 金属質母材被覆物を備え、 前記各被覆ダイヤモンド粒子にさらに、 ダイヤモンド粒子外部に硬い材料の被覆を配置したダイヤモンド粒子と、 このダイヤモンド粒子の外面と前記硬い材料の被覆との間に形成した複数の第 １のや金学的結合部と、 を設け、 前記被覆ダイヤモンド粒子を前記母材部分内に封入し、 前記各ダイヤモンド粒子上の前記各硬い材料の被覆と前記母材部分との間に形 成した複数の第２のや金学的結合部と、 前記母材部分と前記基体との間に形成した複数の第３のや金学的結合部と、 を備えて成るハードフェーシング。 ２．前記金属質母材被覆物を、金属合金と、金属ほう化物、金属炭化物、金属酸 化物及び金属窒化物から成る群から選定したサーメットとにより構成した請求の 範囲第１項記載のハードフェーシング。 ３．前記各被覆ダイヤモンド粒子に対する前記硬い材料の被覆を、 金属合金と金属ほう化物、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物から成る群 から選定したサーメットとにより構成した請求の範囲 第１項記載のハードフェーシング。 ４．前記硬い材料の被覆をさらに強化するように、この硬い材料の被覆内に分散 させた合金ほう化物、合金炭化物、合金酸化物、合金窒化物から成る群から選定 した小さい粒子材料をさらに含む請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ５．前記母材部分内に封入した複数個の炭化タングステン粒子をさらに含み、 これ等の炭化タングステン粒子を前記被覆ダイヤモンド粒子と相互に混合して 成る 請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ６．さらに実質的に同じ寸法を持つ各ダイヤモンド粒子を被覆に先だって含ませ た請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ７．前記被覆ダイヤモンド粒子にさらに、被覆に先だって互いに異なる少なくと も２種類の寸法を持つダイヤモンド粒子の一部分を含ませた請求の範囲第１項記 載のハードフェーシング。 ８．前記各被覆ダイヤモンド粒子が、前記金属質母材被覆物の母材部分とほぼ同 じ密度を持つようにした請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ９．前記各被覆ダイヤモンド粒子が、前記金属質母材被覆物の母材部分の密度よ り高い密度を持つようにした請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １０．前記複数個の被覆ダイヤモンド粒子に相互に混合する付加的 材料をさらに含み、 この付加的材料を、炭化タングステン、窒化物、酸化物、炭素ほう化物、炭化 物、窒化物、けい化物の粒子、ニオブ、バナジウム、モルビウム、けい素、チタ ン、タンタル、イツトリウム、ジルコニウム、クロム、ほう素、炭素窒化物又は これ等の混合物から成る群から選定した 請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １１．前記母材部分が、銅、ニッケル、鉄及びコバルトをベースとする合金から 成る群から選定した結合材料を含む請求の範囲第１項記載のハードフェーシング 。 １２．炭化タングステンで一部を形成した各ダイヤモンド粒子上の硬い材料の被 覆と、 前記被覆ダイヤモンド粒子に混合した複数の炭化タングステン粒子と、 コバルト、鋼及び炭化タングステンの合金で形成した母材部分と を含んだ請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １３．前記金属質母材被覆物と、前記複数個の被覆ダイヤモンド粒子とを、回転 コーンドリルビット、固定カッタドリルビット、ドリルビット用スリーブ、コア リングビット、アンダリーマ、ホールオープナ、ダウンホールスタビライザ又は 緩衡器アセンブリから成る群から選定した基体上に配置した請求の範囲第１項記 載のハードフェーシング。 １４．