JPH02296782A - ダイヤモンド被覆部材 - Google Patents
ダイヤモンド被覆部材Info
- Publication number
- JPH02296782A JPH02296782A JP1120053A JP12005389A JPH02296782A JP H02296782 A JPH02296782 A JP H02296782A JP 1120053 A JP1120053 A JP 1120053A JP 12005389 A JP12005389 A JP 12005389A JP H02296782 A JPH02296782 A JP H02296782A
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- JP
- Japan
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- diamond
- sintered body
- coated
- fracture toughness
- bending strength
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5001—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
- C04B41/5002—Diamond
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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- Ceramic Products (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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！−［−の利用分野１
本９．１ＪＪはダイヤモンド被覆部材に関し、特に高強
度で耐欠損性にすぐれ、耐摩耗性の向上した緻密なダイ
ヤモンド被覆部材に関する。
度で耐欠損性にすぐれ、耐摩耗性の向上した緻密なダイ
ヤモンド被覆部材に関する。
［従来の技術］
窒化ケイ素系焼結体は硬度や高温での強度に優れている
ため、超硬合金と共に１几材料として用いられている。
ため、超硬合金と共に１几材料として用いられている。
また、窒化ケイ素系焼結体製のＴ１４材料の表面にダイ
ヤモンド類を被覆することにより、硬度、耐摩耗性を向
上させることも行なわれている。
ヤモンド類を被覆することにより、硬度、耐摩耗性を向
上させることも行なわれている。
しかし、一般に窒化ケイ素系焼結体はそれ自体脆性であ
るため、ダイヤモンド類を被覆してもその硬度や耐摩耗
性の向上には限度がある。
るため、ダイヤモンド類を被覆してもその硬度や耐摩耗
性の向上には限度がある。
本発明の目的は、窒化ケイ素系焼結体をス（材とするダ
イヤモンド被覆材において、耐欠損性にすぐれ、耐摩耗
性の向上した、緻密で高強度のダイヤモ・ンド被覆材を
提供することにある。
イヤモンド被覆材において、耐欠損性にすぐれ、耐摩耗
性の向上した、緻密で高強度のダイヤモ・ンド被覆材を
提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明のダイヤモンド被覆部材は、曲げ強度８０ｋｇ／
ｒａｔｓ’以上、破壊靭性ＳＩＮ／ｍ３／２以上の窒化
ケイ素を主成分とする焼結体の表面にダイヤモンド類を
被覆してなるものである。
ｒａｔｓ’以上、破壊靭性ＳＩＮ／ｍ３／２以上の窒化
ケイ素を主成分とする焼結体の表面にダイヤモンド類を
被覆してなるものである。
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明では窒化ケイ素を主成分とする焼結体を、ダイヤ
モンド被覆部材の基材に用いる。
モンド被覆部材の基材に用いる。
この窒化ケイ素としては通常Ｓｉ３Ｎ４が使用される。
上記焼結体は主成分として窒化ケイ素を含有し、Ａ１２
０３ 、Ａ見Ｎ、ＭｇＯ，Ｙ２０３ 。
０３ 、Ａ見Ｎ、ＭｇＯ，Ｙ２０３ 。
Ｚ ｒ ０２．Ｔ ｉ ０２、Ｂ４ Ｃなどの焼結助剤
を使用し、必要によりウィスカー笠の強化材を適宜に用
いて公知の方法で焼結して得ることができる。
を使用し、必要によりウィスカー笠の強化材を適宜に用
いて公知の方法で焼結して得ることができる。
本発明においては、この焼結体は曲げ強度が８０ｋｇ／
履曹？以上、好ましくは９０ｋｇ／ ｍｍ２以上、そし
て破壊靭性が６ ＮＮ／ ｍ”２以北、好ましくは７Ｍ
ＮＺ層３／２以上である。
履曹？以上、好ましくは９０ｋｇ／ ｍｍ２以上、そし
て破壊靭性が６ ＮＮ／ ｍ”２以北、好ましくは７Ｍ
ＮＺ層３／２以上である。
ここで、前記曲げ強度はＪＩＳ Ｒ１８０１に準拠し
て測定される値であり、破壊靭性はインデンテーション
会マイクロフラクチャー法（ＩＭ法）に準拠して測定さ
れる値である。
て測定される値であり、破壊靭性はインデンテーション
