JPH11172361A - 表面被覆超硬合金及びその製造法 - Google Patents
表面被覆超硬合金及びその製造法Info
- Publication number
- JPH11172361A JPH11172361A JP33575397A JP33575397A JPH11172361A JP H11172361 A JPH11172361 A JP H11172361A JP 33575397 A JP33575397 A JP 33575397A JP 33575397 A JP33575397 A JP 33575397A JP H11172361 A JPH11172361 A JP H11172361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- coated
- diamond
- layer
- content
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 皮覆の密着強度、耐摩耗性、靱性に優れたダ
イヤモンド被覆超硬合金を提供すること。 【解決手段】 硬質成分として炭化タングステン、結合
相成分としてＣｏ、残部が不可避的不純物からなる超硬
合金母材の表面に０．５〜５０μｍの気相合成ダイヤモ
ンドを形成した表面被覆超硬合金において、（ａ）該超
硬合金母材がダイヤモンド被覆面から内部に向かってＣ
ｏ含有量が増加する傾斜組成を有し、（ｂ）該被覆面か
ら１ｍｍ深さ迄の表層部の超硬合金のＣｏ含有量が０．
０１〜１重量％であり、その下部の中間組成の超硬合金
組成領域を介して更に内側の超硬合金内層部のＣｏ含有
量が４〜２５重量％の範囲にあることを特徴とする表面
被覆超硬合金。
イヤモンド被覆超硬合金を提供すること。 【解決手段】 硬質成分として炭化タングステン、結合
相成分としてＣｏ、残部が不可避的不純物からなる超硬
合金母材の表面に０．５〜５０μｍの気相合成ダイヤモ
ンドを形成した表面被覆超硬合金において、（ａ）該超
硬合金母材がダイヤモンド被覆面から内部に向かってＣ
ｏ含有量が増加する傾斜組成を有し、（ｂ）該被覆面か
ら１ｍｍ深さ迄の表層部の超硬合金のＣｏ含有量が０．
０１〜１重量％であり、その下部の中間組成の超硬合金
組成領域を介して更に内側の超硬合金内層部のＣｏ含有
量が４〜２５重量％の範囲にあることを特徴とする表面
被覆超硬合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表面被覆超硬合金及
びその製造方法に関し、特に人工ダイヤモンド皮膜を密
着力良く形成し、かつ被覆超硬合金の強度及び靱性に優
れたダイヤモンド被覆超硬合金工具に関する。
びその製造方法に関し、特に人工ダイヤモンド皮膜を密
着力良く形成し、かつ被覆超硬合金の強度及び靱性に優
れたダイヤモンド被覆超硬合金工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金母材の表面に、チタンの炭化
物、窒化物、炭窒化物、アルミナ又はダイヤモンドなど
の硬質薄膜を気相より蒸着被覆した被覆ＷＣ基超硬合金
は母材の強靱性と、表面の耐摩耗性をあわせもつため、
従来の被覆しない超硬合金に比べ、より高能率な切削工
具や耐摩耗工具として被覆超硬合金工具が供されてい
る。しかし、従来のダイヤモンド表面被覆ＷＣ基超硬合
金では、ＷＣ基超硬合金基体表面に対する被覆層の付着
強度が十分でないため被覆層が剥離し易く工具としての
充分な寿命が得られなかった。この種の超硬合金基体
は、結合相形成成分としてのＣｏと分散相形成成分とし
てのＷＣから構成されるが、Ｃｏはダイヤモンド薄膜の
密着強度を低下させるのでダイヤモンド被覆層と接触す
るＷＣ基超硬合金表面部にはＣｏを多量に存在させない
ことが好ましいとされ、種々の技術が提案されている。
物、窒化物、炭窒化物、アルミナ又はダイヤモンドなど
の硬質薄膜を気相より蒸着被覆した被覆ＷＣ基超硬合金
は母材の強靱性と、表面の耐摩耗性をあわせもつため、
従来の被覆しない超硬合金に比べ、より高能率な切削工
具や耐摩耗工具として被覆超硬合金工具が供されてい
る。しかし、従来のダイヤモンド表面被覆ＷＣ基超硬合
金では、ＷＣ基超硬合金基体表面に対する被覆層の付着
強度が十分でないため被覆層が剥離し易く工具としての
充分な寿命が得られなかった。この種の超硬合金基体
は、結合相形成成分としてのＣｏと分散相形成成分とし
てのＷＣから構成されるが、Ｃｏはダイヤモンド薄膜の
密着強度を低下させるのでダイヤモンド被覆層と接触す
