JPS627267B2 - - Google Patents
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- JPS627267B2 JPS627267B2 JP57009372A JP937282A JPS627267B2 JP S627267 B2 JPS627267 B2 JP S627267B2 JP 57009372 A JP57009372 A JP 57009372A JP 937282 A JP937282 A JP 937282A JP S627267 B2 JPS627267 B2 JP S627267B2
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- diamond
- cemented carbide
- coated
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明はダイヤモンドを被覆した超硬合金工具
に関する。 １種以上の炭化物を含み鉄族金属を主体とする
結合相を有する超硬合金は切削工具、耐摩工具等
巾広い用途に利用されているが、近年この超硬合
金の表面にTiC、Al2O3等の硬質物質を被覆した
いわゆるコーチング工具が急速に普及しつつあ
る。 特に硬い材料を加工する場合には工具自体の硬
さは重要な性質であり、最も硬い物質であるダイ
ヤモンドはその意味では現在も貴重な材料であ
る。このダイヤモンド工具としては単結晶や焼結
体として、あるいは金属、他の無機化合物、有機
物で固めたものが多く用いられているが、これ等
はダイヤモンド自体の原料が高価であり、これよ
り硬いものが無いため難加工性であるため製造コ
ストも高く、また形状的にも制約されている。 発明者らはダイヤモンドの持つ硬い性質を最大
限に生かす工具を検討して本発明に至つたもので
ある。複雑な形状のものや大型の部品にダイヤモ
ンドの硬度を活用するには気相から被覆すること
が最も適している。この場合母材の性質として弾
性率が高い方が被覆膜の破損を少くする上で望ま
しい。従つて高弾性母材として１種以上の炭化物
及び／又は窒化物を主成分とする超硬合金が最も
適している。 この超硬合金の表面に気相よりダイヤモンドを
被覆しようとした場合、本来ダイヤモンドを合成
する際の触媒となるべき物質が存在すると合成し
にくくなるばかりでなく、例え被覆できたとして
も高温で使用した場合にダイヤモンド膜が変態を
起してグラフアイト化してしまい本来の高硬度を
利用することができない。従つてCoやNiを含む
超硬合金に直接被覆するのは好ましくない。そこ
で安定したダイヤモンド被覆膜を得るために超硬
合金とダイヤモンドの間に中間層を介した被覆超
硬合金を提案するものである。 中間層としては、Fe、Co、Ni等の金属を含ま
ないことが必要であり、またこれらの金属の拡散
が少い物質が望ましい。この中間層の物質として
種々検討した結果、コーチング物質として工業的
に安定して利用できるものは、周期律表ａ、
ａ、ａ族元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物及びこれらの混合物、化合物、更にAl2O3、
AlN、B4C、Si3N4、SiC、SiO2であることが判明
した。これらの中で接着強度の点では炭化物が最
も望ましいが他の物質でも中間層としてこのよう
にダイヤモンドを被覆した場合、上記に述べたダ
イヤモンド膜の不安定性は解決される。 超硬合金を母材とする被覆の厚みは中間層も外
層のダイヤモンド膜も0.1μｍ以下ではその効果
をほとんど示さないが10μｍ以上では強度が著し
く低下して工具として適さない。 また気相からの被覆法としてはCVD法（化学
蒸着）、PVD（物理的気相法）いずれの場合でも
効果は変らない。 なお、ダイヤモンドの被覆方法としては水素と
炭化水素の混合気流をＷフイラメントを2000℃程
度の高温に加熱することによつて励起するＷフイ
ラメント法、高周波、マイクロ波を印加して励起
するプラズマ法などのいわゆるCVD法が良く知
られている。又、炭素イオンのイオンビームによ
るイオンビームデボジシヨン法なども好ましい。 次に実施例によつて詳しく説明する。 実施例 １ ISO K10超硬合金によつて0.5mmφから0.35mm
φに伸線加工する線引ダイスを作成し、この表面
にCVD法でTiCを１μｍ被覆した後、CVD法で
母材を850℃に加熱してダイヤモンドを１μｍ被
覆した。 これを実際の線引加工に使用した結果、本発明
品は28Kgの鋼線が可能であつたのに対し、従来の
ISO K10超硬合金ダイスでは12Kgしか線引がで
きなかつた。 実施例 ２ ISO M10超硬合金によつてSNG432の工具を作
成し、CVD法でTiCとダイヤモンドを第１表に示
す膜厚で被覆し、次の条件で切削試験を行つた。 切削条件： 被削材：Al合金（AA−4032） 速 度：800ｍ／min 切り込み：1.0〜7.0mm 送 り：0.5mm／rev
に関する。 １種以上の炭化物を含み鉄族金属を主体とする
結合相を有する超硬合金は切削工具、耐摩工具等
巾広い用途に利用されているが、近年この超硬合
金の表面にTiC、Al2O3等の硬質物質を被覆した
いわゆるコーチング工具が急速に普及しつつあ
る。 特に硬い材料を加工する場合には工具自体の硬
さは重要な性質であり、最も硬い物質であるダイ
ヤモンドはその意味では現在も貴重な材料であ
る。このダイヤモンド工具としては単結晶や焼結
体として、あるいは金属、他の無機化合物、有機
物で固めたものが多く用いられているが、これ等
はダイヤモンド自体の原料が高価であり、これよ
り硬いものが無いため難加工性であるため製造コ
ストも高く、また形状的にも制約されている。 発明者らはダイヤモンドの持つ硬い性質を最大
限に生かす工具を検討して本発明に至つたもので
ある。複雑な形状のものや大型の部品にダイヤモ
ンドの硬度を活用するには気相から被覆すること
