JPH024932A - ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 - Google Patents
ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法Info
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- JPH024932A JPH024932A JP63155954A JP15595488A JPH024932A JP H024932 A JPH024932 A JP H024932A JP 63155954 A JP63155954 A JP 63155954A JP 15595488 A JP15595488 A JP 15595488A JP H024932 A JPH024932 A JP H024932A
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- Japan
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- powder
- cutting tool
- diamond
- tungsten carbide
- sintering
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、速い析出速度でのダイヤモンド被覆層の形
成が可能なダイヤモンド被覆炭化タングステン（以下Ｗ
Ｃで示す）基材硬合金製切削工具の製造法に関するもの
である。
成が可能なダイヤモンド被覆炭化タングステン（以下Ｗ
Ｃで示す）基材硬合金製切削工具の製造法に関するもの
である。
近年、へρ合金やＣｕ合金、さらに非金属などの切削に
すぐれた切削性能を発揮する切削工具と］ して、ダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が提
案されている。
すぐれた切削性能を発揮する切削工具と］ して、ダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が提
案されている。
このダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、例
えば特開昭６３−４５３７２号公報に記載されるように
、 原料粉末として、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、および炭素粉末
を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通
常の条件で、混合し、圧粉体にプレス成形した後、この
圧粉体を、 真空中、１４００〜１５００℃の温度で焼結して、Ｃｏ
ａ１〜４％、 微細均一に分散する遊離炭素・ｌ５Ｏ （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５ｔａｎｄａｒｄｊ
ｚａｔｉｏｎ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）規格で０
０１〜ＣＯ８に相当する微量、を含有し、残りがＷＣと
不可避不純物からなる組成（以上重量％、以下％は重量
％を示す）を有するＷＣＣ超超硬合金基体を製造し、 ついて、基体の表面に、ＣＨ４などのガスの熱分解によ
る化学蒸着法（ＣＶＤ法）や、カーボンイオンを基体に
衝突させる物理蒸着法（ＰＶＤ法）などの低圧気相合成
法により人工ダイヤモンド被覆層を形成することにより
製造されている。
えば特開昭６３−４５３７２号公報に記載されるように
、 原料粉末として、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、および炭素粉末
を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通
常の条件で、混合し、圧粉体にプレス成形した後、この
圧粉体を、 真空中、１４００〜１５００℃の温度で焼結して、Ｃｏ
ａ１〜４％、 微細均一に分散する遊離炭素・ｌ５Ｏ （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５ｔａｎｄａｒｄｊ
ｚａｔｉｏｎ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）規格で０
０１〜ＣＯ８に相当する微量、を含有し、残りがＷＣと
不可避不純物からなる組成（以上重量％、以下％は重量
％を示す）を有するＷＣＣ超超硬合金基体を製造し、 ついて、基体の表面に、ＣＨ４などのガスの熱分解によ
る化学蒸着法（ＣＶＤ法）や、カーボンイオンを基体に
衝突させる物理蒸着法（ＰＶＤ法）などの低圧気相合成