るＷＣ基超硬合金表面部にはＣｏを多量に存在させない
ことが好ましいとされ、種々の技術が提案されている。
【０００３】例えば、ダイヤモンド薄膜で被覆する超硬
合金母材としてＣｏ量が１〜４重量％の低Ｃｏ合金を用
い、表面のＣｏをエッチングにより除去すること（特開
昭６３−１００１８２号公報）、熱フィラメント法など
により形成したダイヤモンド皮膜を１〜２０μｍの平均
厚さとした表面被覆ＷＣ基超硬合金において、Ｃｏ含有
量を３〜８重量％、ＷＣの平均粒径を０．８〜３μｍと
し、該ダイヤモンド皮膜との接合表面部に平均厚さ１〜
１５μｍの脱Ｃｏ層を形成すること（特開平７−２２３
１０１号公報）が提案された。
合金母材としてＣｏ量が１〜４重量％の低Ｃｏ合金を用
い、表面のＣｏをエッチングにより除去すること（特開
昭６３−１００１８２号公報）、熱フィラメント法など
により形成したダイヤモンド皮膜を１〜２０μｍの平均
厚さとした表面被覆ＷＣ基超硬合金において、Ｃｏ含有
量を３〜８重量％、ＷＣの平均粒径を０．８〜３μｍと
し、該ダイヤモンド皮膜との接合表面部に平均厚さ１〜
１５μｍの脱Ｃｏ層を形成すること（特開平７−２２３
１０１号公報）が提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の表
面被覆超硬合金では、均一組成の低Ｃｏ合金は液相焼結
が難しく、強度、靱性が低いという欠点を有し、また超
硬合金の表面部のＣｏをエッチングにより除去する場合
は、本来あるべき所のＣｏを除去するためＣｏが抜けた
部分が表面欠陥となり強度を低下させてしまうという問
題があった。本発明は、このような従来のダイヤモンド
被覆ＷＣ基超硬合金の有する問題点を解消するためにな
されたものであって、従来技術では達成できなかった高
能率加工の条件下で、耐摩耗性と靱性を保持したダイヤ
モンド被覆ＷＣ基超硬合金工具を提供することを目的と
する。
面被覆超硬合金では、均一組成の低Ｃｏ合金は液相焼結
が難しく、強度、靱性が低いという欠点を有し、また超
硬合金の表面部のＣｏをエッチングにより除去する場合
は、本来あるべき所のＣｏを除去するためＣｏが抜けた
部分が表面欠陥となり強度を低下させてしまうという問
題があった。本発明は、このような従来のダイヤモンド
被覆ＷＣ基超硬合金の有する問題点を解消するためにな
されたものであって、従来技術では達成できなかった高
能率加工の条件下で、耐摩耗性と靱性を保持したダイヤ
モンド被覆ＷＣ基超硬合金工具を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的は、
以下に要約した各発明により効果的に達成することがで
きる。 （１）硬質成分として炭化タングステン、結合相成分と
してＣｏ、残部が不可避的不純物からなる超硬合金母材
の表面に０．５〜５０μｍの気相合成ダイヤモンドを形
成した表面被覆超硬合金において、（ａ）該超硬合金母
材がダイヤモンド被覆面から内部に向かってＣｏ含有量
が増加する傾斜組成を有し、（ｂ）該被覆面から１ｍｍ
深さ迄の表層部の超硬合金のＣｏ含有量が０．０１〜１
重量％であり、その下部の中間組成の超硬合金組成領域
を介して更に内側の超硬合金内層部のＣｏ含有量が４〜
２５重量％の範囲にあることを特徴とする表面被覆超硬
合金。 （２）該超硬合金母材を構成するＷＣの粒径が超硬合金
表層部で０．３〜１．５μｍ、該表層部の内側の強靱な
超硬合金内層部で２．０〜７μｍであり、該表層部と超
硬合金層内層部との中間層部で上記の中間の粒径をとる
ことを特徴とする上記（１）の表面被覆超硬合金。
以下に要約した各発明により効果的に達成することがで
きる。 （１）硬質成分として炭化タングステン、結合相成分と
してＣｏ、残部が不可避的不純物からなる超硬合金母材
の表面に０．５〜５０μｍの気相合成ダイヤモンドを形
成した表面被覆超硬合金において、（ａ）該超硬合金母
材がダイヤモンド被覆面から内部に向かってＣｏ含有量
が増加する傾斜組成を有し、（ｂ）該被覆面から１ｍｍ
深さ迄の表層部の超硬合金のＣｏ含有量が０．０１〜１
重量％であり、その下部の中間組成の超硬合金組成領域
を介して更に内側の超硬合金内層部のＣｏ含有量が４〜
２５重量％の範囲にあることを特徴とする表面被覆超硬
合金。 （２）該超硬合金母材を構成するＷＣの粒径が超硬合金
表層部で０．３〜１．５μｍ、該表層部の内側の強靱な
超硬合金内層部で２．０〜７μｍであり、該表層部と超
硬合金層内層部との中間層部で上記の中間の粒径をとる
ことを特徴とする上記（１）の表面被覆超硬合金。
【０００６】（３）該超硬合金表層部、中間層部及び内
