JPH0710443B2 - 切削用チップ - Google Patents
切削用チップInfo
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- JPH0710443B2 JPH0710443B2 JP59279175A JP27917584A JPH0710443B2 JP H0710443 B2 JPH0710443 B2 JP H0710443B2 JP 59279175 A JP59279175 A JP 59279175A JP 27917584 A JP27917584 A JP 27917584A JP H0710443 B2 JPH0710443 B2 JP H0710443B2
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- cutting
- tip
- gas
- diamond film
- diamond
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は切削用チップに関し、より詳細には、量産性お
よび切削性能に優れた切削チップに関する。
よび切削性能に優れた切削チップに関する。
（発明の背景） 従来から切削用チップとして超硬合金、Al2O3等の酸化
物、SiC,Si3N4等の炭化物、窒化物、あるいは、超硬合
金に炭化物、窒化物を被覆したものが、強度および耐摩
耗性にすぐれていることから、主として使用されてい
る。
物、SiC,Si3N4等の炭化物、窒化物、あるいは、超硬合
金に炭化物、窒化物を被覆したものが、強度および耐摩
耗性にすぐれていることから、主として使用されてい
る。
近年、機械材料として、さらに耐摩耗性を有する材料と
してダイヤモンドが注目され、切削用チップへの応用も
研究されつつある。
してダイヤモンドが注目され、切削用チップへの応用も
研究されつつある。
切削用チップへの応用としては、天然ダイヤモンド、ま
たはダイヤモンド粉末と金属粉末との混合粉末を超高
圧、超高温下で焼成して得られるダイヤモンド基焼結体
を切削用チップの刃先に接合したものや、所定の超硬合
金などの基体の表面に熱CVD法、プラズマCVD法、イオン
ビーム法等の気相成長法により、高純度のダイヤモンド
膜を被覆したものが提案されている。
たはダイヤモンド粉末と金属粉末との混合粉末を超高
圧、超高温下で焼成して得られるダイヤモンド基焼結体
を切削用チップの刃先に接合したものや、所定の超硬合
金などの基体の表面に熱CVD法、プラズマCVD法、イオン
ビーム法等の気相成長法により、高純度のダイヤモンド
膜を被覆したものが提案されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ダイヤモンド基焼結体を刃先に接合する
方法では、その焼結体を刃先形状に加工する必要があ
り、また焼結体自体の製造も、大型且つ複雑な装置を必
要とし、しかも大量生産が困難なため、製造工程が煩雑
でありコスト的に問題がある。しかも、ダイヤモンド基
焼結体は、一般に金属などの助剤成分を含んでいるため
に、ダイヤモンドの有する優れた特性を十分に発揮でき
ないという問題があった。
方法では、その焼結体を刃先形状に加工する必要があ
り、また焼結体自体の製造も、大型且つ複雑な装置を必
要とし、しかも大量生産が困難なため、製造工程が煩雑
でありコスト的に問題がある。しかも、ダイヤモンド基
焼結体は、一般に金属などの助剤成分を含んでいるため
に、ダイヤモンドの有する優れた特性を十分に発揮でき
ないという問題があった。
これに対して、気相成長法によりダイヤモンド膜を所定
の基体に被覆する方法によれば、成膜装置系が単純であ
り高純度のダイヤモンド膜を形成できる点では、超高圧
高温装置を用いた前記方法より安価に製造することが可
能である。
の基体に被覆する方法によれば、成膜装置系が単純であ
り高純度のダイヤモンド膜を形成できる点では、超高圧
高温装置を用いた前記方法より安価に製造することが可
能である。
しかし、気相成長法によるダイヤモンド膜を利用する方
法は、常に基体を必要とし、切削用チップ基体そのもの
を狭い成膜空間に設置する必要があるため、反応空間内
で１度の被覆処理で得られるチップ数が少なく、量産向
でないという問題がある。さらに、従来のダイヤモンド
膜を被覆した切削用チップでは、ダイヤモンド膜のチッ
プ基体との密着性が十分でなく、切削時にダイヤモンド
膜が剥離しやすいという大きな問題を有している。この
密着性不良という問題は、ダイヤモンド膜の切削用チッ
プへの応用を阻害する大きな原因となっているのが現状
である。
法は、常に基体を必要とし、切削用チップ基体そのもの
を狭い成膜空間に設置する必要があるため、反応空間内
で１度の被覆処理で得られるチップ数が少なく、量産向
でないという問題がある。さらに、従来のダイヤモンド
膜を被覆した切削用チップでは、ダイヤモンド膜のチッ
プ基体との密着性が十分でなく、切削時にダイヤモンド
膜が剥離しやすいという大きな問題を有している。この
密着性不良という問題は、ダイヤモンド膜の切削用チッ
プへの応用を阻害する大きな原因となっているのが現状
である。
（発明の目的） 従って、本発明の目的は、構造的に製造効率を高めるこ
とが可能であり、それにより安価なダイヤモンド膜が被
覆された切削用チップを提供する点である。
