JPH05214532A - 被覆焼結体 - Google Patents
被覆焼結体Info
- Publication number
- JPH05214532A JPH05214532A JP1788292A JP1788292A JPH05214532A JP H05214532 A JPH05214532 A JP H05214532A JP 1788292 A JP1788292 A JP 1788292A JP 1788292 A JP1788292 A JP 1788292A JP H05214532 A JPH05214532 A JP H05214532A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- diamond
- film
- aluminum nitride
- carbide
- 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
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 35
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 4
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 239000002585 base Substances 0.000 description 10
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910021386 carbon form Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンドまたは硬質炭素膜を被覆した焼
結体の密着性、耐久性等を向上する。 【構成】 炭化タングステンや炭化チタン等をコバルト
やニッケルなどをバインダーとして焼結した超硬合金や
セラミックス等の焼結体を基材とし、表面にダイヤモン
ドまたは硬質炭素膜が形成された被覆焼結体において、
中間層に窒化アルミニウム被膜を用いる。また、この中
間層の窒化アルミニウム被膜を反応性イオンプレーティ
ング法により形成する。 【効果】 この被覆焼結体は、切削工具、耐摩耗工具、
耐摩耗部品等さらに装飾品等として耐摩耗性をはじめと
する耐久性に優れたものとして使用できる。
結体の密着性、耐久性等を向上する。 【構成】 炭化タングステンや炭化チタン等をコバルト
やニッケルなどをバインダーとして焼結した超硬合金や
セラミックス等の焼結体を基材とし、表面にダイヤモン
ドまたは硬質炭素膜が形成された被覆焼結体において、
中間層に窒化アルミニウム被膜を用いる。また、この中
間層の窒化アルミニウム被膜を反応性イオンプレーティ
ング法により形成する。 【効果】 この被覆焼結体は、切削工具、耐摩耗工具、
耐摩耗部品等さらに装飾品等として耐摩耗性をはじめと
する耐久性に優れたものとして使用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】切削工具、耐摩耗工具、耐摩耗部
品や装飾品などに用いられる被覆焼結体に関する。
品や装飾品などに用いられる被覆焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】高性能、高耐摩耗性工具等には、炭化タ
ングステンや炭化チタン等を主成分とする、いわゆる超
硬合金あるいはサーメットと呼ばれる焼結体材料が広く
用いられていた。また、アルミナや窒化ケイ素といった
セラミックス材料も広く用いられていた。
ングステンや炭化チタン等を主成分とする、いわゆる超
硬合金あるいはサーメットと呼ばれる焼結体材料が広く
用いられていた。また、アルミナや窒化ケイ素といった
セラミックス材料も広く用いられていた。
【０００３】一方、近年、化学気相析出法（ＣＶＤ法）
や物理蒸着法（ＰＶＤ法）の進歩に伴い、上記工具の性
能をさらに向上するために前記材料に炭化チタン、窒化
チタンといったセラミックス被膜やダイヤモンドあるい
は硬質炭素被膜のコーティングが広く行われるようにな
っている。
や物理蒸着法（ＰＶＤ法）の進歩に伴い、上記工具の性
能をさらに向上するために前記材料に炭化チタン、窒化
チタンといったセラミックス被膜やダイヤモンドあるい
は硬質炭素被膜のコーティングが広く行われるようにな
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】炭化タングステンや炭
化チタンを主成分とする焼結体の化学気相析出法（ＣＶ
Ｄ法）によりダイヤモンドまたは硬質炭素被膜を形成す
る場合、焼結体のバインダーとして用いられるコバルト
やニッケル中に析出した炭素が拡散・固溶するため、密
着性や結晶性等の被膜としての特性が悪くなるという欠
