JPS63199870A - ダイヤモンド被覆超硬工具材 - Google Patents
ダイヤモンド被覆超硬工具材Info
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＣＶＤダイヤモンドによって面を被覆した、
切削工具等に好適なダイ１モンド被覆超硬工具材に関す
る。
切削工具等に好適なダイ１モンド被覆超硬工具材に関す
る。
ダイヤモンドは最も硬い物質で、切削工具の刃として広
く使用されている。
く使用されている。
従来、精度の高い加工を行なう場合には、中結晶のダイ
ヤモンドを取付けた単行バイト、或いはダイヤモンドを
Ｇ等で焼結した焼結チップ（例えば米国ＧＥ社製、商品
名ユニパックス等）を取付けたバイト等が用いられてい
る。
ヤモンドを取付けた単行バイト、或いはダイヤモンドを
Ｇ等で焼結した焼結チップ（例えば米国ＧＥ社製、商品
名ユニパックス等）を取付けたバイト等が用いられてい
る。
しかし、最近ＣＶＤ法によってダイヤモンド被覆が容易
にできるようになり、（１）バイス鋼に直接ダイヤモン
ド被覆を行なう方法、（２）ＷＣ−Ｃ。
にできるようになり、（１）バイス鋼に直接ダイヤモン
ド被覆を行なう方法、（２）ＷＣ−Ｃ。
等の超硬物質に直接ダイヤモンド被覆を行なう方法、（
３）超硬物質の表面らを溶出除去して、この面にダイヤ
モンド被覆を行なう方法、等基材面にＣＶＤダイＡ７モ
ンド被覆を施して、安価にダイヤモンド工具材を作成す
ることが試みられている。
３）超硬物質の表面らを溶出除去して、この面にダイヤ
モンド被覆を行なう方法、等基材面にＣＶＤダイＡ７モ
ンド被覆を施して、安価にダイヤモンド工具材を作成す
ることが試みられている。
しかし、上記（１） （２）の方法では、基材中にグラ
ファイトからダイヤモンドをつくる際の合成触媒である
鉄属が金石されてＪ３す、ダイヤモンドがグラファイト
に逆転模するため被覆することが出来ず、（３）の方法
では、ダイヤモンド被覆することは出来るが、形成され
る被覆層は、微粒状のダイ八７モンドの集合体とはなら
ず、切削中に脱落し易く、切削工具材としては不適当で
あった。
ファイトからダイヤモンドをつくる際の合成触媒である
鉄属が金石されてＪ３す、ダイヤモンドがグラファイト
に逆転模するため被覆することが出来ず、（３）の方法
では、ダイヤモンド被覆することは出来るが、形成され
る被覆層は、微粒状のダイ八７モンドの集合体とはなら
ず、切削中に脱落し易く、切削工具材としては不適当で
あった。
これは、基材とダイヤモンド層との接着強度が低く、被
覆したダイヤモンド層が厚くなるとダイヤモンド面の凹
凸が大きくなるとともに、基材との熱膨張率の差によっ
て、熱応力が増大し、剥離してしまうためである。
覆したダイヤモンド層が厚くなるとダイヤモンド面の凹
凸が大きくなるとともに、基材との熱膨張率の差によっ
て、熱応力が増大し、剥離してしまうためである。
本発明省等は上記の問題点を解決すべく鋭意研究した結
果、ＳｉＣにＣＶＤ法によってダイヤントコーティング
を行なうと、ダイヤモンド成長時の核発生密度が高く、
うすいダイヤモンド層が形成され、しかも相互の接着強
度が高いことを発見した。
果、ＳｉＣにＣＶＤ法によってダイヤントコーティング
を行なうと、ダイヤモンド成長時の核発生密度が高く、
うすいダイヤモンド層が形成され、しかも相互の接着強
度が高いことを発見した。
本発明は上記の発見に基づいてなされたもので、バイト
シャンク等に取付けられる安価で寿命の長いダイヤモン
ド被覆超硬工具材を提供することを目的とする。
シャンク等に取付けられる安価で寿命の長いダイヤモン
ド被覆超硬工具材を提供することを目的とする。
本発明は上記の目的を達成すべくなされたもので、その
要旨は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬物質の成形体上にＳｉＣのｔ
