JPH0333095A - 気相合成ダイヤモンド工具の製造方法 - Google Patents
気相合成ダイヤモンド工具の製造方法Info
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- JPH0333095A JPH0333095A JP16642589A JP16642589A JPH0333095A JP H0333095 A JPH0333095 A JP H0333095A JP 16642589 A JP16642589 A JP 16642589A JP 16642589 A JP16642589 A JP 16642589A JP H0333095 A JPH0333095 A JP H0333095A
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Landscapes
- 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
［産業上の利用分野］
本発明は気相合成ダイヤモンド工具の新規な製造方法に
関するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、気
相合成ダイヤモンド薄膜が基体に強固に接着して成る切
削工具や耐摩耗工具などの気相合成ダイヤモンド工具を
効率よく製造する方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、非鉄材料や非金属材料の切削加工工具又は高耐摩
耗性を要する耐摩耗工具には超硬合金、多結晶焼結体ダ
イヤモンド及び天然若しくは合皮の単結晶ダイヤモンド
などが用いられている。 このうち、ダイヤモンド工具は高硬度、高耐摩耗性及び
被削材との耐溶着性に優れているなどの特徴を有するこ
とから、例えば切削バイト、スローアウェイチップ、ド
リル、エンドミルなどの切削工具や、硬度と耐摩耗性を
必要とする耐摩耗工具などとして用いられている。 他方、近午ダイヤモンド合皮技術は著しい発展を遂げ、
気相合成法によるダイヤモンド薄膜を金属製工具基体又
は超硬合金製工具基体上に析出させて、切削工具や耐摩
耗工具の用途に適用しようとする新しい試みがなされて
いる。 しかしながら、従来の気相合成ダイヤモンド工具の製造
方法においては、ダイヤモンド膜が鉄系金属基体上には
析出しにくいなど、基体の種類により大きく影響を受け
、基体材質の制限を免れない上、形成されたダイヤモン
ド膜と工具基体との接着性は必ずしも強固ではなく、例
えば超硬合金基体上にダイヤモンド膜を設けｔ；切削用
チップは、切削加工中にダイヤモンド膜が剥離するなど
の欠点がある。 このように、気相合成ダイヤモンド膜を装着して成る実
用的な工具はこれまで見い出されていないのが実状であ
る。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような従来の気相合成ダイヤモンド工具
の製造方法が有する欠点を克服し、気相合成ダイヤモン
ド膜を、工具基体の種類に制約を受けることなく、かつ
工具基体と強固に接着させて成る気相合成ダイヤモンド
工具を提供することを目的としてなされｔ；ものである
。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、基体表面上に、ダイヤモンドが析出しやすい
ロウ材層を予め設けたのち、この上にダイヤモンドを気
相合成法により膜状に析出させ、次いで該ロウ材層を溶
融することにより、その目的を達成しうろことを見い出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。 すなわち、本発明は、工具基体表面にロウ材層を設けた
のち、その上にダイヤモンドを気相合成法により膜状に
析出させ、次いでロウ材層を溶融させて、該基体とダイ
ヤモンド膜とを接着させることを特徴とする気相合成ダ
イヤモンド工具の製造方法を提供するものである。 以下、本発明の詳細な説明する。 本発明方法においては、まず工具基体表面にロウ材層が
設けられる。このロウ材については、基体との濡れ性が
良好で、かつダイヤモンドが析出しやすい上、通常のダ
イヤモンドの気相合成温度である６００℃以上、好まし
くは６００〜１３００℃、より好ましくは８００〜１１
