JP3167371B2 - 耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法 - Google Patents
耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、旋削工具，フライス工
具，ドリル，エンドミル等の切削工具、又はスリッタ
ー，ワイヤカッター，ガイド等の耐摩耗工具として適す
る耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法
に関するものである。
具，ドリル，エンドミル等の切削工具、又はスリッタ
ー，ワイヤカッター，ガイド等の耐摩耗工具として適す
る耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金に代表される焼結合金の基材表
面にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの
被膜を形成したダイヤモンド被覆焼結合金を切削工具に
応用しようという試みがなされている。
面にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの
被膜を形成したダイヤモンド被覆焼結合金を切削工具に
応用しようという試みがなされている。
【０００３】ダイヤモンド被覆焼結合金を切削工具とし
て用いる場合、最大の問題点は、基材と被膜との密着性
である。
て用いる場合、最大の問題点は、基材と被膜との密着性
である。
【０００４】焼結合金の基材とダイヤモンド被膜とその
密着性について注目し、切削工具に適するダイヤモンド
被覆焼結合金としての提案が多数なされており、その代
表的なものに、特開昭５８−１２６９７２号公報及び特
開昭６３−５３２６９号公報がある。
密着性について注目し、切削工具に適するダイヤモンド
被覆焼結合金としての提案が多数なされており、その代
表的なものに、特開昭５８−１２６９７２号公報及び特
開昭６３−５３２６９号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５８−１２６９
７２号公報には、超硬合金の基材に隣接する内層が周期
律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物，ホウ
化物，酸化物，及びこれらの化合物，混合物並びにＡｌ
2Ｏ3，ＡｌＮ，Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2，ＳｉＣから
選ばれた１種以上よりなり、外層がダイヤモンドよりな
るダイヤモンド被覆焼結合金が開示されている。同公報
の発明は、ＮｉやＣｏを含む焼結合金の基材に直接ダイ
ヤモンド被膜を被覆すると、グラファイトが析出し易く
基材と被膜との密着性の低下が顕著になるという問題に
対し、基材と被膜との間に化学蒸着法（ＣＶＤ法）又は
物理蒸着法（ＰＶＤ法）でもってＷＣやＷ2Ｃの内層を
介在させることにより解決しようとしたものである。
７２号公報には、超硬合金の基材に隣接する内層が周期
律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物，ホウ
化物，酸化物，及びこれらの化合物，混合物並びにＡｌ
2Ｏ3，ＡｌＮ，Ｂ4Ｃ，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2，ＳｉＣから
選ばれた１種以上よりなり、外層がダイヤモンドよりな
るダイヤモンド被覆焼結合金が開示されている。同公報
の発明は、ＮｉやＣｏを含む焼結合金の基材に直接ダイ
ヤモンド被膜を被覆すると、グラファイトが析出し易く
基材と被膜との密着性の低下が顕著になるという問題に
対し、基材と被膜との間に化学蒸着法（ＣＶＤ法）又は
物理蒸着法（ＰＶＤ法）でもってＷＣやＷ2Ｃの内層を
介在させることにより解決しようとしたものである。
【０００６】しかしながら、同公報に開示の内層とダイ
ヤモンド被膜との密着性は、切削工具として実用化でき
る程度に達しておらず、しかも製造工程の中に内層の形
成工程を別に設ける必要があるという工程の煩雑化、及
び内層の形成工程時のカーボン量の制御がダイヤモンド
被膜の材質と、基材と被膜の密着性に影響を及ぼすとい
う品質管理上の問題がある。
ヤモンド被膜との密着性は、切削工具として実用化でき
る程度に達しておらず、しかも製造工程の中に内層の形
成工程を別に設ける必要があるという工程の煩雑化、及
び内層の形成工程時のカーボン量の制御がダイヤモンド
被膜の材質と、基材と被膜の密着性に影響を及ぼすとい
う品質管理上の問題がある。
【０００７】特開昭６３−５３２６９号公報には、１〜
４ ｗｔ％のＣｏと残りが炭化タングステンからなる超硬
合金の表面をエッチング処理し、超硬合金の表面にエッ
チング層を介在させて、ダイヤモンド被膜を形成してな
るダイヤモンド被覆超硬合金が開示されている。
４ ｗｔ％のＣｏと残りが炭化タングステンからなる超硬
合金の表面をエッチング処理し、超硬合金の表面にエッ
チング層を介在させて、ダイヤモンド被膜を形成してな
るダイヤモンド被覆超硬合金が開示されている。
