JPH0523903A - ダイヤモンド被覆切削工具 - Google Patents

ダイヤモンド被覆切削工具

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Publication number
JPH0523903A
JPH0523903A JP19875391A JP19875391A JPH0523903A JP H0523903 A JPH0523903 A JP H0523903A JP 19875391 A JP19875391 A JP 19875391A JP 19875391 A JP19875391 A JP 19875391A JP H0523903 A JPH0523903 A JP H0523903A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
coating layer
cutting tool
mainly composed
substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19875391A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Okamura
寿彦 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Publication of JPH0523903A publication Critical patent/JPH0523903A/ja
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐剥離性に優れた長寿命の気相合成ダイヤモ
ンド被覆切削工具を提供するものである。 【構成】 基体と、上記基体の表面にろう材を介して形
成された(100)結晶面を主体とする第1ダイヤモン
ド層および上記第1ダイヤモンド層の上に被覆された
(111)結晶面を主体とする第2ダイヤモンド層とで
構成された2重ダイヤモンド被覆層と、からなるダイヤ
モンド被覆切削工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐剥離性に優れた使
用寿命の長いダイヤモンド被覆切削工具に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、Coを結合相形成成分として含有
する通常の炭化タングステン(以下、WCという)基超
硬合金基体、サーメット、窒化珪素、サイアロンなどの
表面に、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成し
た気相合成ダイヤモンド被覆切削工具が提供されてお
り、このダイヤモンド被覆切削工具は、主としてAlま
たはAl合金などの切削に用いられている。
【0003】このダイヤモンド被覆切削工具のダイヤモ
ンド被覆層は、上記基体に直接形成されることもある
が、Si基体などの表面に気相合成法によりダイヤモン
ド被覆層を形成し、形成されたダイヤモンド被覆層に熱
衝撃を加えるかまたは化学的溶解により剥離し、この剥
離したダイヤモンド被覆層をろう材によりチップなどの
切削工具に張り付けることにより形成されている。この
ようにして作製されたダイヤモンド被覆切削工具は、基
体表面に比較的厚いダイヤモンド被覆層を形成すること
ができ、切削工具としての使用寿命は長くなるとされて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削作
業の自動化および省力化にともない、従来よりも一層使
用寿命の長いダイヤモンド被覆切削工具が求められてお
り、現在のところ、かかる要求に十分答えることのでき
るダイヤモンド被覆切削工具は得られていない。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、従
来よりも使用寿命の短いダイヤモンド被覆切削工具を得
るべく研究を行った結果、気相合成ダイヤモンド被覆層
は、主に(100)結晶面、(110)結晶面および
(111)結晶面からなり、そのうちでも上記(10
0)結晶面ダイヤモンド被覆層はろう材に対して最も密
着性が優れるが硬さが低く、一方、(111)結晶面ダ
イヤモンド被覆層はろう材に対して密着性が最も悪い
が、最も硬く耐摩耗性が優れていることから、(10
0)結晶面を主体とするダイヤモンド層および(11
1)結晶面を主体とするダイヤモンド層からなる2重ダ
イヤモンド被覆層を(100)結晶面を主体とするダイ
ヤモンド被覆層をろう材を介して基体に被覆したダイヤ
モンド被覆切削工具は、剥離することなく従来よりも使
用寿命が長い、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、基体と、上記基体の表面にろう材を介
して形成された(100)結晶面を主体とする第1ダイ
ヤモンド層および上記第1ダイヤモンド層の上に被覆さ
れた(111)結晶面を主体とする第2ダイヤモンド層
とで構成された2重ダイヤモンド被覆層と、からなるダ
イヤモンド被覆切削工具、に特徴を有するものである。
【0007】この発明において、(100)結晶面を主
体とする第1ダイヤモンド層とは、(100)結晶面ダ
イヤモンドが50%以上存在するダイヤモンド層であ
り、(111)結晶面を主体とする第2ダイヤモンド層
とは、(111)結晶面ダイヤモンドが50%以上存在
するダイヤモンド層である。
【0009】ダイヤモンド層は、公知のCVDおよびP
VD法により製造することができるが、CVD法により
形成することが好ましく、通常の炭化水素ガスと水素ガ
スとの混合ガスを反応容器に導入し、熱フィラメント、
高周波、マイクロ波などによって上記混合ガスを励起さ
せ、基体上にダイヤモンド層を形成することができる。
【0010】上記(100)結晶面を主体とする第1ダ
イヤモンド被覆層は、加熱温度を850℃以下に保持す
ることにより形成することができ、一方、(111)結
晶面を主体とする第2ダイヤモンド被覆層は、加熱温度
を850℃〜1000℃に保持することにより形成する
ことができる。
【0011】上記第1ダイヤモンド被覆層および第2ダ
イヤモンド被覆層の合計層厚は、10μm以上、好まし
くは、100〜1000μmの範囲内にあることが必要
である。また、上記基体は、Co:4〜20重量%を含
有し、さらに必要に応じて、Wを除く周期律表の4a、
5a,6a族金属の炭化物、またはこれら炭化物とWC
との固溶体:0.5〜30重量%を含有し、残りがWC
および不可避不純物からなる組成のWC基超硬合金であ
ることが好ましいが、しかしこれに限定されるものでは
なく、サーメット、窒化珪素、サイアロンなどを基体と
して用いることもできる。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明のダイヤモンド被覆切削工
具を実施例に基づいて具体的に説明する。
【0011】実施例1 原料粉末としていずれも平均粒径:0.8μmのWC粉
末、TiC粉末、TaC粉末、(Ti、W)C粉末およ
びCo粉末を用意し、これら原料粉末をTiC粉末:4
重量%、TaC粉末:1重量%、(Ti、W)C粉末:
1重量%、残部:WC粉末となるように配合し、この配
合粉末をボールミルで72時間湿式混合し、乾燥したの
ち、1.5ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を通常の条件で焼結し、上記配合組成と
ほぼ同一の成分組成をもつ焼結体を製造した。
【0012】この焼結体の表面を研削加工し、その形状
をISO規格SPGN120308(K種)のチップに
成形した。
【0013】一方、上記チップとほぼ同一形状のSi板
を用意し、このSi板の表面を鏡面研磨し、このSi板
をダイヤモンド砥粒を含んだ研磨液に浸漬し、超音波研
磨を施して表面活性化したSi基体を作製した。
【0014】上記Si基体を金属Wフィラメントを備え
た石英製反応容器に装入し、上記石英製反応容器内を下
記の条件に保持することにより上記Si基体の表面に、
平均層厚:100μmの(111)結晶面を主体とする
ダイヤモンド被覆層{(111)結晶面:95%}を形
成し、続いて上記(111)結晶面を主体とするダイヤ
モンド被覆層の上に下記の条件で平均層厚:100μm
の(100)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆層
{(100)結晶面:95%}を形成し、上記Si基体
の表面に2重ダイヤモンド被覆層を形成した。
【0015】(111)結晶面を主体とするダイヤモン
ド層形成条件:雰囲気圧力:30Torr、基体温度:
800℃、反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメタ
ンガスおよび水素ガスからなる混合ガス、ガス流量:1
リットル/秒、
【0016】(100)結晶面を主体とするダイヤモン
ド層形成条件:雰囲気圧力:30Torr、基体温度:
1100℃、反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメ
タンガスおよび水素ガスからなる混合ガス、ガス流量:
1リットル/秒、
【0017】上記Si基体の表面に形成された2重ダイ
ヤモンド被覆層は熱衝撃を加えることによりSi基体か
ら剥離した。上記(111)結晶面を主体とするダイヤ
モンド被覆層は、Si基体に対する密着強度が低いので
熱衝撃を加えることにより簡単に剥離できた。
【0018】剥離された2重ダイヤモンド被覆層の(1
11)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆層が表面に
くるように、(100)結晶面を主体とするダイヤモン
ド被覆層と上記ISO規格SPGN120308(K
種)のチップをろう付けすることにより、本発明ダイヤ
モンド被覆チップ1を作製した。
【0019】なお、上記2重ダイヤモンド被覆層を構成
する(111)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆層
および(100)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆
層の(111)結晶面および(100)結晶面の含有比
率は、表面および裏面をX線回折することにより測定し
た。
【0020】比較例1 実施例1で用意したSi基体を実施例1で使用した金属
Wフィラメントを備えた石英製反応容器に装入し、実施
例1の(100)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆
層形成条件と同一条件で平均層厚:200μmの(10
0)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆層{(10
0)結晶面:95%}を形成し、この平均層厚:200
μmの(100)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆
層を熱衝撃によりSi基体から剥離し、実施例1で作製
したISO規格SPGN120308(K種)のチップ
にろう付けすることにより、比較ダイヤモンド被覆チッ
プ1を作製した。
【0021】比較例2 実施例1で用意したSi基体を実施例1で使用した金属
Wフィラメントを備えた石英製反応容器に装入し、実施
例1の石英製反応容器内を上記(111)結晶面を主体
とするダイヤモンド被覆層形成条件と同一条件に保持す
ることにより平均層厚:200μmの(111)結晶面
を主体とするダイヤモンド被覆層{(111)結晶面:
95%}を形成し、この平均層厚:200μmの(11
1)結晶面を主体とするダイヤモンド被覆層に熱衝撃を
加えることによりSi基体から剥離し、実施例1で作製
したISO規格SPGN120308(K種)のチップ
にろう付けすることにより比較ダイヤモンド被覆チップ
2を作製した。
【0022】これら本発明ダイヤモンド被覆チップ1お
よび比較ダイヤモンド被覆チップ1〜2を用いて、被削
材:アルミナ焼結体、切削速度V:70m/min、切
込みd:0.2mm、送りSz:0.03mm/re
v、の条件にて湿式連続切削試験を行い、これらチップ
の逃げ面磨耗が0.1mmになるまでの連続切削時間を
測定し、その測定結果を表1に示した。
【0023】さらに、上記本発明ダイヤモンド被覆チッ
プ1および比較ダイヤモンド被覆チップ1〜2を用い
て、被削材:Al−18%Si切削速度V:500m/
min、切込みd:0.5mm、送りSz:0.2mm
/tooth、の条件にて、湿式フライス切削試験を行
い、30分後のチップのダイヤモンド被覆層の逃げ面磨
耗幅を測定し、その測定結果も表1に示した。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】上記本発明ダイヤモンド被覆チップ1お
よび比較ダイヤモンド被覆チップ1〜2のダイヤモンド
被覆層全体の層厚はいずれも200μmであるが、本発
明ダイヤモンド被覆チップ1は、比較ダイヤモンド被覆
チップ1〜2よりも逃げ面磨耗幅が0.1mmになるま
での時間が長く、また30分フライス切削しても逃げ面
磨耗幅が極めて少なく、使用寿命が長いことがわかる。
したがって、この発明の気相合成ダイヤモンド被覆切削
工具を用いることにより切削工具交換回数を少なくする
ことができ、コストの低下など産業上優れた効果を奏す
るものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 基体と、上記基体の表面にろう材を介し
    て形成された(100)結晶面を主体とする第1ダイヤ
    モンド層および上記第1ダイヤモンド層の上に被覆され
    た(111)結晶面を主体とする第2ダイヤモンド層と
    で構成された2重ダイヤモンド被覆層と、からなること
    を特徴とするダイヤモンド被覆切削工具。
JP19875391A 1991-07-12 1991-07-12 ダイヤモンド被覆切削工具 Withdrawn JPH0523903A (ja)

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JP19875391A JPH0523903A (ja) 1991-07-12 1991-07-12 ダイヤモンド被覆切削工具

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JPH0523903A true JPH0523903A (ja) 1993-02-02

Family

ID=16396392

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US6447843B1 (en) * 1997-03-27 2002-09-10 Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. Synthetic diamond wear component and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5705271A (en) * 1994-04-01 1998-01-06 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Method for producing diamond coated member
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19981008