JPH07196379A - Tool for brazing synthetic diamond in gas phase and its production - Google Patents
Tool for brazing synthetic diamond in gas phase and its productionInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、気相合成法によって合
成したダイヤモンド膜部材を工具母材の作用部分にろう
付けした気相合成ダイヤモンドろう付け工具およびその
製造方法に関し、殊に工具使用時におけるろう材の軟化
や融解を防止し、強度および耐熱性に優れたダイヤモン
ドろう付け工具およびその様な工具を製造する為の有用
な方法に関するものである。また本発明は、耐欠損性お
よび耐摩耗性に優れ、非鉄金属やセラミックス材料の切
削に適した気相合成ダイヤモンドろう付け工具およびそ
の様な工具を製造する為の有用な方法にも関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor phase synthetic diamond brazing tool in which a diamond film member synthesized by a vapor phase synthesis method is brazed to an active portion of a tool base material, and a method for producing the same, and particularly when the tool is used. The present invention relates to a diamond brazing tool having excellent strength and heat resistance, which prevents softening and melting of the brazing material in the above, and a useful method for producing such a tool. The present invention also relates to a vapor phase synthetic diamond brazing tool having excellent fracture resistance and wear resistance, which is suitable for cutting non-ferrous metals and ceramic materials, and a useful method for producing such a tool. is there.
【0002】[0002]
【従来の技術】ダイヤモンドは物質の中で最高の硬度を
有し且つ高い熱電導率を有することから、近年切削工具
や耐摩耗性工具等への応用開発が盛んに行なわれてい
る。特に、ダイヤモンドの微粉末を高温高圧下で焼結し
て作られる焼結体ダイヤモンドは、非鉄金属の切削工具
として広く用いられている。しかしながら、ダイヤモン
ド焼結体は、焼結助剤として5〜10%程度のCoを含
有しており、このCoはダイヤモンドの粒界に存在して
粒界強度を低下させるので、このようなダイヤモンド焼
結体を切削工具として応用しても切削時に刃先のチッピ
ングやカケを生じ易いという問題がある。2. Description of the Related Art Since diamond has the highest hardness among materials and high thermal conductivity, it has been actively applied and developed to cutting tools and wear resistant tools in recent years. In particular, a sintered diamond produced by sintering fine diamond powder at high temperature and high pressure is widely used as a cutting tool for non-ferrous metals. However, the diamond sintered body contains about 5 to 10% of Co as a sintering aid, and since this Co exists in the grain boundary of diamond and lowers the grain boundary strength, such a diamond sintered body is used. Even if the bonded body is applied as a cutting tool, there is a problem that chipping or chipping of the cutting edge is likely to occur during cutting.
【0003】一方、ダイヤモンドの気相合成方が確立さ
れて以来、複雑な形状の工具にも容易にかつ安価に応用
できる可能性があることから、気相合成法によってダイ
ヤモンドを主体とする多結晶ダイヤモンド膜を工具母材
表面に被覆した工具の開発も活発化している。しかしな
がら、気相合成した多結晶ダイヤモンド膜は、高強度、
高熱伝導性という工具部材として優れた特性をもってい
る反面、膜の内部応力が大きく工具母材との密着性が低
いので、例えば切削工具にコーティングしても切削中に
容易に剥離するという欠点を有し、必ずしも十分な性能
が得られているとは言えない。On the other hand, since the method of vapor phase synthesis of diamond was established, it could be applied to tools with complicated shapes easily and inexpensively. Development of tools in which the surface of the tool base material is coated with a diamond film is also active. However, the vapor phase synthesized polycrystalline diamond film has high strength,
Although it has excellent characteristics as a tool member with high thermal conductivity, it has a drawback that it easily peels off during cutting, even if it is coated on a cutting tool, for example, because the film has large internal stress and low adhesion to the tool base material. However, it cannot be said that sufficient performance is obtained.
【0004】そこで、気相合成多結晶ダイヤモンド膜の
密着性を改善する方法として、特開平1−212766
号や同1−212767号に開示させている様な技術も
提案されている。これらの技術は、気相合成法によって
多結晶ダイヤモンド膜を基板上に折出させ、該多結晶ダ
イヤモンドと基板との接合面側が工具のすくい面側とな
るように工具母材に融点が700℃から1300℃の合
金ろう材でろう付けし、且つろう付けの前または後に多
結晶ダイヤモンドから基板を除去する方法である。この
ようにして作られた工具(以下、気相合成ダイヤモンド
ろう付け工具と呼ぶ)は、多結晶ダイヤモンド膜をろう
材により工具母材に取り付けてあるので、工具母材とダ
イヤモンド膜の密着性は良く、また上述したように10
0%に近いダイヤモンドから構成されるので、金属バイ
ンダーを含有する焼結体ダイヤモンド工具に対して強
度、耐摩耗性において優れた性能を示す。Therefore, as a method for improving the adhesion of a vapor phase synthesized polycrystalline diamond film, Japanese Patent Laid-Open No. 1-212766 has been proposed.
No. 1 and No. 1-212767 are also proposed. In these techniques, a polycrystalline diamond film is bent on a substrate by a vapor phase synthesis method, and a melting point of a tool base material is 700 ° C. so that a joining surface side of the polycrystalline diamond and the substrate becomes a rake surface side of the tool. From 1300 ° C. to 1300 ° C., and removing the substrate from the polycrystalline diamond before or after brazing. Since the tool produced in this way (hereinafter referred to as vapor phase synthetic diamond brazing tool) has a polycrystalline diamond film attached to the tool base material by a brazing material, the adhesion between the tool base material and the diamond film is Good and as mentioned above 10
Since the diamond tool is composed of nearly 0%, it exhibits excellent performance in strength and wear resistance with respect to a sintered diamond tool containing a metal binder.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記気相合成ダイヤモ
ンドろう付け工具は、これまでの工具では得られない優
れた利点を有するものであるが、熱伝導性の良いダイヤ
モンドが合金ろう材を介して工具母材にろう付けされて
いるため、刃先温度の上昇が著しい厳しい切削条件下で
は、切削によって発生した熱が容易にろう材層に伝わ
り、ろう材層の温度が上昇する。使用されるろう材は合
金であるため、温度がろう材の融点の半分以上に上昇す
るとろう材層の強度が低下してダイヤモンド工具の強度
低下を引き起こし、ダイヤモンドの刃先の大きな欠けや
割れを生じるという問題がある。たとえば、Ag−Cu
−Ti系のろう材(融点約800℃)では温度が500
℃以上になるとろう材強度が極端に低下する。The vapor phase synthetic diamond brazing tool described above has excellent advantages that cannot be obtained by conventional tools. Since it is brazed to the tool base material, under severe cutting conditions where the temperature of the cutting edge is extremely high, the heat generated by cutting is easily transmitted to the brazing material layer, and the temperature of the brazing material layer rises. Since the brazing filler metal used is an alloy, when the temperature rises to more than half the melting point of the brazing filler metal, the strength of the brazing filler metal layer decreases, causing the strength of the diamond tool to decrease, resulting in large chipping or cracking of the diamond cutting edge. There is a problem. For example, Ag-Cu
-Ti-based brazing material (melting point about 800 ° C) has a temperature of 500
When the temperature is above ℃, the brazing material strength is extremely reduced.
【0006】一方、上記の様な気相合成ダイヤモンドろ
う付け工具においても、切削時に刃先に高い荷重や衝撃
が加わる様な厳しい切削条件下では、刃先が欠損すると
いう問題がある。このような刃先の欠損が生じる原因の
一つは、気相合成ダイヤモンドが柱状組織であることに
よると考えられる。即ち、気相合成ダイヤモンドの成膜
過程は、例えば図1に示す様に、まずダイヤモンドの合
成初期に基板1上にダイヤモンド核2が形成され[図1
(a)]、次いでこれらのダイヤモンド核がダイヤモン
ド粒3に成長して基板1の全面を徐々に覆うが[図1
(b)]、ダイヤモンド粒3は各々成長速度が異なり、
成長速度の大きい粒の成長が優勢となって、ダイヤモン
ド粒3が粗大化して柱状組織4を形成する[図1
(c)]。図1(c)に示す様な柱状組織4が形成され
ると、それに伴い粒界が大きくなり、粒界欠陥も大きく
なる。その結果、ダイヤモンドの靭性が低下し、欠損を
生じ易くなると考えられる。セラミックス材料で一般的
に言われている様に、微細な粒状組織にすることが靭性
を向上して耐欠損性を向上させる有効な手段になり得る
ことが予想されるが、ダイヤモンド粒の成長は各粒に関
してはエピタキシャル成長であり、粒の表面に二次核が
発生するまで粒成長する。この二次核は、ダイヤモンド
粒がある程度成長しないと発生せず、発生頻度も少ない
為に、ダイヤモンドの粒状組織化は非常に困難である。On the other hand, the vapor phase synthetic diamond brazing tool as described above also has a problem that the cutting edge is broken under severe cutting conditions such that a high load or impact is applied to the cutting edge during cutting. It is considered that one of the causes of such a cutting edge defect is that the vapor-phase synthetic diamond has a columnar structure. That is, in the film formation process of vapor-phase synthetic diamond, for example, as shown in FIG. 1, first, a diamond nucleus 2 is formed on a substrate 1 at the initial stage of diamond synthesis [FIG.
(A)], and then these diamond nuclei grow into diamond grains 3 and gradually cover the entire surface of the substrate 1 [Fig.
(B)], the diamond grains 3 have different growth rates,
The growth of grains having a high growth rate becomes dominant, and the diamond grains 3 become coarse and form columnar structures 4 [FIG.