００°Ｃの融点を有するものであればよく、特に制限は
ない。このようなロウ材としては、例えばＡｕ −Ｎ
１−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ａｕ−Ｎｉ−Ｃｒ系
、Ａｕ−Ｔａ系などの金糸ロウ材や、その他銀糸ロウ材
などが挙げられるが、これらの中でＡｕ含有量が７０〜
９０重量％の金糸ロウ材が好適である。まｔ；、これら
のロウ材は使用する工具基体の種類に応じて適宜選択さ
れる。 基体表面に、これらのロウ材から成る層を設ける方法に
ついては特に制限はなく、例えば基体表面上でロウ材を
溶融して流延させたのち、ロウ材表面を研磨加工して数
十μｍ程度の均一な厚さに仕上げる方法、あるいは基体
表面上に、ロウ材層膜を真空蒸着法、イオンブレーティ
ング法、スパッタリング法、プラズマ法などの物理蒸着
法（ＰＶＤ法）や化学蒸着法（ＣＶＤ法）により、数十
μｍ程度の厚さに形成させる方法などの中から任意の方
法を選択して用いることができる。 これらの方法の中で、基体表面が曲面や複雑形状を有す
る場合には、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によりロウ材層を設け
るのが有利である。 本発明方法においては、次に、このようにして工具基体
表面に設けられたロウ材層の上に、気相合成法によりダ
イヤモンドを、通常１〜１０００μｍの厚さに膜状に析
出させる。この厚さが１μｍ未満では使用時にクラック
や破損が生じやすいし、１０００μｍを超えるとその厚
さの割には工具としての性能上の向上は認められず、む
しろ皮膜に時間がかかりすぎて、効率が低下するように
なり、好ましくない。このロウ材層上にダイヤモンド膜
を析出させる方法については特に制限はなく、従米ダイ
ヤモンド膜相戊長法として慣用されている方法、例えば
熱分解ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビームＣＶ
Ｄ法などの化学蒸着法や物理蒸着法を採用することがで
きる。 次に、このようにして、ロウ材層を介してダイヤモンド
膜が設けられた基体を、真空中で加熱して該ロウ材層を
溶融させ、ダイヤモンド膜を基体に強固に接着させる。 本発明方法は、例えば切削バイト、スローアウエイチッ
プ、ドリル、エンドミルなどの切削工具や、硬度と耐摩
耗性を必要とする耐摩耗機械部品、治具類などの製造に
適用することができる。
関するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、気
相合成ダイヤモンド薄膜が基体に強固に接着して成る切
削工具や耐摩耗工具などの気相合成ダイヤモンド工具を
効率よく製造する方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、非鉄材料や非金属材料の切削加工工具又は高耐摩
耗性を要する耐摩耗工具には超硬合金、多結晶焼結体ダ
イヤモンド及び天然若しくは合皮の単結晶ダイヤモンド
などが用いられている。 このうち、ダイヤモンド工具は高硬度、高耐摩耗性及び
被削材との耐溶着性に優れているなどの特徴を有するこ
とから、例えば切削バイト、スローアウェイチップ、ド
リル、エンドミルなどの切削工具や、硬度と耐摩耗性を
必要とする耐摩耗工具などとして用いられている。 他方、近午ダイヤモンド合皮技術は著しい発展を遂げ、
気相合成法によるダイヤモンド薄膜を金属製工具基体又
は超硬合金製工具基体上に析出させて、切削工具や耐摩
耗工具の用途に適用しようとする新しい試みがなされて
いる。 しかしながら、従来の気相合成ダイヤモンド工具の製造
方法においては、ダイヤモンド膜が鉄系金属基体上には
析出しにくいなど、基体の種類により大きく影響を受け
、基体材質の制限を免れない上、形成されたダイヤモン
ド膜と工具基体との接着性は必ずしも強固ではなく、例
えば超硬合金基体上にダイヤモンド膜を設けｔ；切削用
チップは、切削加工中にダイヤモンド膜が剥離するなど
の欠点がある。 このように、気相合成ダイヤモンド膜を装着して成る実
用的な工具はこれまで見い出されていないのが実状であ
る。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような従来の気相合成ダイヤモンド工具
の製造方法が有する欠点を克服し、気相合成ダイヤモン