基体を摩滅及び摩耗から保護するように、この基体上にハードフェーシン グの層を形成するのに使用する溶接棒において、 各端部を閉じた中空の鋼管と、 この鋼管内に配置した複数個の被覆ダイヤモンド粒子とを備え、 これ等の各被覆ダイヤモンド粒子に、ダイヤモンド粒子を覆いこのダイヤモン ド粒子にや金学的に結合した硬い材料から成る焼結合被覆を持つダイヤモンド粒 子を含ませ、 前記被覆ダイヤモンド粒子に混合した複数個の炭化タングステン粒子と、 前記被覆ダイヤモンド粒子及び炭化タングステン粒子と混合したコバルト、ニ ッケル、銅、タングステン、炭化タングステン及びこれ等金属の合金とから成る 群から選定した結合力の弱い材料と、 を含む溶接棒。 １５．前記炭化タングステン粒子及び被覆ダイヤモンド粒子が互いにほぼ同じ密 度を持つようにした 請求の範囲第１４項記載の溶接棒。 １６．前記被覆ダイヤモンド粒子と混合した窒化炭素粒子をさらに含ませた請求 の範囲第１４項記載の溶接棒。 １７．前記各ダイヤモンド粒子上の前記各焼結被覆にさらに、炭化タングステン を含ませ、各ダイヤモンド粒子の外面と、前記炭化タングステンの焼結被覆との 間に複数個のや金学的結合部を形成した請求の範囲第１４項記載の溶接棒。 １８．前記ダイヤモンド粒子が、合成ダイヤモンドから成る請求の範囲第１４項 記載の溶接棒。 １９．前記ダイヤモンド粒子が、天然ダイヤモンドから成る請求の範囲第１４項 記載の溶接棒。 ２０．前記ダイヤモンド粒子が、多結晶ダイヤモンドから成る請求の範囲第１４ 項記載の溶接棒。 ２１．基体の表面にハードフェーシングを形成する方法において、 複数個のダイヤモンド粒子を、各ダイヤモンド粒子と各ハードフェーシング材 料との間に第１のや金学的結合部を形成することによって、被覆し、複数個の各 別の被覆したダイヤモンド粒子を形成する段階と、 前記各被覆したダイヤモンド粒子を焼結し、各被覆したダイヤモンド粒子に対 して所望の密度を生じさせる段階と、 前記被覆ダイヤモンド粒子を中空の鋼管内に入れてこの鋼管の各端部を密封す る段階と、 この鋼管を進行的に溶融して前記被覆したダイヤモンド粒子を内部に分散させ た溶融金属を形成する段階と、 前記の溶融金属及び被覆したダイヤモンド粒子を基体表面に当てがい、この基 体表面に前記溶融金属を接触した状態で凝固させ、前記各被覆したダイヤモンド 粒子と、隣接する母材部分との間に第２のや金学的結合部分を形成し、前記母材 部分と前記基体との間に第３のや金学的結合部を形成する段階と、 を包含する方法。 ２２．さらに焼結した被覆ダイヤモンド粒子及び焼結した炭化タングステン粒子 の混合物を作成する段階と、 この混合物を前記鋼管にその密封に先だって入れる段階と、 を包含する請求の範囲第２１項記載の方法。 ２３．さらに前記焼結した被覆ダイヤモンド粒子を結合力の弱い硬い材料と混合 する段階と、 前記焼結した被覆ダイヤモンド粒子及び結合力の弱い硬い材料の 混合物を前記鋼管内にその密封に先立って入れる段階と、 を包含する請求の範囲第２１項記載の方法。 ２４．基体の作用面にハードフェーシングを形成する方法において、 複数個のダイヤモンド粒子を、第１のハードフェーシング材料と各別のダイヤ モンド粒子との間に複数個の第１のや金学的結合部を形成することによって被覆 し、前記ダイヤモンド粒子上に硬い材料被覆をそれぞれ形成する段階と、 この第１の硬い材料被覆を、前記各ダイヤモンド粒子上で焼結し、前記被覆し たダイヤモンド粒子に対して所望の密度を生じさせる段階と、 前記被覆したダイヤモンド粒子を第２のハードフェーシング材料と混合する段 階と、 前記被覆したダイヤモンド粒子と前記第２のハードフェーシング材料との混合 物に熱を加え、被覆したダイヤモンド粒子が内部に分散した溶融ハードフェーシ ングを形成する段階と、 前記溶融ハードフェーシングと前記被覆したダイヤモンド粒子との混合物を前 記作用面に当ててこの作用面と接触状態の前記溶融ハードフェーシングを凝固さ せて、前記第２のハードフェーシング材料と前記第１のハードフェーシング材料 との間に複数個の第２のや金学的結合部を形成し、前記第２のハードフェーシン グ材料と前記基体との間に複数個の第３のや金学的結合部を形成する段階と、 を包含する方法。 ２５．前記第１のハードフェーシング材料と、前記第２のハードフェーシング材 料とを、金属ほう化物、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物から成る群から 選定した請求の範囲第２４項記載の方法。 ２６．前記第１のハードフェーシング材料と、前記第２のハードフ ェーシング材料とが、同じ金属合金を含む請求の範囲第２４項記載の方法。 ２７．