特表 2025-503741 超硬合金組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-04

(54)【発明の名称】超硬合金組成物

(51)【国際特許分類】

   C22C 29/08 20060101AFI20250128BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20250128BHJP

   C22C 1/051 20230101ALI20250128BHJP

   B22F 8/00 20060101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

C22C29/08

B22F1/00 Q

C22C1/051 G

B22F8/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024542345

(86)(22)【出願日】2023-01-17

(85)【翻訳文提出日】2024-09-04

(86)【国際出願番号】 US2023060717

(87)【国際公開番号】W WO2023141411

(87)【国際公開日】2023-07-27

(31)【優先権主張番号】63/301,602

(32)【優先日】2022-01-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/476,707

(32)【優先日】2022-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523339148

【氏名又は名称】ハイペリオン マテリアルズ アンド テクノロジーズ インコーポレイテッド

(71)【出願人】

【識別番号】516053969

【氏名又は名称】ダイヤモンド イノヴェーションズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ラヴィーン， オリヴィエ

(72)【発明者】

【氏名】シンカ イ ルイス， ヌリア

(72)【発明者】

【氏名】クリシュナン， ニール

(72)【発明者】

【氏名】プイート， エレナ タレス イー

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018AB03

4K018AB07

4K018AB10

4K018AC01

4K018AD06

4K018BA04

4K018BA11

4K018BB08

4K018BC12

4K018CA11

4K018CA23

4K018CA29

4K018CA31

4K018DA03

4K018DA31

4K018DA32

4K018EA01

4K018EA11

4K018FA23

4K018FA24

4K018KA15

4K018KA63

(57)【要約】

再生炭化物材料を超硬合金組成物の７０重量％を超える量で含む炭化物相を含む超硬合金組成物が提供される。超硬合金組成物はバインダー相をさらに含む。再生炭化物材料は、約４５重量％～約１００重量％の再生亜鉛炭化物を含む。超硬合金組成物は、電気化学的に処理された再生材料を一切含まない。超硬合金組成物は、バージン原材料のみを含む基準材料と比較した場合、硬度、破壊靭性、横方向破断強度などの機械的特性が同等又は優れている。さらに、提供された超硬合金組成物を使用する、焼結超硬合金物品、並びに切削工具又は切削工具ブランクを製造する方法が提供される。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超硬合金組成物であって、
約４５重量％～約１００重量％の再生亜鉛炭化物を含む炭化物相であって、超硬合金組成物の少なくとも７０重量％の量で存在する炭化物相と、
バインダー相と
を含み、
ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格で測定した、約３３０Ｋｓｉ～約５４０Ｋｓｉの範囲の横方向破断強度を有する、超硬合金組成物。

【請求項2】

炭化物相が再生非焼結炭化物をさらに含む、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項3】

炭化物相が、超硬合金組成物の少なくとも８０重量％の量で存在する、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項4】

炭化物相が、超硬合金組成物の約８９重量％～約９９重量％の量で存在する、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項5】

電気化学的に処理された超硬リサイクル材料を含まない、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項6】

再生亜鉛炭化物が炭化タングステンを含む、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項7】

再生非焼結炭化物が炭化タングステンを含む、請求項２に記載の超硬合金組成物。

【請求項8】

バインダー相が金属バインダーを含む、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項9】

金属バインダーがＣｏを含む、請求項８に記載の超硬合金組成物。

【請求項10】

バインダー相が、超硬合金組成物の約１重量％～約１１重量％の量で存在する、請求項１に記載の超硬合金組成物。

【請求項11】

焼結超硬合金物品の製造方法であって、
約４５重量％～約１００重量％の再生亜鉛炭化物を含む炭化物相であって、炭化物相が炭化物組成物の少なくとも７０重量％の量で存在する炭化物相、及び
金属バインダーを含むバインダー相
を含む超硬合金組成物を提供することと、
粉末ブレンドを形成するために、炭化物組成物を粉砕操作に供することと、
未焼結体を形成するために、粉末ブレンドを成形操作に供することと、
焼結超硬合金物品を形成するために、未焼結体を焼結操作に供することと
を含み、
焼結超硬合金物品が、ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格で測定した、約３３０Ｋｓｉ～約５４０Ｋｓｉの範囲の横方向破断強度を有する、方法。

【請求項12】

炭化物相が再生非焼結炭化物をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

炭化物相が、超硬合金組成物の少なくとも８０重量％の量で存在する、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

炭化物相が、超硬合金組成物の約８９重量％～約９９重量％の量で存在する、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

電気化学的に処理された超硬リサイクル材料を含まない、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

再生亜鉛炭化物が炭化タングステンを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

再生非焼結炭化物が炭化タングステンを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

バインダー相が金属バインダーを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

金属バインダーがＣｏを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

バインダー相が、超硬合金組成物の約１重量％～約１１重量％の量で存在する、請求項１１に記載の方法。

【請求項21】

請求項１に記載の超硬合金組成物を含む切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示は、再生炭化物材料を含む超硬合金組成物に関する。再生炭化物材料には、再生亜鉛炭化物及び再生非焼結炭化物の１つ又は複数を含み得る。

【背景技術】

【0002】

［０００２］現在、ＷＣ及びタングステン製品のリサイクルにはいくつかのプロセスが使用されている。これらのプロセスは、例えば、亜鉛プロセス、コールドストリームプロセス、アルカリ浸出プロセス、塩素処理システム、電気分解、高温製錬などを含み得る。亜鉛プロセスとコールドストリームプロセスを除き、他の化学的方法は、サイクル時間とコストを増加させる多数の変換工程、抽出工程、沈殿工程を含む。これらの化学的方法の多くは、化学的に強力な酸、塩基、及び様々な無機塩の使用と暴露を伴うため、望ましくない。

【0003】

［０００３］米国特許第１０，９４０，５３８号は、その全体が本明細書に援用され、炭化物相と結合相を有する焼結超硬合金物品について記載している。炭化物相は、物品の少なくとも７０重量パーセントの量で存在する。注目すべきことに、炭化物相は、炭化物相の６０～９０重量パーセントの量の電気化学的に処理された焼結炭化物スクラップを含み、残りは亜鉛処理炭化物スクラップ及び／又はパラタングステン酸アンモニウム処理された焼結炭化物スクラップである。米国特許第１０，９４０，５３８号によれば、電気化学的に処理された焼結炭化物スクラップは高濃度で利用されている。なぜなら、他の再生又はリサイクルされた炭化物材料は化学的及び機械的特性が劣るとされ、新しい工具の製造における再生又はリサイクルされた炭化物組成物の使用が制限されると言われているためである。

【0004】

［０００４］しかし、本明細書に記載されているように、予想外にも、本開示は、電気化学的に処理された焼結炭化物スクラップの使用を必要とする米国特許第１０，９４０，５３８号に記載されている物品、並びに炭化物相として１００％バージン炭化物材料を含む他の炭化物組成物と同等又はそれよりも優れた機械的及び化学的特性（例えば、硬度、破壊靭性、及び横方向破断強度を含む）を有する焼結炭化物組成物を提供する。その結果、面倒な電気化学的リサイクルプロセスステップを必要としない優れた化学的及び機械的特性を備えた炭化物組成物の実現により、従来の既知の解決策よりも有利な改善が得られる。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］炭化物相及び結合相を含む又はそれらからなる超硬合金組成物が提供される。炭化物相は、超硬合金組成物の少なくとも７０重量％の量で存在し得る。炭化物相は、炭化物相の全重量に基づいて、約４５重量％～約１００重量％の再生亜鉛炭化物を含むか、又はそれからなり得る。得られた超硬合金は、ＩＳＯ ３３２７－２００９規格に準拠して測定した場合、少なくとも約≧３０００ＭＰａの横方向破断強度（ＴＲＳ－Ｂ）を有し得る。あるいはまた、得られた超硬合金は、１００重量％の再生非焼結超硬合金を含むサンプルについてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、約３２０Ｋｓｉから約５７０Ｋｓｉの範囲の横方向破断強度を示し得る。いくつかの例では、９０重量％の再生亜鉛炭化物と１０重量％の再生非焼結炭化物を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、横方向の破断強度は約３３０Ｋｓｉ～約５４０Ｋｓｉの範囲にある。ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合の横方向の破断強度範囲は、少なくとも８０重量％の再生亜鉛炭化物と２０重量％の再生非焼結炭化物、７０重量％の再生亜鉛炭化物と３０重量％の再生非焼結炭化物、６０重量％の再生亜鉛炭化物と４０重量％の再生非焼結炭化物、５０重量％の再生亜鉛炭化物と５０重量％の再生非焼結炭化物、及び４５重量％の再生亜鉛炭化物と５５重量％の再生非焼結炭化物で定義される試料についても実証された。

【0006】

［０００６］ＩＳＯ ３３２７－２００９規格によれば、横方向破断強度（ＴＲＳ－Ｂ）は、横方向破断強度試験において、破断の瞬間前に超硬合金組成物が受ける最大応力によって生ずる。超硬合金組成物の炭化物相は、炭化タングステンを含むか、又は炭化タングステンからなるものであってよい。さらに、超硬合金組成物は、電気化学的に処理されたリサイクル材料が含まなくてよい。提供されるように、この超硬合金組成物は、１０重量％のＣｏ及び９０重量％のバージンＷＣから構成される基準材料、またはを含む超硬合金材料と比較して、優れた、または少なくとも実質的に同等の硬度、破壊靭性、及び横方向破断強度を示す。