ｕｆｆを介在させてＣＶＤダイヤモンドを被覆してなる
ダイヤモンド被覆超硬工具材にある。
要旨は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬物質の成形体上にＳｉＣのｔ
ｕｆｆを介在させてＣＶＤダイヤモンドを被覆してなる
ダイヤモンド被覆超硬工具材にある。
本発明のダイヤモンド被Ｍ超硬工具材は１、ＷＣ−Ｃｏ
系超硬物質およびＣＶＤダイヤモンド被覆との間に、両
者に対する接合力が強く、しかもＣＶＤ法によってダイ
ヤモンドを析出させる際、核発生密度が極めて大きくな
るＳｉＣを介在させるので、基材面に強固に接合された
薄いダイヤモンド被覆を有する工具材となる。 一 本発明に係る工具材のダイヤモンド被覆は表面に凹凸が
なく、厚みが均一で薄いものがよく、その製法の好まし
い態様を示せば次のようになる。
系超硬物質およびＣＶＤダイヤモンド被覆との間に、両
者に対する接合力が強く、しかもＣＶＤ法によってダイ
ヤモンドを析出させる際、核発生密度が極めて大きくな
るＳｉＣを介在させるので、基材面に強固に接合された
薄いダイヤモンド被覆を有する工具材となる。 一 本発明に係る工具材のダイヤモンド被覆は表面に凹凸が
なく、厚みが均一で薄いものがよく、その製法の好まし
い態様を示せば次のようになる。
（１）先ず、基材となるＷＣ−Ｃｏ系超硬物質成形体の
ダイヤモンド被覆を行なう面を鏡面研摩する。
ダイヤモンド被覆を行なう面を鏡面研摩する。
（２）この鏡面ｒＩｌ１１１Ｌだ面に強固に接合したＳ
ｉＣ層を形成するには、表面に露出する６を除去するこ
とが好ましい。６の除去は、例えばＣＯ３Ｏ４２ｗｔ％
のＲ竹溶液中で、Ｉｏｎ＾／ｃｉ程度の電流密度で電解
することによって行なわれる。この際、ら除去が不足し
、露出する６の残Ｑが多いと、ＳｉＣとの接合強度が低
くなり、過剰となるとピンホールが発生する。望ましい
６除去部分の厚みは３〜１０μｍである。
ｉＣ層を形成するには、表面に露出する６を除去するこ
とが好ましい。６の除去は、例えばＣＯ３Ｏ４２ｗｔ％
のＲ竹溶液中で、Ｉｏｎ＾／ｃｉ程度の電流密度で電解
することによって行なわれる。この際、ら除去が不足し
、露出する６の残Ｑが多いと、ＳｉＣとの接合強度が低
くなり、過剰となるとピンホールが発生する。望ましい
６除去部分の厚みは３〜１０μｍである。
（３）この電解した面にＳｉＣをコーティングする。
その方法としては、公知のスパッター、イオンプレイテ
ィングなどが使用出来る。また、 ＳＬ蒸着によってＳ
Ｌをコーティングした後、これを炭化水素系雰囲気中で
炭化してＳｉＣとしてもよい。
ィングなどが使用出来る。また、 ＳＬ蒸着によってＳ
Ｌをコーティングした後、これを炭化水素系雰囲気中で
炭化してＳｉＣとしてもよい。
この５ｉ１ｉ！ｌは、厚みが０．０１〜１μｍの範囲が
適し、特に０．０５〜０．５μｍの範囲が好ましい。厚
みが０．０１μｍ未満では、基材とダイヤモンド層とを
接続する接合強度が低くなり、１μ７ｒＬを越えると、
ＳｉＣは脆いので破損の原因となる。
適し、特に０．０５〜０．５μｍの範囲が好ましい。厚
みが０．０１μｍ未満では、基材とダイヤモンド層とを
接続する接合強度が低くなり、１μ７ｒＬを越えると、
ＳｉＣは脆いので破損の原因となる。
（４）次いで、上記コーティングされたＳｉＣの面にＣ
ＶＤダイＶモンドを被覆する。その被覆方法は、従来Ｃ
ＶＤダイヤモンドを製造する際に用いられる、公知のマ
イクロウェーブＣＶＤＩ、ホットフィラメントＣＶＤ法
が用いられる。ＣＶＤ法によって形成されたダイヤモン
ド被覆は通常表面に凹凸があるので平滑に研摩されるが
、研摩後のダイヤモンド被覆の厚みは０．３〜２．０μ
ｍの範囲で、特に０．５〜１μｍの範囲が好ましい。
ＶＤダイＶモンドを被覆する。その被覆方法は、従来Ｃ
ＶＤダイヤモンドを製造する際に用いられる、公知のマ
イクロウェーブＣＶＤＩ、ホットフィラメントＣＶＤ法
が用いられる。ＣＶＤ法によって形成されたダイヤモン
