JPH0394062A - ダイヤモンド被覆超硬合金 - Google Patents
ダイヤモンド被覆超硬合金Info
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
く産業上の利用分野〉
この発明は、例えば切削工具や耐摩部品等に好適な耐摩
耗性の極めて優れたダイヤモンド被覆超硬合金部品に関
するものである。
耗性の極めて優れたダイヤモンド被覆超硬合金部品に関
するものである。
〈従来の技術〉
ダイヤモンドの合成において超高圧・高温を用いずに、
炭化水素を分解して気相から母材表面にダイヤモンドを
合成させ被覆する、ダイヤモンドの気相合成技術が１９
８１年に無機材質研究所によって開発されて以来、種々
の分野でダイヤモンド気相合成技術の応用が考えられて
いる。
炭化水素を分解して気相から母材表面にダイヤモンドを
合成させ被覆する、ダイヤモンドの気相合成技術が１９
８１年に無機材質研究所によって開発されて以来、種々
の分野でダイヤモンド気相合成技術の応用が考えられて
いる。
ダイヤモンドは特に硬い物質であり、又、化学的にも極
めて安定で、酸素及び鉄を除き他の物質と殆ど反応しな
いという際立った特徴を有するため、切削工具材料とし
て極めて好ましいことは言うまでもない。そのため、超
硬合金等の従来工具の表面にダイヤモンドの薄膜を厚さ
５〜ｌＯμｍ程度に被覆したダイヤモンド被覆超硬合金
が盛んに研究されている。
めて安定で、酸素及び鉄を除き他の物質と殆ど反応しな
いという際立った特徴を有するため、切削工具材料とし
て極めて好ましいことは言うまでもない。そのため、超
硬合金等の従来工具の表面にダイヤモンドの薄膜を厚さ
５〜ｌＯμｍ程度に被覆したダイヤモンド被覆超硬合金
が盛んに研究されている。
く発明が解決しようとする課題〉
気相合成法で超硬合金表面にダイヤモンド被覆を形成し
た場合、母材との接着性が十分でなく、工具性能として
は実用の域に達していないというのが現状である。
た場合、母材との接着性が十分でなく、工具性能として
は実用の域に達していないというのが現状である。
特に、ダイヤモンド焼結体工具の代替用として需要の高
いＡｌｌ − ＳＬ合金に対しては、極めて低い寿命し
か示さない。
いＡｌｌ − ＳＬ合金に対しては、極めて低い寿命し
か示さない。
これは、ダイヤモンド被覆中に合金表面のＣＯが合金中
より炭素を吸収してダイヤモンド合成を抑制したり、あ
るいは生成したダイヤモンドをグラファイトに変態させ
る等してダイヤモンドの密着性を低下させているものと
考えられる。
より炭素を吸収してダイヤモンド合成を抑制したり、あ
るいは生成したダイヤモンドをグラファイトに変態させ
る等してダイヤモンドの密着性を低下させているものと
考えられる。
このため、従来は靭性を若干犠牲にして合金中のＧｏ量
を少なくさせて対応している。
を少なくさせて対応している。
しかしながら、上記のＡＩ−Ｓｉ合金切削にはかなりの
靭性が要求され、Ｇｏ量を低下させて密着性を向上させ
たダイヤモンド被覆超硬合金では欠損しやすく、本来の
目的が達成されないのである。
靭性が要求され、Ｇｏ量を低下させて密着性を向上させ
たダイヤモンド被覆超硬合金では欠損しやすく、本来の
目的が達成されないのである。
〈課題を解決するための手段〉
この発明は上記の問題点を解決すべく検討の結果、得ら
れたものであって、気相合成技術によりダイヤモンドの
薄膜な超硬合金母材に被覆してなる超硬合金において、
該超硬合金の表面から１００μｍまでの間の結合相を該
超硬合金内部の結合相に比較して減少させ、超硬合金表
面から５〜１００μｍの間に存在する結合相富化層の結
合相量が合金内部の結合相量に対して１．２〜５倍に富
化されてなり、かかる合金表面にダイヤモンド膜を被覆
させたダイヤモンド被覆超硬合金を提供するものである
。
れたものであって、気相合成技術によりダイヤモンドの
薄膜な超硬合金母材に被覆してなる超硬合金において、
該超硬合金の表面から１００μｍまでの間の結合相を該
超硬合金内部の結合相に比較して減少させ、超硬合金表
面から５〜１００μｍの間に存在する結合相富化層の結
合相量が合金内部の結合相量に対して１．２〜５倍に富
化されてなり、かかる合金表面にダイヤモンド膜を被覆
させたダイヤモンド被覆超硬合金を提供するものである
。
〈作用〉
この発明においては、■ 超硬合金表面から１００ｌｌ
ｍの間のＧｏ等の結合相量が減少しているため、ダイヤ
モンドとの密着性が大幅に向上する。
ｍの間のＧｏ等の結合相量が減少しているため、ダイヤ
モンドとの密着性が大幅に向上する。
このＧｏ等の結合相の減少が超硬合金表面から１００ｌ
ｌｍ以上におよぶと合金強度の大幅な低下が生じてくる
ので好ましくない。
ｌｍ以上におよぶと合金強度の大幅な低下が生じてくる
ので好ましくない。
■ 超硬合金表面部のＣｏ結合相量の減少による強度の
低下は、表面から５〜１００ １ｍの間に存在する結合
相富化層で補うことができる。
低下は、表面から５〜１００ １ｍの間に存在する結合
相富化層で補うことができる。
５ ｇｍ以内であると、ダイヤモンド生成時にダイヤモ
ンドの合成を抑制したり、グラファイトに変態させるこ
とがあり、好ましくない。