層部のそれぞれのＣｏ含有量及びＷＣ粒径が異なり、各
層が１層以上からなる多層積層で構成された上記（１）
又は（２）に記載の表面被覆超硬合金。 （４）ダイヤモンド被膜の表面粗さがＲｍａｘ０．１μ
ｍ以下であり、膜厚が５μｍ以上のダイヤモンド被膜を
有することを特徴とする上記（１）〜（３）いずれかに
記載の表面被覆超硬合金。 （５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のＣｏ含有
量について傾斜組成を有する超硬合金を調製し、該超硬
合金の表面に気相合成法によりダイヤモンド被膜を形成
す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。
層部のそれぞれのＣｏ含有量及びＷＣ粒径が異なり、各
層が１層以上からなる多層積層で構成された上記（１）
又は（２）に記載の表面被覆超硬合金。 （４）ダイヤモンド被膜の表面粗さがＲｍａｘ０．１μ
ｍ以下であり、膜厚が５μｍ以上のダイヤモンド被膜を
有することを特徴とする上記（１）〜（３）いずれかに
記載の表面被覆超硬合金。 （５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のＣｏ含有
量について傾斜組成を有する超硬合金を調製し、該超硬
合金の表面に気相合成法によりダイヤモンド被膜を形成
す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。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記（１）の表面被覆超硬合金に
おいて、ダイヤモンドの被覆の厚さを０．５〜５０μｍ
とするのは、０．５μｍ未満では充分な耐摩耗性を維持
することができず、５０μｍを超えると該被膜が剥離し
易くなるからである。好ましい範囲は２〜３０μｍであ
る。（１）−（ａ）において、Ｃｏ含有量を内部に向か
って増加させる傾斜組成とするのは表層部を低Ｃｏ含有
量にして高硬度とし、内層部はＣｏ含有量を多くして靱
性を高めるためである。
おいて、ダイヤモンドの被覆の厚さを０．５〜５０μｍ
とするのは、０．５μｍ未満では充分な耐摩耗性を維持
することができず、５０μｍを超えると該被膜が剥離し
易くなるからである。好ましい範囲は２〜３０μｍであ
る。（１）−（ａ）において、Ｃｏ含有量を内部に向か
って増加させる傾斜組成とするのは表層部を低Ｃｏ含有
量にして高硬度とし、内層部はＣｏ含有量を多くして靱
性を高めるためである。
【０００８】そこで、（１）−（ｂ）では、１ｍｍ深さ
迄の表面層のＣｏ含有量を０．０１〜１重量％、好まし
くは０．１〜０．８重量％という低い値としダイヤモン
ド被膜との密着力を増加させる。Ｃｏ含有量が０．０１
％未満では、液相の生成が少なくなり超硬合金の焼結が
難しく緻密化ができなくなるし、また１％を超えると、
密着力の改善が期待できなくなる。上記表層部の下部に
は、Ｃｏ含有量が中間組成の領域を介して、Ｃｏ含有量
が４〜２５重量％、好ましくは５〜２０重量％の強靱な
超硬合金層内層部を設ける。４％未満では、靱性が充分
でなく、また２５％を超えると、耐熱性が低下して工具
寿命が改善されない。上記中間組成領域は、表層部と内
層部との中間組成のＣｏ含有量として熱応力を緩和させ
る。
迄の表面層のＣｏ含有量を０．０１〜１重量％、好まし
くは０．１〜０．８重量％という低い値としダイヤモン
ド被膜との密着力を増加させる。Ｃｏ含有量が０．０１
％未満では、液相の生成が少なくなり超硬合金の焼結が
難しく緻密化ができなくなるし、また１％を超えると、
密着力の改善が期待できなくなる。上記表層部の下部に
は、Ｃｏ含有量が中間組成の領域を介して、Ｃｏ含有量
が４〜２５重量％、好ましくは５〜２０重量％の強靱な
超硬合金層内層部を設ける。４％未満では、靱性が充分
でなく、また２５％を超えると、耐熱性が低下して工具
寿命が改善されない。上記中間組成領域は、表層部と内
層部との中間組成のＣｏ含有量として熱応力を緩和させ
る。
【０００９】上記（１）の発明においては、ダイヤモン
ド被覆超硬合金母材を表面が低Ｃｏ含有量の傾斜組成と
することで、表層部のＣｏのエッチング除去が不要とな
り、従来の表層部の母材の表面欠陥となったＣｏ除去部
がないため強度低下を避けながら密着力の高いダイヤモ
ンド被覆を得ることができる。すなわち、本発明では、
表層部のみが低Ｃｏ含有量の超硬合金母材を使用し、中
間層部を経て内層部が強靱な超硬合金から構成されるの