ド被覆は通常表面に凹凸があるので平滑に研摩されるが
、研摩後のダイヤモンド被覆の厚みは０．３〜２．０μ
ｍの範囲で、特に０．５〜１μｍの範囲が好ましい。
ダイせモンド被覆の厚みが０．３μｍ未満では、研削刃
として用いた場合、摩耗によって寿命が短く、２μｍよ
り厚いと、欠損し易くなる。
として用いた場合、摩耗によって寿命が短く、２μｍよ
り厚いと、欠損し易くなる。
上記の工程によってつくられた第１図に示す基材１の表
面にＳ；ＣＪＭ２を介してＣＶＤダイＡ７モンド被覆３
が設けられた超硬工具材４は、所定の寸法に明所され、
第２図に示すように、例えばバイトシャンク５の先端部
にろう付け６によって固定され、バイト７がつくられる
。このバイトは切れ味がよく、極めて寿命が長い。
面にＳ；ＣＪＭ２を介してＣＶＤダイＡ７モンド被覆３
が設けられた超硬工具材４は、所定の寸法に明所され、
第２図に示すように、例えばバイトシャンク５の先端部
にろう付け６によって固定され、バイト７がつくられる
。このバイトは切れ味がよく、極めて寿命が長い。
実施例１
６を６ｗｔ％含有するＷＣ−Ｃｏ超硬物質の板状成形体
よりなる基材１の面を鏡面研摩し、この鏡面を硫酸コバ
ルト２ｗｔ％の酸性溶液を用い１０１１１Ａ／ｄの電流
密度で５分間電解して、表面に露出している巳を除去し
た。らの除去の深さは表面から約５μｍである。
よりなる基材１の面を鏡面研摩し、この鏡面を硫酸コバ
ルト２ｗｔ％の酸性溶液を用い１０１１１Ａ／ｄの電流
密度で５分間電解して、表面に露出している巳を除去し
た。らの除去の深さは表面から約５μｍである。
この基材１を第３図に示すマグネトロンスパッター装置
１１内に研；７面を下方に向けてセットした。マグネッ
ト１２の上に、通電台１３を介してＳｉＣ板１板金４置
し、容器１５をガス導入口１５ａより少量のアルゴンを
導入しながら吸引口１５ｂより真空に引き、容器１５内
を１Ｏ−３Ｔｏｒｒの不活性雰囲気に保持した。次いで
、ヒータ１６によって基材１を７００℃に加熱するとと
もに、基材１とＳｉＣ板１板上４間に１３．５６ＨＩＩ
ｚ 、 １．５に−を印加した。この操作によってＳ
ｉＣ板１板上４板２の間にプラズマ１７が発生し、５分
間の処理によって基材１の面には、厚み０．１μｍのＳ
ｉＣ層２が形成された。処理中、Ｃ１１４を分圧にして
１０−’Ｔｏｒｒ分供給した。その目的は析出層がＳし
Ｃの原子比よりＣが不足するのをＣ１１４の分解により
Ｃを析出させることにより補なうためである。この５Ｌ
ＣＦ’：ｉ２が固着された基材１を第４図に示す公知の
マイクロウェーブＣＶＤ装置２１にセットした。
１１内に研；７面を下方に向けてセットした。マグネッ
ト１２の上に、通電台１３を介してＳｉＣ板１板金４置
し、容器１５をガス導入口１５ａより少量のアルゴンを
導入しながら吸引口１５ｂより真空に引き、容器１５内
を１Ｏ−３Ｔｏｒｒの不活性雰囲気に保持した。次いで
、ヒータ１６によって基材１を７００℃に加熱するとと
もに、基材１とＳｉＣ板１板上４間に１３．５６ＨＩＩ
ｚ 、 １．５に−を印加した。この操作によってＳ
ｉＣ板１板上４板２の間にプラズマ１７が発生し、５分
間の処理によって基材１の面には、厚み０．１μｍのＳ
ｉＣ層２が形成された。処理中、Ｃ１１４を分圧にして
１０−’Ｔｏｒｒ分供給した。その目的は析出層がＳし
Ｃの原子比よりＣが不足するのをＣ１１４の分解により
Ｃを析出させることにより補なうためである。この５Ｌ
ＣＦ’：ｉ２が固着された基材１を第４図に示す公知の
マイクロウェーブＣＶＤ装置２１にセットした。
図中２２は容器、２２ａはガス導入口、２２ｂは吸引口
、２３はマイクロウェーブ（ＭＷ）発生器である。ガス
導入口よりＣ１１４０，５ｖｏ１％含有する１１２を導
入しながら、容器２１内を５ Ｑ Ｔｏｒｒに減圧し、
基材１を８００℃に保持するとともにＭＷを発生させた
。反応時間３０分で基材１のＳｉＣ層２の面に、約１μ
ｍのＣＶＤダイヤモンド被覆３が形成され、超硬工具材
４が得られた。
、２３はマイクロウェーブ（ＭＷ）発生器である。ガス
導入口よりＣ１１４０，５ｖｏ１％含有する１１２を導
入しながら、容器２１内を５ Ｑ Ｔｏｒｒに減圧し、
基材１を８００℃に保持するとともにＭＷを発生させた
。反応時間３０分で基材１のＳｉＣ層２の面に、約１μ
ｍのＣＶＤダイヤモンド被覆３が形成され、超硬工具材
４が得られた。
この超硬工具材４のダイヤモンド被覆３の面を第５図に
示す研摩機３１にセットした。図中、３２は容器、３２
ａは■２導入口、３２ｂは吸引［１，３３は回転駆動さ
れるη鉄ＦＣ２５よりなる研摩板、３４はヒータ、３５
は回転駆動される工具材４の支持体である。上記Ｈ２３
ｇ人口３２ａよりＨ２を導入しながら、吸引口３２ｂよ
り吸引し、容器３２内を１０’０Ｔｏｒｒに減圧すると
ともに、研摩板３３をヒータ３４によって８００℃に加
熱し、研摩を行ない、ダイヤモンド被覆３を０．５μｍ
に研摩した。この研摩した工具材４のダイヤモンド面の
粗さはＲｍａｘで０．０５μ肌であった。
示す研摩機３１にセットした。図中、３２は容器、３２
ａは■２導入口、３２ｂは吸引［１，３３は回転駆動さ
れるη鉄ＦＣ２５よりなる研摩板、３４はヒータ、３５
は回転駆動される工具材４の支持体である。上記Ｈ２３
ｇ人口３２ａよりＨ２を導入しながら、吸引口３２ｂよ
り吸引し、容器３２内を１０’０Ｔｏｒｒに減圧すると
ともに、研摩板３３をヒータ３４によって８００℃に加
熱し、研摩を行ない、ダイヤモンド被覆３を０．５μｍ
に研摩した。この研摩した工具材４のダイヤモンド面の
粗さはＲｍａｘで０．０５μ肌であった。
この工具材４をシャンクにろう付けしてパイ１〜とし、
コンピュータ・ハードディスク用のＮ板を、ＷＯｒｋ回
転速度４００Ｏｒｐｍ、刃の送り４０μＴｒＬ／Ｒｅｖ
の条件で切削したところ、１５００枚のＮ板を加工した
後の、加工Ｎ板面のＲｍａｘは０．０５μｍ以下であっ
た。
コンピュータ・ハードディスク用のＮ板を、ＷＯｒｋ回
転速度４００Ｏｒｐｍ、刃の送り４０μＴｒＬ／Ｒｅｖ
の条件で切削したところ、１５００枚のＮ板を加工した
後の、加工Ｎ板面のＲｍａｘは０．０５μｍ以下であっ
た。
実施例２
ＳｉＣ）７７をイオンブレーティング法で０．１μｍつ
けた以外は実施例１と同じにして工具材をつくり、ハー
ドディスク用Ｎ板の切削試験を行なった。
けた以外は実施例１と同じにして工具材をつくり、ハー
ドディスク用Ｎ板の切削試験を行なった。
イオンブレーティング条件は
放 電：１３． ５６ＨＨｓ Ｒｆ（１，０ＫＷ
）圧 カニ １０−’Ｔｏｒｒ 温 度： ８００℃ ＳＬ恭発：磁場偏向型電子鏡 ４、 ＫＶ、 ２０ Ｏｎ＋Ａ ＣＩ＋４ ：これを流すことによって１０−’Ｔｏｒ
ｒにする によって行なった。
）圧 カニ １０−’Ｔｏｒｒ 温 度： ８００℃ ＳＬ恭発：磁場偏向型電子鏡 ４、 ＫＶ、 ２０ Ｏｎ＋Ａ ＣＩ＋４ ：これを流すことによって１０−’Ｔｏｒ
ｒにする によって行なった。
その結果、１５００枚加工後のＮ板面の粗さはＲｍａｘ
は０．０５μｍ以下テアツタ。
は０．０５μｍ以下テアツタ。
以上述べたように、本発明に係る超硬工具材は、切削刃
部分が、基材に強固に接合されたＣＶＤダイヤモンドに
よって形成されているので、これを取イ」（）た工具は
従来のダイヤモンド工具に比して、容易かつ安価にＢ４
１でき、しかも、生石ダイヤモンド工具とほぼ同様な切
削精度が得られ、また、１４命も長いので、産業界に寄
与することが極めて大きいものである。
部分が、基材に強固に接合されたＣＶＤダイヤモンドに
よって形成されているので、これを取イ」（）た工具は
従来のダイヤモンド工具に比して、容易かつ安価にＢ４
１でき、しかも、生石ダイヤモンド工具とほぼ同様な切
削精度が得られ、また、１４命も長いので、産業界に寄
与することが極めて大きいものである。
第１図は本発明に係る超硬工具材の側面図、第２図は第