(C)]. When the columnar structure 4 as shown in FIG. 1 (c) is formed, the grain boundaries are increased accordingly and the grain boundary defects are also increased. As a result, it is considered that the toughness of diamond is lowered and the diamond is likely to be damaged. As is generally said for ceramic materials, making a fine grain structure is expected to be an effective means of improving toughness and fracture resistance, but diamond grain growth Each grain is epitaxially grown, and grains are grown until secondary nuclei are generated on the grain surface. The secondary nuclei do not occur unless the diamond grains grow to some extent, and the frequency of occurrence is low, so that it is very difficult to form a diamond grain structure.
【0007】こうした耐欠損性を改善する手段として、
ダイヤモンドを高純度化したもの(例えば、特開平2−
232106号)、ダイヤモンドの粒界結合を強化する
方法(例えば、特開平3−103395号)、ダイヤモ
ンドに不純物を添加したもの(例えば、特開平3−10
3397号)、ダイヤモンドの膜厚方向に膜質を変化さ
せたもの(例えば、特開平4−240004号や特開平
4−223807号)等、様々な技術が提案されてい
る。しかしながら、これまで提案されている技術では、
工具刃先を刃立て加工するために、刃先にダイヤモンド
膜の断面、即ち柱状組織が露出してしまい、切削時に刃
先に高い加重や衝撃が加わると刃先が欠損するという問
題がある。[0007] As a means for improving such fracture resistance,
Highly purified diamond (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-
232106), a method for strengthening the grain boundary bonding of diamond (for example, JP-A-3-103395), and a method in which impurities are added to diamond (for example, JP-A-3-10).
3397), those in which the film quality is changed in the film thickness direction of diamond (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-240004 and 4-223807) have been proposed. However, in the technologies proposed so far,
Since the cutting edge of the tool cutting edge is used, the cross section of the diamond film, that is, the columnar structure is exposed at the cutting edge, and there is a problem that the cutting edge is damaged when a high load or impact is applied to the cutting edge during cutting.
【0008】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その第1の目的は、厳しい切削条件下
であってもろう材の軟化や融解を防止し、強度および耐
熱性を向上させた気相合成ダイヤモンドろう付け工具、
およびその様な気相合成ダイヤモンドろう付け工具を製
造する為の有用な方法を提供するにある。本発明の第2
の目的は、靭性を向上し、刃先部の耐欠損性を格段に向
上させた気相合成ダイヤモンドろう付け工具、およびそ
の様な気相合成ダイヤモンドろう付け工具を製造する為
の有用な方法を提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its first purpose is to prevent softening and melting of a brazing filler metal even under severe cutting conditions, and to improve strength and heat resistance. Vapor-phase synthetic diamond brazing tool with improved durability,
And to provide a useful method for producing such vapor phase synthetic diamond brazing tools. Second of the present invention
The purpose is to provide a vapor phase synthetic diamond brazing tool with improved toughness and significantly improved fracture resistance of the cutting edge portion, and a useful method for producing such a vapor phase synthetic diamond brazing tool. There is.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成し
得た本発明の気相合成ダイヤモンドろう付け工具とは、
超硬合金またはセラミックスからなる工具母材の作用部
分に、気相合成法によって予め該部分の外形に対応した
形状に形成しておいたダイヤモンド膜部材が、シリコン
またはシリコン合金からなるろう材を介してろう付けさ
れたものである点に要旨を有するものである。The vapor-phase synthetic diamond brazing tool of the present invention which has achieved the first object is:
A diamond film member formed in advance in a shape corresponding to the external shape of the tool base material made of a cemented carbide or ceramics in a shape corresponding to the outer shape of the portion by means of a vapor phase synthesis method has a brazing material made of silicon or a silicon alloy. It has the gist of being brazed.
【0010】この様な気相合成ダイヤモンドろう付け工
具は、シリコンまたはシリコン合金からなるろう材上に
ダイヤモンド膜部材を気相合成した後、超硬合金または
セラミックからなる工具母材上の作用部分に、ろう材側
が工具母材と接するように配置し、引き続き前記ろう材
を溶融した後に冷却固化させてダイヤモンド膜部材を工
具母材上にろう付けすることによって製造することがで
きる。Such a vapor phase synthetic diamond brazing tool is obtained by vapor phase synthesizing a diamond film member on a brazing material made of silicon or a silicon alloy, and then applying it to a working portion on a tool base material made of a cemented carbide or ceramic. It can be manufactured by arranging so that the brazing material side is in contact with the tool base material, subsequently melting the brazing material and then cooling and solidifying the brazing material to braze the diamond film member onto the tool base material.
【0011】また上記の様な気相合成ダイヤモンドろう
付け工具は、気相合成法によってダイヤモンド膜部材を
基板上に合成した後、該ダイヤモンド膜部材と基板との
接合面側が、超硬合金またはセラミックスからなる工具
母材のすくい面側となるように配置すると共に、前記工
具母材とダイヤモンド膜部材との間に、シリコンまたは
シリコン合金からなるろう材を配置し、該ろう材を溶融
した後冷却固化させて前記ダイヤモンド膜部材を工具母
材上にろう付けし、且つ前記基板をろう付けの前または
後で除去する様な方法によっても製造することができ
る。In the vapor phase synthetic diamond brazing tool as described above, after the diamond film member is synthesized on the substrate by the vapor phase synthesis method, the bonding surface side of the diamond film member and the substrate is cemented carbide or ceramics. Is arranged so as to be on the rake face side of the tool base material made of, and a brazing material made of silicon or a silicon alloy is arranged between the tool base material and the diamond film member, and the brazing material is melted and then cooled. It can also be manufactured by a method such as solidifying and brazing the diamond film member on a tool base material, and removing the substrate before or after brazing.
【0012】上記第2の目的を達成し得た本発明の気相
合成ダイヤモンドろう付け工具とは、超硬合金またはセ
ラミックスからなる工具母材の作用部分に、気相合成法
によって予め該部分の外形に対応した形状に形成してお
いたダイヤモンド膜部材が、シリコンまたはシリコン合
金からなるろう材を介してろう付けされると共に、少な
くとも前記ダイヤモンド膜部材の露出部分に、気相合成
ダイヤモンド膜が被覆されたものである点に要旨を有す
るものである。The vapor-phase synthetic diamond brazing tool of the present invention which has achieved the second object is that the active portion of the tool base material made of cemented carbide or ceramics is previously formed by the vapor-phase synthesis method. The diamond film member formed in a shape corresponding to the outer shape is brazed through a brazing material made of silicon or a silicon alloy, and at least the exposed portion of the diamond film member is covered with a vapor phase synthetic diamond film. It has the gist in that it has been done.
【0013】この様な気相合成ダイヤモンドろう付け工
具は、気相合成法によってダイヤモンド膜部材を基板上
に合成した後、該ダイヤモンド膜部材と基板との接合面
側が、超硬合金またはセラミックスからなる工具母材の
すくい面側となるように配置すると共に、工具母材とダ
イヤモンド膜部材との間に、シリコンまたはシリコン合
金からなるろう材を配置し、該ろう材を溶融した後冷却
固化させて前記ダイヤモンド主体多結晶薄膜部材を工具
母材上にろう付けし、且つ前記基板をろう付けの前また
は後で除去し、更にダイヤモンド膜部材の刃立て加工を
行なった後に、少なくとも前記ダイヤモンド膜部材の露
出部分を気相合成ダイヤモンド膜で被覆することによっ
て製造することができる。In such a vapor phase synthetic diamond brazing tool, after the diamond film member is synthesized on the substrate by the vapor phase synthesis method, the bonding surface side of the diamond film member and the substrate is made of cemented carbide or ceramics. While arranging so as to be on the rake face side of the tool base material, between the tool base material and the diamond film member, a brazing material made of silicon or a silicon alloy is disposed, and the brazing material is melted and then cooled and solidified. The diamond-based polycrystalline thin film member is brazed on a tool base material, and the substrate is removed before or after brazing, and after performing the cutting process of the diamond film member, at least the diamond film member It can be manufactured by coating the exposed portion with a vapor phase synthetic diamond film.
【0014】[0014]
【作用】ダイヤモンドは銅の5倍という高い熱伝導率を
有しているので、ダイヤモンド膜が工具母材にろう付け
されている場合には、工具刃先で発生した熱が容易にろ
う材に伝達されることになる。従って、上述した様に、
厳しい切削条件下では高温によるろう材の軟化や、更に
ひどいときには融解が生じ、ろう材によって固定されて
いたダイヤモンド膜部材が高い切削応力によって割れて
欠けたり、工具母材から外れたりするという事態が生じ
る。[Function] Since diamond has a thermal conductivity as high as 5 times that of copper, when the diamond film is brazed to the tool base metal, the heat generated at the cutting edge of the tool is easily transferred to the brazing metal. Will be done. Therefore, as mentioned above,
Under severe cutting conditions, the brazing filler metal is softened by high temperatures, and when it is worse, melting occurs, causing the diamond film member that was fixed by the brazing filler metal to crack and chip due to high cutting stress, or to come off from the tool base metal. Occurs.
【0015】そこで本発明者らは、上記の様な不都合を
解消し、耐熱性を改善して強度を更に向上したダイヤモ
ンドろう付け工具を実現すべく、様々な角度から検討し
た。その結果、ろう材としてシリコンまたはシリコン合
金からなるろう材を用いれば、厳しい切削条件下での高
温においても、ろう材の軟化や融解が生じることなく、
気相合成ダイヤモンドろう付け工具の強度および耐熱性
を格段に向上させることを見いだし、本発明を完成し
た。Therefore, the present inventors have studied from various angles in order to solve the above-mentioned inconveniences and to realize a diamond brazing tool having improved heat resistance and further improved strength. As a result, if a brazing material made of silicon or a silicon alloy is used as the brazing material, softening or melting of the brazing material does not occur even at high temperatures under severe cutting conditions,
The inventors have found that the strength and heat resistance of a vapor phase synthetic diamond brazing tool are significantly improved, and have completed the present invention.