で、ダイヤモンド被覆の密着力が高く、表面が硬度の高
い超硬合金なので耐塑性変形性に優れ、かつ内層部が高
い靱性を有するので耐欠損性にも優れたダイヤモンド被
覆超硬合金が得られる。上記発明（１）に従い、傾斜組
成を有する母材を用いると、表層部と内層部の熱膨張率
の差により超硬合金母材のダイヤモンド被覆表面に圧縮
の残留応力が導入されるので破壊に結びつく表面の引張
り力に対して強化される利点を有する。
ド被覆超硬合金母材を表面が低Ｃｏ含有量の傾斜組成と
することで、表層部のＣｏのエッチング除去が不要とな
り、従来の表層部の母材の表面欠陥となったＣｏ除去部
がないため強度低下を避けながら密着力の高いダイヤモ
ンド被覆を得ることができる。すなわち、本発明では、
表層部のみが低Ｃｏ含有量の超硬合金母材を使用し、中
間層部を経て内層部が強靱な超硬合金から構成されるの
で、ダイヤモンド被覆の密着力が高く、表面が硬度の高
い超硬合金なので耐塑性変形性に優れ、かつ内層部が高
い靱性を有するので耐欠損性にも優れたダイヤモンド被
覆超硬合金が得られる。上記発明（１）に従い、傾斜組
成を有する母材を用いると、表層部と内層部の熱膨張率
の差により超硬合金母材のダイヤモンド被覆表面に圧縮
の残留応力が導入されるので破壊に結びつく表面の引張
り力に対して強化される利点を有する。
【００１０】上記の発明（２）においては、超硬合金表
層部のＷＣ粒径を０．３〜１．５μｍ、好ましくは０．
３〜０．８μｍとし、ダイヤモンド被膜表面をラップし
ない場合の表面粗さを向上させる。０．３μｍ未満では
当該超硬合金の製造が困難であり、また、１．５μｍを
超えると良好な表面粗さを維持することが難しくなる。
一方、内層部の強靱な超硬合金は、２．５〜７μｍ、好
ましくは３〜６μｍの中粒ないし粗粒とし、優れた靱性
を付与する。２．５μｍ未満では強度が低下し、また７
μｍを超えるとＷＣ粒子自体の強度が低下するという問
題が生じるので７μｍ以下とする。また、上記両層の中
間にある中間層超硬合金のＷＣ粒径は両者の中間の値と
する。
層部のＷＣ粒径を０．３〜１．５μｍ、好ましくは０．
３〜０．８μｍとし、ダイヤモンド被膜表面をラップし
ない場合の表面粗さを向上させる。０．３μｍ未満では
当該超硬合金の製造が困難であり、また、１．５μｍを
超えると良好な表面粗さを維持することが難しくなる。
一方、内層部の強靱な超硬合金は、２．５〜７μｍ、好
ましくは３〜６μｍの中粒ないし粗粒とし、優れた靱性
を付与する。２．５μｍ未満では強度が低下し、また７
μｍを超えるとＷＣ粒子自体の強度が低下するという問
題が生じるので７μｍ以下とする。また、上記両層の中
間にある中間層超硬合金のＷＣ粒径は両者の中間の値と
する。
【００１１】上記の発明（３）は、実際の製造工程では
Ｃｏ含有量とＷＣ粒径を連続的に傾斜させることは可能
ではあるが、コスト高を招くのでそれぞれを階段状に変
化させた積層とするものである。上記発明（４）は、ダ
イヤモンド被覆の膜厚が厚いとダイヤモンド粒子が粗粒
化し、表面粗さが粗くなるので表面をラップする必要が
あり、好ましくは表面粗さＲｍａｘを０．１μｍ以下、
特に０．０１〜０．０７μｍとするものである。また該
膜厚が充分でないとラップが難しいので、ラップ後のダ
イヤモンド被覆の最低膜厚を５μｍ、特に５〜２０μｍ
とするのが好ましい。
Ｃｏ含有量とＷＣ粒径を連続的に傾斜させることは可能
ではあるが、コスト高を招くのでそれぞれを階段状に変
化させた積層とするものである。上記発明（４）は、ダ
イヤモンド被覆の膜厚が厚いとダイヤモンド粒子が粗粒
化し、表面粗さが粗くなるので表面をラップする必要が
あり、好ましくは表面粗さＲｍａｘを０．１μｍ以下、
特に０．０１〜０．０７μｍとするものである。また該
膜厚が充分でないとラップが難しいので、ラップ後のダ
イヤモンド被覆の最低膜厚を５μｍ、特に５〜２０μｍ
とするのが好ましい。
【００１２】上記発明（５）のダイヤモンド被覆超硬合
金の製造方法は、ホットプレス法や通電加圧焼結法によ
り上記発明（１）〜（３）のいずれかの傾斜組成の超硬
合金を調製し、次いで該超硬合金の表面をＣＶＤ、ＰＶ
Ｄ法などの気相合成法によりダイヤモンドを被覆するも
のである。
金の製造方法は、ホットプレス法や通電加圧焼結法によ
り上記発明（１）〜（３）のいずれかの傾斜組成の超硬
合金を調製し、次いで該超硬合金の表面をＣＶＤ、ＰＶ
Ｄ法などの気相合成法によりダイヤモンドを被覆するも
のである。
【００１３】上記傾斜組成の超硬合金の製造は具体的に
は次のようにして行う。例えば、図１に示すような装置