会マイクロフラクチャー法（ＩＭ法）に準拠して測定さ
れる値である。
この焼結体に含まれる焼結助剤の含有にには好ましい範
囲があって、１５重量％以下、より好ましくは１０屯量
％以下が望ましい。発明名の研究によれば、焼結助剤の
添加１，１を減らすと、焼結体の緻密度が１−昇し、耐
欠損性が向上する。
囲があって、１５重量％以下、より好ましくは１０屯量
％以下が望ましい。発明名の研究によれば、焼結助剤の
添加１，１を減らすと、焼結体の緻密度が１−昇し、耐
欠損性が向上する。
本発明では公知の焼結法が採用可能であるが、ホットプ
レス法（ＨＰ）、熱間等方圧成形法（ＨＩＦ）、ガス圧
焼結法などの加圧焼結法を採用することが好ましい。
レス法（ＨＰ）、熱間等方圧成形法（ＨＩＦ）、ガス圧
焼結法などの加圧焼結法を採用することが好ましい。
本発明においては、前記曲げ強度および破壊靭性を有す
る。窒化ケイ素を主成分とする焼結体の表面に、ダイヤ
モンド類を被覆すると、木）２１５１のダイヤモンド被
覆部材を得ることができる。
る。窒化ケイ素を主成分とする焼結体の表面に、ダイヤ
モンド類を被覆すると、木）２１５１のダイヤモンド被
覆部材を得ることができる。
そのダイヤモンド類（ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭
素など）を焼結体に被前するには公知の方法によること
ができるのであるが、特に気相υ＝によるのが好ましい
。
素など）を焼結体に被前するには公知の方法によること
ができるのであるが、特に気相υ＝によるのが好ましい
。
気相法とは、ガス状の炭素化合物と水素ガス酸素ガスま
たはハロゲンガスとからなる原料ガスを励起させ、得ら
れる活性ガスを基板上に接触させてそこにダイヤモンド
類を薄膜状に被覆する方法である。
たはハロゲンガスとからなる原料ガスを励起させ、得ら
れる活性ガスを基板上に接触させてそこにダイヤモンド
類を薄膜状に被覆する方法である。
前記炭素化合物としては、各種炭化水素化合物、含ハロ
ゲン炭素化合物、含酸素炭素化合物、含窒素炭素化合物
等を挙げることができる。
ゲン炭素化合物、含酸素炭素化合物、含窒素炭素化合物
等を挙げることができる。
炭化水素化合物としては、例えばパラフィン系炭化水素
、オレフィン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、ジオ
レフィン系炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素
、ハロゲン化炭化水素などを挙げることができる。
、オレフィン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、ジオ
レフィン系炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素
、ハロゲン化炭化水素などを挙げることができる。
含酸Ｊ１素化合物としては、例えばケトン類。
アルコール類、エーテル類、ケトン類、アルデヒド類、
有機酸類、二価アルコール類、−酸化炭素、二酸化炭素
等を挙げることができる。
有機酸類、二価アルコール類、−酸化炭素、二酸化炭素
等を挙げることができる。
含窒素炭素化合物としては、例えばアミン類等を挙げる
ことができる。
ことができる。
また、前記炭素化合物として、消防法に規定される第４
類危険物、第１石油類、第２石油類、第３石油類２第４
石油類などのガスをも使用することができる。また前記
各種の炭素化合物を混合して使用することもできる。
類危険物、第１石油類、第２石油類、第３石油類２第４
石油類などのガスをも使用することができる。また前記
各種の炭素化合物を混合して使用することもできる。
これらのＴＲＸ化合物の中でも、パラフィン系ｊノ化水
素、オレフィン系炭化水素、ケトン類、アルコール類、
−酸化炭素、二酸化炭素等が好ましい。
素、オレフィン系炭化水素、ケトン類、アルコール類、
−酸化炭素、二酸化炭素等が好ましい。
前記水素ガス、酸素ガスおよびハロゲンガスについては
特に制限がない。
特に制限がない。
また、原料ガス中に不活性ガス等のキャリヤーガスを混
入せしめてもよい。
入せしめてもよい。
上記気相法において、原料ガス中に占める炭素化合物の
濃度は一般に０．１〜８０容：Ｉ（％、特に０．３〜５
０容量％である。
濃度は一般に０．１〜８０容：Ｉ（％、特に０．３〜５
０容量％である。
また、前記原料ガスの励起方法として、類フィラメント
法（ＥＡＣＶＤ法を含む）、直流プラズマＣＶＤ法（熱
プラズマ法も含む）、高周波プラズマＣＶＤ法（熱プラ
ズマ法も含む）、マイクロ波７’ −ｙ 、ｌ’ −ｙ
ＣＶ Ｄ法（有磁場−ＣＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法も
含む）、燃焼炎法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、スパッタ
リング法などを挙げることができる。
法（ＥＡＣＶＤ法を含む）、直流プラズマＣＶＤ法（熱
プラズマ法も含む）、高周波プラズマＣＶＤ法（熱プラ