点を有していた。
化チタンを主成分とする焼結体の化学気相析出法（ＣＶ
Ｄ法）によりダイヤモンドまたは硬質炭素被膜を形成す
る場合、焼結体のバインダーとして用いられるコバルト
やニッケル中に析出した炭素が拡散・固溶するため、密
着性や結晶性等の被膜としての特性が悪くなるという欠
点を有していた。
【０００５】一方、基材がセラミックスの場合、この基
材との相性により、ダイヤモンドや所望の硬質炭素被膜
が析出しなっかたり、熱膨張率の違いによる被膜の剥離
や、密着性の低下をきたすという欠点を有していた。
材との相性により、ダイヤモンドや所望の硬質炭素被膜
が析出しなっかたり、熱膨張率の違いによる被膜の剥離
や、密着性の低下をきたすという欠点を有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明では、基材とダイヤモンドまたは硬質炭素
被膜との中間層として窒化アルミニウム層を用いるもの
である。また、優れたダイヤモンドまたは硬質炭素被膜
を形成するにあたり、形成方法として化学気相析出法
（ＣＶＤ法）とくにマイクロ波ＣＶＤ法または熱フィラ
メントＣＶＤ法を用いるもので、さらに、窒化アルミニ
ウム層の形成方法としては、反応性イオンプレーティン
グ法を用いるようにしたものである。
めに、本発明では、基材とダイヤモンドまたは硬質炭素
被膜との中間層として窒化アルミニウム層を用いるもの
である。また、優れたダイヤモンドまたは硬質炭素被膜
を形成するにあたり、形成方法として化学気相析出法
（ＣＶＤ法）とくにマイクロ波ＣＶＤ法または熱フィラ
メントＣＶＤ法を用いるもので、さらに、窒化アルミニ
ウム層の形成方法としては、反応性イオンプレーティン
グ法を用いるようにしたものである。
【０００７】
【作用】化学気相析出法によるダイヤモンドまたはダイ
ヤモンドの物性に近い硬質炭素被膜の形成は、一般には
ガス状炭素化合物と過剰の水素ガスを原料とし、マイク
ロ波ＣＶＤ法または熱フィラメントＣＶＤ法により行わ
れるのであるが、いずれの方法においても、７００〜１
０００℃の高温に基材がさらされるため二つの大きな問
題を持っている。すなわち、このような高温において
は、炭素を固溶する物質では固溶体を作り、炭素と化合
物を形成する物質では炭化物を形成するという問題と、
基材とダイヤモンド被膜との熱膨張率の違いによる膜の
剥離という問題がある。前者については、炭素を固溶す
る物質では、その表面にダイヤモンドは析出しづらく、
また、基材にこのような物質が含まれている場合、その
基材の奥深くまで拡散・固溶が起こるため、ダイヤモン
ドの析出が起こらないだけでなく、基材の変質を起こし
てしまう。したがって、炭素を固溶するコバルトやニッ
ケルをバインダーとして使用している超硬合金では、こ
の現象が顕著に起こり、炭素と反応しない物質ではこの
ような現象を起こさない。一般に、７００〜１０００℃
の高温に耐える材料として、アルミナや窒化ケイ素など
のセラミックス材料が考えられるが、アルミナでは熱膨
張率がダイヤモンドと大きく違うため、後者の問題、す
なわち、膜の剥離が生じる。また、窒化ケイ素や窒化ア
ルミニウムなどでは、これら二つの問題を生じないが基
材としての強度や加工性に問題があることが知られてい
る。
ヤモンドの物性に近い硬質炭素被膜の形成は、一般には
ガス状炭素化合物と過剰の水素ガスを原料とし、マイク
ロ波ＣＶＤ法または熱フィラメントＣＶＤ法により行わ
れるのであるが、いずれの方法においても、７００〜１
０００℃の高温に基材がさらされるため二つの大きな問
題を持っている。すなわち、このような高温において
は、炭素を固溶する物質では固溶体を作り、炭素と化合
物を形成する物質では炭化物を形成するという問題と、
基材とダイヤモンド被膜との熱膨張率の違いによる膜の
剥離という問題がある。前者については、炭素を固溶す
る物質では、その表面にダイヤモンドは析出しづらく、
また、基材にこのような物質が含まれている場合、その
基材の奥深くまで拡散・固溶が起こるため、ダイヤモン
ドの析出が起こらないだけでなく、基材の変質を起こし
てしまう。したがって、炭素を固溶するコバルトやニッ
ケルをバインダーとして使用している超硬合金では、こ
の現象が顕著に起こり、炭素と反応しない物質ではこの
ような現象を起こさない。一般に、７００〜１０００℃
の高温に耐える材料として、アルミナや窒化ケイ素など
のセラミックス材料が考えられるが、アルミナでは熱膨
張率がダイヤモンドと大きく違うため、後者の問題、す
なわち、膜の剥離が生じる。また、窒化ケイ素や窒化ア
ルミニウムなどでは、これら二つの問題を生じないが基
材としての強度や加工性に問題があることが知られてい
る。
【０００８】窒化アルミニウムは耐熱材料の中では、ダ
イヤモンドに近い熱膨張係数を有していることが知られ