が最も適している。この場合母材の性質として弾
性率が高い方が被覆膜の破損を少くする上で望ま
しい。従つて高弾性母材として１種以上の炭化物
及び／又は窒化物を主成分とする超硬合金が最も
適している。 この超硬合金の表面に気相よりダイヤモンドを
被覆しようとした場合、本来ダイヤモンドを合成
する際の触媒となるべき物質が存在すると合成し
にくくなるばかりでなく、例え被覆できたとして
も高温で使用した場合にダイヤモンド膜が変態を
起してグラフアイト化してしまい本来の高硬度を
利用することができない。従つてCoやNiを含む
超硬合金に直接被覆するのは好ましくない。そこ
で安定したダイヤモンド被覆膜を得るために超硬
合金とダイヤモンドの間に中間層を介した被覆超
硬合金を提案するものである。 中間層としては、Fe、Co、Ni等の金属を含ま
ないことが必要であり、またこれらの金属の拡散
が少い物質が望ましい。この中間層の物質として
種々検討した結果、コーチング物質として工業的
に安定して利用できるものは、周期律表ａ、
ａ、ａ族元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物及びこれらの混合物、化合物、更にAl2O3、
AlN、B4C、Si3N4、SiC、SiO2であることが判明
した。これらの中で接着強度の点では炭化物が最
も望ましいが他の物質でも中間層としてこのよう
にダイヤモンドを被覆した場合、上記に述べたダ
イヤモンド膜の不安定性は解決される。 超硬合金を母材とする被覆の厚みは中間層も外
層のダイヤモンド膜も0.1μｍ以下ではその効果
をほとんど示さないが10μｍ以上では強度が著し
く低下して工具として適さない。 また気相からの被覆法としてはCVD法（化学
蒸着）、PVD（物理的気相法）いずれの場合でも
効果は変らない。 なお、ダイヤモンドの被覆方法としては水素と
炭化水素の混合気流をＷフイラメントを2000℃程
度の高温に加熱することによつて励起するＷフイ
ラメント法、高周波、マイクロ波を印加して励起
するプラズマ法などのいわゆるCVD法が良く知
られている。又、炭素イオンのイオンビームによ
るイオンビームデボジシヨン法なども好ましい。 次に実施例によつて詳しく説明する。 実施例 １ ISO K10超硬合金によつて0.5mmφから0.35mm
φに伸線加工する線引ダイスを作成し、この表面
にCVD法でTiCを１μｍ被覆した後、CVD法で
母材を850℃に加熱してダイヤモンドを１μｍ被
覆した。 これを実際の線引加工に使用した結果、本発明
品は28Kgの鋼線が可能であつたのに対し、従来の
ISO K10超硬合金ダイスでは12Kgしか線引がで
きなかつた。 実施例 ２ ISO M10超硬合金によつてSNG432の工具を作
成し、CVD法でTiCとダイヤモンドを第１表に示
す膜厚で被覆し、次の条件で切削試験を行つた。 切削条件： 被削材：Al合金（AA−4032） 速 度：800ｍ／min 切り込み：1.0〜7.0mm 送 り：0.5mm／rev
【表】
第１表でみられるようにTiCの中間層を介して
ダイヤモンド膜を被覆することによつて切削工具
としての寿命が飛躍的に向上し、TiC層のみの被
覆超硬合金よりも改善されることがわかる。また
被覆層の厚みが中間層としてもダイヤモンド膜と
しても10μｍ以上になると却つて強度が低下して
いる。 実施例 ３ WC−15％Co超硬合金に第２表に示す物質をイ
オンプレーテイング法にて各２μｍ被覆し、さら
に母材を750℃に加熱してその上に２μｍのダイ
ヤモンドをイオンビームデポジツシヨン法にて被
覆した被覆超硬合金を作成し、この表面にAl2O3
焼結体を10Kg／mm2の圧力で押し当て150ｍ／min
の速度で摩耗テストを60分行い表面の摩耗深さを
測定した。その結果を第２表に示す。 表に示す通り、中間層を介することにより本発
明のダイヤモンド被覆超硬合金はいずれの場合も
耐摩耗性が向上することがわかる。
ダイヤモンド膜を被覆することによつて切削工具
としての寿命が飛躍的に向上し、TiC層のみの被
覆超硬合金よりも改善されることがわかる。また
被覆層の厚みが中間層としてもダイヤモンド膜と
しても10μｍ以上になると却つて強度が低下して
いる。 実施例 ３ WC−15％Co超硬合金に第２表に示す物質をイ
オンプレーテイング法にて各２μｍ被覆し、さら
に母材を750℃に加熱してその上に２μｍのダイ
ヤモンドをイオンビームデポジツシヨン法にて被
覆した被覆超硬合金を作成し、この表面にAl2O3
焼結体を10Kg／mm2の圧力で押し当て150ｍ／min
の速度で摩耗テストを60分行い表面の摩耗深さを
測定した。その結果を第２表に示す。 表に示す通り、中間層を介することにより本発
明のダイヤモンド被覆超硬合金はいずれの場合も
耐摩耗性が向上することがわかる。
【表】
【表】
上記の実施例ではWC−Co超硬合金を母材とす
る例を示したが、WC−TiC−Co、WC−TiC−
TiN−Co系超硬合金を母材としても同様の効果が
得られ、ダイヤモンドの高硬度、耐摩耗性を最大
限に発揮できる安定な強度の高い被覆超硬合金と
して切削工具、ダイス、ローラー等の耐摩工具と
して工業的価値が高いものである。
る例を示したが、WC−TiC−Co、WC−TiC−
TiN−Co系超硬合金を母材としても同様の効果が
得られ、ダイヤモンドの高硬度、耐摩耗性を最大
限に発揮できる安定な強度の高い被覆超硬合金と
して切削工具、ダイス、ローラー等の耐摩工具と
して工業的価値が高いものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １種以上の炭化物または／及び窒化物を含む
超硬合金を母材とする被覆超硬合金において、該
母材に隣接する内層が、ａ、ａ、ａ族元素
の炭化物、窒化物、硼化物、酸化物及びこれらの
化合物、混合物並びにAl2O3、AlN、B4C、
Si3N4、SiO2から選ばれた１種以上より成り、外
層はダイヤモンドより成ることを特徴とするダイ