【0007】

［０００７］焼結超硬合金物品の製造方法も提供される。本方法は、炭化物相と結合相とを含むか、それらからなる炭化物組成物を提供することを含む。炭化物相は、超硬合金組成物の少なくとも７０重量％の量で存在し得る。炭化物相は、炭化物相の全重量に基づいて、約４５重量％～約１００重量％の再生亜鉛炭化物を含むか、又はそれからなり得る。バインダー相は金属バインダーを含むか、又は金属バインダーから構成されてもよい。バインダー相は金属バインダーを含むか、又は金属バインダーからなるものであってよい。粉末ブレンドは、成形操作に供されて未焼結体（グリーン体）を形成することができる。未焼結体は焼結操作に供され、焼結超硬合金物品を成形することができる。得られた焼結超硬合金物品は、ＩＳＯ ３３２７－２００９規格で測定した、少なくとも約≧３０００ＭＰａの横方向破断強度（ＴＲＳ－Ｂ）を有し得る。あるいはまた、得られた超硬合金は、１００重量％の再生非焼結超硬合金を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、約３２０Ｋｓｉから約５７０Ｋｓｉの範囲の横方向破断強度を有し得る。いくつかの例では、９０重量％の再生亜鉛炭化物と１０重量％の再生非焼結炭化物を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、横方向の破断強度は約３３０Ｋｓｉ～約５４０Ｋｓｉの範囲にある。ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合の横方向の破断強度範囲は、少なくとも８０重量％の再生亜鉛炭化物と２０重量％の再生非焼結炭化物、７０重量％の再生亜鉛炭化物と３０重量％の再生非焼結炭化物、６０重量％の再生亜鉛炭化物と４０重量％の再生非焼結炭化物、５０重量％の再生亜鉛炭化物と５０重量％の再生非焼結炭化物、及び４５重量％の再生亜鉛炭化物と５５重量％の再生非焼結炭化物で特定される組成物についても同様に得られた。

【0008】

［０００８］さらに、切削工具又は切削工具のためのブランクも提供される。切削工具又は切削工具のためのブランクは、本明細書で上記した炭化物組成物を含むか、又はそれから構成され得る。切削工具又は切削工具のためのブランクは、本明細書で上述した方法に従って物品として製造することができる。

【0009】

［０００９］その他のシステム、方法、特徴、及び利点は、以下の図及び詳細な説明を検討することにより、当業者には明らかになるであろう。こうした追加のシステム、方法、特徴、及び利点はすべて、この明細書に含まれ、本開示の範囲内にあり、以下の請求項によって保護されることが意図されている。このセクションのいかなる内容も、それらの請求を制限するものとして解釈されるべきではない。さらなる態様及び利点については、本開示の実施形態と併せて以下で説明する。本開示の前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも例及び説明であり、請求された開示のさらなる説明を提供することを意図していることが理解される。

【0010】

［００１０］添付の図面は、主題のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、主題の実装を示し、説明とともに開示の原理を説明するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】［００１１］１０重量％のＣｏと９０重量％のバージンＷＣで構成された基準材料（上の丸い点は硬度ＨＶ３０を示し、下の丸い点は破壊靭性Ｋｌｃを示す）と、本主題に従った材料（つまり、再生非焼結炭化物材料を含み、残りは合計１００重量％に達するようにバランスとして使用される再生亜鉛炭化物である材料（ＨＶ３０、点線グラフ、Ｋｌｃ、破線グラフ））の硬度ＨＶ３０と破壊靭性Ｋｌｃのグラフ表示である。

【図1B】［００１２］１０重量％のＣｏと９０重量％の未使用ＷＣからなる参照材料（丸点）と、本発明の主題に従った材料（すなわち、再生非焼結炭化物材料を含み、残余は合計１００重量％に達するようにバランスとして使用される再生亜鉛炭化物）について、ＩＳＯ ３３２７－２００９規格に準拠して測定されたＴＲＳ－Ｂの横方向破断強度のグラフ表示（破線グラフ）である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［００１３］別途定義されていない限り、ここで使用されるすべての技術用語及び科学用語は、現在説明されている主題が関係する技術分野の通常の技術者に一般的に理解されている意味と同じ意味を有する。

【0013】

［００１４］値の範囲、例えば濃度範囲、パーセンテージ範囲、比率範囲が提示されている場合、文脈上明確に別段の定めがない限り、その範囲の上限と下限、及びその範囲内のその他の記載値又は介在値の間の、下限値の１０分の１単位までの介在値は、記載された主題に含まれるものと理解される。これらのより小さい範囲の上限及び下限は、より小さい範囲に独立して含まれる場合があり、そのような実施形態も、記載された範囲内で具体的に除外される制限を条件として、記載された主題の範囲内に包含される。記載された範囲に限界値の一方又は両方が含まれる場合、含まれる限界値の一方又は両方を除外する範囲も、記載された主題に含まれる。

【0014】

［００１５］以下の定義は、説明されている主題のパラメータを示す。

【0015】

［００１６］本明細書において、「重量％」とは、別途具体的に示さない限り、（ｉ）超硬合金組成物の全重量、（ｉｉ）焼結された物品の全重量、（ｉｉｉ）炭化物相の全重量、又は（ｉｖ）粉末組成物の全重量の所定の重量パーセントを指す。開示内容又は請求項において「重量％」が言及されている場合、各シナリオにおいて（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、又は（ｉｖ）の特定の重量パーセントを指すかどうかも明示的に言及される。所与の重量％は、再生非焼結炭化物の重量％を指し、再生亜鉛炭化物、金属バインダー、及び／又は粒成長抑制剤は、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、又は（ｉｖ）の合計量が１００重量％となるようにバランスとして使用される場合がある。

【0016】

［００１７］本明細書で使用される用語「Ｄ５０」は、試料粒子の体積の５０％が記載のＤ５０値より小さく、かつ試料粒子の体積の５０％が記載のＤ５０値より大きい場合に対応する粒子サイズを指す。［００１７］同様に、本明細書で使用される用語「Ｄ９０」は、試料粒子の体積の９０％が記載のＤ９０値より小さく、かつ試料粒子の体積の１０％が記載のＤ９０値より大きい場合に対応する粒子サイズを指す。［００１７］用語「Ｄ１０」は、試料粒子の体積の１０％が記載のＤ１０値より小さく、かつ試料粒子の体積の９０％が記載のＤ１０値より大きい場合に対応する粒子サイズを指す。粒度分布の幅は、式（Ｄ９０－Ｄ１０）／Ｄ５０で定義されるスパンを決定することによって計算できる。スパンは、中間点を基準に正規化された１０パーセントポイントと９０パーセントポイントがどれだけ離れているかを示す。

【0017】

［００１８］所与の粒子サイズ分布から平均粒子サイズを決定するために、当業者はＩＳＯ ４４９９－２：２００８規格に容易に精通しているであろう。ＩＳＯ ４４９９－２：２００８規格は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を使用した金属組織学的手法による超硬合金の粒子サイズの測定に関するガイドラインを提供する。主にＷＣを硬質相として含む焼結ＷＣ／Ｃｏ超硬金属を対象とすることが企図されている。また、線形切片法によって粒度と分布を測定することも企図されている。

【0018】

［００１９］ＩＳＯ ４４９９－２：２００８規格をさらに補足するために、当業者はＡＳＴＭ Ｂ３９０－９２（２００６）規格についても同様に知っているはずである。この規格は、通常、バインダー相に金属バインダーとしてコバルトを含む超硬化タングステンの見かけの粒子サイズと分布を視覚的に比較及び分類するために使用される。

【0019】

［００２０］超硬合金のグレードは、炭化物の粒子サイズに応じて分類できる。異なる種類のグレードは、ナノ、超微粒子、サブミクロン、微粒子、中微粒子、中粗微粒子、粗微粒子、極粗微粒子として定義されている。本明細書で使用される場合、用語、（Ｉ）「ナノグレード」は、粒子サイズが約０．２μｍ未満の材料として定義され、（ＩＩ）「超微細グレード」は、粒子サイズが約０．２μｍ～約０．５μｍの材料として定義され、（ＩＩＩ）「サブミクロングレード」は、粒子サイズが約０．５μｍ～約０．９μｍの材料として定義され、（ＩＶ）「微細グレード」は、粒子サイズが約１．０μｍ～約１．３μｍの材料として定義され、（Ｖ）「中粗グレード」は、粒子サイズが約１．４μｍ～約２．０μｍの材料として定義され、（ＶＩ）「中粗グレード」は、粒子サイズが約２．１μｍ～約３．４μｍの材料として定義され、（ＶＩＩ）「粗粒度」とは、粒子サイズが約３．５μｍ～約５．０μｍの材料と定義され、且つ（ＶＩＩＩ）「極粗粒度」とは、粒子サイズが約５．０μｍを超える材料と定義される。