とが可能であり、それにより安価なダイヤモンド膜が被
覆された切削用チップを提供する点である。
また、本発明の他の目的は、ダイヤモンド膜の剥離のな
い、長寿命の切削性能に優れた切削用チップを提供する
点にある。
い、長寿命の切削性能に優れた切削用チップを提供する
点にある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者は、ダイヤモンド膜の密着性が低下する原因に
ついて検討した結果、気相成長法では、基体の表面性状
などの影響を受けやすく膜全体にわたり均一な膜が得ら
れ難く、また気相成長法による成膜面積が大きいほど均
質な膜が得られ難く、切削時などの外部応力により不均
一な箇所から容易に剥離しやすくなる傾向にあるという
知見を得た。この知見に基づき、ダイヤモンド膜が被覆
された切削用チップの量産性をも含め検討した結果、切
削用チップをチップ刃先部材と、このチップ刃先部材を
接合支持するチップ母材との分割構造とし、前記チップ
刃先部材の少なくとも刃部に直接あるいは中間層を介し
て気相成長法により0.1〜100μｍの厚みでダイヤモンド
膜を被覆することにより、ダイヤモンド膜の成膜面積を
小さくできることから膜の均一性が図られ、剥離のな
い、切削性能に優れるとともに量産性に優れた切削用チ
ップが得られることを見いだしたものである。
ついて検討した結果、気相成長法では、基体の表面性状
などの影響を受けやすく膜全体にわたり均一な膜が得ら
れ難く、また気相成長法による成膜面積が大きいほど均
質な膜が得られ難く、切削時などの外部応力により不均
一な箇所から容易に剥離しやすくなる傾向にあるという
知見を得た。この知見に基づき、ダイヤモンド膜が被覆
された切削用チップの量産性をも含め検討した結果、切
削用チップをチップ刃先部材と、このチップ刃先部材を
接合支持するチップ母材との分割構造とし、前記チップ
刃先部材の少なくとも刃部に直接あるいは中間層を介し
て気相成長法により0.1〜100μｍの厚みでダイヤモンド
膜を被覆することにより、ダイヤモンド膜の成膜面積を
小さくできることから膜の均一性が図られ、剥離のな
い、切削性能に優れるとともに量産性に優れた切削用チ
ップが得られることを見いだしたものである。
以下、図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の切削用チップを示す分解斜視図であ
る。切削用チップ１はチップ刃先部材２とチップ母材３
とから構成され、チップ刃先部材２は切削用刃部４をそ
の一部に有している。またチップ刃先部材２は刃先用基
体５と、その表面に気相成長法によりダイヤモンド膜６
を形成して成る。さらに、チップ母材３には、チップ刃
先部材２を支持するための台座７が設けられており、こ
の台座７にチップ刃先部材２を接合等の手段により、支
持することによって、切削用チップ１が形成される。
る。切削用チップ１はチップ刃先部材２とチップ母材３
とから構成され、チップ刃先部材２は切削用刃部４をそ
の一部に有している。またチップ刃先部材２は刃先用基
体５と、その表面に気相成長法によりダイヤモンド膜６
を形成して成る。さらに、チップ母材３には、チップ刃
先部材２を支持するための台座７が設けられており、こ
の台座７にチップ刃先部材２を接合等の手段により、支
持することによって、切削用チップ１が形成される。
本発明によれば、上記のような分割構造とすることによ
り、ダイヤモンド膜の形成をチップ全体を行う必要がな
く、刃部４を含むチップ刃先部材２のみに行うことがで
き、且つダイヤモンド膜の成膜面積を小さくできるため
にダイヤモンド膜の成膜の均一化を図ることができるこ
とから、切削時のダイヤモンド膜の剥離等の問題を解消
するすることができる。それにより、後述する実施例か
らも明らかなように、ダイヤモンド膜を切削用チップ全
面に形成した場合に比較してダイヤモンド膜の密着性を
高めることができるとともに、切削用チップとしての切
削寿命を向上することができる。また、チップ刃先部材
のみにダイヤモンド膜を被覆することができるために、
切削用チップ自体が大型であっても、成膜装置などを改
造することなく容易にダイヤモンド膜を被覆した切削用
チップを作製することができる。
り、ダイヤモンド膜の形成をチップ全体を行う必要がな
く、刃部４を含むチップ刃先部材２のみに行うことがで
き、且つダイヤモンド膜の成膜面積を小さくできるため
にダイヤモンド膜の成膜の均一化を図ることができるこ
とから、切削時のダイヤモンド膜の剥離等の問題を解消
するすることができる。それにより、後述する実施例か
らも明らかなように、ダイヤモンド膜を切削用チップ全
面に形成した場合に比較してダイヤモンド膜の密着性を
高めることができるとともに、切削用チップとしての切
削寿命を向上することができる。また、チップ刃先部材
のみにダイヤモンド膜を被覆することができるために、
切削用チップ自体が大型であっても、成膜装置などを改
造することなく容易にダイヤモンド膜を被覆した切削用
チップを作製することができる。
本発明におけるチップ刃先部材２のダイヤモンド膜を被
覆するための基体５としては、切削用チップとして、強
度、靭性等機械的強度に優れた材質で、例えばSi,MO,石
英，ステンレス,Al2O3,超硬合金，サーメット,SiC,Si3N
4,ジルコニア等公知の材料が選択される。特に、ダイヤ
