JP2831396B2

JP2831396B2 - ダイヤモンド被覆切削工具

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Publication number: JP2831396B2
Application number: JP23628689A
Authority: JP
Inventors: 利通伊藤; 雅也坪川; 正一渡辺; 聡飯尾
Original assignee: Nippon Tokushu Togyo KK
Current assignee: Nippon Tokushu Togyo KK
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH0398704A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はダイヤモンド被覆切削工具に関し、さらに詳
しく言うと、靭性に優れ、密着性等にも優れ、しかも生
産性よく安価に製造することができるなどの利点を有す
るダイヤモンド被覆切削工具に関する。

［従来技術と発明が解決しようとする課題］従来、ダイヤモンド切削工具として、超硬合金や高硬
度の金属類やセラミック類等の母材の表面に燒結ダイヤ
モンドや単結晶ダイヤモンドをろう付けしてなるものが
ある。このようなダイヤモンド切削工具は、切削工具母
材の要所のみに加工をすることができる点で合理的では
ある。

しかしながら、燒結ダイヤモンドや単結晶ダイヤモン
ドは大量生産が困難である上に、高価である。更に前記
ダイヤモンドは母材との密着性も悪いから、結局、前記
のようなダイヤモンドを使用して得られる切削工具はコ
スト高になり、耐久性にも劣るなどの問題点がある。

これに対して、近年、CVD法やPVD法などの気相法ダイ
ヤモンド合成技術を用いて、超硬合金や高硬度の金属類
やセラミック類等からなる母材の面上にダイヤモンド膜
を析出により形成し、これをそのまま切削チップとする
ダイヤモンド被覆切削工具の製造が検討されている。

例えば、従来のこのタイプのダイヤモンド被覆切削工
具として、WC−Co系の超硬合金へダイヤモンド膜を形成
したものが知られている（特開昭63−100182号公報な
ど）。

しかしながら、この従来のダイヤモンド被覆切削工具
においても、超硬合金とダイヤモンド膜との密着性が充
分に実用的なレベルであるとは言い難く、特にCo量が多
くなると熱膨張係数が著しく増大し、密着性も低下し、
十分な耐久性が得られない等の問題点がある。

また、切削工具母材の表面とダイヤモンドとの密着性
の向上を図るために、超硬合金とダイヤモンド膜との間
に中間層を形成する技術も提案されている。例えば、特
開昭58−126972号公報には、超硬合金の表面に先ずIV
a,V a,VI a族金属の炭化物、窒化物、ホウ化物および酸
化物から選ばれた一種以上よりなる中間層を形成し、そ
の後に該中間層の上にダイヤモンド膜を形成してなるダ
イヤモンド膜付き超硬合金が記載されている。

しかしながら、この場合、密着性を十分に向上させる
ためには、切削工具母材とダイヤモンド膜の双方に対し
て密着性を十分に満足する中間層を形成する必要があ
り、一般に複雑な製造工程を必要とする。

そこで、比較的最近、WC−Co系超硬合金に代えて窒化
けい素系セラミック等のセラミック類からなる切削工具
母材にダイヤモンド膜を形成し、これをそのまま切削チ
ップとするダイヤモンド被覆切削工具が用いられてきて
いる。

しかし、この場合のようにセラミックを切削工具母材
全体とする比較的大きなチップとして用いると、靭性が
低くなるなど切削工具母材としての最適な特性を確保す
ることができないなどの新たな問題点が生じる。

ところで、上記のように切削工具母材自体にダイヤモ
ンド膜を形成する場合、中間層のあるなしにかかわら
ず、いずれの場合にも、切削工具母材（チップ）をダイ
ヤモンド膜合成装置内に配置するので大型の反応器を必
要とし、一方、切削刃部として利用するダイヤモンド膜
は極く狭い面積部分であるので、形成したダイヤモンド
膜の大部分が無駄になり、仮にダイヤモンド膜を切削刃
部に選択的に形成したとしても、結局はダイヤモンド膜
合成装置当りの切削刃部の割合すなわち装置効率が著し
く低くなり、したがって生産性に劣り、コスト高になる
などの問題点がある。しかも切削刃部と切削工具母材部
とにそれぞれに要求される特性を独立に制御することが
できず、最適基材の選定が困難であるなどの問題点もあ
る。

