JPH0788580B2 - ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法Info
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- JPH0788580B2 JPH0788580B2 JP15830086A JP15830086A JPH0788580B2 JP H0788580 B2 JPH0788580 B2 JP H0788580B2 JP 15830086 A JP15830086 A JP 15830086A JP 15830086 A JP15830086 A JP 15830086A JP H0788580 B2 JPH0788580 B2 JP H0788580B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンドの薄膜を表面に被覆した超硬合
金及びその製造方法に関する。
金及びその製造方法に関する。
最近、気相反応法を利用して炭化水素と水素の混合気体
から加熱したシリコンやダイヤモンド等の母材表面にダ
イヤモンド薄膜を析出させる、いわゆるダイヤモンドコ
ーテイング技術が開発され（松本精一郎、日本結晶学会
誌、25、212（1983）参照）、従来の超高圧高温による
ダイヤモンド合成技術に比較してコストが安く、母材形
状の制約がないことから極めて注目を集めている。
から加熱したシリコンやダイヤモンド等の母材表面にダ
イヤモンド薄膜を析出させる、いわゆるダイヤモンドコ
ーテイング技術が開発され（松本精一郎、日本結晶学会
誌、25、212（1983）参照）、従来の超高圧高温による
ダイヤモンド合成技術に比較してコストが安く、母材形
状の制約がないことから極めて注目を集めている。
このダイヤモンドコーテイング技術においては母材の表
面状態が極めて重要であることが知られており、例えば
特開昭60−86096号公報に記載されたように、ダイヤモ
ンドコーテイングに先立つて母材表面を遊離状態のダイ
ヤモンド砥粒等で傷つけ処理することが必須とされてい
る。このダイヤモンド砥粒での傷つけ処理がなにゆえ必
要か詳細は明らかではないが、少なくとも形成された傷
がダイヤモンドの核生成のサイトとして働くものと考え
られる。
面状態が極めて重要であることが知られており、例えば
特開昭60−86096号公報に記載されたように、ダイヤモ
ンドコーテイングに先立つて母材表面を遊離状態のダイ
ヤモンド砥粒等で傷つけ処理することが必須とされてい
る。このダイヤモンド砥粒での傷つけ処理がなにゆえ必
要か詳細は明らかではないが、少なくとも形成された傷
がダイヤモンドの核生成のサイトとして働くものと考え
られる。
上記ダイヤモンドコーテイング技術を用いて、WC−Co系
ないしWC−（Ti,Ta）Ｃ−Co系等の超硬合金の表面にダ
イヤモンド薄膜を形成し、切削工具として利用すること
が考えられている。しかし、ダイヤモンドコーテイング
に先立つての遊離状態でのダイヤモンド砥粒等による傷
つけ処理は、母材がシリコンウエハーのように比較的研
削性に富む材料であれば容易であるが、超硬合金は極め
て研削性が悪いために困難な作業である。特に、三次元
的に複雑な形状をしている切削工具では必要な部分をむ
らなく傷つけ処理するのは極めて困難であり、例えば細
径のツイストドリルやエンドミル等は事実上ダイヤモン
ド砥粒による均一な傷つけ処理が不可能であり、これら
の表面を切削工具として有効な状態のダイヤモンド薄膜
で被覆することは困難であつた。
ないしWC−（Ti,Ta）Ｃ−Co系等の超硬合金の表面にダ
イヤモンド薄膜を形成し、切削工具として利用すること
が考えられている。しかし、ダイヤモンドコーテイング
に先立つての遊離状態でのダイヤモンド砥粒等による傷
つけ処理は、母材がシリコンウエハーのように比較的研
削性に富む材料であれば容易であるが、超硬合金は極め
て研削性が悪いために困難な作業である。特に、三次元
的に複雑な形状をしている切削工具では必要な部分をむ
らなく傷つけ処理するのは極めて困難であり、例えば細
径のツイストドリルやエンドミル等は事実上ダイヤモン