モンド膜との密着性を考慮すればSiC,Si3N4を主成分と
するのが好ましい。
覆するための基体５としては、切削用チップとして、強
度、靭性等機械的強度に優れた材質で、例えばSi,MO,石
英，ステンレス,Al2O3,超硬合金，サーメット,SiC,Si3N
4,ジルコニア等公知の材料が選択される。特に、ダイヤ
モンド膜との密着性を考慮すればSiC,Si3N4を主成分と
するのが好ましい。
さらに、本発明によれば、ダイヤモンド膜６の密着性を
向上させることを目的として、基体５の成分及び炭素成
分を有する中間層を設けることができる。この中間層は
剥離の一要因となる熱膨張係数の差による内部応力を緩
和することができる。
向上させることを目的として、基体５の成分及び炭素成
分を有する中間層を設けることができる。この中間層は
剥離の一要因となる熱膨張係数の差による内部応力を緩
和することができる。
チップ母材３としては、公知の工具材料が使用できる
が、特にAl2O3,Al2O3−TiC,Al2O3−ZrO2,Si3N4,超硬合
金，サーメット，部分安定化ジルコニア（PSZ）等が好
ましく、これらの中でも靭性の比較的大きい、Si3N4,超
硬合金，サーメット,PSZ,等が好ましい。
が、特にAl2O3,Al2O3−TiC,Al2O3−ZrO2,Si3N4,超硬合
金，サーメット，部分安定化ジルコニア（PSZ）等が好
ましく、これらの中でも靭性の比較的大きい、Si3N4,超
硬合金，サーメット,PSZ,等が好ましい。
なお、本発明の切削用チップの全体的形状および、チッ
プ刃先部材の形状は、第１図の形状に限定されるもので
なく、あらゆる形状に対応が可能である。例えば、チッ
プ刃先部材２に凸部、チップ母材に凹部を形成し、両者
を嵌合するようになすこともできる。
プ刃先部材の形状は、第１図の形状に限定されるもので
なく、あらゆる形状に対応が可能である。例えば、チッ
プ刃先部材２に凸部、チップ母材に凹部を形成し、両者
を嵌合するようになすこともできる。
また、切削用チップ１において刃部４を複数有する場合
においても、各刃部を同様にして、ダイヤモンド被覆処
理を行なうことができる。
においても、各刃部を同様にして、ダイヤモンド被覆処
理を行なうことができる。
なおチップ刃先部材２の形状を決定する場合、チップ自
体がホルダー等の支持部材により支持される部位を含ま
ない事が重要である。これは、ホルダー等による支持の
際、その応力によってダイヤモンド膜が剥離するのを防
止するためである。
体がホルダー等の支持部材により支持される部位を含ま
ない事が重要である。これは、ホルダー等による支持の
際、その応力によってダイヤモンド膜が剥離するのを防
止するためである。
よって、第１図における態様では、支持開口８を除いた
部位で、チップ刃先部材２の形状が決定されている。
部位で、チップ刃先部材２の形状が決定されている。
本発明の切削用チップを製造する際には、まず、刃先用
基体、チップ母材の形状の焼結体を製造した後、次に刃
先基体に対して、熱CVD法、プラズマCVD法、イオンビー
ム法等の気相成長法により、ダイヤモンド膜を形成させ
る。この気相成長法によれば、被覆される基体の特にコ
ーナー部分にダイヤモンドが生成されやすいことから、
工具等の被覆には特に有効である。これら、気相成長法
のうち、例えばプラズマCVD法を例にとると、反応室内
に前述の所望の材質から成る基体４を配置し、反応室内
に所定の割合の炭化水素（CH4）、および水素（H2）の
混合ガスを導入し、高周波またはマイクロ波をかけて、
プラズマを誘発させ、この状態を数時間維持させると基
体上にダイヤモンド膜が生成される。この時刃先用基体
５を小さくするほど、被覆面積が小さくなり被覆処理毎
の処理個数を増加させることができ、量産化ができると
ともに、最終的に得られるチップの切削性能のバラツキ
を低減することができ、製品としての安定性を高めるこ
とができる。また、反応槽内に設置する際、基体５が例
えば、第１図に示すような三角柱である場合、反応室内
での配置を第２図に示すように、後にチップ母材３に接
合する際の接合面の１つ（第１図中5a）同志を背中合わ
せで配置すると、ダイヤモンド膜の不必要な面への生成
を抑えるとともに、基体５の刃部４へのダイヤモンドの
生成を助長することができる。
基体、チップ母材の形状の焼結体を製造した後、次に刃
先基体に対して、熱CVD法、プラズマCVD法、イオンビー
ム法等の気相成長法により、ダイヤモンド膜を形成させ
る。この気相成長法によれば、被覆される基体の特にコ
ーナー部分にダイヤモンドが生成されやすいことから、
工具等の被覆には特に有効である。これら、気相成長法
のうち、例えばプラズマCVD法を例にとると、反応室内
に前述の所望の材質から成る基体４を配置し、反応室内
に所定の割合の炭化水素（CH4）、および水素（H2）の
混合ガスを導入し、高周波またはマイクロ波をかけて、
プラズマを誘発させ、この状態を数時間維持させると基
体上にダイヤモンド膜が生成される。この時刃先用基体
５を小さくするほど、被覆面積が小さくなり被覆処理毎
の処理個数を増加させることができ、量産化ができると
ともに、最終的に得られるチップの切削性能のバラツキ
を低減することができ、製品としての安定性を高めるこ
とができる。また、反応槽内に設置する際、基体５が例
えば、第１図に示すような三角柱である場合、反応室内