を用い、粒径０．３〜１０μｍのＷＣ粉末と粒径１μｍ
のＣｏ粉末を組合せ配合し、ＷＣ粒径、Ｃｏ配合量を適
宜に調整した後、黒鉛型に各層の厚さを調節して粉末を
積層して加圧及び加熱電流による直接通電加熱を行う。
この方法では低温で短時間焼結が完成し、Ｃｏの移動が
抑制され予め積層した傾斜組成が維持されて応力制御が
行われる。同時にＷＣ粒子の成長が抑制されつつ、超硬
合金の緻密化が促進される。こうして特定の傾斜組成を
有する超硬合金母材を用いて、ダイヤモンドを被覆する
ことで被覆膜の密着強度に優れかつ靱性にも優れた表面
被覆超硬合金工具とすることができる。
は次のようにして行う。例えば、図１に示すような装置
を用い、粒径０．３〜１０μｍのＷＣ粉末と粒径１μｍ
のＣｏ粉末を組合せ配合し、ＷＣ粒径、Ｃｏ配合量を適
宜に調整した後、黒鉛型に各層の厚さを調節して粉末を
積層して加圧及び加熱電流による直接通電加熱を行う。
この方法では低温で短時間焼結が完成し、Ｃｏの移動が
抑制され予め積層した傾斜組成が維持されて応力制御が
行われる。同時にＷＣ粒子の成長が抑制されつつ、超硬
合金の緻密化が促進される。こうして特定の傾斜組成を
有する超硬合金母材を用いて、ダイヤモンドを被覆する
ことで被覆膜の密着強度に優れかつ靱性にも優れた表面
被覆超硬合金工具とすることができる。
【００１４】上記の本発明に係るダイヤモンド被覆超硬
合金の傾斜組成の具体例をその断面図で示すと図２のよ
うになる。図２でａは厚さ０．５〜４０μｍのダイヤモ
ンド薄膜でダイヤモンド膜厚が厚い場合にはラップを行
う場合がある。ｂは厚さ０．１〜１ｍｍの超硬合金表層
部でＣｏ含有量０．１〜１重量％、ＷＣ粒径０．５〜
１．５μｍの範囲にある。ｄは強靱な超硬合金内層部を
示し、Ｃｏ含有量５〜４０重量％、ＷＣ粒径２〜７μｍ
の範囲にある。ｃは上記ｂ層とｄ層との中間層で超硬合
金表層部と内層部の中間のＣｏ含有量とＷＣ粒径を有す
る。
合金の傾斜組成の具体例をその断面図で示すと図２のよ
うになる。図２でａは厚さ０．５〜４０μｍのダイヤモ
ンド薄膜でダイヤモンド膜厚が厚い場合にはラップを行
う場合がある。ｂは厚さ０．１〜１ｍｍの超硬合金表層
部でＣｏ含有量０．１〜１重量％、ＷＣ粒径０．５〜
１．５μｍの範囲にある。ｄは強靱な超硬合金内層部を
示し、Ｃｏ含有量５〜４０重量％、ＷＣ粒径２〜７μｍ
の範囲にある。ｃは上記ｂ層とｄ層との中間層で超硬合
金表層部と内層部の中間のＣｏ含有量とＷＣ粒径を有す
る。
【００１５】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが限定を意図するものではない。実施例１〜８、参考例１〜２及び比較例１〜５ 粒径０．３〜１０μｍのＷＣ粉末と粒径１μｍのＣｏ粉
末を用い、表１に示すＷＣ粒径とＣｏ組成の組み合わせ
で粉末を配合し、アトライターを用いてアルコール中で
湿式混合し、完成粉末を作成した。図１に示す様に、内
径３０ｍｍの黒鉛型に各層の厚さを調節して粉末を積層
し、通電加圧焼結装置を用いて、焼結後の厚さが５ｍｍ
の傾斜組成構造の超硬合金母材を作成した。焼結温度は
組成の組み合わせに応じて調節し、焼結温度は黒鉛型表
面で９５０℃から１０５０℃とした。焼結時の加圧力を
組成に応じて調節し、３００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 の加
圧力を付与した。昇温速度は１００〜１５０℃／分、焼
結時間は最高温度保持時間を５〜１０分とした。焼結
後、ショットブラストを施して表面に黒鉛型から付着し
た炭素を除去し、＃４００のダイヤモンド砥石で研削
後、低Ｃｏ超硬合金を被覆面として、フィラメントＣＶ
Ｄでダイヤモンドコーティングを実施した。原料ガスに
はＣＨ4 ／Ｈ 2 ＝１％の混合ガスを用い、圧力５０Ｔｏ
ｒｒ、タングステンフィラメント温度２１００℃、超硬
合金表面温度９５０℃の条件で行い、コーティング時間
を調節して所定膜厚を得た。
るが限定を意図するものではない。実施例１〜８、参考例１〜２及び比較例１〜５ 粒径０．３〜１０μｍのＷＣ粉末と粒径１μｍのＣｏ粉
末を用い、表１に示すＷＣ粒径とＣｏ組成の組み合わせ
で粉末を配合し、アトライターを用いてアルコール中で
湿式混合し、完成粉末を作成した。図１に示す様に、内
径３０ｍｍの黒鉛型に各層の厚さを調節して粉末を積層
し、通電加圧焼結装置を用いて、焼結後の厚さが５ｍｍ
の傾斜組成構造の超硬合金母材を作成した。焼結温度は
組成の組み合わせに応じて調節し、焼結温度は黒鉛型表
面で９５０℃から１０５０℃とした。焼結時の加圧力を