ド膜を、工具基体の種類に制約を受けることなく、かつ
工具基体と強固に接着させて成る気相合成ダイヤモンド
工具を提供することを目的としてなされｔ；ものである
。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、基体表面上に、ダイヤモンドが析出しやすい
ロウ材層を予め設けたのち、この上にダイヤモンドを気
相合成法により膜状に析出させ、次いで該ロウ材層を溶
融することにより、その目的を達成しうろことを見い出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。 すなわち、本発明は、工具基体表面にロウ材層を設けた
のち、その上にダイヤモンドを気相合成法により膜状に
析出させ、次いでロウ材層を溶融させて、該基体とダイ
ヤモンド膜とを接着させることを特徴とする気相合成ダ
イヤモンド工具の製造方法を提供するものである。 以下、本発明の詳細な説明する。 本発明方法においては、まず工具基体表面にロウ材層が
設けられる。このロウ材については、基体との濡れ性が
良好で、かつダイヤモンドが析出しやすい上、通常のダ
イヤモンドの気相合成温度である６００℃以上、好まし
くは６００〜１３００℃、より好ましくは８００〜１１
００°Ｃの融点を有するものであればよく、特に制限は
ない。このようなロウ材としては、例えばＡｕ −Ｎ
１−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ａｕ−Ｎｉ−Ｃｒ系
、Ａｕ−Ｔａ系などの金糸ロウ材や、その他銀糸ロウ材
などが挙げられるが、これらの中でＡｕ含有量が７０〜
９０重量％の金糸ロウ材が好適である。まｔ；、これら
のロウ材は使用する工具基体の種類に応じて適宜選択さ
れる。 基体表面に、これらのロウ材から成る層を設ける方法に
ついては特に制限はなく、例えば基体表面上でロウ材を
溶融して流延させたのち、ロウ材表面を研磨加工して数
十μｍ程度の均一な厚さに仕上げる方法、あるいは基体
表面上に、ロウ材層膜を真空蒸着法、イオンブレーティ
ング法、スパッタリング法、プラズマ法などの物理蒸着
法（ＰＶＤ法）や化学蒸着法（ＣＶＤ法）により、数十
μｍ程度の厚さに形成させる方法などの中から任意の方
法を選択して用いることができる。 これらの方法の中で、基体表面が曲面や複雑形状を有す
る場合には、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によりロウ材層を設け
るのが有利である。 本発明方法においては、次に、このようにして工具基体
表面に設けられたロウ材層の上に、気相合成法によりダ
イヤモンドを、通常１〜１０００μｍの厚さに膜状に析
出させる。この厚さが１μｍ未満では使用時にクラック
や破損が生じやすいし、１０００μｍを超えるとその厚
さの割には工具としての性能上の向上は認められず、む
しろ皮膜に時間がかかりすぎて、効率が低下するように
なり、好ましくない。このロウ材層上にダイヤモンド膜
を析出させる方法については特に制限はなく、従米ダイ
ヤモンド膜相戊長法として慣用されている方法、例えば
熱分解ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビームＣＶ
Ｄ法などの化学蒸着法や物理蒸着法を採用することがで
きる。 次に、このようにして、ロウ材層を介してダイヤモンド
膜が設けられた基体を、真空中で加熱して該ロウ材層を
溶融させ、ダイヤモンド膜を基体に強固に接着させる。 本発明方法は、例えば切削バイト、スローアウエイチッ
プ、ドリル、エンドミルなどの切削工具や、硬度と耐摩
耗性を必要とする耐摩耗機械部品、治具類などの製造に
適用することができる。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。 実施例１ 超硬合金基体（ＳＰＧＮ４２１）上に、Ａｕ −Ｎｉ−
Ｃｒ系のロウ材をＩ Ｏ−’ 〜１０−’Ｔｏ ｒ ｒ
の真空中で溶融させ、超硬合金基体表面を濡らしたのち
、基体の寸法形状に合わせてロウ材を約５０μｍの均一
な厚さとなるように研磨加工して、第１図に示すように
、工具基体１上にロウ材層２を設けた。 次いで、このロウ材層２上に、第２図に示すようにＥＡ
ＣＶＤ法により、基体温度８００℃、ＣＨ，とＨ！との