ド砥粒による均一な傷つけ処理が不可能であり、これら
の表面を切削工具として有効な状態のダイヤモンド薄膜
で被覆することは困難であつた。
本発明は、切削工具のような複雑な形状をした超硬合金
の表面に有効にダイヤモンド薄膜を形成したダイヤモン
ド被覆超硬合金及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。
の表面に有効にダイヤモンド薄膜を形成したダイヤモン
ド被覆超硬合金及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。
本発明者等は、結晶粒界やデイスロケーシヨン等も核生
成のサイトとして有効であるとの知見から、超硬合金の
WC界面がダイヤモンドの核生成のサイトにならないか詳
細に検討した結果、本発明に到達したものである。
成のサイトとして有効であるとの知見から、超硬合金の
WC界面がダイヤモンドの核生成のサイトにならないか詳
細に検討した結果、本発明に到達したものである。
即ち、本発明のダイヤモンド被覆超硬合金は、Coを含有
する超硬合金で、ダイヤモンド薄膜で被覆された部分の
超硬合金表面のWC結晶がCo金属よりも0.05μｍ以上0.5
μｍ以下の段差で突出していることを特徴とする。
する超硬合金で、ダイヤモンド薄膜で被覆された部分の
超硬合金表面のWC結晶がCo金属よりも0.05μｍ以上0.5
μｍ以下の段差で突出していることを特徴とする。
かかるダイヤモンド被覆超硬合金の製造方法は、Coを含
有する超硬合金の表面上に気相反応によりダイヤモンド
薄膜を析出させる前に、超硬合金の被覆されるべき部分
の表面を80メツシユ以上で400メツシユ以下の粒度のダ
イヤモンド砥石にて研削仕上を行うことを特徴としてい
る。
有する超硬合金の表面上に気相反応によりダイヤモンド
薄膜を析出させる前に、超硬合金の被覆されるべき部分
の表面を80メツシユ以上で400メツシユ以下の粒度のダ
イヤモンド砥石にて研削仕上を行うことを特徴としてい
る。
WC−Co系ないしWC−（Ti,Ta）Ｃ−Co系等の超硬合金は
いずれも粉末冶金法による焼結を経て製造され、微細な
WC結晶とこれを結合するCo金属とを含有している。焼結
後の超硬合金は表面がCo金属で覆われているのでこれを
除き、表面のWC結晶がCo金属よりも0.05μｍ以上0.5μ
ｍ以下の段差で突出した状態とすることにより、これら
の結晶界面からの核生成が可能となり、完全なダイヤモ
ンド薄膜が形成される。
いずれも粉末冶金法による焼結を経て製造され、微細な
WC結晶とこれを結合するCo金属とを含有している。焼結
後の超硬合金は表面がCo金属で覆われているのでこれを
除き、表面のWC結晶がCo金属よりも0.05μｍ以上0.5μ
ｍ以下の段差で突出した状態とすることにより、これら
の結晶界面からの核生成が可能となり、完全なダイヤモ
ンド薄膜が形成される。
このような表面状態を得るために超硬合金の被覆される
べき部分の表面を80メツシユ〜400メツシユの間の粒度
のダイヤモンド砥石にて研削仕上を行うのであるが、粒
度が80メツシユ未満では表面の乱れが大きくなりすぎ、
又400メツシユを超えると表面のWC結晶とCo金属との段
差が小さすぎて好ましくない。遊離状態のダイヤモンド
砥粒のみでの研磨は、やはり表面のWC結晶とCo金属との
段差が小さすぎるので採用できない。
べき部分の表面を80メツシユ〜400メツシユの間の粒度
のダイヤモンド砥石にて研削仕上を行うのであるが、粒
度が80メツシユ未満では表面の乱れが大きくなりすぎ、
又400メツシユを超えると表面のWC結晶とCo金属との段
差が小さすぎて好ましくない。遊離状態のダイヤモンド
砥粒のみでの研磨は、やはり表面のWC結晶とCo金属との
段差が小さすぎるので採用できない。
以下、実施例により本発明を更に説明する。
実施例１ 母材として焼結により製造した超硬合金チツプ（WC95重
量％、Co5重量％）を使用し、そのチツプの全表面を粒
度200メツシユのダイヤモンド砥石で研削加工した。こ
の表面のWC結晶粒子はCo金属よりも0.15μｍ突出してい
た。マイクロ波プラズマCVD装置において、50TorrでH2