法により人工ダイヤモンド被覆層を形成することにより
製造されている。
しかし、上記の従来ダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具の製造法においては、人工ダイヤモンド被覆層
の形成に比較的長時間を必要とするものであり、より速
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成が望
まれている。
切削工具の製造法においては、人工ダイヤモンド被覆層
の形成に比較的長時間を必要とするものであり、より速
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成が望
まれている。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、より速
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成を可
能とすべく研究を行なった結果、ＷＣＣ超超硬合金基体
結合相を構成するＣＯ含有量を１％未満と少なくし、か
つこれを均一に分布させると、ダイヤモンドの析出形成
速度が一段と速くなり、一方Ｃｏ含有量の低減によって
前記基体の強度は著しく低下するようになるが、ＷＣＣ
超超硬合金基体製造に際して、原料粉末として炭素粉末
を配合しないで、その焼結を、 （ａ） まず、圧粉体に、真空中、１４００〜１５０
０℃の温度で゛１次焼結を施し、 （ｂ） ついで、この１次焼結材に、温度： １３０
０〜１５００℃、圧力：１００〜１０００気圧の条件で
熱間静水圧プレス（ＨＩ Ｐ）を施し、 （ｃ） さらに、このＨＩＰ祠に、真空中、１４００
〜１５００℃の温度で２次焼結を施す、 以上（ａ）〜（Ｃ）の３段階によって行なうと、９５〜
９８％の理論密度比であった１次焼結祠が上記（ｂ）段
階のＨＩＰ処理でポアが消滅して、９９％以上の理論密
度比をもつようになり、また１次焼結し、ＨＩＰ処理し
た後でもＣｏが凝集している、すなわち多くのＣｏプー
ルが見られるか、上記（ｃ）段階によってＣｏが均一に
分布するようになり、このような状態のＷＣＣ超超硬合
金基体、遊離炭素の形成がないことと含まって、１〜４
％の高含有Ｃｏの場合と同等あるいはこれ以上の強度を
もつようになるほか、相対的に低含有のＣＯが均一に分
布した組織によってダイヤモンドの析出形成が著しく促
進されるようになるという知見を得たのである。
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成を可
能とすべく研究を行なった結果、ＷＣＣ超超硬合金基体
結合相を構成するＣＯ含有量を１％未満と少なくし、か
つこれを均一に分布させると、ダイヤモンドの析出形成
速度が一段と速くなり、一方Ｃｏ含有量の低減によって
前記基体の強度は著しく低下するようになるが、ＷＣＣ
超超硬合金基体製造に際して、原料粉末として炭素粉末
を配合しないで、その焼結を、 （ａ） まず、圧粉体に、真空中、１４００〜１５０
０℃の温度で゛１次焼結を施し、 （ｂ） ついで、この１次焼結材に、温度： １３０
０〜１５００℃、圧力：１００〜１０００気圧の条件で
熱間静水圧プレス（ＨＩ Ｐ）を施し、 （ｃ） さらに、このＨＩＰ祠に、真空中、１４００
〜１５００℃の温度で２次焼結を施す、 以上（ａ）〜（Ｃ）の３段階によって行なうと、９５〜
９８％の理論密度比であった１次焼結祠が上記（ｂ）段
階のＨＩＰ処理でポアが消滅して、９９％以上の理論密
度比をもつようになり、また１次焼結し、ＨＩＰ処理し
た後でもＣｏが凝集している、すなわち多くのＣｏプー
ルが見られるか、上記（ｃ）段階によってＣｏが均一に
分布するようになり、このような状態のＷＣＣ超超硬合
金基体、遊離炭素の形成がないことと含まって、１〜４
％の高含有Ｃｏの場合と同等あるいはこれ以上の強度を
もつようになるほか、相対的に低含有のＣＯが均一に分
布した組織によってダイヤモンドの析出形成が著しく促
進されるようになるという知見を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、 原料粉末として、ＷＣ粉末およびＣｏ粉末を用い、これ
ら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通常の条件で、
混合し、圧粉体に成形した後、（ａ） この圧粉体に
、真空中、１４００〜１５００℃の温度で１次焼結を施
し、 （ｂ） ついで、この１次焼結材に、温度： １３０
０〜１５００℃、圧力＝１００〜１ｏｏｏ気圧の条件で
熱間静水圧プレスを施してポアの消滅をはかり、（ｃ）
さらに、この熱間静水圧プレス祠に、真空中、温度
７１４００〜１５００℃の温度で２次焼結を施してＣｏ
相の均一分布をはかる、 以上（ａ）〜（ｃ）の３段階焼結を施して、Ｃｏ：０．