ているが、上述のごとくバルク材では強度や加工性とい
った点で問題を有している。しかし、この窒化アルミニ
ウムを適当な膜厚の薄膜とし、かつ、中間層として用い
ることにより、ダイヤモンド被覆工具が有している課題
を解決できるのである。すなわち、炭素を固溶する物質
を基材として用いる場合、基材上に窒化アルミニウム膜
を形成することにより、ダイヤモンドまたは硬質炭素被
膜の形成中に生じる炭素の拡散・固溶を防ぐことがで
き、また、窒化アルミニウムを薄膜とすることにより、
一般的に行われている焼結助剤を用いる焼結により作ら
れたバルクの窒化アルミニウムのように微細な欠陥によ
る機械的強度の低下をきたすことがなく、極めて信頼性
の高い表面状態を形成することができる。そして、この
表面上にダイヤモンドまたは硬質炭素被膜を形成するこ
とにより密着性、信頼性等に優れたコーティングが可能
となるのである。
イヤモンドに近い熱膨張係数を有していることが知られ
ているが、上述のごとくバルク材では強度や加工性とい
った点で問題を有している。しかし、この窒化アルミニ
ウムを適当な膜厚の薄膜とし、かつ、中間層として用い
ることにより、ダイヤモンド被覆工具が有している課題
を解決できるのである。すなわち、炭素を固溶する物質
を基材として用いる場合、基材上に窒化アルミニウム膜
を形成することにより、ダイヤモンドまたは硬質炭素被
膜の形成中に生じる炭素の拡散・固溶を防ぐことがで
き、また、窒化アルミニウムを薄膜とすることにより、
一般的に行われている焼結助剤を用いる焼結により作ら
れたバルクの窒化アルミニウムのように微細な欠陥によ
る機械的強度の低下をきたすことがなく、極めて信頼性
の高い表面状態を形成することができる。そして、この
表面上にダイヤモンドまたは硬質炭素被膜を形成するこ
とにより密着性、信頼性等に優れたコーティングが可能
となるのである。
【０００９】また、この窒化アルミニウム膜を形成する
方法として、ＣＶＤ法とＰＶＤ法が考えれるが、ＣＶＤ
法ではアルミニウム源としてトリメチルアルミニウムな
どの高価な有機金属化合物や塩化アルミニウムなどのハ
ロゲン化物を用いるが、これらのアルミニウム化合物
は、発火性、引火性、毒性等を有しており、取り扱いが
面倒な物質であるばかりでなく、窒化アルミニウムを合
成するに当り基板温度を１０００℃程度の高温にする必
要があり、温度および副生成物による基板の損傷がおこ
るので問題がある。
方法として、ＣＶＤ法とＰＶＤ法が考えれるが、ＣＶＤ
法ではアルミニウム源としてトリメチルアルミニウムな
どの高価な有機金属化合物や塩化アルミニウムなどのハ
ロゲン化物を用いるが、これらのアルミニウム化合物
は、発火性、引火性、毒性等を有しており、取り扱いが
面倒な物質であるばかりでなく、窒化アルミニウムを合
成するに当り基板温度を１０００℃程度の高温にする必
要があり、温度および副生成物による基板の損傷がおこ
るので問題がある。
【００１０】一方、ＰＶＤ法ではスパッタリング法と反
応性イオンプレーティング法が窒化アルミニウム膜の形
成に広く適用されている。しかしながら、スパッタリン
グ法により作られる窒化アルミニウム膜は密着性、硬
さ、結晶性といった膜質に問題があった。これに対し、
反応性イオンプレーティング、特に金属アルミニウムと
窒素ガスから窒化アルミニウム膜を合成する方法では、
合成された膜の密着性、結晶性等の膜質が優れており、
後にこの窒化アルミニウム膜の上に形成するダイヤモン
ド膜の合成に対しても密着性、結晶性等に優れたものと
することが出来るのである。
応性イオンプレーティング法が窒化アルミニウム膜の形
成に広く適用されている。しかしながら、スパッタリン
グ法により作られる窒化アルミニウム膜は密着性、硬
さ、結晶性といった膜質に問題があった。これに対し、
反応性イオンプレーティング、特に金属アルミニウムと
窒素ガスから窒化アルミニウム膜を合成する方法では、
合成された膜の密着性、結晶性等の膜質が優れており、
後にこの窒化アルミニウム膜の上に形成するダイヤモン
ド膜の合成に対しても密着性、結晶性等に優れたものと
することが出来るのである。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。炭化タングステン−コバルト系（重量比でコバルト
４％，ＪＩＳ規格Ｋ−１０相当品）のいわゆる超硬製ス
ローアウェイチップ上に反応性イオンプレーティング法
により、窒化アルミニウム膜を約２μｍ形成し、さらに
その上にメタンと水素ガスを原料とし、周波数２．５４
ＧＨｚのマイクロ波による放電を利用したいわゆるマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて約５μｍのダイヤモ
ンド膜を形成した例について述べる。
る。炭化タングステン−コバルト系（重量比でコバルト
４％，ＪＩＳ規格Ｋ−１０相当品）のいわゆる超硬製ス
