JP3353239B2 - Method for producing diamond-coated member - Google Patents

Method for producing diamond-coated member

Info

Publication number
JP3353239B2
JP3353239B2 JP19114292A JP19114292A JP3353239B2 JP 3353239 B2 JP3353239 B2 JP 3353239B2 JP 19114292 A JP19114292 A JP 19114292A JP 19114292 A JP19114292 A JP 19114292A JP 3353239 B2 JP3353239 B2 JP 3353239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diamond
group
substrate
tic
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP19114292A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05247652A (en
Inventor
敏夫 磯崎
利通 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Spark Plug Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP19114292A priority Critical patent/JP3353239B2/en
Publication of JPH05247652A publication Critical patent/JPH05247652A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3353239B2 publication Critical patent/JP3353239B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンド類被覆部材
の製造方法に関し、さらに詳しく言うと、基材とこれを
被覆するダイヤモンド類膜との密着性に優れる上に耐摩
耗性も向上し、耐久性に秀で、使用寿命が著しく改善さ
れたダイヤモンド類被覆部材を容易に製造することので
きる方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a diamond-coated member, and more particularly, to a method of producing a diamond-coated film having excellent adhesion to a base material and a diamond film covering the same. The present invention relates to a method for easily producing a diamond-coated member having excellent properties and significantly improved service life.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、高い表面硬度と耐摩耗性とを要求される切削工具、
研削工具および研磨工具等の工具類や機械部品等の耐摩
耗部材に、硬度や耐摩耗性などの点で著しく優れたダイ
ヤモンドが利用されている。たとえば、一般に、CVD
法やPVD法等の気相法によるダイヤモンド合成技術を
利用し、工具類や耐摩耗部材等の基材の表面にダイヤモ
ンド類を析出させてダイヤモンド類被膜を形成させる方
法が知られている。このようにダイヤモンド類被膜で基
材を被覆することにより、工具類や耐摩耗部材に高度の
表面硬度と耐摩耗性とを付与することができるのであ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, cutting tools that require high surface hardness and abrasion resistance,
2. Description of the Related Art Diamond, which is remarkably excellent in hardness and wear resistance, is used for wear-resistant members such as tools such as grinding tools and polishing tools and mechanical parts. For example, in general, CVD
There is known a method in which diamond is deposited on the surface of a base material such as tools and wear-resistant members by using a diamond synthesis technique based on a gas phase method such as a PVD method or a PVD method to form a diamond film. By coating the base material with the diamond coating as described above, a high degree of surface hardness and wear resistance can be imparted to tools and wear-resistant members.

【0003】しかしながら、基材の表面とダイヤモンド
類被膜とは、一般に密着性が悪い。それゆえ、この密着
性を向上させるために様々な提案がなされている。例え
ば、特開昭60−208473号公報には、サーメット
製基体部材の少なくとも工具作用面に、W、Mo、およ
びNb、ならびにその合金のうちのいずれかからなる平
均層厚が0.05〜1.2μmの蒸着層を介して、人工
ダイヤモンド析出生成法により形成した平均層厚が1〜
10μmの人工ダイヤモンド被膜を被覆してなる人工ダ
イヤモンド被覆工具部材が開示されている。
However, the surface of the substrate and the diamond coating generally have poor adhesion. Therefore, various proposals have been made to improve the adhesion. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-208473 discloses that at least the tool working surface of a cermet base member has an average thickness of 0.05 to 1 of any one of W, Mo, and Nb, and an alloy thereof. An average layer thickness of 1 to 2 μm formed by an artificial diamond deposition method via a 2 μm vapor deposition layer
An artificial diamond-coated tool member formed by coating an artificial diamond film having a thickness of 10 μm is disclosed.

【0004】しかしながら、蒸着層が基材およびダイヤ
モンド薄膜の双方に対して十分な密着性を有することが
要求されることになるが、そのいずれも十分ではなく、
また蒸着層自体に要求される強度も十分と言えないの
で、実用上十分な耐久性が得られないという問題があ
る。
[0004] However, it is required that the deposited layer has sufficient adhesion to both the substrate and the diamond thin film, but none of them is sufficient.
Further, since the strength required for the vapor deposition layer itself cannot be said to be sufficient, there is a problem that practically sufficient durability cannot be obtained.

【0005】特開昭61−106478号公報には、セ
ラミックス焼結体からなる基体の表面に周期律表4a、
5a、6a族金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物
並びに酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ
素、窒化ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体の
中の少なくとも1種の単層もしくは2種以上の多重層で
なる第1内層と該第1内層の表面に窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、窒炭化ケイ素の中の少なくとも1種の単層もしく
は2種以上の多重層でなる第2内層と該第2内層の表面
にダイヤモンド及び/またはダイヤモンド状カーボンで
なる外層とを被覆したことを特徴とするダイヤモンド被
覆部品が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-106478 discloses a periodic table 4a on the surface of a substrate made of a ceramic sintered body.
Group 5a, group 6a carbides, nitrides, oxides, borides and at least one single layer or two or more of aluminum oxide, aluminum nitride, boron carbide, boron nitride, silicon oxide and their mutual solid solutions A first inner layer composed of multiple layers, a second inner layer composed of at least one kind of single layer or two or more kinds of silicon nitride, silicon carbide, and silicon nitride carbide on the surface of the first inner layer, and the second inner layer There is disclosed a diamond-coated part characterized in that the surface of the diamond-coated part is coated with an outer layer made of diamond and / or diamond-like carbon.

【0006】しかしながら、基体と第1内層との密着性
を得るために、基体に使用される材料が限定され、その
結果として、ダイヤモンド被覆部材の用途が限定されて
しまうという問題点がある。このほか、第1内層と第2
内層との間、および第2内層と外層のダイヤモンド層と
の密着性も十分とはいえない。
However, in order to obtain the adhesion between the substrate and the first inner layer, there is a problem that the material used for the substrate is limited, and as a result, the application of the diamond-coated member is limited. In addition, the first inner layer and the second inner layer
Adhesion between the inner layer and between the second inner layer and the outer diamond layer is not sufficient.

【0007】さらに、特開昭62−47480号公報に
おいては、周期律表4a、5a、6a族元素の炭化物、
窒化物、ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも1種の硬質層とFe、Ni、Co、Cr、Mo、W
の中の少なくとも1種の結合層からなる焼結合金の表面
から内部に向かって0.1μm〜10μmまでを前記結
合層の除去部分とし、該結合層の除去部分にダイヤモン
ド状カーボン及び/またはダイヤモンドを埋設させてな
る中間層を形成させた後、該中間層の表面にダイヤモン
ド状カーボン及び/またはダイヤモンドからなる外層を
被覆することを特徴とする高密着性ダイヤモンド被覆焼
結合金の製造方法が開示され、また、このように被覆し
た後、非酸化性ガス雰囲気中または真空中で熱処理を施
すことを特徴とする高密着性ダイヤモンド被覆焼結合金
の製造方法が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-47480 discloses a carbide of a group 4a, 5a, or 6a element of the periodic table.
At least one hard layer of nitride, boride and their mutual solid solution with Fe, Ni, Co, Cr, Mo, W
And from 0.1 μm to 10 μm from the surface to the inside of the sintered alloy comprising at least one bonding layer, the diamond-like carbon and / or diamond is removed from the bonding layer. A method for producing a high-adhesion diamond-coated sintered alloy, comprising forming an intermediate layer formed by embedding a diamond and then coating the surface of the intermediate layer with an outer layer made of diamond-like carbon and / or diamond. Further, there is disclosed a method for producing a high-adhesion diamond-coated sintered alloy, which comprises performing a heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere or in a vacuum after coating in this manner.

【0008】しかしながら、この方法においては、基材
表面が脆くなるという欠点がある。この方法において
は、表面の微細なクラックを除去することにより精密加
工に適するようなダイヤモンド被覆部材を得ることはで
きても、基材とダイヤモンド膜との密着性を向上させる
という効果は殆ど奏することはできない。
However, this method has a disadvantage that the surface of the substrate becomes brittle. In this method, even if a diamond-coated member suitable for precision processing can be obtained by removing fine cracks on the surface, almost no effect of improving the adhesion between the base material and the diamond film can be obtained. Can not.

【0009】従来の技術を総覧すると、一般に、以下の
ような問題点がある。 中間層は、基材・ダイヤモンドの両方との密着性が求
められるので、材料の選定が難しい。 中間層を用いる場合には、ダイヤモンド被覆部材全体
の機械的強度は、一般に、比較的弱い中間層の強度に支
配されてしまうので、中間層自体にも強度が要求され
る。
A general overview of the prior art generally has the following problems. The intermediate layer is required to have good adhesion to both the substrate and the diamond, so that it is difficult to select a material. When an intermediate layer is used, the mechanical strength of the entire diamond-coated member is generally governed by the relatively low strength of the intermediate layer. Therefore, the intermediate layer itself is required to have high strength.