このような情勢の中で、最近、切削刃部材の刃部にダ
イヤモンドを被覆した後、該切削刃部材をそのまま切削
工具母材に接合し、ダイヤモンド被覆切削工具とする技
術が提案されている（特開昭61−159302号公報）。この
方法によると、切削工具母材チップ全体にダイヤモンド
を被覆せずに、刃部となる小さな切削刃部材にダイヤモ
ンド膜を形成するので、ダイヤモンド膜被覆における装
置効率が高く、しかも被覆面積が小さいので、ダイヤモ
ンド膜を均一に形成することができると共にダイヤモン
ド膜における残留応力も小さく、剥離が生じにくいなど
の長所がある。

しかしながら、この場合、装置効率を確保するために
は、小さな切削刃部材を多数、ダイヤモンド膜合成装置
内に配置したり、取り出す必要があるので、操作が面倒
で工程が煩雑となり、結局は生産性の向上およびコスト
の低減を十分に達成することができないし、またそれぞ
れの小片に均一に成膜することも困難であるなどの問題
点があった。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、前記問題点を解決し、靭性、密着
性、均一性等に優れるなどの優れた特性を有し、しかも
ダイヤモンド膜合成における装置効率が高く、操作およ
び工程が簡単で生産性よく、安価に製造することができ
るなどの利点を有するダイヤモンド被覆切削工具を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］前記課題を解決するための本発明は、少なくとも切削
刃部となる部分を除く面にダイヤモンド膜の非生成処理
が施されてなる基材に直接あるいは中間層を介してダイ
ヤモンド膜を形成して得られたダイヤモンド膜付基材を
ダイヤモンド膜の非生成処理が施された面における切断
予定線に沿って切断して得られたところの、ダイヤモン
ド膜が形成された切削刃部を有するダイヤモンド膜付基
材片を切削工具母材に接合してなることを特徴とするダ
イヤモンド被覆切削工具よりなるものである。

−基材− 本発明において、ダイヤモンド膜を形成する前記基材
の材料としては、切削用チップとしての機械的強度等の
特性に優れた材質のもの、具体的には例えば、Si、Ti、
Mo、Ｗ等の高硬度金属類もしくはそれらの合金類、Si、
TiCもしくはサーメット、WC、ステンレス類等の金属炭
化物やそれらの合金類もしくはセラミック類、TiN、Si₃
N₄等の金属窒化物やそれらの合金類もしくはセラミック
類、Al₂O₃、石英、ジルコニア類等の高硬度酸化物や複
合酸化物類、超硬合金などの公知の材料など各種の材料
から適宜選択することができる。

これらの中でも、ダイヤモンド膜との密着性を考慮す
ればダイヤモンドと熱膨張係数が近い材料を使用するこ
とが好ましく、具体的には例えば、SiCやSi₃N₄あるいは
これらを主成分とするものなどが好ましい。

前記基材の形状としては、特に制限はなく、例えば、
正方形状、長方形状、菱形状等の四辺形状、三角形状、
五角形状、六角形状などの多角形状、円形状、楕円形
状、半円状、扇形状など任意の形状の中から適宜選択す
ることができる。なお、ダイヤモンド膜を形成する面等
の各面の構造も平面状に限らず、曲面状、屈曲面状、ス
テップ面状など必要に応じて任意に選定することができ
る。また、基材の立体的構造についても、特に制限はな
く、目的に応じて任意に選定することができる。例え
ば、必要に応じて、凹部や凸部、溝あるいは貫通孔など
を有するものとしてもよい。

いずれにしても、使用するダイヤモンド膜合成反応器
の大きさを考慮した上で、所望の形状・サイズの切削刃
部が切断によって多く有効に得られるように選定するこ
とが好ましい。

−中間層− 本発明において、ダイヤモンド膜は前記基材の面上に
直接形成してもよく、あるいは、密着性等を向上させる
ために、必要に応じて基材上に常法に従って適宜に設け
た中間層の表面に形成してもよい。

この中間層としては、例えば、基材成分と炭素成分と
から形成するのが好適である。なお、中間層は単層であ
っても良く、２層以上であっても良く、あるいは傾斜材
料的な連続的組成構造であっても良い。

中間層の厚みは、使用する基材の材質や形成中間層の
組成等の他の条件に依存するので一概に規定することは
できないが、通常、0.01μｍ〜1mmの範囲内から適宜に
選定するのが望ましい。

この中間層を設けることにより、剥離の一要因になる
熱膨張係数の差による内部応力を緩和することができ、
ダイヤモンド膜の密着性等をより向上させることができ
る。したがって、適当な中間層を設ければ、基材に対す
るその密着性等をさらに改善することができるだけでな
く、そのままでは密着性等が問題になる基材（例えばWC
−Co系超硬合金等）も好適に使用することができるよう
になり、より広範囲の基材を好適材料として利用するこ
とができる。

中間層の形成にあたって一例を示せば、ダイヤモンド
膜の形成の前に、例えば基材としてSi₃N₄を用いる場合
はSiH₄、NH₃、CH₄等を所定の割合で混合した混合ガスを
導入し、プラズマを誘発させることにより、ダイヤモン
ドもしくはダイヤモンド状炭素とSi₃N₄からなる中間層
を設けることができる。この例に限らず一般に、中間層
を形成した後、同じ反応器内で反応雰囲気等の条件を後
記のダイヤモンド膜合成条件に切り替えることにより、
基材表面上に、中間層、ダイヤモンド膜を連続的に（境
界を設けることなく）設けることができる。

−傷付け処理− 本発明において、ダイヤモンド膜は前記基材（以下、
基材といった場合、特に断らない限り、前記中間層とな
る層を有する基材を含むものとする。）の所定の面上に
形成させるが、通常、装置効率を高くするために所定の
片面の全面あるいは切削刃部を含む部分面に形成する。
ただし、その際基材（または基材上に形成した前記中間
層となる層）の切削刃部を含む部分面にダイヤモンド膜
を形成する前に、基材における少なくとも切削刃部とな
る部分を除く面に予めダイヤモンド膜の生成を防止また
は抑制する処理もしくはダイヤモンド生成のための傷付
処理等を行なわないなどダイヤモンド膜の生成が生じな
いようにする非生成処理を施す。

このダイヤモンド膜の非生成処理は、各種の方法によ
って行うことができる、例えば、レジスト等を用いる非
傷付け処理法、凹型等の溝を設けたり、レーザーやカッ
ター等により線状の傷を設ける等の傷付け処理法、ある
いはこれらの組み合わせなどによって行うことができ
る。

このように基材における少なくとも切削刃部となる部
分を除く面に予め前記非生成処理を施すことにより、取
り扱い易い適度の大きさの基材上に非生成処理された切
断予定線によって区切られた小面積のダイヤモンド膜が
各々の領域に形成されるので、切断する際に形成したダ
イヤモンド膜の損傷を防止することができ、しかも、そ
れぞれのダイヤモンド膜の形成面積を切削刃部程度に小
さくすることができるので、ダイヤモンド膜をより均一
に形成することができ、残留応力を著しく緩和すること
ができる。

なお、前記ダイヤモンド膜の非生成処理は、前記基材
の少なくとも切削刃部となる部分を除く面上にダイヤモ
ンド膜の形成を防止する適当なレジストを塗布、コーテ
ィング、接着あるいは単にかぶせるなどして行なうこと
ができ、次いで傷付処理を行ない、その後にダイヤモン
ド膜を基材の所定の領域面に選択的に形成させることも
できる。

また、このダイヤモンド膜の非生成処理、特に凹部加
工処理により、切断をより容易にすることもできる。す
なわち、凹部加工処理は、単にダイヤモンド膜生成の抑
制を目的とするだけでなく、ダイヤモンド膜を切断によ
り切削刃部となる基材面の末端部あるいはその側面上部
にかけて形成させることや切断をより容易にすることを
目的とし、それぞれの目的にふさわしいように行っても
よい。この場合、切削刃部になる部分は、切断部、非切
断部にかかわらず、例えば第２図（Ｃ）に示すように、
逃げ面に７〜15゜のスクイ角を形成するようにするとと
もに、この部分にもダイヤモンドが形成されるようにす
ることが好ましい。

切断予定線も目的に応じて種々の形状に適宜定めるこ
とができるが、通常、所望の形状の切削刃チップをでき
るだけ多く有効に得られるように定めることが好まし
い。

−ダイヤモンド膜− 本発明においては、前記基材上に形成するダイヤモン
ド膜は、公知のダイヤモンド膜形成法によって形成する
ことができるが、中でも気相合成法により形成するのが
実用的にも好ましい。

具体的には、炭素源ガスを含有する原料ガスを励起し
て得られるガスを、前記基材に反応室内で接触させるこ
とにより、該基材上にダイヤモンド膜を形成する方法が
好ましい。

なお、本発明において、前記ダイヤモンド膜は、ダイ
ヤモンド状炭素膜などいわゆるダイヤモンド類膜を含む
広義の意味に解釈してよい。

前記原料ガスは、少なくとも炭素源ガスを含有するも
のであればよいが、炭素原子と水素原子とを含むガスが
好ましい。

具体的には、前記原料ガスとして、たとえば炭素源ガ
スと水素ガスとの混合ガスを挙げることができる。

また、所望により、前記原料ガスとともに、不活性ガ
ス等のキャリヤーガスを用いることもできる。

前記炭素源ガスとしては、各種炭化水素、含ハロゲン
化合物、含酸素化合物、含窒素化合物等のガスを使用す
ることができる。

炭化水素化合物としては、例えばメタン、エタン、プ
ロパン、ブタン等のパラフィン系炭化水素；エチレン、
プロピレン、ブチレン等のオレフィン系炭化水素；アセ
チレン、アリレン等のアセチレン系炭化水素；ブタジエ
ン等のジオレフィン系炭化水素；シクロプロパン、シク
ロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式
炭化水素；シクロブタジエン、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素などを挙げるこ
とができる。

含ハロゲン化合物としては、たとえば、ハロゲン化メ
タン、ハロゲン化エタン、ハロゲン化ベンゼン等の含ハ
ロゲン化炭化水素、四塩化炭素等を挙げることができ
る。

含酸素化合物としては、例えばアセトン、ジエチルケ
トン、ベンゾフェノン等のケトン類；メタノール、エタ
ノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；
メチルエーテル、エチルエーテル、エチルメチルエーテ
ル、メチルプロピルエーテル、エチルプロピルエーテ
ル、フェノールエーテル、アセタール、環式エーテル
（ジオキサン、エチレンオキシド等）のエーテル類；ア
セトン、ピナコリン、メチルオキシド、芳香族ケトン
（アセトフェノン、ベンゾフェノン等）、ジケトン、環
式ケトン等のケトン類；ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアル
デヒド類；ギ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、酪
酸、シュウ酸、酒石酸、ステアリン酸等の有機酸等；酢
酸メチル、酢酸エチル等の酸エステル類；エチレングリ
コール、ジエチレングリコール等の二価アルコール類；
一酸化炭素、二酸化炭素等を挙げることができる。

含窒素化合物としては、例えばトリメチルアミン、ト
リエチルアミンなどのアミン類等を挙げることができ
る。

また、前記炭素源ガスとして、単体ではないが、消防
法に規定される第４類危険物；ガソリンなどの第１石油
類、ケロシン、テレピン油、しょう脳油、松根油などの
第２石油類、重油などの第３石油類、ギヤー油、シリン
ダー油などの第４石油類などのガスをも使用することが
できる。また前記各種の炭素化合物を混合して使用する
こともできる。

これらの炭素源ガスの中でも、常温で気体または蒸気
圧の高いメタン、エタン、プロパン等のパラフィン系炭
化水素；あるいはアセトン、ベンゾフェノン等のケトン
類、メタノール、エタノール等のアルコール類、一酸化
炭素、二酸化炭素ガス等の含酸素化合物が好ましく、一
酸化炭素は特に好ましい。

前記水素ガスには、特に制限がなく、たとえば石油類
のガス化、天然ガス、水性ガスなどの変成、水の電解、
鉄と水蒸気との反応、石炭の完全ガス化などにより得ら
れるものを充分に精製したものを用いることができる。

前記水素ガスを構成する水素は、励起されると原子状
水素を形成する。

この原子状水素は、ダイヤモンド類の析出と同時に析
出するグラファイトやアモルファスカーボン等の非ダイ
ヤモンド類成分を除去する作用を有する。

前記原料ガスを励起する手段としては、たとえばマイ
クロ波プラズマCVD法（有磁場法、ECR法等も含む。）、
RFプラズマCVD法（熱プラズマ法等も含む。）、DCプラ
ズマCVD法（熱プラズマ法も含む。）、有磁場プラズマC
VD法、熱フィラメント法などの、熱CVD法、光CVD法、燃
焼炎法、スパッタリング法などを挙げることができる。

これらの中でも、好ましいのは各種プラズマCVD法で
ある。

上述した各原料ガスと各励起手段の組み合わせにおい
て、本発明の目的に特に好ましいのは、一酸化炭素ガス
と水素ガスの混合ガスおよびマイクロ波プラズマ法であ
る。

すなわち、この混合ガスをマイクロ波で励起すると、
励起されたガスは前記基材表面の粒界成分をエッチング
しながらダイヤモンドを析出させるので、そこはダイヤ
モンド類膜と基材とが入り組んだ構造となり、両者間の
熱伝導性を高めるのに効果的であるからである。

前記気相法において、ダイヤモンド膜を形成する際の
前記基材の温度は、前記原料ガスの励起方法により異な
るので、一概に決定することは出来ないが、結晶性ダイ
ヤモンド膜を被覆する場合には、通常、300〜1200℃、
好ましくは400〜1,100℃である。

前記の温度が300℃より低いと、ダイヤモンドの析出
速度が遅くなったり、析出物の結晶性、均質性が失われ
たりする。

一方、1,200℃より高くしても、それに見合った効果
は奏されず、エネルギー効率の点で不利になるととも
に、形成されたダイヤモンドがエッチングされてしまう
ことがある。

また、ダイヤモンド膜を形成する際の反応圧力は、通
常、10^-6〜10³torr,好ましくは10^-5〜800torrである。
反応圧力が10^-6torrよりも低い場合には、ダイヤモンド
の析出速度が遅くなったり、それが析出しなくなったり
する。一方、10³torrより高い場合にはグラファイトの
発生量が多くなる。

前記原料ガスの濃度としては、通常、0.1〜80％程度
の範囲内にするのが適当である。

反応時間は、前記基材の表面温度、反応圧力、必要と
する膜厚などにより相違するので一概に決定することは
できず、適宜に決定すればよい。

このようにして形成される前記ダイヤモンド膜の厚み
については、特に制限はないが、通常は0.5〜1,000μｍ
程度、好ましくは１〜500μｍである。

以上のようにして、前記基材にダイヤモンド膜を形成
することができる。

なお、所望に応じてこのダイヤモンド膜上にさらにＣ
−ＢN等のコーティングを施してもよい。

−ダイヤモンド被覆工具部材− 本発明においては、以上のようにして得たダイヤモン
ド膜付基材を前記非生成処理を施した面における切断予
定線に沿って切断し、少なくとも１個以上、好ましくは
複数個のダイヤモンド膜付基材片を作製し、このダイヤ
モンド膜付基材片を切削刃チップとして用いるべく切削
工具母材に接合し、ダイヤモンド被覆切削工具とする。

ダイヤモンド膜付基材の切断このダイヤモンド膜付基材の切断方法としては、特に
制限はないが、通常、レーザー切断法、ワイヤー等を用
いる放電カット法などにより好適に行うことができる。

切断形状および切削刃チップとして使用すべく切断加
工して得た前記ダイヤモンド膜付基材片の形状は、必要
に応じて任意のものにすることができる。

第２図（ａ）および（ｂ）に、本発明において使用す
る前記基材の形状の例と切断予定線もしくは切断線の例
を略示する。

第２図（ａ）および（ｂ）において、９は基材もしく
はダイヤモンド膜付基材、10aは非切断線すなわち基材
９（もしくはダイヤモンド膜付基材）の外縁、10bは切
断線（もしくは切断予定線）を表す。この図の（ａ）お
よび（ｂ）の例では、１個の基材９（ダイヤモンド膜付
基材）からそれぞれ４個のダイヤモンド膜付基材片すな
わち切削刃チップ２が得られる。

この図の例から明らかなように、切削刃先は非切断線
同志、非切断線と切断線あるいは切断線同志に挟まれた
いずれの頂点部分としてもよい。また、切断線（もしく
は切断予定線）はダイヤモンド膜付基材（もしくは基
材）の辺に対して直角、斜め、平行等の任意の方向に、
直線状、曲線状、折れ線状等の任意の形状にすることが
できる。

切削工具母材前記ダイヤモンド膜付基材片を接合する前記切削工具
母材の材料としては、公知のものなど各種のものを使用
することができるが、高硬度、高靭性等の見地から適宜
選択することが望ましい。具体的には例えば、Al₂O₃、A
l₂O₃−TiC、Al₂O₃−ZrO₂、部分安定化ジルコニア（PS
Z）等のジルコニア類、サーメット等の超硬セラミック
類または超硬化合物もしくは組成物、WC−Co系の超硬合
金等の各種の超硬合金類やMo、Ｗ等の超硬単体金属等の
各種の超硬材料を挙げることができる。これらの中で
も、靭性に特に優れたもの、例えば、WC−Co系の超硬合
金等の超硬合金類や炭素鋼などが好ましい。

使用する切削工具母材の形状としては、特に制限はな
く、切削刃チップとしてのダイヤモンド膜付基材片（以
下、これを切削刃チップと呼ぶことがある。）の接合が
可能であれば任意の形状であっても良く、通常は該切削
刃チップ（ダイヤモンド膜付基材片）の接合に適合した
凹部状やステップ状等の台座が設けられているものが好
ましい。

また、この切削工具母材には、必要に応じて、切削工
具部材に支持するための機構、例えば、支持開口等が予
め設けられていてもよい。

ダイヤモンド膜付基材片の切削工具母材への接合本発明においては、前記切断により得たダイヤモンド
膜付基材片を切削刃チップとして前記切削工具母材の所
定の箇所に接合する。接合する切削刃チップの数は、必
要に応じて１個としても、２個以上の複数にしてもよ
い。

接合の方法としては、特に制限はなく、各種の方法が
適用可能であり、通常は、ろう付による方法が好適であ
る。

このろう付は、例えば銀もしくはそれを主成分とする
各種の銀ろう、金ろう等あるいはそれら主成分の組成物
など各種のろう材を用いる公知の方法等の各種の方法に
よって行うことができる。

使用するろう材としては、通常、銀もしくは銀ろうな
どが好適に使用することができる。

なお、前記ろう付による接合の前に、前記切削刃チッ
プダイヤモンド膜付基材片）の接合面および／または前
記切削工具母材の接合面に、例えば、高融点金属法等を
用いMo−Mn−Ti等によるメタライズ化処理等の前処理を
施すことが望ましい。

このメタライズ化処理等の前処理は、接合前のいずれ
の段階で行ってもよく、例えば、切断して得たダイヤモ
ンド膜付基材片について行ってもよく、あるいは前記基
材の背面や側面など接合予定面に適宜中間層やダイヤモ
ンド膜を形成する前に行っておいてもよい。

前記接合は、前記したように、通常、ろう付によるの
が好ましいが、他の接合方法、例えば前記基材の立体構
造を切断して得た切削刃チップの適所に凹部や凸部など
の接合機構が生じるようにしておいたり、あるいは切断
の際適宜凹部や凸部などの接合機構を設け、一方、前記
切削工具母材の接合部に対応する凸部や凹部などの接合
機構を設けて、それらを嵌合するようになすこともでき
る。また、必要に応じて、２種以上の複数の接合方法を
併用することもできる。

以上のようにして、本発明のダイヤモンド被覆切削工
具を製造することができる。

ダイヤモンド被覆切削工具本発明のダイヤモンド被覆切削工具（切削工具チッ
プ）の一例を第１図の（ｂ）に示し、また第１図（ｂ）
に示すダイヤモンド被覆切削工具の切削刃チップすなわ
ちダイヤモンド膜付基材の切断により得たダイヤモンド
膜付基材片と切削工具母材の構造の例を第１図（ａ）に
示す。

第１図（ａ）および（ｂ）において、１はダイヤモン
ド被覆切削工具、２は切削刃チップすなわちダイヤモン
ド膜付基材の切断により得たダイヤモンド膜付基材片、
３は切削工具母材、４は切削刃部、５は基材片すなわち
前記切断により得たダイヤモンド膜付基材片の基材部、
６はダイヤモンド膜、７は台座、８は支持開口部、5aお
よび5bはそれぞれ接合面を表す。

第１図（ａ）および（ｂ）の例においては、切削工具
母材３は略三角柱状の基本構造の一角に台座７が設けら
れており、中央部にはダイヤモンド被覆切削工具（切削
チップ）を工具本体に支持するための支持開口部８が設
けられている。一方、切削刃チップ２は、ダイヤモンド
膜付基材を切断して得たダイヤモンド膜付基材片であ
り、この例では、接合する切削工具母材３の台座７にあ
たる切り欠き部にぴったりと合うように平面状の接合面
5aおよび5bを有する略二等辺三角柱状の構造に切断加工
している。また、基材片５の面上にはダイヤモンド膜が
形成されており、その先端部は切削刃部４として利用さ
れる。なお、接合面5aおよび5b等の接合面は、必要に応
じて前記メタライズ化処理が施されている。第１図の
（ａ）に示す切削刃チップ２と切削工具母材３をろう付
等により接合することにより第１図の（ｂ）に示す本発
明の１例であるダイヤモンド被覆切削工具１が得られ
る。

以上のようにして得られた本発明のダイヤモンド被覆
切削工具は、ダイヤモンド膜の密着性に優れ、且つ強
度、靭性等の機械的特性などに優れ、しかも高い装置効
率で、かつ簡単な操作で生産性よく、安価に製造するこ
とができるなどの利点を有する実用上著しく優れた切削
工具であり、特にダイヤモンドの被覆材料とチップ本体
の材料をそれぞれ独立に選択することができると言う大
きな特長があり、鉄系チップ本体も好ましく用いること
ができるので、広範囲の切削工具利用分野に好適に利用
することができる。

［実施例］次に、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

（実施例１）基材として直径24.6mm、厚さ2.0mmのSi₃N₄基板を用
い、これを反応器内に配置し、該反応器内にCOを7scc
m、H₂を93sccm流通し、圧力40Torr、基板温度900℃の条
件で、公知のプラズマCVD法により該基板上にダイヤモ
ンド膜を形成した。得られたダイヤモンド膜の膜厚は25
μｍであった。

このダイヤモンド膜付基材をレーザーにより切断加工
し、第３図に示す形状（ただし、α＝60゜、ｌ＝3.8m
m、ｔ＝2.0mm）の断片を切り出した。この断片を切削工
具母材の超硬極金（95％WC−５％Co）上に活性金属法に
よりろう付けして、ダイヤモンド被覆切削工具サンプル
を得た。

このサンプルを用いて、被削材Al₂O₃、切削速度47m/
s、送り9.37μm/rev.、切り込み50μｍの切削条件で切
削テストを行った。

その結果、切削性は著しく良好であり、少なくとも20
分まで逃げ面摩耗は認められなかった。

［発明の効果］本発明によると、少なくとも切削刃部となる部分を除
く面にダイヤモンド膜の非生成処理が施されてなる基材
にダイヤモンド膜を形成し、次いでダイヤモンド膜の非
生成処理が施された面における切断予定線に沿って切断
し、切削工具母材に接合するという特定の方法を用いて
いるので、少なくとも次に示す効果を奏することができ
る。

切削工具母材とダイヤモンド膜形成用基材をそれぞれ
別々に最適に選定することができるので、ダイヤモンド
膜の密着性すなわち切削刃部の耐久性に優れ、しかも切
削工具母材を含む切削工具チップ全体の強度および靭性
等の特性にも優れたダイヤモンド被覆切削工具を容易に
得ることができる。

大きな切削工具母材に直接ダイヤモンド膜を形成せず
に、適当な大きさの基材上にダイヤモンド膜を形成する
ので、ダイヤモンド膜合成装置（反応器）を著しく小型
化することができると同時に形成したダイヤモンド膜を
無駄なく切削刃部として利用することができるので装置
効率を著しく向上させることができる。

ダイヤモンド膜の合成を切削刃部（切削刃先部材）と
比べてずっと大きな、取り扱い易い大きさの基材を用い
て行い、これを所望の切削刃部の形状に小さく切断し、
複数の切削刃部を得て、これらを適宜に切削工具母材に
接合して切削刃部として利用するので、装置効率が高い
ばかりでなく、ダイヤモンド膜合成装置（反応器）内に
小さな取り扱いにくい断片を多数配置する必要がなく、
したがって、ダイヤモンド膜合成における基材の取り扱
い等の操作および工程が著しく簡単になり、生産性を著
しく向上することができ、しかもコストを著しく低減す
ることができる。また、所望の形状の切削刃部として、
自由に切断することもできるので、切削工具の仕様・設
計要求により容易に対処することもできる。

すなわち、本発明によると、靭性、密着性等に優れ、
しかも生産性よく、安価に製造することができる実用上
著しく有利なダイヤモンド被覆切削工具を提供すること
ができ、その工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明のダイ
ヤモンド被覆切削工具（切削工具チップ）の一例および
その構成要素であるダイヤモンド膜付基材片（切削刃チ
ップ）と切削工具母材の例を略示した斜視図、第２図
（ａ）および（ｂ）は、各々、本発明において使用する
前記基材（もしくはこれにダイヤモンド膜を形成して得
たダイヤモンド膜付基材）の形状の例および切断予定線
もしくは切断線の例を略示した平面図、第２図（Ｃ）は
切断部を示す部分拡大図、第３図は本発明において使用
する切削刃部（ダイヤモンド膜付基材片）の一例を示す
斜視図である。１……ダイヤモンド被覆切削工具、２……切削刃チップ
（すなわちダイヤモンド膜付基材の切断により得たダイ
ヤモンド膜付基材片）、３……切削工具母材、４……切
削刃部、５……基材片（すなわち前記切断により得たダ
イヤモンド膜付基材片の基材部）、5aおよび5b……接合
面、６……ダイヤモンド膜、７……台座、８……支持開
口部、９……基材（もしくはダイヤモンド膜付基材）、
10a……非切断線、10b……切断線（もしくは切断予定
線）。

フロントページの続き (72)発明者飯尾聡愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番地18号日本特殊陶業株式会社内 (56)参考文献特開平１−225774（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−90807（ＪＰ，Ａ) 特公昭62−46603（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 27/14 B23P 15/28 B23P 15/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも切削刃部となる部分を除く面に
ダイヤモンド膜の非生成処理が施されてなる基材に直接
または中間層を介してダイヤモンド膜を形成して得られ
たダイヤモンド膜付基材をダイヤモンド膜の非生成処理
が施された面における切断予定線に沿って切断して得ら
れたところの、ダイヤモンド膜が形成された切削刃部を
有するダイヤモンド膜付基材片を切削工具母材に接合し
てなることを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具。
【請求項２】基材の、切削刃部となる部分には、ダイヤ
モンド膜の生成処理が施されてなる前記請求項１に記載
のダイヤモンド被覆切削工具。