前記被覆したダイヤモンド粒子と前記第２のハードフェーシング材料との 混合物に熱を加える段階が、管棒溶接法、プラズマ溶射法、火炎溶射法及び水ガ ラス法から成る群から選定した溶接用を使用して実施される請求の範囲第２４項 記載の方法。 ２８．少なくとも１列のフライス削りした歯を持つ回転コーンドリルビットにお いて、 前記各歯に、 頂部及び底部と、これ等の頂部及び底部の間に延びる２つの互いに対向する側 面と、 これ等の側面の中間で前記頂部及び底部の間に延びる前面と、 前記各側面の中間で前記前面に対向する後面と、 前記各歯の前記各表面に当てがったハードフェーシングの層とを設け、 前記ハードフェーシングに、金属質母材被覆物内に分散させこの被覆物に結合 した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を含ませて 成る回転コーンドリルビット。 ２９．前記被覆ダイヤモンド粒子に混合した炭化タングステン粒子をさらに含ま せた請求の範囲第２８項記載の回転コーンドリルビット。 ３０．前記各被覆ダイヤモンド粒子の密度を、前記金属質母材被覆物の密度にほ ぼ等しくした請求の範囲第２８項記載の回転コーンドリルビット。 ３１．前記各被覆ダイヤモンド粒子の密度を、前記金属質母材被覆物の密度より 大きくした請求の範囲第２８項記載の回転コーンドリルビット。 ３２．前記のハードフェーシング材料の層が、約１ないし７５重量％の被覆ダイ ヤモンド粒子を含むようにした請求の範囲第２８項記載の回転コーンドリルビッ ト。 ３３．前記ハードフェーシングの層が、約零ないし７４重量％の炭化タングステ ンを含むようにした請求の範囲第２８項記載の回転コーンドリルビット。 ３４．さく井を形成する回転コーンドリルビットにおいて、 ビット本体であって、このビット本体の回転のためにドリルストリングに連結 するのに適する上端部分を持つビット本体と、 前縁、後縁及びこれ等の両縁間に配置した外面をそれぞれ持ち、前記ビット本 体から延びる若干の支持アームと、 それぞれこれ等の各支持アームに回転できるように取付けられ、協働する各支 持アームに対して大体において下方内向きに突出する、これ等の支持アームの個 数に等しい個数のカッタコーンアセンブリと、 前記各支持アームの外面に形成したハードフェーシングの層とを備え、 このハードフェーシングに、金属質母材被覆物内に分散させた複数個の被覆ダ イヤモンド粒子を含ませて成る、 回転コーンドリルビット。 ３５．下部シャツテール状部分を持つ各支持アーム外面と、 前記下部シャツテール状部分に形成したハードフェーシングの層 と をさらに備えた請求項第３４項記載の回転コーンドリルビット。 ３６．さく井を形成する回転コーンドリルビットにおいて、 ビット本体であって、このビット本体の縦方向軸線のまわりに回転するように ドリルストリングに連結するのに適する上端部分を持つビット本体と、 前記ビット本体に一体に形成され、このビット本体から垂下し角度的に互いに 間隔を置いた若干の支持アームであって、前記各支持アームに連結された軸を持 つ内側面と、 外側シャツテール状部分とを持つ支持アームと、 これ等の各支持アームの内側面に連結した大体において円筒形の上端部分を持 ち、前記ビット本体の縦方向軸線に対して大体において下方内向きに突出する各 軸と、 それぞれこれ等の軸の１つに取付けられ、前記支持アームの個数に等しい個数 のカッターコーンと、 前記各シャツテール状面の一部分に形成したハードフェーシングの層とを備え 、 このハードフェーシングの層に、金属質母材被覆物内に分散され、この金属質 母材被覆物にや金学的に結合した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を含めて成る、 回転コーンドリルビット。 ３７．さく井の側壁及び底部に係合して穴あけする回転コーンカッタにおいて、 大体において円すい形の金属体であって、この金属体を形成するように、中心軸 線と、前記金属体から突出する複数個の挿入体を持つ先端と、この先端に連結さ れた底部とを持つ金属体と、 この金属体内に前記中心軸線に沿って形成され、前記底部から前 記先端内に開口する空洞と、 前記底部の外部部分に形成した環状の後面と を備え、 さく井の側壁に係合して穴あけできるように、前記後面に、複数個の被覆ダイ ヤモンド粒子を金属質母材被覆物内に分散させられ、この金属質母材被覆物にや 金学的に接合した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を持つハードフェーシングの層 を設けて成る、 回転コーンカッタ。 ３８．さく井を形成する回転ロックビットにおいて、 大体において円すい形のカッタ本体であって、このカッタ本体の一方の端部の 穴と、この穴からこのカッタ本体の内部に延び、前記回転ロックビットへ前記カ ッタ本体を取付けるのに使う空洞と、 を持つカッタ本体と、 前記空洞穴から遠ざかる向きにとがった先端と、 この先端から遠ざかる向きに向いた大体において円すい台形で前記空洞穴を囲 む後面を持ち、前記空洞穴の一部を形成するように前記先端に連結した底部と、 ダイヤモンド粒子の外部に硬い材料から成る被覆を配置したダイヤモンド粒子 をそれぞれ持ち、金属質母材被覆物内に配置され、この金属質母材被覆物にや金 学的に結合した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を持ち、前記底部の外側部分上に 配置され、前記先端の外部上に延びるハードフェーシングの層と、 前記各ダイヤモンド粒子の外部と前記硬い材料から成る各被覆との間に形成し た複数のや金学的結合部と、 前記金属質母材被覆物と、前記底部の外側部分の表面と前記先端の外部との間 に形成した複数のや金学的結合部と、 を備えた回転ロックビット。 ３９．少なくとも１列の歯を持つ回転コーンドリルビットにおいて、 前記各歯に、 頂部及び底部と、これ等の頂部及び底部の間に延びる２つの互いに対向する側 面と、 これ等の側面の中間で前記頂部及び底部の間に延びる前面と、 前記各側面の中間で前記前面に対向する後面と、 前記各歯の前記各表面に当てがったハードフェーシングの層とを設け、 前記ハードフェーシングに、金属質母材被覆物内に分散させこの金属質母材被 覆物に結合した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を含ませて成る、 回転コーンドリルビット。 ４０．前記歯の一部を鋼で形成した請求の範囲第３９項記載の回転コーンドリル ビット。 ４１．一部を強い延性鋼合金で作ったドリルビットにおいて、 前記強い延性鋼合金で形成した少なくとも１つの切削表面と、 この少なくとも１つの切削表面上に取付けたハードフェーシングの層と、 を備え、 前記ハードフェーシングの層に、金属質母材被覆物内に分散させ、この金属質母 材被覆物に結合した複数の被覆ダイヤモンド粒子を設けて成る、 ドリルビット。 ４２．回転コーンドリルビット、固定カッタドリルビット、コアリングビット、 アンダリーマ及びホールオープナから成る群から選定した請求の範囲第４１項記 載のドリルビット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基体を摩滅及び摩耗から保護するハードフェーシングにおいて、 母材部分と複数個の被覆ダイヤモンド粒子とを含む金属質母材被覆物を備え、 前記被覆ダイヤモンド粒子を前記母材部分内に封入して成る、 ハードフェーシング。 ２．前記各被覆ダイヤモンド粒子にさらに、 ダイヤモンド粒子外部に硬い材料の被覆を配置したダイヤモンド粒子と、 このダイヤモンド粒子の外面と前記硬い材料の被覆との間に形成した複数のや 金学的結合部と を設けた請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ３．前記の各ダイヤモンドの被覆及び母材部分の間に複数のや金学的結合部をさ らに設けた請求の範囲第２項記載のハードフェーシング。 ４．前記金属質母材被覆物を、金属合金と、金属ほう化物、金属炭化物、金属酸 化物及び金属窒化物から成る群から選定したサーメットとにより構成した請求の 範囲第１項記載のハードフェーシング。 ５．前記各被覆ダイヤモンド粒子にさらに、ダイヤモンド粒子外部に配置する硬 い材料の被覆をこの外部に結合したダイヤモンド粒子を設け、 前記の硬い材料を金属合金と金属ほう化物、金属炭化物、金属酸化物及び金属 窒化物から成る群から選定したサーメットとにより構成した請求の範囲第１項記 載のハードフェーシング。 ６．前記母材部分内に封入した複数個の炭化タングステン粒子をさらに含み、 これ等の炭化タングステン粒子を前記各被覆ダイヤモンド粒子と相互に混合し て成る 請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ７．