【０００８】同公報の発明は、超硬合金の表面部のＣｏ
を酸液で除去してエッチング層とし、エッチング層の表
面にダイヤモンドの被膜を形成するのであるが、酸液で
Ｃｏが除去された後の空隙部分には、再びダイヤモンド
被膜形成時に超硬合金内部のＣｏが滲み出して埋められ
るために、局所的にダイヤモンドが粒成長しやすくなる
こと及びダイヤモンドの被膜とエッチング層との界面に
グラファイトが発生しやすいために被膜と超硬合金との
密着性が低いという問題がある。
を酸液で除去してエッチング層とし、エッチング層の表
面にダイヤモンドの被膜を形成するのであるが、酸液で
Ｃｏが除去された後の空隙部分には、再びダイヤモンド
被膜形成時に超硬合金内部のＣｏが滲み出して埋められ
るために、局所的にダイヤモンドが粒成長しやすくなる
こと及びダイヤモンドの被膜とエッチング層との界面に
グラファイトが発生しやすいために被膜と超硬合金との
密着性が低いという問題がある。
【０００９】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、金属間化合物の層又は金属間化合
物の存在する基材表面層でもってダイヤモンド被膜形成
時におけるグラファイトの発生を抑制し、良質なにダイ
ヤモンド被膜を形成すると共に基材とダイヤモンド被膜
との密着性を高めること及び基材の強度低下を抑制する
ことができたダイヤモンド被覆焼結合金の提供を目的と
するものである。
もので、具体的には、金属間化合物の層又は金属間化合
物の存在する基材表面層でもってダイヤモンド被膜形成
時におけるグラファイトの発生を抑制し、良質なにダイ
ヤモンド被膜を形成すると共に基材とダイヤモンド被膜
との密着性を高めること及び基材の強度低下を抑制する
ことができたダイヤモンド被覆焼結合金の提供を目的と
するものである。
【００１０】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、超硬合
金の基材表面にダイヤモンドの被膜を形成する場合、基
材表面に 析出するグラファイトを抑制する方法及び基
材と被膜との密着性を高めることについて検討していた
所、基材中に結合相として含有している鉄族金属がダイ
ヤモンド被膜形成時にグラファイトを析出させる作用を
するのに対し、基材の表面層に存在する結合相中に金属
間化合物が含まれている場合、特に結合相中の鉄族金属
により形成される金属間化合物が含まれている場合、基
材自体の強度低下が殆どないこと、ダイヤモンドの被膜
形成時においてグラファイトの析出が抑制されること、
及び基材とダイヤモンド被膜との密着性が顕著に向上す
るという知見を得た。
金の基材表面にダイヤモンドの被膜を形成する場合、基
材表面に 析出するグラファイトを抑制する方法及び基
材と被膜との密着性を高めることについて検討していた
所、基材中に結合相として含有している鉄族金属がダイ
ヤモンド被膜形成時にグラファイトを析出させる作用を
するのに対し、基材の表面層に存在する結合相中に金属
間化合物が含まれている場合、特に結合相中の鉄族金属
により形成される金属間化合物が含まれている場合、基
材自体の強度低下が殆どないこと、ダイヤモンドの被膜
形成時においてグラファイトの析出が抑制されること、
及び基材とダイヤモンド被膜との密着性が顕著に向上す
るという知見を得た。
【００１１】本発明は、上述の知見に基づいて完成する
に至ったものである。
に至ったものである。
【００１２】 本発明の耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結
合金は、周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の１種以上の硬
質相８０〜９９体積％と、残りがＣｏ及び／又はＮｉを
主成分とする結合相でなる焼結合金の基材表面にダイヤ
モンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの被膜を形成
してなるダイヤモンド被覆焼結合金であって、該基材と
該被膜との間にＦｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，Ｃｏ
Ａｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），
Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａ
ｌの中の１種以上でなる金属間化合物の層を形成する
か、もしくは該基材の表面から内部に向かって１００μ
ｍ以下の表面層における該結合相に該金属間化合物が含
まれていることを特徴とするものである。
合金は、周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の１種以上の硬
質相８０〜９９体積％と、残りがＣｏ及び／又はＮｉを
主成分とする結合相でなる焼結合金の基材表面にダイヤ
モンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの被膜を形成
してなるダイヤモンド被覆焼結合金であって、該基材と