ローアウェイチップ上に反応性イオンプレーティング法
により、窒化アルミニウム膜を約２μｍ形成し、さらに
その上にメタンと水素ガスを原料とし、周波数２．５４
ＧＨｚのマイクロ波による放電を利用したいわゆるマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて約５μｍのダイヤモ
ンド膜を形成した例について述べる。
【００１２】図１は中間層である窒化アルミニウム膜を
形成するためのホローカソード型イオンプレーティング
装置の縦断面図である。まず、真空槽１を真空排気系２
により１×１０-5Ｔｏｒｒまで真空排気し、ホローカソ
ード型電子銃３と水冷銅るつぼ４中に入っている蒸発用
金属アルミニウム５との間で３０Ｖ−３００Ａの直流放
電を生じさせアルミニウム５を溶融・蒸発させる。この
とき、蒸発したアルミニウムの多くは３０Ｖ−３００Ａ
という大電流放電中に存在する電子によりイオン化、活
性化される。この状態中へ窒素ガスを１００ｃｃ／ｍｉ
ｎの流量でガス導入系６より導入し、安定化した後シャ
ッター７を開け、基板である超硬製スローアウェイチッ
プ８上に窒化アルミニウム膜を合成、形成した。このと
き、基板である超硬製スローアウェイチップ８には高周
波電源９より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を直流成分
で−５０Ｖ印加した。また、このとき超硬製スローアウ
ェイチップ８の温度は約２００℃とした。冷却後、この
超硬製スローアウェイチップ８を取り出した。
形成するためのホローカソード型イオンプレーティング
装置の縦断面図である。まず、真空槽１を真空排気系２
により１×１０-5Ｔｏｒｒまで真空排気し、ホローカソ
ード型電子銃３と水冷銅るつぼ４中に入っている蒸発用
金属アルミニウム５との間で３０Ｖ−３００Ａの直流放
電を生じさせアルミニウム５を溶融・蒸発させる。この
とき、蒸発したアルミニウムの多くは３０Ｖ−３００Ａ
という大電流放電中に存在する電子によりイオン化、活
性化される。この状態中へ窒素ガスを１００ｃｃ／ｍｉ
ｎの流量でガス導入系６より導入し、安定化した後シャ
ッター７を開け、基板である超硬製スローアウェイチッ
プ８上に窒化アルミニウム膜を合成、形成した。このと
き、基板である超硬製スローアウェイチップ８には高周
波電源９より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を直流成分
で−５０Ｖ印加した。また、このとき超硬製スローアウ
ェイチップ８の温度は約２００℃とした。冷却後、この
超硬製スローアウェイチップ８を取り出した。
【００１３】次に、この窒化アルミニウム膜を被覆した
超硬製スローアウェイチップ１４を図２に示したマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置内に置き、装置内を真空排気
後、ガス導入系１０よりメタンを０．５％含んだ水素ガ
スを導入し、マイクロ波発生電源１１より５００Ｗの
２．５４ＧＨｚのマイクロ波を発生させ導波管１２を通
して石英管製の反応管１３内に放電プラズマを発生させ
て窒化アルミニウム膜を被覆した超硬製スローアウェイ
チップ１４上にダイヤモンド膜を０．３μｍ／ｈｒの成
膜速度で約５μｍ形成した。
超硬製スローアウェイチップ１４を図２に示したマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置内に置き、装置内を真空排気
後、ガス導入系１０よりメタンを０．５％含んだ水素ガ
スを導入し、マイクロ波発生電源１１より５００Ｗの
２．５４ＧＨｚのマイクロ波を発生させ導波管１２を通
して石英管製の反応管１３内に放電プラズマを発生させ
て窒化アルミニウム膜を被覆した超硬製スローアウェイ
チップ１４上にダイヤモンド膜を０．３μｍ／ｈｒの成
膜速度で約５μｍ形成した。
【００１４】このダイヤモンド膜を被覆したスローアウ
ェイチップをＸ線回折法により分析し、中間層として窒
化アルミニウム膜を用いずに直接ダイヤモンド膜を被覆
したものと比べ、結晶性に優れていることがわかった。
また、レーザー・ラマン分光分析によっても、いわゆる
ダイヤモンド構造ＳＰ３結合炭素成分も後者に比べ多く
存在していた。さらに走査型電子顕微鏡による観察でも
ダイヤモンド膜固有の立方晶系の結晶成長がみられた。
ェイチップをＸ線回折法により分析し、中間層として窒
化アルミニウム膜を用いずに直接ダイヤモンド膜を被覆
したものと比べ、結晶性に優れていることがわかった。
また、レーザー・ラマン分光分析によっても、いわゆる
ダイヤモンド構造ＳＰ３結合炭素成分も後者に比べ多く
存在していた。さらに走査型電子顕微鏡による観察でも
ダイヤモンド膜固有の立方晶系の結晶成長がみられた。
【００１５】このようにしてできたダイヤモンド被覆超