前記金属質母材被覆物の一部分を形成する付加的な硬い材料をさらに備えた 請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ８．実質的に同じ寸法を持つ各ダイヤモンド粒子を被覆に先だって含ませた請求 の範囲第１項記載のハードフェーシング。 ９．被覆ダイヤモンド粒子に被覆に先だって互いに異なる少なくとも２種類の寸 法を持つダイヤモンド粒子を含ませた請求の範囲第１項記載のハードフェーシン グ。 １０．前記各被覆ダイヤモンド粒子が前記金属質母材被覆物の母材部分とほぼ同 じ密度を持つようにした請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １１．前記各被覆ダイヤモンド粒子が前記金属質母材被覆物の母材部分の密度よ り高い密度を持つようにした請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １２．前記の複数個の被覆ダイヤモンド粒子に相互に混合する付加的材料をさら に含み、 この付加的材料を、炭化タングステン、窒化物、酸化物、炭素ほう化物、炭化 物、窒化物、けい化物の粒子、ニオブ、バナジウム、モルビウム、けい素、チタ ン、タンタル、イツトリウム、ジルコニウム、クロム、ほう素、炭素窒化物又は これ等の混合物から成る群から選定した 請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １３．前記母材部分に、銅、ニッケル、鉄及びコバルトを基体とする合金から成 る群から選定した結合材料を設けた請求の範囲第１項記載のハードフェーシング 。 １４．炭化タングステンから一部を形成した各ダイヤモンドの被覆と、 このように被覆した被覆ダイヤモンド粒子に混合した複数の炭化タングステン 粒子と、 コバルト、鋼及び炭化タングステンの合金から形成した母材部分と を含んだ請求の範囲第１項記載のハードフェーシング。 １５．基体を摩滅及び摩耗から保護するようにこの基体にハードフェーシングを 形成する溶接棒において、 各端部を閉じた中空の鋼管と、 この鋼管内に入れた複数個の被覆ダイヤモンド粒子とを備え、 これ等の各被覆ダイヤモンド粒子に、硬い材料から成る焼結被覆で覆いこの被 覆をや金学的に結合したダイヤモンド粒子を含ませて成る ハードフェーシング形成用溶接棒。 １６．前記各被覆ダイヤモンド粒子に混合した複数個の炭化タングステン粒子を さらに含み、 前記の炭化タングステン粒子及び被覆ダイヤモンド粒子が互いにほぼ同じ密度 を持つようにした 請求の範囲第１５項記載の溶接棒。 １７．前記各被覆ダイヤモンド粒子に混合した窒化炭素粒子をさらに含ませた請 求の範囲第１５項記載の溶接棒。 １８．前記の各ダイヤモンド粒子の焼結被覆にさらに炭化タングステンを含ませ た請求の範囲第１５項記載の溶接棒。 １９．前記被覆ダイヤモンド粒子に混合した複数個の炭化タングステン粒子と、 コバルト、ニッケル、銅、タングステン、炭化タングステン及びこれ等金属の 合金とから成る群から選定した結合力の弱い材料と をさらに含ませた請求の範囲第１５項記載の溶接棒。 ２０．前記各ダイヤモンド粒子として合成ダイヤモンドを使った請求の範囲第１ ５項記載の溶接棒。 ２１．前記各ダイヤモンド粒子として天然ダイヤモンドを使った請求の範囲第１ ５項記載の溶接棒。 ２２．基体の表面にハードフェーシングを形成する方法において、 複数個のダイヤモンド粒子にハードフェーシング材料を被覆し、 前記の各ダイヤモンド粒子の被覆を焼結し、 前記の被覆ダイヤモンド粒子を中空の鋼管内に入れてこの鋼管の各端部を密封 し、 この鋼管を進行的に溶融して前記被覆ダイヤモンド粒子を内部に分散させた溶 融金属を生成し、 前記の溶融金属及び被覆ダイヤモンド粒子を基体表面に当てがいこの基体表面 に前記溶融金属を接触した状態で凝固させる ことから成る方法。 ２３．さらに被覆ダイヤモンド粒子及び焼結炭化タングステン粒子の混合物を調 製し、 この混合物を前記鋼管にその密封に先だって入れる 請求の範囲第２２項記載の方法。 ２４．さらに前記の被覆ダイヤモンド粒子を結合力の弱い硬い材料と混合し、 前記の被覆ダイヤモンド粒子及び結合力の弱い硬い材料の混合物を前記鋼管内 にその密封に先立って入れる 請求の範囲第２２項記載の方法。 ２５．