組成に応じて調節し、３００〜５００ｋｇ／ｃｍ2 の加
圧力を付与した。昇温速度は１００〜１５０℃／分、焼
結時間は最高温度保持時間を５〜１０分とした。焼結
後、ショットブラストを施して表面に黒鉛型から付着し
た炭素を除去し、＃４００のダイヤモンド砥石で研削
後、低Ｃｏ超硬合金を被覆面として、フィラメントＣＶ
Ｄでダイヤモンドコーティングを実施した。原料ガスに
はＣＨ4 ／Ｈ 2 ＝１％の混合ガスを用い、圧力５０Ｔｏ
ｒｒ、タングステンフィラメント温度２１００℃、超硬
合金表面温度９５０℃の条件で行い、コーティング時間
を調節して所定膜厚を得た。
【００１６】また比較の為に、粒径１〜３μｍのＷＣ粉
末を用い、通常の真空焼結で直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ
の超硬合金を作製し、同様に＃４００ダイヤモンド砥石
で研削後、１０％ＨＮＯ3 溶液中で表面から２〜５μｍ
の深さまでＣｏをエッチング除去し、同様の条件でダイ
ヤモンドコーティングを実施した。得られたダイヤモン
ド被覆超硬合金のダイヤモンドの密着力はスクラッチテ
ストにより、膜剥離が発生した時の付加荷重で評価し
た。また、強度は表面に超硬合金ボールを衝突させる衝
撃試験により評価し、母材に亀裂が発生した時の衝撃エ
ネルギーで評価した。結果はそれぞれ表１及び表２に示
す。上記の結果より本発明のダイヤモンド被覆超硬は高
い密着強度を示しながら、同時に高い材料強度を有する
ことが分かる。また、一部のものはダイヤモンド被覆後
に＃２００、８００の順に表面をレジンボンド砥石で研
磨し、最後に＃８００の目のつぶれたダイヤモンド電着
砥石で研磨して鏡面に仕上げた。比較例の試料Ｎｏ．５
はこの研磨作業の際にダイヤモンド被膜と超硬母材の界
面から剥離が生じたのに対し、本発明の試料Ｎｏ．７は
剥離が生ぜず、鏡面に仕上げることができ研磨面の表面
粗さはＲｍａｘ０．０８であった。
末を用い、通常の真空焼結で直径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ
の超硬合金を作製し、同様に＃４００ダイヤモンド砥石
で研削後、１０％ＨＮＯ3 溶液中で表面から２〜５μｍ
の深さまでＣｏをエッチング除去し、同様の条件でダイ
ヤモンドコーティングを実施した。得られたダイヤモン
ド被覆超硬合金のダイヤモンドの密着力はスクラッチテ
ストにより、膜剥離が発生した時の付加荷重で評価し
た。また、強度は表面に超硬合金ボールを衝突させる衝
撃試験により評価し、母材に亀裂が発生した時の衝撃エ
ネルギーで評価した。結果はそれぞれ表１及び表２に示
す。上記の結果より本発明のダイヤモンド被覆超硬は高
い密着強度を示しながら、同時に高い材料強度を有する
ことが分かる。また、一部のものはダイヤモンド被覆後
に＃２００、８００の順に表面をレジンボンド砥石で研
磨し、最後に＃８００の目のつぶれたダイヤモンド電着
砥石で研磨して鏡面に仕上げた。比較例の試料Ｎｏ．５
はこの研磨作業の際にダイヤモンド被膜と超硬母材の界
面から剥離が生じたのに対し、本発明の試料Ｎｏ．７は
剥離が生ぜず、鏡面に仕上げることができ研磨面の表面
粗さはＲｍａｘ０．０８であった。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】本発明の特定の傾斜組成を有するダイヤ
モンド被覆ＷＣ基超硬合金は、従来技術では達成するこ
とのできなかった、高能率加工の条件下で優れた被覆密
着強度、耐摩耗性及び靱性を保持する工具とすることが
できる。
モンド被覆ＷＣ基超硬合金は、従来技術では達成するこ
とのできなかった、高能率加工の条件下で優れた被覆密
着強度、耐摩耗性及び靱性を保持する工具とすることが
できる。
【図１】本発明により通電加圧焼結をする装置の具体例
を示す概略断面図。
を示す概略断面図。
【図２】本発明のダイヤモンド被覆ＷＣ基超硬合金の傾
斜組成を説明するための模式図。
斜組成を説明するための模式図。
Claims (5)
- 【請求項１】 硬質成分として炭化タングステン、結合
相成分としてＣｏ、残部が不可避的不純物からなる超硬
合金母材の表面に０．５〜５０μｍの気相合成ダイヤモ
ンドを形成した表面被覆超硬合金において、 （ａ）該超硬合金母材がダイヤモンド被覆面から内部に
向かってＣｏ含有量が増加する傾斜組成を有し、 （ｂ）該被覆面から１ｍｍ深さ迄の表層部の超硬合金の
Ｃｏ含有量が０．０１〜１重量％であり、その下部の中
間組成の超硬合金組成領域を介して更に内側の超硬合金
内層部のＣｏ含有量が４〜２５重量％の範囲にあること
