JP3299139B2 - ダイヤモンドでコーティングされた複合体の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンドでコーティングされた複合体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンドでコ
ーティングされた物品、より詳しくは、化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）によってダイヤモンドでコーティングされた焼結炭
化物からなる切削工具に関する。
ーティングされた物品、より詳しくは、化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）によってダイヤモンドでコーティングされた焼結炭
化物からなる切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ダイヤ
モンドは、基材としての下地材の上のコーティングとし
て、数多くの用途に非常に望ましい材料である。しかし
ながら、コーティングが苛酷な機械的負荷に供される場
合、その基材との接着が損なわれ、コーティングの脱落
を生じることがある。このことは、耐磨耗性を改良する
ためにＣＶＤダイヤモンドの薄い層でコーティングされ
た切削工具に特にあてはまる。
モンドは、基材としての下地材の上のコーティングとし
て、数多くの用途に非常に望ましい材料である。しかし
ながら、コーティングが苛酷な機械的負荷に供される場
合、その基材との接着が損なわれ、コーティングの脱落
を生じることがある。このことは、耐磨耗性を改良する
ためにＣＶＤダイヤモンドの薄い層でコーティングされ
た切削工具に特にあてはまる。
【０００３】種々の平型と丸型の双方の切削工具にとっ
て最も重要な基材の１つは、炭化タングステンのような
焼結された炭化物である。炭化タングステンは、炭化タ
ングステンの粒がコバルトのバインダーマトリックスの
中に埋設された複合材料である。この材料は、その靱性
のために、切削工具に特に有用である。その上にダイヤ
モンドの薄いコーティングを施すことは極めて有益であ
り、というのは、極めて硬いダイヤモンドの特質と炭化
タングステン基材の優れた靱性を有効に組み合わせ、非
常に強靱で且つ非常に硬い工具を生み出すからである。
しかしながら、切削の際にダイヤモンドコーティングが
強固に接着し、表面から脱落せずに磨耗するように、炭
化タングステンに機械的・化学的に接着するＣＶＤダイ
ヤモンドのコーティングを炭化タングステンに施すこと
は非常に難しいことが経験されている。炭化タングステ
ンにＣＶＤダイヤモンドの密着したコーティングを施す
ことの難しさは、一般に、コバルトの存在に帰因し、コ
バルトは、ＣＶＤダイヤモンドの堆積に必要な高い温度
で、ダイヤモンドをグラファイト状炭素に転化させる触
媒として作用する。
て最も重要な基材の１つは、炭化タングステンのような
焼結された炭化物である。炭化タングステンは、炭化タ
ングステンの粒がコバルトのバインダーマトリックスの
中に埋設された複合材料である。この材料は、その靱性
のために、切削工具に特に有用である。その上にダイヤ
モンドの薄いコーティングを施すことは極めて有益であ
り、というのは、極めて硬いダイヤモンドの特質と炭化
タングステン基材の優れた靱性を有効に組み合わせ、非
常に強靱で且つ非常に硬い工具を生み出すからである。
しかしながら、切削の際にダイヤモンドコーティングが
強固に接着し、表面から脱落せずに磨耗するように、炭
化タングステンに機械的・化学的に接着するＣＶＤダイ
ヤモンドのコーティングを炭化タングステンに施すこと
は非常に難しいことが経験されている。炭化タングステ
ンにＣＶＤダイヤモンドの密着したコーティングを施す
ことの難しさは、一般に、コバルトの存在に帰因し、コ
バルトは、ＣＶＤダイヤモンドの堆積に必要な高い温度
で、ダイヤモンドをグラファイト状炭素に転化させる触
媒として作用する。
【０００４】接着性を改良する目的で、ダイヤモンドが
施される表面からコバルトを除去する又は減らす検討
が、多くの研究者によってなされている。１つのアプロ
ーチは、酸を用いて表面のコバルトの一部をエッチング
で除去することであった。しかしながら、この仕方は、
表面に堆積されるダイヤモンドに強固な結合を与えるた
めの十分な機械的支持が残存複合材料に存在しない炭化
タングステン粒(grain)を部分的に残存させることがあ
る。もう１つのアプローチは、基材とダイヤモンドの双
方に結合することができる材料の中間層、例えば炭化物
を生成する金属を提供することであった。この目的にチ
タンが使用されることができる。しかしながら、中間層
の存在は、製造プロセスを一層複雑にさせる。
施される表面からコバルトを除去する又は減らす検討
が、多くの研究者によってなされている。１つのアプロ
ーチは、酸を用いて表面のコバルトの一部をエッチング
で除去することであった。しかしながら、この仕方は、
表面に堆積されるダイヤモンドに強固な結合を与えるた
めの十分な機械的支持が残存複合材料に存在しない炭化
タングステン粒(grain)を部分的に残存させることがあ
る。もう１つのアプローチは、基材とダイヤモンドの双
方に結合することができる材料の中間層、例えば炭化物
を生成する金属を提供することであった。この目的にチ
タンが使用されることができる。しかしながら、中間層
の存在は、製造プロセスを一層複雑にさせる。
【０００５】ＣＶＤによってダイヤモンドコーティング
を基材、特に炭化タングステンの上に直接堆積させるこ
とが可能で、厳しい機械的負荷の下でもスポーリングに
耐える強固な物理的・化学的結合を基材表面と形成する
プロセスに対するニーズが存在している。
を基材、特に炭化タングステンの上に直接堆積させるこ
とが可能で、厳しい機械的負荷の下でもスポーリングに
耐える強固な物理的・化学的結合を基材表面と形成する
プロセスに対するニーズが存在している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】バインダー材料と堆積ダ
イヤモンドとの不都合な反応は、基材上にダイヤモンド
を堆積させる前に、基材の少なくとも表面領域のバイン
ダー材料の化学的組成を変えることによって抑制され又
は完全に解消されることができる。コバルトのマトリッ
クスの中に炭化タングステンが存在する場合、基材の少
なくとも表面領域のコバルトのマトリックス材料が、好
ましくは、プラズマ処理による付加的炭素、機械的研
磨、又はその他の加炭(carburization) の形態によって
不活性化(passivated)され、堆積ガス中でのダイヤモン
ド又はダイヤモンド成長種とのその不都合な反応性、及
びその結果としての堆積プロセスの際のダイヤモンドの
劣化を抑制又は解消させる。
イヤモンドとの不都合な反応は、基材上にダイヤモンド
を堆積させる前に、基材の少なくとも表面領域のバイン
ダー材料の化学的組成を変えることによって抑制され又
は完全に解消されることができる。コバルトのマトリッ
クスの中に炭化タングステンが存在する場合、基材の少
なくとも表面領域のコバルトのマトリックス材料が、好
ましくは、プラズマ処理による付加的炭素、機械的研
磨、又はその他の加炭(carburization) の形態によって
不活性化(passivated)され、堆積ガス中でのダイヤモン
ド又はダイヤモンド成長種とのその不都合な反応性、及
びその結果としての堆積プロセスの際のダイヤモンドの
劣化を抑制又は解消させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明によると、６重量％以下の
Ｃｏバインダー材料を含んで約１〜約２μｍの平均粒子
サイズを有する市販の炭化タングステンの下地材料の基
材１２を備えた切削工具インサート１０（断片を図１に
示す。）が、先ずインサート１０の表面領域１４が実質
的に炭素で飽和するように処理される。次いで切削工具
の性能を改良するため、インサート１０が、ダイヤモン
ド膜１６の薄い層でコーティングされる。
Ｃｏバインダー材料を含んで約１〜約２μｍの平均粒子
サイズを有する市販の炭化タングステンの下地材料の基
材１２を備えた切削工具インサート１０（断片を図１に
示す。）が、先ずインサート１０の表面領域１４が実質
的に炭素で飽和するように処理される。次いで切削工具
の性能を改良するため、インサート１０が、ダイヤモン
ド膜１６の薄い層でコーティングされる。
【０００８】厳しい連続的条件下（６８０ｍ／分、０．
２mm／回転、切削深さ１．０mm、冷媒使用）でＡ３９０
Ａｌ（１８％Ｓｉ）を旋削する際に、ダイヤモンドコー
ティングしたＷＣ−Ｃｏ ＴＰＧ３２１とＴＰＧ３２２
のインサートは、同じ形状のＰＣＤ工具と同等以上の性
能を呈した。 −堆積前の表面の調整− 基材１２は、０．２μｍを超える初期の表面粗さを有す
る。基材１２は、その予めの堆積準備の前にホーニング
されてもされなくてもよい。ホーニングの主な目的は、
エッジでの切削負荷を分配させるため、ダイヤモンドの
堆積に先立って工具の切削エッジの径を大きくすること
である。また、このようなホーニング処理は、ダイヤモ
ンドコーティングの適切な土台を提供する目的で、基材
表面から汚れを除去し、弱い結合のＷＣ材料を除去し及
び／又は切削エッジや工具先端での欠陥やチップを除去
することに役立つことができる。ある用途においては、
ホーニングプロセスによる寸法形状が有益であったりな
かったりし、一方で、このプロセスの機械的磨耗がダイ
ヤモンド膜の接着に有益なことがあり、これらの理由に
ついては下記に議論する。
２mm／回転、切削深さ１．０mm、冷媒使用）でＡ３９０
Ａｌ（１８％Ｓｉ）を旋削する際に、ダイヤモンドコー
ティングしたＷＣ−Ｃｏ ＴＰＧ３２１とＴＰＧ３２２
のインサートは、同じ形状のＰＣＤ工具と同等以上の性
能を呈した。 −堆積前の表面の調整− 基材１２は、０．２μｍを超える初期の表面粗さを有す
る。基材１２は、その予めの堆積準備の前にホーニング
されてもされなくてもよい。ホーニングの主な目的は、
エッジでの切削負荷を分配させるため、ダイヤモンドの
堆積に先立って工具の切削エッジの径を大きくすること
である。また、このようなホーニング処理は、ダイヤモ
ンドコーティングの適切な土台を提供する目的で、基材
表面から汚れを除去し、弱い結合のＷＣ材料を除去し及
び／又は切削エッジや工具先端での欠陥やチップを除去
することに役立つことができる。ある用途においては、
ホーニングプロセスによる寸法形状が有益であったりな
かったりし、一方で、このプロセスの機械的磨耗がダイ
ヤモンド膜の接着に有益なことがあり、これらの理由に
ついては下記に議論する。
【０００９】次いで基材１２を超音波洗浄槽の中の脱脂
用溶液の中に沈め、約１５分間にわたって超音波撹拌す
ることによって基材１２を洗浄する。適当な脱脂用溶液
の例は、２体積部の脱イオン水に含まれる１体積部のＥ
ＳＭＡ Ｅ４８４（イリノイ州のハイランドパークにあ
るエスマケミカルズ社より１９９４年に上市された商用
の脱脂用配合物）である。開始より１５分後に基材材料
を取り出し、２部の脱イオン水で希釈した１部の脱脂用
溶液を用い、綿棒で機械的に洗浄し、この仕方によって
綿棒がさらに変色を生じないまで汚れを除去する。次い
で基材材料を、脱脂用溶液を入れた超音波洗浄浴の中に
再度入れ、さらに１５分間洗浄し、そのＥＳＭＡ Ｅ４
８４溶液から取り出し、きれいな脱イオン水を入れた超
音波槽の中で十分に水洗いし、次いで窒素を吹きつけて
乾燥させる。
用溶液の中に沈め、約１５分間にわたって超音波撹拌す
ることによって基材１２を洗浄する。適当な脱脂用溶液
の例は、２体積部の脱イオン水に含まれる１体積部のＥ
ＳＭＡ Ｅ４８４（イリノイ州のハイランドパークにあ
るエスマケミカルズ社より１９９４年に上市された商用
の脱脂用配合物）である。開始より１５分後に基材材料
を取り出し、２部の脱イオン水で希釈した１部の脱脂用
溶液を用い、綿棒で機械的に洗浄し、この仕方によって
綿棒がさらに変色を生じないまで汚れを除去する。次い
で基材材料を、脱脂用溶液を入れた超音波洗浄浴の中に
再度入れ、さらに１５分間洗浄し、そのＥＳＭＡ Ｅ４
８４溶液から取り出し、きれいな脱イオン水を入れた超
音波槽の中で十分に水洗いし、次いで窒素を吹きつけて
乾燥させる。
【００１０】洗浄した基材材料を、脱イオン水に含まれ
る１０体積％の濃硝酸（純度６９〜７１％、比重１．４
２３ｇ／cc）の室温の溶液の中に沈め、それぞれ約４μ
ｍと約１５μｍの深さまで表面領域１４から一部のコバ
ルトバインダーを除去するため、約１分間と約１５分間
にわたって超音波撹拌する。インサート１０の性能にと
って、このエッチング作用を過度に厳重にしないことが
重要である。同様に、堆積ダイヤモンドの接着性がそれ
程影響されないように、十分なコバルトが表面領域１４
から除去されることが重要である。エッチング深さの性
能に及ぼす具体的な効果は、下記の「例」の段落に示
す。表面領域の近辺から除去されるべきコバルトの最適
量の決定は、特定の用途に依存する。
る１０体積％の濃硝酸（純度６９〜７１％、比重１．４
２３ｇ／cc）の室温の溶液の中に沈め、それぞれ約４μ
ｍと約１５μｍの深さまで表面領域１４から一部のコバ
ルトバインダーを除去するため、約１分間と約１５分間
にわたって超音波撹拌する。インサート１０の性能にと
って、このエッチング作用を過度に厳重にしないことが
重要である。同様に、堆積ダイヤモンドの接着性がそれ
程影響されないように、十分なコバルトが表面領域１４
から除去されることが重要である。エッチング深さの性
能に及ぼす具体的な効果は、下記の「例」の段落に示
す。表面領域の近辺から除去されるべきコバルトの最適
量の決定は、特定の用途に依存する。
【００１１】問題とするエッチング深さの範囲に関し、
エッチング深さと、単位表面積あたり除去されるコバル
トの量には、ほぼ線形の関係があるように見られる。過
度に濃い酸を使用したりエッチング時間が長過ぎるよう
な、過度に厳しいエッチングとした場合、基材の自由表
面は、遊離した又は結合の弱いＷＣを含み、ダイヤモン
ド膜と基材の間に弱い境界をもたらすことがある。ま
た、厳しいエッチングは、切削工具の自由表面の破壊靱
性を低下させ、基材のエッジやチップが脆化し、ある特
定の用途のより高い切削負荷を支持できないことが知ら
れている。このエッチング処理の後、基材材料は、再度
超音波浴の中のきれいな脱イオン水で３〜５分間洗浄さ
れる。
エッチング深さと、単位表面積あたり除去されるコバル
トの量には、ほぼ線形の関係があるように見られる。過
度に濃い酸を使用したりエッチング時間が長過ぎるよう
な、過度に厳しいエッチングとした場合、基材の自由表
面は、遊離した又は結合の弱いＷＣを含み、ダイヤモン
ド膜と基材の間に弱い境界をもたらすことがある。ま
た、厳しいエッチングは、切削工具の自由表面の破壊靱
性を低下させ、基材のエッジやチップが脆化し、ある特
定の用途のより高い切削負荷を支持できないことが知ら
れている。このエッチング処理の後、基材材料は、再度
超音波浴の中のきれいな脱イオン水で３〜５分間洗浄さ
れる。
【００１２】次に、この基材材料は、１００ml（ミリリ
ットル）のイソプロピルアルコールの中に直径０．１μ
ｍ以下のダイヤモンド粉末を０．３５グラム含む種晶(s
eed)溶液の中に入れ、超音波によって２０分間振動を与
える。次いで、過剰の種晶溶液を除去するため、脱イオ
ン水で再度洗浄し、次いで窒素で風乾する。 −ダイヤモンドの堆積− ダイヤモンドの堆積は、２．４５GHz 又は９１５MHz の
マイクロ波プラズマＣＶＤリアクター（例えば、米国特
許４７７７３３６号明細書に記載の型式）を用い、７５
０℃〜９５０℃の温度とし、質量流量で水素中の０．５
〜２．０体積％の種々の濃度のメタンを用いて行なわれ
る。基材材料は、堆積温度まで加熱する際に、活性化さ
れた分子水素プラズマの中でアニールされてもされなく
てもよい。アニール時間、及び反応チャンバーにメタン
が導入される温度は、核生成密度に直接影響する。安定
状態での堆積は、１０〜５０μｍの厚さを有するダイヤ
モンド膜が得られるのに十分な時間にわたって続ける。
ットル）のイソプロピルアルコールの中に直径０．１μ
ｍ以下のダイヤモンド粉末を０．３５グラム含む種晶(s
eed)溶液の中に入れ、超音波によって２０分間振動を与
える。次いで、過剰の種晶溶液を除去するため、脱イオ
ン水で再度洗浄し、次いで窒素で風乾する。 −ダイヤモンドの堆積− ダイヤモンドの堆積は、２．４５GHz 又は９１５MHz の
マイクロ波プラズマＣＶＤリアクター（例えば、米国特
許４７７７３３６号明細書に記載の型式）を用い、７５
０℃〜９５０℃の温度とし、質量流量で水素中の０．５
〜２．０体積％の種々の濃度のメタンを用いて行なわれ
る。基材材料は、堆積温度まで加熱する際に、活性化さ
れた分子水素プラズマの中でアニールされてもされなく
てもよい。アニール時間、及び反応チャンバーにメタン
が導入される温度は、核生成密度に直接影響する。安定
状態での堆積は、１０〜５０μｍの厚さを有するダイヤ
モンド膜が得られるのに十分な時間にわたって続ける。
【００１３】ダイヤモンド膜の特質は、得られるダイヤ
モンドコーティングされた工具１０の満足できる性能に
とって重要であると考えられる。これらの特質について
の許容できる範囲は用途に応じて決まる。許容度の高い
用途は厳密な要件を求められることが比較的少なく、よ
り厳しい用途は特定の要件について注意を要する。これ
らの特質の全てが、生産品の基材に対するダイヤモンド
の接着度合いに直接関係する訳ではないが、それらが特
定の用途における工具の全体的な性能に影響することが
ある。
モンドコーティングされた工具１０の満足できる性能に
とって重要であると考えられる。これらの特質について
の許容できる範囲は用途に応じて決まる。許容度の高い
用途は厳密な要件を求められることが比較的少なく、よ
り厳しい用途は特定の要件について注意を要する。これ
らの特質の全てが、生産品の基材に対するダイヤモンド
の接着度合いに直接関係する訳ではないが、それらが特
定の用途における工具の全体的な性能に影響することが
ある。
【００１４】低いメタン濃度の例えば水素中の１％未満
のメタンは、面が発達して(well-faceted)ｓｐ3 結合を
多く含む多結晶ダイヤモンド膜を生じる。このタイプの
膜は高い強度を有するが、面の発達した大きいダイヤモ
ンド結晶は、割合に粗い切削エッジや表面に有用であ
る。割合に滑らかな切削面は、磨擦による発熱の低下、
切削中の材料の蓄積の低下、さらに、多分にある用途に
おける加工物の優れた仕上といった長所をもたらすと思
われる。より滑らかな切削面は、堆積中のメタン濃度を
高め、比較的大きい面の発達した結晶の下地の上により
小さい微結晶を有するダイヤモンド層を堆積させること
によって達成される。この仕方は、ダイヤモンド／基材
の境界に高品質／高強度の応力支持用土台と、より滑ら
かな微結晶の切削面をもたらすことができる。
のメタンは、面が発達して(well-faceted)ｓｐ3 結合を
多く含む多結晶ダイヤモンド膜を生じる。このタイプの
膜は高い強度を有するが、面の発達した大きいダイヤモ
ンド結晶は、割合に粗い切削エッジや表面に有用であ
る。割合に滑らかな切削面は、磨擦による発熱の低下、
切削中の材料の蓄積の低下、さらに、多分にある用途に
おける加工物の優れた仕上といった長所をもたらすと思
われる。より滑らかな切削面は、堆積中のメタン濃度を
高め、比較的大きい面の発達した結晶の下地の上により
小さい微結晶を有するダイヤモンド層を堆積させること
によって達成される。この仕方は、ダイヤモンド／基材
の境界に高品質／高強度の応力支持用土台と、より滑ら
かな微結晶の切削面をもたらすことができる。
【００１５】実施において、メタン濃度は、堆積中に低
濃度（１％未満）から高濃度（２％以上）まで徐々に増
やされる。これは、面の発達した比較的大きい結晶から
微結晶への遷移が滑らかな切削面をもたらすことを確保
するために行なわれる。また、低いメタン濃度はより遅
い成長をもたらすが、境界でより高い引張強度を有する
より良好な品質のダイヤモンドが、この理由によって多
分により強い接着をもたらすことができる。また、低濃
度メタンの条件は、ダイヤモンドの有効な核生成が生じ
る前に基材の表面領域におけるコバルトの加炭を促進す
る。
濃度（１％未満）から高濃度（２％以上）まで徐々に増
やされる。これは、面の発達した比較的大きい結晶から
微結晶への遷移が滑らかな切削面をもたらすことを確保
するために行なわれる。また、低いメタン濃度はより遅
い成長をもたらすが、境界でより高い引張強度を有する
より良好な品質のダイヤモンドが、この理由によって多
分により強い接着をもたらすことができる。また、低濃
度メタンの条件は、ダイヤモンドの有効な核生成が生じ
る前に基材の表面領域におけるコバルトの加炭を促進す
る。
【００１６】１０〜５０μｍの膜厚を確保するのに十分
な長い時間まで堆積させた後、基材を水素プラズマ中で
約３０分間にわたって堆積温度でアニールさせる。その
後、チャンバー圧力を下げてプラズマのパワー密度を低
めることにより、約４０分間にわたってゆっくりと約５
００℃ほど降温させる。その時点でプラズマへの給電を
止め、基材を室温まで放冷する。あるいは、このアニー
ル工程は、マイクロ波パワーと堆積チャンバー圧力の一
方又は双方を徐々に下げることによって、その一部を行
なうこともできる。あるいは、ヒーターを使用し、基材
の温度をゆっくりと下げることもできる。
な長い時間まで堆積させた後、基材を水素プラズマ中で
約３０分間にわたって堆積温度でアニールさせる。その
後、チャンバー圧力を下げてプラズマのパワー密度を低
めることにより、約４０分間にわたってゆっくりと約５
００℃ほど降温させる。その時点でプラズマへの給電を
止め、基材を室温まで放冷する。あるいは、このアニー
ル工程は、マイクロ波パワーと堆積チャンバー圧力の一
方又は双方を徐々に下げることによって、その一部を行
なうこともできる。あるいは、ヒーターを使用し、基材
の温度をゆっくりと下げることもできる。
【００１７】
【実施例】例１ 炭化タングステン（コバルト６重量％）の切削工具イン
サート（タイプＴＰＧ３２１ ＶＣ２ ＷＣ−Ｃｏ、Ｇ
ＴＥ−Ｖａｌｅｎｉｔｅ社製作）をホーニングして約３
５μｍのエッジ径にし、先に説明した方法で洗浄し、先
に説明した方法を用いて１０分間にわたってエッチング
した。このＷＣ−Ｃｏ基材の約９μｍの深さまでコバル
トを除去し、次いで先に説明した方法を用いてこの基材
に種晶を付加した。この基材を約１９μｍの厚さまでダ
イヤモンド膜でコーティングし、これは、先に説明した
ように約７００ワットのパワーでマイクロ波プラズマ促
進ＣＶＤ（化学蒸着）を用い、メタン濃度は、最初の１
５時間は０．５％、次の１５時間は１．０％、最後の１
５時間は２．０％とした。平均の体積基材温度は約８６
０℃であった。
サート（タイプＴＰＧ３２１ ＶＣ２ ＷＣ−Ｃｏ、Ｇ
ＴＥ−Ｖａｌｅｎｉｔｅ社製作）をホーニングして約３
５μｍのエッジ径にし、先に説明した方法で洗浄し、先
に説明した方法を用いて１０分間にわたってエッチング
した。このＷＣ−Ｃｏ基材の約９μｍの深さまでコバル
トを除去し、次いで先に説明した方法を用いてこの基材
に種晶を付加した。この基材を約１９μｍの厚さまでダ
イヤモンド膜でコーティングし、これは、先に説明した
ように約７００ワットのパワーでマイクロ波プラズマ促
進ＣＶＤ（化学蒸着）を用い、メタン濃度は、最初の１
５時間は０．５％、次の１５時間は１．０％、最後の１
５時間は２．０％とした。平均の体積基材温度は約８６
０℃であった。
【００１８】次に、得られたコーティング後のインサー
トを、次の条件、即ち６８０ｍ／分、０．２mm／回転、
１．０mmの切削深さ、液体冷媒の使用、の条件下でグレ
ードＡ３９０高濃度ケイ素アルミニウム（１８％Ｓｉ）
の旋削用途について試験した。コーティングしたインサ
ートの性能を、表面を処理してダイヤモンドでコーティ
ングしていない同様なインサートと比較した。各サンプ
ルを５分間試験し、磨耗の結果を評価した。不合格の基
準はフランクの磨耗の測定で約０．０１５インチ（０．
３８mm）とした。コーティングしていないＷＣ−Ｃｏは
約０．０１６インチ（０．４１mm）の磨耗まで５秒間も
耐えなかった。本発明によってダイヤモンドコーティン
グしたインサートは、わずか０．００５６インチ（０．
０１４２cm）のフランク磨耗を示したに過ぎなく、依然
としてダイヤモンド膜を貫いて基材まで磨耗していなか
った。
トを、次の条件、即ち６８０ｍ／分、０．２mm／回転、
１．０mmの切削深さ、液体冷媒の使用、の条件下でグレ
ードＡ３９０高濃度ケイ素アルミニウム（１８％Ｓｉ）
の旋削用途について試験した。コーティングしたインサ
ートの性能を、表面を処理してダイヤモンドでコーティ
ングしていない同様なインサートと比較した。各サンプ
ルを５分間試験し、磨耗の結果を評価した。不合格の基
準はフランクの磨耗の測定で約０．０１５インチ（０．
３８mm）とした。コーティングしていないＷＣ−Ｃｏは
約０．０１６インチ（０．４１mm）の磨耗まで５秒間も
耐えなかった。本発明によってダイヤモンドコーティン
グしたインサートは、わずか０．００５６インチ（０．
０１４２cm）のフランク磨耗を示したに過ぎなく、依然
としてダイヤモンド膜を貫いて基材まで磨耗していなか
った。
【００１９】例２ 上記の例１と実質的に同じ方法を用い、例１と同じ炭化
タングステン材料のインサートの、構造タイプＴＰＧ３
２１（サンプルＡ）と別なタイプのＴＰＧ３２２（サン
プルＢ）の切削工具インサートを作成した。サンプルＡ
は約２０μｍのダイヤモンド膜厚でコーティングし、一
方で、サンプルＢは約２５μｍのダイヤモンド膜厚でコ
ーティングした。両サンプルを、断続的な面削操作(int
erruptedfacing operation)でＡ３９０アルミニウム
（１８％Ｓｉ）を用い、旋削操作によって試験し、条件
は、直径１４cmで周囲に幅１．２cmの軸方向に延びる相
対する溝を有する丸材を用い、約１０００ｍ／分の外側
直径速度、約１８０ｍ／分の内側直径速度、約０．２mm
／回の送り速度、約１．０mmの切込み深さとした。サン
プルＢは１５０回試験し、約１３０立方インチの材料を
取り除いた。この試験の後のフランク磨耗は約０．００
３４インチ（０．００８６cm）であった。サンプルＡと
Ｂのいずれも、この試験によるダイヤモンド膜の厚さを
貫く磨耗は生じなかった。
タングステン材料のインサートの、構造タイプＴＰＧ３
２１（サンプルＡ）と別なタイプのＴＰＧ３２２（サン
プルＢ）の切削工具インサートを作成した。サンプルＡ
は約２０μｍのダイヤモンド膜厚でコーティングし、一
方で、サンプルＢは約２５μｍのダイヤモンド膜厚でコ
ーティングした。両サンプルを、断続的な面削操作(int
erruptedfacing operation)でＡ３９０アルミニウム
（１８％Ｓｉ）を用い、旋削操作によって試験し、条件
は、直径１４cmで周囲に幅１．２cmの軸方向に延びる相
対する溝を有する丸材を用い、約１０００ｍ／分の外側
直径速度、約１８０ｍ／分の内側直径速度、約０．２mm
／回の送り速度、約１．０mmの切込み深さとした。サン
プルＢは１５０回試験し、約１３０立方インチの材料を
取り除いた。この試験の後のフランク磨耗は約０．００
３４インチ（０．００８６cm）であった。サンプルＡと
Ｂのいずれも、この試験によるダイヤモンド膜の厚さを
貫く磨耗は生じなかった。
【００２０】炭化タングステンの表面に対するダイヤモ
ンド膜の接着性を得るためには、例１と２のような湿式
エッチングの代りに、表面のコバルトマトリックス材料
を加炭して化学的に安定化させる、ガスを利用した方法
によって表面のコバルトを除去することが有益であるこ
とも見出されている。湿式エッチングは、表面の炭化タ
ングステン粒(grain) の一部の小さい粒を除去し、それ
によって下地の母材との結合を弱める傾向にある。ま
た、コバルトマトリックスは全体的に均一ではなく、特
に炭化タングステン粒とコバルトマトリックスの境界で
タングステン、炭素、及びコバルトが組み合わさったい
ろいろな相を含むため、湿式エッチングは、一部の相を
他の相よりも迅速に除去し、表面の炭化タングステン粒
の間に多孔質マトリックスを生じさせる傾向にある。こ
のことは、炭化タングステン粒の下地母材との結合を弱
め、表面に堆積するダイヤモンドが強固に接着する性能
を抑制する。他方で、ガスを利用した表面マトリックス
の除去法は、小粒子の除去(undercutting)がかなり少な
く、コバルトマトリックス相を除去する選択性が低い。
下記の例３と４は、本発明によるガス利用コバルト除去
法を例証する。
ンド膜の接着性を得るためには、例１と２のような湿式
エッチングの代りに、表面のコバルトマトリックス材料
を加炭して化学的に安定化させる、ガスを利用した方法
によって表面のコバルトを除去することが有益であるこ
とも見出されている。湿式エッチングは、表面の炭化タ
ングステン粒(grain) の一部の小さい粒を除去し、それ
によって下地の母材との結合を弱める傾向にある。ま
た、コバルトマトリックスは全体的に均一ではなく、特
に炭化タングステン粒とコバルトマトリックスの境界で
タングステン、炭素、及びコバルトが組み合わさったい
ろいろな相を含むため、湿式エッチングは、一部の相を
他の相よりも迅速に除去し、表面の炭化タングステン粒
の間に多孔質マトリックスを生じさせる傾向にある。こ
のことは、炭化タングステン粒の下地母材との結合を弱
め、表面に堆積するダイヤモンドが強固に接着する性能
を抑制する。他方で、ガスを利用した表面マトリックス
の除去法は、小粒子の除去(undercutting)がかなり少な
く、コバルトマトリックス相を除去する選択性が低い。
下記の例３と４は、本発明によるガス利用コバルト除去
法を例証する。
【００２１】例３ 構造タイプＴＰＧ３２１のコバルトマトリックスの炭化
タングステン切削工具インサート（表面粗さを大きくす
るためにその表面を研磨してもしなくてもよい）のマト
リックスを加炭し、炭化タングステン粒の露出面上のコ
バルトとしての表面のコバルトの少くとも実質的に全て
を、炉の中で処理することによって除去した。このイン
サートを、約０．５〜２トールの圧力の窒素を満たした
炉の内側の多孔質グラファイトフェルトの容器の中に入
れた。付着を防ぐため、インサートを乗せる表面にコロ
イド状グラファイトコーティングを施した。炉を約１５
００℃の温度まで約３０分間加熱し、給電を止め、約２
時間かけて室温近くまで放冷した。炉の内の処理におい
て、グラファイト容器から放散した炭素はコバルトマト
リックスに溶け、脆い相の生成を防ぐため、またコバル
トを化学的安定化させるためにコバルトマトリックスを
加炭する。同時に、炭化タングステンの表面の粒の上や
それらの間の狭い表面領域に存在することがあるコバル
トが、このプロセスにおいて蒸発によって除去され、ダ
イヤモンド膜でコーティングするためのきれいな炭化タ
ングステン粒を露出させ、ダイヤモンド膜の成長プロセ
スに供されるコバルトの全表面積を最小限にする。ま
た、表面の炭化タングステン粒の部分的な焼結が生じ、
ダイヤモンドとの境界での炭化タングステン複合材料の
靱性を高めるためのより大きい表面粗さを与える粒成長
をもたらす。
タングステン切削工具インサート（表面粗さを大きくす
るためにその表面を研磨してもしなくてもよい）のマト
リックスを加炭し、炭化タングステン粒の露出面上のコ
バルトとしての表面のコバルトの少くとも実質的に全て
を、炉の中で処理することによって除去した。このイン
サートを、約０．５〜２トールの圧力の窒素を満たした
炉の内側の多孔質グラファイトフェルトの容器の中に入
れた。付着を防ぐため、インサートを乗せる表面にコロ
イド状グラファイトコーティングを施した。炉を約１５
００℃の温度まで約３０分間加熱し、給電を止め、約２
時間かけて室温近くまで放冷した。炉の内の処理におい
て、グラファイト容器から放散した炭素はコバルトマト
リックスに溶け、脆い相の生成を防ぐため、またコバル
トを化学的安定化させるためにコバルトマトリックスを
加炭する。同時に、炭化タングステンの表面の粒の上や
それらの間の狭い表面領域に存在することがあるコバル
トが、このプロセスにおいて蒸発によって除去され、ダ
イヤモンド膜でコーティングするためのきれいな炭化タ
ングステン粒を露出させ、ダイヤモンド膜の成長プロセ
スに供されるコバルトの全表面積を最小限にする。ま
た、表面の炭化タングステン粒の部分的な焼結が生じ、
ダイヤモンドとの境界での炭化タングステン複合材料の
靱性を高めるためのより大きい表面粗さを与える粒成長
をもたらす。
【００２２】次いでインサートは炉から取り出され、先
に説明したように、アークジェットによるＣＶＤによっ
てダイヤモンド膜でコーティングされる。ダイヤモンド
コーティングプロセスは、先ず０．４％のメタン濃度で
約４０分間にわたって行なわれ、ダイヤモンド核生成に
適切な条件を提供し、以降は約１８０分間の堆積時間に
わたって０．１１〜０．１２％の濃度に下げられ、１５
〜２５μｍのダイヤモンド膜厚を得る。
に説明したように、アークジェットによるＣＶＤによっ
てダイヤモンド膜でコーティングされる。ダイヤモンド
コーティングプロセスは、先ず０．４％のメタン濃度で
約４０分間にわたって行なわれ、ダイヤモンド核生成に
適切な条件を提供し、以降は約１８０分間の堆積時間に
わたって０．１１〜０．１２％の濃度に下げられ、１５
〜２５μｍのダイヤモンド膜厚を得る。
【００２３】例４ 構造タイプＴＰＧ３２１のコバルトマトリックスの炭化
タングステン切削工具インサートを、上記の例３と同じ
炉の内に入れ、但し、窒素に代えて水素ガス雰囲気を用
いた。それ以外のプロセスは例３のプロセスと同様にし
た。水素は、コバルト水素化物を生成させることによっ
て表面のコバルトの除去を促進し、これはガスとして炉
から除去された。
タングステン切削工具インサートを、上記の例３と同じ
炉の内に入れ、但し、窒素に代えて水素ガス雰囲気を用
いた。それ以外のプロセスは例３のプロセスと同様にし
た。水素は、コバルト水素化物を生成させることによっ
て表面のコバルトの除去を促進し、これはガスとして炉
から除去された。
【００２４】例５ 炭化タングステン切削工具のコバルトマトリックスの加
炭と表面のコバルトマトリックスの除去の双方に特に有
利なプロセスとして、構造タイプＴＰＧ３２１のコバル
トマトリックスの炭化タングステン切削工具インサート
を、水素雰囲気の約１０トールの圧力でアークジェット
その他のプラズマジェットの堆積チャンバーの中に入れ
た。インサートの表面は、その表面を粗くするために予
め研磨されてもされなくてもよい。インサートの表面を
プラズマジェットで処理し、プラズマ発生装置の出力を
制御することによって、約１２００〜１３５０℃の温度
に約３０分間保持した。この間に、メタンを０．１％以
下の濃度で水素に加え、それぞれ５分間にわたって添加
し、それぞれ５分間止めた。添加したメタンはコバルト
のη相の生成を抑えた。また、コバルトの中に水素が溶
けることは、コバルトの溶融温度を下げ、このため、水
素が存在しない場合よりもはるかに迅速な蒸発をもたら
すと期待される。また、一部のコバルト水素化物はガス
として生成することがあり、このためコバルトの除去を
加速する。その後、インサートの表面がダイヤモンド膜
でコーティングされた。ダイヤモンドのコーティング
は、上記のようにアークジェット堆積によって、異なる
装置又は同じ装置で行うことができる。
炭と表面のコバルトマトリックスの除去の双方に特に有
利なプロセスとして、構造タイプＴＰＧ３２１のコバル
トマトリックスの炭化タングステン切削工具インサート
を、水素雰囲気の約１０トールの圧力でアークジェット
その他のプラズマジェットの堆積チャンバーの中に入れ
た。インサートの表面は、その表面を粗くするために予
め研磨されてもされなくてもよい。インサートの表面を
プラズマジェットで処理し、プラズマ発生装置の出力を
制御することによって、約１２００〜１３５０℃の温度
に約３０分間保持した。この間に、メタンを０．１％以
下の濃度で水素に加え、それぞれ５分間にわたって添加
し、それぞれ５分間止めた。添加したメタンはコバルト
のη相の生成を抑えた。また、コバルトの中に水素が溶
けることは、コバルトの溶融温度を下げ、このため、水
素が存在しない場合よりもはるかに迅速な蒸発をもたら
すと期待される。また、一部のコバルト水素化物はガス
として生成することがあり、このためコバルトの除去を
加速する。その後、インサートの表面がダイヤモンド膜
でコーティングされた。ダイヤモンドのコーティング
は、上記のようにアークジェット堆積によって、異なる
装置又は同じ装置で行うことができる。
【００２５】この仕方の明確な特長は、アークジェット
の堆積速度が非常に大きく、コバルトが成長中のダイヤ
モンドの中に拡散したり境界でグラファイトが生成する
ための時間が十分になく、これは特に、メタンによる加
炭によってコバルトが化学的に安定化されたためであ
る。コバルトマトリックスを分解・変化させる時間が極
めて短いため、高温で予め堆積処理を行うことができ
る。また、表面のコバルトを除去する時間を非常に短く
することができるため、表面の炭化タングステン粒に有
意な粒成長が生じない。しかしながら、表面粗さを大き
くするために粒成長が望まれる場合、熱処理時間を長く
し、したがって温度を下げることによって行うこともで
きる。例えば、ダイヤモンド膜でコーティングされる前
に、水素中のプラズマジェットに約３０分間にわたって
インサートが曝され、約１３００〜１４００℃の温度に
維持されると、有意な粒成長を生じさせることができ
る。
の堆積速度が非常に大きく、コバルトが成長中のダイヤ
モンドの中に拡散したり境界でグラファイトが生成する
ための時間が十分になく、これは特に、メタンによる加
炭によってコバルトが化学的に安定化されたためであ
る。コバルトマトリックスを分解・変化させる時間が極
めて短いため、高温で予め堆積処理を行うことができ
る。また、表面のコバルトを除去する時間を非常に短く
することができるため、表面の炭化タングステン粒に有
意な粒成長が生じない。しかしながら、表面粗さを大き
くするために粒成長が望まれる場合、熱処理時間を長く
し、したがって温度を下げることによって行うこともで
きる。例えば、ダイヤモンド膜でコーティングされる前
に、水素中のプラズマジェットに約３０分間にわたって
インサートが曝され、約１３００〜１４００℃の温度に
維持されると、有意な粒成長を生じさせることができ
る。
【００２６】−一般的な考察− 先に説明したように、ダイヤモンドでコーティングされ
たＷＣ−Ｃｏインサートのいくつかの特性は、ある許容
できる値の範囲を有することができる。特定の性質につ
いての最適値は、ダイヤモンドコーティングされた工具
が使用されるべき特定の用途にもっぱら依存する。下記
は、いくつかの重要なパラメーターの許容できる範囲の
まとめと、その範囲の中での値の変動の効果の説明であ
る。
たＷＣ−Ｃｏインサートのいくつかの特性は、ある許容
できる値の範囲を有することができる。特定の性質につ
いての最適値は、ダイヤモンドコーティングされた工具
が使用されるべき特定の用途にもっぱら依存する。下記
は、いくつかの重要なパラメーターの許容できる範囲の
まとめと、その範囲の中での値の変動の効果の説明であ
る。
【００２７】基材が約０．０６４インチを超える堆積前
の表面粗さを有するべきいくつかの示唆がある。上記の
例に用いられた堆積前の表面粗さは０．２〜０．４μｍ
である。大きい表面粗さは改良されたダイヤモンド接着
性をもたらす。ホーニングは、ダイヤモンド膜の接着強
度に影響するようには見受けられない。ここで、ホーニ
ング径は加工物の表面仕上げに影響しない。また、基材
表面の外観に及ぼす湿式エッチングの効果のいくつかの
表面観察によると、基材の機械的処理によるマスク効果
が存在するように見受けられる。いくつかのサンプルの
評価は、ホーニングプロセスの機械的磨耗によって影響
される領域と直接関係する領域において、接着性は、ダ
イヤモンドコーティングされたＷＣ切削工具の切削エッ
ジで最適であることを示唆するように見受けられる。湿
式エッチングとコバルト拡散の双方がこの領域で影響さ
れる。機械的処理が、コバルトの移動に対する活性バリ
ヤを形成するように表面を磨耗すると見受けられる。
の表面粗さを有するべきいくつかの示唆がある。上記の
例に用いられた堆積前の表面粗さは０．２〜０．４μｍ
である。大きい表面粗さは改良されたダイヤモンド接着
性をもたらす。ホーニングは、ダイヤモンド膜の接着強
度に影響するようには見受けられない。ここで、ホーニ
ング径は加工物の表面仕上げに影響しない。また、基材
表面の外観に及ぼす湿式エッチングの効果のいくつかの
表面観察によると、基材の機械的処理によるマスク効果
が存在するように見受けられる。いくつかのサンプルの
評価は、ホーニングプロセスの機械的磨耗によって影響
される領域と直接関係する領域において、接着性は、ダ
イヤモンドコーティングされたＷＣ切削工具の切削エッ
ジで最適であることを示唆するように見受けられる。湿
式エッチングとコバルト拡散の双方がこの領域で影響さ
れる。機械的処理が、コバルトの移動に対する活性バリ
ヤを形成するように表面を磨耗すると見受けられる。
【００２８】ホーニングし、洗浄し、種晶処理したけれ
ど、表面コバルトを除去するために上記の方法によって
エッチングしなかったサンプルは、堆積チャンバーから
取り出したときに小片に割れた。基材から除去されるコ
バルトバインダーの最少限の量は、用途によるものと考
えられる。例えばＡ３９０又はＡ３５６Ａｌの連続的旋
削について、堆積の前に基材から除去されるコバルトの
量は、フライス加工のような磨耗性の断続的切削操作に
使用される工具において除去される量と同等には重要で
ないことがある。基材材料の過度のエッチングは、境界
の脆化と境界での弱い結合のＷＣ材料の生成の双方をも
たらし、ダイヤモンド膜の弱い下地を生成する。基材の
表面領域の材料の十分な加炭は、エッチングの必要性を
全く無くすことがある。
ど、表面コバルトを除去するために上記の方法によって
エッチングしなかったサンプルは、堆積チャンバーから
取り出したときに小片に割れた。基材から除去されるコ
バルトバインダーの最少限の量は、用途によるものと考
えられる。例えばＡ３９０又はＡ３５６Ａｌの連続的旋
削について、堆積の前に基材から除去されるコバルトの
量は、フライス加工のような磨耗性の断続的切削操作に
使用される工具において除去される量と同等には重要で
ないことがある。基材材料の過度のエッチングは、境界
の脆化と境界での弱い結合のＷＣ材料の生成の双方をも
たらし、ダイヤモンド膜の弱い下地を生成する。基材の
表面領域の材料の十分な加炭は、エッチングの必要性を
全く無くすことがある。
【００２９】メタンの濃度はダイヤモンド膜の核生成に
直接影響する。メタン濃度、種晶処理法、基材堆積温
度、及び堆積前の昇温の仕方には、交互作用があると思
われる。一般に、磨耗用途には高い核生成が好ましい。
上記の例１に記載の旋削用途において、低い核生成密度
（約１０4 ／cm2 ）を生じる条件下で生長したダイヤモ
ンド膜のサンプルと、高い核生成密度（約１０9 ／c
m2 ）を生じる条件下で生長させたダイヤモンド膜のサ
ンプルとの間で、性能上の相異は見られない。
直接影響する。メタン濃度、種晶処理法、基材堆積温
度、及び堆積前の昇温の仕方には、交互作用があると思
われる。一般に、磨耗用途には高い核生成が好ましい。
上記の例１に記載の旋削用途において、低い核生成密度
（約１０4 ／cm2 ）を生じる条件下で生長したダイヤモ
ンド膜のサンプルと、高い核生成密度（約１０9 ／c
m2 ）を生じる条件下で生長させたダイヤモンド膜のサ
ンプルとの間で、性能上の相異は見られない。
【００３０】堆積中の基材の温度は重要である。約９５
０℃を超える基材温度では、核生成密度は極めて影響さ
れ、不連続な膜が得られる。約７６０℃を下廻る温度で
は堆積速度は著しく遅い。予備的な検討からは、種晶付
加工程は性能にそれ程重要でないと思われたが、種晶付
加工程の省略によって核生成は劇的に影響されることが
核生成の検討の中で見られた。
０℃を超える基材温度では、核生成密度は極めて影響さ
れ、不連続な膜が得られる。約７６０℃を下廻る温度で
は堆積速度は著しく遅い。予備的な検討からは、種晶付
加工程は性能にそれ程重要でないと思われたが、種晶付
加工程の省略によって核生成は劇的に影響されることが
核生成の検討の中で見られた。
【００３１】殆どの切削工具の用途において、ダイヤモ
ンド層は少なくとも約６μｍの厚さであるべきである。
一般に、その厚さは１０〜２５μｍの範囲である。工具
の寿命は、一般に、ダイヤモンド膜の厚さが増すと長く
なる。本発明は、ダイヤモンドでコーティングされるコ
バルト結合の炭化タングステン基材に特に有用である
が、その他の複合材料の例えばいろいろな金属マトリッ
クス中の炭化タングステンや、コバルトマトリックス中
のいろいろなセラミックもダイヤモンドを劣化させる同
じような傾向を呈することがあり、したがって、本発明
による効果を得ることが可能である。
ンド層は少なくとも約６μｍの厚さであるべきである。
一般に、その厚さは１０〜２５μｍの範囲である。工具
の寿命は、一般に、ダイヤモンド膜の厚さが増すと長く
なる。本発明は、ダイヤモンドでコーティングされるコ
バルト結合の炭化タングステン基材に特に有用である
が、その他の複合材料の例えばいろいろな金属マトリッ
クス中の炭化タングステンや、コバルトマトリックス中
のいろいろなセラミックもダイヤモンドを劣化させる同
じような傾向を呈することがあり、したがって、本発明
による効果を得ることが可能である。
【図１】本発明の１つの態様にしたがってＣＶＤダイヤ
モンドでコーティングされた基礎材料の基材の断片の大
要の横断面図である。
モンドでコーティングされた基礎材料の基材の断片の大
要の横断面図である。
１０…ダイヤモンドコーティングされた工具 １２…基材 １４…表面領域 １６…ダイヤモンド膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−322543（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−92742（ＪＰ，Ａ) Ｃ．Ｒ．Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｇｒ ｏｗｔｈ ｏｆ ａ ｗｅｌｌ−ａｄｈ ｅｒｉｎｇ ｄｉａｍｏｎｄ ｃｏａｔ ｉｎｇ ｏｎ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｔｕ ｎｇｓｔｅｎ，Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｓ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．８，ｐｐ．1079 −1087 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ) ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (3)
- 【請求項１】 コバルトバインダー材料の中に埋設され
た炭化タングステン粒を有する複合体の表面を調整する
方法であって、 コバルトバインダー材料によるダイヤモンドの有意な化
学的変化を生じさせることなく、前記複合体上のダイヤ
モンド膜の化学蒸着を許容するに十分な程度まで前記複
合体の少なくとも表面領域のコバルトバインダー材料を
付加的炭素及び／又は加炭によって不活性化させ、 ガスを利用した蒸発によって露出した炭化タングステン
粒の表面からコバルトを除去し、その不活性化されたコ
バルトバインダー材料を、その露出した炭化タングステ
ン粒の間の表面に残存させる、 ことを含む、複合体の表面を調整する方法。 - 【請求項２】 ガスを利用した蒸発が、0.5 〜２トール
の圧力の主として不活性ガス雰囲気中の炉の中で複合体
を加熱することを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 蒸発が、元素状水素雰囲気中のプラズマ
による複合体の表面処理によって行われる請求項１又は
２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/633344 | 1996-04-17 | ||
| US08/633,344 US5635256A (en) | 1994-08-11 | 1996-04-17 | Method of making a diamond-coated composite body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1087399A JPH1087399A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3299139B2 true JP3299139B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=24539267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09900797A Expired - Fee Related JP3299139B2 (ja) | 1996-04-17 | 1997-04-16 | ダイヤモンドでコーティングされた複合体の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5635256A (ja) |
| EP (1) | EP0802265B1 (ja) |
| JP (1) | JP3299139B2 (ja) |
| CA (1) | CA2202026C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE69838006T2 (de) * | 1997-02-05 | 2008-03-13 | Cemecon Ag | Beschichtungsvorrichtung |
| GB9801708D0 (en) * | 1998-01-27 | 1998-03-25 | De Beers Ind Diamond | Bonding a diamond compact to a cemented carbide substrate |
| US6267867B1 (en) * | 1998-05-26 | 2001-07-31 | Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. | Composite article with adherent CVD diamond coating and method of making |
| US6344149B1 (en) * | 1998-11-10 | 2002-02-05 | Kennametal Pc Inc. | Polycrystalline diamond member and method of making the same |
| US6220375B1 (en) | 1999-01-13 | 2001-04-24 | Baker Hughes Incorporated | Polycrystalline diamond cutters having modified residual stresses |
| KR100305315B1 (ko) | 1999-04-09 | 2001-09-13 | 박호군 | 다이아몬드 막이 코팅된 절삭공구 및 그 제조방법 |
| JP4824232B2 (ja) * | 1999-06-16 | 2011-11-30 | ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド | 基板処理方法 |
| JP4860834B2 (ja) * | 2001-05-10 | 2012-01-25 | 株式会社熊防メタル | ＷＣ−Ｃｏ基体へのダイヤモンド合成方法 |
| KR100698041B1 (ko) * | 2002-07-16 | 2007-03-23 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 도광판의 그루브 패턴 형성장치 및 이를 이용한 그루브패턴 형성방법 |
| US9428822B2 (en) | 2004-04-28 | 2016-08-30 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools and components thereof including material having hard phase in a metallic binder, and metallic binder compositions for use in forming such tools and components |
| US7581906B2 (en) * | 2004-05-19 | 2009-09-01 | Tdy Industries, Inc. | Al2O3 ceramic tools with diffusion bonding enhanced layer |
| JP2011105585A (ja) * | 2009-10-21 | 2011-06-02 | Tomei Diamond Co Ltd | Ｃｖｄダイヤモンド析出用基体及び析出面の形成方法 |
| EP2571646A4 (en) * | 2010-05-20 | 2016-10-05 | Baker Hughes Inc | METHODS OF FORMING AT LEAST ONE PART OF LAND DRILLING TOOLS |
| RU2012155102A (ru) | 2010-05-20 | 2014-06-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Способ формирования по меньшей мере части бурильного инструмента и изделия, сформированные таким способом |
| CN102140627B (zh) * | 2011-01-27 | 2013-01-02 | 上海交通大学 | 特大孔径内孔金刚石平坦化涂层的制备方法 |
| KR101751271B1 (ko) * | 2015-06-16 | 2017-06-29 | 광주과학기술원 | 다층 그래핀의 제조방법 |
| AT15415U1 (de) * | 2016-07-18 | 2017-08-15 | Ceratizit Austria Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines Hartmetallprodukts und Hartmetallprodukt |
| DE102017200543A1 (de) | 2017-01-13 | 2018-07-19 | Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh | Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers und zur Beschichtung des behandelten Hartmetallkörpers mit einer Diamantschicht |
| GB201912659D0 (en) * | 2019-09-03 | 2019-10-16 | Univ Bristol | Chemical vapor deposition process for producing diamond |
| CN112025231B (zh) * | 2020-08-18 | 2022-08-23 | 南京军平机械制造有限公司 | 一种用于机械加工刀具的加工工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5204167A (en) * | 1989-02-23 | 1993-04-20 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Diamond-coated sintered body excellent in adhesion and process for preparing the same |
| US5236740A (en) * | 1991-04-26 | 1993-08-17 | National Center For Manufacturing Sciences | Methods for coating adherent diamond films on cemented tungsten carbide substrates |
| US5342660A (en) * | 1991-05-10 | 1994-08-30 | Celestech, Inc. | Method for plasma jet deposition |
| AT400041B (de) * | 1993-03-26 | 1995-09-25 | Plansee Tizit Gmbh | Hartmetall-substrat mit diamantschicht hoher haftfestigkeit |
| US5674620A (en) * | 1994-08-11 | 1997-10-07 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Diamond-coated composite cutting tool and method of making |
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1996
- 1996-04-17 US US08/633,344 patent/US5635256A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-07 CA CA002202026A patent/CA2202026C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-11 DE DE69710242T patent/DE69710242T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-11 EP EP97201078A patent/EP0802265B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-16 JP JP09900797A patent/JP3299139B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｃ．Ｒ．Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ａ ｗｅｌｌ−ａｄｈｅｒｉｎｇ ｄｉａｍｏｎｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｔｕｎｇｓｔｅｎ，Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．８，ｐｐ．１０７９−１０８７ |
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| CA2202026C (en) | 2001-01-30 |
| EP0802265A1 (en) | 1997-10-22 |
| JPH1087399A (ja) | 1998-04-07 |
| EP0802265B1 (en) | 2002-02-06 |
| US5635256A (en) | 1997-06-03 |
| DE69710242T2 (de) | 2002-11-14 |
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