JP3013318B2 - ダイヤモンドろう付け構造体およびその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンドろう付け構造体およびその製造方法Info
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- Ceramic Products (AREA)
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物体を歪緩和金属層を介して台
金にろう付けするダイヤモンドろう付け構造体の製造方
法に関する。
金にろう付けするダイヤモンドろう付け構造体の製造方
法に関する。
天然の単結晶ダイヤモンド、気相合成法による多結晶
ダイヤモンド膜、多結晶焼結ダイヤモンドなどのダイヤ
モンド物体は、耐摩耗性および被削材との耐溶着性に優
れており、工具や耐摩耗性部品として用いられている。
これらのダイヤモンド物体は極めて高価であるので、工
具等として用いる場合は、切り刃となる部分にのみこの
ダイヤモンドを用い、これを高剛性で靱性に優れた超硬
合金等の台金にろう付けする。
ダイヤモンド膜、多結晶焼結ダイヤモンドなどのダイヤ
モンド物体は、耐摩耗性および被削材との耐溶着性に優
れており、工具や耐摩耗性部品として用いられている。
これらのダイヤモンド物体は極めて高価であるので、工
具等として用いる場合は、切り刃となる部分にのみこの
ダイヤモンドを用い、これを高剛性で靱性に優れた超硬
合金等の台金にろう付けする。
このダイヤモンドの台金への接合には、従来からAuろ
うまたはAgろうが用いられているが、AuろうまたはAgろ
うのみでは充分な接合強度が得られず、種々の活性金属
が添加されている。さらに、ダイヤモンドと台金の熱膨
張差による応力を緩和するため、種々の応力緩和金属層
を介在させたりしている。
うまたはAgろうが用いられているが、AuろうまたはAgろ
うのみでは充分な接合強度が得られず、種々の活性金属
が添加されている。さらに、ダイヤモンドと台金の熱膨
張差による応力を緩和するため、種々の応力緩和金属層
を介在させたりしている。
例えば、特開昭63−300803号公報では、接合部のAuろ
うとAgろうの間にダイヤモンドと似通った熱膨張係数を
有するＷ、Mo、WC−Mo合金からなる金属層を介在させて
おり、特開昭61−4603号公報では、Agろうの上に活性金
属であるTa、Ti、Zrを２〜30％含有させたAuろうを介在
させて単結晶ダイヤモンドをMoまたはＷ基Fe−Ni−Co焼
結合金にろう付けしており、特開昭62−148104号公報で
は、Agろうと、Taを含有させたAuろうの間にＷあるいは
Ｗ−Cu焼結合金を介在させて単結晶ダイヤモンドを超硬
合金にろう付けしている。
うとAgろうの間にダイヤモンドと似通った熱膨張係数を
有するＷ、Mo、WC−Mo合金からなる金属層を介在させて
おり、特開昭61−4603号公報では、Agろうの上に活性金
属であるTa、Ti、Zrを２〜30％含有させたAuろうを介在
させて単結晶ダイヤモンドをMoまたはＷ基Fe−Ni−Co焼
結合金にろう付けしており、特開昭62−148104号公報で
は、Agろうと、Taを含有させたAuろうの間にＷあるいは
Ｗ−Cu焼結合金を介在させて単結晶ダイヤモンドを超硬
合金にろう付けしている。
しかしながら、前記従来技術においてはダイヤモンド
と台金の間に充分な接合強度が得られるものの、ろう付
けに先立って活性金属を添加するために、別の工程を必
要とし、そのために製造コストの上昇を招くという問題
点がある。
と台金の間に充分な接合強度が得られるものの、ろう付
けに先立って活性金属を添加するために、別の工程を必
要とし、そのために製造コストの上昇を招くという問題
点がある。
例えば、特開昭52−130568号公報の発明では、ダイヤ
モンド表面にチタニウム等の遷移元素をスパッターし、
さらに銅、銀、ニッケル等をスパッターした後、ダイヤ
モンドを台金にろう付けするものである。また、前記特
開昭63−300803号公報の発明では、ダイヤモンドと略似
通った熱膨張係数を有する金属介在層は、ダイヤモンド
接合面に予め接合するものであり、さらにダイヤモンド
の接合面には、予めダイヤモンドと親和性を有する活性
金属の薄膜を設けるものである。
モンド表面にチタニウム等の遷移元素をスパッターし、
さらに銅、銀、ニッケル等をスパッターした後、ダイヤ
モンドを台金にろう付けするものである。また、前記特
開昭63−300803号公報の発明では、ダイヤモンドと略似
通った熱膨張係数を有する金属介在層は、ダイヤモンド
接合面に予め接合するものであり、さらにダイヤモンド
の接合面には、予めダイヤモンドと親和性を有する活性
金属の薄膜を設けるものである。
特開昭63−24002号公報の工具用硬質焼結体の発明で
は、ダイヤモンド焼結体の表面に活性金属またはそれら
の炭化物からなる薄膜をプラズマCVD法により形成した
後、ホルダにろう付けするものであり、特開平１−9607
3号公報のダイヤモンドの蝋付け方法の発明において
は、ダイヤモンド表面に気相合成法により金属炭化物ま
たは金属窒化物を被覆した後、蝋材を用いてダイヤモン
ドを金属基体に蝋付けするものである。
は、ダイヤモンド焼結体の表面に活性金属またはそれら
の炭化物からなる薄膜をプラズマCVD法により形成した
後、ホルダにろう付けするものであり、特開平１−9607
3号公報のダイヤモンドの蝋付け方法の発明において
は、ダイヤモンド表面に気相合成法により金属炭化物ま
たは金属窒化物を被覆した後、蝋材を用いてダイヤモン
ドを金属基体に蝋付けするものである。
本発明は、天然の単結晶ダイヤモンド、気相合成法に
よる多結晶ダイヤモンド膜、多結晶焼結ダイヤモンドな
どのダイヤモンド物体を金属製のホルダすなわち台金に
ろう付けするダイヤモンドろう付け構造体の製造方法の
前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであって、１
回のろう付けにより強固なダイヤモンド物体、歪緩和金
属中間層、台金の連続構造体を得ることのできるダイヤ
モンドろう付け構造体およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
よる多結晶ダイヤモンド膜、多結晶焼結ダイヤモンドな
どのダイヤモンド物体を金属製のホルダすなわち台金に
ろう付けするダイヤモンドろう付け構造体の製造方法の
前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであって、１
回のろう付けにより強固なダイヤモンド物体、歪緩和金
属中間層、台金の連続構造体を得ることのできるダイヤ
モンドろう付け構造体およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明者等は歪緩和金属中間層を介在させたダイヤモ
ンドろう付け構造体を１回のろう付けにより強固に接続
する方法について種々の検討を重ねた。その結果、歪緩
和金属中間層とダイヤモンド物体の間に活性金属層を介
在させた状態で一体的にろう付けすると、強固に接合さ
れたダイヤモンドろう付け構造体の得られることを新た
に知見して本発明を完成した。
ンドろう付け構造体を１回のろう付けにより強固に接続
する方法について種々の検討を重ねた。その結果、歪緩
和金属中間層とダイヤモンド物体の間に活性金属層を介
在させた状態で一体的にろう付けすると、強固に接合さ
れたダイヤモンドろう付け構造体の得られることを新た
に知見して本発明を完成した。
本発明のダイヤモンドろう付け構造体は、台金と、前
記台金にAgまたはAuろう付けされた歪緩和金属層と、前
記台金と前記歪緩和金属層とのろう付けがAgろう系のと
きは同質のAgろうで、Auろう系のときは同質のAuろうで
統一し、前記台金と前記歪緩和金属層のろう付けと共に
前記歪緩和金属層に活性金属層を介し一回のろう付けで
接合されたダイヤモンドとからなることを要旨とする。
記台金にAgまたはAuろう付けされた歪緩和金属層と、前
記台金と前記歪緩和金属層とのろう付けがAgろう系のと
きは同質のAgろうで、Auろう系のときは同質のAuろうで
統一し、前記台金と前記歪緩和金属層のろう付けと共に
前記歪緩和金属層に活性金属層を介し一回のろう付けで
接合されたダイヤモンドとからなることを要旨とする。
本発明のダイヤモンドろう付け構造体の製造方法は、
ダイヤモンドと台金との間のダイヤモンド側に活性金属
層を、台金側に歪緩和金属層を介在させて、前記台金と
前記歪緩和金属層とのろう付けがAgろう系のときは同質
のAgろうで、Auろう系のときは同質のAuろうで統一し、
前記台金と前記歪緩和金属層のろう付けと前記活性金属
層と前記ダイヤモンドのろう付けを一回のろう付けで一
体的にろう付けすることを要旨とする。
ダイヤモンドと台金との間のダイヤモンド側に活性金属
層を、台金側に歪緩和金属層を介在させて、前記台金と
前記歪緩和金属層とのろう付けがAgろう系のときは同質
のAgろうで、Auろう系のときは同質のAuろうで統一し、
前記台金と前記歪緩和金属層のろう付けと前記活性金属
層と前記ダイヤモンドのろう付けを一回のろう付けで一
体的にろう付けすることを要旨とする。
本発明の対象となるダイヤモンドは、天然の単結晶ダ
イヤモンド、気相合成法による多結晶ダイヤモンド膜、
多結晶焼結ダイヤモンドである。
イヤモンド、気相合成法による多結晶ダイヤモンド膜、
多結晶焼結ダイヤモンドである。
ダイヤモンドと歪緩和金属中間層の間に介在させる活
性金属層には、Ti、Zr、TaおよびNbのうちから選ばれる
１種または２種以上を用いることができる。活性金属層
はAgろうの場合はTiまたはZrが好ましく、Auろうの場合
はTi、TaまたはNbが好ましい。歪緩和金属中間層には、
Mo、Ｗ、Ta、アンバー型合金、コバール型合金のいずれ
かを用いることができる。
性金属層には、Ti、Zr、TaおよびNbのうちから選ばれる
１種または２種以上を用いることができる。活性金属層
はAgろうの場合はTiまたはZrが好ましく、Auろうの場合
はTi、TaまたはNbが好ましい。歪緩和金属中間層には、
Mo、Ｗ、Ta、アンバー型合金、コバール型合金のいずれ
かを用いることができる。
台金には鋼、超硬合金のほか、鉄、Ni、Co基超合金、
金属モリブデン、金属タングステン、アンバー合金、コ
バール合金、鉄基の焼結合金などを用いることができ
る。
金属モリブデン、金属タングステン、アンバー合金、コ
バール合金、鉄基の焼結合金などを用いることができ
る。
ダイヤモンド物体とその歪緩和金属中間層との接合に
は、ダイヤモンドと化学的親和性を有する活性金属層を
介在させてAgまたはAuろうを用いた。そして、歪緩和金
属中間層と台金との接合には、AgもしくはAuろうを用
い、Agろう系の時はAgろうで、Auろう系の時はAuろうで
統一して用い、１回のろう付けで強固な接合強度を有す
るダイヤモンドろう付け構造体を得ることができた。
は、ダイヤモンドと化学的親和性を有する活性金属層を
介在させてAgまたはAuろうを用いた。そして、歪緩和金
属中間層と台金との接合には、AgもしくはAuろうを用
い、Agろう系の時はAgろうで、Auろう系の時はAuろうで
統一して用い、１回のろう付けで強固な接合強度を有す
るダイヤモンドろう付け構造体を得ることができた。
本発明の実施例を示し、本発明の効果を明らかにす
る。
る。
（実施例１） 寸法16mm×25mm×5mmのSS41からなる台金と、ダイヤ
モンド物体として、直径約2mmの単石ダイヤモンド、厚
さ約40μｍのCVDダイヤモンド膜、直径約5mmの焼結ダイ
ヤモンドを用意した。台金の接合面にAgろう箔を介して
歪緩和金属層である第１表に示す厚さのMo板、Ta板、
Ｗ、アンバー合金およびコバール合金板を重ね合わせ、
さらにこの歪緩和金属中間層の上に、活性金属層である
第１表に示す厚さのTi箔またはZr箔と、Agろう箔を介在
させて、前記のダイヤモンド物体を重ね合わせた。この
ダイヤモンドと台金の積層体を真空中（１×10-1Pa）に
おいて850℃で２分間の接合条件により、ろう付けを行
いダイヤモンドろう付け構造体を得た。
モンド物体として、直径約2mmの単石ダイヤモンド、厚
さ約40μｍのCVDダイヤモンド膜、直径約5mmの焼結ダイ
ヤモンドを用意した。台金の接合面にAgろう箔を介して
歪緩和金属層である第１表に示す厚さのMo板、Ta板、
Ｗ、アンバー合金およびコバール合金板を重ね合わせ、
さらにこの歪緩和金属中間層の上に、活性金属層である
第１表に示す厚さのTi箔またはZr箔と、Agろう箔を介在
させて、前記のダイヤモンド物体を重ね合わせた。この
ダイヤモンドと台金の積層体を真空中（１×10-1Pa）に
おいて850℃で２分間の接合条件により、ろう付けを行
いダイヤモンドろう付け構造体を得た。
得られたダイヤモンドろう付け構造体について、剪断
強度を測定したところ、第１表に示すような結果を得
た。
強度を測定したところ、第１表に示すような結果を得
た。
第１表に示したように、歪緩和金属中間層が厚さ0.4
〜2.0mmのMo、Ｗ、Ta、アンバー合金またはコバール合
金であって、活性金属層がTiまたはZrである場合に、Ag
ろう材を用いてろう付けすると、１回のろう付けによ
り、強固なダイヤモンド物体、歪緩和金属中間層、台金
の連続構造体を得ることができることが判明した。
〜2.0mmのMo、Ｗ、Ta、アンバー合金またはコバール合
金であって、活性金属層がTiまたはZrである場合に、Ag
ろう材を用いてろう付けすると、１回のろう付けによ
り、強固なダイヤモンド物体、歪緩和金属中間層、台金
の連続構造体を得ることができることが判明した。
（実施例２） 寸法16mm×25mm×5mmのSS41からなる台金と、ダイヤ
モンド物体として、直径約2mmの単石ダイヤモンドを用
意した。台金の接合面にAuろう箔を介して歪緩和金属層
である第２表に示す厚さのMo板もしくはＷ板を重ね合わ
せ、さらにこの歪緩和金属中間層の上に、活性金属層で
ある第２表に示す厚さのTi箔、Ta箔またはNb箔と、Auろ
う箔を介在させて、前記のダイヤモンド物体を重ね合わ
せた。このダイヤモンドと台金の積層体を真空中（１×
10-1Pa）において1055℃で２分間の接合条件により、ろ
う付けを行いダイヤモンドろう付け構造体を得た。
モンド物体として、直径約2mmの単石ダイヤモンドを用
意した。台金の接合面にAuろう箔を介して歪緩和金属層
である第２表に示す厚さのMo板もしくはＷ板を重ね合わ
せ、さらにこの歪緩和金属中間層の上に、活性金属層で
ある第２表に示す厚さのTi箔、Ta箔またはNb箔と、Auろ
う箔を介在させて、前記のダイヤモンド物体を重ね合わ
せた。このダイヤモンドと台金の積層体を真空中（１×
10-1Pa）において1055℃で２分間の接合条件により、ろ
う付けを行いダイヤモンドろう付け構造体を得た。
得られたダイヤモンドろう付け構造体について、剪断
強度を測定したところ、第２表に示すような結果を得
た。
強度を測定したところ、第２表に示すような結果を得
た。
第２表に示したように、歪緩和金属中間層が厚さ0.4
〜2.0mmのMoまたはＷであって、活性金属層がTi、Taま
たはNbである場合に、Auろう材を用いてろう付けする
と、１回のろう付けにより、強固なダイヤモンド物体、
歪緩和金属中間層、台金の連続構造体を得ることができ
ることが判明した。
〜2.0mmのMoまたはＷであって、活性金属層がTi、Taま
たはNbである場合に、Auろう材を用いてろう付けする
と、１回のろう付けにより、強固なダイヤモンド物体、
歪緩和金属中間層、台金の連続構造体を得ることができ
ることが判明した。
（実施例３） 寸法16mm×25mm×5mmのSS41からなる台金と、ダイヤ
モンド物体として、直径約2mmの単石ダイヤモンド、厚
さ約40μｍのCVDダイヤモンド膜、直径約5mmの焼結ダイ
ヤモンドを用意した。台金の接合面にAuろう箔を介して
歪緩和金属層である第３表に示す厚さのMo板を重ね合わ
せ、さらにこの歪緩和金属中間層の上に、活性金属層で
ある第３表に示す厚さのTi箔またはNb箔と、Auろう箔を
介在させて、前記のダイヤモンド物体を重ね合わせた。
このダイヤモンドと台金の積層体を真空中（１×10-1P
a）において960℃で２分間の接合条件により、ろう付け
を行いダイヤモンドろう付け構造体を得た。
モンド物体として、直径約2mmの単石ダイヤモンド、厚
さ約40μｍのCVDダイヤモンド膜、直径約5mmの焼結ダイ
ヤモンドを用意した。台金の接合面にAuろう箔を介して
歪緩和金属層である第３表に示す厚さのMo板を重ね合わ
せ、さらにこの歪緩和金属中間層の上に、活性金属層で
ある第３表に示す厚さのTi箔またはNb箔と、Auろう箔を
介在させて、前記のダイヤモンド物体を重ね合わせた。
このダイヤモンドと台金の積層体を真空中（１×10-1P
a）において960℃で２分間の接合条件により、ろう付け
を行いダイヤモンドろう付け構造体を得た。
得られたダイヤモンドろう付け構造体について、剪断
強度を測定したところ、第３表に示すような結果を得
た。
強度を測定したところ、第３表に示すような結果を得
た。
第３表に示したように、歪緩和金属中間層が厚さ0.4
〜2.0mmのMoであって、活性金属層がTiまたはNbである
場合に、Auろう材を用いてろう付けすると、１回のろう
付けにより、強固なダイヤモンド物体、歪緩和金属中間
層、台金の連続構造体を得ることができることが判明し
た。
〜2.0mmのMoであって、活性金属層がTiまたはNbである
場合に、Auろう材を用いてろう付けすると、１回のろう
付けにより、強固なダイヤモンド物体、歪緩和金属中間
層、台金の連続構造体を得ることができることが判明し
た。
本発明のダイヤモンドろう付け構造体の製造方法は以
上説明したように、ダイヤモンドと台金との間の、ダイ
ヤモンド側に活性金属層を、台金側に歪緩和金属中間層
を介在させて、AgまたはAuろうを用いて、一体的にろう
付けすることを特徴とするものであって、１回のろう付
けにより、強固なダイヤモンド物体、歪緩和金属中間
層、台金の連続構造体を得ることができる。
上説明したように、ダイヤモンドと台金との間の、ダイ
ヤモンド側に活性金属層を、台金側に歪緩和金属中間層
を介在させて、AgまたはAuろうを用いて、一体的にろう
付けすることを特徴とするものであって、１回のろう付
けにより、強固なダイヤモンド物体、歪緩和金属中間
層、台金の連続構造体を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 洋一 愛知県名古屋市千種区東明町７丁目18番 地 (72)発明者 久田 栄一 愛知県名古屋市名東区社台１丁目30番地 (72)発明者 大塚 健一 愛知県名古屋市港区小碓１丁目389番地 (72)発明者 川尻 鉱二 岐阜県各務原市鵜沼朝日町５丁目２番地 の７ (56)参考文献 特開 昭63−300803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−148104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−21983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−215272（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/00
Claims (2)
- 【請求項１】台金と、前記台金にAgまたはAuろう付けさ
れた歪緩和金属層と、前記台金と前記歪緩和金属層との
ろう付けがAgろう系のときは同質のAgろうで、Auろう系
のときは同質のAuろうで統一し、前記台金と前記歪緩和
金属層のろう付けと共に前記歪緩和金属層に活性金属層
を介し一回のろう付けで接合されたダイヤモンドとから
なることを特徴とするダイヤモンドろう付け構造体。 - 【請求項２】ダイヤモンドと台金との間のダイヤモンド
側に活性金属層を、台金側に歪緩和金属層を介在させ
て、前記台金と前記歪緩和金属層とのろう付けがAgろう
系のときは同質のAgろうで、Auろう系のときは同質のAu
ろうで統一し、前記台金と前記歪緩和金属層のろう付け
と前記活性金属層と前記ダイヤモンドのろう付けを一回
のろう付けで一体的にろう付けすることを特徴とするダ
イヤモンドろう付け構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312553A JP3013318B2 (ja) | 1990-11-17 | 1990-11-17 | ダイヤモンドろう付け構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312553A JP3013318B2 (ja) | 1990-11-17 | 1990-11-17 | ダイヤモンドろう付け構造体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04182366A JPH04182366A (ja) | 1992-06-29 |
| JP3013318B2 true JP3013318B2 (ja) | 2000-02-28 |
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ID=18030597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2312553A Expired - Fee Related JP3013318B2 (ja) | 1990-11-17 | 1990-11-17 | ダイヤモンドろう付け構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3013318B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114178737A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-15 | 南京固华机电科技有限公司 | 一种新型复合钎料及其制备方法 |
-
1990
- 1990-11-17 JP JP2312553A patent/JP3013318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04182366A (ja) | 1992-06-29 |
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