【0016】本発明においては、上述した様に、ダイヤ
モンド膜部材を母材の作用部分にろう付けするためのろ
う材として、シリコンまたはシリコン合金からなるろう
材を用いることが重要である。従来の気相合成ダイヤモ
ンドろう付け工具においては、特開平1−212766
号や同1−212767号に示されている様に、ろう材
として融点が700〜1300℃でAu,Ag,Cu,
Ti,Ta等を含有する金属ろう材が用いられている
が、これらの金属ろう材は融点が低いので、厳しい切削
条件下ではろう材の軟化や融解が生じることになる。こ
れに対し、本発明でろう材として用いるシリコンは、そ
の融点が1420℃と高温で且つ共有結合結晶であるた
めに、従来も用いられてきた金属ろう材と異なり、融点
近くになっても強度が低下しにくいという特徴を有す
る。またシリコン合金においても、融点は1300℃よ
りも高く、金属間化合物を形成するために高温強度は非
常に高く、1300℃を越えなければ強度低下を引き起
こすことはない。こうしたことから、従来の金属ろう材
に比べて高温強度が優れたものとなるのであるが、更に
シリコンは熱膨張係数がダイヤモンドに近く、シリコン
を溶融後冷却固化してダイヤモンド膜部材をろう付けし
ても殆ど熱応力を生じない。これらの理由により本発明
の気相合成ダイヤモンドろう付け工具は厳しい切削条件
でも使用可能となるのである。In the present invention, as described above, it is important to use a brazing material made of silicon or a silicon alloy as a brazing material for brazing the diamond film member to the working portion of the base material. A conventional vapor phase synthetic diamond brazing tool is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-212766.
No. 1-221767, the melting point of the brazing filler metal is 700 to 1300 ° C. and Au, Ag, Cu,
Metal brazing materials containing Ti, Ta, etc. are used. However, since these metal brazing materials have low melting points, softening or melting of the brazing material occurs under severe cutting conditions. On the other hand, silicon used as a brazing filler metal in the present invention has a high melting point of 1420 ° C. and is a covalent bond crystal. Is less likely to decrease. Also in the case of silicon alloys, the melting point is higher than 1300 ° C., and the high temperature strength is very high for forming an intermetallic compound, so that strength does not decrease unless the temperature exceeds 1300 ° C. For these reasons, the high temperature strength is superior to the conventional metal brazing material, but silicon has a thermal expansion coefficient close to that of diamond, and the diamond film member is brazed by melting and cooling and solidifying the silicon. However, almost no thermal stress occurs. For these reasons, the vapor phase synthetic diamond brazing tool of the present invention can be used even under severe cutting conditions.
【0017】本発明でろう材として用いるシリコン合金
には、周期律表の4A、5A、6A族元素から選ばれる
1種類以上の金属を含有することが望ましい。即ち、シ
リコンそれ単独であっても高温でダイヤモンドと反応し
てダイヤモンドとろう材の界面に炭化物を形成し、ダイ
ヤモンドを強固に接合するのであるが、周期律表の4
A、5A、6A族元素は高温でダイヤモンドと反応して
炭化物を形成し易く、ダイヤモンドと強固に接合する効
果を高める。また、ろう付けによるダイヤモンド膜と工
具母材の接合強度は、ろう材の厚さにも依存し、ろう材
の厚さは0.5〜100μmであることが好ましい。即
ち、ろう材の厚さが0.5μmよりも薄くなると、ろう
付けが不均一となりやすく強固にろう付けすることがで
きず、一方100μmよりも厚くなると、高温での強
度、特に1200℃以上での強度が極端に低下する。The silicon alloy used as the brazing filler metal in the present invention preferably contains at least one metal selected from the 4A, 5A and 6A elements of the periodic table. That is, even if silicon itself is used, it reacts with diamond at a high temperature to form a carbide at the interface between the diamond and the brazing filler metal and firmly bond the diamond.
Group A, 5A, and 6A elements easily react with diamond at high temperatures to form carbides, which enhances the effect of strongly bonding with diamond. Further, the bonding strength between the diamond film and the tool base material by brazing also depends on the thickness of the brazing material, and the thickness of the brazing material is preferably 0.5 to 100 μm. That is, when the thickness of the brazing filler metal is less than 0.5 μm, the brazing tends to be non-uniform and strong brazing cannot be performed. On the other hand, when the brazing filler metal is thicker than 100 μm, the strength at high temperature, particularly at 1200 ° C. The strength of the is extremely reduced.
【0018】またダイヤモンド膜部材の厚みは0.05
〜1mm程度であることが好ましい。0.05mm以上
とするのは、通常工具の逃げ面摩耗幅が0.05mm以
上になることが多いからである。また、1mm以下とす
るのはそれより厚くても工具性能としては変わらず、成
膜に時間を要するだけで利点が無いからである。The thickness of the diamond film member is 0.05
It is preferably about 1 mm. The reason why the width is 0.05 mm or more is that the flank wear width of the tool is usually 0.05 mm or more. The reason why the thickness is 1 mm or less is that even if the thickness is larger than that, the tool performance does not change, and it takes time to form the film, which is not advantageous.
【0019】本発明で用いる工具母材としては、超硬合
金またはセラミックスであるが、セラミックスのなかで
は特に炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンが望まし
い。即ち、シリコンまたはシリコン合金は種々のセラミ
ックスと強固に接合するが、なかでも炭化珪素、窒化珪
素またはサイアロンはダイヤモンドおよびシリコン、シ
リコン合金と熱膨張係数が非常に近いため、シリコンま
たはシリコン合金による接合や切削による刃先温度上昇
によっても熱応力が発生しにくい。The tool base material used in the present invention is cemented carbide or ceramics, but among the ceramics, silicon carbide, silicon nitride or sialon is particularly desirable. That is, silicon or a silicon alloy is strongly bonded to various ceramics. Among them, silicon carbide, silicon nitride or sialon has a coefficient of thermal expansion very close to that of diamond, silicon, or a silicon alloy. Thermal stress is less likely to occur even if the cutting edge temperature rises due to cutting.
【0020】上記の様な気相合成ダイヤモンドろう付け
工具を製造するに当たっては、上述した様に、シリコン
またはシリコン合金からなるろう材上にダイヤモンド膜
部材を気相合成した後、超硬合金またはセラミックから
なる工具母材上の作用部分に、ろう材側が工具母材と接
するように配置し、引き続き前記ろう材を溶融した後に
冷却固化させてダイヤモンド膜部材を工具母材上にろう
付けすることによって製造することができる。この場合
は、ダイヤモンドの成長面側が工具のすくい面側とな
る。ダイヤモンド膜の表面粗さは膜厚によるが、結晶粒
径が数μmから数十μmの粒からなるために、その表面
粗さは非常に粗い。工具のすくい面が粗い場合には切削
時にすくい面に被削材が溶着して構成刃先を形成するた
め被削材の表面は非常に粗くなる。従って、粗切削では
使用できるが、仕上げ切削では使用できず、すくい面粗
さの改善が必要となる。溶着が生じないようにするには
表面粗さをRmax で0.3μm以下にすることが望まし
い。すくい面を滑らかにする方法としては、スカイフ盤
等によりすくい面を研磨すれば良い。In producing the above-described vapor-phase synthetic diamond brazing tool, as described above, the diamond film member is vapor-phase-synthesized on the brazing material made of silicon or silicon alloy, and then cemented carbide or ceramic. By placing the brazing filler metal side so that the brazing filler metal side is in contact with the tool base metal, and subsequently melting and brazing the brazing filler metal to cool and solidify the diamond film member on the tool base metal. It can be manufactured. In this case, the diamond growth surface side is the tool rake surface side. The surface roughness of the diamond film depends on the film thickness, but the surface roughness is very rough because the crystal grain size is composed of grains of several μm to several tens of μm. When the rake surface of the tool is rough, the work material is welded to the rake surface at the time of cutting to form the constituent cutting edge, and thus the surface of the work material becomes very rough. Therefore, although it can be used in rough cutting, it cannot be used in finish cutting, and it is necessary to improve the rake surface roughness. In order to prevent welding from occurring, it is desirable that the surface roughness R max be 0.3 μm or less. As a method for smoothing the rake face, the rake face may be polished with a skiff disk or the like.
【0021】また上記の様な気相合成ダイヤモンドろう
付け工具は、気相合成法によってダイヤモンド膜を基板
上に合成した後、該ダイヤモンド膜と基板との接合面側
が、超硬合金またはセラミックスからなる工具母材のす
くい面側となるように配置すると共に、前記工具母材と
ダイヤモンド膜部材の間にシリコンまたはシリコン合金
からなるろう材を配置し、該ろう材を溶融した後冷却固
化させ前記ダイヤモンド膜部材を工具母材上にろう付け
し、且つ前記基板をろう付けの前または後で除去するこ
とによっても得られるが、この方法によれば基板の表面
粗さをRmax で0.3μm以下にしておけば、それが転
写されてすくい面粗さがRmax 0.3μm以下の気相合
成ダイヤモンド工具を得ることができる。In the vapor phase synthetic diamond brazing tool as described above, after the diamond film is synthesized on the substrate by the vapor phase synthesis method, the bonding surface side of the diamond film and the substrate is made of cemented carbide or ceramics. The diamond is placed so as to be on the rake face side of the tool base material, and a brazing material made of silicon or a silicon alloy is placed between the tool base material and the diamond film member, and the diamond is melted and then solidified by cooling. It can also be obtained by brazing a film member on a tool base material and removing the substrate before or after brazing. According to this method, the surface roughness of the substrate is R max of 0.3 μm or less. If this is done, it can be transferred to obtain a vapor phase synthetic diamond tool having a rake surface roughness of R max of 0.3 μm or less.