少なくとも１列のフライス削りした歯を持つ回転コーンドリルビットにお いて、 前記各歯に、 頂部及び底部とこれ等の頂部及び底部の間に延びる２つの互いに対向する側面 と、 これ等の側面の中間で前記の頂部及び底部の間に延びる前面と、 前記各側面の中間で前記前面に対向する後面と、 前記各歯の前記各表面に当てがったハードフェーシングの層とを設け、 前記ハードフェーシングに、金属質母材被覆物内に分散させこの被覆物に結合 した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を含ませて 成る回転コーンドリルビット。 ２６．前記被覆ダイヤモンド粒子に混合した炭化タングステン粒子をさらに含ま せた請求の範囲第２５項記載の回転コーンドリルビット。 ２７．前記各被覆ダイヤモンド粒子の密度を前記金属質母材被覆物の密度にほぼ 等しくした請求の範囲第２５項記載の回転コーンドリルビット。 ２８．前記各被覆ダイヤモンド粒子の密度を前記金属質母材被覆物の密度より高 くした請求の範囲第２５項記載の回転コーンドリルビット。 ２９．前記のハードフェーシング材料の層が約１ないし７５重量％の被覆ダイヤ モンド粒子を含むようにした請求の範囲第２５項記載の回転コーンドリルビット 。 ３０．前記ハードフェーシングの層が約零ないし７４重量％の炭化タングステン を含むようにした請求の範囲第２５項記載の回転コーンドリルビット。 ３１．さく井を形成する回転コーンドリルビットにおいて、 ビット本体回転が生ずるようにドリルストリングに連結するようにした上端部 分を持つビット本体と、 前縁、後縁及びこれ等の両縁間に配置した外面をそれぞれ持ち前記ビット本体 から延びる若干の支持アームと、 それぞれこれ等の各支持アームに回転できるように取付けられ協働する各支持 アームに対して大体下方内向きに突出する、これ等の支持アームの個数に等しい 個数のカッタコーンアセンブリと、 前記各支持アームの外面に形成したハードフェーシングの層とを備え、 このハードフェーシングに金属質母材被覆物内に分散させた複数個の被覆ダイ ヤモンド粒子を含ませて 成る回転コーンドリルビット。 ３２．下部シャッテール状部分を持つ各支持アーム外面と、 前記下部シャッテール状部分に形成したハードフェーシングの層と をさらに備えた請求項第３１項記載のドリルビット。 ３３．さく井を形成する回転コーンドリルビットにおいて、 ビット本体縦方向軸線のまわりに回転するようにドリルストリングに連結する ようにした上端部分を持つビット本体と、 それぞれ軸連結の内側面と外側シャッテール状面とを持ち前記ビット本体に一 体に形成されこのビット本体から垂下し角度的に互いに間隔を置いた若干の支持 アームと、 これ等の各支持アームの内側面に連結した大体円筒形の上端部分を持ち前記ビ ット本体の縦方向軸線に対して大体下方内向きに突出する各軸と、 それぞれこれ等の軸の１つに取付けられ前記支持アームの個数に等しい個数の カッターコーンと、 各シャッテール状面の一部分に形成したハードフェーシングの層とを備え、 このハードフェーシングの層に金属質母材被覆物内に配置されこの被覆物にや 金学的に結合した複数個の被覆ダイヤモンド粒子を含めて成る 回転コーンドリルビット。 ３４．さく井の側壁及び底部に接触して穴あけする回転コーンカッタにおいて、 中心軸線と突出する複数個の挿入体を持つ先端とこの先端に連結され本体を形 成する底部とを持つ大体円すい形の金属体と、 この金属体内に前記軸線に沿って形成され前記底部から前記先端に開口する空 洞と、 前記底部の外部部分に形成した環状の後面と を備え、 この後面に、複数個の被覆ダイヤモンド粒子を金属質母材被覆物内に分散させ この被覆物にや金学的に接合したハードフェーシングの層を設けさく井の側壁に 接触して穴あけできるようにして成る 回転コーンカッタ。 ３５．さく井を形成する回転ビットにおいて、 一方の本体端部の穴とこの穴から本体内部に延び前記ビットへのカッタ本体取 付けに使う空洞と を持つ大体円すい形のカッタ本体と、 前記空洞穴から遠ざかる向きにとがった先端と、 この先端から遠ざかる向きに向いた大体円すい台形で前記空洞穴を囲む後面を 持ち前記空洞穴の一部を形成するように前記先端に連結した底部と、 ダイヤモンド粒子外部に硬い材料から成る被覆を配置したダイヤモンド粒子を それぞれ持ち金属質母材被覆物内に配置されこの溶着物にや金学的に結合した複 数個の被覆ダイヤモンド粒子を持つハードフェーシングの層と、 前記金属質母材被覆物と外側底部部分の表面と先端の外部との間に形成した複 数のや金学的結合部とを包含する回転ビット。