該被膜との間にＦｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，Ｃｏ
Ａｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），
Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａ
ｌの中の１種以上でなる金属間化合物の層を形成する
か、もしくは該基材の表面から内部に向かって１００μ
ｍ以下の表面層における該結合相に該金属間化合物が含
まれていることを特徴とするものである。
【００１３】本発明の被覆焼結合金における基材を構成
している硬質相は、具体的には、例えばＷＣのみ、ＷＣ
を主成分とし、他にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，
ＮｂＣ，ＶＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，
（Ｗ，Ｔａ）Ｃ，（Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔａ，
Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）及びこれらの
相互固溶体を含んでいる場合、ＴｉＣ又はＴｉ（Ｃ，
Ｎ）を主成分とし、他にＷＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔａ
Ｃ，ＮｂＣ，ＶＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ及びこれらの相互固溶体を含んでいる場合を挙げるこ
とができる。この硬質相が基材全体に対して８０体積％
未満になると、相対的に結合相が２０体積％を超えて多
くなり、その結果基材の硬さ低下が著しく、被膜がなく
なった時点における基材の耐摩耗性が極端に劣下し、逆
に硬質相が基材全体に対して９９体積％を超えて多くな
ると、相対的に結合相が１体積％未満となり、その結果
基材の強度低下が著しく、欠損しやすく、被膜の効果を
充分に発揮させるのが困難になる。
している硬質相は、具体的には、例えばＷＣのみ、ＷＣ
を主成分とし、他にＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，
ＮｂＣ，ＶＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，
（Ｗ，Ｔａ）Ｃ，（Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔａ，
Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）及びこれらの
相互固溶体を含んでいる場合、ＴｉＣ又はＴｉ（Ｃ，
Ｎ）を主成分とし、他にＷＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔａ
Ｃ，ＮｂＣ，ＶＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ及びこれらの相互固溶体を含んでいる場合を挙げるこ
とができる。この硬質相が基材全体に対して８０体積％
未満になると、相対的に結合相が２０体積％を超えて多
くなり、その結果基材の硬さ低下が著しく、被膜がなく
なった時点における基材の耐摩耗性が極端に劣下し、逆
に硬質相が基材全体に対して９９体積％を超えて多くな
ると、相対的に結合相が１体積％未満となり、その結果
基材の強度低下が著しく、欠損しやすく、被膜の効果を
充分に発揮させるのが困難になる。
【００１４】本発明の被覆焼結合金における基材を構成
している結合相は、具体的には、Ｃｏ及び／又はＮｉの
みからなる場合、もしくは、Ｃｏ及び／又はＮｉと他
に、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｆｅの
１種以上からなるものである。
している結合相は、具体的には、Ｃｏ及び／又はＮｉの
みからなる場合、もしくは、Ｃｏ及び／又はＮｉと他
に、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｆｅの
１種以上からなるものである。
【００１５】本発明の被覆焼結合金における金属間化合
物の存在する位置は、上述の硬質相と上述の結合相とで
なる基材の表面に金属間化合物の層を形成する場合、又
は基材表面から基材内部に向って１００μｍ以下の基材
表面層における結合相に金属間化合物が含まれている場
合、もしくは基材表面に金属間化合物の層を形成し、か
つ基材表面層における結合相に金属間化合物が含まれて
いる場合を挙げることができる。この金属間化合物は、
基材の表面で最大となり、基材内部に向って連続的に減
少している場合が基材の強度、及び基材と被膜との耐剥
離性から特に好ましい構成である。表面層は、０．５〜
２０μｍの厚さが特に好ましい。
物の存在する位置は、上述の硬質相と上述の結合相とで
なる基材の表面に金属間化合物の層を形成する場合、又
は基材表面から基材内部に向って１００μｍ以下の基材
表面層における結合相に金属間化合物が含まれている場