を特徴とする表面被覆超硬合金。 - 【請求項２】 該超硬合金母材を構成するＷＣの粒径が
超硬合金表層部で０．３〜１．５μｍ、該表層部の内側
の強靱な超硬合金内層部で２．０〜７μｍであり、該表
層部と超硬合金層内層部との中間層部で上記の中間の粒
径をとることを特徴とする請求項１の表面被覆超硬合
金。 - 【請求項３】 該超硬合金表層部、中間層部及び内層部
のそれぞれのＣｏ含有量及びＷＣ粒径が異なり、各層が
１層以上からなる多層積層で構成された請求項１又は２
に記載の表面被覆超硬合金。 - 【請求項４】 ダイヤモンド被覆の表面粗さがＲｍａｘ
０．１μｍ以下であり、膜厚が５μｍ以上のダイヤモン
ド被膜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の表面被覆超硬合金。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のＣｏ含
有量について傾斜組成を有する超硬合金を調製し、該超
硬合金の表面に気相合成法によりダイヤモンド被膜を形
成す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 |
|---|---|---|---|
| JP33575397A JPH11172361A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 表面被覆超硬合金及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33575397A JPH11172361A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 表面被覆超硬合金及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11172361A true JPH11172361A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18292087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33575397A Pending JPH11172361A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 表面被覆超硬合金及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11172361A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012117121A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | サーメット |
| JP2014105353A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｗｃ基超硬合金及び切削工具 |
| JP2014105354A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｗｃ基超硬合金及び切削工具 |
| CN115074660A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-20 | 烟台艾迪锐能超硬刀具有限公司 | 一种基于榫卯结构的梯度复合材料及其制备方法 |
| JP7718031B1 (ja) * | 2024-06-06 | 2025-08-05 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 被覆超硬合金および工具 |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP33575397A patent/JPH11172361A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012117121A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | サーメット |
| JP2014105353A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｗｃ基超硬合金及び切削工具 |
| JP2014105354A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｗｃ基超硬合金及び切削工具 |