混合比１：９９（容量基準）、圧力４０ Ｔ Ｏｒ ｒ
ｓ流量５０ＳＣＣＭ、反応時間４Ｈｒの合成条件で、
厚さｌ０μｍのダイヤモンド膜３を形成させた。 次に、これを１０”’ 〜１０−’Ｔｏ ｒ ｒの真空
中で１０５０”０に加熱してロウ材層を溶融させ、第３
図に示すように、ロウ付は部４を介してダイヤモンド膜
３を基体に強固に接着させ、気相合成ダイヤモンドチッ
プを作成した。 実施例２ 一般機械用超硬合金製ドリル（）３−４５Ｌ）の刃失部
にＡｕ−Ｃｕ−Ａｇ系のロウ材を真空蒸着しｔ；のち、
実施例１と同様にダイヤモンドを１０μｍの厚さにＦＲ
膜した。 次いで、ロウ材層をｌＯ”Ｔｏｒｒの真空中、１０００
℃で溶融させ、超硬合金製ドリル基体とダイヤモンド膜
とをロウ付けして、ダイヤモンド膜を装着しｔ；ドリル
を作成した。 実施例３ ステンレス鋼製基体（マシンホルダー）上に、Ｔｉ−Ｃ
ｕ−Ａｇ系のロウ材を１０”’ 〜Ｎ。 ”［’ ｏ ｒ ｒの真空中で溶融させたのち実施例１
と同様に約３０μｍの均一な厚さになるように研磨加工
した。次いでこの基体表面へＥＡＣＶＤ法により基体温
度７００ ’Ｃ％ＣＨａと部２との混合比２：９８（容
量基準）、圧力５ ＱＴｏ ｒ ｒ、流量５０ＳＣＣＭ
、反応時間２０Ｈｒの条件でダイヤモンドを３０μｍ厚
さに成膜した。 次に、ロウ材層を１０−’ 〜１０−’Ｔｏ ｒ ｒの
真空中、９００°Ｃで溶融させ、ステンレス鋼製マシン
ホルダー基体とダイヤモンド膜とをロウ付けしたのち、
ダイヤモンド膜表面をスカイ７盤にて研磨加工して、第
４図に示すようなステンレス鋼製基体１の表面にロウ付
は部４を介してダイヤモンド膜３が強固に接着して成る
耐摩耗治具を作成しｔ： 。 〔発明の効果〕 本発明によれば、膜状ダイヤモンドを工具基体の種類に
制約されることなく、しかも基体と強固に接着させるこ
とができるので、実用的な気相合成ダイヤモンド工具を
容易に製造することができる。
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。 実施例１ 超硬合金基体（ＳＰＧＮ４２１）上に、Ａｕ −Ｎｉ−
Ｃｒ系のロウ材をＩ Ｏ−’ 〜１０−’Ｔｏ ｒ ｒ
の真空中で溶融させ、超硬合金基体表面を濡らしたのち
、基体の寸法形状に合わせてロウ材を約５０μｍの均一
な厚さとなるように研磨加工して、第１図に示すように
、工具基体１上にロウ材層２を設けた。 次いで、このロウ材層２上に、第２図に示すようにＥＡ
ＣＶＤ法により、基体温度８００℃、ＣＨ，とＨ！との
混合比１：９９（容量基準）、圧力４０ Ｔ Ｏｒ ｒ
ｓ流量５０ＳＣＣＭ、反応時間４Ｈｒの合成条件で、
厚さｌ０μｍのダイヤモンド膜３を形成させた。 次に、これを１０”’ 〜１０−’Ｔｏ ｒ ｒの真空
中で１０５０”０に加熱してロウ材層を溶融させ、第３
図に示すように、ロウ付は部４を介してダイヤモンド膜
３を基体に強固に接着させ、気相合成ダイヤモンドチッ
プを作成した。 実施例２ 一般機械用超硬合金製ドリル（）３−４５Ｌ）の刃失部
にＡｕ−Ｃｕ−Ａｇ系のロウ材を真空蒸着しｔ；のち、
実施例１と同様にダイヤモンドを１０μｍの厚さにＦＲ
膜した。 次いで、ロウ材層をｌＯ”Ｔｏｒｒの真空中、１０００
℃で溶融させ、超硬合金製ドリル基体とダイヤモンド膜
とをロウ付けして、ダイヤモンド膜を装着しｔ；ドリル
を作成した。 実施例３ ステンレス鋼製基体（マシンホルダー）上に、Ｔｉ−Ｃ
ｕ−Ａｇ系のロウ材を１０”’ 〜Ｎ。 ”［’ ｏ ｒ ｒの真空中で溶融させたのち実施例１
と同様に約３０μｍの均一な厚さになるように研磨加工
した。次いでこの基体表面へＥＡＣＶＤ法により基体温
度７００ ’Ｃ％ＣＨａと部２との混合比２：９８（容
量基準）、圧力５ ＱＴｏ ｒ ｒ、流量５０ＳＣＣＭ
、反応時間２０Ｈｒの条件でダイヤモンドを３０μｍ厚
さに成膜した。 次に、ロウ材層を１０−’ 〜１０−’Ｔｏ ｒ ｒの
真空中、９００°Ｃで溶融させ、ステンレス鋼製マシン
ホルダー基体とダイヤモンド膜とをロウ付けしたのち、
ダイヤモンド膜表面をスカイ７盤にて研磨加工して、第
４図に示すようなステンレス鋼製基体１の表面にロウ付
は部４を介してダイヤモンド膜３が強固に接着して成る
耐摩耗治具を作成しｔ： 。 〔発明の効果〕 本発明によれば、膜状ダイヤモンドを工具基体の種類に
制約されることなく、しかも基体と強固に接着させるこ