【0020】

［００２１］本明細書において、用語「約」は、特許請求の範囲及び本明細書において使用されている数値のプラス又はマイナス５％を意味するものとする。したがって、「約（ａｂｏｕｔ）」は数値範囲の終点に柔軟性を持たせるために使用することができ、特定の値が特定の値より「上」又は「下」になる場合がある。それゆえ、例えば、５０％という値は、例えば４７．５％～５２．２５％、４７．５％～５２．５％、４７．７５％～５０％、５０％～５２．５％、４８％～４８．５％、４８％～４８．７５％、４８％～４９％、４８％～４９．５％、４８％～４９．７５％、４８％～５０％、４８％～５０．２５％、４８％～５０．５％、４８％～５０．７５％、４８％～５１％、４８％～５１．５％、４８％～５１．７５％、４８％～５２％、４８％～５２．２５％、４８％～５２．５％、４８．２５％～４８．５％、４８．２５％～４８．７５％、４８．２５％～４９％、４８．２５％～４９．５％、４８．２５％～４９．７５％、４８．２５％～５０％、４８．２５％～５０．２５％、４８．２５％～５０．５％、４８．２５％～５０．７５％、４８．２５％～５１％、４８．２５％～５１．２５％、４８．２５％～５１．５％、４８．２５％～５１．７５％、４８．２５％～５２％、４８．２５％～５２．２５％、４８．２５％～５２．５％、４８．５％～４８．７５％、４８．５％～４９％、４８．５％～４９．５％、４８．５％～４９．７５％、４８．５％～５０％、４８．５％～５０．２５％、４８．５％～５０．５％、４８．５％～５０．７５％、４８．５％～５１％、４８．５％～５１．２５％、４８．５％～５１．５％、４８．５％～５１．７５％、４８．５％～５２％、４８．５％～５２．２５％、４８．５％～５２．５％、４９％～４９．２５％、４９％～４９．５％、４９％～４９．７５％、４９％～５０％、４９％～５０．２５％、４９％～５０．５％、４９％～５０．７５％、４９％～５１％、４９％～５１．２５％、４９％～５１．５％、４９％～５１．７５％、４９％～５２％、４９％～５２．２５％、４９％～５２．５％、４９．５％～４９．７５％、４９．５％～５０％、４９．５％～５０．２５％、４９．５％～５０．５％、４９．５％～５０．７５％、４９．５％～５１％、４９．５％～５１．５％、４９．５％～５１．７５％、４９．５％～５２％、４９．５％～５２．２５％、４９．５％～５２．５％、４９．７５％～５０％、４９．７５％～５０．２５％、４９．７５％～５０．５％、４９．７５％～５０．７５％、４９．７５％～５１％、４９．７５％～５１．２５％、４９．７５％～５１．５％、４９．７５％～５１．７５％、４９．７５％～５２％、４９．７５％～５２．２５％、４９．７５％～５２．５％、５０％～５０．２５％、５０％～５０．５％、５０％～５０．７５％、５０％～５１％、５０％～５１．２５％、５０％～５１．５％、５０％～５２％、５０％～５２．２５％、５０％～５２．５％等のような範囲で定義される範囲を包含することを企図され得る。

【0021】

［００２２］本明細書において使用される「主に」という用語は、特定のエンティティの少なくとも９５％を包含することを意味する。

【0022】

［００２３］本明細書において使用される「未焼結体（グリーン体、ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ）」という用語は、材料が焼結される前の圧縮粉末又は圧縮板の形態の圧縮材料を指す。

【0023】

［００２４］本明細書で使用される「再生炭化物材料」とは、既知の方法に従ってリサイクル又は再生された炭化物材料を意味する。再生炭化物材料は、再生亜鉛炭化物、再生非焼結炭化物などを含む。

【0024】

［００２５］本明細書において、「再生亜鉛炭化物」とは、亜鉛リサイクル又は再生方法を経て再生された炭化物を指す。例えば、超硬合金材料の亜鉛再生は、溶融亜鉛を使用するプロセスを含む。このプロセスでは、超硬合金材料をトレイ内で亜鉛インゴットと混合し、混合物を炉で加熱して亜鉛を液化する。液化した亜鉛はＷＣ材料に浸透し、炭化物材料内の金属バインダーと反応する。その後、亜鉛は揮発して多孔質のＷＣが残り、最終的に粉末状に粉砕される。

【0025】

［００２６］本明細書において、「再生非焼結炭化物」とは、再生又は回収された非焼結炭化物材料を指す。再生非焼結炭化物には、以前に使用された非焼結炭化物粉末から、又は炭化物のプレス及びグリーン加工プロセスからのスクラップの残りから得られた軟質の再利用炭化物材料を含む。したがって、再生亜鉛炭化物と再生非焼結炭化物の明確な違いは、再利用のために軟質の再生非焼結炭化物を得るために化学処理が施されていないことである。

【0026】

［００２７］本明細書で使用される「横方向破断強度」という用語は、曲げ試験において材料が降伏する直前の材料の応力として定義される材料特性である。横曲げ試験は最も頻繁に使用され、例えば面取りされた円形又は長方形の断面を持つ試験片を、３点曲げ試験技術を使用して破断又は降伏するまで曲げまる。横方向の破断強度は、降伏の瞬間の直前に材料内で発生する最大の応力を表す。それはストレスの観点から測定される。

【0027】

［００２８］本明細書で使用される「バージン原材料」という用語は、再生炭化物材料とは対照的に、以前に焼結された炭化物組成物の一部ではなかった、またリサイクルもされていない材料を一般に指す。

【0028】

［００２９］本明細書において使用される用語「パルムクビスト破壊靭性」、すなわちＫ_ｌｃは、エネルギーを吸収した際に、事前亀裂を有する材料がさらなる破壊の伝播に抵抗する能力を指す。

【0029】

［００３０］本明細書において使用される用語「ＨＶ３０ビッカース硬度」（すなわち、３０ｋｇｆの荷重を適用する）は、局所的な塑性変形に対する抵抗の尺度であり、試料を３０ｋｇｆでビッカースチップで押し込むことによって得られる。

【0030】

［００３１］本明細書で使用されているＩＳＯ ２８０７９－２００９規格は、インデンテーション法によって室温で超硬合金、サーメット、及び超硬合金の破壊靭性及び硬度を測定する方法を規定している。ＩＳＯ ２８０７９－２００９規格は、インデンテーションと、ビッカース硬度のインデンテーションから発散する亀裂の対角線の長さを使用して計算される破壊靭性と硬度の測定に適用され、金属結合炭化物及び炭窒化物（例えば、超硬合金、サーメット、又は超硬合金）に使用することを目的としている。ＩＳＯ ２８０７９：２００９規格で提案されている試験手順は、周囲温度での使用を意図しているが、合意によりより高い温度又はより低い温度に拡張できる。ＩＳＯ ２８０７９：２００９規格で提案されている試験手順は、通常の実験室空気環境での使用も想定されている。通常、強酸や海水などの腐食性環境での使用は想定されていない。ＩＳＯ ２８０７９－２００９規格は、例えば「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｈａｒｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｏｏｋ」、２０１４、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｌｔｄ．の３１２ページに記載されているＡＳＴＭ Ｂ７７１規格と直接比較可能であり、その全文は参照により本明細書中で援用される。したがって、ＩＳＯ ２８０７９－２００９規格を使用して測定された破壊靭性及び硬度は、ＡＳＴＭ Ｂ７７１規格を使用した測定値と同じであると想定できる。

【0031】

［００３２］本明細書で使用されている ＩＳＯ ３３２７－２００９規格では、超硬合金の抗折強度を測定するための抗折強度試験と呼ばれる方法を規定している。本方法は、円形又は面取りされた長方形の断面を有する指定された長さの試験片を２つの支持体上に置き、破壊が起こるまで中央に荷重をかけることによって実行される。横方向の破断強度は、いくつかの観測値の平均として求められる。「破壊係数」、「曲げ強度」、又は「曲げ強度」とも呼ばれる横方向破断強度は、横方向破断強度試験で材料が降伏又は破損する直前の材料の応力として定義される材料特性である。それゆえ、横方向の破断強度は、降伏の瞬間の直前に材料内で発生する最大の応力を表す。この方法は、延性が無視できる超硬金属に適用することができる。破断前に著しい塑性変形を示す超硬金属に使用すると、誤った結果が得られる可能性がある。このような場合、この方法は比較の目的でのみ使用することができる。一般に、タイプＢの試験片の強度値は、試験対象の材料に応じて、また表面状態が同じであれば、タイプＡの試験片で得られる強度値より約１０％～２０％高くなる。再現性はすべてのタイプの試験片にも同様である。タイプＣの試験片では、タイプＢの試験片よりも約５％～１０％高い強度値が得られるが、強度値の増加は材料に関連している。