硬製スローアウェイチップを用いて難削材であるＡｌ−
Ｓｉ合金の切削テストをＮＣ旋盤を用いて表１に示した
条件で行ったところ、未被覆の超硬製スローアウェイチ
ップＡと中間層を介さず直接ダイヤモンド膜を形成した
超硬製スローアウェイチップＢと中間層に窒化アルミニ
ウム膜を用いたダイヤモンド膜被膜をした超硬製スロー
アウェイチップＣとは、それぞれ図３に示した逃げ面摩
耗に関する結果が得られた。未被覆の超硬製スローアウ
ェイチップでは、切削テスト開始直後に焼き付きを起こ
し、大きな摩耗を生じた。また、超硬製スローアウェイ
チップに直接ダイヤモンド膜を被覆したものについては
切削テスト開始直後にチッピング、剥離を起こしてしま
いダイヤモンド膜の被覆効果が全くなかった。これに対
して、中間層に窒化アルミニウム膜を形成したものでは
チッピングや剥離といった現象は起こらず極めて高い切
削性を示した。
硬製スローアウェイチップを用いて難削材であるＡｌ−
Ｓｉ合金の切削テストをＮＣ旋盤を用いて表１に示した
条件で行ったところ、未被覆の超硬製スローアウェイチ
ップＡと中間層を介さず直接ダイヤモンド膜を形成した
超硬製スローアウェイチップＢと中間層に窒化アルミニ
ウム膜を用いたダイヤモンド膜被膜をした超硬製スロー
アウェイチップＣとは、それぞれ図３に示した逃げ面摩
耗に関する結果が得られた。未被覆の超硬製スローアウ
ェイチップでは、切削テスト開始直後に焼き付きを起こ
し、大きな摩耗を生じた。また、超硬製スローアウェイ
チップに直接ダイヤモンド膜を被覆したものについては
切削テスト開始直後にチッピング、剥離を起こしてしま
いダイヤモンド膜の被覆効果が全くなかった。これに対
して、中間層に窒化アルミニウム膜を形成したものでは
チッピングや剥離といった現象は起こらず極めて高い切
削性を示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】以上、この発明によれば工具、耐摩耗工
具、金型、耐摩耗部品や装飾品等の材料として汎用性の
高い炭化タングステン−コバルト焼結体をはじめとする
焼結体を基材として、優れたダイヤモンド膜または硬質
炭素膜が被覆された被覆焼結体とその製造方法を提供で
きる。すなわち、炭化タングステン−コバルト焼結体を
はじめとする焼結体とダイヤモンド膜との中間層に窒化
アルミニウム膜を用いることにより密着性、結晶性等に
優れたダイヤモンド被覆焼結体とすることができるので
ある。また、この中間層として優れた性能を示す窒化ア
ルミニウム膜を反応性イオンプレーティング法により合
成することにより基材を侵すことなく、また、ＣＶＤ法
のように危険なガスを使用することなく安価に合成でき
ることが可能となる。
具、金型、耐摩耗部品や装飾品等の材料として汎用性の
高い炭化タングステン−コバルト焼結体をはじめとする
焼結体を基材として、優れたダイヤモンド膜または硬質
炭素膜が被覆された被覆焼結体とその製造方法を提供で
きる。すなわち、炭化タングステン−コバルト焼結体を
はじめとする焼結体とダイヤモンド膜との中間層に窒化
アルミニウム膜を用いることにより密着性、結晶性等に
優れたダイヤモンド被覆焼結体とすることができるので
ある。また、この中間層として優れた性能を示す窒化ア
ルミニウム膜を反応性イオンプレーティング法により合
成することにより基材を侵すことなく、また、ＣＶＤ法
のように危険なガスを使用することなく安価に合成でき
ることが可能となる。
【００１８】なお、実施例では超硬製スローアウェイチ
ップについて取り上げたが，この他の材料や部品につい
ても本発明が適用できることは明かである。また、ダイ
ヤモンド膜の合成ではマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いたが、熱フィラメント法やプラズマジェット法などの
方法によっても同様の効果が得られることも明白であ
る。
ップについて取り上げたが，この他の材料や部品につい
ても本発明が適用できることは明かである。また、ダイ
ヤモンド膜の合成ではマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いたが、熱フィラメント法やプラズマジェット法などの
方法によっても同様の効果が得られることも明白であ
る。
【図１】窒化アルミニウム膜を形成するために用いたホ
ローカソード型イオンプレーティング装置の縦断面図で
ある。
ローカソード型イオンプレーティング装置の縦断面図で
ある。
【図２】ダイヤモンド膜を形成するために用いたマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置の縦断面図である。
ロ波プラズマＣＶＤ装置の縦断面図である。
【図３】切削テストの結果を示す説明図である。
１ 真空槽 ２ 真空排気系 ３ ホローカソード型電子銃 ４ 水冷銅るつぼ ５ 蒸発用アルミニウム ６ ガス導入系 ７ シャッター ８ 超硬製スローアウェイチップ ９ 高周波電源 １０ ガス導入系 １１ マイクロ波発生電源 １２ 導波管 １３ 反応管 １４ 超硬製スローアウェイチップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 28/04 (72)発明者 恒吉 潤 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 コバルトやニッケルなどをバインダーと
して炭化タングステンや炭化チタン等を焼結した超硬合
金またはアルミナや窒化ケイ素等を主成分とするセラミ
ックス焼結体を基材とし、該基材の表面にダイヤモンド
または硬質炭素被膜が形成された被覆焼結体において、
前記基材とダイヤモンドまたは硬質炭素被膜との間に中
間層として窒化アルミニウム層を有することを特徴とす
る被覆焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1788292A JPH05214532A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 被覆焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1788292A JPH05214532A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 被覆焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214532A true JPH05214532A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=11956076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1788292A Pending JPH05214532A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 被覆焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05214532A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10130865A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-05-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 硬質炭素被膜基板及びその形成方法 |
| US6572936B1 (en) | 1996-06-09 | 2003-06-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hard carbon film-coated substrate and method for fabricating the same |
| JP2005133133A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Toyobo Co Ltd | 真空薄膜形成装置用防着板 |
| RU2545858C1 (ru) * | 2013-12-26 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество Производственное объединение "Стрела" | Способ нанесения упрочняющего покрытия |
| CN115231953A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-25 | 燕山大学 | 一种硬质合金基体陶瓷复合材料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP1788292A patent/JPH05214532A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6572936B1 (en) | 1996-06-09 | 2003-06-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hard carbon film-coated substrate and method for fabricating the same |
| JPH10130865A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-05-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 硬質炭素被膜基板及びその形成方法 |
| JP2005133133A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Toyobo Co Ltd | 真空薄膜形成装置用防着板 |
| RU2545858C1 (ru) * | 2013-12-26 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество Производственное объединение "Стрела" | Способ нанесения упрочняющего покрытия |
| CN115231953A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-25 | 燕山大学 | 一种硬质合金基体陶瓷复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1029105B1 (en) | PVD Al2O3 COATED CUTTING TOOL | |
| US6083570A (en) | Synthetic diamond coatings with intermediate amorphous metal bonding layers and methods of applying such coatings | |
| US5679448A (en) | Method of coating the surface of a substrate and a coating material | |
| KR960015546B1 (ko) | 확산방지 피막물질 | |
| US6554971B2 (en) | PVD coated cutting tool and method of its production | |
| US4269899A (en) | Surface hafnium-titanium carbide coated hard alloy and method | |
| US5028451A (en) | Method of producing sintered hard metal with diamond film | |
| EP0378378A1 (en) | Making diamond composite coated cutting tools. | |
| RU2210622C2 (ru) | Способ нанесения мелкозернистых покрытий из оксида алюминия на режущие инструменты | |
| EP2201154B1 (en) | Method of producing a layer by arc-evaporation from ceramic cathodes | |
| JP3384110B2 (ja) | 被覆切削工具とその製造方法 | |
| US4264682A (en) | Surface hafnium-titanium compound coated hard alloy material and method of producing the same | |
| JPH07315989A (ja) | ダイヤモンド被覆部材の製造方法 | |
| EP0779940B1 (en) | Method for the deposition of a diamond film on an electroless-plated nickel layer | |
| JPH05214532A (ja) | 被覆焼結体 | |
| JPH0356675A (ja) | 超硬合金基体の被覆法および該被覆法によって作製される超硬工具 | |
| US6228483B1 (en) | Abrasion resistant coated articles | |
| JP2981012B2 (ja) | ダイヤモンド被覆工具の製造方法 | |
| JPH05263251A (ja) | 被覆焼結体 | |
| JPH09125229A (ja) | 硬質被膜、硬質被覆部材及びその製造方法 | |
| JPH06248422A (ja) | 被覆焼結体およびその製造方法 | |
| JPH0649637B2 (ja) | 高硬度窒化ホウ素の合成法 | |
| JPS61104078A (ja) | 硬質被覆焼結合金及びその製造方法 | |
| JPH07328808A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| JP3190090B2 (ja) | ダイヤモンド被覆部材の製造方法 |