とCH4の混合気体から950℃に加熱した上記チツプにダイ
ヤモンドコーテイングを５時間実施した。冷却後にチツ
プを走査型電子顕微鏡で調べたところ陵線の明確な粒子
が表面を完全に被覆しており、更に電子線回折、Ｘ線回
折及びラマンスペクトルにより、この被覆物質がダイヤ
モンドであることが確認された。
量％、Co5重量％）を使用し、そのチツプの全表面を粒
度200メツシユのダイヤモンド砥石で研削加工した。こ
の表面のWC結晶粒子はCo金属よりも0.15μｍ突出してい
た。マイクロ波プラズマCVD装置において、50TorrでH2
とCH4の混合気体から950℃に加熱した上記チツプにダイ
ヤモンドコーテイングを５時間実施した。冷却後にチツ
プを走査型電子顕微鏡で調べたところ陵線の明確な粒子
が表面を完全に被覆しており、更に電子線回折、Ｘ線回
折及びラマンスペクトルにより、この被覆物質がダイヤ
モンドであることが確認された。
同じ超硬合金のチツプ全表面を1000メツシユのダイヤモ
ンド砥粒で研磨した。この表面のWC結晶粒子はCo金属よ
りも0.03μｍ突出していた。上記と同様にダイヤモンド
コーテイングを実施した結果、表面にダイヤモンド粒子
が析出するものの、核粒子間が接触せず連続した薄膜が
形成されなかつた。
ンド砥粒で研磨した。この表面のWC結晶粒子はCo金属よ
りも0.03μｍ突出していた。上記と同様にダイヤモンド
コーテイングを実施した結果、表面にダイヤモンド粒子
が析出するものの、核粒子間が接触せず連続した薄膜が
形成されなかつた。
更に、同じ超硬合金のチツプ全表面をダイヤモンド砥粒
で研磨したのち、800メツシユのダイヤモンド砥粒で30
分間傷つけ処理を行い、上記と同様にダイヤモンドコー
テイングを実施したところ、平滑な表面ではWC結晶粒子
とCo金属の段差は0.08μｍで不完全ながらダイヤモンド
薄膜が析出するものの、傷つけ処理が困難なチツプ側面
や、特に湾曲部では上記段差が0.02μｍであるためほと
んどダイヤモンド薄膜の析出がなかつた。
で研磨したのち、800メツシユのダイヤモンド砥粒で30
分間傷つけ処理を行い、上記と同様にダイヤモンドコー
テイングを実施したところ、平滑な表面ではWC結晶粒子
とCo金属の段差は0.08μｍで不完全ながらダイヤモンド
薄膜が析出するものの、傷つけ処理が困難なチツプ側面
や、特に湾曲部では上記段差が0.02μｍであるためほと
んどダイヤモンド薄膜の析出がなかつた。
尚、焼結したままの超硬合金の表面にはダイヤモンド薄
膜が全く析出しないことが確認された。
膜が全く析出しないことが確認された。
実施例２ 上記実施例１と同じ超硬合金のチツプを、夫々（Ａ）60
メツシユ、（Ｂ）100メツシユ、（Ｃ）200メツシユ、
（Ｄ）400メツシユ及び（Ｅ）800メツシユのダイヤモン
ド砥石で研削仕上を行い、その後実施例１と同じ条件で
ダイヤモンドコーテイングを実施した。比較のために
（Ｆ）200メツシユのダイヤモンド砥石で研削仕上した
だけのダイヤモンド薄膜を有しないチツプも準備した。
尚、各チツプ（Ａ）から（Ｆ）の表面でのWC結晶粒子と
Co金属の段差は夫々（Ａ）0.52μｍ、（Ｂ）0.12μｍ、
（Ｃ）0.10μｍ、（Ｄ）0.08μｍ、（Ｅ）0.03μｍ、
（Ｆ）0.10μｍであつた。
メツシユ、（Ｂ）100メツシユ、（Ｃ）200メツシユ、
（Ｄ）400メツシユ及び（Ｅ）800メツシユのダイヤモン
ド砥石で研削仕上を行い、その後実施例１と同じ条件で
ダイヤモンドコーテイングを実施した。比較のために
（Ｆ）200メツシユのダイヤモンド砥石で研削仕上した
だけのダイヤモンド薄膜を有しないチツプも準備した。
尚、各チツプ（Ａ）から（Ｆ）の表面でのWC結晶粒子と
Co金属の段差は夫々（Ａ）0.52μｍ、（Ｂ）0.12μｍ、
（Ｃ）0.10μｍ、（Ｄ）0.08μｍ、（Ｅ）0.03μｍ、
（Ｆ）0.10μｍであつた。
これらのチツプ（Ａ）から（Ｆ）について、下記の条件
で切削試験を実施した； 被切削材 AC4C 切削速度 1500m/min 送 り 0.20mm/rev 切り込み 1mm ホルダー FP21R−44A その結果、（Ａ）は１分28秒の切削でフランク摩耗が0.