での配置を第２図に示すように、後にチップ母材３に接
合する際の接合面の１つ（第１図中5a）同志を背中合わ
せで配置すると、ダイヤモンド膜の不必要な面への生成
を抑えるとともに、基体５の刃部４へのダイヤモンドの
生成を助長することができる。
しかも、ダイヤモンド膜の形成面積が小さくなることに
より、各々のダイヤモンド膜が均一に形成され、剥離を
低減することができる。
より、各々のダイヤモンド膜が均一に形成され、剥離を
低減することができる。
刃先用基体上に設けるダイヤモンド膜の膜厚は切削用チ
ップとしての性能的見地から0.1乃至100μｍにすること
が望ましい。
ップとしての性能的見地から0.1乃至100μｍにすること
が望ましい。
本発明では、前述した通り、ダイヤモンド膜の密着性を
向上させることを目的として基体成分及び炭素成分を有
する中間層を設けることができる。中間層の形成にあた
っては、ダイヤモンド膜の形成前に例えば、基体として
Si3N4を使用する場合はSiH4,NH3,CH4を所定の割合で混
合した混合ガスを導入し、プラズマを誘発させることに
より、ダイヤモンド及びSi3N4から成る中間層を設ける
ことができる。その後、同じ反応系で先と同様の操作を
行なうことで基体表面に中間層、ダイヤモンド膜を連続
的に設けることができる。ここで中間層は、前述した通
り基体成分及び炭素成分を有する他に密着性を向上させ
る目的で第３成分、第４成分……を加え、多層構造にす
ることもできる。中間層の厚みは0.01μｍ乃至1mmの範
囲に設定するのが望ましく、この厚みは基体の材料、中
間層の炭素含有量や他成分含有量、及び層構成とも関連
するが、本発明者等がこれまでに繰り返し行った実験に
よれば前記の範囲内に設定することにより一段と顕著は
密着性が得られた。
向上させることを目的として基体成分及び炭素成分を有
する中間層を設けることができる。中間層の形成にあた
っては、ダイヤモンド膜の形成前に例えば、基体として
Si3N4を使用する場合はSiH4,NH3,CH4を所定の割合で混
合した混合ガスを導入し、プラズマを誘発させることに
より、ダイヤモンド及びSi3N4から成る中間層を設ける
ことができる。その後、同じ反応系で先と同様の操作を
行なうことで基体表面に中間層、ダイヤモンド膜を連続
的に設けることができる。ここで中間層は、前述した通
り基体成分及び炭素成分を有する他に密着性を向上させ
る目的で第３成分、第４成分……を加え、多層構造にす
ることもできる。中間層の厚みは0.01μｍ乃至1mmの範
囲に設定するのが望ましく、この厚みは基体の材料、中
間層の炭素含有量や他成分含有量、及び層構成とも関連
するが、本発明者等がこれまでに繰り返し行った実験に
よれば前記の範囲内に設定することにより一段と顕著は
密着性が得られた。
更に、ダイヤモンド膜の厚みを中間層の厚み以下に設定
するのが望ましい。即ち、本発明者等が種々の実験を繰
り返し行った結果、基体材料、中間層の層構成や組成材
料にも関係するが、ダイヤモンド膜の厚みが中間層の厚
みを越えていると内部に応力が発生し易くなる傾向にあ
ることを確かめた。
するのが望ましい。即ち、本発明者等が種々の実験を繰
り返し行った結果、基体材料、中間層の層構成や組成材
料にも関係するが、ダイヤモンド膜の厚みが中間層の厚
みを越えていると内部に応力が発生し易くなる傾向にあ
ることを確かめた。
ダイヤモンド膜を表面に形成したチップ刃先部材２は、
次にチップ母材４の台座７に接合される。接合方法とし
ては、高融点金属法、酸化銅法、硫化銅法等公知の技術
が使用できるが、接合の際のダイヤモンド膜の黒鉛化を
防ぐために800℃以下の接合温度で行なうことが必要で
ある。
次にチップ母材４の台座７に接合される。接合方法とし
ては、高融点金属法、酸化銅法、硫化銅法等公知の技術
が使用できるが、接合の際のダイヤモンド膜の黒鉛化を
防ぐために800℃以下の接合温度で行なうことが必要で
ある。
本発明を次の例で説明する。
実施例１ 第１図の切削用チップ形状（TPGN322）となるようにチ
ップ刃先部材の基体としてSi3N4焼結体を使用し、あら
かじめ、第１図の5aおよび5bの面に高融点金属法を用い
Mo−Mn−Tiによるメタライズ化を行なった。
ップ刃先部材の基体としてSi3N4焼結体を使用し、あら
かじめ、第１図の5aおよび5bの面に高融点金属法を用い
Mo−Mn−Tiによるメタライズ化を行なった。
次に、反応室内にメタライズ化された基体を配置させ、
マイクロ波プラズマCVD法で、下記条件下で膜厚７μｍ
の多結晶質のダイヤモンド膜を形成した。
マイクロ波プラズマCVD法で、下記条件下で膜厚７μｍ
の多結晶質のダイヤモンド膜を形成した。
得られた刃先部材を超硬合金（P10相当）から成るチッ
プ母材４の台座７に接合温度600℃で、銀によりロウ付
けを行ない、切削用チップを得た。
プ母材４の台座７に接合温度600℃で、銀によりロウ付
けを行ない、切削用チップを得た。
得られた切削用チップについて、性能テストとして切削
テスト及び被覆面のダイヤモンド圧子を用いた引掻き法
による密着強度の測定を行なった。密着強度は圧子荷重
を徐々に高め、膜の剥離が生じた時の荷重を測定した。
テスト及び被覆面のダイヤモンド圧子を用いた引掻き法
による密着強度の測定を行なった。密着強度は圧子荷重
を徐々に高め、膜の剥離が生じた時の荷重を測定した。
