JPH11309609A - 多結晶ダイヤモンド工具 - Google Patents

多結晶ダイヤモンド工具

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JPH11309609A JP10118773A JP11877398A JPH11309609A JP H11309609 A JPH11309609 A JP H11309609A JP 10118773 A JP10118773 A JP 10118773A JP 11877398 A JP11877398 A JP 11877398A JP H11309609 A JPH11309609 A JP H11309609A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、強度、耐溶着性に優れたダイヤモン
ド焼結体工具を提供すること。 【解決手段】 超高圧・高温下で焼結されたダイヤモン
ド焼結体を工具母材上にロウ付け接合した切削工具であ
って、該ダイヤモンド焼結体素材の８５以上９９体積％
以下が相互に結合したダイヤモンド結晶よりなり、その
残部が空孔よりなる刃先近傍部分と、ダイヤモンド結晶
の残部がロウ材よりなる刃先近傍以外の部分から構成さ
れることを特徴とする多結晶ダイヤモンド工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に耐熱性、強度
ならびに耐溶着性に優れた多結晶ダイヤモンド工具に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドはその高硬度・高熱伝導率
という優れた特性を活かし、古くから切削工具、ダイ
ス、ビットといった工具に利用されている。特に、コバ
ルト等の鉄族金属を主たる成分とする結合材を用いて超
高圧・高温下で焼結されたダイヤモンド焼結体は、単結
晶ダイヤモンドの欠点であるへき開による破損が生じに
くいため、非鉄金属、プラスチック、セラミックの切
削、ドレッサー、ドリルビット、伸線ダイスなどに幅広
く使用されている。
【０００３】しかしながら、コバルト等の鉄族金属を結
合材とするダイヤモンド焼結体は耐熱性が不十分である
という欠点がある。即ち、この焼結体は７５０℃以上の
温度に加熱するとマイクロクラックの発生や硬度・強度
の低下が見られ、さらに９００℃以上の温度では焼結体
が破壊する。この現象は、（１）Ｃｏ等の鉄族金属によ
りダイヤモンドの黒鉛化が促進されて粒子間の結合力や
粒子の硬度が低くなる、及び（２）Ｃｏ等の鉄族金属の
熱膨張率（例えばＣｏの線膨張係数は１８×１０-6）と
ダイヤモンドのそれ（熱膨張係数４．５×１０-6）と比
べて大きいため、高温使用時にその熱膨張係数に起因し
た亀裂が発生して粒子間の結合力を弱める、という２つ
の作用が複合して実用に耐えうる性能が発揮されない。
これらの問題点を除き、耐熱性を向上させるためにいく
つかの方法が提示されている。
【０００４】例えば、特開昭５３−１１４５８９号公報
には、Ｃｏ等の結合材を用いて焼結した後に、酸処理等
によってＣｏ等の鉄族金属を取り除いたダイヤモンド焼
結体が開示されている。しかしながら、このダイヤモン
ド焼結体は、その残留金属量や空孔の量によっては耐欠
損性が著しく低下するという問題があるため、その用途
は限定されたものであった。さらに、特開昭６０−１８
７６０３号公報にはＣｏ等の鉄族金属からなる結合材を
酸処理等によって除去した後、焼結体中に残留した空孔
にＣｕ又はＡｇを主成分とする金属ロウ材を含浸させ空
孔をなくした焼結体ダイヤモンドが開示されている。こ
の場合、空孔がなくなることにより、焼結体ダイヤモン
ドの強度、耐欠損性は改善されると報告されているが、
加工中工具刃先への被削材の溶着により加工面の品質が
著しく悪く実用的でないため工具として適用できる範囲
