JP3134378B2 - ダイヤモンド被覆硬質材料 - Google Patents
ダイヤモンド被覆硬質材料Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極めて高い耐磨耗性を
もつ硬質材料に関するもので、切削工具、耐摩工具、電
子部品、機械部品などに利用されるダイヤモンド被覆硬
質材料に関するものである。
もつ硬質材料に関するもので、切削工具、耐摩工具、電
子部品、機械部品などに利用されるダイヤモンド被覆硬
質材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは極めて硬度が高く、化学
的に安定し、高い熱伝導率特性、音波伝搬速度をはじめ
とする数多くの優れた特性を持っているため、この特性
を生かした硬質材料、あるいはダイヤモンドおよび／ま
たはダイヤモンド状炭素被覆硬質材料として、 Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ合金などの軽合金や、プラスチッ
ク、ゴム、グラファイトなどを切削加工する際に用いる
スローアウェイチップ、ドリル、マイクロドリル、エン
ドミル、ルーターなどの切削工具、 ボンディングツールや、プリンタヘッド、ダイス、
熱間加工用ガイドローラーや製管用ロールなどをはじめ
とする各種耐摩工具、 放熱板をはじめとする各種機械部品、 スーピーカーをはじめとする各種振動板、 各種電子部品、 電着砥石などの各種研磨加工用砥石、 などが広く実用に供されている。
的に安定し、高い熱伝導率特性、音波伝搬速度をはじめ
とする数多くの優れた特性を持っているため、この特性
を生かした硬質材料、あるいはダイヤモンドおよび／ま
たはダイヤモンド状炭素被覆硬質材料として、 Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ合金などの軽合金や、プラスチッ
ク、ゴム、グラファイトなどを切削加工する際に用いる
スローアウェイチップ、ドリル、マイクロドリル、エン
ドミル、ルーターなどの切削工具、 ボンディングツールや、プリンタヘッド、ダイス、
熱間加工用ガイドローラーや製管用ロールなどをはじめ
とする各種耐摩工具、 放熱板をはじめとする各種機械部品、 スーピーカーをはじめとする各種振動板、 各種電子部品、 電着砥石などの各種研磨加工用砥石、 などが広く実用に供されている。
【０００３】人工ダイヤモンドの製造法のうち、気相よ
りダイヤモンド被覆層を形成する方法としては、マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦ−プラズマＣＶＤ法、ＥＡ
−ＣＶＤ法、誘磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦ
熱プラズマＣＶＤ法、ＤＣプラズマＣＶＤ法、ＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ法、フィラメント熱ＣＶＤ法、燃焼
法等数多くの方法が知られており、ダイヤモンド被覆硬
質材料製造の有力な方法である。
りダイヤモンド被覆層を形成する方法としては、マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦ−プラズマＣＶＤ法、ＥＡ
−ＣＶＤ法、誘磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦ
熱プラズマＣＶＤ法、ＤＣプラズマＣＶＤ法、ＤＣプラ
ズマジェットＣＶＤ法、フィラメント熱ＣＶＤ法、燃焼
法等数多くの方法が知られており、ダイヤモンド被覆硬
質材料製造の有力な方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ダイヤモン
ド被覆硬質材料の多くは基材とダイヤモンド被覆層の密
着強度が不足しているため、ダイヤモンド被覆層が剥離
することにより寿命にいたる場合が多い。この大きな原
因として、以下のことが考えられている。 （１）ダイヤモンドは、あらゆる物質と中間層を持たな
いため、他の物質との濡れ性が悪い。 （２）基材とダイヤモンドの熱膨張係数の違いにより、
ダイヤモンド被覆層と基材との境界面に熱残留応力が発
生し、ダイヤモンド被覆層が剥離しやすくなる。 （３）コバルト、ニッケルなどの炭素固溶金属上には、
ダイヤモンドの同位体であるグラファイトが優先的に生
成しやすく、このため、ダイヤモンド被覆時の初期ダイ
ヤモンド核発生密度が低くなる。
ド被覆硬質材料の多くは基材とダイヤモンド被覆層の密
着強度が不足しているため、ダイヤモンド被覆層が剥離
することにより寿命にいたる場合が多い。この大きな原
因として、以下のことが考えられている。 （１）ダイヤモンドは、あらゆる物質と中間層を持たな
いため、他の物質との濡れ性が悪い。 （２）基材とダイヤモンドの熱膨張係数の違いにより、
ダイヤモンド被覆層と基材との境界面に熱残留応力が発
生し、ダイヤモンド被覆層が剥離しやすくなる。 （３）コバルト、ニッケルなどの炭素固溶金属上には、
ダイヤモンドの同位体であるグラファイトが優先的に生
成しやすく、このため、ダイヤモンド被覆時の初期ダイ
ヤモンド核発生密度が低くなる。
【０００５】高い密着強度をもつダイヤモンド被覆硬質
材料を得るべく、 ａ）ダイヤモンドと同じ熱膨張係数を持った基材を選択
する方法：例えば特開昭６１−２９１４９３号号公報に
提案される、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とする焼結体やＳｉＣ
を主成分とする焼結体を基材とする方法、 ｂ）基材表面のダイヤモンド被覆層形成に悪影響を及ぼ
す金属をエッチングにより除去し、基材表面のダイヤモ
ンド核の発生密度を高める方法：例えば特開平１−２０
１４７５号公報に提案される、超硬合金の表面を酸溶液
にてエッチングし、Ｃo 金属成分を除去し、ダイヤモン
ド核のグラファイト化を抑制する方法、特開昭６１−１
２４５７３号公報に提案される、ダイヤモンド砥粒また
は砥石により基材表面に傷付け処理を行い、基材表面で
のダイヤモンド核発生密度を向上させる方法、などが知
られている。
材料を得るべく、 ａ）ダイヤモンドと同じ熱膨張係数を持った基材を選択
する方法：例えば特開昭６１−２９１４９３号号公報に
提案される、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とする焼結体やＳｉＣ
を主成分とする焼結体を基材とする方法、 ｂ）基材表面のダイヤモンド被覆層形成に悪影響を及ぼ
す金属をエッチングにより除去し、基材表面のダイヤモ
ンド核の発生密度を高める方法：例えば特開平１−２０
１４７５号公報に提案される、超硬合金の表面を酸溶液
にてエッチングし、Ｃo 金属成分を除去し、ダイヤモン
ド核のグラファイト化を抑制する方法、特開昭６１−１
２４５７３号公報に提案される、ダイヤモンド砥粒また
は砥石により基材表面に傷付け処理を行い、基材表面で
のダイヤモンド核発生密度を向上させる方法、などが知
られている。
【０００６】しかし、窒化珪素、炭化珪素を基材とした
場合、前述の（２）の問題は解決するが、硬質材料その
ものの強度が不足し、破損する場合がある。また、エッ
チングを行った場合、結合相の除去により硬質分散相が
欠落しやすく、このため、ダイヤモンド被覆層がその土
台である硬質分散相ごと剥離するため、現状ではその密
着強度はやはり不足である。本発明は上述の問題点に鑑
み、優れた靱性と密着強度を持つダイヤモンド被覆硬質
材料を提供することを目的とする。
場合、前述の（２）の問題は解決するが、硬質材料その
ものの強度が不足し、破損する場合がある。また、エッ
チングを行った場合、結合相の除去により硬質分散相が
欠落しやすく、このため、ダイヤモンド被覆層がその土
台である硬質分散相ごと剥離するため、現状ではその密
着強度はやはり不足である。本発明は上述の問題点に鑑
み、優れた靱性と密着強度を持つダイヤモンド被覆硬質
材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ダイヤモ
ンドと基材を強力に固定するために、ダイヤモンド粒が
結合相により固定されている状態を強制的に作ることに
着目し、研究、実験を重ね、成功した。これにより、ダ
イヤモンドの基材からの離脱は生じなくなり、基材の耐
磨耗性は飛躍的に向上した。すなわち、本発明は結合相
と硬質分散相からなる硬質材料を基材とし、少なくとも
該基材表面にダイヤモンドが存在し、該ダイヤモンドが
該基材より加熱処理を経てしみだした結合相により該基
材に固定されてなるダイヤモンド被覆硬質材料を提供す
る。また、本発明は結合相と硬質分散相からなる硬質材
料を基材とし、少なくとも該基材表面にダイヤモンドが
存在し、該ダイヤモンドが該基材より加熱処理を経てし
みだした結合相により該基材に固定されてなるダイヤモ
ンド被覆硬質材料の表面に更にダイヤモンドが被覆され
てなるダイヤモンド被覆硬質材料をも提供する。本発明
の特に好ましい硬質材料としては超硬合金又はサーメッ
トが挙げられる。
ンドと基材を強力に固定するために、ダイヤモンド粒が
結合相により固定されている状態を強制的に作ることに
着目し、研究、実験を重ね、成功した。これにより、ダ
イヤモンドの基材からの離脱は生じなくなり、基材の耐
磨耗性は飛躍的に向上した。すなわち、本発明は結合相
と硬質分散相からなる硬質材料を基材とし、少なくとも
該基材表面にダイヤモンドが存在し、該ダイヤモンドが
該基材より加熱処理を経てしみだした結合相により該基
材に固定されてなるダイヤモンド被覆硬質材料を提供す
る。また、本発明は結合相と硬質分散相からなる硬質材
料を基材とし、少なくとも該基材表面にダイヤモンドが
存在し、該ダイヤモンドが該基材より加熱処理を経てし
みだした結合相により該基材に固定されてなるダイヤモ
ンド被覆硬質材料の表面に更にダイヤモンドが被覆され
てなるダイヤモンド被覆硬質材料をも提供する。本発明
の特に好ましい硬質材料としては超硬合金又はサーメッ
トが挙げられる。
【０００８】本発明のダイヤモンド被覆硬質材料を得る
具体的方法の一例を説明すると、図１に示すように基材
としての硬質材料の表面にダイヤモンド粒を載置し、基
材を１２５０℃以上、望ましくは１３００℃以上の温度
に加熱すれば、基材より液相がしみだし、ダイヤモンド
粒と接触する。この状態にて冷却すれば、ダイヤモンド
粒が結合相により固定された状態をつくり出すことがで
きる。尚、ダイヤモンド粒は上記のように基材表面に置
いてもよいし、気相より基材表面に合成してもよい。こ
のとき載置するダイヤモンド粒は、被覆が必要な表面に
１〜９８％の面積割合にて行なうことが望ましい。これ
は、１％未満の場合には耐磨耗性の向上なく、また９８
％を越えると結合相のしみだしが少なく、ダイヤモンド
粒と基材との結合力が低下するためである。基材表面に
載置するダイヤモンド粒のサイズは 直径０．１μｍ以
上で効果が得られるが、０．５〜１０μｍが望ましい。
また、この載置したダイヤモンド粒の少なくとも１／５
の表面積が結合相により固定されることが望ましい。上
記加熱処理の本発明における一般的条件としては、例え
ば温度１２５０℃〜１４５０℃、真空または窒素ガス等
不活性ガス雰囲気下で行なうことが挙げられる。特に、
加熱処理を５００気圧以上のできるだけ高い静水圧下に
て行った場合、ダイヤモンド−結合相のさらなる良好な
結合が得られた。本発明のダイヤモンド被覆硬質材料の
断面を光学顕微鏡および電子顕微鏡により観察したとこ
ろ、表面近傍の結合相に固定されたダイヤモンド粒の存
在が確認された。
具体的方法の一例を説明すると、図１に示すように基材
としての硬質材料の表面にダイヤモンド粒を載置し、基
材を１２５０℃以上、望ましくは１３００℃以上の温度
に加熱すれば、基材より液相がしみだし、ダイヤモンド
粒と接触する。この状態にて冷却すれば、ダイヤモンド
粒が結合相により固定された状態をつくり出すことがで
きる。尚、ダイヤモンド粒は上記のように基材表面に置
いてもよいし、気相より基材表面に合成してもよい。こ
のとき載置するダイヤモンド粒は、被覆が必要な表面に
１〜９８％の面積割合にて行なうことが望ましい。これ
は、１％未満の場合には耐磨耗性の向上なく、また９８
％を越えると結合相のしみだしが少なく、ダイヤモンド
粒と基材との結合力が低下するためである。基材表面に
載置するダイヤモンド粒のサイズは 直径０．１μｍ以
上で効果が得られるが、０．５〜１０μｍが望ましい。
また、この載置したダイヤモンド粒の少なくとも１／５
の表面積が結合相により固定されることが望ましい。上
記加熱処理の本発明における一般的条件としては、例え
ば温度１２５０℃〜１４５０℃、真空または窒素ガス等
不活性ガス雰囲気下で行なうことが挙げられる。特に、
加熱処理を５００気圧以上のできるだけ高い静水圧下に
て行った場合、ダイヤモンド−結合相のさらなる良好な
結合が得られた。本発明のダイヤモンド被覆硬質材料の
断面を光学顕微鏡および電子顕微鏡により観察したとこ
ろ、表面近傍の結合相に固定されたダイヤモンド粒の存
在が確認された。
【０００９】本発明のダイヤモンド硬質被覆材料を得る
具体的方法の他の例として、気相よりダイヤモンド粒を
基材表面に合成する場合の一般的方法としては従来の技
術の欄で説明したと同様の熱フィラメントＣＶＤ法、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ法を始めとする各種の公知技術
を用いることができる。原料ガスとしては、各種炭化水
素化合物を水素ガス、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴ
ンガス等の希釈用ガスとともに用いるのが一般的であ
る。炭化水素化合物ガスの濃度および基材温度を制御す
ることにより、任意のダイヤモンド粒のサイズ、載置面
積を得ることができる。本発明のダイヤモンド被覆硬質
材料の表面に、更に気相よりダイヤモンド被覆層を形成
すると、ダイヤモンド粒は基材表面のダイヤモンド粒上
に優先的に生成し、被覆層となった場合、強固に基材と
結合する。また、この場合には表面はすべてダイヤモン
ドとなるため、更に高い耐磨耗性を得ることができた。
表面被覆ダイヤモンド層の気相合成も、例えば熱フィラ
メントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を始め従
来公知のいずれの手段によってもよい。また、本発明の
ダイヤモンド粒載置を気相合成法を用いて行なう場合、
初期のダイヤモンド粒載置から加熱処理、ダイヤモンド
層被覆にいたる工程を一連のプロセスとして行えるとい
う工業的メリットがある。なお、ダイヤモンド被覆層の
層厚に関しては、０．１μｍ以下では被覆層による耐磨
耗性などの諸性能の向上が認められず、また１００μｍ
以上の被覆層を形成した場合でも、もはや大きな性能の
向上は認められないため、０．１μｍ〜１００μｍが望
ましい。
具体的方法の他の例として、気相よりダイヤモンド粒を
基材表面に合成する場合の一般的方法としては従来の技
術の欄で説明したと同様の熱フィラメントＣＶＤ法、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ法を始めとする各種の公知技術
を用いることができる。原料ガスとしては、各種炭化水
素化合物を水素ガス、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴ
ンガス等の希釈用ガスとともに用いるのが一般的であ
る。炭化水素化合物ガスの濃度および基材温度を制御す
ることにより、任意のダイヤモンド粒のサイズ、載置面
積を得ることができる。本発明のダイヤモンド被覆硬質
材料の表面に、更に気相よりダイヤモンド被覆層を形成
すると、ダイヤモンド粒は基材表面のダイヤモンド粒上
に優先的に生成し、被覆層となった場合、強固に基材と
結合する。また、この場合には表面はすべてダイヤモン
ドとなるため、更に高い耐磨耗性を得ることができた。
表面被覆ダイヤモンド層の気相合成も、例えば熱フィラ
メントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を始め従
来公知のいずれの手段によってもよい。また、本発明の
ダイヤモンド粒載置を気相合成法を用いて行なう場合、
初期のダイヤモンド粒載置から加熱処理、ダイヤモンド
層被覆にいたる工程を一連のプロセスとして行えるとい
う工業的メリットがある。なお、ダイヤモンド被覆層の
層厚に関しては、０．１μｍ以下では被覆層による耐磨
耗性などの諸性能の向上が認められず、また１００μｍ
以上の被覆層を形成した場合でも、もはや大きな性能の
向上は認められないため、０．１μｍ〜１００μｍが望
ましい。
【００１０】本発明に用いる基材は結合相と硬質分散層
からなる硬質材料を用いるが、具体的には超硬合金およ
びサーメットが好ましく、特に好ましい例として下記の
組成のものが挙げられる。 １．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％（重量
％、以下同じ）を含有し、硬質分散相形成成分としてＷ
Ｃ（炭化タングステン）と不可避成分からなる組成を有
するＷＣ基超硬合金。 ２．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％を含有
し、残部が硬質分散相形成成分として、（ｉ）ＷＣと、
Ｗを除く元素の周期律表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属
またはこれらの炭化物、窒化物または炭窒化物のうちの
１種以上との固溶体と（ii）不可避不純物からなる組成
を有するＷＣ基超硬合金。 ３．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％を含有
し、硬質分散相形成成分として、Ｗを除く元素の周期律
表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物また
は炭窒化物、ならびにこれらのＷＣを含む２種以上の固
溶体のうちの１種以上 ０．２〜４０％を含有し、残り
が硬質分散相形成成分としてＷＣと不可避不純物からな
る組成を有するＷＣ基超硬合金。 ４．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％を含有
し、硬質分散相形成成分として、Ｗを除く元素の周期律
表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物また
は炭窒化物、ならびにこれらのＷＣを含む２種以上の固
溶体のうちの１種以上 ０．２〜４０％を含有し、残り
が硬質分散相形成成分としてＷＣと、Ｗを除く元素の周
期律表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属またはこれらの炭
化物、窒化物または炭窒化物のうちの１種以上との固溶
体と不可避不純物からなる組成を有するＷＣ基超硬合
金。 ５．硬質分散相としてＴｉを炭化物、窒化物および炭窒
化物換算で５０〜８０％、Ｔｉを除く周期律表第IVａ、
Ｖａ、VIａ族元素を炭化物換算で４０％以下を含有し、
結合相としてＦｅ系金属を１〜４０％含有するサーメッ
ト。上記の組成は一般的な範囲で例示したものであり、
特に好ましいとした意味は、分散硬質相と結着樹脂との
バランスがこれらの範囲では良好であり、基材との高い
強度が保たれるからである。
からなる硬質材料を用いるが、具体的には超硬合金およ
びサーメットが好ましく、特に好ましい例として下記の
組成のものが挙げられる。 １．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％（重量
％、以下同じ）を含有し、硬質分散相形成成分としてＷ
Ｃ（炭化タングステン）と不可避成分からなる組成を有
するＷＣ基超硬合金。 ２．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％を含有
し、残部が硬質分散相形成成分として、（ｉ）ＷＣと、
Ｗを除く元素の周期律表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属
またはこれらの炭化物、窒化物または炭窒化物のうちの
１種以上との固溶体と（ii）不可避不純物からなる組成
を有するＷＣ基超硬合金。 ３．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％を含有
し、硬質分散相形成成分として、Ｗを除く元素の周期律
表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物また
は炭窒化物、ならびにこれらのＷＣを含む２種以上の固
溶体のうちの１種以上 ０．２〜４０％を含有し、残り
が硬質分散相形成成分としてＷＣと不可避不純物からな
る組成を有するＷＣ基超硬合金。 ４．結合相形成成分としてＣo ０．５〜３０％を含有
し、硬質分散相形成成分として、Ｗを除く元素の周期律
表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物また
は炭窒化物、ならびにこれらのＷＣを含む２種以上の固
溶体のうちの１種以上 ０．２〜４０％を含有し、残り
が硬質分散相形成成分としてＷＣと、Ｗを除く元素の周
期律表の４ａ、５ａおよび６ａ族金属またはこれらの炭
化物、窒化物または炭窒化物のうちの１種以上との固溶
体と不可避不純物からなる組成を有するＷＣ基超硬合
金。 ５．硬質分散相としてＴｉを炭化物、窒化物および炭窒
化物換算で５０〜８０％、Ｔｉを除く周期律表第IVａ、
Ｖａ、VIａ族元素を炭化物換算で４０％以下を含有し、
結合相としてＦｅ系金属を１〜４０％含有するサーメッ
ト。上記の組成は一般的な範囲で例示したものであり、
特に好ましいとした意味は、分散硬質相と結着樹脂との
バランスがこれらの範囲では良好であり、基材との高い
強度が保たれるからである。
【００１１】ここまではダイヤモンド被覆層を中心に説
明したが、本発明はダイヤモンド状炭素およびこれらの
複層を被覆した場合にも全く同様の効果がある。さら
に、これらの被覆層がホウ素、窒素を含んだ場合でも同
じである。
明したが、本発明はダイヤモンド状炭素およびこれらの
複層を被覆した場合にも全く同様の効果がある。さら
に、これらの被覆層がホウ素、窒素を含んだ場合でも同
じである。
【００１２】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 母材として、表−１の組成の混合粉末を成型、焼結し、
形状が内接円：１２．７ｍｍφ、厚み：３．１８ｍｍ、
コーナーＲ：０．８ｍｍ、逃げ角：２０°のＳＥＧＮ４
２２の形状を持ったタングステン基超硬合金製スローア
ウェイチップに加工した。表−２に示した方法でダイヤ
モンド粒を表面に設け、さらに表−２に示した条件にて
熱処理を行い、冷却は真空にて行なうことにより本発明
ダイヤモンド被覆硬質材料を作成した。なお、ダイヤモ
ンド被覆層を気相より析出させる場合、公知の熱フィラ
メントＣＶＤ法またはマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いた。このようにして本発明のダイヤモンド被覆切削チ
ップ１〜２４を作成した。ここでダイヤモンド粒の占め
る面積とは、ダイヤモンド粒を設置した後、表面を電子
顕微鏡により拡大観察し、膜を設けようとした面積のう
ち、ダイヤモンド粒の占める面積の割合である。１３〜
２４のサンプルには、更に表面にダイヤモンド被覆層
を、公知の熱フィランメントＣＶＤ法またはマイクロ波
プラズマＣＶＤ法を用い、表−２に示した層厚にて設け
た。本実施例において、基材の表面に析出した被覆層
は、ラマン分光分析法によって、ダイヤモンドの特徴で
ある１３３３ｃｍ-1にピークが存在することを確認し
た。また、比較のため、同一形状で、表−２に示した比
較超硬チップ１〜２およびこれらに直接ダイヤモンド被
覆層を設けた比較チップ３〜４を準備した。表−２中Ａ
は熱フィラメントＣＶＤ法による場合を、Ｂはマイクロ
波プラズマＣＶＤ法による場合を意味する。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 母材として、表−１の組成の混合粉末を成型、焼結し、
形状が内接円：１２．７ｍｍφ、厚み：３．１８ｍｍ、
コーナーＲ：０．８ｍｍ、逃げ角：２０°のＳＥＧＮ４
２２の形状を持ったタングステン基超硬合金製スローア
ウェイチップに加工した。表−２に示した方法でダイヤ
モンド粒を表面に設け、さらに表−２に示した条件にて
熱処理を行い、冷却は真空にて行なうことにより本発明
ダイヤモンド被覆硬質材料を作成した。なお、ダイヤモ
ンド被覆層を気相より析出させる場合、公知の熱フィラ
メントＣＶＤ法またはマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用
いた。このようにして本発明のダイヤモンド被覆切削チ
ップ１〜２４を作成した。ここでダイヤモンド粒の占め
る面積とは、ダイヤモンド粒を設置した後、表面を電子
顕微鏡により拡大観察し、膜を設けようとした面積のう
ち、ダイヤモンド粒の占める面積の割合である。１３〜
２４のサンプルには、更に表面にダイヤモンド被覆層
を、公知の熱フィランメントＣＶＤ法またはマイクロ波
プラズマＣＶＤ法を用い、表−２に示した層厚にて設け
た。本実施例において、基材の表面に析出した被覆層
は、ラマン分光分析法によって、ダイヤモンドの特徴で
ある１３３３ｃｍ-1にピークが存在することを確認し
た。また、比較のため、同一形状で、表−２に示した比
較超硬チップ１〜２およびこれらに直接ダイヤモンド被
覆層を設けた比較チップ３〜４を準備した。表−２中Ａ
は熱フィラメントＣＶＤ法による場合を、Ｂはマイクロ
波プラズマＣＶＤ法による場合を意味する。
【００１３】これらの切削チップを用いて、 被削材 ： Ａｌ−１８重量％Ｓｉ合金（ブロック材） 切削速度： ７００ｍ／ｍｉｎ 送り ： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ． 切込み ： ２．０ｍｍ の条件にて断続切削を行い、１分後および２０分後の逃
げ面摩耗量、切り刃の摩耗状態を観察した結果を表−２
に示した。この結果、ダイヤモンド被覆面積を１００％
とした３および１４のサンプルは、やや効果が低いもの
の、その他は従来の超硬チップに比べて、高い耐磨耗性
を示した。なお、表−２にいう真空とは１０-3Torr以下
をいう。
げ面摩耗量、切り刃の摩耗状態を観察した結果を表−２
に示した。この結果、ダイヤモンド被覆面積を１００％
とした３および１４のサンプルは、やや効果が低いもの
の、その他は従来の超硬チップに比べて、高い耐磨耗性
を示した。なお、表−２にいう真空とは１０-3Torr以下
をいう。
【表１】
【００１４】
【表２】
【表３】
【表４】
【００１５】実施例２ 母材として、表−３の組成の混合粉末を成型、焼結し、
形状が、内接円：９．５２５ｍｍ、厚み：３．１８ｍ
ｍ、コーナーＲ：０．４ｍｍ、逃げ角：２０°のＪＩＳ
−ＴＥＧＮ３２１の形状を持ったサーメット基スーアウ
ェイチップに加工した。このチップを、表─４に示した
方法でダイヤモンド粒を表面に設け、更に表−４に示し
た条件にて熱処理を行い、冷却は真空中にて行い、本発
明のダイヤモンド被覆硬質材料を作成した。なお、ダイ
ヤモンドを気相より析出させる場合、公知の熱フィラン
メントＣＶＤ法を用いた。このようにして本発明ダイヤ
モンド被覆切削チップ１〜２４を作成した。ここでダイ
ヤモンド粒の占める面積とは、ダイヤモンド粒を設置し
た後、表面を電子顕微鏡により拡大観察し、膜を設けよ
うとした面積のうち、ダイヤモンド粒の占める面積の割
合である。１２〜２４のサンプルには、更に表面にダイ
ヤモンド被覆層を、公知の熱フィランメントＣＶＤ法を
用い、表−４に示した層厚にて設けた。本実施例におい
て、基材の表面に析出した被覆層は、ラマン分光分析法
によって、ダイヤモンドの特徴である１３３３ｃｍ-1に
ピークが存在することを確認した。また、比較のため、
同一形状で、表−４に示した比較超硬チップ１〜２およ
びこれらに直接ダイヤモンド被覆層を設けた比較チップ
３〜４を準備した。
形状が、内接円：９．５２５ｍｍ、厚み：３．１８ｍ
ｍ、コーナーＲ：０．４ｍｍ、逃げ角：２０°のＪＩＳ
−ＴＥＧＮ３２１の形状を持ったサーメット基スーアウ
ェイチップに加工した。このチップを、表─４に示した
方法でダイヤモンド粒を表面に設け、更に表−４に示し
た条件にて熱処理を行い、冷却は真空中にて行い、本発
明のダイヤモンド被覆硬質材料を作成した。なお、ダイ
ヤモンドを気相より析出させる場合、公知の熱フィラン
メントＣＶＤ法を用いた。このようにして本発明ダイヤ
モンド被覆切削チップ１〜２４を作成した。ここでダイ
ヤモンド粒の占める面積とは、ダイヤモンド粒を設置し
た後、表面を電子顕微鏡により拡大観察し、膜を設けよ
うとした面積のうち、ダイヤモンド粒の占める面積の割
合である。１２〜２４のサンプルには、更に表面にダイ
ヤモンド被覆層を、公知の熱フィランメントＣＶＤ法を
用い、表−４に示した層厚にて設けた。本実施例におい
て、基材の表面に析出した被覆層は、ラマン分光分析法
によって、ダイヤモンドの特徴である１３３３ｃｍ-1に
ピークが存在することを確認した。また、比較のため、
同一形状で、表−４に示した比較超硬チップ１〜２およ
びこれらに直接ダイヤモンド被覆層を設けた比較チップ
３〜４を準備した。
【００１６】これらの切削チップを用いて、 被削材 ： Ａｌ−１８重量％Ｓｉ合金（丸棒） 切削速度： ８００ｍ／ｍｉｎ 送り ： ０．１５ｍｍ／ｒｅｖ． 切込み ： ０．５ｍｍ の条件にて連続切削を行い。２分後および３０分後の逃
げ面摩耗量、切り刃の摩耗状態を観察した結果を表−４
に示した。この結果、ダイヤモンド被覆面積を１００％
とした２および１２のサンプルはやや効果が低いもの
の、その他は従来の超硬チップに比べて、高い耐磨耗性
を示した。
げ面摩耗量、切り刃の摩耗状態を観察した結果を表−４
に示した。この結果、ダイヤモンド被覆面積を１００％
とした２および１２のサンプルはやや効果が低いもの
の、その他は従来の超硬チップに比べて、高い耐磨耗性
を示した。
【表５】
【００１７】
【表６】
【表７】
【００１８】
【発明の効果】本発明ダイヤモンド被覆硬質材料におい
ては、従来のダイヤモンド被覆硬質材料と比べると、い
ずれも良好な耐剥離性を持ち、さらにダイヤモンドを被
覆したものは、基材とダイヤモンド被覆層の密着強度は
優れ、更に高い耐磨耗性を持つことがわかる。本実施例
では、切削工具の場合を挙げて説明したが、ＴＡＢツー
ル、キャピラリーなどの耐摩工具または耐摩用治具、プ
リンタヘッド等各種機械部品および砥石などに応用した
場合も、良好な結果が得られることは十分に予想でき
る。
ては、従来のダイヤモンド被覆硬質材料と比べると、い
ずれも良好な耐剥離性を持ち、さらにダイヤモンドを被
覆したものは、基材とダイヤモンド被覆層の密着強度は
優れ、更に高い耐磨耗性を持つことがわかる。本実施例
では、切削工具の場合を挙げて説明したが、ＴＡＢツー
ル、キャピラリーなどの耐摩工具または耐摩用治具、プ
リンタヘッド等各種機械部品および砥石などに応用した
場合も、良好な結果が得られることは十分に予想でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイヤモンド被覆硬質材料を説明する
概略図である。
概略図である。
１ 基材 ２ 硬質分散相 ３ 結合相 ４ ダイヤモンド粒 ５ ダイヤモンド膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/06 C23C 16/27 C04B 41/87 C30B 29/04 B23B 27/00 B23P 15/28
Claims (4)
- 【請求項１】 結合相と硬質分散相からなる硬質材料を
基材とし、少なくとも該基材表面にダイヤモンドが存在
し、該ダイヤモンドが該基材より加熱処理を経てしみだ
した結合相により該基材に固定されてなるダイヤモンド
被覆硬質材料。 - 【請求項２】 請求項１記載のダイヤモンド被覆硬質材
料の表面に更にダイヤモンドが被覆されてなるダイヤモ
ンド被覆硬質材料。 - 【請求項３】 硬質材料が超硬合金であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載のダイヤモンド被覆
硬質材料。 - 【請求項４】 硬質材料がサーメットであることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載のダイヤモンド被覆
硬質材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03205042A JP3134378B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03205042A JP3134378B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0544036A JPH0544036A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3134378B2 true JP3134378B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=16500489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03205042A Expired - Lifetime JP3134378B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134378B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023105988A1 (ja) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | 株式会社村田製作所 | カット刃 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4954429B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2012-06-13 | キャムコ、インターナショナル、（ユーケイ）、リミテッド | 触媒物質を枯渇させた表面を有する多結晶ダイヤモンド |
| JP5691984B2 (ja) * | 2011-10-06 | 2015-04-01 | トヨタ自動車株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-15 JP JP03205042A patent/JP3134378B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023105988A1 (ja) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | 株式会社村田製作所 | カット刃 |
| JP7477057B2 (ja) | 2021-12-06 | 2024-05-01 | 株式会社村田製作所 | カット刃 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544036A (ja) | 1993-02-23 |
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