【0022】シリコンまはたシリコン合金を溶融した後
冷却固化する工程は、真空中または不活性ガス雰囲気中
で行うのが望ましい。これは、大気中で行うとシリコン
またはシリコン合金が酸化すると共にダイヤモンドも酸
化されて炭酸ガス化するからである。このとき用いる不
活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリ
プトン、キセノン、窒素、水素等が挙げられる。The step of melting and then cooling and solidifying the silicon or silicon alloy is preferably performed in a vacuum or in an inert gas atmosphere. This is because when it is performed in the air, silicon or silicon alloy is oxidized and diamond is also oxidized to be carbon dioxide gas. Examples of the inert gas used at this time include helium, neon, argon, krypton, xenon, nitrogen and hydrogen.
【0023】ところで従来の気相合成ダイヤモンドろう
付け工具においては、靭性が悪いこともあり、刃先部の
欠損が発生することは、上述した通りであるが、本発明
者らは気相合成ダイヤモンドろう付け工具の靭性を高
め、刃先部の耐欠損性を向上させるという観点からも検
討を重ねた。その結果、ダイヤモンド膜部材を母材の作
用部分に、シリコンまたはシリコン合金をろう材として
ろう付けして上記の様な本発明の気相合成ダイヤモンド
ろう付け工具を作製した後、ろう付け工具における少な
くともダイヤモンド膜部材の露出部分に、更に気相合成
ダイヤモンド膜で被覆すれば、気相合成ダイヤモンドろ
う付け工具の靭性を高め、刃先部の耐欠損性を向上させ
ることができることを見いだし、本発明における前記第
2の目的を達成した。By the way, in the conventional vapor phase synthetic diamond brazing tool, since the toughness may be poor and the cutting edge portion may be damaged, as described above, the present inventors have found that the vapor phase synthetic diamond brazing tool is used. Further studies have been conducted from the viewpoint of increasing the toughness of the mounting tool and improving the fracture resistance of the cutting edge. As a result, after the diamond film member is brazed to the working portion of the base material as a brazing material of silicon or silicon alloy to produce the vapor phase synthetic diamond brazing tool of the present invention as described above, at least the brazing tool The exposed part of the diamond film member is further covered with a vapor phase synthetic diamond film, it is found that it is possible to enhance the toughness of the vapor phase synthetic diamond brazing tool and improve the fracture resistance of the cutting edge portion. The second purpose was achieved.
【0024】図2に示す様に、ダイヤモンド膜部材5を
工具母材6にろう付け7したままでは、工具刃先の逃げ
面側(図2の下方側)にダイヤモンド膜部材5の断面が
露出することになるので、切削時のすくい面側(図2の
下方側)からの力である主分力によって刃先が欠損し易
くなるものと考えられる。これに対し、ダイヤモンド膜
部材5をろう付けした後、少なくともダイヤモンド膜部
材5の露出部分を更に気相合成ダイヤモンド膜で被覆し
たものでは、図3に示す様に、ろう付けされたダイヤモ
ンド膜部材5の表面に対して垂直方向に延びるに柱状組
織のダイヤモンド膜8が形成されるので、切削時に受け
る主分力は工具逃げ面に形成されたダイヤモンド膜8の
柱状組織の柱状方向に対しほぼ垂直に加わることにな
る。柱状組織は、柱状方向に加わる力に対しては粒界が
滑って弱いが、柱状方向に対しほぼ垂直に加わる力に対
しては非常に強いのである。As shown in FIG. 2, when the diamond film member 5 is still brazed 7 to the tool base material 6, the cross section of the diamond film member 5 is exposed on the flank side of the tool cutting edge (lower side in FIG. 2). Therefore, it is considered that the cutting edge is likely to be damaged by the main component force which is the force from the rake face side (lower side in FIG. 2) during cutting. On the other hand, when the diamond film member 5 is brazed and then at least the exposed portion of the diamond film member 5 is further covered with the vapor phase synthetic diamond film, as shown in FIG. Since the diamond film 8 having a columnar structure is formed so as to extend in the direction perpendicular to the surface of the, the main component force received during cutting is almost perpendicular to the columnar direction of the columnar structure of the diamond film 8 formed on the tool flank. Will join. In the columnar structure, the grain boundaries slip and are weak against a force applied in the columnar direction, but are very strong against a force applied almost perpendicularly to the columnar direction.
【0025】上記の様な本発明の気相合成ダイヤモンド
ろう付け工具においては、特に切削時に刃先に高い荷重
や衝撃が加わる粗加工では、被削材の表面粗度はそれほ
ど重要視されていないため被覆するダイヤモンド膜8の
表面粗さはあまり問題とならず、表面の粗いダイヤモン
ド膜を被覆してもかまわないが、仕上げ加工に使用する
場合には、工具の表面、特に刃先付近の表面は平滑性が
要求される。特に工具のすくい面の表面粗さが粗いと、
すくい面上に被削材の溶着を生じて、その一部が脱落し
て被削材表面に焼き付いたり、溶着物が構成刃先を形成
する場合には溶着物が刃先となるために被削材の表面粗
度が低下する。従って、溶着を生じなくすることが必要
となるが、そのためにはすくい面の粗さは、Rmax で
0.3μm以下であることが好ましい。すくい面の粗さ
をRmax で0.3μm以下にするには、上述の如く被覆
後すくい面をスカイフ盤等で研摩することで可能である
が、ダイヤモンドは最高の硬度を有するため研摩に非常
に時間を要する。そこで、本発明者らは鋭意努力の結
果、研摩無しですくい面の表面粗さをRmax で0.3μ
m以下にすることを考えついたのである。即ち、気相合
成ダイヤモンドは通常は表面の粗い膜となるが、特殊な
合成条件の下では、ダイヤモンドの結晶面の(100)
面を膜厚方向と垂直に配向させてダイヤモンド膜の表面
を非常に平滑な(100)面で覆うことが可能であり、
且つ膜の表面粗さをRmax で0.3μm以下にすること
が可能である。In the vapor phase synthetic diamond brazing tool of the present invention as described above, the surface roughness of the work material is not so important particularly in the rough machining in which a high load or impact is applied to the cutting edge during cutting. The surface roughness of the diamond film 8 to be coated does not matter so much and a diamond film having a rough surface may be coated, but when used for finishing, the surface of the tool, especially the surface near the cutting edge is smooth. Sex is required. Especially when the surface roughness of the rake face of the tool is rough,
When the work material is welded on the rake face and a part of it drops off and sticks to the surface of the work material, or when the weld material forms the constituent cutting edge, the welding material becomes the cutting edge, so the work material Surface roughness is reduced. Therefore, it is necessary to prevent welding, but for that purpose, the roughness of the rake face is preferably 0.3 μm or less in terms of R max . The roughness of the rake face to the 0.3μm or less in R max is the rake face after as described above coating is possible by grinding in scaife panels, etc., diamonds are very abrasive to have the highest hardness Takes time. Therefore, as a result of diligent efforts, the inventors of the present invention have determined that the surface roughness of the rake face without polishing is 0.3 μ at R max .
I thought of making it less than m. That is, a vapor-phase synthetic diamond usually has a rough surface, but under special synthesis conditions, the (100) crystal plane of diamond is
It is possible to orient the plane perpendicular to the film thickness direction and cover the surface of the diamond film with a very smooth (100) plane.
In addition, the surface roughness of the film can be 0.3 μm or less in R max .
【0026】ダイヤモンド膜を被覆した気相合成ダイヤ
モンドろう付け工具において、先にろう付けされるダイ
ヤモンド膜部材のすくい面側の表面粗さもRmax で0.
3μm以下であることが望ましい。これは、ダイヤモン
ド膜部材の表面粗さがRmaxで0.3μmより粗いと、
その表面を(100)配向ダイヤモンド膜で被覆しても
被覆ダイヤモンド膜の表面粗さをRmax で0.3μm以
下にすることが難しくなるからである。In the vapor phase synthetic diamond brazing tool coated with a diamond film, the surface roughness of the rake face side of the diamond film member to be brazed first is also R max of 0.
It is preferably 3 μm or less. This means that if the surface roughness of the diamond film member is rougher than 0.3 μm in R max ,
This is because even if the surface is coated with a (100) oriented diamond film, it becomes difficult to reduce the surface roughness of the coated diamond film to R max of 0.3 μm or less.
【0027】本発明の気相合成ダイヤモンドろう付け工
具では、ダイヤモンド膜部材を被覆するダイヤモンド膜
の平均膜厚は1〜200μmであることが好ましく、且
つすくい面側におけるダイヤモンド膜部材と被覆ダイヤ
モンド膜の合計膜厚が50〜1000μm(1mm)で
あることが好ましい。好ましい合計膜厚を上記の様な範
囲としたのは、通常、工具の逃げ面摩耗幅は50μm以
上となることが多く、また1mmより厚くしても実質上
工具性能としては変わらず、成膜に時間を要するだけで
利点がないからである。またダイヤモンド膜部材を被覆
するダイヤモンド膜の平均膜厚が、1μmより薄いとダ
イヤモンド膜で被覆した効果があまり発揮されず、刃先
の欠損を生じてしまい、200μmより厚くしても実質
上工具性能としては変わらず、成膜に時間を要するだけ
で利点がないからである。In the vapor phase synthetic diamond brazing tool of the present invention, it is preferable that the diamond film covering the diamond film member has an average film thickness of 1 to 200 μm, and the diamond film member and the coated diamond film on the rake face side. The total film thickness is preferably 50 to 1000 μm (1 mm). The preferable total film thickness is set in the above range because the flank wear width of the tool is often 50 μm or more, and even if the tool thickness is more than 1 mm, the tool performance does not substantially change. This is because it takes time and there is no advantage. Further, if the average thickness of the diamond film coating the diamond film member is less than 1 μm, the effect of coating with the diamond film is not exerted so much that the cutting edge is broken, and even if it exceeds 200 μm, the tool performance is substantially reduced. This is because there is no change, and it takes time to form the film, which is not advantageous.