合、もしくは基材表面に金属間化合物の層を形成し、か
つ基材表面層における結合相に金属間化合物が含まれて
いる場合を挙げることができる。この金属間化合物は、
基材の表面で最大となり、基材内部に向って連続的に減
少している場合が基材の強度、及び基材と被膜との耐剥
離性から特に好ましい構成である。表面層は、０．５〜
２０μｍの厚さが特に好ましい。
【００１６】 この金属間化合物は、Ｆｅ3Ａｌ，Ｎｉ
Ａｌ，Ｎｉ3Ａｌ，ＣｏＡｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａ
ｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌの中の１種以上でなり、Ｃｏ
及び／又はＮｉと、Ａｌとからなる金属間化合物でなる
場合が基材の強度と、被膜の耐剥離性とのバランスが優
れることから、特に好ましいことである。
Ａｌ，Ｎｉ3Ａｌ，ＣｏＡｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａ
ｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌの中の１種以上でなり、Ｃｏ
及び／又はＮｉと、Ａｌとからなる金属間化合物でなる
場合が基材の強度と、被膜の耐剥離性とのバランスが優
れることから、特に好ましいことである。
【００１７】本発明の被覆焼結合金を構成している被膜
は、ラマン分光分析においてダイヤモンドの結晶構造を
示す約１３３３ｃｍ-1 にピークを示すダイヤモンド膜、
又はこのダイヤモンドと他に非晶質カーボンやガラス状
カーボン等を含有している場合、もしくはダイヤモンド
に近い性質を示すといわれているダイヤモンド状カーボ
ンからなる場合がある。この被膜の厚さは、用途及び形
状により選定する必要があり、特に耐衝撃性よりも耐す
きとり摩耗性を重要視する用途には、例えば３〜１０μ
ｍ厚さが好ましく、切削工具には０．５〜７μｍ厚さが
好ましく、切削工具の中でもフライス用切削工具のよう
に耐衝撃性を重要視する用途、又はドリル，エンドミル
等の切削工具やスリッター，切断刃，裁断刃等の耐摩耗
工具のように鋭角な切刃を有する形状には、例えば０．
５〜３μｍ厚さと、被膜を薄くすることが好ましい。
は、ラマン分光分析においてダイヤモンドの結晶構造を
示す約１３３３ｃｍ-1 にピークを示すダイヤモンド膜、
又はこのダイヤモンドと他に非晶質カーボンやガラス状
カーボン等を含有している場合、もしくはダイヤモンド
に近い性質を示すといわれているダイヤモンド状カーボ
ンからなる場合がある。この被膜の厚さは、用途及び形
状により選定する必要があり、特に耐衝撃性よりも耐す
きとり摩耗性を重要視する用途には、例えば３〜１０μ
ｍ厚さが好ましく、切削工具には０．５〜７μｍ厚さが
好ましく、切削工具の中でもフライス用切削工具のよう
に耐衝撃性を重要視する用途、又はドリル，エンドミル
等の切削工具やスリッター，切断刃，裁断刃等の耐摩耗
工具のように鋭角な切刃を有する形状には、例えば０．
５〜３μｍ厚さと、被膜を薄くすることが好ましい。
【００１８】本発明の被覆焼結合金の作製は、粉末冶金
法における粉末圧粉体成形時に、表面に金属間化合物の
層を形成した後焼結し、次いで気相合成法で被膜を形成
する方法、又は粉末冶金法において金属間化合物の粉末
又はその前駆体の含有した粉末に粉末圧粉体を詰めて焼
結し、焼結時に拡散させて基材表面層に金属間化合物を
含有させ、次いで気相合成法で被膜を形成する方法で行
なうこともできる。しかし、基材表面層の調整の容易性
から次の本発明の方法で行なうことが好ましい。
法における粉末圧粉体成形時に、表面に金属間化合物の
層を形成した後焼結し、次いで気相合成法で被膜を形成
する方法、又は粉末冶金法において金属間化合物の粉末
又はその前駆体の含有した粉末に粉末圧粉体を詰めて焼
結し、焼結時に拡散させて基材表面層に金属間化合物を
含有させ、次いで気相合成法で被膜を形成する方法で行
なうこともできる。しかし、基材表面層の調整の容易性
から次の本発明の方法で行なうことが好ましい。
【００１９】 本発明の耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結
合金の製造方法は、周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族金
属の炭化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の１種
以上の粉末でなる第１出発物質を８０〜９９体積％と、
残りがＣｏ及び／又はＮｉを主成分とする粉末でなる第
２出発物質とを混合，成形及び焼結して得た焼結合金の
基材表面に化学蒸着法（ＣＶＤ法）又は物理蒸着法（Ｐ
ＶＤ法）でもってダイヤモンド及び／又はダイヤモンド
状カーボンの被膜を形成するダイヤモンド被覆焼結合金
の製造方法であって、該基材の表面にＦｅ3Ａｌ，Ｎｉ
Ａｌ，Ｎｉ3Ａｌ，ＣｏＡｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａ
ｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌの中の１種以上でなる金属間
化合物又は該金属間化合物の前駆体を被覆し、該基材の
表面に該金属間化合物の層を形成させるか、もしくは該
基材の表面から内部に向かって１００μｍ以下の表面層
における該結合相に該金属間化合物を含有させた後、ダ
イヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの被膜を
形成することを特徴とする方法である。
合金の製造方法は、周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族金
属の炭化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の１種
以上の粉末でなる第１出発物質を８０〜９９体積％と、
残りがＣｏ及び／又はＮｉを主成分とする粉末でなる第
２出発物質とを混合，成形及び焼結して得た焼結合金の
基材表面に化学蒸着法（ＣＶＤ法）又は物理蒸着法（Ｐ
ＶＤ法）でもってダイヤモンド及び／又はダイヤモンド
状カーボンの被膜を形成するダイヤモンド被覆焼結合金
の製造方法であって、該基材の表面にＦｅ3Ａｌ，Ｎｉ
Ａｌ，Ｎｉ3Ａｌ，ＣｏＡｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａ
ｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌの中の１種以上でなる金属間
化合物又は該金属間化合物の前駆体を被覆し、該基材の
表面に該金属間化合物の層を形成させるか、もしくは該
基材の表面から内部に向かって１００μｍ以下の表面層
における該結合相に該金属間化合物を含有させた後、ダ
イヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの被膜を
形成することを特徴とする方法である。
【００２０】本発明の被覆焼結合金の製造方法における
金属間化合物の前駆体とは、金属間化合物を構成する金
属又はその構成元素を含んだ化合物であり、具体的に
は、例えばＮｉＡｌの金属間化合物の形成を目的とする
場合にはＮｉとＡｌの金属からなるものである。
金属間化合物の前駆体とは、金属間化合物を構成する金
属又はその構成元素を含んだ化合物であり、具体的に
は、例えばＮｉＡｌの金属間化合物の形成を目的とする
場合にはＮｉとＡｌの金属からなるものである。
【００２１】
【作用】本発明の耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金
は、基材の表面に存在する金属間化合物の層、又は基材
表面層に含有している金属間化合物が被膜形成初期にお
けるグラファイトの発生を抑制する作用をしているこ
と、被膜形成の促進作用をしていること、高温における
基材の強度、硬さを高める作用をしていること、及び被
膜形成後は被膜と基材との密着性を高める作用をしてい
るものである。
は、基材の表面に存在する金属間化合物の層、又は基材
表面層に含有している金属間化合物が被膜形成初期にお
けるグラファイトの発生を抑制する作用をしているこ
と、被膜形成の促進作用をしていること、高温における
基材の強度、硬さを高める作用をしていること、及び被
膜形成後は被膜と基材との密着性を高める作用をしてい
るものである。
【００２２】
【実施例１】ＷＣ−６．８ ｖｏｌ％Ｃｏの超硬合金の基
材を研削及び洗浄した後、基材表面にスパッター法によ
り約５μｍ厚のＡｌを被覆した。このときのスパッター
条件は、９９．９９％Ａｌターゲット，２００Ｗ出力，
１０-3Ｔｏｒｒ圧力，１０ＳＣＣＭＡｒガス流量雰囲
気，６００℃基材温度，８０ｍｍのスパッター距離，２
時間保持で行なった。次いで、真空中，約１４００℃の
条件でもってＡｌの被覆された基材を加熱した後、酸処
理を行って基材表面の未反応Ａｌを除去した。
材を研削及び洗浄した後、基材表面にスパッター法によ
り約５μｍ厚のＡｌを被覆した。このときのスパッター
条件は、９９．９９％Ａｌターゲット，２００Ｗ出力，
１０-3Ｔｏｒｒ圧力，１０ＳＣＣＭＡｒガス流量雰囲
気，６００℃基材温度，８０ｍｍのスパッター距離，２
時間保持で行なった。次いで、真空中，約１４００℃の
条件でもってＡｌの被覆された基材を加熱した後、酸処
理を行って基材表面の未反応Ａｌを除去した。
【００２３】このＡｌ処理した基材の表面に、ダイヤモ
ンド粉で傷付処理を行なった後、マイクロ波ブラスマＣ
ＶＤ法により９ ９ ｖｏｌ％Ｈ2−１ ｖｏｌ％ＣＨ4ガス雰
囲気，２０ＳＣＣＭガス流量，５０Ｔｏｒｒ圧力，４時
間保持，９３０〜９５０℃基材温度の条件でもって約５
μｍ厚の被膜を形成して本発明品１を得た。
ンド粉で傷付処理を行なった後、マイクロ波ブラスマＣ
ＶＤ法により９ ９ ｖｏｌ％Ｈ2−１ ｖｏｌ％ＣＨ4ガス雰
囲気，２０ＳＣＣＭガス流量，５０Ｔｏｒｒ圧力，４時
間保持，９３０〜９５０℃基材温度の条件でもって約５
μｍ厚の被膜を形成して本発明品１を得た。
【００２４】比較として、本発明品１のＡｌ処理工程の
み除き、他は同様に行なって比較品１を得た。
み除き、他は同様に行なって比較品１を得た。
【００２５】こうして得た本発明品１及び比較品１の被
膜状態を観察したところ、比較品１の被膜は被膜形成用
反応炉から取り出したときにすでに一部が剥離していた
のに対し、本発明品１の被膜は剥離していなかった。ま
た、本発明品１はロックウェル圧子圧入法による被膜剥
離試験を行なった所、６０ｋｇ荷重においても被膜の剥
離が生じなかった。
膜状態を観察したところ、比較品１の被膜は被膜形成用
反応炉から取り出したときにすでに一部が剥離していた
のに対し、本発明品１の被膜は剥離していなかった。ま
た、本発明品１はロックウェル圧子圧入法による被膜剥
離試験を行なった所、６０ｋｇ荷重においても被膜の剥
離が生じなかった。
【００２６】ラマン分光分析及び顕微鏡でもって被膜を
調べた所、本発明品１の被膜は、約１３３３ｃｍ-1 にシ
ャープなピークがあり、結晶化したダイヤモンドであっ
たのに対し、比較品１の被膜は、約１３３３ｃｍ-1 では
弱いピークで、他に約１５００ｃｍ-1 近辺にブロードな
ピークを示すグラファイト状カーボンが見られた。ま
た、本発明品１の基材の表面から基材内部へ約１０μｍ
までの表面層は、ＣｏＡｌの金属間化合物が存在してい
た。
調べた所、本発明品１の被膜は、約１３３３ｃｍ-1 にシ
ャープなピークがあり、結晶化したダイヤモンドであっ
たのに対し、比較品１の被膜は、約１３３３ｃｍ-1 では
弱いピークで、他に約１５００ｃｍ-1 近辺にブロードな
ピークを示すグラファイト状カーボンが見られた。ま
た、本発明品１の基材の表面から基材内部へ約１０μｍ
までの表面層は、ＣｏＡｌの金属間化合物が存在してい
た。
【００２７】
【実施例２】ＷＣ−１０ ｖｏｌ％Ｎｉの超硬合金の基材
を研削及び洗浄した後、アルミナイジング処理を行っ
た。アルミナイジング条件は、塩化水素ガスと金属アル
ミニウムを反応させて得た塩化アルミニウムと水素とア
ルゴンの混合ガス雰囲気中、１０８０℃の温度、１０分
間保持によるＣＶＤ処理で行った。Ｘ線回析及びＳＥＭ
観察の結果、基材表面にＮｉＡｌの金属間化合物の層が
約１μｍ形成されていた。
を研削及び洗浄した後、アルミナイジング処理を行っ
た。アルミナイジング条件は、塩化水素ガスと金属アル
ミニウムを反応させて得た塩化アルミニウムと水素とア
ルゴンの混合ガス雰囲気中、１０８０℃の温度、１０分
間保持によるＣＶＤ処理で行った。Ｘ線回析及びＳＥＭ
観察の結果、基材表面にＮｉＡｌの金属間化合物の層が
約１μｍ形成されていた。
【００２８】次いで、実施例１と同様にしてダイヤモン
ド被膜処理を行って本発明品２を得た。
ド被膜処理を行って本発明品２を得た。
【００２９】比較として、本発明品２の内アルミナイジ
ング処理のみ除いて他は本発明品２と同様に行って比較
品２を得た。
ング処理のみ除いて他は本発明品２と同様に行って比較
品２を得た。
【００３０】こうして得た本発明品２及び比較品２を調
べた所、比較品２の被膜は、被膜形成用反応炉から取り
出したときにすでに一部が剥離していたのに対し、本発
明品２の被膜は剥離していなかった。また、本発明品２
は、実施例１の本発明品１と同様に被膜剥離試験を行な
った所、５０ｋｇ荷重まで被膜の剥離が生じなかった。
べた所、比較品２の被膜は、被膜形成用反応炉から取り
出したときにすでに一部が剥離していたのに対し、本発
明品２の被膜は剥離していなかった。また、本発明品２
は、実施例１の本発明品１と同様に被膜剥離試験を行な
った所、５０ｋｇ荷重まで被膜の剥離が生じなかった。
【００３１】ラマン分光分析及びＳＥＭ観察の結果、本
発明品２の被膜は、本発明品１の被膜と同等であり、比
較品２の被膜は、比較品１の被膜と略同等であった。
発明品２の被膜は、本発明品１の被膜と同等であり、比
較品２の被膜は、比較品１の被膜と略同等であった。
【００３２】
【発明の効果】本発明の耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結
合金は、従来のダイヤモンド被覆焼結合金に比べて基材
の表面に形成される金属間化合物の層、又は基材の表面
層における結合相に含まれる金属間化合物によりダイヤ
モンド及び／又はダイヤモンド状カーボンからなる良質
な被膜が形成されやすいこと、基材と被膜との密着性が
高く、被膜の耐剥離性が顕著に優れるという効果があ
る。
合金は、従来のダイヤモンド被覆焼結合金に比べて基材
の表面に形成される金属間化合物の層、又は基材の表面
層における結合相に含まれる金属間化合物によりダイヤ
モンド及び／又はダイヤモンド状カーボンからなる良質
な被膜が形成されやすいこと、基材と被膜との密着性が
高く、被膜の耐剥離性が顕著に優れるという効果があ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｑ (56)参考文献 特開 平２−250967（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/26 - 16/27 B22F 3/24 B23B 27/00 B23P 15/28 C22C 1/05 C23C 14/06 C30B 29/04
Claims (3)
- 【請求項１】 周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族金属の