【0010】本発明の目的は、前記従来の問題点を解消
することにある。すなわち、本発明の目的は、基材とこ
れを被覆するダイヤモンド類膜との密着性に優れる上に
耐摩耗性も向上した、耐久性に秀で、使用寿命が著しく
改善されたダイヤモンド類被覆部材を容易に製造するこ
とのできる方法を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems. That is, an object of the present invention is to provide a diamond-coated member having excellent adhesion between a substrate and a diamond film covering the same and also having improved wear resistance, excellent durability, and significantly improved service life. It is an object of the present invention to provide a method capable of easily producing a.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項1に記載の発明は、周期律表第IVA族、 第V
A族および第VIA族に属する金属並びにSiから選択
される一種の金属、周期律表第IVA族、 第VA族お
よび第VIA族に属する金属並びにSiの窒化物および
炭窒化物から選択される少なくとも一種の金属化合物
からなる群から選択される少なくとも一種からなる被覆
層を基材表面に形成する工程と、被覆層を有する基材
を、700〜1,500℃で加熱処理する工程と、加熱
処理後に前記被覆層上に気相法によりダイヤモンド薄膜
を形成する工程とを有することを特徴とするダイヤモン
ド被覆部材の製造方法であり、請求項2に記載の発明
は、基材表面をエッチング処理する工程、周期律表第I
VA族、 第VA族および第VIA族に属する金属並びに
Siから選択される一種の金属、周期律表第IVA族、
第VA族および第VIA族に属する金属並びにSiの窒
化物および炭窒化物から選択される少なくとも一種の金
属化合物からなる群から選択される少なくとも一種から
なる被覆層をエッチング処理後の基材表面に形成する
、被覆層を有する基材を、700〜1,500℃で加
熱処理する工程及び加熱処理後に前記被覆層上に気相
法によりダイヤモンド薄膜を形成する工程を有すること
を特徴とするダイヤモンド被覆部材の製造方法である。
Means for Solving the Problems According to the first aspect of the present invention, there is provided a method according to the first aspect of the present invention.
Selected from metals belonging to Group A and Group VIA and Si
And one of metals, Group IVA of the periodic table, Group VA, and at least the group as a kind of metal compound consists <br/> selected from the VIA nitride of a metal and Si belonging to Group and carbonitride Forming a coating layer composed of at least one selected from the group consisting of: a step of heating the substrate having the coating layer at 700 to 1,500 ° C .; And a step of forming a diamond thin film by a phase method. The method according to claim 2, wherein the step of etching the surface of the base material comprises the steps of :
Group VA, one metal selected from the metals and Si belonging to Group VA and Group VIA of the periodic table Group IVA,
Group VI and VIA metals and Si nitrides
Engineering of at least one consisting of a coating layer selected from the group consisting of at least one metal compound selected from halides and carbonitrides formed on the substrate surface after the etching treatment
Degree, a substrate having a coating layer, the diamond coating and having a step of forming a diamond film by 700~1,500 step of heat-treating at ° C., and a gas phase method on the coating layer after the heat treatment It is a manufacturing method of a member.

【0012】以下に、本発明の方法について詳細に説明
する。 (1)基材をエッチング処理する工程(エッチング処理
工程) このエッチング処理工程は、基材の表面に存在するC
o、Ni等の活性金属を除去することを内容とする。こ
のエッチング処理工程は特になくても高密着性のダイヤ
モンド類層を有するダイヤモンド類被覆部材を製造する
ことができるのであるが、特にCo、Ni等の活性金属
を多く含む様々な基材の場合には、このエッチング処理
工程を採用することによって、ダイヤモンド類の分解を
生じることなく効率的にダイヤモンド類を析出させるこ
とができるので好都合である。同時に基材最表面の加工
変質層が除去され、基材と中間層との密着性が向上す
る。さらに、このダイヤモンド類被覆部材を加工工具と
して使用した場合に、加工時の高温度によってダイヤモ
ンド類層が剥離することのない極めて優れた密着性を有
するダイヤモンド類被覆部材を製造することができる。
Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail. (1) Step of Etching Substrate (Etching Step) This etching step is performed by etching C on the surface of the substrate.
It is intended to remove active metals such as o and Ni. This etching step can produce a diamond-coated member having a diamond layer with high adhesion without any particular need. Particularly, in the case of various substrates containing a large amount of active metals such as Co and Ni, By adopting this etching step, diamonds can be efficiently deposited without decomposing the diamonds, which is advantageous. At the same time, the damaged layer on the outermost surface of the substrate is removed, and the adhesion between the substrate and the intermediate layer is improved. Furthermore, when this diamond-coated member is used as a processing tool, it is possible to produce a diamond-coated member having extremely excellent adhesion without the diamond layer being peeled off at a high temperature during processing.

【0013】このエッチング工程を採用するにせよ、あ
るいはこのエッチング工程を省略するにせよ、本発明で
使用される基材として、例えば超硬合金、サーメットお
よびセラミックスを挙げることができる。
Regardless of whether this etching step is adopted or this etching step is omitted, examples of the substrate used in the present invention include a cemented carbide, a cermet, and a ceramic.

【0014】前記超硬合金としては、特に制限はなく、
一般に知られている各種の種類および組成のものが使用
可能であり、たとえば、W、Mo、Cr、Co、Ni、
Fe、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Al、B、G
a、Siなどの一種または二種以上の金属からなる超硬
合金類、これらの金属一種または二種以上と、炭素、窒
素酸素および/またはホウ素等からなる各種の組成の超
硬合金類(具体的には、たとえば、WC、W−WC、W
C−C、W−WC−C等のW−C系、Co−C系、Co
−WC、Co−W−WC、Co−WC−C、Co−W−
WC−C等のCo−W−C系、TaCx 等のTa−C
系、TiC等のTi−C系、MoCx 、Mo−MoC
x 、MoCx −C系等のMo−C系、SiC等のSi−
C系、Fe−FeCx 系等のFe−C系、Al23
Fe系等のAl−Fe−O系、TiC−Ni系等のTi
−Ni−C系、TiC−Co系等のTi−Co−C系、
BN系、B4 C−Fe系等のFe−B−C系、TiN系
等のTi−N系、AlNx 系等のAl−N系、TaNx
系等のTa−N系、WC−TaC−Co−C系等のW−
Ta−Co−C系、WC−TiC−Co−C系等のW−
Ti−Co−C系、WC−TiC−TaC−Co−C系
等のW−Ti−Ta−Co−C系、W−Ti−C−N
系、W−Co−Ti−C−N系など)など多種多様の超
硬合金を挙げることができる。これらの中でも、特に好
ましい例として、たとえば、切削工具用などに好適なW
C系超硬合金(具体的には、たとえば、JIS B 4
053において使用分類記号P01、P10、P20、
P30、P40、P50等のPシリーズ、M10、M2
0、M30、M40等のMシリーズ、K01、K10、
K20、K30、K40等のKシリーズなどの切削工具
用等の超硬合金チップ、V1、V2、V3等のVシリー
ズなどの線引ダイス用、センタ用、切削工具用等の超硬
合金チップなどのWC−Co系等のW−Co−C系超硬
合金、WC−TiC−TaC−Co系等のW−Ti−T
a−Co−C系超硬合金、あるいはこれらのTaの一部
をNbに変えたもの等々)などを挙げることができる。
なお、これらには、上記以外の他の元素や添加成分を含
有しているものであってもよい。どのような材質および
形状の超硬合金を採用するかは、使用目的等に応じて適
宜に選択すればよい。
The cemented carbide is not particularly limited.
Various types and compositions generally known can be used. For example, W, Mo, Cr, Co, Ni,
Fe, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Al, B, G
cemented carbides composed of one or more metals such as a and Si, and cemented carbides of various compositions composed of one or more of these metals and carbon, nitrogen oxygen and / or boron (specifically, Specifically, for example, WC, W-WC, W
WC system such as CC, W-WC-C, Co-C system, Co
-WC, Co-W-WC, Co-WC-C, Co-W-
WC-C, etc. Co-WC-based, TaC etc. TaC x
System, TiC such as TiC, MoC x , Mo-MoC
x , MoC x -C-based Mo-C-based, SiC-based Si-
C system, Fe-FeC x system, etc. FeC system, Al 2 O 3 -
Al-Fe-O-based Ti, TiC-Ni-based Ti, etc.
-Ti-Co-C system such as Ni-C system and TiC-Co system;
Fe-BC system such as BN system, B 4 C-Fe system, Ti-N system such as TiN system, Al-N system such as AlN x system, TaN x
System such as Ta-N system and WC-TaC-Co-C system such as W-
W- such as Ta-Co-C and WC-TiC-Co-C
W-Ti-Ta-Co-C system such as Ti-Co-C system, WC-TiC-TaC-Co-C system, W-Ti-CN
System, W-Co-Ti-CN system, etc.). Among these, as a particularly preferred example, for example, W
C-based cemented carbide (specifically, for example, JIS B 4
053, use classification symbols P01, P10, P20,
P series such as P30, P40, P50, M10, M2
M series such as 0, M30, M40, K01, K10,
Cemented carbide chips for cutting tools such as K series such as K20, K30, K40, etc., Cemented carbide chips for wire drawing dies such as V series such as V1, V2, V3, center, cutting tools, etc. W-Co-C cemented carbide such as WC-Co-based, W-Ti-T such as WC-TiC-TaC-Co-based
a-Co-C cemented carbides, or those obtained by partially changing Ta to Nb, etc.).
These may contain other elements and additional components other than the above. What kind of material and shape of cemented carbide should be adopted may be appropriately selected according to the purpose of use and the like.

【0015】上記の中でも好ましい基材としては、周期
率表(IUPAC)の第IVA族、第VA族および第V
IA族に属する金属並びにSiから選択される一種また
は二種以上の金属を含有する炭化タングステン系超硬合
金を挙げることができる。
Among the above, preferred base materials include Group IVA, Group VA and Group V of the Periodic Table (IUPAC).
Examples thereof include a tungsten carbide cemented carbide containing one or more metals selected from the group IA metals and Si.

【0016】好ましい炭化タングステン系超硬合金の具
体例としては、WC、W−WC、WC−C、W−WC−
C等のW−C系、WC−Co、WC−Co−W、WC−
Co−C、WC−Co−W−C等のW−Co系、WC−
TaC−Co、WC−TaC−Co−C等のW−Ta−
Co系、WC−TiC−Co、WC−TiC−Co、W
C−TiCN−Co等のW−Ti−Co系、WC−Ta
C−Co、WC−TiC−TaC−Co−C等のW−T
i−Ta−Co−C系、WC−Nb−Co等の超硬合金
を挙げることができる。炭化タングステン系超硬合金
は、上記のように炭化タングステン、炭化タンタル、炭
化チタン等から得ることができる。本発明に用いられる
炭化タングステン系超硬合金としては、Ti、Co、T
a、Mo、Cr、Ni等の金属を含有しているものが好
ましい。
Specific examples of preferred tungsten carbide cemented carbides include WC, W-WC, WC-C, W-WC-
WC such as C, WC-Co, WC-Co-W, WC-
W-Co series such as Co-C, WC-Co-WC, WC-
W-Ta- such as TaC-Co and WC-TaC-Co-C
Co-based, WC-TiC-Co, WC-TiC-Co, W
W-Ti-Co system such as C-TiCN-Co, WC-Ta
WT such as C-Co, WC-TiC-TaC-Co-C
Cemented carbides such as i-Ta-Co-C and WC-Nb-Co can be given. The tungsten carbide cemented carbide can be obtained from tungsten carbide, tantalum carbide, titanium carbide and the like as described above. The tungsten carbide cemented carbide used in the present invention includes Ti, Co, T
Those containing metals such as a, Mo, Cr, and Ni are preferable.

【0017】本発明において、基材として使用される炭
化タングステン系超硬合金の内、好ましい組成の具体例
としては、WC−TiC−Co、WC−TaC−Co及
びWC−Co、WC−Nbc−Coの超硬合金を挙げる
ことができる。WC−TiC−Coの組成を有する超硬
合金としては、炭化タングステン50〜95重量%、好
ましくは70〜94重量%と、炭化チタン1〜30重量
%、好ましくは2〜20重量%と、コバルト2〜20重
量%、好ましくは4〜10重量%とを有するものを挙げ
ることができる。
In the present invention, of the tungsten carbide cemented carbide used as the substrate, specific examples of preferred compositions include WC-TiC-Co, WC-TaC-Co, WC-Co, WC-Nbc- Co cemented carbide may be mentioned. As a cemented carbide having a composition of WC-TiC-Co, tungsten carbide is 50 to 95% by weight, preferably 70 to 94% by weight; titanium carbide is 1 to 30% by weight, preferably 2 to 20% by weight; Those having 2 to 20% by weight, preferably 4 to 10% by weight can be mentioned.

【0018】WC−TaC−Coの組成を有する超硬合
金としては、炭化タングステン80〜93重量%、好ま
しくは85〜92重量%と、炭化タンタル1〜20重量
%、好ましくは2〜10重量%と、コバルト3〜10重
量%、好ましくは4〜6重量%とを有するものを挙げる
ことができる。
As the cemented carbide having the composition of WC-TaC-Co, tungsten carbide is 80 to 93% by weight, preferably 85 to 92% by weight, and tantalum carbide is 1 to 20% by weight, preferably 2 to 10% by weight. And 3 to 10% by weight, preferably 4 to 6% by weight of cobalt.

【0019】WC−Coの組成を有する超硬合金として
は、炭化タングステン90〜98重量%、好ましくは9
4〜97重量%と、コバルト2〜10重量%、好ましく
は3〜6重量%とを有するものを挙げることができる。
As the cemented carbide having the composition of WC-Co, 90 to 98% by weight, preferably 9% by weight of tungsten carbide is used.
Those having 4 to 97% by weight and 2 to 10% by weight, preferably 3 to 6% by weight of cobalt can be mentioned.

【0020】上記炭化タングステンとしては、従来の工
具等に使用されるものなどを使用することができ、具体
的には、WC、WCx(但し、xは1以外の正の実数を
表わし、通常、このxは1より大きいかあるいは1より
小さい数である。)で表わされる定比化合物および不定
比化合物、あるいはこれらに酸素等の他の元素が結合、
置換または侵入したもの等を挙げることができる。これ
らの中でも、通常、WCが特に好適に使用される。な
お、これらは、一種単独で用いてもよく、二種以上を併
合してもよく、あるいは二種以上の混合物、固溶体との
組成物等として用いてもよい。
As the above-mentioned tungsten carbide, those used for conventional tools and the like can be used. Specifically, WC, WCx (where x represents a positive real number other than 1; X is a number greater than 1 or less than 1.) The stoichiometric compound and the non-stoichiometric compound represented by
Substitution or intrusion can be mentioned. Of these, WC is particularly preferably used. These may be used alone or in combination of two or more, or may be used as a mixture of two or more, a solid solution, or the like.

【0021】上記炭化チタンとしては、特に限定はな
く、通常の合金を製造するのに用いられるものを使用す
ることができる。具体的には、TiC、TiCy(但
し、yは1以外の正の実数を表わし、通常、このyは1
より大きいかあるいは1より小さい数である。)で表わ
される定比化合物および不定比化合物、あるいはこれら
に酸素等の他の元素が結合、置換または侵入したもの等
を挙げることができる。これらの中でも、通常、TiC
が特に好適に使用される。
The titanium carbide is not particularly limited, and those used for producing ordinary alloys can be used. Specifically, TiC, TiCy (where y represents a positive real number other than 1;
Greater than or less than 1. And stoichiometric compounds and non-stoichiometric compounds represented by the formula (1), or compounds in which other elements such as oxygen are bonded, substituted or invaded. Among them, usually, TiC
Is particularly preferably used.

【0022】上記炭化タンタルとしては、特に限定はな
く、通常の合金を製造するのに用いられるものを使用す
ることができる。具体的には、TaC、TaCz(但
し、zは1以外の正の実数を表わし、通常、このzは1
より大きいかあるいは1より小さい数である。)で表わ
される定比化合物および不定比化合物、あるいはこれら
に酸素等の他の元素が結合、置換または侵入したもの等
を挙げることができる。これらの中でも、通常、TaC
が特に好適に使用される。上記コバルトとしては、特に
制限がないが、単体金属を好適に使用することができ
る。
The tantalum carbide is not particularly limited, and those used for producing ordinary alloys can be used. More specifically, TaC, TaCz (where z represents a positive real number other than 1;
Greater than or less than 1. And stoichiometric compounds and non-stoichiometric compounds represented by the formula (1), or compounds in which other elements such as oxygen are bonded, substituted or invaded. Among these, usually, TaC
Is particularly preferably used. The cobalt is not particularly limited, but a simple metal can be suitably used.

【0023】前記炭化タングステン、前記炭化チタン、
前記炭化タンタルおよび前記コバルトは、特に純粋であ
る必要はなく、本発明の目的を達成するのに支障のない
範囲であれば不純物を含有していてもよい。例えば、前
記炭化タングステンにおいては、微量の過剰炭素、過剰
金属、酸化物等の不純物等を含有していてもよい。
The tungsten carbide, the titanium carbide,
The tantalum carbide and the cobalt need not be particularly pure, and may contain impurities as long as the object of the present invention is not hindered. For example, the tungsten carbide may contain a trace amount of excess carbon, excess metal, impurities such as oxides, and the like.

【0024】本発明に用いられるサーメットとしては、
例えば、Ti、W、Mo、Cr、Ta、Nb、V、Z
r、Hf等の炭化物および窒化物に、Co、Ni、C
r、Mo、Fe等の金属を燒結助材として含有している
サーメット材を挙げることができ、一般にサーメット材
として知られているものであれば、特に制限なく用いる
ことができる。
The cermet used in the present invention includes:
For example, Ti, W, Mo, Cr, Ta, Nb, V, Z
Co, Ni, C to carbides and nitrides such as r and Hf
A cermet material containing a metal such as r, Mo, Fe or the like as a sintering aid can be mentioned, and any material generally known as a cermet material can be used without any particular limitation.

【0025】具体例としては、WC、Mo2 C、Cr3
2 、TaC、NbC、VC、TiC、ZrC、Hf
C、TaN、NbN、VN、TiN、ZrN、HfN、
Ta(C,O)、Ti(C,O)、Ti(N,O)、
(W,Ti)C、(W,Ta,Ti)C、(W,Ta,
Nb,Ti)C、Ti(C,N)、Ti(C,N,
O)、(Ti,Zr)C、(Ti,Zr)(C,N)等
に、燒結助材としてCoおよび/またはNiや、Coお
よび/またはNiの他にCr,Mo,Fe等を含有した
もの等を挙げることができる。
As specific examples, WC, Mo 2 C, Cr 3
C 2 , TaC, NbC, VC, TiC, ZrC, Hf
C, TaN, NbN, VN, TiN, ZrN, HfN,
Ta (C, O), Ti (C, O), Ti (N, O),
(W, Ti) C, (W, Ta, Ti) C, (W, Ta,
Nb, Ti) C, Ti (C, N), Ti (C, N,
O), (Ti, Zr) C, (Ti, Zr) (C, N), etc., containing Co and / or Ni as a sintering aid, and Cr, Mo, Fe, etc. in addition to Co and / or Ni. And the like.