１〜１重量％未満、 を含有し、残りがＷＣと不可避不純物からなる組成を有
し、かつ９９％以上の理論密度比を有するＷＣＣ超超硬
合金基体を製造し、 このＷＣＣ超超硬合金基体表面に、低圧気相合成法によ
り人工ダイヤモンド被覆層を形成することからなるダイ
ヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具の製造法に特徴
を有するものである。
たものであって、 原料粉末として、ＷＣ粉末およびＣｏ粉末を用い、これ
ら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通常の条件で、
混合し、圧粉体に成形した後、（ａ） この圧粉体に
、真空中、１４００〜１５００℃の温度で１次焼結を施
し、 （ｂ） ついで、この１次焼結材に、温度： １３０
０〜１５００℃、圧力＝１００〜１ｏｏｏ気圧の条件で
熱間静水圧プレスを施してポアの消滅をはかり、（ｃ）
さらに、この熱間静水圧プレス祠に、真空中、温度
７１４００〜１５００℃の温度で２次焼結を施してＣｏ
相の均一分布をはかる、 以上（ａ）〜（ｃ）の３段階焼結を施して、Ｃｏ：０．
１〜１重量％未満、 を含有し、残りがＷＣと不可避不純物からなる組成を有
し、かつ９９％以上の理論密度比を有するＷＣＣ超超硬
合金基体を製造し、 このＷＣＣ超超硬合金基体表面に、低圧気相合成法によ
り人工ダイヤモンド被覆層を形成することからなるダイ
ヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具の製造法に特徴
を有するものである。
つぎに、この発明の方法において、製造条件を上記の通
りに限定した理由を説明する。
りに限定した理由を説明する。
（ａ）１次焼結温度
その温度か１４００℃未満では焼結が不十分て、ポアや
Ｃｏ柑ブールが多く存在するようになり、この結果後工
程のＨＩＰ処理でポアを消滅させる効果が十分に発揮さ
れず、一方その温度が１５００℃を越えると、ＷＣ粒の
粗大化およびＣｏの蒸発飛散か起るようになり、所望の
強度を確保することができないことから、その温度を１
４００〜１５００°Ｃと定めた。
Ｃｏ柑ブールが多く存在するようになり、この結果後工
程のＨＩＰ処理でポアを消滅させる効果が十分に発揮さ
れず、一方その温度が１５００℃を越えると、ＷＣ粒の
粗大化およびＣｏの蒸発飛散か起るようになり、所望の
強度を確保することができないことから、その温度を１
４００〜１５００°Ｃと定めた。
（ｂ）ＨＩＰ条件
その温度が１３００℃未満でも、その圧力が１００気圧
未満でもポアの消滅を十分に行なうことができず、した
がって９９％以上の理論密度比をもった基体を製造する
ことができす、一方その温度が１５００℃を越えると、
ＷＣ粒が粗大化するようになって強度が低下し、またそ
の圧力が１０００気圧を越えると、かえってガスのまき
込みが生じ、ポア発生の原因となることから、それぞれ
温度： １３００〜１５００℃、圧力＝１００〜１００
０気圧と定めた。
未満でもポアの消滅を十分に行なうことができず、した
がって９９％以上の理論密度比をもった基体を製造する
ことができす、一方その温度が１５００℃を越えると、
ＷＣ粒が粗大化するようになって強度が低下し、またそ
の圧力が１０００気圧を越えると、かえってガスのまき
込みが生じ、ポア発生の原因となることから、それぞれ
温度： １３００〜１５００℃、圧力＝１００〜１００
０気圧と定めた。
（ｃ）２次焼結温度
その温度が１４００℃未満では、Ｃｏ相プールの均一分
布が困難であり、一方その温度が１５００°Ｃを越える
と、同様にＷＣ粒の粗大化並びにＣｏの蒸発飛散が発生
するようになって強度低下をまねくことから、その温度
を１４００〜１５００℃と定めた。
布が困難であり、一方その温度が１５００°Ｃを越える
と、同様にＷＣ粒の粗大化並びにＣｏの蒸発飛散が発生
するようになって強度低下をまねくことから、その温度
を１４００〜１５００℃と定めた。
（ｄ） Ｃｏ含有量
Ｃｏ含有量が０．１％未満では、所望の強度を確保する
ことができないばかりでなく、靭性も低く、切削時に切
刃に欠損が発生し易く、一方ＣＯ含有量が１％以上にな
ると、ダイヤモンドの析出形成速度が急激に低下するよ
うになることから、その含有量を０．１〜１％未満と定
めた。
ことができないばかりでなく、靭性も低く、切削時に切
刃に欠損が発生し易く、一方ＣＯ含有量が１％以上にな
ると、ダイヤモンドの析出形成速度が急激に低下するよ
うになることから、その含有量を０．１〜１％未満と定
めた。
（ｃ） 理論密度比
この発明のＷＣＣ超超硬合金基体、Ｃｏ含有量が１％未
満と低いので、ＨＩＰ処理では基体が９９％以上の理論
密度比をもつようにして、ＣＯ：１〜４％を含有し、か