炭化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の１種以上
の硬質相８０〜９９体積％と、残りがＣｏ及び／又はＮ
ｉを主成分とする結合相でなる焼結合金の基材表面にダ
イヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの被膜を
形成してなるダイヤモンド被覆焼結合金において、該基
材と該被膜との間にＦｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，
ＣｏＡｌ，Ｃｏ4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，
Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎ
ｂ3Ａｌの中の１種以上でなる金属間化合物の層を形成
するか、もしくは該基材の表面から内部に向かって１０
０μｍ以下の表面層における該結合相に該金属間化合物
が含まれていることを特徴とする耐剥離性ダイヤモンド
被覆焼結合金。 - 【請求項２】 上記金属間化合物がＣｏ及び／又はＮｉ
と、Ａｌとからなり、かつ上記基材の表面で該金属間化
合物の量が最大になっていることを特徴とする請求項１
に記載の耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金。 - 【請求項３】 周期律表の第４ａ，５ａ，６ａ族金属の
炭化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の１種以上
の粉末でなる第１出発物質を８０〜９９体積％と、残り
Ｃｏ及び／又はＮｉを主成分とする粉末でなる第２出発
物質とを混合，成形及び焼結して得た焼結合金の基材表
面に化学蒸着法又は物理蒸着法でもってダイヤモンド及
び／又はダイヤモンド状カーボンの被膜を形成するダイ
ヤモンド被覆焼結合金の製造方法において、該基材の表
面にＦｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，ＣｏＡｌ，Ｃｏ
4Ａｌ13，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａ
ｌ，Ｔｉ），ＴｉＡｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌの中の１
種以上でなる金属間化合物又は該金属間化合物の前駆体
を被覆し、該基材の表面に該金属間化合物の層を形成さ
せるか、もしくは該基材の表面から内部に向かって１０
０μｍ以下の表面層における該結合相に該金属間化合物
を含有させた後、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド
状カーボンの被膜を形成することを特徴とする耐剥離性
ダイヤモンド被覆焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25295891A JP3167371B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25295891A JP3167371B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565646A JPH0565646A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3167371B2 true JP3167371B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=17244530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25295891A Expired - Fee Related JP3167371B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 耐剥離性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3167371B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005121398A1 (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | The University Of Electro-Communications | ダイヤモンド薄膜のコーティング法及びダイヤモンド被覆超硬合金部材 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP25295891A patent/JP3167371B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0565646A (ja) | 1993-03-19 |
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