ズマ法も含む）、マイクロ波７’ −ｙ 、ｌ’ −ｙ
ＣＶ Ｄ法（有磁場−ＣＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法も
含む）、燃焼炎法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、スパッタ
リング法などを挙げることができる。
前記励起方法により得られる活性ガスを焼結体に接触さ
せる際の、前記焼結体の表面の温１■は、前記原料ガス
の励起方法により異なるので一概に決定することはでき
ないが、結晶性ダイヤモンド膜被覆の場合には、３００
−１，２００℃、好ましくは４００〜１，１００℃であ
る。
せる際の、前記焼結体の表面の温１■は、前記原料ガス
の励起方法により異なるので一概に決定することはでき
ないが、結晶性ダイヤモンド膜被覆の場合には、３００
−１，２００℃、好ましくは４００〜１，１００℃であ
る。
前記の温度が、３００℃より低いと、ダイヤモンドの析
出速度が遅くなったり、析出物の結晶性、均質性が失わ
れたりする。一方、 １，２００℃より高くしても、そ
れに見合った効果は奏されず、エネルギー効率の点で不
利になるとともに、形成されたダイヤモンドがエツチン
グされてしまうことがある。
出速度が遅くなったり、析出物の結晶性、均質性が失わ
れたりする。一方、 １，２００℃より高くしても、そ
れに見合った効果は奏されず、エネルギー効率の点で不
利になるとともに、形成されたダイヤモンドがエツチン
グされてしまうことがある。
反応圧力は、通常、１０−６〜１０３ｔｏｒｒ、好まし
くは１Ｏ−５ｔｏｒｒ〜８００ｔｏｒｒである。
くは１Ｏ−５ｔｏｒｒ〜８００ｔｏｒｒである。
反応圧力が１Ｏ−６ｔｏｒｒよりも低いと、ダイヤモン
ドの成１模速度が遅くなったり、ダイヤモンドが析出し
なくなったりすることがある。
ドの成１模速度が遅くなったり、ダイヤモンドが析出し
なくなったりすることがある。
一方、１０３ｔｏｒｒより高くしてもそれに見合った効
果は奏されないことがある。
果は奏されないことがある。
また、炭素化合物を含む原料ガスの合計ｙｔ、ｍは１通
常、ｌ〜ｔ、ｏｏｏ ｓａｃＭ、好ましくは１０〜５０
０ＳＣＣＭである。
常、ｌ〜ｔ、ｏｏｏ ｓａｃＭ、好ましくは１０〜５０
０ＳＣＣＭである。
反応時間は、被覆条件、被覆厚みにより適宜に決定され
る。
る。
［実施例］
次に実施例と比較例を挙げて未発１１をさらに具体的に
説明する。
説明する。
（実施例１）
ＨＰ法を用いてＳｉ：＋Ｎ４９３重量％、Ｙ２Ｏ３５重
量％およびＡ文２０３２重量％からなるＳｉ３Ｎ４焼結
体を製造し、これをＩＳＯ規格５ＰＧＮ４２２のスロー
アウェイチップに加工した。
量％およびＡ文２０３２重量％からなるＳｉ３Ｎ４焼結
体を製造し、これをＩＳＯ規格５ＰＧＮ４２２のスロー
アウェイチップに加工した。
このチップの曲げ強度は１００ｋｇ／ ｍｍ２ 、破壊
靭性は８ ＭＮ／腸３／２である。
靭性は８ ＭＮ／腸３／２である。
次に、このチップを反応室内に設置し、原料ガスとして
Ｃｏ／Ｈ？混合ガスを用い、ＣＯガス流ｕ ７５ａｃｓ
、 Ｈ２ガス流量９３ｓｃｃｍで基板上に厚み１０Ｂｍ
のダイヤモンド膜をマイクロ波プラズマＣｖＤ法（２，
４５ＧＨｚ）により被覆した。
Ｃｏ／Ｈ？混合ガスを用い、ＣＯガス流ｕ ７５ａｃｓ
、 Ｈ２ガス流量９３ｓｃｃｍで基板上に厚み１０Ｂｍ
のダイヤモンド膜をマイクロ波プラズマＣｖＤ法（２，
４５ＧＨｚ）により被覆した。
続いて、このダイヤモンドを被覆したチップと、ダイヤ
モンドを被覆しない前記チップとを用いて、下記の条件
で切削テストを行なった。
モンドを被覆しない前記チップとを用いて、下記の条件
で切削テストを行なった。
被削ｊ４ Ａ交−１２％ＳＥ合金切削速度
５００腸／層ｉｎ 送 リ ０．５鳳履 ／
ｒ マ切り込み 訓Ｉ その結果、ダイヤモンドを被覆したチップは１０分間切
削した後のフランク摩耗幅が０．０８■ｌであるのに対
し、ダイヤモンドを被覆しないチップはフランク摩耗幅
が０−２０ｍ重であった。
５００腸／層ｉｎ 送 リ ０．５鳳履 ／
ｒ マ切り込み 訓Ｉ その結果、ダイヤモンドを被覆したチップは１０分間切
削した後のフランク摩耗幅が０．０８■ｌであるのに対
し、ダイヤモンドを被覆しないチップはフランク摩耗幅
が０−２０ｍ重であった。
（実施例２）
ＨＩＰ法を用いて５ｉ３Ｎ４９４重量％およびＹ７０３
６毛１４％からなるＳｉ３Ｎ４焼結体を製造し、これ
をＩＳＯ規格５ＰＧＮ４２２のスローアウェイチップに
加工した。このチップの曲げ強度は１１０ ｋｇ／ｍｍ
２ 、破壊靭性は９ＭＮ／ｍ３／２である。
６毛１４％からなるＳｉ３Ｎ４焼結体を製造し、これ
をＩＳＯ規格５ＰＧＮ４２２のスローアウェイチップに
加工した。このチップの曲げ強度は１１０ ｋｇ／ｍｍ
２ 、破壊靭性は９ＭＮ／ｍ３／２である。
次に、前記実施例１と同様にして前記チップの表面にダ
イヤモンド膜を被覆し、切削評価を行なった結果、１０
分間切削した後のフランク摩↓Ｌ幅は０．０５ｍ腸であ
った。
イヤモンド膜を被覆し、切削評価を行なった結果、１０