つ９５〜９８％程度の理論密度比を有する従来ＷＣＣ超
超硬合金基体同等の強度をもつようにする必要があり、
したがって９９％未満の理論密度比では所定の強度を確
保することができないものである。
満と低いので、ＨＩＰ処理では基体が９９％以上の理論
密度比をもつようにして、ＣＯ：１〜４％を含有し、か
つ９５〜９８％程度の理論密度比を有する従来ＷＣＣ超
超硬合金基体同等の強度をもつようにする必要があり、
したがって９９％未満の理論密度比では所定の強度を確
保することができないものである。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
原料粉末として、いずれも１〜３．２ ｔｘｎの範囲内
の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、およびＣＯ粉末を
用意し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、ボ
ールミルにて７２時時間式混合し、乾燥した後、１．５
Ｌｏｎ／ｃ−の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、
この圧粉体をそれぞれ第１表に示される条件で焼結して
、同じく第１表に示される組成、抗折力（強度評価）、
および理論密度比を有するＷＣＣ超超硬合金基体を製造
し、この基体を、研磨してＣＩＳ （超硬工具協会）規
格５ＰＰ４２２のスローアウェイチップ形状とした状態
で、これの表面に、ＣＶＤ法の１種である熱電子放射法
を用い、 反応容器：直径１２０ｍｍの石英管、 使用フィラメント：金属タングステン、フィラメント温
度： ２０００℃、 基体温度ニア５０℃、 雰囲気： １０ｔｏｒｒのＣＨ４＋Ｈ２、反応ガス割合
： ＣＨ４＋Ｈ２＝０．００５、反応時間：１２時間、 の条件でダイヤモンド被覆を行ない、同じく第１表に示
される平均層厚のダイヤモンド被覆層を形成することに
よって本発明法１〜９および従来法１〜４をそれぞれ実
施し、ダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以
下、被覆切削工具という）を製造した。
の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、およびＣＯ粉末を
用意し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、ボ
ールミルにて７２時時間式混合し、乾燥した後、１．５
Ｌｏｎ／ｃ−の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、
この圧粉体をそれぞれ第１表に示される条件で焼結して
、同じく第１表に示される組成、抗折力（強度評価）、
および理論密度比を有するＷＣＣ超超硬合金基体を製造
し、この基体を、研磨してＣＩＳ （超硬工具協会）規
格５ＰＰ４２２のスローアウェイチップ形状とした状態
で、これの表面に、ＣＶＤ法の１種である熱電子放射法
を用い、 反応容器：直径１２０ｍｍの石英管、 使用フィラメント：金属タングステン、フィラメント温
度： ２０００℃、 基体温度ニア５０℃、 雰囲気： １０ｔｏｒｒのＣＨ４＋Ｈ２、反応ガス割合
： ＣＨ４＋Ｈ２＝０．００５、反応時間：１２時間、 の条件でダイヤモンド被覆を行ない、同じく第１表に示
される平均層厚のダイヤモンド被覆層を形成することに
よって本発明法１〜９および従来法１〜４をそれぞれ実
施し、ダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以
下、被覆切削工具という）を製造した。
ついで、この結果得られた各種の被覆切削工具について
、 被削材、Ａρ−１８％Ｓｔ合金の丸棒、切削速度： １
５０ ｒｎ／ｍｊ口、 送 リ：０．１關／刃、 切込み：１ｍｍ。
、 被削材、Ａρ−１８％Ｓｔ合金の丸棒、切削速度： １
５０ ｒｎ／ｍｊ口、 送 リ：０．１關／刃、 切込み：１ｍｍ。
の条件で旋削切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅が
０．３＋ｏｎ＋に至るまでの切削時間をｌｌ１ｌＪ定し
た。
０．３＋ｏｎ＋に至るまでの切削時間をｌｌ１ｌＪ定し
た。
この結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明法１〜９により製造
された被覆切削工具は、基体のＣｏ含有量が低いにもか
かわらず、従来法１〜４で製造された被覆切削工具にお
ける高Ｃｏ含有の基体に比して高強度および高密度を有
し、かつ本発明法１〜９においては、同一の人工ダイヤ
モンド被覆層形成条件にもかかわらず、従来法１〜４に
おける場合よりも一段と速い析出形成速度での人工ダイ
ヤモンド被覆層の形成が可能であり、この当然の結果と