A. フランク摩耗の測定 被削材；タフピッチ銅 速度V;500m/min 送りf;0.1mm/rev 切り込みd;0.2mm 時間t;100min（最高） B. 寿命方程式の算出 被削材としてタフピッチ銅のかわりにAl−Si（18％）合
金を使用し、送りｆ＝0.10mm/rev,切り込みｄ＝0.20mm
で速度Ｖを変化させ、VT曲線の方程式を求める。なお、
VT曲線は、一般式（１） VTx＝Ｃ（constant） ……（１） で示され、ｘ値およびＣ値で寿命が決定され、ｘ値が小
さい程、Ｃ値が大きい程、寿命の優れたものである。
金を使用し、送りｆ＝0.10mm/rev,切り込みｄ＝0.20mm
で速度Ｖを変化させ、VT曲線の方程式を求める。なお、
VT曲線は、一般式（１） VTx＝Ｃ（constant） ……（１） で示され、ｘ値およびＣ値で寿命が決定され、ｘ値が小
さい程、Ｃ値が大きい程、寿命の優れたものである。
上記の測定結果を第１表に示した。またTi−6Al−4V合
金の切削でも焼結ダイヤモンドと同等の特性が得られ
た。
金の切削でも焼結ダイヤモンドと同等の特性が得られ
た。
実施例２ 刃先部材の基体としてSiC焼結体を使用する他は、実施
例１とまったく同様にして、切削用チップを得、実施例
１と同様に性能テストを行なったところ良好な切削性能
を示した。
例１とまったく同様にして、切削用チップを得、実施例
１と同様に性能テストを行なったところ良好な切削性能
を示した。
結果は第１表に示した。
実施例３ 刃先部材の基体としてSiCを用い、あらかじめ接合面にM
o−Mn−Tiをメタライズした後、次の処理を行なった。
o−Mn−Tiをメタライズした後、次の処理を行なった。
反応室としての石英管の外側に高周波電流用コイルを４
回巻に形成し、その内部には900℃の温度に設定してあ
るSiC基体を設置した。高周波プラズマCVD法に基いて該
コイルに13.56MHzの高周波電流を流すと共に石英管内部
にH2ガス、CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ200cc/min、
2cc/min及び0.5cc/minの流量で導入して全圧ガスを10To
rrに設定し、プラズマを発生させた。これを３時間続け
たところ黒色の中間層が12μｍの厚みで形成することが
できた。この中間層を微小Ｘ線回折により測定したとこ
ろ、β−SiCが約60容量％、ダイヤモンドが約40容量％
の組成であることを確認した。
回巻に形成し、その内部には900℃の温度に設定してあ
るSiC基体を設置した。高周波プラズマCVD法に基いて該
コイルに13.56MHzの高周波電流を流すと共に石英管内部
にH2ガス、CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ200cc/min、
2cc/min及び0.5cc/minの流量で導入して全圧ガスを10To
rrに設定し、プラズマを発生させた。これを３時間続け
たところ黒色の中間層が12μｍの厚みで形成することが
できた。この中間層を微小Ｘ線回折により測定したとこ
ろ、β−SiCが約60容量％、ダイヤモンドが約40容量％
の組成であることを確認した。
次いでH2ガス及びCH4ガスをそれぞれ200cc/min及び2cc/
minの流量にして全圧ガスを20Torrに設定し、他の設定
条件は何ら変更しないでプラズマを発生させた。これを
３時間続けたところ５μｍのダイヤモンド膜の形成され
たダイヤモンド被膜の刃先部材を得た。尚、このダイヤ
モンド膜はＸ線回折及びＸ線励起光電子分析法、オージ
ェ電子分光のいずれによっても多結晶質ダイヤモンドが
生成していることを確認した。
minの流量にして全圧ガスを20Torrに設定し、他の設定
条件は何ら変更しないでプラズマを発生させた。これを
３時間続けたところ５μｍのダイヤモンド膜の形成され
たダイヤモンド被膜の刃先部材を得た。尚、このダイヤ
モンド膜はＸ線回折及びＸ線励起光電子分析法、オージ
ェ電子分光のいずれによっても多結晶質ダイヤモンドが
生成していることを確認した。
この刃先部材を接合温度650℃で超硬合金（P10相当）の
チップ母材に銀ロウ付けにより、接合し、切削用チップ
を得た。性能テストをおこなったところ良好な切削性能
であった。
チップ母材に銀ロウ付けにより、接合し、切削用チップ
を得た。性能テストをおこなったところ良好な切削性能
であった。
性能テスト結果は第１表に示す。
実施例４ チップ刃先部材の基体としてSi3N4焼結体を用い接合面
にMo−Mn−Tiによりメタライズした後次の操作を行なっ
た。H2ガス、SiH4ガス、NH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ
100cc/min、10cc/min、10cc/min及び5cc/minの流量にて
反応系に導入して2.45GHzのマイクロ波を用いて30分間
プラズマ発生させ、前記Si3N4膜上に２μｍの厚みでSiC
及びSi3N4から成る第１中間層を形成した。次いでH2ガ
ス、CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ100cc/min、2cc/mi
n及び1cc/minの流量にて導入して１時間プラズマ発生さ
せ、前記第１中間層上に２μｍの厚みでダイヤモンド及
びSiCから成る第２中間層を形成した。然る後、H2ガス