ヤモンド被覆超硬合金工具。 ２ 特許請求の範囲第１項において、内層の厚み
が0.1〜10μｍであり、外層の厚みが0.1〜10μｍ
であることを特徴とするダイヤモンド被覆超硬合
金工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP937282A JPS58126972A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | ダイヤモンド被覆超硬合金工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP937282A JPS58126972A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | ダイヤモンド被覆超硬合金工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58126972A JPS58126972A (ja) | 1983-07-28 |
| JPS627267B2 true JPS627267B2 (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=11718632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP937282A Granted JPS58126972A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | ダイヤモンド被覆超硬合金工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58126972A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0379220A1 (en) * | 1989-01-20 | 1990-07-25 | Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. | Diamond coated sintered body |
| EP0627498A1 (en) | 1993-05-25 | 1994-12-07 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Ceramic-based substrate, and methods for producing same |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166402A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-19 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
| JPS59166672A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆工具部材 |
| JPS60114572A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | Mitsubishi Metal Corp | 超硬質被覆層を有する超硬合金部材 |
| JPS60152676A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-10 | Hitachi Choko Kk | 表面被覆超硬質部材 |
| JPS60208473A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-21 | Mitsubishi Metal Corp | 人工ダイヤモンド被覆工具部材 |
| SE453474B (sv) * | 1984-06-27 | 1988-02-08 | Santrade Ltd | Kompoundkropp belagd med skikt av polykristallin diamant |
| JPS6152363A (ja) * | 1984-08-21 | 1986-03-15 | Mitsubishi Metal Corp | サ−メツト部材の表面に人工ダイヤモンド皮膜を析出形成する方法 |
| JPS6187870A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | コ−テイング膜の形成方法 |
| JPS61104078A (ja) * | 1984-10-26 | 1986-05-22 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 硬質被覆焼結合金及びその製造方法 |
| JPS61106494A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-24 | Kyocera Corp | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
| JPS61109628A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-28 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ダイヤモンド被覆工具 |
| JPS6286161A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-20 | Mitsubishi Metal Corp | 析出形成速度の速い人工ダイヤモンド皮膜の形成方法 |
| JPH0713298B2 (ja) * | 1985-10-31 | 1995-02-15 | 京セラ株式会社 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