が限られているという問題があった。
【０００５】また、Ｃｏ等の鉄族金属以外の結合材を用
いる方法としては、ＳｉＣを結合材として用いる方法が
ある。ＳｉＣを結合材とするものとしては、米国特許第
４１２４４０１号明細書に開示されているが、これはホ
ットプレスなどにより比較的低圧低温の条件で焼結され
たもので、ダイヤモンド粒子間の結合はなく工具として
使用した場合には耐摩耗性に劣る。更に高圧高温の条件
下でダイヤモンドに液相Ｓｉを含浸せしめて耐熱性の高
いダイヤモンド焼結体を得る試みは特開昭６１−３３８
６５号公報に開示されている。しかし、この方法では、
Ｓｉとダイヤモンドが反応して生成するＳｉＣをバイン
ダーとするものであるが、未反応のＳｉが残留するた
め、強度と耐摩耗性に劣るという欠点がある。
【０００６】また、未反応の残留Ｓｉの影響を除去する
ために焼結体の結合材の原料としてＳｉ3 Ｎ4 を使用す
る試みが特開昭６３−２６０８５８号公報に開示されて
いる。しかし、この方法でもＳｉ3 Ｎ4 とＳｉＣとの結
合が十分に強くないため、強度と耐摩耗性が十分でな
い。また、最近になってＣｏ等の鉄族金属だけでなく、
Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＢａ等のアルカリ土類金属の炭酸
塩がＣｏ等の鉄族金属と同様にダイヤモンドの生成に有
効であるとの知見が得られており、これらを結合材とし
て使用した焼結体が提案されている（例えば特開平４−
７４７６６号公報、特開平６−９２７１号公報、特開平
６−９２７２号公報）。この方法によって得られたダイ
ヤモンド焼結体は耐熱性、強度及び耐摩耗性ともに優れ
ているが、これらの炭酸塩を結合材としてダイヤモンド
焼結体を得るためには圧力、温度条件がそれぞれ７〜１
０ＧＰａ、２０００〜２５００℃とＣｏ等の鉄族金属を
結合材とした場合の５ＧＰａ、１４００℃と比べ非常に
高温高圧の条件が必要となりコスト的な観点から実用的
ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
からダイヤモンド焼結体の結合材、特に結合材中の空孔
の存在若しくは空孔に充填する材料に着目した提案が数
多くなされているが、該ダイヤモンド焼結体を用いたダ
イヤモンド工具の適用領域とか耐熱性、耐溶着性等の点
で優れた性能を有するものは開発されていない。本発明
は、ダイヤモンド焼結体の結合材中の空孔量を更に改変
し、工具としての耐熱性、強度ならびに耐溶着性を改良
した多結晶ダイヤモンド工具を提供することを目的とす
る。本発明の他の目的は、特開昭６０−１８７６０３号
公報に記載の耐熱性焼結体ダイヤモンドの組成を改良す
ることにより工具性能を飛躍的に向上させることであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の問題点に鑑み、従来のダイヤモンド工具の適用領
域はもちろん、さらに耐熱性、耐溶着性の問題で性能的
に満足されていなかった条件下でも優れた性能をもつ新
規な多結晶ダイヤモンド焼結体工具を得るべく開発を行
った。先ず、本発明者らは特開昭６０−１８７６０３号
公報に記載の焼結体ダイヤモンドを工具として使用した
ときの問題点について解析した。その結果、加工時には
工具刃先近傍では加工熱により高温になるため、ダイヤ
モンド焼結体中に含浸させた金属ロウ材と被削材との反
応が起こることを見出した。この反応の結果、加工中に
工具刃先への金属の溶着が生じ、被削材の加工面の品質
に対して悪影響を及ぼすことが明らかになった。従っ
て、本発明では耐溶着性に影響を及ぼす要因について改
良を行うことにより、上記の目的を達成しうることを見
出した。
【０００９】すなわち、本発明の特徴は、（１）超高圧
・高温下で焼結されたダイヤモンド焼結体を工具母材上