20mm以上、（Ｅ）は１分38秒でフランク摩耗0.20mm以
上、及び（Ｆ）は１分30秒でフランク摩耗0.20mm以上で
いずれも寿命となつた。一方、（Ｂ），（Ｃ）及び
（Ｄ）は10分の切削でフランク摩耗が０であり、さらに
切削可能であつた。
で切削試験を実施した； 被切削材 AC4C 切削速度 1500m/min 送 り 0.20mm/rev 切り込み 1mm ホルダー FP21R−44A その結果、（Ａ）は１分28秒の切削でフランク摩耗が0.
20mm以上、（Ｅ）は１分38秒でフランク摩耗0.20mm以
上、及び（Ｆ）は１分30秒でフランク摩耗0.20mm以上で
いずれも寿命となつた。一方、（Ｂ），（Ｃ）及び
（Ｄ）は10分の切削でフランク摩耗が０であり、さらに
切削可能であつた。
本発明によれば、Coを含有する超硬合金について、ダイ
ヤモンドコーテイング技術によつて超硬合金の表面に連
続した完全なダイヤモンド薄膜を形成することができ、
更に、複雑な形状をした超硬合金の表面も完全にダイヤ
モンド薄膜で被覆できるので新規な切削工具を安価に提
供することができる。
ヤモンドコーテイング技術によつて超硬合金の表面に連
続した完全なダイヤモンド薄膜を形成することができ、
更に、複雑な形状をした超硬合金の表面も完全にダイヤ
モンド薄膜で被覆できるので新規な切削工具を安価に提
供することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】表面に気相反応により析出させたダイヤモ
ンド薄膜を有するダイヤモンド被覆超硬合金において、
Coを含有する超硬合金のダイヤモンド薄膜で被覆された
部分の表面のWC結晶がCo金属よりも0.05μｍ以上0.5μ
ｍ以下の段差で突出していることを特徴とするダイヤモ
ンド被覆超硬合金。 - 【請求項２】超硬合金の表面上に気相反応によりダイヤ
モンド薄膜を析出させるダイヤモンド被覆超硬合金の製
造方法において、Coを含有する超硬合金の被覆されるべ
き部分の表面を80メツシユ〜400メツシユの粒度のダイ
ヤモンド砥石にて研削仕上げを行つた後、この表面にダ
イヤモンド薄膜を析出させることを特徴とするダイヤモ
ンド被覆超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830086A JPH0788580B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830086A JPH0788580B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314869A JPS6314869A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0788580B2 true JPH0788580B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15668603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15830086A Expired - Fee Related JPH0788580B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788580B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0396102U (ja) * | 1990-01-24 | 1991-10-01 | ||
| US5585176A (en) * | 1993-11-30 | 1996-12-17 | Kennametal Inc. | Diamond coated tools and wear parts |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
| JP2003251503A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-09-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面被覆切削工具 |
| JP2024069032A (ja) * | 2022-11-09 | 2024-05-21 | 株式会社ファインテック | 刃物および刃物の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP15830086A patent/JPH0788580B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6314869A (ja) | 1988-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |