JP2539922B2 - ダイヤモンド被覆超硬合金 - Google Patents
ダイヤモンド被覆超硬合金Info
- Publication number
- JP2539922B2 JP2539922B2 JP1232218A JP23221889A JP2539922B2 JP 2539922 B2 JP2539922 B2 JP 2539922B2 JP 1232218 A JP1232218 A JP 1232218A JP 23221889 A JP23221889 A JP 23221889A JP 2539922 B2 JP2539922 B2 JP 2539922B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- diamond
- binder phase
- alloy
- amount
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、例えば切削工具や耐摩部品等に好適な耐
摩耗性の極めて優れたダイヤモンド被覆超硬合金部品に
関するものである。
摩耗性の極めて優れたダイヤモンド被覆超硬合金部品に
関するものである。
＜従来の技術＞ ダイヤモンドの合成において超高圧・高温を用いず
に、炭化水素を分解して気相から母材表面にダイヤモン
ドを合成させ被覆する、ダイヤモンドの気相合成技術が
1981年に無機材質研究所によって開発されて以来、種々
の分野でダイヤモンド気相合成技術の応用が考えられて
いる。
に、炭化水素を分解して気相から母材表面にダイヤモン
ドを合成させ被覆する、ダイヤモンドの気相合成技術が
1981年に無機材質研究所によって開発されて以来、種々
の分野でダイヤモンド気相合成技術の応用が考えられて
いる。
ダイヤモンドは特に硬い物質であり、又、化学的にも
極めて安定で、酸素及び鉄を除き他の物質と殆ど反応し
ないという際立った特徴を有するため、切削工具材料と
して極めて好ましいことは言うまでもない。そのため、
超硬合金等の従来工具の表面にダイヤモンドの薄膜を厚
さ５〜10μｍ程度に被覆したダイヤモンド被覆超硬合金
が盛んに研究されている。
極めて安定で、酸素及び鉄を除き他の物質と殆ど反応し
ないという際立った特徴を有するため、切削工具材料と
して極めて好ましいことは言うまでもない。そのため、
超硬合金等の従来工具の表面にダイヤモンドの薄膜を厚
さ５〜10μｍ程度に被覆したダイヤモンド被覆超硬合金
が盛んに研究されている。
＜発明が解決しようとする課題＞ 気相合金法で超硬合金表面にダイヤモンド被覆を形成
した場合、母材との接着性が十分でなく、工具性能とし
ては実用の域に達していないというのが現状である。
した場合、母材との接着性が十分でなく、工具性能とし
ては実用の域に達していないというのが現状である。
特に、ダイヤモンド焼結体工具の代替用として需要の
高いAl−Si合金に対しては、極めて低い寿命しか示さな
い。
高いAl−Si合金に対しては、極めて低い寿命しか示さな
い。
これは、ダイヤモンド被覆中に合金表面のCoが合金中
より炭素を吸収してダイヤモンド合成を抑制したり、あ
るいは生成したダイヤモンドをグラファイトに変態させ
る等してダイヤモンドの密着性を低下させているものと
考えられる。
より炭素を吸収してダイヤモンド合成を抑制したり、あ
るいは生成したダイヤモンドをグラファイトに変態させ
る等してダイヤモンドの密着性を低下させているものと
考えられる。
このため、従来は靭性を若干犠牲にして合金中のCo量
を少なくさせて対応している。
を少なくさせて対応している。
しかしながら、上記のAl−Si合金切削にはかなりの靭
性が要求され、Co量を低下させて密着性を向上させたダ
イヤモンド被覆超硬合金では欠損しやすく、本来の目的
が達成されないのである。
性が要求され、Co量を低下させて密着性を向上させたダ
イヤモンド被覆超硬合金では欠損しやすく、本来の目的
が達成されないのである。
＜課題を解決するための手段＞ この発明は上記の問題点を解決すべく検討の結果、得
られたものであって、気相合成技術によりダイヤモンド
の薄膜を超硬合金母材に被覆してなる超硬合金におい
て、該超硬合金の表面から100μｍまでの間の結合相を
該超硬合金内部の結合相に比較して減少させ、超硬合金
表面から５〜100μｍの間に存在する結合相富化層の結
合相量が合金内部の結合相量に対して1.2〜５倍に富化
されてなり、かかる合金表面にダイヤモンド膜を被覆さ
せたダイヤモンド被覆超硬合金を提供するものである。
られたものであって、気相合成技術によりダイヤモンド
の薄膜を超硬合金母材に被覆してなる超硬合金におい
て、該超硬合金の表面から100μｍまでの間の結合相を
該超硬合金内部の結合相に比較して減少させ、超硬合金
表面から５〜100μｍの間に存在する結合相富化層の結
合相量が合金内部の結合相量に対して1.2〜５倍に富化
されてなり、かかる合金表面にダイヤモンド膜を被覆さ
せたダイヤモンド被覆超硬合金を提供するものである。
＜作用＞ この発明においては、 超硬合金表面から100μｍ
の間のCo等の結合相量が減少しているため、ダイヤモン
ドとの密着性が大幅に向上する。
の間のCo等の結合相量が減少しているため、ダイヤモン
ドとの密着性が大幅に向上する。
このCo等の結合相の減少が超硬合金表面から100μｍ
以上におよぶと合金強度の大幅な低下が生じてくるので
好ましくない。
以上におよぶと合金強度の大幅な低下が生じてくるので
好ましくない。
超硬合金表面部のCo結合相量の減少による強度の低
下は、表面から５〜100μｍの間に存在する結合相富化
層で補うことができる。
下は、表面から５〜100μｍの間に存在する結合相富化
層で補うことができる。
５μｍ以内であると、ダイヤモンド生成時にダイヤモ
ンドの合成を抑制したり、グラファイトに変態させるこ
とがあり、好ましくない。
ンドの合成を抑制したり、グラファイトに変態させるこ
とがあり、好ましくない。
また100μｍ以上であると合金強度の低下抑制に効果
がない。Coの富化量は1.2倍以下では抑制効果がなく、
５倍を越えると耐摩耗性を低下させ好ましくない。
がない。Coの富化量は1.2倍以下では抑制効果がなく、
５倍を越えると耐摩耗性を低下させ好ましくない。
この発明の超硬合金を得る手段としては、１つは結合
相量の異なる圧接体をラミネート構造としてプレス、成
形、焼結することによって達成できる。または同一組成
の完粉を液相または固相下で脱炭処理や浸炭処置を繰返
して達成させることができる。