及びCH4ガスのそれぞれの流量を100cc/min及び0.5cc/mi
nに設定して５μｍの厚みの多結晶ダイヤモンド膜を形
成した。尚、いずれの膜も成膜中基体温度を900℃に設
定した。
にMo−Mn−Tiによりメタライズした後次の操作を行なっ
た。H2ガス、SiH4ガス、NH4ガス及びCH4ガスをそれぞれ
100cc/min、10cc/min、10cc/min及び5cc/minの流量にて
反応系に導入して2.45GHzのマイクロ波を用いて30分間
プラズマ発生させ、前記Si3N4膜上に２μｍの厚みでSiC
及びSi3N4から成る第１中間層を形成した。次いでH2ガ
ス、CH4ガス及びSiH4ガスをそれぞれ100cc/min、2cc/mi
n及び1cc/minの流量にて導入して１時間プラズマ発生さ
せ、前記第１中間層上に２μｍの厚みでダイヤモンド及
びSiCから成る第２中間層を形成した。然る後、H2ガス
及びCH4ガスのそれぞれの流量を100cc/min及び0.5cc/mi
nに設定して５μｍの厚みの多結晶ダイヤモンド膜を形
成した。尚、いずれの膜も成膜中基体温度を900℃に設
定した。
得られた刃先部材を接合温度650℃で超硬合金（P10相
当）製のチップ母材に銀ロウ付けにより接合し、切削用
チップを得た。性能テストを行なったところ良好な結果
が得られた。
当）製のチップ母材に銀ロウ付けにより接合し、切削用
チップを得た。性能テストを行なったところ良好な結果
が得られた。
性能テスト結果は第１表に示した。
実施例５ チップ刃先部材の基体としてTiC基サーメット基体を用
いて初めにH2ガス、TiCl4ガス及びC2H4ガスをそれぞれ1
00cc/min、2cc/min及び2cc/minの流量で導入して2.45GH
zのマイクロ波によりプラズマを発生させ、TiC基サーメ
ット基体表面に１μｍの厚みでTiCとダイヤモンドから
成る層を形成した。次いで15分毎にTiCl4ガス流量を順
次1.5cc/min、1cc/min、0.5cc/minにまで減らし他のガ
ス流量はそのままにしながら段階的にダイヤモンド含有
比率を大きくした層をそれぞれ２μm,2μm,1μｍの厚み
で形成して中間層とした。然る後、TiCl4ガス流量を零
として最上層に６μｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成し
た。
いて初めにH2ガス、TiCl4ガス及びC2H4ガスをそれぞれ1
00cc/min、2cc/min及び2cc/minの流量で導入して2.45GH
zのマイクロ波によりプラズマを発生させ、TiC基サーメ
ット基体表面に１μｍの厚みでTiCとダイヤモンドから
成る層を形成した。次いで15分毎にTiCl4ガス流量を順
次1.5cc/min、1cc/min、0.5cc/minにまで減らし他のガ
ス流量はそのままにしながら段階的にダイヤモンド含有
比率を大きくした層をそれぞれ２μm,2μm,1μｍの厚み
で形成して中間層とした。然る後、TiCl4ガス流量を零
として最上層に６μｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成し
た。
得られた刃先部材を実施例１と同様にして接合し、切削
用チップを得た。性能テスト結果は第１表に示した。
用チップを得た。性能テスト結果は第１表に示した。
実施例６ 刃先部材の基体として超硬合金を用いて次の操作を行な
った。
った。
高周波電源によりWCをターゲットとしてスパッタリング
を行うべく、H2ガス及びArガスをそれぞれ80cc/min,20c
c/minに設定して導入した。次いでこのスパッタリング
によってWCが超硬合金基体上に蒸着し始めるとArガスの
流量を10cc/hourの速さで減らすと共にCH4ガスを1cc/ho
urの速さで増やしながら導入することによりWCとダイヤ
モンド膜から成る中間層を形成した。次に高周波プラズ
マCVD法に基いて高周波電源よりコイルに13.56MHzの高
周波電流を流すと共にH2ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
cc/min及び2cc/minの流量にて導入すると該中間層上に
６μｍの多結晶ダイヤモンド膜が形成できた。
を行うべく、H2ガス及びArガスをそれぞれ80cc/min,20c
c/minに設定して導入した。次いでこのスパッタリング
によってWCが超硬合金基体上に蒸着し始めるとArガスの
流量を10cc/hourの速さで減らすと共にCH4ガスを1cc/ho
urの速さで増やしながら導入することによりWCとダイヤ
モンド膜から成る中間層を形成した。次に高周波プラズ
マCVD法に基いて高周波電源よりコイルに13.56MHzの高
周波電流を流すと共にH2ガス及びCH4ガスをそれぞれ100
cc/min及び2cc/minの流量にて導入すると該中間層上に
６μｍの多結晶ダイヤモンド膜が形成できた。
得られた刃先部材を実施例１と同様にして接合し切削用
チップを得た。性能テストを行なったところ良好な結果
が得られた。結果は第１表に示した。
チップを得た。性能テストを行なったところ良好な結果
が得られた。結果は第１表に示した。
実施例７ チップ刃先部材の基体としてMoを用いて、次の操作を行
なった。初めにH2ガス、MoCl5ガス及びCH4ガスをそれぞ
れ250cc/min、10cc/min及び1cc/minの流量で導入して2.