１図の工具材をとりつけたバイトの側面図、第３図ない
し第５図は、本発明の工具材を製造する方法の一例を示
す略図で、第３図はスパッター装置の図、第４図はマイ
クロウェーブＣＶＤ法装置の図、第５図は研ＩＩ機の図
である。 １・・・基材、２・・・Ｓｊ層、３・・・ＣＶＤダイヤ
モンド被覆、４・・・超硬工具材（工具材）、５・・・
バイトシャンク、６・・・ろう付け、７・・・バイト、
１１・・・マグネトロンスパッター装置、１２・・・マ
グネット、１３・・・通電台、１４・・・ＳｉＣ板、１
５・・・容器、１５ａ・・・ガス導入口、１５ｂ・・・
吸引口、１６・・・ヒータ、１７・・・プラズマ、２１
・・・マイクロウェーブＣＶＤ装置（ＭＷ）、２２・・
・容器、２２ａ・・・ガス導入口、２２ｂ・・・吸引口
、２３・・・ＭＷ発生器、３１・・・研摩機、３２・・
・容器、３２ａ・・・＋１２導入口、３２ｂ・・・吸引
口、３３・・・研摩板、３４・・・ヒータ、３５・・・
支持体。
１図の工具材をとりつけたバイトの側面図、第３図ない
し第５図は、本発明の工具材を製造する方法の一例を示
す略図で、第３図はスパッター装置の図、第４図はマイ
クロウェーブＣＶＤ法装置の図、第５図は研ＩＩ機の図
である。 １・・・基材、２・・・Ｓｊ層、３・・・ＣＶＤダイヤ
モンド被覆、４・・・超硬工具材（工具材）、５・・・
バイトシャンク、６・・・ろう付け、７・・・バイト、
１１・・・マグネトロンスパッター装置、１２・・・マ
グネット、１３・・・通電台、１４・・・ＳｉＣ板、１
５・・・容器、１５ａ・・・ガス導入口、１５ｂ・・・
吸引口、１６・・・ヒータ、１７・・・プラズマ、２１
・・・マイクロウェーブＣＶＤ装置（ＭＷ）、２２・・
・容器、２２ａ・・・ガス導入口、２２ｂ・・・吸引口
、２３・・・ＭＷ発生器、３１・・・研摩機、３２・・
・容器、３２ａ・・・＋１２導入口、３２ｂ・・・吸引
口、３３・・・研摩板、３４・・・ヒータ、３５・・・
支持体。
Claims (1)
- ＷＣ−Ｃｏ系超硬物質の成形体上にＳｉＣの薄層を介
在させてＣＶＤダイヤモンドを被覆してなるダイヤモン
ド被覆超硬工具材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273587A JPS63199870A (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | ダイヤモンド被覆超硬工具材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273587A JPS63199870A (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | ダイヤモンド被覆超硬工具材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63199870A true JPS63199870A (ja) | 1988-08-18 |
Family
ID=12367093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3273587A Pending JPS63199870A (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | ダイヤモンド被覆超硬工具材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63199870A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1987
- 1987-02-16 JP JP3273587A patent/JPS63199870A/ja active Pending
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