【0028】ダイヤモンド膜で被覆した構成の気相合成
ダイヤモンドにおいても、前記と同じ理由で、用いるろ
う材の厚さは0.5〜100μmであることが好まし
い。また、このとき用いるシリコン合金は、周期律表の
4A、5A、6A族元素からCrを除いたものを用いる
のが良い。これは、Crは蒸気圧が高くダイヤモンドの
接合はできるが、その後にダイヤモンドを被覆する際に
蒸発してダイヤモンドの生成を妨げるからである。Also in the vapor phase synthetic diamond having a structure coated with a diamond film, the thickness of the brazing material used is preferably 0.5 to 100 μm for the same reason as above. The silicon alloy used at this time is preferably a group 4A, 5A, or 6A element of the periodic table from which Cr is removed. This is because Cr has a high vapor pressure and can bond diamonds, but it vaporizes when the diamonds are subsequently coated, which hinders the formation of diamonds.
【0029】ダイヤモンド膜を被覆した気相合成ダイヤ
モンドろう付け工具を製造するに当たっては、前記した
様な方法によって、ダイヤモンド膜部材をろう付けした
気相合成ダイヤモンドろう付け工具を製造した後、更に
ダイヤモンド膜部材の刃立て加工を行なった後、少なく
とも前記ダイヤモンド膜部材の露出部材を気相合成ダイ
ヤモンド膜で被覆する様にすれば良い。In producing a vapor phase synthetic diamond brazing tool coated with a diamond film, a vapor phase synthetic diamond brazing tool brazing a diamond film member by the above-mentioned method is produced, and then a diamond film is further formed. After performing the cutting process on the member, at least the exposed member of the diamond film member may be covered with the vapor phase synthetic diamond film.
【0030】尚本発明において、ダイヤモンド膜部材や
被覆するダイヤモンド膜等を合成する手法としては、特
に限定するものではないが、例えば水素と炭化水素の原
料ガスを熱電子放射材やマイクロ波無極放電等で励起分
解する化学蒸着法(CVD法)が用いられる。In the present invention, the method for synthesizing the diamond film member, the diamond film to be coated, etc. is not particularly limited, but, for example, the raw material gases of hydrogen and hydrocarbon are thermionic emission material or microwave non-polar discharge A chemical vapor deposition method (CVD method) that is excited and decomposed by, for example, is used.
【0031】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記の実施例は本発明を限定する性質のも
のではなく、前後の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are not of a nature limiting the present invention, and any design changes may be made according to the purpose of the invention. It is included in the technical scope.
【0032】[0032]
実施例1 マイクロ波プラズマCVD法により、図4に示す様に、
表面粗さがRmax で0.04μmで厚さ150μmのS
i基板12上に多結晶ダイヤモンド10を下記の条件に
て16時間合成した。このときの多結晶ダイヤモンドの
厚さは120μmであった。 原料ガス(流量):H2 100sccm CH4 1sccm 圧力 :40torr 基板温度 :850℃ マイクロ波出力 :1kwExample 1 By a microwave plasma CVD method, as shown in FIG.
S having a surface roughness R max of 0.04 μm and a thickness of 150 μm
Polycrystalline diamond 10 was synthesized on i substrate 12 for 16 hours under the following conditions. At this time, the thickness of the polycrystalline diamond was 120 μm. Raw material gas (flow rate): H 2 100 sccm CH 4 1 sccm Pressure: 40 torr Substrate temperature: 850 ° C. Microwave output: 1 kw
【0033】この膜をYAGレーザーで工具刃先の形状
に3個切断した後(図5)、2個を90℃の水酸化ナト
リウム水溶液に浸漬してSi基板12を溶解除去してダ
イヤモンド10のみからなるダイヤモンド膜部材5を得
た(図6)。次に、Si基板12を除去したダイヤモン
ド膜部材の一つを、Ag−Cu−Ti合金ろう材によっ
て、元のSi基板側が工具のすくい面側となるようにS
PGN120308形状の超硬合金チップ上にろう付け
し、刃付け加工を行い、工具Aを作製した。このときの
ろう材層の厚さは40μmであり、またチップすくい面
に相当するダイヤモンド部材の表面の粗さはSi基板1
2の表面粗さが転写されており、Rmaxで0.04μm
であった。After cutting three pieces of this film into the shape of a tool edge with a YAG laser (FIG. 5), the two pieces are immersed in an aqueous sodium hydroxide solution at 90 ° C. to dissolve and remove the Si substrate 12 to remove only the diamond 10. A diamond film member 5 was obtained (FIG. 6). Next, one of the diamond film members from which the Si substrate 12 has been removed is treated with Ag-Cu-Ti alloy brazing material so that the original Si substrate side becomes the rake face side of the tool.
A tool A was produced by brazing on a PGN120308-shaped cemented carbide chip and performing blade processing. At this time, the thickness of the brazing material layer is 40 μm, and the roughness of the surface of the diamond member corresponding to the chip rake surface is Si substrate 1.
A surface roughness of 2 is transferred, and R max is 0.04 μm
Met.
【0034】もう1個のSi基板12を除去したダイヤ
モンド膜部材について、図7に示す様に、平均粒径:5
0μmのシリコンパウダー14をダイヤモンド膜部材5
とSPGN120308形状の超硬合金チップ15間に
挟んで、真空度10-6torrの加熱炉に挿入し、温度
を1450℃に上げた後、徐冷してダイヤモンド膜部材
を接合した。このとき、ダイヤモンド膜部材5は元のS
i基板12の側が工具のすくい面となるようにろう付け
した。ろう付け後、刃付け加工を行い、工具Bを作製し
た。この工具のろう材層の厚さを調べたところ、30μ
mであった。また、チップすくい面になるダイヤモンド
の表面粗さは、Rmax で0.04μmであった。Regarding the diamond film member from which the other Si substrate 12 has been removed, as shown in FIG.
Diamond film member 5 with 0 μm silicon powder 14
And SPGN120308-shaped cemented carbide chips 15 were inserted into a heating furnace having a vacuum degree of 10 -6 torr, the temperature was raised to 1450 ° C., and the diamond film members were joined by slow cooling. At this time, the diamond film member 5 has the original S
The i-board 12 was brazed so that the side of the i-board 12 was the rake face of the tool. After the brazing, a blade-making process was performed to produce a tool B. When the thickness of the brazing material layer of this tool was examined, it was 30μ
It was m. The surface roughness of the diamond used as the chip rake face was 0.04 μm in R max .
【0035】一方、Si基板12を溶解除去しなかった
ダイヤモンド10については、Si基板12側がSPG
N120308形状の超硬合金チップ15に接するよう
に配置し、真空度10-6torrの加熱炉に挿入し、温
度を1450℃に上げた後、徐冷してダイヤモンドをろ
う付けした後、刃付け加工を行い、工具Cを作製した。
シリコンろう材層の厚さを調べたところ、93μmであ
った。また、チップすくい面になるダイヤモンドの表面
粗さはRmax で2.2μmであった。以上の様にして作
製された工具の外観を、図9に示す。尚図中16は、ろ
う材層である。On the other hand, with respect to the diamond 10 in which the Si substrate 12 is not removed by melting, the Si substrate 12 side is SPG
N120308-shaped cemented carbide tip 15 was placed in contact with it, and it was inserted into a heating furnace with a vacuum degree of 10 -6 torr. After raising the temperature to 1450 ° C, it was slowly cooled and brazed with diamond, and then bladed. Processing was performed to produce a tool C.
When the thickness of the silicon brazing material layer was examined, it was 93 μm. Further, the surface roughness of the diamond to be the rake face of the chip was R max of 2.2 μm. The appearance of the tool manufactured as described above is shown in FIG. In the figure, 16 is a brazing material layer.
【0036】[0036]
【表1】 [Table 1]
【0037】次に、これらのチップについて、A1−1
6%Si合金の丸棒を用いて切削速度V:400m/m
in、切り込みt:0.25mm、送り速度f:0.1
mm/revの緩い条件と、切削速度V:600m/m
in、切り込みt:2mm,送り速度f:0.4mm/
revの厳しい条件で、外周長手方向に60分間乾式連
続切削を行った。結果を表2に示す。緩い切削条件のと
きは、全チップとも刃先の欠損や微小なカケはみられ
ず、すくい面粗さが粗いチップCのみすくい面に溶着が
生じ、被削面粗度はRmax で4.6μmと粗くなった。
一方、表面粗さが小さいチップA、Bは全く溶着を生じ
ず、被削面粗度はRmax で2.1μmと良好であった。
一方、厳しい切削条件では、チップAは切削5分でろう
の流出が起こり、刃先の欠損が観察された。一方、チッ
プB、Cは60分切削後も刃先の欠損、微小なカケはみ
られず、良好な切削性能を示した。Next, regarding these chips, A1-1
Cutting speed V: 400 m / m using a round bar of 6% Si alloy
in, depth of cut t: 0.25 mm, feed rate f: 0.1
mm / rev loose conditions and cutting speed V: 600 m / m
in, cut t: 2 mm, feed rate f: 0.4 mm /
Dry continuous cutting was performed for 60 minutes in the longitudinal direction of the outer periphery under severe rev conditions. The results are shown in Table 2. Under the loose cutting conditions, no chipping of the cutting edge or minute chipping was observed in all the chips, only the chip C having a rough rake surface was welded to the rake surface, and the surface roughness R max was 4.6 μm. It became coarse.
On the other hand, chips A and B having a small surface roughness did not cause welding at all, and the roughness of the surface to be machined was as good as 2.1 μm in R max .
On the other hand, under severe cutting conditions, in the chip A, wax flowed out within 5 minutes of cutting, and a breakage of the cutting edge was observed. On the other hand, the chips B and C showed good cutting performance without any breakage of the cutting edge or fine chipping even after cutting for 60 minutes.