ンドの合成を抑制したり、グラファイトに変態させるこ
とがあり、好ましくない。
また１００μｍ以上であると合金強度の低下抑制に効果
がない。Ｃｏの富化量は１．２倍以下では抑制効果がな
く、５倍を越えると耐摩耗性を低下させ好ましくない。
がない。Ｃｏの富化量は１．２倍以下では抑制効果がな
く、５倍を越えると耐摩耗性を低下させ好ましくない。
この発明の超硬合金を得る手段としては、１つは結合相
量の異なる圧１接体をラミネート構造としてプレス、成
形、焼結することによって達成できる。または同一組成
の完粉を液相または固相下で脱炭処理や浸炭処置を繰返
して達成させることができる。
量の異なる圧１接体をラミネート構造としてプレス、成
形、焼結することによって達成できる。または同一組成
の完粉を液相または固相下で脱炭処理や浸炭処置を繰返
して達成させることができる。
ダイヤモンド被覆の方法としては、例えば熱ＣＶＤ法、
プラズマＣｖＤ法、ＥＡＣＶＤ法、アークプラズマＣＶ
Ｄ法等が知られている。例えば熱ＣＶＤ法によれば、Ｈ
２とＣＩ．の混合ガス（ＣＨ４濃度が０．１〜５容積％
程度）を２０００℃以上で加熱したタングステン等の金
属フィラメントにて予熱した後、７００〜１０００℃に
加熱した基材表面上で混合ガスを分解してダイヤモンド
を析出させることができる。
プラズマＣｖＤ法、ＥＡＣＶＤ法、アークプラズマＣＶ
Ｄ法等が知られている。例えば熱ＣＶＤ法によれば、Ｈ
２とＣＩ．の混合ガス（ＣＨ４濃度が０．１〜５容積％
程度）を２０００℃以上で加熱したタングステン等の金
属フィラメントにて予熱した後、７００〜１０００℃に
加熱した基材表面上で混合ガスを分解してダイヤモンド
を析出させることができる。
ダイヤモンド被覆の厚さは０．１μｍ以上２０ｐｍ以下
が好ましい。２０μｍを越えると膜中の熱応力により膜
が剥離するので好ましくなく、０．１ｇｍ未満では被覆
の効果が認められない。
が好ましい。２０μｍを越えると膜中の熱応力により膜
が剥離するので好ましくなく、０．１ｇｍ未満では被覆
の効果が認められない。
〈実施例〉
以下、この発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
ｗｃ−ｉｏ％Ｃｏ合金完粉を用いてＩＳＯ ＳＰＧＮ
１２０３０８の形状にプレスした後、１３５０℃で０．
Ｉ Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で３０分間保持した。
１２０３０８の形状にプレスした後、１３５０℃で０．
Ｉ Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で３０分間保持した。
次いで ５℃／ｍｉｎ．（４）， ２℃／ｍｉｎ．＠，
０．５℃／ ｍ ｉ ｎ ． （Ｑの３種の冷却速度で
１２５０℃まで５ＴｏｒｒのＣＨ４とＨ２の混合ガス雰
囲気中で冷却した。
０．５℃／ ｍ ｉ ｎ ． （Ｑの３種の冷却速度で
１２５０℃まで５ＴｏｒｒのＣＨ４とＨ２の混合ガス雰
囲気中で冷却した。
次に、上記で得た３種の合金を１４００℃、０． ｌＴ
ｏｒｒのＣＨ４の微浸炭性雰囲気中で２時間保持した。
ｏｒｒのＣＨ４の微浸炭性雰囲気中で２時間保持した。
かくして得た合金のＧｏ分布をＸＭＡで分析したところ
、第１図に示す結果が得られた。
、第１図に示す結果が得られた。
又、比較として通常のｗｃ−ｉｏ％Ｃｏ合金を用いて表
面に一般的な熱ＣＶＤ法でダイヤモンドを５μｍ被覆し
た。この表面にロックウエル圧子を６０ｋｇｆで１０秒
間圧入し、密着性を評価したところ、通常の合金は圧子
周辺で膜剥離が生じていたが、この発明の合金は膜剥離
は殆ど生じていなかった。
面に一般的な熱ＣＶＤ法でダイヤモンドを５μｍ被覆し
た。この表面にロックウエル圧子を６０ｋｇｆで１０秒
間圧入し、密着性を評価したところ、通常の合金は圧子
周辺で膜剥離が生じていたが、この発明の合金は膜剥離
は殆ど生じていなかった。
実施例２
実施例１で作製した（４）、（ロ）、０の３種の合金及
び通常の合金（５％ＣｏとｌＯ％Ｃｏ）にダイヤモンド
膜を被覆したものを用いて下記の条件で切削テストを行
なった。
び通常の合金（５％ＣｏとｌＯ％Ｃｏ）にダイヤモンド
膜を被覆したものを用いて下記の条件で切削テストを行
なった。
切削条件
被削材 ｕ − ｉｇ％Ｓｉ
切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎ
切込み ０．５ｍｍ
送り量 ０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間 １０分
この結果、囚，＠，０のｖ８摩耗量は０． ２６ｍｍ，
０． ４９ｍｍ、０．２４ｍｍであり、一方、通常の合
金では５％および１０％Ｃｏ合金は１分切削後、摩耗量
が０． ３０ｍｍを越して寿命と認められた。
０． ４９ｍｍ、０．２４ｍｍであり、一方、通常の合
金では５％および１０％Ｃｏ合金は１分切削後、摩耗量
が０． ３０ｍｍを越して寿命と認められた。
図面はこの発明で作威した超硬合金の表面からの距離と
ＣＯ分布の関係を示す線図である。
ＣＯ分布の関係を示す線図である。
Claims (2)
- （１） ＷＣと鉄族金属の１種もしくはそれ以上を結合