【0032】

［００３３］本明細書で使用されるＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格は、超硬合金の横方向の破断強度を測定する方法を規定しており、超硬合金の試験片は次の特定の寸法に研磨される。０．２００＋／－０．０１０インチ（５．００＋／－０．２５ｍｍ）の厚さ、０．２５０＋／－０．０１０インチ（６．２５＋／－０．２５ｍｍ）の幅、及び０．７５０インチ（１９．０ｍｍ）の長さ。荷重は、次の３点固定具に適用される。（ｉ）直径０．２５０＋／－０．００１インチ（６．３５＋／－０．０２ｍｍ）、長さが少なくとも０．５００インチ（１３ｍｍ）で長軸が平行で中心間の間隔が０．５６３＋／－０．００５インチ（１４．３＋／－０．１ｍｍ）の２つの研磨された超硬合金シリンダー、及び（ｉｉ）寸法０．４＋／－０．０５インチ（１０＋／－１．３ｍｍ）の超硬合金ボールを備えた可動部材（つまり、２つのシリンダーの軸によって確立された平面に垂直な線上でのみ実質的に自由に移動できる）、又は前述のシリンダーと同じ寸法で軸が前述のシリンダーと平行な研磨された超硬合金シリンダー。

【0033】

［００３４］本明細書で使用される「ワイブル係数」という用語は、ワイブル分布の無次元パラメータを指し、これは、焼結炭化物材料の測定された横方向破断強度の変動性を説明するために使用される。

【0034】

［００３５］本明細書で使用されている「超研磨超硬質材料」という用語、又は単に互換的に使用される「超研磨材料」という用語は、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、熱安定性多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）ダイヤモンド、金属マトリックスダイヤモンド複合材、セラミックマトリックスダイヤモンド複合材、ナノダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）、又は超研磨切削要素で使用される超研磨材又はその他の超研磨材の組み合わせに含まれる材料を指すが、これらに限定されない。

【0035】

［００３６］本明細書において、「物理気相堆積（ＰＶＤ）」とは、薄膜及びコーティングを製造するために使用できる様々な真空蒸着法を指す。ＰＶＤは、堆積された材料が凝縮相から気相に移行し、その後再び薄膜凝縮相に戻るというプロセスによって特徴付けられる。最も一般的なＰＶＤプロセスは、スパッタリングと蒸発である。

【0036】

［００３７］本明細書において、「化学気相堆積（ＣＶＤ）」とは、基材（すなわち、超硬合金組成物又は超硬合金製品）を１つ又は複数の揮発性前駆物質に曝露し、基材表面で反応及び／又は分解して所望の堆積物を生成する方法を指す。揮発性の副産物も頻繁に生成されるが、これは反応室を通るガスの流れによって除去される。

【0037】

［００３８］ここで使用される「実質的に」という用語は、動作、特性、性質、状態、構造、項目、又は結果の完全又はほぼ完全な範囲又は程度を指す。

【0038】

［００３９］本開示全体を通じて使用される場合、「一般的に」という用語は、「およそ」、「典型的に」、「ほぼ」又は「付近又は範囲内」という意味を有する。

【0039】

［００４０］本明細書において、「球状」とは、実質的に「丸い」形状を有する粒子を指す。

【0040】

［００４１］本開示は、（ｉ）再生亜鉛炭化物と（ｉｉ）再生非焼結炭化物を含む超硬合金組成物を製造することにより、従来技術を超える驚くべき、新規かつ独創的な解決策を実証するという概念から生まれたものである。超硬合金組成物は、電気化学的に処理されたリサイクル材料を一切含まない。これにより、バージン原材料のみを含む基準材料として使用される超硬合金と比較した場合、硬度、破壊靭性、及び横方向破断強度の機械的特性が改善されるか、少なくとも同等になるという利点が得られる。その結果、煩雑な電気化学的リサイクルプロセスステップが排除されるため、従来の既知の解決策よりも有利な改善が得られる。

【0041】

［００４２］一態様では、一般に、再生炭化物材料を、超硬合金組成物の７０重量％を超える量で含むことができる炭化物相（又は炭化物材料）を含む超硬合金組成物が提供される。炭化物相は、代替的に、超硬合金組成物の７５重量％を超える量、超硬合金組成物の８０重量％を超える量、超硬合金組成物の８５重量％を超える量、超硬合金組成物の８９重量％を超える量、超硬合金組成物の９０重量％を超える量、超硬合金組成物の９５重量％を超える量、超硬合金組成物の約７０重量％～約９５重量％、超硬合金組成物の約７０重量％～約９０重量％、超硬合金組成物の約７５重量％～約９５重量％、超硬合金組成物の約７０重量％～約９５重量％、超硬合金組成物の約８０重量％～約９５重量％、超硬合金組成物の約８０重量％～約９０重量％、超硬合金組成物の約８５重量％～約９５重量％、又は超硬合金組成物の約８５重量％～約９０重量％の量で存在し得る。

【0042】

［００４３］炭化物相は、他の炭化物材料の中でも、再生亜鉛炭化物、再生非焼結炭化物、バージン炭化物、パラタングステン酸アンモニウム処理焼結炭化物スクラップを含むか、又はそれらから構成される場合がある。

【0043】

［００４４］再生亜鉛炭化物材料は、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約６５重量％の量で炭化物相中に存在してもよい。炭化物相の重量に基づいて重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約９０重量％、又は炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約８５重量％の量で炭化物相中に存在し得る。

【0044】

［００４５］再生非焼結炭化物材料は、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約５重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約１０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約４５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約１０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約４５重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約４５重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約４５重量％の量で炭化物相中に存在し得る。あるいはまた、再生非焼結炭化物は、炭化物相の任意の量で最大１００％まで存在してもよい。

【0045】

［００４６］本明細書に開示される超硬合金組成物は、ＩＳＯ ３３２７－２００９規格に準拠して測定された横方向破断強度（ＴＲＳ－Ｂ）が少なくとも約≧３０００ＭＰａである。さらに、超硬合金組成物は、電気化学的に処理されたリサイクル材料を含まなくてもよい。あるいはまた、得られた超硬合金は、１００重量％の再生非焼結超硬合金を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、約３２０Ｋｓｉ～約５７０Ｋｓｉの範囲の横方向破断強度を有し得る。いくつかの例では、９０重量％の亜鉛再生炭化物と１０重量％の再生非焼結炭化物を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、横方向の破断強度は約３３０Ｋｓｉ～約５４０Ｋｓｉの範囲にある。ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合の横方向の破断強度範囲は、８０重量％の再生亜鉛炭化物と２０重量％の再生非焼結炭化物、７０重量％の再生亜鉛炭化物と３０重量％の再生非焼結炭化物、６０重量％の再生亜鉛炭化物と４０重量％の再生非焼結炭化物、５０重量％の再生亜鉛炭化物と５０重量％の再生非焼結炭化物、及び４５重量％の再生亜鉛炭化物と５５重量％の再生非焼結炭化物で定義される組成物について、さらに実証された。

【0046】

［００４７］本明細書に記載の再生炭化物材料を含む超硬合金組成物は、優れた機械的特性、又は最低限でもバージン炭化物と実質的に同様の特性を示す。したがって、再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物を、未使用の金属バインダー、粒成長抑制剤、有機バインダー、及びその他の成分と組み合わせて、超硬合金部品の製造用の新しい粉末組成物を提供する大きな可撓性が存在する。

【0047】

［００４８］例えば、再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物は、典型的には炭化物材料としてタングステン炭化物を含むか、又はそれから構成され得る。あるいはまた、再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物は、炭化タングステンと、周期表のＩＶＢ族、ＶＢ族、及びＶＩＢ族からなる群から選択される金属の炭化物、ホウ化物、窒化物、又は炭窒化物のうちの少なくとも１つ又は複数を含み得る。

【0048】

［００４９］再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物は、本開示の目的と矛盾せず、適合しない任意の平均粒子サイズを示し得る。一般に、超硬合金組成物の再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物は、典型的に、例えば、０．５μｍ～３０μｍの範囲の平均粒子サイズを有し得る。特定の実施形態では、再生非焼結炭化物及び焼結炭化物組成物の再生亜鉛炭化物は、１μｍ～５μｍ、１μｍ～１０μｍ、１μｍ～１５μｍ、１μｍ～２０μｍ、１μｍ～２５μｍ、１μｍ～３０μｍ、５μｍ～１０μｍ、１０μｍ～１５μｍ、５μｍ～１５μｍ、１５μｍ～２０μｍ、５μｍ～２０μｍ、２０μｍ～２５μｍ、５μｍ～２５μｍ、２５μｍ～３０μｍ、又は５μｍ～３０μｍの範囲の平均粒子サイズを有し得る。

【0049】

［００５０］粒子サイズを決定するために、当業者は、通常、動的デジタル画像解析（ＤＩＡ）、レーザー回折としても知られる静的レーザー光散乱（ＳＬＳ）、又は画像解析及び光遮蔽として知られる技術である電子顕微鏡による視覚測定のいずれかを使用することができる。各方法は、測定が可能な特徴的なサイズ範囲をカバーする。これらの範囲は部分的に重複する。しかしながら、同じ資料を測定した結果も、使用される特定の方法によって異なる場合がある。粒子サイズ又は粒子サイズ分布を決定したい当業者は、言及された各方法が一般的にどのように実行され実践されているかを容易に理解するであろう。したがって、読者は、例えば、（ｉ）「方法の比較」に誘導される。各手順と方法論についてさらに理解を深めるには、（ｉｉ）Ｋｅｌｌｙらの、“Ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｉｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄａｔａ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｎｏｎｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｙｓｔｅｍｓ”， ＡＡＰＳ ＰｈａｒｍＳｃｉＴｅｃｈ．， ２００６ Ａｕｇ １８；Ｖｏｌ．７（３）：６９を参照されたい。これらの文書はすべて、その全体が本明細書中で援用される。