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】実施例2 直径0.5mmのタンタリウムの線を用いた熱フィラメ
ントCVD法により、下記の条件にて種々の表面粗さの
Mo基板上に下記表3に示すように種々の時間多結晶ダ
イヤモンドを析出させた。 原料ガス:H2 100sccm エタノール 4sccm 圧力 :200torr フィラメント温度:2200℃ 基板温度:850℃ フィラメントー基板間距離:6mmExample 2 By a hot filament CVD method using a tantalum wire having a diameter of 0.5 mm, various times of various times as shown in Table 3 below were obtained on a Mo substrate having various surface roughness under the following conditions. Crystalline diamond was deposited. Raw material gas: H 2 100 sccm Ethanol 4 sccm Pressure: 200 torr Filament temperature: 2200 ° C. Substrate temperature: 850 ° C. Filament-substrate distance: 6 mm
【0040】この後、ダイヤモンド析出Mo板を王水に
浸漬してMoを溶解除去して、ダイヤモンドのみを得
た。次に、ダイヤモンドをYAGレーザー切断後、超硬
合金チップ及び種々のセラミックチップ上(形状:SP
GN120304)にシリコンまたはシリコン合金によ
りろう付けして刃付け加工を行った。表3にダイヤモン
ド膜厚、すくい面粗度(Rmax )、ろう材として用いた
シリコンまたはシリコン合金の種類、ろう材層の厚さ、
ろう付け条件等、ダイヤモンドとシリコンまたはシリコ
ン合金界面をオージェ電子分光法により分析した結果等
を示す。Thereafter, the diamond-precipitated Mo plate was immersed in aqua regia to dissolve and remove Mo, and only diamond was obtained. Next, after cutting the diamond by YAG laser, on the cemented carbide chips and various ceramic chips (shape: SP
GN120304) was brazed with silicon or a silicon alloy and subjected to blade processing. Table 3 shows the diamond film thickness, rake surface roughness (R max ), the type of silicon or silicon alloy used as the brazing material, the brazing material layer thickness,
The results of analysis of the interface between diamond and silicon or silicon alloy by Auger electron spectroscopy, such as brazing conditions, are shown.
【0041】[0041]
【表3】 [Table 3]
【0042】これらのチップについて、A1−16%S
i合金を実施例1と同様に切削速度:600m/mi
n、切り込み:2mm、送り速度:0.4mm/rev
の切削条件で試験を行った。結果を表4に示す。表4か
ら明らかな様に、本発明による工具は60分切削後も刃
先の欠損が無く鋭い刃先が維持されていた。一方比較例
のNo.6は逃げ面摩耗幅が大きく、No.7はダイヤ
モンド及びシリコン合金層が酸化され接合ができなかっ
た。For these chips, A1-16% S
Cutting speed for i alloy as in Example 1 is 600 m / mi.
n, depth of cut: 2 mm, feed rate: 0.4 mm / rev
The test was conducted under the following cutting conditions. The results are shown in Table 4. As is clear from Table 4, the tool according to the present invention maintained a sharp cutting edge without any damage even after cutting for 60 minutes. On the other hand, in Comparative Example No. No. 6 has a large flank wear width, In No. 7, the diamond and silicon alloy layers were oxidized and could not be joined.
【0043】[0043]
【表4】 実施例3 マイクロ波プラズマCVD法により、表面粗さがRmax
で0.10μmのSi基板上に、下記の条件にて20時
間気相合成し、厚さが120μmの多結晶ダイヤモンド
膜を得た。 原料ガス(流量):H2 200cc/min CH4 2cc/min 圧力 :40torr 基板温度 :900℃ マイクロ波出力 :1kw[Table 4] Example 3 The surface roughness was R max by the microwave plasma CVD method.
Was subjected to vapor phase synthesis on a 0.10 μm Si substrate for 20 hours under the following conditions to obtain a polycrystalline diamond film having a thickness of 120 μm. Raw material gas (flow rate): H 2 200 cc / min CH 4 2 cc / min Pressure: 40 torr Substrate temperature: 900 ° C. Microwave output: 1 kw
【0044】この膜をYAGレーザーで工具刃先の形状
に2個切断した後、60℃の水酸化ナトリウム水溶液に
浸漬してSi基板を溶解除去してダイヤモンドのみから
なるダイヤモンド膜部材を得た。ダイヤモンド表面の粗
さはSi基板表面粗さが転写されており、Rmax で0.
11μmであった。Two pieces of this film were cut into the shape of a tool blade with a YAG laser and then immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide at 60 ° C. to dissolve and remove the Si substrate to obtain a diamond film member composed of only diamond. As for the roughness of the diamond surface, the surface roughness of the Si substrate is transferred, and R max is 0.
It was 11 μm.
【0045】更に、多結晶ダイヤモンドの1個を、元の
基板側がすくい面となるように、ダイヤモンドとSPG
N120308形状の超硬合金チップ間にシリコンを挟
んで真空度10-5torrの加熱炉に挿入し、温度を1
450℃に上げてシリコンを溶融し、その後、徐冷して
ダイヤモンドをろう付けした。ろう付け後、刃付け加工
を行い、工具Dを作製した。Furthermore, one polycrystalline diamond and SPG were used so that the original substrate side became the rake face.
Insert silicon into N120308-shaped cemented carbide chips and insert into a heating furnace with a vacuum degree of 10 -5 torr and set the temperature to 1
The temperature was raised to 450 ° C. to melt the silicon and then slowly cooled to braze the diamond. After brazing, the blade was worked to prepare a tool D.
【0046】一方残りの多結晶ダイヤモンド膜を用い
て、上記と同様にして多結晶ダイヤモンドチップを作製
し、その後に該チップの表面にマイクロ波プラズマCV
D法で上述と同じ条件でダイヤモンドを2時間成膜する
ことにより該チップのダイヤモンド表面を厚さ約12μ
mのダイヤモンドで被覆し、多結晶ダイヤモンドチップ
Eを作製した。チップEのすくい面の表面粗さはRmax
で1.0μmであった。またチップD,Eのいずれも、
ろう材層の厚さは約30μmであった。On the other hand, using the remaining polycrystalline diamond film, a polycrystalline diamond tip is produced in the same manner as described above, and then microwave plasma CV is applied to the surface of the tip.
The diamond surface of the chip is formed to a thickness of about 12 μm by forming a diamond film for 2 hours by the method D under the same conditions as described above.
A polycrystalline diamond tip E was produced by coating with m diamond. The surface roughness of the rake face of the tip E is R max
Was 1.0 μm. Also, both chips D and E
The brazing material layer had a thickness of about 30 μm.
【0047】次に、これらのチップについて、被削材A
1−20%Si合金の丸棒を用いて切削速度:400m
/min、切り込み:2mm、送り速度:0.4mm/
revの条件で乾式連続切削を行ない、切削性能を評価
した。その結果、Dのチップは切削5分で欠損したが、
Eのチップについては90分切削後も刃先の欠損はみら
れなかった。Next, for these chips, the work material A
Cutting speed: 400m using a round bar of 1-20% Si alloy
/ Min, depth of cut: 2 mm, feed rate: 0.4 mm /
Dry continuous cutting was performed under the condition of rev, and the cutting performance was evaluated. As a result, the chip of D was chipped 5 minutes after cutting,
Regarding the tip of E, no breakage of the cutting edge was observed even after 90 minutes of cutting.
【0048】実施例4 実施例3と同様にして、表面粗さがRmax で0.04μ
mと0.7μmの2種類のSi基板上に多結晶ダイヤモ
ンドを20時間成膜して膜厚120μmのダイヤモンド
膜を得た。その後、ダイヤモンドが形成された各基板に
ついてYAGレーザーで基板ごと各2枚ずつ工具刃先形
状に切断し、60℃の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し
てSi基板を溶解除去して多結晶ダイヤモンド膜のみを
得た。このときのダイヤモンドの元のシリコン基板側の
表面の粗さは、シリコンの表面粗さが転写されており、
シリコンの表面粗さと同じ値であった。Example 4 In the same manner as in Example 3, the surface roughness R max was 0.04 μm.
Polycrystalline diamond was deposited on two types of Si substrates of m and 0.7 μm for 20 hours to obtain a diamond film having a thickness of 120 μm. Then, with respect to each substrate on which the diamond was formed, each of the two substrates was cut into a tool edge shape by a YAG laser and immersed in a sodium hydroxide aqueous solution at 60 ° C. to dissolve and remove the Si substrate to remove only the polycrystalline diamond film. Obtained. The surface roughness of the original silicon substrate side of the diamond at this time, the surface roughness of silicon is transferred,
It was the same value as the surface roughness of silicon.
【0049】次に、これら4枚の多結晶ダイヤモンド膜
を、元の基板面側がすくい面となる様にダイヤモンドと
窒化珪素チップの間にシリコンを挟んで温度を1450
℃に上げてシリコンを溶融し、その後に徐冷してシリコ
ンを固化してダイヤモンドと窒化珪素チップをろう付け
し、刃立て加工を行ない4個の多結晶ダイヤモンドチッ
プを作製した。このときのチップ形状はSPGN120
304とした。また、シリコン接合は、真空度10-6t
orrの高真空中で行なった。Next, with these four polycrystalline diamond films, silicon was sandwiched between the diamond and the silicon nitride chip so that the original substrate surface side became the rake surface, and the temperature was 1450.
The temperature was raised to 0 ° C. to melt the silicon, followed by gradual cooling to solidify the silicon to braze the diamond and the silicon nitride chips, and perform edge cutting to prepare four polycrystalline diamond chips. The chip shape at this time is SPGN120.
It was set to 304. In addition, the silicon bond has a vacuum degree of 10 -6 t.
It was carried out in a high vacuum of orr.