とができるので、実用的な気相合成ダイヤモンド工具を
容易に製造することができる。
第１図、第２図及び第３図は、本発明方法による工具製
造の手順の１例を示す工程説明図、第４図は本発明方法
により得られた気相合成ダイヤモンド工具の１例の斜視
図である。 図中符号１は工具基体、２はロウ材層、３はダイヤモン
ド膜、４はロウ付は部である。
造の手順の１例を示す工程説明図、第４図は本発明方法
により得られた気相合成ダイヤモンド工具の１例の斜視
図である。 図中符号１は工具基体、２はロウ材層、３はダイヤモン
ド膜、４はロウ付は部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 工具基体表面にロウ材層を設けたのち、その上にダ
イヤモンドを気相合成法により膜状に析出させ、次いで
ロウ材層を溶融させて、該基体とダイヤモンド膜とを接
着させることを特徴とする気相合成ダイヤモンド工具の
製造方法。 ２ 工具基体表面上でロウ材を溶融して流延させたのち
、ロウ材表面を研磨加工することにより、工具基体表面
にロウ材層を設ける請求項１記載の製造方法。 ３ 物理蒸着法又は化学蒸着法により、工具基体表面に
ロウ材層を設ける請求項１記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16642589A JPH0333095A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 気相合成ダイヤモンド工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16642589A JPH0333095A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 気相合成ダイヤモンド工具の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333095A true JPH0333095A (ja) | 1991-02-13 |
Family
ID=15831184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16642589A Pending JPH0333095A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 気相合成ダイヤモンド工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0333095A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359170A (en) * | 1992-02-18 | 1994-10-25 | At&T Global Information Solutions Company | Apparatus for bonding external leads of an integrated circuit |
| US9194189B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP16642589A patent/JPH0333095A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359170A (en) * | 1992-02-18 | 1994-10-25 | At&T Global Information Solutions Company | Apparatus for bonding external leads of an integrated circuit |
| US9194189B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element |
| US9771497B2 (en) | 2011-09-19 | 2017-09-26 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Methods of forming earth-boring tools |
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