分間切削した後のフランク摩↓Ｌ幅は０．０５ｍ腸であ
った。
（比較例１）
常圧焼結法で曲げ強度６８ｋｇ／ｍｍ２ 、破壊靭性５
．４ ＭＮ／ ｍ”２の焼結体を製造したこと以外は実
施例１に準じて切削テストを行なった。その結果、ダイ
ヤモンド膜を被覆したチップに微小な欠損が認められた
。
．４ ＭＮ／ ｍ”２の焼結体を製造したこと以外は実
施例１に準じて切削テストを行なった。その結果、ダイ
ヤモンド膜を被覆したチップに微小な欠損が認められた
。
［発明の効果］
本発明のダイヤモンド被覆部材は窒化ケイ素を特徴とす
る特定の焼結体の表面にダイヤモンド類が被覆されてい
るため、耐欠損性にすぐれ、１６＃庁耗性の向上した高
強度のｗＬ密な複合材料である。
る特定の焼結体の表面にダイヤモンド類が被覆されてい
るため、耐欠損性にすぐれ、１６＃庁耗性の向上した高
強度のｗＬ密な複合材料である。
そのため、本発明のダイヤモンド被ｆｆｆ部材は。
各種の切削工具や構造材料として好適に使用することが
できる。
できる。
特許出願人 出光石油化学株式会社
代理人 弁理士 福村直樹
Claims (3)
- （１）曲げ強度８０ｋｇ／ｍｍ＾２以上、破壊靭性６Ｍ
Ｎ／ｍ＾３＾／＾２以上の窒化ケイ素を主成分とする焼
結体の表面にダイヤモンド類を被覆してなるダイヤモン
ド被覆部材。 - （２）前記焼結体が加圧焼結法によって得られるもので
ある前記請求項１に記載のダイヤモンド被覆部材。 - （３）前記焼結体における焼結助剤の含有量が１５重量
％以下である前記請求項１または２に記載のダイヤモン
ド被覆部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1120053A JPH02296782A (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | ダイヤモンド被覆部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1120053A JPH02296782A (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | ダイヤモンド被覆部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296782A true JPH02296782A (ja) | 1990-12-07 |
Family
ID=14776726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1120053A Pending JPH02296782A (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | ダイヤモンド被覆部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296782A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2686599A1 (fr) * | 1992-01-28 | 1993-07-30 | Ngk Spark Plug Co | Procede de production d'un article a base de nitrure de silicium, revetu avec un film de diamant ou d'une matiere similaire. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54155952U (ja) * | 1978-04-23 | 1979-10-30 | ||
| JPS59157806U (ja) * | 1983-04-08 | 1984-10-23 | 矢崎化工株式会社 | 成形品の取出機 |
-
1989
- 1989-05-11 JP JP1120053A patent/JPH02296782A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54155952U (ja) * | 1978-04-23 | 1979-10-30 | ||
| JPS59157806U (ja) * | 1983-04-08 | 1984-10-23 | 矢崎化工株式会社 | 成形品の取出機 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2686599A1 (fr) * | 1992-01-28 | 1993-07-30 | Ngk Spark Plug Co | Procede de production d'un article a base de nitrure de silicium, revetu avec un film de diamant ou d'une matiere similaire. |
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