【0050】これらのチップのうち、すくい面粗さがR
max で0.04μmのチップ(チップa)と0.7μm
のチップ(チップb)を各1個ずつ取り出し、これらの
チップの表面に下記の条件でマイクロ波プラズマCVD
によってダイヤモンドを成膜した。ろう付けされたダイ
ヤモンド膜の表面上にできた更に被覆されたダイヤモン
ド膜の表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、表面
には四角な形状であるダイヤモンドの結晶面の(10
0)面が膜厚方向とほぼ垂直に配向しているのが観察さ
れた。更にこれらのダイヤモンド膜で被覆されたチップ
のすくい面粗さを測定したところ、チップaのダイヤモ
ンド上に被覆したダイヤモンド膜の表面粗さはRmax で
0.15μm、チップbのダイヤモンド上に被覆したダ
イヤモンド膜の表面粗さはRmax で0.8μmであっ
た。以下これらのダイヤモンド被覆チップを夫々チップ
a1、チップb1と呼ぶことにする。 原料ガス :H2 185cc/min CH4 10cc/min CO 5cc/min 圧力 :30torr マイクロ波出力 :1.3kw 基板温度 :700℃ 合成時間 :7時間 膜厚 :15μmOf these chips, the rake surface roughness is R
max 0.04μm tip (chip a) and 0.7μm
One chip (chip b) is taken out, and microwave plasma CVD is performed on the surface of these chips under the following conditions.
To form a diamond film. When the surface of the diamond film further coated on the surface of the brazed diamond film was observed with a scanning electron microscope, the surface of the diamond crystal plane (10
It was observed that the (0) plane was oriented almost perpendicular to the film thickness direction. Further, when the rake surface roughness of the tip coated with these diamond films was measured, the surface roughness of the diamond film coated on the diamond of the tip a was R max of 0.15 μm, and the diamond on the tip b was coated. The surface roughness R max of the diamond film was 0.8 μm. Hereinafter, these diamond-coated chips will be referred to as chip a1 and chip b1, respectively. Raw material gas: H 2 185 cc / min CH 4 10 cc / min CO 5 cc / min Pressure: 30 torr Microwave output: 1.3 kw Substrate temperature: 700 ° C. Synthesis time: 7 hours Film thickness: 15 μm
【0051】残りの各1個ずつのチップa、チップbの
表面に、実施例3と同様の条件で2時間ダイヤモンドを
成膜した。このときのダイヤモンドの膜厚は12μmで
あった。これらのチップのすくい面粗さを測定したとこ
ろ、被覆したダイヤモンドの表面は粗く、チップaの場
合はRmax で1.0μm、チップbの場合はRmax で
1.7μmであった。このうち、チップaにダイヤモン
ドを被覆したチップについては、スカイフ盤を用いてチ
ップのすくい面を研磨して、すくい面粗さがRmaxで
0.05μmとしたチップa2を作製した。また、以後
チップbにダイヤモンドを被覆したチップはチップb2
と呼ぶことにする。Diamond was deposited for 2 hours on the surfaces of the remaining chips a and b under the same conditions as in Example 3. The diamond film thickness at this time was 12 μm. When the rake surface roughness of these chips was measured, the surface of the coated diamond was rough, and R max was 1.0 μm for chip a and R max was 1.7 μm for chip b. Among them, as for the chip in which the chip a was coated with diamond, the rake face of the chip was polished using a skiving machine to prepare a chip a2 having a rake face roughness of R max of 0.05 μm. In addition, a chip in which the chip b is coated with diamond is hereinafter referred to as the chip b2.
I will call it.
【0052】これらの4つのチップについて、被削材A
l−16%Si合金の丸棒を用いて、切削速度:400
m/min、切り込み:0.2mm、送り:0.1mm
/revの条件で乾式切削を行ない、切削性能を評価し
た。結果を表5に示す。表5から明らかな様に、全ての
チップについて刃先の欠損は見られなかったものの、す
くい面が粗いチップb1、チップb2についてはすくい
面に溶着は生じ、被削面粗さは粗くなった。それに対
し、すくい面が平滑なチップa1、チップa2は溶着が
生じず、良好な被削面が得られた。For these four chips, the work material A
Cutting speed: 400 using a round bar of 1-16% Si alloy
m / min, depth of cut: 0.2 mm, feed: 0.1 mm
Dry cutting was performed under the condition of / rev, and the cutting performance was evaluated. The results are shown in Table 5. As is clear from Table 5, the cutting edges were not found for all the chips, but for the chips b1 and b2 with rough rake faces, welding was generated on the rake faces and the roughness of the work surface was rough. On the other hand, the chips a1 and a2 having a smooth rake surface did not cause welding, and a good work surface was obtained.
【0053】[0053]
【表5】 [Table 5]
【0054】実施例5 直径0.5mm、長さ60mmのタンタルフィラメント
を用いた熱フィラメントCVD法により、下記の条件
で、種々の表面粗さのモリブデン基板上に種々の時間多
結晶ダイヤモンド膜を形成した。 原料ガス :H2 100ccm エタノール 5ccm 圧力 :200torr フィラメント温度:2200℃ 基板温度 :900℃ フィラメント−基板間距離:6mmExample 5 A polycrystalline diamond film was formed on a molybdenum substrate having various surface roughness for various times by the hot filament CVD method using a tantalum filament having a diameter of 0.5 mm and a length of 60 mm under the following conditions. did. Raw material gas: H 2 100 ccm Ethanol 5 ccm Pressure: 200 torr Filament temperature: 2200 ° C. Substrate temperature: 900 ° C. Filament-substrate distance: 6 mm
【0055】成膜終了後、1:1の硝フッ酸水溶液によ
ってモリブデン基板を除去し、多結晶ダイヤモンド膜の
みを得た。これらのダイヤモンド膜をYAGレーザーで
工具刃先形状に切断し、シリコンまたはシリコン合金を
用いて種々のセラミックチップ(SPGN12030
8)の刃先に接合し、刃立て加工を行ない種々の多結晶
ダイヤモンドチップを作製した。これらのチップに、更
に熱フィラメントCVD法により種々の厚さのダイヤモ
ンド膜をコーティングした。ダイヤモンド膜の厚さ(シ
リコンまたはシリコン合金で直接接合されたダイヤモン
ドの膜厚をa、接合されたダイヤモンド表面を被覆する
ダイヤモンドの膜厚をb)、接合条件、チップ基体種類
等を表6に記す。After the film formation was completed, the molybdenum substrate was removed with a 1: 1 aqueous solution of nitric hydrofluoric acid to obtain only a polycrystalline diamond film. These diamond films are cut into a tool edge shape by a YAG laser, and various ceramic chips (SPGN12030) are formed by using silicon or silicon alloy.
Various polycrystalline diamond chips were manufactured by bonding to the cutting edge of 8) and performing cutting. These chips were further coated with diamond films of various thicknesses by the hot filament CVD method. Table 6 shows the thickness of the diamond film (a is the thickness of the diamond directly bonded with silicon or a silicon alloy, b is the thickness of the diamond coating the surface of the bonded diamond), bonding conditions, and the type of chip substrate. .
【0056】[0056]
【表6】 [Table 6]
【0057】これらのチップに対して、切削性能を評価
した。被削材の形状は、円柱の側面から90°間隔で長
手方向に4枚のAl−16%Si合金の板を同じ長さ突
き出させたもので、切削速度:500m/min、切り
込み:2mm、送り:0.2mm/revの切削条件で
突き出したAl−16%Si合金の外周を長手方向に6
0分断続切削した。切削試験結果は下記表7のようにな
った。本発明ダイヤモンドチップは60分切削後も刃先
の欠損は見られず、耐欠損性に優れることがわかる。こ
れに対し、ダイヤモンドで表面を被覆しなかったチップ
(No.6)、被覆ダイヤモンドの膜厚が薄いもの(No.
7)及びダイヤモンド焼結体チップ(No.10)は共に
5分切削後に刃先の欠損が観察された。また、表6のサ
ンプルNo.8はろう付け後に表面をダイヤモンドで被覆
しようと試みたが、ろう材が溶出して成膜できなかっ
た。また、サンプルNo.9はダイヤモンド及びシリコン
が酸化して接合できなかった。The cutting performance of these chips was evaluated. The shape of the work material is four Al-16% Si alloy plates protruding at the same length in the longitudinal direction at 90 ° intervals from the side surface of the cylinder, cutting speed: 500 m / min, cut depth: 2 mm, Feed: 6 mm in the longitudinal direction on the outer circumference of the Al-16% Si alloy protruding under the cutting condition of 0.2 mm / rev.
It was cut intermittently for 0 minutes. The cutting test results are shown in Table 7 below. It can be seen that the diamond tip of the present invention is excellent in fracture resistance even after cutting for 60 minutes, with no fracture of the cutting edge. On the other hand, chips whose surface was not coated with diamond (No. 6) and coated diamonds with a thin film thickness (No. 6)
Both of 7) and the diamond sintered body chip (No. 10) were observed to have chipped edges after cutting for 5 minutes. Further, in sample No. 8 in Table 6, an attempt was made to coat the surface with diamond after brazing, but the brazing material was eluted and a film could not be formed. Further, in sample No. 9, diamond and silicon were oxidized and could not be joined.
【0058】[0058]
【表7】 [Table 7]
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、ダ
イヤモンド膜部材を母材の切削作用部分にろう付けする
ためのろう材として、シリコンまたはシリコン合金を用
いることによって、耐熱性に優れた高強度の気相合成ダ
イヤモンドろう付け工具が得られた。また上記の様なに
気相合成ダイヤモンドろう付け工具において、少なくと
も露出しているダイヤモンド膜部材を、更に気相合成ダ
イヤモンド膜で被覆することによって、靭性を格段に高
めて優れた耐欠損性を示す気相合成ダイヤモンドろう付
け工具が実現できた。EFFECT OF THE INVENTION The present invention is configured as described above, and is excellent in heat resistance by using silicon or a silicon alloy as a brazing material for brazing the diamond film member to the cutting action portion of the base material. A high-strength vapor-phase synthetic diamond brazing tool was obtained. Further, in the vapor phase synthetic diamond brazing tool as described above, at least the exposed diamond film member is further covered with the vapor phase synthetic diamond film, whereby the toughness is remarkably enhanced and excellent fracture resistance is exhibited. A vapor phase synthetic diamond brazing tool was realized.