45GHzのマイクロ波によりプラズマを発生させ、次いで1
0分毎にMoCl5ガスを1.5cc/minずつ減少させるとともにC
H4ガスを約0.15cc/minずつ増加して最終的に１時間後Mo
Cl5ガス及びCH4ガスのそれぞれの流量を1cc/min及び2cc
/minにして中間層を形成した。然る後、H2ガス及びCH4
ガスのそれぞれの流量を100cc/min及び2cc/minに設定し
て６μｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成した。
なった。初めにH2ガス、MoCl5ガス及びCH4ガスをそれぞ
れ250cc/min、10cc/min及び1cc/minの流量で導入して2.
45GHzのマイクロ波によりプラズマを発生させ、次いで1
0分毎にMoCl5ガスを1.5cc/minずつ減少させるとともにC
H4ガスを約0.15cc/minずつ増加して最終的に１時間後Mo
Cl5ガス及びCH4ガスのそれぞれの流量を1cc/min及び2cc
/minにして中間層を形成した。然る後、H2ガス及びCH4
ガスのそれぞれの流量を100cc/min及び2cc/minに設定し
て６μｍの多結晶ダイヤモンド膜を形成した。
得られた刃先部材を接合温度650℃で、超硬製の工具基
材に銀ロウ付けにより接合し、切削用チップを得た。
材に銀ロウ付けにより接合し、切削用チップを得た。
性能テストを行なったところ良好な性能を示した。
実施例８ チップ刃先部材の基体としてステンレスを用い次の操作
を行なった。
を行なった。
実施例６において、ターゲットをFeとし、そして実施例
６と同じ操作方法を行いながらH2ガス及びArガスをそれ
ぞれ80cc/min、20cc/minにして導入しスパッタリングを
行った。次いでこのスパッタリングによってFeがステン
レス基体上に蒸着し始めるとArガスの流量を10cc/hour
の速さで減らすと共にCH4ガスを1cc/hourの速さで増や
しながら導入することによりFe,FeCx及びダイヤモンド
から成る中間層を形成した。その後、高周波プラズマCV
D法に基いて高周波電源よりコイルに13.56MHzの高周波
電流を流すと共にガス導入口よりH2ガス及びCH4ガスを
それぞれ100cc/min及び2cc/minの流量にて導入すると該
中間層上に６μｍの多結晶ダイヤモンド膜が形成でき
た。
６と同じ操作方法を行いながらH2ガス及びArガスをそれ
ぞれ80cc/min、20cc/minにして導入しスパッタリングを
行った。次いでこのスパッタリングによってFeがステン
レス基体上に蒸着し始めるとArガスの流量を10cc/hour
の速さで減らすと共にCH4ガスを1cc/hourの速さで増や
しながら導入することによりFe,FeCx及びダイヤモンド
から成る中間層を形成した。その後、高周波プラズマCV
D法に基いて高周波電源よりコイルに13.56MHzの高周波
電流を流すと共にガス導入口よりH2ガス及びCH4ガスを
それぞれ100cc/min及び2cc/minの流量にて導入すると該
中間層上に６μｍの多結晶ダイヤモンド膜が形成でき
た。
得られた刃先部材を接合温度650℃で超硬合金製のチッ
プ母材に銀ロウ付けにより接合し、切削用チップを得
た。性能テストを行なったところ良好な結果であった。
プ母材に銀ロウ付けにより接合し、切削用チップを得
た。性能テストを行なったところ良好な結果であった。
結果は第１表に示す。
実施例９ 実施例１の方法で刃先部材を製造する際反応室内に基体
を第２図のように複数個配置させ、実施例１と同一条件
下で複数の基体に同時に７μｍのダイヤモンド膜の形成
を行ない刃先部材を得た。
を第２図のように複数個配置させ、実施例１と同一条件
下で複数の基体に同時に７μｍのダイヤモンド膜の形成
を行ない刃先部材を得た。
得られた刃先部材を実施例１と同一の材質から成る複数
の切削用チップを得た。
の切削用チップを得た。
この複数の切削用チップの切削テストを行なったとこ
ろ、すべてが第１表に示す結果と変らず、性能が均一で
あることが確認された。
ろ、すべてが第１表に示す結果と変らず、性能が均一で
あることが確認された。
比較例１ 実施例１と同じ形状のSi3N4焼結体であって、刃先部
材、チップ母材に分割されない通常の工具に実施例１と
同じ条件下で５μｍの多結晶ダイヤモンド被覆を行な
い、切削用チップを得た。
材、チップ母材に分割されない通常の工具に実施例１と
同じ条件下で５μｍの多結晶ダイヤモンド被覆を行な
い、切削用チップを得た。
この切削用チップを実施例１と同様の性能テストを行な
ったところ、実施例１と比較して、特に寿命の点で劣っ
ていた。
ったところ、実施例１と比較して、特に寿命の点で劣っ
ていた。
結果は第１表に示した。
比較例２ 超硬合金（WC94％、Co6％）からなる実施例１と同形状
の切削用チップを用いて、同様の性能テストを行なった
ところ、本発明よりも劣った性能を示した。結果は第１
表に示す。
の切削用チップを用いて、同様の性能テストを行なった
ところ、本発明よりも劣った性能を示した。結果は第１
表に示す。
参考例 実施例１の工具と同形状のSi3N4焼結体から成り、切削
用刃部に超高圧，超高温下で焼結されたダイヤモンド焼
結体を接合してなる切削用チップを用いて、同様の切削
テストを行なったところ良好な結果が得られた。
用刃部に超高圧，超高温下で焼結されたダイヤモンド焼
結体を接合してなる切削用チップを用いて、同様の切削
テストを行なったところ良好な結果が得られた。
結果は第１表に示す。
（発明の効果） 本発明は、上述したように切削用チップとして刃先部材
とチップ母材とが分割される構造のものを用い、刃先部
材のみに対し、ダイヤモンド膜を形成させた構造となす
ことにより、従来のダイヤモンド被覆工具に比較して