【0050】

［００５１］所望の粒子サイズの超硬合金及びサーメット粉末は、粉末の製造時に金属バインダーを使用して、超硬合金及びサーメット粉末を周囲条件（ボールミル又はアトリターミルで２５℃、２９８．１５Ｋ、圧力１０１．３２５ｋＰａ）下で数時間（例えば、８、１６、３２、６４時間）粉砕操作に供することによって製造することができる。当業者には明らかなように、粉砕は、まず粉砕液を粉末に加えて粉砕粉末スラリー組成物を形成することによって行われる。粉砕液は、水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなどのアルコール（これらに限定されない）、アセトンやトルエンなどの有機溶媒、アルコール混合物、アルコールと溶媒の混合物、又は同様の成分であり得る。粉砕粉末スラリー組成物の特性は、とりわけ、添加される粉砕液の量に依存する。粉砕粉末スラリー組成物の乾燥にはエネルギーが必要であるため、コストを抑えるために、使用する粉砕液の量を最小限に抑えることが望ましい。しかしながら、ポンプで送れる粉砕粉末スラリー組成を実現し、システムの詰まりを回避するには、十分な粉砕液を追加する必要がある。さらに、当業者に周知の他の化合物、例えば分散剤、ｐＨ調整剤などをスラリーに加えることもできる。ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、パラフィン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、長鎖脂肪酸、ワックス、又はそれらの任意の組み合わせ、又は同様の成分などの有機バインダーを、粉砕前に粉砕粉末スラリー組成物に、典型的には、形成されたスラリーの総体積の例えば１５体積％から２５体積％加え、粉砕操作中に超硬合金相と金属バインダー相粉末ブレンドの形成を容易にし、さらに加圧剤として機能し、最後に、以下の段落［００５６］で説明する次の加圧／成形ステップで、形成された未焼成品の取り扱いを容易にすることができる。

【0051】

［００５２］粉砕操作の主な目的は、良好な金属バインダーの分布と、硬質セメント炭化物構成粒子と金属バインダー粉末との間の良好な濡れ性を促進して、粉砕粉末スラリー組成物の物理的完全性を強化し、場合によっては、タングステンカーバイド（ＷＣ）結晶を脱凝集することである。

【0052】

［００５３］許容できる金属バインダー分布と良好な濡れ性は、優れた物理的品質の超硬合金材料を得るための基本的かつ不可欠なパラメータである。一方、金属バインダーの分布又は濡れ性がかなり悪い場合、その結果、最終的な焼結超硬合金本体に望ましくない気孔及び亀裂が形成される可能性があり、これは製造される超硬合金に悪影響を及ぼす。

【0053】

［００５４］粉砕された粉末スラリー組成物は、噴霧乾燥、凍結乾燥、又は真空乾燥して造粒することができ、例えば球形を含む様々な形状の自由流動性粉末凝集体を提供することができる。あるいはまた、粉砕された粉末スラリー組成物を真空乾燥して、未焼結体を形成する際の等方圧圧縮に適した粉末を提供することもできる。場合によっては、再生炭化物材料は、金属バインダーと共に粉砕する前に、粉砕又は細分化することができる。

【0054】

［００５５］噴霧乾燥の場合、有機液体と混合された粉末材料及び有機バインダーを含む粉砕粉末スラリー組成物は、乾燥塔内の適切なノズルを通して噴霧され、そこで小さな液滴は、例えば窒素流中の高温ガス流によって瞬時に乾燥され、制限のない流動特性を示す球状の粉末凝集体を形成する。

【0055】

［００５６］粉末は、焼結工程の準備として、未焼結の物品又は物体に形成又は固められる。未焼結体は、多軸プレス、押し出し成形、金属射出成形、冷間静水圧プレス、ピルプレス、テープ鋳造、及び粉末冶金技術で知られている他の方法を含む冷間工具プレス技術などの従来の技術を使用して、粉末ブレンドから成形される。本発明の目的と矛盾しない任意の統合方法を利用することができる。成形により、処理された材料が圧縮粉末の形状であるため、粉末凝集体の取り扱いやグリーン加工が容易になるグリーン密度及び／又はグリーン強度が得られる。本開示の一例では、成形はプレス操作によって行われる。ここで、プレスは、一般的に用いられる５トン～４０トンの力での一軸プレス操作によって行うことができる。

【0056】

［００５７］未焼結体は、有機バインダーを完全に除去するために、焼結前の温度上昇処理に供することができる。これは、以下の段落［００５８］でさらに説明する焼結プロセスを実行するときに、同じ装置で実行することができる。有機バインダーを除去するための適切な温度は、通常は反応性Ｈ_２雰囲気下で、Ｈ_２流量は一般に１０００Ｌ／時間から１００００Ｌ／時間で、例えば、約０．７０℃／分の速度で慣例的に温度を上昇させて、２００℃～４５０℃、２００℃～５００℃、２００℃～６００℃、２５０℃～４５０℃、２５０℃～５００℃、２５０℃～６００℃、３００℃～４５０℃、３００℃～５００、又は３００℃～６００℃を採用することができる。いくつかの例では、有機バインダーを除去した後、温度を約２℃／分～約１０℃／分の速度で、又は約２℃／分～約５℃／分の速度で、所望の予備焼結温度まで上昇させる。焼結炉内の物体全体の変化が所望の温度に達し、所望の相転移（すなわち、有機バインダーの除去）が完了するまで、温度は１分～９０分間維持される。一般に、予備焼結工程は真空中、又は反応性雰囲気（Ｈ_２）、あるいは窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）などの非反応性雰囲気中で実施することができる。

【0057】

［００５８］予備焼結及び脱バインダーされた未焼結体は、その後、最終的に焼結された最終材料を形成するための固化プロセスを経る。これは通常、５０ｋｂａｒ～７５ｋｂａｒ、５０ｋｂａｒ～８０ｋｂａｒ、５０ｋｂａｒ～８５ｋｂａｒ、５０ｋｂａｒ～９０ｋｂａｒ、６０ｋｂａｒ～７５ｋｂａｒ、６０ｋｂａｒ～８０ｋｂａｒ、６０ｋｂａｒ～８５ｋｂａｒ、６０ｋｂａｒ～９０ｋｂａｒ、７０ｋｂａｒ～７５ｋｂａｒ、７０ｋｂａｒ～８０ｋｂａｒ、７０ｋｂａｒ～８５ｋｂａｒ、又は７０ｋｂａｒ～９０ｋｂａｒの圧力を使用して実行され得る。しかし、組成によっては、この圧力範囲は、典型的に、１分～６０分である、最高温度での滞留時間で、１３００℃～１５００℃、１３００℃～１６００℃、１３００℃～１７００℃、１３００℃～１８００℃、１４００℃～１５００℃、１４００℃～１６００℃、１４００℃～１７００℃、１４００℃～１８００℃、１５００℃～１６００℃、１５００℃～１７００℃、又は１５００℃～１８００℃の温度範囲で、３５ｋｂａｒから６０ｋｂａｒの範囲に低下する可能性がある。

【0058】

［００５９］未焼結体は真空焼結、又はアルゴン（Ａｒ）又は水素雰囲気下での焼結のいずれかに供することができる。真空焼結では、未焼結体は、真空炉に入れられ、一般に、約１３００℃～１５００℃、１３００℃～１６００℃、１３００℃～１７００℃、１３００℃～１８００℃、１４００℃～１５００℃、１４００℃～１６００℃、１４００℃～１７００℃、１４００℃～１８００℃、１５００℃～１６００℃、１５００℃～１７００℃、又は１５００℃～１８００℃の温度で焼結される。いくつかの例では、真空焼結プロセスに熱間等方加圧（ＨＩＰ）が追加されることがある。熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）は、焼結後の操作として、又は真空焼結中に実行することができ、それにより、焼結ＨＩＰプロセスを生じさせることができる。得られた焼結超硬合金物品は、本明細書に記載の破壊硬度、破壊靭性、及び横方向破断強度の値を示すことができる。

【0059】

［００６０］超硬合金組成物の再生超硬合金材料は、前述のように、亜鉛再生超硬合金から構成されていてもよい。例えば、再生亜鉛炭化物がリサイクル粉末成分の唯一の種である可能性がある。あるいはまた、再生炭化物材料には、コールドストリームプロセス、アルカリ浸出プロセス、塩素処理システム、高温製錬など、ただしこれらに限定されない、１つ又は複数の異なる追加のリサイクル方法によって処理された焼結再生亜鉛炭化物及び焼結超硬合金を含み得る。焼結再生亜鉛炭化物は、本発明の目的と矛盾せず、適合しない量であれば、他のリサイクル焼結超硬合金材料と混合することができる。リサイクル炭化物粉末成分中の焼結再生亜鉛炭化物材料の量は、粉末から形成される物品の所望の機械的特性及び化学的特性を含むいくつかの考慮事項に従って選択できる。

【0060】

［００６１］あるいはまた、いくつかの場合では、超硬合金組成物の機械的特性をさらに向上させる目的で、バージン超硬合金成分を追加で含むこともできる。バージン炭化物成分には、周期表の第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、及び第ＶＩＢ族から選択される１つ又は複数の金属の炭化物、ホウ化物、窒化物、及び／又は炭窒化物が含まれる場合がある。バージンであるため、金属炭化物、ホウ化物、窒化物、及び／又は炭窒化物は、以前に焼結炭化物組成物の一部になったことがなく、リサイクルもされていない。いくつかの例では、バージン炭化物成分には、炭化タングステン、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化バナジウム、炭化クロム、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、又は炭化チタンのうちの少なくとも１つ、又はそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。バージン炭化物成分は、本発明の目的と矛盾せず、適合しない量であれば、粉末組成物中に存在することができる。バージン炭化物成分の量は、粉末から形成された焼結物品の所望の機械的及び化学的特性、並びにリサイクル炭化物粉末成分の特定の組成の同一性を含むがこれらに限定されないいくつかの考慮事項に従って選択することができる。バージン炭化物成分は、典型的に、炭化物相の重量に基づいて、例えば、炭化物相の重量に基づいて、０．１重量％～５重量％、０．１重量％～７重量％、０．１重量％～１０重量％、０．１重量％～１２重量％、０．１重量％～１５重量％、０．１重量％～１７重量％、又は０．１重量％～２０重量％などの、０．０５重量％～２０重量％の量で存在し得る。

【0061】

［００６２］超硬合金組成物には、少なくとも１つ又は複数の金属バインダー及び粒成長抑制剤も含まれていてもよい。粒成長抑制剤の非限定的な例は、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）などの炭化物を含む。金属バインダーには、周期表の第ＶＩＩＩＢ族の１つ又は複数の遷移金属を含めることができる。特定の実施形態では、金属バインダーはコバルト、又はコバルトベースの合金であってもよい。粉末コバルト系合金バインダーは、いくつかの特定の実施形態では、コバルト遷移金属合金を含むことができる。例えば、バインダー合金の遷移金属は、モリブデン、ルテニウム、レニウム、ロジウム、白金、パラジウム、マンガン、銅、鉄、ニッケル、又はそれらの組み合わせからなる群から適切に選択することができる。他の特定の実施形態では、粉末コバルトベースの金属バインダーには、ケイ素及び／又はアルミニウムなどの半金属が同様に含まれていてもよい。

【0062】

［００６３］金属バインダーは、本発明の目的と矛盾せず、適合しない量で、超硬合金組成物中に存在することができる。金属バインダーは、通常、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～３０重量％の量で存在することができる。いくつかの場合では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～３重量％の量で存在することができる。他の例では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～５重量％の量で存在することができる。さらに別の例では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～７重量％の量で存在することができる。さらに他の例では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～１０重量％の量で存在することができる。さらなる例では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～１５重量％の量で存在することができる。さらなる別の例では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～２０重量％の量で存在することができる。別の実施形態では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～２５重量％の量で存在することができる。さらに他の実施形態では、金属バインダーは、超硬合金粉末組成物の全重量の１重量％～２７重量％の量で存在することができる。特定の実施形態では、金属バインダー及び粒成長抑制剤は、超硬合金粉末組成物の全重量の、１重量％～２重量％、２重量％～５重量％、５重量％～７重量％、３重量％～７重量％、又は７重量％～１０重量％、１０．１重量％、１０．２重量％、１０．３重量％、１０．４重量％、１０．５重量％、１０．６重量％、１０．７重量％、１０．８重量％、又は１０．９重量％の量で存在し得る。金属バインダーは、再生炭化物成分及びバージン炭化物成分（存在する場合）の個々の粒子を含む、超硬合金組成物の炭化物成分をコーティングする。

【0063】

［００６４］焼結超硬合金物品の場合、このような焼結超硬合金物品は、焼結超硬合金製品の７０重量％を超える量の再生超硬合金材料を一般に含む炭化物相（又は炭化物材料）を含む超硬合金組成物の粉末から製造することができる。炭化物相は、代替的に、焼結超硬合金物品の７５重量％を超える量、焼結超硬合金物品の８０重量％を超える量、焼結超硬合金物品の８５重量％を超える量、焼結超硬合金物品の８９重量％を超える量、焼結超硬合金物品の９０重量％を超える量、焼結超硬合金物品の９５重量％を超える量、焼結超硬合金物品の約７０重量％～約９５重量％、焼結超硬合金物品の約７０重量％～約９０重量％、焼結超硬合金物品の約７５重量％～約９５重量％、焼結超硬合金物品の約７０重量％～約９５重量％、焼結超硬合金物品の約８０重量％～約９５重量％、焼結超硬合金物品の約８０重量％～約９０重量％、焼結超硬合金物品の約８５重量％～約９５重量％、又は焼結超硬合金物品の約８５重量％～約９０重量％の量で存在し得る。

【0064】

［００６５］炭化物相は、他の炭化物材料の中でも、再生亜鉛炭化物、再生非焼結炭化物、バージン炭化物、パラタングステン酸アンモニウム処理焼結炭化物スクラップを含むか、又はそれらから構成される場合がある。

【0065】

［００６６］再生亜鉛炭化物材料は、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約４５重量％～約６５重量％の量で炭化物相中に存在してもよい。炭化物相の重量に基づいて重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５０重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５５重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約７０重量％、炭化物相の重量に基づいて約６０重量％～約６５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約７０重量％～約７５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約９０重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約８５重量％、炭化物相の重量に基づいて約７５重量％～約８０重量％、炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約１００重量％、炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約９５重量％、炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約９０重量％、又は炭化物相の重量に基づいて約８０重量％～約８５重量％の量で炭化物相中に存在し得る。

【0066】

［００６７］再生非焼結炭化物材料は、炭化物相中に、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約１０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約０重量％～約４５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約１０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約５重量％～約４５重量％、炭化物相の重量に基づいて１０重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１０重量％～約４５重量％、炭化物相の重量に基づいて１５重量％～約２０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約３０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約３５重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約４０重量％、炭化物相の重量に基づいて約１５重量％～約４５重量％の量で存在し得る。あるいはまた、再生非焼結炭化物は、炭化物相の任意の量で最大１００％まで存在してもよい。

【0067】

［００６８］さらに、超硬合金製品の再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物は、本開示の目的と矛盾せず、適合しない任意の平均粒子サイズを示し得る。一般に、超硬合金物品の再生非焼結炭化物及び再生亜鉛炭化物は、典型的に、例えば、０．５μｍ～３０μｍの範囲の平均粒子サイズを有し得る。特定の実施形態では、再生非焼結炭化物及び焼結炭化物物品の再生亜鉛炭化物は、１μｍ～５μｍ、１μｍ～１０μｍ、１μｍ～１５μｍ、１μｍ～２０μｍ、１μｍ～２５μｍ、１μｍ～３０μｍ、５μｍ～１０μｍ、１０μｍ～１５μｍ、５μｍ～１５μｍ、１５μｍ～２０μｍ、５μｍ～２０μｍ、２０μｍ～２５μｍ、５μｍ～２５μｍ、２５μｍ～３０μｍ、又は５μｍ～３０μｍの範囲の平均粒子サイズを有し得る。

【0068】

［００６９］前述のように、粒子サイズを決定するために、当業者は、通常、動的デジタル画像分析（ＤＩＡ）、静的レーザー光散乱（ＳＬＳ）、又は電子顕微鏡による視覚測定などの方法論を使用することができる。

【0069】

［００７０］本明細書に記載のリサイクル炭化物粉末を使用した焼結超硬合金物品は、優れた機械的特性を示し、又は最低限、バージン炭化物粉末組成物のみから形成された焼結物と実質的に同等であり、特に、焼結セメント製品は、ＩＳＯ ３３２７－２００９規格に準拠して測定された横方向破断強度（ＴＲＳ－Ｂ）が少なくとも約≧３０００ＭＰａである。あるいはまた、得られた超硬合金は、１００重量％の再生非焼結超硬合金を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、約３２０Ｋｓｉ～約５７０Ｋｓｉの範囲の横方向破断強度を有し得る。いくつかの例では、９０重量％の亜鉛再生炭化物と１０重量％の再生非焼結炭化物を含む試料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合、横方向の破断強度は約３３０Ｋｓｉ～約５４０Ｋｓｉの範囲にある。ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定した場合の横方向の破断強度範囲は、少なくとも８０重量％の再生亜鉛炭化物と２０重量％の再生非焼結炭化物、７０重量％の再生亜鉛炭化物と３０重量％の再生非焼結炭化物、６０重量％の再生亜鉛炭化物と４０重量％の再生非焼結炭化物、５０重量％の再生亜鉛炭化物と５０重量％の再生非焼結炭化物、及び４５重量％の再生亜鉛炭化物と５５重量％の再生非焼結炭化物で特定される組成物についてもまた得られた。