して切削試験では相対的に長い切削時間を示すことが明
らかである。
された被覆切削工具は、基体のＣｏ含有量が低いにもか
かわらず、従来法１〜４で製造された被覆切削工具にお
ける高Ｃｏ含有の基体に比して高強度および高密度を有
し、かつ本発明法１〜９においては、同一の人工ダイヤ
モンド被覆層形成条件にもかかわらず、従来法１〜４に
おける場合よりも一段と速い析出形成速度での人工ダイ
ヤモンド被覆層の形成が可能であり、この当然の結果と
して切削試験では相対的に長い切削時間を示すことが明
らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、人工ダイヤモ
ンド被覆層の析出形成速度が速く、それだけ短時間でダ
イヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を製造するこ
とができるのである。
ンド被覆層の析出形成速度が速く、それだけ短時間でダ
イヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を製造するこ
とができるのである。
Claims (1)
- （１）原料粉末として、炭化タングステン粉末およびＣ
ｏ粉末を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合
し、通常の条件で、混合し、圧粉体に成形した後、 （ａ）この圧粉体に、真空中、１４００〜１５００℃の
温度で１次焼結を施し、 （ｂ）ついで、この１次焼結材に、温度：１３００〜１
５００℃、圧力：１００〜１０００気圧の条件で熱間静
水圧プレスを施してポアの消滅をはかり、 （ｃ）さらに、この熱間静水圧プレス材に、真空中、温
度：１４００〜１５００℃の温度で２次焼結を施してＣ
ｏ相の均一分布をはかる、 以上（ａ）〜（ｃ）の３段階焼結を施して、Ｃｏ：０．
１〜１重量％未満、 を含有し、残りが炭化タングステンと不可避不純物から
なる組成を有し、かつ９９％以上の理論密度比を有する
炭化タングステン基超硬合金の基体を製造し、 この炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、低圧気
相合成法により人工ダイヤモンド被覆層を形成すること
を特徴とするダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬
合金製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155954A JPH024932A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155954A JPH024932A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH024932A true JPH024932A (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=15617162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155954A Pending JPH024932A (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH024932A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5660881A (en) * | 1991-02-21 | 1997-08-26 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of manufacturing CVD diamond coated cutting tools |
| JPH11315304A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63155954A patent/JPH024932A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5660881A (en) * | 1991-02-21 | 1997-08-26 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of manufacturing CVD diamond coated cutting tools |
| JPH11315304A (ja) * | 1998-05-07 | 1999-11-16 | Injex:Kk | 焼結体の製造方法 |
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