にロウ付け接合した切削工具であって、該ダイヤモンド
焼結体素材の８５以上９９体積％以下が相互に結合した
ダイヤモンド結晶よりなり、その残部が空孔よりなる刃
先近傍部分と、ダイヤモンド結晶の残部がロウ材よりな
る刃先近傍以外の部分から構成されることを特徴とする
多結晶ダイヤモンド工具にある。
【００１０】以下、上記本発明（１）の具体的態様を要
約して示す。 （２）ダイヤモンド粒子の粒度が０．１μｍ以上５０μ
ｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下である
ことを特徴とする上記（１）に記載の多結晶ダイヤモン
ド工具。 （３）ダイヤモンド焼結体素材の厚みが０．１ｍｍ以
上、好ましくは０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の多結晶ダ
イヤモンド工具。 （４）厚み方向でダイヤモンド焼結体素材厚みの０．１
％以上９９％以下、好ましくは５０％以上９９％以下の
幅、横方向で刃先先端とロウ材層との最短距離の０．５
％以上１００％未満、好ましくは５０％以上１００％未
満の幅をもった領域が相互に結合したダイヤモンド結晶
とその残部が空孔よりなる刃先近傍部分であることを特
徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の多結
晶ダイヤモンド工具。
【００１１】（５）上記ダイヤモンド焼結体と工具母材
とを接合するロウ材が０．５〜２０重量％、好ましくは
０．５〜１０重量％のＴｉまたはＺｒの１種または２種
と、残部がＣｕ，Ａｇの１種または２種と不可避不純物
からなることを特徴とする上記（１）から（４）のいず
れかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。 （６）前記ロウ材が２０〜３０重量％のＴｉと２０〜３
０重量％のＺｒを含み、残部がＣｕと不可避不純物から
なることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれか
に記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施にあたって、超高圧
・高温下で焼結された金属結合層を含むダイヤモンド焼
結体を素材として使用する。当該ダイヤモンド焼結体か
ら酸処理などの手法を用いて、金属結合層が除去された
部分を刃先に有する本発明によるダイヤモンド焼結体工
具は、特に刃先が高温となる用途において、金属層によ
る黒鉛化の促進や被削材成分と金属層の反応がなく、ま
た、ダイヤモンド粒子同士の直接接合により熱伝導性に
優れるため、市販の多結晶ダイヤモンド焼結体工具に対
して、耐熱性および耐溶着性が大幅に改善される。加え
て、支持母材との接合に使用する金属ロウ材を真空中で
加熱接合せしめる際に、刃先近傍以外にロウ材を含浸さ
せることにより、支持母材と焼結体の接合強度を高める
とともに、切削工具として使用する際の刃先強度の安定
性を向上させることが可能となるため、金属層を完全に
除去したダイヤモンド焼結体工具や金属層を除去した後
に金属ロウ材を真空中で含浸させたダイヤモンド焼結体
工具に対して、耐熱性および耐溶着性が改善される。
【００１３】本発明によるダイヤモンド焼結体の素材と
しては、ダイヤモンドの含有率が８５以上９９体積％以
下のものを用いることが望ましい。ダイヤモンド含有率
が８５体積％未満の素材を用いた場合、金属結合層が除
去された後の焼結体の強度が不十分であるため、切削工
具としての性能が低下し好ましくない。また、ダイヤモ
ンド含有率が９９体積％を超えた素材を得ることは現状
では技術的に困難である。
【００１４】ダイヤモンド焼結体の素材におけるダイヤ
モンド粒子の粒度は０．１μｍ以上５０μｍ以下である
ものを用いる。その理由は、ダイヤモンド粒子の粒度が