【0070】

［００７１］さらに、焼結超硬合金物品は、例えば、１１ｇ／ｃｍ^３～１５ｇ／ｃｍ^３、１２ｇ／ｃｍ^３～１５ｇ／ｃｍ^３、１３ｇ／ｃｍ^３～１５ｇ／ｃｍ^３、１４ｇ／ｃｍ^３～１５ｇ／ｃｍ^３の範囲の高密度材料を示す可能性がある。さらに、本明細書に記載の焼結超硬合金物品は、イータ物質［（ＣｏＷ）Ｃ］、Ｗ２Ｃ、及び／又はＷ３Ｃを含む低級炭化物物質を含まないか、又は実質的に含まないことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の焼結超硬合金物品は、Ａ型多孔性及びＢ型多孔性の少なくとも１つを有さない場合がある。さらに、特定の実施形態では、本明細書に記載の焼結超硬合金物品は、さらに遊離グラファイト（Ｃ型多孔性）を含有しないものであってもよい。

【0071】

［００７２］本明細書に記載の焼結超硬合金製品及び超硬合金組成物は、切削要素として、又は様々な用途の切削要素の構成要素として有利に組み込むことができる。いくつかの実施形態では、焼結超硬合金製品及び超硬合金組成物には、金属及び／又は金属合金の機械加工用の切削インサートが含まれ得る。他の実施形態では、焼結超硬合金製品及び超硬合金組成物は、ドリル、エンドミル、及び／又はフライス加工インサートなどの断続切削工具を含み得る。

【0072】

［００７３］さらに、本明細書に記載の焼結超硬合金物品は、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、熱安定性多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）ダイヤモンド、金属マトリックスダイヤモンド複合材、セラミックマトリックスダイヤモンド複合材、ナノダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）を含むがこれらに限定されない、当該技術分野で超研磨超硬質材料として知られているものと組み合わせることができる。例えば、本明細書に記載の焼結超硬合金物品は、構造的にアンカー基板又は支持体として機能し、機能性を向上させることができ、そのために超研磨材は高温高圧（ＨＴＨＰ）プロセスで焼結される。

【0073】

［００７４］このようなシナリオでは、超研磨超硬質材料の層は、耐摩耗性の向上をもたらし、本明細書に記載の超硬合金製品を構成する焼結超硬合金組成物を使用する切削要素及び／又は摩耗部品の寿命を延ばすことができる。いくつかの特定の実施形態では、焼結超硬合金物品は、掘削工具、回転工具又は切削工具の製造に、例えば線引きダイスなどの摩耗部品として、又は掘削本体、ドリルビット及びカッターを組み込んだ掘削及び採掘装置に使用することができる。

【0074】

［００７５］本明細書に記載の独特の機械的特性を有する焼結超硬合金物品又は超硬合金粉末組成物は、１つ又は複数の耐火材料でコーティングされてもよい。ここで使用される耐火材料とは、熱、圧力、又は化学的な攻撃による分解に耐性のある材料を指す。コーティングは、物理蒸着法（ＰＶＤ）又はアルミニウム、周期表の第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、ＶＩＢ族の金属元素、及び周期表の第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族、第ＶＡ族、第ＶＩＡ族から選択される１つ又は複数の元素から選択される化学気相堆積（ＣＶＤ）によって行うことができる。例えば、耐火コーティングには、アルミニウム、周期表のＩＶＢ、ＶＢ、及びＶＩＢ族から選択される１つ又は複数の金属元素の１つ又は複数の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物、又はホウ化物が含まれることができる。さらに、コーティングは、単層コーティング又は多層コーティングであることが好適であり得る。耐火材料が使用される場合、その重量は最大１０重量％まで存在することができる。いくつかの例では、耐火材料は、１重量％～２重量％、１重量％～３重量％、１重量％～４重量％、３重量％～４重量％、３重量％～５重量％、３重量％～６重量％、５重量％～６重量％、５重量％～７重量％、５重量％～８重量％、又は５重量％～１０重量％で存在する。

【実施例】

【0075】

実施例
［００７６］以下の実施例は、当業者に、記載された主題の製造方法及び使用方法の完全な開示及び説明を提供するために提示されており、発明者が開示とみなす範囲を制限することを意図したものではなく、また、以下の実験が行われたすべての実験又は唯一の実験であることを示すことを意図したものでもない。使用される数値に関しては正確性を確保するために努力しているが、ある程度の実験誤差及び偏差を考慮するべきである。別途示さない限り、部は重量、分子量は重量平均分子量、温度は摂氏、圧力は大気圧又は大気圧付近である。

【0076】

実施例１
［００７７］再生炭化物材料は、亜鉛と再生炭化物の複合材料及び／又は再生非焼結炭化物から構成され、バージン原材料のみを含む焼結炭化物と比較して、優れた硬度、破壊靭性、及び横方向破壊強度の機械的特性を示す。

【0077】

［００７８］本明細書に記載の主題に従って、超硬合金組成物を調製した。超硬合金組成物には、少なくとも７０重量％の再生炭化物材料が含まれ、そのうち４５重量％～１００重量％が再生亜鉛炭化物である。１０重量％のＣｏと９０重量％のバージンＷＣで構成される参照比較組成物も調製された。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本発明の主題に係る超硬合金組成物は、基準超硬合金（すなわち、丸い先端部）と比較した場合、驚くべきことに、優れた、又は少なくとも実質的に同等の硬度及び破壊靭性特性を示す。

【0078】

［００７９］図１Ａ及び図１Ｂは、（Ｉ）１０重量％のＣｏ及び９０重量％のバージンＷＣからなる基準材料と、（ＩＩ）本発明の主題の実施形態に従った材料（少なくとも７０重量％の再生炭化物材料から構成され、この再生炭化物は、再生亜鉛炭化物と再生非焼結炭化物との組み合わせから構成される）について測定された機械的特性を示す。

【0079】

［００８０］再生亜鉛炭化物は、再生非焼結炭化物と組み合わせて、超硬合金組成物の全重量の０重量％～５０重量％の範囲の量で混合された。硬度（すなわち、ＨＶ３０）と破壊靭性（すなわち、Ｋ_ｌｃ）（図１Ａ）は、ＩＳＯ ２８０７９－２００９規格に準拠して測定された。横方向破断強度ＴＲＳ－Ａ（図１Ｂ）はＩＳＯ ３３２７－２００９規格に準拠して測定され、その後、本開示の段落［００３２］に記載されているように１．１５の乗数を適用して横方向破断強度ＴＲＳ－Ｂ値に変換された。

【0080】

［００８１］図１Ａ及び図１Ｂにおいて、Ｘ軸は、亜鉛再生炭化物及び再生非焼結炭化物の合計重量％組成を示し（すなわち、再生非焼結炭化物及び残余の亜鉛再生炭化物をバランスとして使用して合計１００重量％に達するまで示す）、一方、図１ＡのＹ軸は、測定された（Ｉ）硬度、ＨＶ３０（図１Ａ点線グラフ）、（ＩＩ）破壊靭性、Ｋ_ｌｃ（図１Ａ破線グラフ）、及び（ＩＩＩ）横方向破断強度ＴＲＳ－Ｂ（図１Ｂ破線グラフ）を示す。

【0081】

［００８２］図１Ａ及び図１Ｂから明らかなように、少なくとも７０重量％の再生炭化物材料からなり、そのうち４５重量％から１００重量％が亜鉛再生炭化物である材料は、バージン原材料のみを含む１０重量％のＣｏ及び９０重量％のＷＣから構成される基準材料と比較した場合、硬度ＨＶ３０及び破壊靭性Ｋ_ｌｃによって特徴付けられる機械的特性（例えば、標準偏差を考慮した場合）が、それよりも優れているか、又は少なくとも実質的に同等である（すなわち、上部の丸い点は硬度ＨＶ３０を示し、下部の丸い点は破壊靭性Ｋ_ｌｃを示す）。さらに、再生非焼結炭化物を最大５０重量％まで混合物に加えると、ＩＳＯ ３３２７－２００９規格に準拠して測定された少なくとも約≧３０００ＭＰａの硬度、破壊靭性、及びＴＲＳ－Ｂ値の堅牢で有利な組み合わせが亜鉛再生炭化物に顕著にもたらされる。

【0082】

［００８３］さらに、横方向の破断強度もＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定され、以下の表１に示すようにＫｓｉ単位で報告された。表１は、ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に従ってＫｓｉで測定した横方向破断強度の最小値、最大値、平均値を示しており、これは、（ｉ）１０重量％Ｃｏと９０重量％バージンＷＣで構成された基準材料、及び（ｉｉ）複合亜鉛再生炭化物及び／又は再生非焼結炭化物（つまり、組成Ａと組成Ｂ）で構成された再生炭化物材料について示したものである。組成物Ａには１００重量％の再生非焼結炭化物のみが含まれており、以下の表１の組成物Ａについて得られた値は、１００重量％の再生非焼結炭化物のみを含む複数の組成物の平均である。組成Ｂには、９０重量％の再生亜鉛炭化物と１０重量％の再生非焼結炭化物が含まれていた。表１に示されているように、１００重量％の再生非焼結炭化物のみを含む組成Ａで定義された材料についてＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に従って決定された平均の横方向破断強度値は４６２Ｋｓｉであった。これは、１０重量％のＣｏと９０重量％のバージンＷＣで構成される参照材料で得られた平均値４７３Ｋｓｉと同等であった。本明細書に開示された再生超硬合金材料は、ＡＳＴＭ Ｂ ４０６規格に準拠して測定された横方向破断強度が、組成Ｂでは約３２８Ｋｓｉ～約５４３Ｋｓｉの範囲であり、組成Ａでは約３２０Ｋｓｉ～約５７１Ｋｓｉの範囲であった。