相とした超硬合金において、該超硬合金の表面から１０
０μｍまでの間の結合相量を該超硬合金内部の結合相量
に比較して減少させるとともに該超硬合金表面にダイヤ
モンド膜を被覆させたことを特徴とするダイヤモンド被
覆超硬合金。 - （２） 超硬合金の表面から５〜１００μｍの間に存在
する結合相富化層の結合相量が合金内部の結合相量に対
して１．２〜５倍に富化されていることを特徴とする請
求項（１）記載のダイヤモンド被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232218A JP2539922B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232218A JP2539922B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394062A true JPH0394062A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2539922B2 JP2539922B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=16935835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1232218A Expired - Lifetime JP2539922B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539922B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995012009A1 (de) * | 1993-10-29 | 1995-05-04 | Balzers Aktiengesellschaft | Beschichteter körper, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung |
| JPH07238483A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-12 | Osaka Diamond Ind Co Ltd | 線条体用ガイド |
| US6998173B2 (en) * | 2000-03-24 | 2006-02-14 | Kennametal Inc. | Cemented carbide tool and method of making |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6195068B2 (ja) * | 2013-02-25 | 2017-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 刃先強度を向上させたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6267174A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 |
| JPS63100182A (ja) * | 1986-04-24 | 1988-05-02 | Mitsubishi Metal Corp | 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チツプ |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP1232218A patent/JP2539922B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6267174A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 |
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| JPH07238483A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-12 | Osaka Diamond Ind Co Ltd | 線条体用ガイド |
| US6998173B2 (en) * | 2000-03-24 | 2006-02-14 | Kennametal Inc. | Cemented carbide tool and method of making |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2539922B2 (ja) | 1996-10-02 |
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| JPS6111724B2 (ja) | ||
| JPH0156135B2 (ja) | ||
| JPS63102801A (ja) | ダイヤモンド工具部材 |
Legal Events
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