０．１μｍ未満のものでは、超高圧・高温下で焼結体を
作製する際に、ダイヤモンド粒子の異常粒成長が起こり
やすく、工業的に製造するにあたって歩留まりが著しく
低下するため適当でない。また、ダイヤモンド粒子の粒
度が５０μｍを越えるものでは、金属結合層を除去した
後のダイヤモンド焼結体素材の強度が低いために切削工
具としての性能が低下してしまう。また、ダイヤモンド
粒子の粒度が、０．１μｍ以上１０μｍ以下のもので
は、金属結合層を除去した後においても比較的高い強度
を保っており、切削工具として優れた性能を発揮するこ
とができるので、より好ましい。
【００１５】ダイヤモンド焼結体素材の厚みついては、
０．１ｍｍ以上であることが望ましい。厚みが０．１ｍ
ｍ未満となると、ダイヤモンド焼結体素材を母材に接合
する際に亀裂が生じやすくなるため、適当でない。ま
た、切削工具として一般的な要求と、形状加工コストの
面を考慮すると、ダイヤモンド焼結体素材の厚みが０．
１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であれば、より好ましい。特
に刃先近傍部分のダイヤモンド焼結体層の厚みは０．１
μｍ〜１５００μｍ程度とするのが好ましい。ダイヤモ
ンド焼結体素材の形状としては通常のスローアウェイチ
ップ、バイト、ドリル、リーマ等任意のものが用いられ
ている。
【００１６】添付の図面に模式図が示されるように本発
明における多結晶ダイヤモンド工具においては、ダイヤ
モンド焼結体の刃先近傍部分に、ダイヤモンド粒子が相
互に結合したダイヤモンド結晶と残部が空孔よりなる領
域（これをＬ領域と呼ぶ）を有することを特徴としてい
る。Ｌ領域は、厚み方向で工具すくい面上から母材との
接合部に向かう垂直方向に０．１％以上９９％以下、か
つ工具すくい面に沿った方向における刃先先端から母材
との接合部までの最短距離の０．５％以上１００％未満
からなる領域であることが望ましい。Ｌ領域が厚み方向
で工具すくい面上から母材との接合部に向かう垂直方向
に０．１％未満、または工具すくい面に沿った方向にお
ける刃先先端から母材との接合部までの最短距離の０．
５％未満からなる領域である場合、Ｌ領域以外の部分に
は、ダイヤモンド焼結体と母材を接合する際に使用する
ロウ材の成分が含浸しており、切削工具として使用した
際にこれらの化学的に活性に富んだロウ材成分は被削材
成分を工具表面上に付着させることにより、切削工具と
しての性能を低下させてしまい適当でない。また、Ｌ領
域を厚み方向で工具すくい面上から母材との接合部に向
かう垂直方向に９９％をこえる、または工具すくい面に
沿った方向における刃先先端から母材との接合部までの
最短距離の１００％からなる領域とすることは、本発明
における多結晶ダイヤモンド工具を作製する工程から考
えると、技術的に困難である。上記の構成は、真空ロウ
付けの際に支持母材＋ロウ材＋ダイヤモンド焼結体素材
を挟む圧力とロウ付け温度での保持時間により調整する
ことができる。
【００１７】ダイヤモンド焼結体素材と工具母材を接合
するロウ材の成分は、本発明におけるダイヤモンド焼結
体素材と工具母材が直接接合できること、ならびに接合
強度の信頼性の観点から規定されたものである。上記観
点から、ロウ材の成分としては、ＡｇやＣｕなどの成分
にＴｉやＺｒなどの活性金属を添加することで、硬質焼
結体素材とロウ材との濡れ性を改善でき、ダイヤモンド
焼結体素材と工具母材の接合強度を高めることができ
る。
【００１８】本発明による多結晶ダイヤモンド工具は、
従来の多結晶ダイヤモンド工具に対して、耐摩耗性、耐
欠損性、耐熱性を大幅に改善したことを特徴としてい
る。従って、このような特性を得るためには、ロウ材自
身の特性も重要となる。特に剛性や靱性が必要な場合
は、０．５〜２０重量％のＴｉまたはＺｒの１種または
２種と残部がＣｕ，Ａｇの１種または２種と不可避的不
純物からなるロウ材がもっとも好ましい。ただし、Ａｇ
は弾性率が低く変形が大きいため、剛性を要求する場合
にＡｇ量を少なくしたものが好ましい。また、活性金属
であるＴｉまたはＺｒの１種または２種の含有量が０．
５重量％未満では、ロウ材の濡れ性を十分に向上させる
ことができないため、適切でない。一方、２０重量％を
越えると、硬質のＴｉ又はＺｒ化合物が析出しやすくな
り、ロウ材の靱性を低下させるので好ましくない。より
好ましくは０．５〜１０重量％のＴｉ又はＺｒを含有す
る。
【００１９】また、特にロウ材に耐熱性と剛性を要求す
る場合は、前記ロウ材に対し強度と高温特性に優れるＴ
ｉまたはＺｒを多く含み、残部がＣｕと不可避不純物か
らなるロウ材が適当であり、好ましくは２０〜３０重量
％のＴｉと２０〜３０重量％のＺｒを含み、残部がＣｕ
と不可避的不純物からなるロウ材を使用する。この場
合、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ三元共晶による融点降下が顕著に
現れ、より低温での接合が可能になる。
【００２０】工具母材としては５〜２５重量％のＣｏを
含み残部がＷＣを主成分とする超硬合金、鋼、例えば
０．３〜０．６重量％の炭素のほかにＭｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏから選択される少なくとも一つを含む鋼等を用
いるのが好ましい。
【００２１】
【実施例】次に本発明の詳細を実施例により説明する
が、これにより本発明を限定するものではない。 （実施例１）粒子径が０．１〜１０μｍのダイヤモンド
粒子と鉄族金属（コバルト、鉄およびニッケル）の粒子
からなる焼結助剤を準備した。ダイヤモンド粒子と鉄族
金属とを所定の割合でボールミルにより混合し、混合粉
末を形成した。この混合粉末を真空中で温度８００℃で
１時間熱処理した後、Ｔａ製のカプセルに充填して圧力
５５ｋｂ、温度１４５０℃の超高圧・高温下で焼結さ
せ、ダイヤモンド焼結体素材を得た。この手法を用い
て、ダイヤモンド粒子と鉄族金属の配合比を変化させ、
表１に示すようにダイヤモンド含有率の異なる焼結体素
材を作製した。得られたダイヤモンド焼結体素材を放電
加工により所定の形状に切断したものを、モル濃度が３
０％の硝酸とモル濃度が４５％のフッ化水素酸を４：１
の割合で混合したフッ硝酸溶液とともに密閉容器に投入
し、温度１３０℃で１２時間保持し、ダイヤモンド焼結
体素材に含まれるダイヤモンド以外の成分を溶出させ
た。
【００２２】こうして得られたダイヤモンド焼結体素材
を重量％で７０％Ａｇ−２８％Ｃｕ−２％Ｔｉからなる
ロウ材を使用して、真空中で温度８５０℃で１０分間保
持することにより、超硬合金製の工具母材にロウ付け
し、所定の形状、すなわち、内接円９．５２５ｍｍの正
三角形、チップ逃げ角１１°（全周）、厚み３．１８ｍ
ｍの超硬合金の１コーナーにダイヤモンド焼結体がロウ
付けされた形状で刃先は半径０．４ｍｍのＲ形状に加工
し切削工具を作製した。超硬合金としては、Ｃｏを４〜
６重量％を含み残部がＷＣを主成分とするものを用い
た。得られた切削工具を使用し、以下に示す条件で切削
性能の評価を行った。 被削材：Ａｌ−１６重量％Ｓｉ合金丸棒 被削材表面の回転速度：９００ｍ／ｍｉｎ 切り込み深さ：０．５ｍｍ 送り速度：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：５ｍｉｎ
【００２３】作製したダイヤモンド焼結体素材の組成お
よび切削性能の評価結果をまとめて表１に示す。ただ
し、表１中の試料番号Ｈは、本発明品に対する比較用と
して、得られた焼結体素材を放電加工に切断したものを
大気中でＡｇを主成分とする一般的な銀ロウを使用し
て、超硬合金製の工具母材にロウ付けし、所定の形状に
加工し切削工具を作製したものであり、金属結合層成分
の溶出は一切行っていない。試料１，２，３において、
ロウ材成分は接合部から５０〜１００μｍの範囲で含浸
していた。
【００２４】
【表１】
【００２５】本発明による試料２，３は、従来の多結晶
ダイヤモンド焼結体に対して、優れた耐摩耗性を示すこ
とがわかる。また、ダイヤモンド含有率が８５％未満で
ある試料１は、金属結合層成分の溶出による強度低下の
ために刃先に欠損が生じ、切削不可能となった。
【００２６】（実施例２）表２に示すように、粒子径の
異なるダイヤモンド粒子に無電解メッキ法により、焼結
助剤（後記）を被覆した粉末を準備し、真空中１２００
℃で１時間熱処理を行った。この粉末を、超硬合金製の
カプセルに充填し、５０ｋｂ、１４００℃の条件下で焼
結を行い、ダイヤモンド焼結体素材を得た。得られたダ
イヤモンド焼結体素材を放電加工により、切削工具用の
素材形状および強度測定用の素材形状に切断したもの
を、モル濃度が３０％の硝酸とモル濃度が４５％のフッ
化水素酸および蒸留水を２：０．０５：１の割合で混合
したフッ硝酸溶液とともに密閉容器に投入し、温度１５
０℃で２４時間保持し、ダイヤモンド焼結体素材に含ま
れるダイヤモンド以外の成分を溶出させ、切削工具用お
よび強度測定用の素材を得た。
【００２７】強度測定用の素材は長さ６ｍｍ、幅３ｍ
ｍ、厚さ０．４ｍｍに加工されており、この試験片を使
用して、スパン距離が４ｍｍの条件で３点曲げ試験によ
り、焼結体素材の強度（抗折力）を測定した。また、切
削工具用の素材は重量％で９２％Ｃｕ−２％Ａｌ−３％
Ｓｉ−３％Ｔｉからなるロウ材を使用して、真空中で温
度１０５０℃で１０分間保持することにより、超硬合金
製の工具母材にロウ付けし、所定の形状すなわち、φ１
３．２ｍｍの円形で、ダイヤモンド焼結体部分と工具母
材を合わせた厚みが３．１８ｍｍに加工し切削工具を作
製した。超硬合金は、Ｃｏを６〜９重量％含み、残部が
ＷＣを主成分とするものを用いた。試料４，５，６，７
において、ロウ材成分が接合部から５０〜１００μｍの
範囲で含浸していた。ただし、表２中の試料番号Ｈにつ
いては、実施例１に記載したものと同一試料であり、本
発明による試料４〜７に対する比較用として同様の評価
を行ったものであり、金属結合層の溶出は一切行ってい
ない。
【００２８】得られた切削工具を使用し、以下に示す条
件で切削性能の評価を行った。 被削材：Ａｌ−１６重量％Ｓｉ合金丸棒 被削材表面の回転速度：６００ｍ／ｍｉｎ 切り込み深さ：３．０ｍｍ 送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：４ｍｉｎ
【００２９】
【表２】
【００３０】試料番号４〜７についてはダイヤモンド粉
末の割合が９３体積％、焼結助剤の割合が７体積％、焼
結助剤の組成は重量％で９０．８５％Ｃｏ−５．０％Ｗ
−４．０％Ｆｅ−０．０５％Ｐｂ−０．１０％Ｓｎで一
定とした。表２に示した結果から、従来のダイヤモンド
焼結体に対し、本発明によるダイヤモンド焼結体である
試料４〜６は、耐摩耗性および耐溶着性に優れているこ
とがわかる。試料７については、ダイヤモンド粒子径が
大きく強度が低いために、切削中に工具刃先に欠損が生
じた。
【００３１】（実施例３）実施例２で作製した試料４の
ダイヤモンド焼結体素材を用いて、以下に示すようにロ
ウ付け工程のみが異なる切削工具を作製した。 試料番号４Ａ：実施例２に記載したものと同様のもの。 試料番号４Ｚ：真空中でロウ付けを行う際に、工具母材
上にロウ材、ダイヤモンド焼結体素材の順で積層させた
状態で、それらを治具で挟み圧力をかけた状態でロウ付
けを行ったもの。得られた切削工具に対して、工具母材
とダイヤモンド焼結体素材の接合部分における元素分析
を行い、ロウ材成分の含浸状況を調査した。なお、作製
した工具におけるダイヤモンド焼結体素材の厚みは１．
０ｍｍであり、元素分析はエネルギー分散分光分析によ
りダイヤモンド焼結体工具の側面部分の分析を行った。
試料番号４Ａでは、接合部から約５０μｍの範囲でロウ
材成分であるＣｕの含浸が確認された。試料番号４Ｚで
は、ダイヤモンド焼結体全体にわたってロウ材の含浸が
確認された。工具母材としては、Ｃｏを１１〜１３重量
％含み残部がＷＣを主成分とする超硬合金を用いた。
【００３２】これらの試料を使用して、以下に示す条件
により切削加工を行った。 被削材：アルミニウム合金（ＪＩＳ呼称Ａ６０６１，Ｔ
６処理材） 被削材表面の回転速度：２００ｍ／ｍｉｎ 切り込み深さ：０．５ｍｍ 送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：５ｍｉｎ この切削加工により、工具すくい面および逃げ面の少な
くとも一方に溶着が発生したかについて調べた。また、
被削材の仕上げ面粗さの測定も行った。その結果をまと
めて表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】相互に結合したダイヤモンド粒子とその残
部が空孔よりなる刃先近傍部分をもつ試料４Ａでは、工
具刃先への溶着がなく、良好な仕上げ面粗さが得られて
いる。一方、刃先近傍部分にもロウ材成分が含浸してい
る試料４Ｚでは、工具刃先への溶着が激しく、仕上げ面
粗さの悪化も顕著にみられる。
【００３５】（実施例４）ダイヤモンド焼結体素材の厚
みの違いによる影響について調査した。試料は実施例３
で作製した試料４Ａを基準にして、ダイヤモンド焼結体
素材の厚みを以下のように変更した工具を実施例２に記
載したものと同様の方法で作製した。 試料番号４Ｂ：素材厚み ０．５ｍｍ、 試料番号４Ｃ：素材厚み ０．１ｍｍ 試料４Ａ，４Ｂ，４Ｃについて、以下に示す条件でフラ
イス加工を行った。 被削材：アルミニウム合金（ＪＩＳ呼称ＡＤＣ１２相当
材）幅８０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、高さ１００ｍｍのブ
ロック材 カッタの回転速度：２０００ｍ／ｍｉｎ カッタ径，刃数：φ１００、１枚刃 切り込み深さ：１．５ｍｍ 送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：４０ｍｉｎ
【００３６】試料４Ａ，４Ｂについては、工具の逃げ面
摩耗幅もほぼ同程度で、溶着も少なく、刃先が欠損する
ことなく加工可能であった。一方、試料４Ｃについて
は、加工途中でダイヤ焼結体中に亀裂が生じ、継続加工
が不可能となった。つまり、ダイヤモンド焼結体素材の
厚みが薄くなることで焼結体中の耐欠損性が低下し、実
用的でない。
【００３７】（実施例５）ダイヤモンド焼結体素材と工
具母材を接合する際に使用するロウ材の成分の違いによ
る影響について調査した。実施例２で作製した試料４の
ダイヤモンド焼結体素材を用いて、表４に示すようにロ
ウ付け工程で使用するロウ材のみが異なる切削工具を作
製した。これらの工具に対して、実施例２に記載したも
のと同様の条件で切削加工を行った。その結果をまとめ
て表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】試料４Ｙは、本発明による試料４，４Ｄ，
４Ｅに対して、ロウ付け時の濡れ性の問題により、工具
母材とダイヤモンド焼結体素材を接合することができな
い。
【００４０】（実施例６）実施例２で記載した、試料４
と試料Ｈを使用して以下の条件で切削加工を行った。 被削材：Ａｌ−ＳｉＣ合金（外径φ１２０、内径φ９
０、高さ１３０の円筒スリーブの内径ボーリング加工） 工具の回転速度：５００ｍ／ｍｉｎ 切り込み深さ：０．１ｍｍ 送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：５ｍｉｎ 試料Ｈは、逃げ面摩耗幅が約１５０μｍに達し、微小チ
ッピングが発生していた。また、すくい面には溶着が見
られた。一方、試料４は、逃げ面摩耗幅が１００μｍ程
度で、すくい面の溶着は極微量であった。つまり、本発
明による工具が従来のダイヤモンド焼結体工具に対し、
耐摩耗性、耐欠損性、耐溶着性に優れることがわかる。
【００４１】（実施例７）実施例６に記載した場合と同
様の試料４および試料Ｈの素材を、建材用ボード加工用
のカッタにロウ付けしたものを作製し、同一加工条件で
同一時間切削した。試料Ｈは、工具逃げ面の磨耗の著し
い進行に伴う切削抵抗の増加により、被削材に亀裂が発
生した。一方、試料４では、試料Ｈよりも工具逃げ面の
摩耗幅が小さく、被削材に亀裂は生じなかった。
【００４２】
【発明の効果】本発明による多結晶ダイヤモンド焼結体
は、切削工具材料として優れた耐熱性、耐溶着性、およ
び耐欠損性を有しており、従来のダイヤモンド焼結体よ
りも大幅に改善されている。また、コスト的にも従来の
ダイヤモンド焼結体と同様のコストで製造できるため工
業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るダイヤモンド焼結体と工具
母材との接合部分の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 哲男 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超高圧・高温下で焼結されたダイヤモン
    ド焼結体を工具母材上にロウ付け接合した切削工具であ
    って、該ダイヤモンド焼結体素材の８５以上９９体積％
    以下が相互に結合したダイヤモンド結晶よりなり、その
    残部が空孔よりなる刃先近傍部分と、ダイヤモンド結晶
    の残部がロウ材よりなる刃先近傍以外の部分から構成さ
    れることを特徴とする多結晶ダイヤモンド工具。
  2. 【請求項２】 ダイヤモンド粒子の粒度が０．１μｍ以
    上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載
    の多結晶ダイヤモンド工具。
  3. 【請求項３】 ダイヤモンド焼結体素材の厚みが０．１
    ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載
    の多結晶ダイヤモンド工具。
  4. 【請求項４】 厚み方向でダイヤモンド焼結体素材厚み
    の０．１％以上９９％以下の幅、横方向で刃先先端とロ
    ウ材層との最短距離の０．５％以上１００％未満の幅を
    もった領域が相互に結合したダイヤモンド結晶とその残
    部が空孔よりなる刃先近傍部分であることを特徴とする
    請求項１から３のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド
    工具。
  5. 【請求項５】 上記ダイヤモンド焼結体と工具母材とを
    接合するロウ材が０．５〜２０重量％のＴｉまたはＺｒ
    の１種または２種と、残部がＣｕ，Ａｇの１種または２
    種と不可避不純物からなることを特徴とする請求項１か
    ら４のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
  6. 【請求項６】 前記ロウ材が２０〜３０重量％のＴｉと
    ２０〜３０重量％のＺｒを含み、残部がＣｕと不可避不
    純物からなることを特徴とする請求項１から４のいずれ
    かに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
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