【0083】

【0084】

［００８５］本開示は実施形態に関連して説明されているが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定義されている本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、具体的に説明されていない追加、削除、変更、及び置換を行うことができることを理解するであろう。

【0085】

［００８６］本明細書における実質的にあらゆる複数形及び／又は単数形の用語の使用に関しては、当業者は、文脈及び／又は用途に応じて、複数形から単数形へ、及び／又は単数形から複数形へ翻訳することができる。明瞭化のために、ここでは単数／複数の様々な順列は明示的に示されていない。

【0086】

［００８７］ここで説明する主題は、異なる他の構成要素内に含まれる、又は異なる他の構成要素に接続された異なる構成要素を示す場合がある。このように示されたアーキテクチャは単なる例示であり、実際には同じ機能を実現する他の多くのアーキテクチャを実装できることを理解する必要がある。概念的には、同じ機能を実現するための構成要素の配置は、望ましい機能が実現されるように効果的に「関連付け」られる。したがって、特定の機能を実現するためにここで組み合わせられた任意の２つの構成要素は、アーキテクチャや中間構成要素に関係なく、目的の機能が実現されるように互いに「関連付けられている」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために互いに「操作可能に接続されている」又は「操作可能に結合されている」と見なすこともでき、また、そのように関連付けられる可能性がある任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために互いに「操作可能に結合可能である」と見なすこともできる。操作可能に結合可能な具体的な例としては、物理的に結合可能及び／又は物理的に相互作用する構成要素、及び／又はワイヤレスで相互作用可能及び／又はワイヤレスで相互作用するコ構成要素、及び／又は論理的に相互作用する及び／又は論理的に相互作用可能な構成要素が含まれるが、これらに限定されない。

【0087】

［００８８］いくつかの場合では、１つ又は複数の構成要素は、本明細書では「ように構成されている（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」、「によって構成されている（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｂｙ）」、「ように構成され得る（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｔｏ）」、「ように操作可能／作動可能（ｏｐｅｒａｂｌｅ／ｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｔｏ）」、「適応されている／適応可能である（ａｄａｐｔｅｄ／ａｄａｐｔａｂｌｅ）」、「できる（ａｂｌｅ ｔｏ）」、「ように一致された／適合された（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ／ｃｏｎｆｏｒｍｅｄ ｔｏ）」などと称し得る。当業者であれば、文脈上特に必要がない限り、このような用語（例えば、「ように構成されている（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」）は、一般に、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンバイ状態の構成要素を包含できることが理解できるであろう。

【0088】

［００８９］本明細書に記載された本発明の主題の特定の態様が示され、説明されているが、当業者には、本明細書の教示に基づいて、本明細書に記載された主題及びそのより広い態様から逸脱することなく変更及び修正を行うことができることは明らかであり、したがって、添付の請求項は、本明細書に記載された主題の真の趣旨及び範囲内にあるすべての変更及び修正をその範囲内に包含するものとする。一般に、本明細書、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、一般に「オープン」な用語として意図されていることは、当業者には理解されるであろう（例えば、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は「含んでいるが、これらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は「含むが、これらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであるなど）。さらに、当業者であれば、導入された特許請求の範囲の特定の数の記載が意図されている場合、そのような意図は請求項に明示的に記載され、そのような記載がない場合にはそのような意図は存在しないことが理解されるであろう。例えば、理解を助けるために、以下の添付の特許請求の範囲には、特許請求の範囲の記載を紹介するために「少なくとも１つ」及び「１つ又は複数の」という導入句が使用されている場合がある。しかしながら、そのようなフレーズの使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による特許請求の範囲の記載導入が、そのような導入された特許請求の範囲の記載を含む特定の特許請求の範囲を、そのような記載を１つだけ含むクレームに限定することを意味すると解釈されるべきではなく、これは、同じ特許請求の範囲に導入されたフレーズ「１つ又は複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」又は「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」と不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」が含まれる場合であってさえもである（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」又は「１つ又は複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味すると解釈されるべきである）。特許請求の範囲の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても同様である。

【0089】

［００９０］さらに、導入された特許請求の範囲の特定の数が明示的に記載されている場合でも、当業者は、そのような記載は通常、少なくとも記載された数を意味するように解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、他の修飾語なしの「２つの記載」という単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、又は２つ以上の記載を意味する）。

【0090】

［００９１］さらに、「Ａ、Ｂ、Ｃなどのうち少なくとも１つ」に類似した慣例が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者がその慣例を理解する意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１つを含むシステム」には、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢが一緒に、ＡとＣが一緒に、ＢとＣが一緒に、及び／又はＡ、Ｂ、Ｃが一緒になどを含むシステムが含まれるが、これらに限定されない）。「Ａ、Ｂ、Ｃなどのうち少なくとも１つ」に類似した慣例が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者がその慣例を理解する意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１つを含むシステム」には、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢが一緒に、ＡとＣが一緒に、ＢとＣが一緒に、及び／又はＡ、Ｂ、Ｃが一緒になどを含むシステムが含まれるが、これらに限定されない）。

【0091】

さらに、当業者であれば、本明細書、特許請求の範囲、図面のいずれにおいても、２つ以上の代替用語を提示する分離語及び／又は句は、文脈上別段の定めがない限り、用語の１つ、いずれかの用語、又は両方の用語を含める可能性を考慮していると理解すべきであることを理解できるであろう。例えば、「Ａ又はＢ」というフレーズは、通常、「Ａ」又は「Ｂ」又は「ＡかつＢ」の可能性を含むと理解される。

【0092】

［００９３］添付の特許請求の範囲に関して、当業者であれば、そこに記載されている操作は一般に任意の順序で実行できることを理解するであろう。また、様々な操作フローが順番に示されているが、様々な操作は、示されている順序以外の順序で実行することも、同時に実行することもできることを理解されたい。このような代替順序の例には、文脈上特に断りのない限り、重複、交互、中断、並べ替え、増分、準備、補足、同時、逆、又はその他の変形順序が含まれる。さらに、「に応答して（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｔｏ）」、「に関連して（ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ）」などの用語や、その他の過去形の形容詞は、文脈上特に断りがない限り、通常、そのような変形を除外することを意図したものではない。

【0093】

［００９４］当業者であれば、前述の特定の例示的なプロセス及び／又はデバイス及び／又は技術が、本明細書に添付された特許請求の範囲及び／又は本出願の他の箇所など、本明細書の他の箇所で教示されるより一般的なプロセス及び／又はデバイス及び／又は技術を代表するものであることを理解するであろう。

【0094】

［００９５］本明細書では様々な側面及び実施形態が開示されているが、他の態様及び実施形態も当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様及び実施形態は、例示目的であり、限定するものではなく、真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

【0095】

［００９６］詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に記載されている例示的な実施形態は、限定することを意図したものではない。ここで提示された主題の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され、他の変更が行われることも可能である。

【0096】

［００９７］値の範囲が提示されている場合、文脈上明らかに別段の定めがない限り、その範囲の上限と下限との間の各介在値（下限値の１０分の１単位まで）と、その提示された範囲内のその他の提示値又は介在値は、開示内容に含まれるものと理解される。より小さな範囲に独立して含まれる可能性のあるこれらのより小さな範囲の上限と下限も、記載された範囲内で特に除外される制限を除き、本開示の範囲に含まれる。記載された範囲に一方又は両方の制限が含まれる場合、含まれる制限のいずれか両方を除外した範囲も開示に含まれる。

【0097】

［００９８］当業者であれば、本明細書で説明する構成要素（例えば、操作）、デバイス、対象物、及びそれらに付随する説明は、概念を明確にするための例として使用されており、様々な構成の変更が考慮されていることが分かるであろう。したがって、ここで使用されている特定の例と付随する説明は、より一般的なクラスを代表することが意図される。一般に、特定の例の使用はそのクラスを代表することを目的としており、特定の構成要素（例えば、操作）、デバイス、及び対象物が含まれていないことは制限として解釈されるべきではない。

【0098】

［００９９］さらに、例えば、本明細書で説明されるシステム及び方法のシーケンス及び／又はシーケンスの時間的順序は、例示的なものであり、本質的に制限的なものとして解釈されるべきではない。したがって、プロセスステップは、順序又は時間的な順序で示され、説明される場合があるが、必ずしも特定の順序又は順序で実行されることに限定されるわけではないことを理解されたい。例えば、このようなプロセス又は方法におけるステップは、一般に、本開示の範囲内で、様々な異なるシーケンス及び順序で実行され得る。

【0099】

［００１００］最後に、ここで議論されている出願公開及び／又は特許は、記載されている開示の提出日より前の開示のためだけに提供されている。本書のいかなる内容も、記載された開示が、以前の開示を理由として当該公表に先行する権利を有しないことを認めるものとして解釈されるべきではない。

【図1A】

【図1B】

【国際調査報告】