| JPH0643280B2 (ja) * | 1986-03-27 | 1994-06-08 | 東芝タンガロイ株式会社 | 膜状ダイヤモンドの気相合成法 |
| KR920000801B1 (ko) * | 1988-02-04 | 1992-01-23 | 이데미쯔세끼유가가꾸 가부시기가이샤 | 다이아몬드박막부착 초경합금의 제조방법 |
| JP2564627B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1996-12-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 炭素膜で覆われた部材およびその作製方法 |
| US5068148A (en) * | 1988-12-21 | 1991-11-26 | Mitsubishi Metal Corporation | Diamond-coated tool member, substrate thereof and method for producing same |
| DE69002564T2 (de) * | 1989-03-10 | 1994-03-10 | Idemitsu Petrochemical Co | Mit diamanten bedecktes glied und verfahren zur herstellung. |
| JP2995705B2 (ja) * | 1989-10-31 | 1999-12-27 | 株式会社島津製作所 | 硬質カーボン膜形成方法 |
| US5334453A (en) * | 1989-12-28 | 1994-08-02 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated bodies and process for preparation thereof |
| CA2061944C (en) * | 1991-03-08 | 1999-01-26 | Naoya Omori | A diamond and/or diamond-like carbon-coated hard material |
| KR0134942B1 (ko) * | 1993-06-11 | 1998-06-15 | 이다가끼 유끼오 | 비정질 경질 탄소막 및 그 제조 방법 |
| JPH10310494A (ja) * | 1996-05-31 | 1998-11-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ダイヤモンド被覆膜付き超硬部材の製造方法 |
| EP0828015A3 (en) * | 1996-09-06 | 1998-07-15 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Hard carbon film-coated substrate and method for fabricating the same |
| CN109750291A (zh) * | 2017-11-07 | 2019-05-14 | 深圳先进技术研究院 | 一种硼掺杂金刚石电极及其制备方法 |
| EP3921455A1 (en) * | 2019-02-08 | 2021-12-15 | Oerlikon Surface Solutions AG, Pfäffikon | Coated tool with coating comprising boride-containing diffusion barrier layer |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2926080A1 (de) * | 1979-06-28 | 1981-01-08 | Philips Patentverwaltung | Mittel zur trockenschmierung |
| JPS5641372A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-18 | Mitsubishi Metal Corp | Surface covered ultra hard alloy member for cutting tool |
| JPS56108876A (en) * | 1980-02-04 | 1981-08-28 | Citizen Watch Co Ltd | Silver plated exterior decorative parts for watch and their manufacture |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP937282A patent/JPS58126972A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0379220A1 (en) * | 1989-01-20 | 1990-07-25 | Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. | Diamond coated sintered body |
| EP0627498A1 (en) | 1993-05-25 | 1994-12-07 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Ceramic-based substrate, and methods for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58126972A (ja) | 1983-07-28 |
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