相量の異なる圧接体をラミネート構造としてプレス、成
形、焼結することによって達成できる。または同一組成
の完粉を液相または固相下で脱炭処理や浸炭処置を繰返
して達成させることができる。
ダイヤモンド被覆の方法としては、例えば熱CVD法、
プラズマCVD法、EACVD法、アークプラズマCVD法等が知
られている。例えば熱CVD法によれば、H2とCH4の混合ガ
ス（CH4濃度が0.1〜５容積％程度）を2000℃以上で加熱
したタングステン等の金属フィラメントにて予熱した
後、700〜1000℃に加熱した基材表面上で混合ガスを分
解してダイヤモンドを析出させることができる。
プラズマCVD法、EACVD法、アークプラズマCVD法等が知
られている。例えば熱CVD法によれば、H2とCH4の混合ガ
ス（CH4濃度が0.1〜５容積％程度）を2000℃以上で加熱
したタングステン等の金属フィラメントにて予熱した
後、700〜1000℃に加熱した基材表面上で混合ガスを分
解してダイヤモンドを析出させることができる。
ダイヤモンド被覆の厚さは0.1μｍ以上20μｍ以下が
好ましい。20μｍを越えると膜中の熱応力により膜が剥
離するので好ましくなく、0.1μｍ未満では被覆の効果
が認められない。
好ましい。20μｍを越えると膜中の熱応力により膜が剥
離するので好ましくなく、0.1μｍ未満では被覆の効果
が認められない。
＜実施例＞ 以下、この発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１ WC−10％Co合金完粉を用いてISO SPGN 120308の形状
にプレスした後、1350℃で0.1Torrの真空雰囲気中で30
分間保持した。
にプレスした後、1350℃で0.1Torrの真空雰囲気中で30
分間保持した。
次いで５℃/min.（Ａ）,2℃/min.（Ｂ）,0.5℃/min.
（Ｃ）の３種の冷却速度で1250℃まで5TorrのCH4とH2の
混合ガス雰囲気中で冷却した。
（Ｃ）の３種の冷却速度で1250℃まで5TorrのCH4とH2の
混合ガス雰囲気中で冷却した。
次に、上記で得た３種の合金を1400℃、0.1TorrのCH4
の微浸炭性雰囲気中で２時間保持した。
の微浸炭性雰囲気中で２時間保持した。
かくして得た合金のCo分布をXMAで分析したところ、
第１図に示す結果が得られた。
第１図に示す結果が得られた。
又、比較として通常のWC−10％Co合金を用いて表面に
一般的な熱CVD法でダイヤモンドを５μｍ被覆した。こ
の表面にロックウエル圧子を60kgfで10秒間圧入し、密
着性を評価したところ、通常の合金は圧子周辺で膜剥離
が生じていたが、この発明の合金は膜剥離は殆ど生じて
いなかった。
一般的な熱CVD法でダイヤモンドを５μｍ被覆した。こ
の表面にロックウエル圧子を60kgfで10秒間圧入し、密
着性を評価したところ、通常の合金は圧子周辺で膜剥離
が生じていたが、この発明の合金は膜剥離は殆ど生じて
いなかった。
実施例２ 実施例１で作製した（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の３種の
合金及び通常の合金（５％Coと10％Co）にダイヤモンド
膜を被覆したものを用いて下記の条件で切削テストを行
なった。
合金及び通常の合金（５％Coと10％Co）にダイヤモンド
膜を被覆したものを用いて下記の条件で切削テストを行
なった。
切削条件 被削材 Al−18％Si 切削速度 200m/min 切込み 0.5mm 送り量 0.1mm/rev 切削時間 10分 この結果、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のVB摩耗量は0.26
mm、0.49mm、0.24mmであり、一方、通常の合金では５％
および10％Co合金は１分切削後、摩耗量が0.30mmを越し
て寿命と認められた。
mm、0.49mm、0.24mmであり、一方、通常の合金では５％
および10％Co合金は１分切削後、摩耗量が0.30mmを越し
て寿命と認められた。
図面はこの発明で作成した超硬合金の表面からの距離と
Co分布の関係を示す線図である。
Co分布の関係を示す線図である。
Claims (2)
- 【請求項１】WCと鉄族金属の１種もしくはそれ以上を結
合相とした超硬合金において、該超硬合金の表面から10
0μｍまでの間の結合相量を該超硬合金内部の結合相量
に比較して減少させるとともに該超硬合金表面にダイヤ
モンド膜を被覆させたことを特徴とするダイヤモンド被
覆超硬合金。 - 【請求項２】超硬合金の表面から５〜100μｍの間に存
在する結合相富化層の結合相量が合金内部の結合相量に
対して1.2〜５倍に富化されていることを特徴とする請
求項（１）記載のダイヤモンド被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232218A JP2539922B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1232218A JP2539922B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394062A JPH0394062A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2539922B2 true JP2539922B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=16935835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1232218A Expired - Lifetime JP2539922B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539922B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014184551A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-10-02 | Mitsubishi Materials Corp | 刃先強度を向上させたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995012009A1 (de) * | 1993-10-29 | 1995-05-04 | Balzers Aktiengesellschaft | Beschichteter körper, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung |
| JPH07238483A (ja) * | 1994-02-23 | 1995-09-12 | Osaka Diamond Ind Co Ltd | 線条体用ガイド |
| CA2404294A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-04 | Kennametal Inc. | Cemented carbide tool and method of making |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672302B2 (ja) * | 1985-09-19 | 1994-09-14 | 住友電気工業株式会社 | 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 |
| JPS63100182A (ja) * | 1986-04-24 | 1988-05-02 | Mitsubishi Metal Corp | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具チツプ |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP1232218A patent/JP2539922B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014184551A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-10-02 | Mitsubishi Materials Corp | 刃先強度を向上させたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0394062A (ja) | 1991-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4459328A (en) | Articles coated with wear-resistant titanium compounds | |
| US6083570A (en) | Synthetic diamond coatings with intermediate amorphous metal bonding layers and methods of applying such coatings | |
| US4497874A (en) | Coated carbide cutting tool insert | |
| JP4850074B2 (ja) | 研磨剤を被覆する方法 | |
| AU619272B2 (en) | A surface-coated cemented carbide and a process for the production of the same | |
| EP0438916B2 (en) | Coated cemented carbides and processes for the production of same | |
| US4411960A (en) | Articles coated with wear-resistant titanium compounds | |
| JP4330859B2 (ja) | 被覆超硬合金およびその製造方法 | |
| JP3214891B2 (ja) | ダイヤモンド類被覆部材 | |
| JP2539922B2 (ja) | ダイヤモンド被覆超硬合金 | |
| JPH0222471A (ja) | ダイアモンド被覆超硬合金および超硬合金のダイアモンド被覆方法 | |
| JPH0819522B2 (ja) | 付着性にすぐれたダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法 | |
| US5254369A (en) | Method of forming a silicon diffusion and/or overlay coating on the surface of a metallic substrate by chemical vapor deposition | |
| JP4612147B2 (ja) | 非晶質硬質炭素膜及びその製造方法 | |
| EP0083842B1 (en) | Surface-coated hard metal body and method of producing the same | |
| JP3260157B2 (ja) | ダイヤモンド類被覆部材の製造方法 | |
| JPH0222453A (ja) | 切削工具用表面被覆炭化タングステン基超硬合金 | |
| JP2974285B2 (ja) | 被覆超硬工具の製造法 | |
| JP2001179503A (ja) | 切粉との摩擦抵抗が小さい切刃面を有する表面被覆サーメット製切削工具 | |
| JP2000144298A (ja) | ダイヤモンド含有硬質部材およびその製造方法 | |
| JPH07145483A (ja) | 耐摩耗性被覆部材 | |
| JPH06191993A (ja) | ダイヤモンド類被覆部材の製造方法 | |
| JP4230572B2 (ja) | 表面に板状晶炭化タングステン含有層が形成された超硬合金、その製造方法、および表面にダイヤモンドが被覆された超硬合金 | |
| JPH0794081B2 (ja) | 硬質炭素被覆部品 | |
| JP3167374B2 (ja) | 高密着性ダイヤモンド被覆焼結合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090708 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090708 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100708 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100708 Year of fee payment: 14 |