【図1】基板上にダイヤモンド核が柱状組織に成長する
過程を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a process in which a diamond nucleus grows into a columnar structure on a substrate.
【図2】ダイヤモンド膜部材を工具母材にろう付けした
工具の刃先部を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a cutting edge portion of a tool in which a diamond film member is brazed to a tool base material.
【図3】ダイヤモンド膜を被覆した気相合成ダイヤモン
ドろう付け工具の刃先部を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a cutting edge portion of a vapor phase synthetic diamond brazing tool coated with a diamond film.
【図4】Si基板12上にダイヤモンド膜10を形成し
た様子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which a diamond film 10 is formed on a Si substrate 12.
【図5】切断後のダイヤモンド膜10およびSi基板1
2を示す説明図である。FIG. 5: Diamond film 10 and Si substrate 1 after cutting
It is explanatory drawing which shows 2.
【図6】ダイヤモンド膜部材5の外観を示す斜視図であ
る。FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of the diamond film member 5.
【図7】ダイヤモンド膜部材5と超硬チップ15の間に
シリコンパウダー14を挿入する様子を示す説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory view showing how the silicon powder 14 is inserted between the diamond film member 5 and the cemented carbide tip 15.
【図8】Si基板12を溶解除去しないダイヤモンド膜
10を超硬チップ15にろう付けする様子を示す説明図
である。FIG. 8 is an explanatory view showing a state in which the diamond film 10 which does not dissolve and remove the Si substrate 12 is brazed to the cemented carbide tip 15.
【図9】作製された気相合成ダイヤモンドろう付け工具
の外観を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing the external appearance of the produced vapor-phase synthetic diamond brazing tool.
1 基板 2 ダイヤモンド核 3 ダイヤモンド粒 4 柱状組織 5 ダイヤモンド膜部材 6 工具母材 7 ろう材層 8、10 ダイヤモンド膜 12 Si基板 1 Substrate 2 Diamond Nucleus 3 Diamond Grain 4 Columnar Structure 5 Diamond Film Member 6 Tool Base Material 7 Brazing Material Layer 8, 10 Diamond Film 12 Si Substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 29/04 W 8216−4G (72)発明者 安永 龍哉 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 河田 和久 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 蔡 政憲 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location C30B 29/04 W 8216-4G (72) Inventor Tatsuya Yasunaga 1-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo No. 5 In Kobe Research Institute of Kobe Steel, Ltd. (72) Inventor Kazuhisa Kawada 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Inside Kobe Research Institute of Kobe Steel, Ltd. (72) Masanori Cai 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Kobe Steel Works, Ltd. Kobe Research Institute
Claims (10)
具母材の作用部分に、気相合成法によって予め該部分の
外形に対応した形状に形成しておいたダイヤモンド膜部
材が、シリコンまたはシリコン合金からなるろう材を介
してろう付けされたものであることを特徴とする気相合
成ダイヤモンドろう付け工具。1. A diamond film member, which has been formed in advance in a shape corresponding to the outer shape of a tool base material made of cemented carbide or ceramics by a vapor phase synthesis method on the working portion, is made of silicon or a silicon alloy. A vapor-phase synthetic diamond brazing tool, which is brazed via a brazing material.
mである請求項1に記載の気相合成ダイヤモンドろう付
け工具。2. The brazing filler metal has a thickness of 0.5 to 100 μm.
The vapor-phase synthetic diamond brazing tool according to claim 1, wherein m is m.
A,6A族の金属元素よりなる群から選ばれる1種類以
上の金属元素を含有するものである請求項1または2に
記載の気相合成ダイヤモンドろう付け工具。3. A silicon alloy is used in the periodic table 4A, 5
The vapor phase synthetic diamond brazing tool according to claim 1 or 2, which contains one or more kinds of metal elements selected from the group consisting of metal elements of Group A and 6A.
う材上にダイヤモンド膜部材を気相合成した後、超硬合
金またはセラミックスからなる工具母材上の作用部分
に、ろう材側が工具母材と接するように配置し、引き続
き前記ろう材を溶融した後に冷却固化させてダイヤモン
ド膜部材を工具母材上にろう付けすることを特徴とする
気相合成ダイヤモンドろう付け工具の製造方法。4. A diamond film member is vapor-phase-synthesized on a brazing filler metal made of silicon or a silicon alloy, and then the brazing filler metal side is brought into contact with the tool base metal on an operating portion of the tool base metal made of cemented carbide or ceramics. The method for producing a vapor-phase synthetic diamond brazing tool, comprising: arranging the brazing filler metal in the above position and subsequently melting and brazing the brazing filler metal to braze the diamond film member onto the tool base metal.
を基板上に合成した後、該ダイヤモンド膜部材と基板と
の接合面側が、超硬合金またはセラミックスからなる工
具母材のすくい面側となるように配置すると共に、前記
工具母材とダイヤモンド膜部材との間に、シリコンまた
はシリコン合金からなるろう材を配置し、該ろう材を溶
融した後冷却固化させて前記ダイヤモンド膜部材を工具
母材上にろう付けし、且つ前記基板をろう付けの前また
は後で除去することを特徴とする気相合成ダイヤモンド
ろう付け工具の製造方法。5. After synthesizing a diamond film member on a substrate by a vapor phase synthesis method, the joint surface side of the diamond film member and the substrate is the rake face side of a tool base material made of cemented carbide or ceramics. And a brazing material made of silicon or a silicon alloy is arranged between the tool base material and the diamond film member, and the brazing material is melted and then cooled and solidified so that the diamond film member is placed on the tool base material. A method for manufacturing a vapor phase synthetic diamond brazing tool, which comprises brazing the substrate and removing the substrate before or after the brazing.
具母材の作用部分に、気相合成法によって予め該部分の
外形に対応した形状に形成しておいたダイヤモンド膜部
材が、シリコンまたはシリコン合金からなるろう材を介
してろう付けされると共に、少なくとも前記ダイヤモン
ド膜部材の露出部分に、更に気相合成ダイヤモンド膜が
被覆されたものであることを特徴とする気相合成ダイヤ
モンドろう付け工具。6. A diamond film member formed in advance in a shape corresponding to the outer shape of a tool base material made of cemented carbide or ceramics by a gas phase synthesis method on a working portion is made of silicon or a silicon alloy. A vapor phase synthetic diamond brazing tool, wherein the vapor phase synthetic diamond brazing tool is brazed via a brazing material, and at least the exposed portion of the diamond film member is further coated with a vapor phase synthetic diamond film.
面が、ダイヤモンド結晶面の(100)面で配向したも
のである請求項6に記載の気相合成ダイヤモンドろう付
け工具。7. The vapor phase synthetic diamond brazing tool according to claim 6, wherein the surface of the vapor phase synthetic diamond film to be coated is oriented in the (100) plane of the diamond crystal plane.
均膜厚が、1〜200μmであり、且つすくい面側にお
ける合計ダイヤモンド膜厚が50〜1000μmである
請求項6または7に記載の気相合成ダイヤモンドろう付
け工具。8. The vapor phase according to claim 6 or 7, wherein the vapor phase synthetic diamond film to be coated has an average film thickness of 1 to 200 μm, and the total diamond film thickness on the rake face side is 50 to 1000 μm. A synthetic diamond brazing tool.
A,6A族の金属元素(但し、Crを除く)よりなる群
から選ばれる1種類以上の金属元素を含有するものであ
る請求項6〜8のいずれかに記載の気相合成ダイヤモン
ドろう付け工具。9. A silicon alloy is selected from the group consisting of 4A and 5 of the periodic table.
The vapor-phase synthetic diamond brazing tool according to any one of claims 6 to 8, which contains one or more kinds of metal elements selected from the group consisting of A and 6A group metal elements (excluding Cr). .
材を基板上に合成した後、該ダイヤモンド膜部材と基板
との接合面側が、超硬合金またはセラミックスからなる
工具母材のすくい面側となるように配置すると共に、前
記工具母材とダイヤモンド膜部材との間に、シリコンま
たはシリコン合金からなるろう材を配置し、該ろう材を
溶融した後冷却固化させて前記ダイヤモンド膜部材を工
具母材上にろう付けし、且つ前記基板をろう付けの前ま
たは後で除去し、更にダイヤモンド膜部材の刃立て加工
を行なった後に、少なくとも前記ダイヤモンド膜部材の
露出部分を気相合成ダイヤモンド膜で被覆することを特
徴とする気相合成ダイヤモンドろう付け工具の製造方
法。10. After synthesizing a diamond film member on a substrate by a vapor phase synthesis method, a joint surface side of the diamond film member and the substrate is a rake face side of a tool base material made of cemented carbide or ceramics. And a brazing material made of silicon or a silicon alloy is arranged between the tool base material and the diamond film member, and the brazing material is melted and then cooled and solidified so that the diamond film member is placed on the tool base material. After brazing, removing the substrate before or after brazing, and further performing a cutting process on the diamond film member, at least the exposed portion of the diamond film member is coated with a vapor phase synthetic diamond film. A method for manufacturing a vapor phase synthetic diamond brazing tool, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33868993A JPH07196379A (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Tool for brazing synthetic diamond in gas phase and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33868993A JPH07196379A (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Tool for brazing synthetic diamond in gas phase and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07196379A true JPH07196379A (en) | 1995-08-01 |
Family
ID=18320535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33868993A Withdrawn JPH07196379A (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Tool for brazing synthetic diamond in gas phase and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07196379A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-12-28 JP JP33868993A patent/JPH07196379A/en not_active Withdrawn
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