も、性能にすぐれ、しかも量産性に優れたチップを得る
ことができる。
とチップ母材とが分割される構造のものを用い、刃先部
材のみに対し、ダイヤモンド膜を形成させた構造となす
ことにより、従来のダイヤモンド被覆工具に比較して
も、性能にすぐれ、しかも量産性に優れたチップを得る
ことができる。
第１図は、本発明の切削チップの分解斜視図であり、第
２図は膜形成時の基体の配置を示す図である。 １は切削用チップ、２は刃先部材、３はチップ母材、４
は刃部、５は刃先用基体、６はダイヤモンド膜をそれぞ
れ示す。
２図は膜形成時の基体の配置を示す図である。 １は切削用チップ、２は刃先部材、３はチップ母材、４
は刃部、５は刃先用基体、６はダイヤモンド膜をそれぞ
れ示す。
Claims (2)
- 【請求項１】チップ刃先部材と、該チップ刃先部材を接
合支持するチップ母材とにより構成され、前記チップ刃
先部材の少なくとも刃部に直接あるいは中間層を介して
気相成長法により厚み0.1〜100μｍのダイヤモンド膜が
形成されていることを特徴とする切削用チップ。 - 【請求項２】前記チップ刃先部材が、炭化珪素、窒化珪
素のいずれかを主体とする焼結体から成ることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の切削用チップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279175A JPH0710443B2 (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 切削用チップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279175A JPH0710443B2 (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 切削用チップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159302A JPS61159302A (ja) | 1986-07-19 |
| JPH0710443B2 true JPH0710443B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=17607488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59279175A Expired - Lifetime JPH0710443B2 (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 切削用チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710443B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6392345A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | 信越化学工業株式会社 | 医療用切開、圧入器具およびその製造方法 |
| JPH0766930B2 (ja) * | 1989-02-27 | 1995-07-19 | 住友電気工業株式会社 | ボンディングツール |
| KR0145062B1 (ko) * | 1989-06-15 | 1998-07-15 | 스즈끼 테이이찌 | 다이어몬드 피복 부재 |
| JPH082522B2 (ja) * | 1989-08-07 | 1996-01-17 | 株式会社不二越 | ダイヤモンド被覆木材加工用カッター刃 |
| DE69131846T2 (de) * | 1990-10-05 | 2000-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hartmaterial mit diamant bekleidet, wegwerfeinsatz, und methode zum herstellen dieses materials und einsatzes |
| US5855974A (en) * | 1993-10-25 | 1999-01-05 | Ford Global Technologies, Inc. | Method of producing CVD diamond coated scribing wheels |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5669305A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-10 | Mitsubishi Metal Corp | Composite sintered part piece for cutting edge of cutting tip |
| JPS59170262A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-26 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆工具部材 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59279175A patent/JPH0710443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61159302A (ja) | 1986-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |