JPH04223806A - 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法 - Google Patents
気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法Info
- Publication number
- JPH04223806A JPH04223806A JP41897790A JP41897790A JPH04223806A JP H04223806 A JPH04223806 A JP H04223806A JP 41897790 A JP41897790 A JP 41897790A JP 41897790 A JP41897790 A JP 41897790A JP H04223806 A JPH04223806 A JP H04223806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- diamond
- cutting tool
- coating layer
- coated cutting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、耐剥離性に優れた気
相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法に関するもの
である。
相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、通常の超硬合金、サーメット、セ
ラミックスのうちのいずれかからなる基体の表面に、反
応ガスとして炭化水素ガス、水素ガスおよび酸素ガスか
らなる混合ガスを導入しながら気相合成法によりダイヤ
モンド被覆層を形成するダイヤモンド被覆切削工具の製
造法が提案されている。
ラミックスのうちのいずれかからなる基体の表面に、反
応ガスとして炭化水素ガス、水素ガスおよび酸素ガスか
らなる混合ガスを導入しながら気相合成法によりダイヤ
モンド被覆層を形成するダイヤモンド被覆切削工具の製
造法が提案されている。
【０００３】この方法で作製されたダイヤモンド被覆層
は、成長速度が速く、従来の炭化水素ガスおよび水素ガ
スからなる混合ガスを導入しながら気相合成法によりダ
イヤモンド被覆層を形成する方法に比べて数倍から十倍
の成長速度を示すと言われている（特開昭６３−２５４
７８号公報、特開平１−２９０５９１号公報など参照）
。
は、成長速度が速く、従来の炭化水素ガスおよび水素ガ
スからなる混合ガスを導入しながら気相合成法によりダ
イヤモンド被覆層を形成する方法に比べて数倍から十倍
の成長速度を示すと言われている（特開昭６３−２５４
７８号公報、特開平１−２９０５９１号公報など参照）
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で形
成されたダイヤモンド被覆層のダイヤモンドは粒径が粗
く切削性能は優れているが、反面、基体の表面に対する
付着強度が弱く、特に断続切削に際して剥離しやすいた
めに工具寿命が短いという課題があった。
成されたダイヤモンド被覆層のダイヤモンドは粒径が粗
く切削性能は優れているが、反面、基体の表面に対する
付着強度が弱く、特に断続切削に際して剥離しやすいた
めに工具寿命が短いという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる課題を解決すべく研究を行った結果、基体の表面
に、先ず、反応ガスとして通常の炭化水素ガスおよび水
素ガスからなる混合ガス（以下、第一混合ガスという）
を導入しながら気相合成法により粒径の小さなダイヤモ
ンド被覆層（以下、第一ダイヤモンド被覆層という）を
形成し、続いて、反応ガスとして炭化水素ガス、水素ガ
スおよび酸素ガスからなる混合ガス（以下、第二混合ガ
スという）を導入しながら気相合成法により粒径の粗い
ダイヤモンド被覆層（以下、第二ダイヤモンド被覆層と
いう）を形成すると、通常の炭化水素ガスおよび水素ガ
スからなる第一混合ガスを導入しながら気相合成法によ
り形成された第一ダイヤモンド被覆層は、粒径が小さい
ために、基体の表面に対する付着性が優れ、その上に酸