| CN115074660A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-20 | 烟台艾迪锐能超硬刀具有限公司 | 一种基于榫卯结构的梯度复合材料及其制备方法 |
| JP7718031B1 (ja) * | 2024-06-06 | 2025-08-05 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 被覆超硬合金および工具 |
| WO2025253585A1 (ja) * | 2024-06-06 | 2025-12-11 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 被覆超硬合金および工具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6287682B1 (en) | Diamond coated tools and process for making | |
| US5618625A (en) | CVD diamond coated cutting tools and method of manufacture | |
| US5718736A (en) | Porous ultrafine grinder | |
| US5989731A (en) | Composite material and method of manufacturing the same | |
| US20020098360A1 (en) | Cutting tool coated with diamond | |
| WO2017136972A1 (zh) | 金刚石复合涂层、具有该复合涂层的梯度超细硬质合金刀具及其制备方法 | |
| WO1993002022A1 (en) | Diamond-clad hard material and method of making said material | |
| JPH11172361A (ja) | 表面被覆超硬合金及びその製造法 | |
| JP2012511437A (ja) | 高い寸法精度が必要とされている切削工具インサートの製造方法 | |
| JP2003527293A (ja) | ダイアモンド用およびダイアモンド含有材料用の接着性複合被膜および前記被膜の製造方法 | |
| Peng et al. | Characterization and adhesion strength of diamond films deposited on silicon nitride inserts by dc plasma jet chemical vapour deposition | |
| CN116516287A (zh) | 一种钛合金切削用的pvd纳米多层涂层金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN1027495C (zh) | 化学结合的超硬磨料 | |
| JPH04331798A (ja) | ダイヤモンド膜形成方法 | |
| JPH10310840A (ja) | 超硬質複合部材とその製造方法 | |
| JP2000144298A (ja) | ダイヤモンド含有硬質部材およびその製造方法 | |
| JPH06505303A (ja) | 複合体の製造方法 | |
| JP2803379B2 (ja) | 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法 | |
| JP2772494B2 (ja) | 超硬質膜被覆部材及びその製造方法 | |
| JP5287413B2 (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
| CN101410209A (zh) | 切削工具及其制造方法 | |
| JP5477781B2 (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
| JP4290869B2 (ja) | 切削工具の製造方法 | |
| CN117947377A (zh) | 硬质合金刀具制备方法 | |
| JP4645943B2 (ja) | 潤滑性非晶質炭素系被膜がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製超硬ブローチ |