素ガスを含む第二混合ガスを導入しながら気相合成法に
より粒径の粗い切削性の優れた第二ダイヤモンド被覆層
を形成することにより基体表面に対する付着強度が優れ
かつ切削性の優れた工具寿命の長いダイヤモンド被覆切
削用工具を製造することができるという知見を得たので
ある。
かかる課題を解決すべく研究を行った結果、基体の表面
に、先ず、反応ガスとして通常の炭化水素ガスおよび水
素ガスからなる混合ガス（以下、第一混合ガスという）
を導入しながら気相合成法により粒径の小さなダイヤモ
ンド被覆層（以下、第一ダイヤモンド被覆層という）を
形成し、続いて、反応ガスとして炭化水素ガス、水素ガ
スおよび酸素ガスからなる混合ガス（以下、第二混合ガ
スという）を導入しながら気相合成法により粒径の粗い
ダイヤモンド被覆層（以下、第二ダイヤモンド被覆層と
いう）を形成すると、通常の炭化水素ガスおよび水素ガ
スからなる第一混合ガスを導入しながら気相合成法によ
り形成された第一ダイヤモンド被覆層は、粒径が小さい
ために、基体の表面に対する付着性が優れ、その上に酸
素ガスを含む第二混合ガスを導入しながら気相合成法に
より粒径の粗い切削性の優れた第二ダイヤモンド被覆層
を形成することにより基体表面に対する付着強度が優れ
かつ切削性の優れた工具寿命の長いダイヤモンド被覆切
削用工具を製造することができるという知見を得たので
ある。
【０００６】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、通常の超硬合金、サーメット、セラミ
ックスのうちのいずれかからなる基体の表面に、反応ガ
スを導入しながら気相合成法によりダイヤモンド被覆層
を形成するダイヤモンド被覆切削工具の製造法において
、先ず、反応ガスとして通常の炭化水素ガスおよび水素
ガスからなる第一混合ガスを導入しながら気相合成法に
より第一ダイヤモンド被覆層を形成し、続いて、反応ガ
スとして炭化水素ガス、水素ガスおよび酸素ガスからな
る第二混合ガスを導入しながら気相合成法により第二ダ
イヤモンド被覆層を形成する気相合成ダイヤモンド被覆
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、通常の超硬合金、サーメット、セラミ
ックスのうちのいずれかからなる基体の表面に、反応ガ
スを導入しながら気相合成法によりダイヤモンド被覆層
を形成するダイヤモンド被覆切削工具の製造法において
、先ず、反応ガスとして通常の炭化水素ガスおよび水素
ガスからなる第一混合ガスを導入しながら気相合成法に
より第一ダイヤモンド被覆層を形成し、続いて、反応ガ
スとして炭化水素ガス、水素ガスおよび酸素ガスからな
る第二混合ガスを導入しながら気相合成法により第二ダ
イヤモンド被覆層を形成する気相合成ダイヤモンド被覆
切削工具の製造法に特徴を有するものである。
【０００７】この場合、上記酸素ガスは、第二混合ガス
導入当初は０．１〜５モル％の範囲内にあり、ダイヤモ
ンド気相合成終了時は１〜１０モル％の範囲内になるよ
うに増加させながら導入すると、第一ダイヤモンド被覆
層との境界ではダイヤモンド粒は微細となり、表面に近
づくに従って粗くなるので好ましく、この増加のさせ方
は、連続的または断続的のいずれかであっても良いが、
連続的であるほうが好ましい。
導入当初は０．１〜５モル％の範囲内にあり、ダイヤモ
ンド気相合成終了時は１〜１０モル％の範囲内になるよ
うに増加させながら導入すると、第一ダイヤモンド被覆
層との境界ではダイヤモンド粒は微細となり、表面に近
づくに従って粗くなるので好ましく、この増加のさせ方
は、連続的または断続的のいずれかであっても良いが、
連続的であるほうが好ましい。
【０００８】上記第二混合ガス導入当初の酸素ガスの含
有量が０．１モル％未満では、第一混合ガス導入により
得られた第一ダイヤモンド層との差異が生じないほど微
細になるので好ましくなく、一方、５モル％を越えると
第二ダイヤモンド被覆層のダイヤモンド粒径が大きくな
りすぎて、微細な第一ダイヤモンド被覆層との境界にお
ける粒径の差が生じ密着性が低下するので好ましくない
。したがって、第二混合ガス導入当初の酸素ガスの含有
量は、０．１〜５モル％の範囲内に定めた。また、ダイ
ヤモンド気相合成終了時の酸素ガスの含有量が１モル％
未満では、粒径が細かくなり、切削性および耐摩耗性が
低下するので好ましくなく、一方、１０モル％を越える
とダイヤモンド膜の成長が著しく遅くなるので好ましく
ない。したがって、ダイヤモンド気相合成終了時の第二
混合ガス導入当初の酸素ガスの含有量は、１〜１０モル
％の範囲内に定めた。
有量が０．１モル％未満では、第一混合ガス導入により
得られた第一ダイヤモンド層との差異が生じないほど微
細になるので好ましくなく、一方、５モル％を越えると
第二ダイヤモンド被覆層のダイヤモンド粒径が大きくな
りすぎて、微細な第一ダイヤモンド被覆層との境界にお
ける粒径の差が生じ密着性が低下するので好ましくない
。したがって、第二混合ガス導入当初の酸素ガスの含有
量は、０．１〜５モル％の範囲内に定めた。また、ダイ
ヤモンド気相合成終了時の酸素ガスの含有量が１モル％
未満では、粒径が細かくなり、切削性および耐摩耗性が
低下するので好ましくなく、一方、１０モル％を越える
とダイヤモンド膜の成長が著しく遅くなるので好ましく
ない。したがって、ダイヤモンド気相合成終了時の第二
混合ガス導入当初の酸素ガスの含有量は、１〜１０モル
％の範囲内に定めた。
【０００９】この発明の気相合成ダイヤモンド被覆切削
工具の製造法に用いる基体は、一般に知られている超硬
合金、サーメット、セラミックスのうちのいずれであっ
てもよい。
工具の製造法に用いる基体は、一般に知られている超硬
合金、サーメット、セラミックスのうちのいずれであっ
てもよい。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
【００１１】基体として、いずれも通常の条件で製造さ
れた市販のＷＣ−１％（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ−６％ＣＯから
なる組成を有するＩＳＯ規格ＳＰＧＮ１２０３０８のＷ
Ｃ基超硬合金チップ、Ｔｉ（ＣＮ）−１５％Ｍｏ−１５
％Ｎｉからなる組成を有するＩＳＯ規格ＳＰＧＮ１２０
３０８のＴｉ（ＣＮ）基サーメットチップ、およびＳｉ
３ Ｎ４ −３％Ａｌ２ Ｏ３ −６％Ｙ２ Ｏ３ か
らなる組成を有するＩＳＯ規格ＳＰＧＮ１２０３０８の
サイアロン基セラミックスチップを用意し、これらチッ
プを、内径：５０ｍｍ、長さ：１０００ｍｍの石英ガラ
スよりなる反応管内に設置し、これらチップの表面に、
入力電力：６００Ｗ、周波数：２．４５ＧＨｚ 、反応
圧力：５０Ｔｏｒｒ、のマイクロ波プラズマ発生条件で
、Ｈ２ ：１００ｃｃ／ｍｉｎ 、ＣＨ４ ：３ｃｃ／
ｍｉｎ 、の第一混合ガスを２０分間導入し、マイクロ
波プラズマＣＶＤ法により平均層厚：０．３μｍの第一
ダイヤモンド被覆層を形成した。この第一ダイヤモンド
被覆層のダイヤモンド粒平均粒径は０．１μｍであった
。
れた市販のＷＣ−１％（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ−６％ＣＯから
なる組成を有するＩＳＯ規格ＳＰＧＮ１２０３０８のＷ
Ｃ基超硬合金チップ、Ｔｉ（ＣＮ）−１５％Ｍｏ−１５
％Ｎｉからなる組成を有するＩＳＯ規格ＳＰＧＮ１２０
３０８のＴｉ（ＣＮ）基サーメットチップ、およびＳｉ
３ Ｎ４ −３％Ａｌ２ Ｏ３ −６％Ｙ２ Ｏ３ か
らなる組成を有するＩＳＯ規格ＳＰＧＮ１２０３０８の
サイアロン基セラミックスチップを用意し、これらチッ
プを、内径：５０ｍｍ、長さ：１０００ｍｍの石英ガラ
スよりなる反応管内に設置し、これらチップの表面に、
入力電力：６００Ｗ、周波数：２．４５ＧＨｚ 、反応
圧力：５０Ｔｏｒｒ、のマイクロ波プラズマ発生条件で
、Ｈ２ ：１００ｃｃ／ｍｉｎ 、ＣＨ４ ：３ｃｃ／
ｍｉｎ 、の第一混合ガスを２０分間導入し、マイクロ
波プラズマＣＶＤ法により平均層厚：０．３μｍの第一
ダイヤモンド被覆層を形成した。この第一ダイヤモンド
被覆層のダイヤモンド粒平均粒径は０．１μｍであった
。
【００１２】上記ＷＣ基超硬合金チップ、Ｔｉ（ＣＮ）
基サーメットチップおよびサイアロン基セラミックスチ
ップの各基体に、第一ダイヤモンド被覆層を形成し、つ
づいてマイクロ波プラズマ発生条件を変えずに、表１、
表２および表３に示されるように、酸素ガスを増加する
ように混合した第二混合ガスを導入し、平均層厚：４μ
ｍの第二ダイヤモンド被覆層を形成し、上記第二ダイヤ
モンド被覆層の最外面のダイヤモンド粒の平均粒径を測
定してその結果を表４、表５および表６に示し、さらに
、上記第一ダイヤモンド被覆層および第二ダイヤモンド
被覆層を形成した実施例１〜２４および比較例１〜９の
気相合成ダイヤモンド被覆切削工具を用いて、被削機：
Ａｌ−１８％Ｓｉ 切削速度Ｖ：７００ｍ／ｍｉｎ 、 切込みｄ：０．２ｍｍ、 送りＳｚ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 、 の条件にて、湿式フライス切削試験を行い、被覆切削工
具のダイヤモンド被覆層がマクロな剥離をすることなく
被削材の面精度が良好に切削できるまでの時間を測定し
、その測定結果を表４、表５および表６に示した。
基サーメットチップおよびサイアロン基セラミックスチ
ップの各基体に、第一ダイヤモンド被覆層を形成し、つ
づいてマイクロ波プラズマ発生条件を変えずに、表１、
表２および表３に示されるように、酸素ガスを増加する
ように混合した第二混合ガスを導入し、平均層厚：４μ
ｍの第二ダイヤモンド被覆層を形成し、上記第二ダイヤ
モンド被覆層の最外面のダイヤモンド粒の平均粒径を測
定してその結果を表４、表５および表６に示し、さらに
、上記第一ダイヤモンド被覆層および第二ダイヤモンド
被覆層を形成した実施例１〜２４および比較例１〜９の
気相合成ダイヤモンド被覆切削工具を用いて、被削機：
Ａｌ−１８％Ｓｉ 切削速度Ｖ：７００ｍ／ｍｉｎ 、 切込みｄ：０．２ｍｍ、 送りＳｚ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 、 の条件にて、湿式フライス切削試験を行い、被覆切削工
具のダイヤモンド被覆層がマクロな剥離をすることなく
被削材の面精度が良好に切削できるまでの時間を測定し
、その測定結果を表４、表５および表６に示した。
【００１３】さらに比較のために、酸素ガスを含まない
第一混合ガスを流すことなく最初から上記マイクロ波プ
ラズマ発生条件を保持しつつ、Ｈ２ ：１００ｃｃ／ｍ
ｉｎ．，ＣＨ４ ：５ｃｃ／ｍｉｎ．，Ｏ２ ：３ｃｃ
／ｍｉｎ．からなる酸素ガスを含む混合ガスを上記石英
ガラスよりなる反応管に流し、上記ＷＣ基超硬合金チッ
プ、Ｔｉ（ＣＮ）基サーメットチップおよびサイアロン
基セラミックスチップの表面に直接ダイヤモンド被覆層
を平均層厚：４μｍとなるように形成し、従来例１〜３
の気相合成ダイヤモンド被覆切削工具を作製した。これ
ら工具を用いて同様に湿式フライス切削試験を行い、被
覆切削工具のダイヤモンド被覆層がマクロな剥離を起す
までの時間を測定し、その結果も表３および表６に示し
た。
第一混合ガスを流すことなく最初から上記マイクロ波プ
ラズマ発生条件を保持しつつ、Ｈ２ ：１００ｃｃ／ｍ
ｉｎ．，ＣＨ４ ：５ｃｃ／ｍｉｎ．，Ｏ２ ：３ｃｃ
／ｍｉｎ．からなる酸素ガスを含む混合ガスを上記石英
ガラスよりなる反応管に流し、上記ＷＣ基超硬合金チッ
プ、Ｔｉ（ＣＮ）基サーメットチップおよびサイアロン
基セラミックスチップの表面に直接ダイヤモンド被覆層
を平均層厚：４μｍとなるように形成し、従来例１〜３
の気相合成ダイヤモンド被覆切削工具を作製した。これ
ら工具を用いて同様に湿式フライス切削試験を行い、被
覆切削工具のダイヤモンド被覆層がマクロな剥離を起す
までの時間を測定し、その結果も表３および表６に示し
た。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【表６】
【００２０】
【発明の効果】表１〜表６に示された測定結果から、本
発明法によると、従来ダイヤモンド被覆切削工具よりも
ダイヤモンド被覆層が剥離することのない被削材の面精
度が良好に切削できる時間の長い気相合成ダイヤモンド
被覆切削工具を提供することができることがわかる。し
かし、この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆
チップ１〜９（この発明の条件から外れた値に※印を付
して示した。）は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低
下することがわかる。
発明法によると、従来ダイヤモンド被覆切削工具よりも
ダイヤモンド被覆層が剥離することのない被削材の面精
度が良好に切削できる時間の長い気相合成ダイヤモンド
被覆切削工具を提供することができることがわかる。し
かし、この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆
チップ１〜９（この発明の条件から外れた値に※印を付
して示した。）は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低
下することがわかる。
【００２１】この発明の製造法によると優れたダイヤモ
ンド被覆切削工具を提供することができ、産業上優れた
効果を奏すものである。
ンド被覆切削工具を提供することができ、産業上優れた
効果を奏すものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 通常の超硬合金、サーメット、セラミ
ックスのうちのいずれかからなる基体の表面に、反応ガ
スを導入しながら気相合成法によりダイヤモンド被覆層
を形成するダイヤモンド被覆切削工具の製造法において
、先ず、反応ガスとして通常の炭化水素ガスおよび水素
ガスからなる第一混合ガスを導入しながら気相合成法に
より第一ダイヤモンド被覆層を形成し、続いて、反応ガ
スとして炭化水素ガス、水素ガスおよび酸素ガスからな
る第二混合ガスを導入しながら気相合成法により第二ダ
イヤモンド被覆層を形成することを特徴とする気相合成
ダイヤモンド被覆切削工具の製造法。 - 【請求項２】 上記第二混合ガスに含まれる酸素ガス
は、第二混合ガス導入当初は０．１〜５モル％の範囲内
にあり、気相合成終了時は１〜１０モル％の範囲内にあ
るように増加させながら導入されることを特徴とする請
求項１記載の気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41897790A JPH04223806A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41897790A JPH04223806A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04223806A true JPH04223806A (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=18526716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41897790A Pending JPH04223806A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04223806A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705271A (en) * | 1994-04-01 | 1998-01-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for producing diamond coated member |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP41897790A patent/JPH04223806A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705271A (en) * | 1994-04-01 | 1998-01-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for producing diamond coated member |
| US5863606A (en) * | 1994-04-01 | 1999-01-26 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for producing diamond coated member |
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