【0026】サーメットにつき上記とは別の表現をする
とすれば、次のような記述も可能である。すなわち、本
発明に使用することのできるサーメットとしては、Ti
CにWCやTaCやTiNを添加し、結合相としてNi
やMoを添加したものを言い、例えばTiC−TaC−
Ni、TiC−TaC−Mo、TiC−TaC−Ni−
Mo、TiC−TiN−Ni、TiC−TiN−Mo、
TiC−TiN−Ni−Mo、TiC−TiN−TaC
−WC−Ni、TiC−TiN−TaC−WC−Mo、
TiC−TiN−TaC−WC−Ni−Mo、TiN−
TaN−Ni、TiN−TaN−Mo、TiN−TaN
−Ni−Mo、TiC−TaN−Ni、TiC−TaN
−Mo、TiC−TaN−Ni−Mo、TiC−Ni、
TiC−Mo、TiC−Ni−Mo、TiC−Ni、T
iC−Mo、TiC−Ni−Mo、TiC−TaN−N
i、TiC−TaN−Mo、TiC−TaN−Ni−M
o等を挙げることができる。なお、これらはその他の元
素またはその炭化物を含有していても良い。
If the cermet is expressed differently from the above, the following description is also possible. That is, cermets that can be used in the present invention include Ti
WC, TaC or TiN is added to C, and Ni is used as a binder phase.
And Mo added, for example, TiC-TaC-
Ni, TiC-TaC-Mo, TiC-TaC-Ni-
Mo, TiC-TiN-Ni, TiC-TiN-Mo,
TiC-TiN-Ni-Mo, TiC-TiN-TaC
-WC-Ni, TiC-TiN-TaC-WC-Mo,
TiC-TiN-TaC-WC-Ni-Mo, TiN-
TaN-Ni, TiN-TaN-Mo, TiN-TaN
-Ni-Mo, TiC-TaN-Ni, TiC-TaN
-Mo, TiC-TaN-Ni-Mo, TiC-Ni,
TiC-Mo, TiC-Ni-Mo, TiC-Ni, T
iC-Mo, TiC-Ni-Mo, TiC-TaN-N
i, TiC-TaN-Mo, TiC-TaN-Ni-M
o and the like. These may contain other elements or their carbides.

【0027】これらの中でも、炭化チタン、炭化タング
ステンおよび窒化チタン系のサーメットが好適に使用さ
れる。特に好ましいものとしては、TiC、TiN、T
iCN等にNi、CoあるいはMoを燒結助材として用
いたサーメット材を挙げることができる。なお、前記基
材においては、市販されているものをも使用することが
できる。また、市販されていないものを使用する場合に
おいては、前記成分を適宜の割合で配合した後に、燒結
等の方法によって基材を得ることができる。
Of these, cermets based on titanium carbide, tungsten carbide and titanium nitride are preferably used. Particularly preferred are TiC, TiN, T
A cermet material using Ni, Co or Mo as a sintering aid in iCN or the like can be given. In addition, the said base material can also use what is marketed. When a non-commercially available material is used, the base material can be obtained by a method such as sintering after blending the above components in an appropriate ratio.

【0028】なお、燒結に先立ち、前記成分とともに、
必要に応じて、パラフィン、ステアリン酸、しょうのう
等を主成分とする補助結合剤等を含有していてもよい。
前記焼結の方法としては、特に制限がなく、従来から公
知の焼結方法に従って行なうことができる。
In addition, prior to sintering,
If necessary, an auxiliary binder mainly containing paraffin, stearic acid, camphor and the like may be contained.
The sintering method is not particularly limited, and can be performed according to a conventionally known sintering method.

【0029】前記燒結の方法においては、前記各成分を
粉末状、微粉末状、超微粒子状、ウイスカー状、あるい
は他の各種の形状のものとして使用することが可能であ
るが、平均粒径が、通常、0.05〜4μm、好ましく
は、1〜3μm程度の微粒子もしくは超微粒子状のもの
や、アスペクト比が20〜200程度のウイスカー状の
もの等を好適に使用することができる。
In the sintering method, each of the above components can be used in the form of powder, fine powder, ultrafine particles, whiskers, or other various shapes. Usually, fine particles or ultrafine particles having a particle size of about 0.05 to 4 μm, preferably about 1 to 3 μm, or whisker particles having an aspect ratio of about 20 to 200 can be suitably used.

【0030】燒結温度しては、通常、1,200〜1,
600℃、好ましくは1,300〜1,600℃あるい
は1,300〜1,550℃あるいは1,350〜1,
550℃の範囲内にするのが適当である。燒結時間は、
通常、0.5時間以上、好ましくは、1〜2時間程度の
範囲内にするのが適当である。
The sintering temperature is usually from 1,200 to 1,
600 ° C, preferably 1,300 to 1,600 ° C or 1,300 to 1,550 ° C or 1,350 to 1,
Suitably, it is in the range of 550 ° C. The sintering time is
Usually, it is appropriate to set the time to 0.5 hours or more, preferably to about 1 to 2 hours.

【0031】ダイヤモンド類被覆部材を製造するのに使
用される基材の形状については、特に制限はない。前記
基材は、例えば、前記燒結に際して予め所望の形状にし
ておいてから燒結をすることができるし、あるいは、前
記燒結後、必要に応じて所望の形状に加工して、この発
明のダイヤモンド類被覆部材の基材として用いることが
できる。
There is no particular limitation on the shape of the substrate used for producing the diamond-coated member. The base material can be sintered after being formed into a desired shape at the time of sintering, or after the sintering, if necessary, processed into a desired shape to obtain the diamonds of the present invention. It can be used as a base material for a covering member.

【0032】このエッチング処理工程においては、前記
基材の表面にエッチング処理をする。上記基材の表面を
エッチング処理する方法としては、例えば、ウェットエ
ッチングやドライエッチングを挙げることができる。ウ
ェットエッチングとしては、酸によるエッチング処理や
電解エッチングなどを挙げることができる。
In this etching step, the surface of the base material is etched. Examples of the method of etching the surface of the base material include wet etching and dry etching. Examples of the wet etching include an etching treatment with an acid and electrolytic etching.

【0033】酸によるエッチング処理を行なう場合の酸
としては、特に限定はないが、例えば、硝酸、硫酸、塩
酸、フッ酸等を挙げることができる。また、上記酸を、
一種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いても
よい。上記の酸の中でも、硝酸とフッ酸との混酸、フッ
化水素と硝酸とから得られる混酸が特に好ましい。
The acid used for the etching treatment with an acid is not particularly limited, and examples thereof include nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. Also, the acid
One kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Among the above acids, a mixed acid of nitric acid and hydrofluoric acid, and a mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid are particularly preferable.

【0034】以下、酸によるエッチング処理の一例とし
て、硝酸とフッ酸との混酸もしくはフッ化水素と硝酸と
から得られる混酸を使用する場合について詳細に記載す
る。ただし、本発明における酸によるエッチング処理
は、これに限定されない。フッ化水素と硝酸とから得ら
れる混酸を調製するときのフッ化水素としては、フッ化
水素そのものを使用することができるし、フッ化水素の
水溶液であるフッ化水素酸の形態で使用することもでき
る。
Hereinafter, as an example of the etching treatment with an acid, a case where a mixed acid of nitric acid and hydrofluoric acid or a mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid is used will be described in detail. However, the etching treatment with an acid in the present invention is not limited to this. When preparing a mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid, hydrogen fluoride itself can be used, or hydrofluoric acid which is an aqueous solution of hydrogen fluoride can be used. Can also.

【0035】上記混酸を使用する場合においては、フッ
化水素と硝酸とから得られる混酸中、フッ化水素が分解
していないと仮定した場合のそのフッ化水素の含有量
は、通常5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%
である。また、この混液中における硝酸濃度としては、
通常5〜65モル%であり、好ましくは15〜60モル
%ある。上記の範囲内で混酸中にフッ化水素と硝酸とが
含有されていると、そのような混酸で処理した基材層上
に密着性良く被覆層を形成することができる。
When the mixed acid is used, the content of hydrogen fluoride in the mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid is usually 5 to 50, assuming that hydrogen fluoride is not decomposed. Mol%, preferably 10 to 40 mol%
It is. The nitric acid concentration in this mixture is
Usually, it is 5 to 65 mol%, preferably 15 to 60 mol%. When hydrogen fluoride and nitric acid are contained in the mixed acid within the above range, a coating layer can be formed with good adhesion on the base material layer treated with such a mixed acid.

【0036】上記した範囲内にフッ化水素が含有される
ようにするには、フッ化水素酸を使用するときには、1
0〜50%、好ましくは20〜46%のフッ化水素を含
有するフッ化水素酸が好ましい。また、硝酸としては、
濃度が30〜70%、特に30〜61%である硝酸が好
ましい。実際的見地からすると、フッ化水素と硝酸とか
ら得られる混酸としては、実質的にフッ化水素酸と硝酸
とからなる混合物が好ましく、必要に応じて他の無機
酸、例えば硫酸等を混合してなる混合物を使用すること
もできる。実質的にフッ化水素酸と硝酸とからなる混合
物を採用する場合、フッ化水素および硝酸が前述した含
有量になるようにフッ化水素酸および硝酸それぞれの濃
度を調製するのがよい。
In order to contain hydrogen fluoride in the above range, when using hydrofluoric acid, 1
Hydrofluoric acid containing 0 to 50%, preferably 20 to 46% hydrogen fluoride is preferred. Also, as nitric acid,
Nitric acid with a concentration of 30-70%, especially 30-61%, is preferred. From a practical point of view, the mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid is preferably a mixture substantially consisting of hydrofluoric acid and nitric acid, and if necessary, mixed with another inorganic acid such as sulfuric acid. It is also possible to use mixtures consisting of When a mixture substantially consisting of hydrofluoric acid and nitric acid is used, it is preferable to adjust the concentrations of hydrofluoric acid and nitric acid such that the contents of hydrogen fluoride and nitric acid are as described above.

【0037】本発明における酸によるエッチング処理と
しては、通常、前記酸中に基材を浸漬する手法、基材の
表面に前記酸をスプレイする手法等、各種の方法を採用
することができる。要するに、中間層を設けるべき基材
の所定表面を前記酸と接触させることができればよいの
である。
As the etching treatment with the acid in the present invention, various methods such as a method of dipping the substrate in the acid and a method of spraying the acid on the surface of the substrate can be employed. In short, all that is required is that a predetermined surface of the substrate on which the intermediate layer is to be provided can be brought into contact with the acid.

【0038】前記酸によるエッチング処理の温度として
は、特に限定はないが、例えば、上記混酸を使用する場
合には、通常20〜100℃が好ましく、特に50〜9
5℃が好ましい。処理温度が20℃より低い場合には、
エッチングに時間がかかるため、Co等が十分にエッチ
ングされないことがある。また、処理温度が100℃よ
り高い場合には、基材の表面のエッチングが激しく進行
するため制御性が悪くなる。
The temperature of the etching treatment with the acid is not particularly limited. For example, when the mixed acid is used, the temperature is preferably 20 to 100 ° C., and particularly preferably 50 to 9 ° C.
5 ° C. is preferred. If the processing temperature is lower than 20 ° C,
Since etching takes time, Co and the like may not be sufficiently etched. If the processing temperature is higher than 100 ° C., the controllability deteriorates because the etching of the surface of the base material progresses violently.

【0039】前記酸によるエッチング処理の時間として
は、十分にエッチングが施される限り特に限定はない
が、例えば、上記混酸を使用する場合には、通常0.5
秒〜300秒が好ましく、特に1秒〜120秒が好まし
い。処理時間が0.5秒より短い場合には、エッチング
処理が不十分になる場合がある。また、300秒より長
い場合には、エッチング処理が進み過ぎて基板の強度が
低下する場合がある。
The time of the etching treatment with the acid is not particularly limited, as long as the etching is sufficiently performed.
Seconds to 300 seconds are preferable, and 1 second to 120 seconds are particularly preferable. If the processing time is shorter than 0.5 seconds, the etching process may be insufficient. On the other hand, when the time is longer than 300 seconds, the etching process may proceed too much and the strength of the substrate may be reduced.

【0040】一方、電解エッチングを行なう場合の電解
液としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素酸などの無
機酸およびアルコールなどを挙げることができる。これ
らは単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いて
もよい。上記電解液の中でも、フッ化水素と硫酸とアル
コールとを有する溶液が本発明の方法には好適である。
On the other hand, examples of the electrolytic solution for performing the electrolytic etching include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid, and alcohols. These may be used alone or as a mixture of two or more. Among the above electrolytes, a solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is suitable for the method of the present invention.

【0041】フッ化水素と硫酸とアルコールとを含有す
る溶液を調製するときのフッ化水素としては、フッ化水
素そのものを使用することができるし、フッ化水素の水
溶液であるフッ化水素酸の形態で使用することもでき
る。実際的見地からすると、フッ化水素と硫酸とアルコ
ールとを含有する溶液としては、アルコールにフッ化水
素酸と硫酸とを混合してなる混合物が好ましく、必要に
応じて他の無機酸、例えば硝酸、塩酸等を混合すること
もできる。
When preparing a solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid, and alcohol, hydrogen fluoride itself can be used, or hydrofluoric acid, which is an aqueous solution of hydrogen fluoride, can be used. It can also be used in form. From a practical point of view, the solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is preferably a mixture of alcohol, hydrofluoric acid and sulfuric acid, and if necessary, another inorganic acid such as nitric acid. , Hydrochloric acid and the like can also be mixed.

【0042】以下、電解エッチングの一例として、電解
液をフッ化水素と硫酸とアルコールとを含有する溶液と
した場合について詳細に記載する。ただし、本発明にお
ける電解エッチングは、これに限定されない。上記フッ
化水素と硫酸とアルコールとを含有する溶液におけるフ
ッ化水素の濃度は、通常1〜3モル%であり、好ましく
は、1〜2モル%である。実質的にフッ化水素酸を用い
てフッ化水素と硫酸とアルコールとからなる溶液を調製
する場合、混合後のフッ化水素の濃度が上記濃度範囲に
なるようにフッ化水素酸を調製して用いるのがよい。上
記フッ化水素と硫酸とアルコールとからなる溶液におけ
る硫酸濃度としては、通常5〜10モル%であり、好ま
しくは6〜8モル%である。
Hereinafter, as an example of the electrolytic etching, a case where the electrolytic solution is a solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol will be described in detail. However, the electrolytic etching in the present invention is not limited to this. The concentration of hydrogen fluoride in the solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is usually 1 to 3 mol%, preferably 1 to 2 mol%. When preparing a solution composed of hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol using substantially hydrofluoric acid, prepare hydrofluoric acid such that the concentration of hydrogen fluoride after mixing is within the above-mentioned concentration range. Good to use. The concentration of sulfuric acid in the solution comprising hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is usually 5 to 10 mol%, preferably 6 to 8 mol%.

【0043】前記アルコールとしては、この発明の目的
を阻害しない限りにおいては特に制限はないが、例え
ば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ル等を挙げることができる。その中でも、特にメタノー
ルが好ましい。この場合においては、前記フッ化水素と
硫酸とアルコールとからなる溶液中に、前記基材が正極
に、対向電極が負極になるように、対向電極を設けて前
記基材の表面の電解エッチングを行なう。
The alcohol is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and examples thereof include methanol, ethanol, propanol and butanol. Among them, methanol is particularly preferred. In this case, in a solution comprising the hydrogen fluoride, sulfuric acid, and alcohol, a counter electrode is provided so that the base is a positive electrode, and the counter electrode is a negative electrode. Do.

【0044】上記電極の材質としては、電解エッチング
中に基材の表面を阻害するような物質例えばガスを発生
するものでなければよく、特に制限はないが、例えば、
ステンレス等を挙げることができる。前記電解エッチン
グにおける電圧は、通常3〜10Vが好ましく、特に、
4〜10Vが好ましい。電圧が3Vよりも低い場合に
は、エッチングの速度が遅く非能率的である。また、電
圧が10Vより高い場合には、エッチングの速度が早く
なり過ぎて制御性が悪く、必要以上にエッチングするこ
とがある。
The material of the electrode is not particularly limited as long as it does not generate a substance that inhibits the surface of the base material during electrolytic etching, for example, a gas.
Stainless steel and the like can be mentioned. The voltage in the electrolytic etching is usually preferably 3 to 10 V, particularly,
4-10V is preferred. When the voltage is lower than 3 V, the etching speed is slow and inefficient. On the other hand, when the voltage is higher than 10 V, the etching speed becomes too fast, the controllability is poor, and the etching may be performed more than necessary.

【0045】前記電解エッチングにおける電流は、単位
面積当たりの電流が0.01〜5A/cm2 であるのが
好ましく、特に、0.1〜1A/cm2 が好ましい。単
位面積当たりの電流が0.01A/cm2 より小さい場
合には、エッチングが十分に行われない。また、単位面
積当たりの電流が5A/cm2 より大きい場合には、エ
ッチングが進み過ぎて基板の強度の低下を招くことがあ
る。
The current in the electrolytic etching preferably has a current per unit area of 0.01 to 5 A / cm 2 , particularly preferably 0.1 to 1 A / cm 2 . If the current per unit area is smaller than 0.01 A / cm 2 , the etching is not sufficiently performed. On the other hand, if the current per unit area is larger than 5 A / cm 2 , the etching may proceed too much, resulting in a decrease in the strength of the substrate.

【0046】前記電解エッチングにおける処理時間は、
前記基材の形状および前記電流の大きさ等により一概に
決定することはできないが、通常0.1〜60分である
のが好ましく、特に1〜30分であるのが好ましい。ド
ライエッチングとしては、例えば、プラズマによるエッ
チング処理を挙げることができる。
The processing time in the electrolytic etching is as follows:
Although it cannot be unconditionally determined by the shape of the base material and the magnitude of the current, it is usually preferably 0.1 to 60 minutes, and particularly preferably 1 to 30 minutes. Examples of the dry etching include an etching process using plasma.

【0047】前記プラズマによるエッチング処理におい
ては、例えば、アルゴン、窒素ガス等の不活性ガス、四
フッ化炭素、水素ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二
酸化炭素ガス、メタノールガス、水蒸気、あるいはこれ
らの混合物等のプラズマを挙げることができる。そのな
かでも、特にアルゴン、水素ガスおよび酸素ガスが好ま
しい。
In the etching treatment using the plasma, for example, an inert gas such as argon or nitrogen gas, carbon tetrafluoride, hydrogen gas, oxygen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, methanol gas, water vapor, Plasma such as a mixture of the above. Among them, argon, hydrogen gas and oxygen gas are particularly preferable.

【0048】プラズマ化する方法としては、特に制限は
なく、一般的なダイヤモンドあるいはダイヤモンド膜の
気相合成法に利用されるプラズマ化法等の各種の方法に
よるプラズマ処理法が適用可能である。具体的には、例
えば、マイクロ波プラズマCVD法、高周波プラズマC
VD法、熱フィラメント法、ECR法等、あるいこれら
の組み合わせ法等を挙げることができる。これらの中で
も、特に、マイクロ波プラズマCVD法、高周波プラズ
マCVD法等が好ましい。また、後述するダイヤモンド
の気相合成に際して採用されるCVD法と同じCVD法
を採用すると、装置構成上便利である。
There is no particular limitation on the method of forming a plasma, and a plasma processing method by various methods such as a plasma method used in a general vapor phase synthesis method of diamond or a diamond film can be applied. Specifically, for example, microwave plasma CVD, high-frequency plasma C
Examples of the method include a VD method, a hot filament method, an ECR method, and a combination method thereof. Among these, a microwave plasma CVD method, a high frequency plasma CVD method and the like are particularly preferable. In addition, it is convenient from the viewpoint of the apparatus configuration if the same CVD method as used in the vapor phase synthesis of diamond described later is used.

【0049】プラズマによりエッチング処理を行なう場
合の反応条件としては、従来通りの条件によって行うこ
とができる。例えば、処理圧力としては、10〜100
torrの範囲内が好ましい。圧力が前記の範囲より高
いと処理の制御性が悪く、また、低いと処理に時間がか
かる。中間層の表面の温度としては、500〜1,10
0℃の範囲内、好ましくは700〜900℃である。温
度が前記の範囲より高いと処理の制御性が悪く、再現性
が悪いし、また、低いと処理に時間がかかる。処理時間
は、1分〜200分、好ましくは60分である。
The reaction conditions in the case of performing the etching process by using plasma can be the same as the conventional conditions. For example, the processing pressure is 10 to 100
It is preferably within the range of torr. When the pressure is higher than the above range, the controllability of the processing is poor, and when the pressure is lower, the processing takes time. The temperature of the surface of the intermediate layer is 500 to 1,10
The temperature is in the range of 0 ° C, preferably 700 to 900 ° C. If the temperature is higher than the above range, the controllability of the process is poor and reproducibility is poor, and if the temperature is low, the process takes time. The processing time is 1 minute to 200 minutes, preferably 60 minutes.

【0050】本発明において上記のようなエッチング処
理を行なうことにより、基材上にダイヤモンド膜を形成
する際に有害な結合相を作る原因になるコバルト等の金
属が除去され、しかも基材の表面に凹凸や細孔が生じ
る。その結果、基材と中間層との密着性が向上し、さら
に、後述する中間層がこの凹凸や細孔の形状に応じて形
成され、後述する気相法によるダイヤモンド膜の合成時
に、生成するダイヤモンド膜がこの中間層表面の凹凸や
細孔に入り込み、基材への密着性に優れたダイヤモンド
膜を合成することができるのである。
In the present invention, by performing the above-described etching treatment, a metal such as cobalt, which causes a harmful binder phase when a diamond film is formed on a substrate, is removed. Irregularities and pores occur in the surface. As a result, the adhesiveness between the base material and the intermediate layer is improved, and further, an intermediate layer described later is formed in accordance with the shape of the irregularities and pores, and is generated during the synthesis of a diamond film by a gas phase method described later. The diamond film enters the unevenness and pores on the surface of the intermediate layer, and a diamond film having excellent adhesion to the base material can be synthesized.

【0051】(2)被覆層を基材表面に形成する工程
(被覆層形成工程) この被覆層形成工程では、周期律表第IVA族、第VA
族および第VIA族に属する金属並びにSiから選択さ
れる一種の金属と、周期律表第IVA族、第VA族およ
び第VIA族に属する金属並びにSiの窒化物及び炭窒
化物からなる群から選択される少なくとも一種の金属化
合物とからなる群から選択される少なくとも一種からな
る被覆層を基材表面に形成する。
(2) Step of Forming Coating Layer on Base Material Surface (Coating Layer Forming Step) In this coating layer forming step, groups IVA and VA of the periodic table are used.
Selected from metals belonging to Group VIA and Group VIA and Si
Metals of the Periodic Table IVA, VA and
And VIA metals and Si nitrides and carbonitrides
At least one metallization selected from the group consisting of
At least one selected from the group consisting of
Is formed on the surface of the substrate.

【0052】これら被覆層を形成する物質の中でもさら
に好ましいのは、金属チタン、窒化チタンおよび炭窒化
チタンであり、また金属タンタル、窒化タンタルおよび
炭窒化タンタルである。これらはその一種で使用されて
も良いし、また二種以上の各種の組成をもって使用され
ても良い。
Among these materials for forming the coating layer, more preferred are titanium metal, titanium nitride and titanium carbonitride, and also tantalum metal, tantalum nitride and tantalum carbonitride. These may be used singly or may be used with two or more kinds of various compositions.

【0053】前記窒化チタンとしては、たとえば、Ti
N、あるいは、TiNx 、TiN−Ti、Ti−N等
によって表されるものなどを挙げることができる。前記
窒化チタンとしては、たとえば、TiCN、TiC・
TiN、TiCX ・TiNx 、TiC・TiN−C、
TiC・TiN−Ti、TiC・TiN−Ti−C、T
i−N−C等によって表されるものを挙げることができ
る。
As the titanium nitride, for example, Ti
N, or those represented by TiNx, TiN-Ti, Ti-N, and the like . Said
The charcoal titanium nitride, for example, TiCN, TiC ·
TiN, TiCX.TiNx, TiC.TiN-C,
TiC / TiN-Ti, TiC / TiN-Ti-C, T
One represented by i-N-C or the like can be given.

【0054】すなわち、前記チタン含有の被覆層として
は、通常Ti、TiNまたはTiCNで表されるものが
好ましいが、これらの二種以上からなるものであっても
よく、さらには、これらの一種または二種以上に、Ti
および/またはN成分が過剰に含有しているものであっ
てもよい。また、このチタンを含有する被覆層には、本
発明の目的を阻害しない範囲で、TiおよびN以外の他
の元素もしくは成分を含有してもよい。
That is, the titanium-containing coating layer is usually preferably represented by Ti, TiN or TiCN, but may be composed of two or more of these. More than two types, Ti
And / or the N component may be excessively contained. The titanium-containing coating layer may contain other elements or components other than Ti and N as long as the object of the present invention is not impaired .

【0055】該被覆層を前記基材の面上に形成させる方
法としては、一般に用いられている方法、例えば一般に
用いられるイオンプレーティング法やスパッタ法等を採
用することができる。前記被覆層の膜厚としては、特に
制限はないが、通常、通常、100〜50,000Å、
好ましくは1,000〜30,000Åの範囲から、所
望の厚みの固溶体層が得られるように選択される。この
膜厚が100Å未満では中間層の効果が期待しがたく、
また50,000Åを超えると中間層自身の強度が低下
する。
As a method for forming the coating layer on the surface of the substrate, a generally used method, for example, a generally used ion plating method or a sputtering method can be adopted. The thickness of the coating layer is not particularly limited, but is usually 100 to 50,000 ,,
It is preferably selected from the range of 1,000 to 30,000 ° so as to obtain a solid solution layer having a desired thickness. When the thickness is less than 100 °, the effect of the intermediate layer is hardly expected.
On the other hand, if it exceeds 50,000 °, the strength of the intermediate layer itself decreases.

【0056】(3)加熱処理する工程(加熱処理工程) このようにして基材の表面に形成された被覆層が、この
加熱処理工程において700〜1,500℃、好ましく
は1,200〜1,500℃に加熱処理される。この加
熱処理により、上記被覆層と基材との密着性が高まる。
(3) Step of Heat Treatment (Heat Treatment Step) The coating layer formed on the surface of the base material in this way is treated at 700 to 1,500 ° C., preferably 1,200 to 1,500 ° C. in this heat treatment step. , 500 ° C. This heat treatment increases the adhesion between the coating layer and the substrate.

【0057】基材に対する被覆層の密着性が向上する理
由は、この加熱処理により、前記被覆層を構成する金属
または化合物の一部が基材中に含浸、あるいは浸透する
からであると、推定される。したがって、この加熱処理
の温度は、本発明の方法においては極めて重要であり、
700℃未満の加熱温度では、加熱処理を行っても蒸着
金属または化合物の基材への含浸による化学結合が生じ
ず、十分な密着性が発現しない。一方、1,500℃を
越える高温においては、そのような高温で加熱処理する
と、基材の変形を招くと言う不都合を生じる。
It is presumed that the reason why the adhesion of the coating layer to the substrate is improved is that a part of the metal or compound constituting the coating layer is impregnated or permeated into the substrate by this heat treatment. Is done. Therefore, the temperature of this heat treatment is extremely important in the method of the present invention,
At a heating temperature of less than 700 ° C., even when heat treatment is performed, chemical bonding due to impregnation of the base material with the deposited metal or compound does not occur, and sufficient adhesion is not exhibited. On the other hand, at a high temperature exceeding 1,500 ° C., a heat treatment at such a high temperature causes a disadvantage that the base material is deformed.

【0058】加熱処理の雰囲気としては、アルゴン、ヘ
リウム、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。加熱処理
時の圧力としては、5torr〜3,000気圧の範囲
から適宜に選択される。これらの雰囲気ガスや圧力は、
上記被覆層の成分によって適宜に決定される。例えば、
金属種がチタンである場合には、加熱温度は1,200
〜1,450℃が好ましく、雰囲気としては真空中、ア
ルゴンガスまたはヘリウムガスが好ましく、圧力として
は5torr〜3,000気圧の範囲にするのが好まし
い。さらに、この加熱処理時の昇温速度は5〜20℃/
分程度にするのが好ましく、加熱処理温度での保持時間
は5〜600分間にするのが良い。
As an atmosphere for the heat treatment, an inert gas such as argon, helium, or nitrogen gas is preferable. The pressure during the heat treatment is appropriately selected from the range of 5 torr to 3,000 atm. These atmospheric gases and pressures are
It is appropriately determined according to the components of the coating layer. For example,
When the metal species is titanium, the heating temperature is 1,200.
To 1,450 ° C., the atmosphere is preferably vacuum, argon gas or helium gas, and the pressure is preferably in the range of 5 torr to 3,000 atm. Furthermore, the rate of temperature rise during this heat treatment is 5 to 20 ° C /
Minutes, and the holding time at the heat treatment temperature is preferably 5 to 600 minutes.

【0059】エッチングによって基材表面に微細な凹凸
や細孔が形成されている場合は、この基材表面に接合さ
れている被覆層もその凹凸や細孔の形状に応じた形状を
有するに至る。したがって、加熱処理後の被覆層の表面
に凹凸が形成され、この上に形成されるダイヤモンド薄
膜にアンカー効果が奏され、基材とダイヤモンドとの密
着性が向上する。また、ダイヤモンド薄膜と含浸せずに
残っている金属との間で化学結合(炭化物)が生じ、こ
れによっても密着性の向上が期待できる。なお、加熱処
理によっても基材表面に微細な凹凸や細孔が形成される
ので、エッチング処理を行なわない場合も、上記の場合
と類似の効果が期待できる。
When fine irregularities or pores are formed on the substrate surface by etching, the coating layer bonded to the substrate surface also has a shape corresponding to the shape of the irregularities or pores. . Therefore, irregularities are formed on the surface of the coating layer after the heat treatment, and the diamond thin film formed thereon has an anchor effect, thereby improving the adhesion between the substrate and the diamond. In addition, a chemical bond (carbide) is generated between the diamond thin film and the metal remaining without being impregnated, which can also be expected to improve the adhesion. Note that fine irregularities and fine pores are formed on the surface of the base material even by the heat treatment, so that an effect similar to the above case can be expected even when the etching treatment is not performed.

【0060】さらに、この被覆層は、その後のダイヤモ
ンド合成時の基板の加熱時に、基材の内部からCo等の
活性金属が基材表面に析出してくるのを防止することが
でき、これによってもダイヤモンド薄膜の密着性の向上
が期待できる。このような加熱処理を行うことによって
形成された中間層は、更に必要に応じて、ダイヤモンド
砥粒などによる通常の傷付け処理が行われても良い。
Further, this coating layer can prevent the active metal such as Co from precipitating from the inside of the substrate onto the surface of the substrate when the substrate is heated during the subsequent synthesis of diamond. Also, improvement in the adhesion of the diamond thin film can be expected. The intermediate layer formed by performing such a heat treatment may be further subjected to a normal scratching treatment using diamond abrasive grains or the like, if necessary.

【0061】(4)ダイヤモンド類層を形成する工程
(ダイヤモンド類層形成工程) 本願発明においては、上記のようにして熱処理された中
間層の表面に、ダイヤンモンド類の薄層を被覆する。こ
こでいうダイヤモンド類とは、ダイヤモンドの他に、ダ
イヤモンド状炭素を一部において含有するダイヤモンド
およびダイヤモンド状炭素を含む。ダイヤモンド類の薄
層の形成方法としては、従来から各種の方法が知られて
おり、特に限定はないが、本発明の方法においては、以
下に示すように、炭素源ガスを使用する気相合成法を好
適に採用することができる。
(4) Step of Forming Diamond Layer (Step of Forming Diamond Layer) In the present invention, a thin layer of diamonds is coated on the surface of the intermediate layer heat-treated as described above. The diamonds here include diamond and diamond-like carbon partially containing diamond-like carbon in addition to diamond. As a method for forming a thin layer of diamonds, various methods have been conventionally known and are not particularly limited. In the method of the present invention, as shown below, a gas phase synthesis using a carbon source gas is used. The method can be suitably adopted.

【0062】上記炭素源ガスとしては、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、アレ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;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、エタノール等のアルコ
ール類;このほかの含酸素炭化水素;トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類;このほかの含窒素
炭化水素;炭酸ガス、一酸化炭素、過酸化炭素等を挙げ
ることができる。また前記各種の化合物を混合して使用
することもできる。
Examples of the carbon source gas include paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, propane and butane; olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene and butylene; acetylenic hydrocarbons such as acetylene and allylene; butadiene; Diolefinic hydrocarbons such as allenes; cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane,
Alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as cyclobutadiene, benzene, toluene, xylene and naphthalene; ketones such as acetone, diethyl ketone and benzophenone; alcohols such as methanol and ethanol; Hydrocarbons; amines such as trimethylamine and triethylamine; other nitrogen-containing hydrocarbons; carbon dioxide, carbon monoxide, carbon peroxide and the like. Further, the above various compounds can be used as a mixture.

【0063】これらの中でも、好ましいのはメタン、エ
タン、プロパン等のパラフィン系炭化水素、エタノー
ル、メタノール等のアルコール類、アセトン、ベンゾフ
ェノン等のケトン類、トリメチルアミン、トリエチルア
ミン等のアミン類、炭酸ガス、一酸化炭素であり、特に
一酸化炭素が好ましい。
Among these, preferred are paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, and propane; alcohols such as ethanol and methanol; ketones such as acetone and benzophenone; amines such as trimethylamine and triethylamine; It is carbon oxide, and carbon monoxide is particularly preferable.

【0064】なお、これらは一種単独で用いても良く、
二種以上を混合ガス等として併用してもよい。また、こ
れらは水素等の活性ガスやヘリウム、アルゴン、ネオ
ン、キセノン、窒素等の不活性ガスと混合して用いても
良い。
These may be used alone.
Two or more kinds may be used in combination as a mixed gas or the like. These may be mixed with an active gas such as hydrogen or an inert gas such as helium, argon, neon, xenon, or nitrogen.

【0065】前記ダイヤモンド類の薄層の形成には、公
知の方法、例えば、CVD法、PVD法、PCVD法、
あるいはこれらを組み合わせた方法等、各種のダイヤモ
ンド類薄層気相合成法を使用することができ、これらの
中でも、通常、EACVD法を含めた各種の熱フィラメ
ント法、熱プラズマ法を含めた各種の直流プラズマCV
D法、熱プラズマ法を含めたマイクロ波プラズマCVD
法等を好適に使用することができる。
The thin layer of diamonds is formed by a known method, for example, a CVD method, a PVD method, a PCVD method,
Alternatively, various diamond thin layer gas phase synthesis methods, such as a method combining these, can be used, and among these, generally, various hot filament methods including the EACVD method, and various types of the hot plasma method including the thermal plasma method can be used. DC plasma CV
Microwave plasma CVD including D method and thermal plasma method
Method or the like can be suitably used.

【0066】ダイヤモンド類の薄層の形成条件として
は、特に制限はなく、前記の気相合成法に通常用いられ
る反応条件を適用することができる。例えば、反応圧力
としては、通常、10-6〜103 Torrが好ましく、
特に1〜800Torrの範囲内であるのが好ましい。
反応圧力が10-6Torrよりも低い場合には、ダイヤ
モンド類の薄層の形成速度が遅くなることがある。ま
た、103 Torrより高い場合には、103 Torr
の時に得られる効果に比べて、それ以上の効果がない。
The conditions for forming the diamond thin layer are not particularly limited, and the reaction conditions usually used in the above-mentioned vapor phase synthesis method can be applied. For example, the reaction pressure is usually preferably 10 -6 to 10 3 Torr,
In particular, it is preferably within the range of 1 to 800 Torr.
When the reaction pressure is lower than 10 -6 Torr, the formation rate of a thin layer of diamonds may be slow. In addition, if higher than 10 3 Torr is, 10 3 Torr
There is no further effect compared to the effect obtained at the time.

【0067】前記基材の表面温度としては、前記原料ガ
スの活性化手段等により異なるので、一概に規定するこ
とはできないが、通常、300〜1,000℃、好まし
くは、450〜950℃の範囲内にするのがよい。この
温度が300℃よりも低い場合には、結晶性のダイヤモ
ンド類の薄層の形成が不十分になることがある。また、
温度が1,000℃を超える場合においては、形成され
たダイヤモンド類の薄層のエッチングおよびダイヤモン
ドのグラファイト化が生じ易くなる。
The surface temperature of the base material cannot be specified unconditionally because it varies depending on the means for activating the raw material gas and the like, but it is usually 300 to 1,000 ° C., preferably 450 to 950 ° C. It is better to be within the range. If this temperature is lower than 300 ° C., the formation of a thin layer of crystalline diamond may be insufficient. Also,
When the temperature exceeds 1,000 ° C., etching of the formed thin layer of diamonds and graphitization of the diamond are likely to occur.

【0068】反応時間としては、特に限定はなく、ダイ
ヤモンド類の薄層が所望の厚みとなるように、ダイヤモ
ンド類の薄層の形成速度に応じて適宜に設定するのが好
ましい。前記基材の表面に形成させるダイヤモンド類の
薄層の厚みは、ダイヤモンド類被覆部材の使用目的等に
より異なるので一律に定めることはできないが、工具の
場合、通常は5μm以上、好ましくは、10〜50μm
以上が適当である。ダイヤモンド類の薄層が薄すぎる場
合には、基材の表面を十分に被覆することができないこ
とがある。このようにして、前記中間層の表面にダイヤ
モンド薄層が形成される際に、原料の炭素源ガスと中間
層の金属とが反応して、中間層の金属が炭化され、次い
でダイヤモンドが生成することになるので、中間層とダ
イヤモンド薄層との間の密着性が向上する。
The reaction time is not particularly limited, and it is preferable to appropriately set the reaction time according to the forming speed of the diamond thin layer so that the diamond thin layer has a desired thickness. The thickness of the thin layer of diamonds formed on the surface of the base material cannot be uniformly determined because it varies depending on the purpose of use of the diamond-coated member, but in the case of a tool, it is usually 5 μm or more, preferably 10 to 10 μm. 50 μm
The above is appropriate. If the diamond thin layer is too thin, the surface of the substrate may not be sufficiently covered. In this way, when a diamond thin layer is formed on the surface of the intermediate layer, the carbon source gas of the raw material reacts with the metal of the intermediate layer, whereby the metal of the intermediate layer is carbonized, and then diamond is generated. Therefore, the adhesion between the intermediate layer and the diamond thin layer is improved.

【0069】以上のようにして、本発明の方法により、
ダイヤモンド類被覆部材を製造することができる。
As described above, according to the method of the present invention,
Diamond coated members can be manufactured.

【0070】[0070]

【実施例】以下に実施例を示して本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明を何等限定するものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto.

【0071】(実施例1)基材として、その原料組成
が、窒化ケイ素(Si34 )92容量%、窒化チタン
(TiN)5容量%、焼結助剤である酸化イットリウム
(Y23 )3容量%であるセラミック基材を用い、そ
の形状としてはSPGN120308のスロアウェイチ
ップ(以下、これを基材Aと称する。)を用いた。
Example 1 A base material was composed of 92% by volume of silicon nitride (Si 3 N 4 ), 5% by volume of titanium nitride (TiN), and yttrium oxide (Y 2 O) as a sintering aid. 3 ) A 3% by volume ceramic substrate was used, and the shape thereof was a throw-away chip of SPGN120308 (hereinafter referred to as a substrate A).

【0072】この基材の表面に、シリコンを膜厚が1,
000Åになるように蒸着した後に、アルゴン雰囲気下
に、2,000気圧において、1,450℃に15分間
かけて加熱処理をした。この基材の金属蒸着面を、平均
粒径10μm程度のダイヤモンド砥粒で傷付け処理し
た。
On the surface of this base material, silicon was applied with a film thickness of 1,
After vapor deposition at 2,000 ° C., a heat treatment was performed at 1,450 ° C. for 15 minutes at 2,000 atm under an argon atmosphere. The metal-deposited surface of the substrate was scratched with diamond abrasive grains having an average particle size of about 10 μm.

【0073】次に、この加熱処理済みの基板を、ダイヤ
モンド合成反応管内の基板支持台に載せ、一酸化炭素ガ
スを15容量%含有する一酸化炭素ガスと水素ガスとの
混合ガスを反応管に流通させた。その後、周波数2.4
5GHzのマイクロ波を導入して、プラズマCVD法に
よるダイヤモンドの形成を行なった。
Next, the heat-treated substrate is placed on a substrate support in a diamond synthesis reaction tube, and a mixed gas of carbon monoxide gas containing 15% by volume of carbon monoxide gas and hydrogen gas is supplied to the reaction tube. It was distributed. After that, the frequency 2.4
A 5 GHz microwave was introduced to form diamond by a plasma CVD method.

【0074】なお、反応管内の圧力は40torr、基
板の温度は900℃であり、5時間かけて反応を行なっ
た。その結果、膜厚12μmのダイヤモンド膜が基材の
表面上に形成された。得られたダイヤモンド類の薄層被
覆部材につき、インデンテーション法により、ダイヤモ
ンド膜と基板の表面との密着性を評価した。
The pressure in the reaction tube was 40 torr, the temperature of the substrate was 900 ° C., and the reaction was carried out for 5 hours. As a result, a diamond film having a thickness of 12 μm was formed on the surface of the substrate. With respect to the obtained thin-layered member of diamonds, the adhesion between the diamond film and the surface of the substrate was evaluated by an indentation method.

【0075】なお、インデンテーション法による評価方
法とは、半球形またはピラミッド形に整形されたダイヤ
モンドの圧子を評価対象物である試料に押し当てて試料
の表面を変形させ、変形後における試料の状態を観察
し、試料の密着性を評価する方法である。
The evaluation method by the indentation method means that a diamond indenter shaped into a hemisphere or a pyramid is pressed against a sample to be evaluated to deform the surface of the sample, and the state of the sample after deformation is changed. Is observed and the adhesion of the sample is evaluated.

【0076】本願実施例においては試料がダイヤモンド
類の薄層被覆部材なので、基板にピラミッド形の圧子を
適当な荷重で押し込んで基板を変形させ、基板が元の状
態よりも盛り上がっている部分について観察する。この
部分においては、変形した基板がその表面に形成されて
いるダイヤモンド類の薄層を押しあげることになるの
で、ダイヤモンド類の薄層と基板との密着性が悪い場合
にはダイヤモンド類の薄層が基板から剥離する部分の面
積が大きくなるのである。したがって、剥離したダイヤ
モンド類薄層の面積の大小を測定することにより、基板
とその表面に形成されたダイヤモンド類の薄層との密着
性の良し悪しを評価することができる。
In the embodiment of the present application, the sample is a thin-layered member made of diamonds, so that a pyramid-shaped indenter is pressed into the substrate with an appropriate load to deform the substrate, and the portion where the substrate is raised from the original state is observed. I do. In this part, the deformed substrate pushes up the thin layer of diamonds formed on the surface, so if the adhesion between the thin layer of diamonds and the substrate is poor, the thin layer of diamonds This increases the area of the part that is peeled off from the substrate. Therefore, by measuring the size of the area of the peeled diamond thin layer, it is possible to evaluate whether the adhesion between the substrate and the diamond thin layer formed on the surface is good or bad.

【0077】本願実施例においては、測定条件として
は、ビッカース圧子への荷重を30kg・fとし、保持
時間を30秒間にし、該圧子によるダイヤモンド類薄層
の剥離面積を求め、この測定値により、密着性の大小を
評価した。その結果を表1に示す。表1に示されるよう
に、剥離面積は0.05mm2 であり、ダイヤモンド膜
と基板の表面との密着性は大きかった。
In the examples of the present application, the measurement conditions were as follows: the load on the Vickers indenter was 30 kg · f, the holding time was 30 seconds, and the peeling area of the diamond thin layer by the indenter was determined. The magnitude of the adhesion was evaluated. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the peeled area was 0.05 mm 2 and the adhesion between the diamond film and the surface of the substrate was large.

【0078】(実施例2〜8)蒸着する金属種及び加熱
処理条件を表1中に示す通りに変更した外は、前記実施
例1と同様に実施した。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 8) The same procedures as in Example 1 were carried out except that the kind of metal to be deposited and the heat treatment conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results.

【0079】(実施例9)基材として、その組成が、窒
化ケイ素(Si34 )97容量%と焼結助剤である酸
化イットリウム(Y23 )3容量%であるセラミック
基材を用い、形状がSPGN120308のスローアウ
ェイチップ(以下において基材Bと称する。)であるも
のを用いた外は、前記実施例1と同様に実施した。結果
を表1に示す。
(Example 9) As a substrate, a ceramic substrate having a composition of 97% by volume of silicon nitride (Si 3 N 4 ) and 3% by volume of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) as a sintering aid was used. , And the same operation as in Example 1 was performed, except that a throw-away tip having a shape of SPGN120308 (hereinafter, referred to as a base material B) was used. Table 1 shows the results.

【0080】(実施例10〜15)蒸着する金属種及び
加熱処理条件を表1中に示す通りに変更した外は、前記
実施例9と同様に実施した。結果を表1に示す。
(Examples 10 to 15) The same procedures as in Example 9 were carried out except that the metal species to be deposited and the heat treatment conditions were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results.

【0081】(実施例16〜23)基材として、その組
成が、炭化タングステン91.8重量%、炭化チタン
2.9重量%、コバルト4.9重量%である超硬合金を
用い、形状がSPGN120308のスローアウェイチ
ップ(以下において基材Cと称する。)であるものを用
いた外は、前記実施例1と同様に実施した。結果を表2
に示す。
(Examples 16 to 23) As a base material, a cemented carbide whose composition was 91.8% by weight of tungsten carbide, 2.9% by weight of titanium carbide, and 4.9% by weight of cobalt was used. The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that a throw-away tip (hereinafter, referred to as a base material C) of SPGN120308 was used. Table 2 shows the results
Shown in

【0082】(比較例1〜15)表1中に示した通りに
して得たものにつき、実施例と同様に密着性を評価し
た。結果を表1および表2に示す。
(Comparative Examples 1 to 15) Adhesion was evaluated in the same manner as in the examples for the products obtained as shown in Table 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0083】(実施例24〜31)基材として、それぞ
れ、表3に示すような切削工具用チップであるサイズ1
2.7mm角の超硬合金を使用し、その表面に表3に示
す方法でエッチングを施した。表3中のエッチング処理
については、「HF+NHO」と表示した方法では、
濃度46%のフッ酸と濃度61%の硝酸とを1:1の混
合した溶液に3秒間浸漬して行ない、「電解(HC
l)」、「電解(HSo)」と表示した方法では、
HCl、HSoいずれも10%濃度の水溶液1,0
00mlとH 25mlとの混合液を電解液と
し、電圧を3V電解時間を5秒とした。また、「N
プラズマ」と表示した方法では、周波数2.45G
z、出力400W、処理時間1時間とした。その表3の
方法で中間層を蒸着し、表3に示す条件で熱処理した。
表3の「基材」の項目のK10、P10、M10、K2
0は、JIS B 4053によるものであり、その詳
細は以下の通りである。
(Examples 24 to 31 ) As the base material, a cutting tool chip having a size 1 as shown in Table 3 was used.
A cemented carbide of 2.7 mm square was used, and its surface was etched by the method shown in Table 3. Regarding the etching process in Table 3, the method indicated as “HF + NHO 3
The sample was immersed in a 1: 1 mixed solution of hydrofluoric acid having a concentration of 46% and nitric acid having a concentration of 61% for 3 seconds.
l) ", " Electrolysis (H 2 So 4 ) "
HCl and H 2 So 4 are both 10% aqueous solutions
A mixed solution of 00 ml and 25 ml of H 2 O 2 was used as an electrolyte, the voltage was 3 V , and the electrolysis time was 5 seconds. Also, "N 2
In the display the way as plasma ", frequency 2.45G H
z, output 400 W, processing time 1 hour. The intermediate layer was deposited by the method shown in Table 3 and heat-treated under the conditions shown in Table 3.
K10, P10, M10, K2 of the item of “ base material ” in Table 3
0 is based on JIS B 4053, and details thereof are as follows.

【0084】K10 WC−Co系(W:87重量
%、Co:6重量%、Ta:1重量%、C:6重量%) K20 WC−Co系(W:86重量%、Co:7重
量%、Nb:1重量%、C:6重量%) P10 WC−TiC−TaC−Co系(W:50重
量%、Ti:23重量%、Ta:17重量%、Co:9
重量%、C:11重量%) M10 WC−TiC−TaC−Co系(W:70重
量%、Ti:7重量%、Ta:7重量%、Co:8重量
%、C:8重量%)。
K10 WC-Co type (W: 87% by weight, Co: 6% by weight, Ta: 1% by weight, C: 6% by weight) K20 WC-Co type (W: 86% by weight, Co: 7% by weight) , Nb: 1% by weight, C: 6% by weight) P10 WC-TiC-TaC-Co system (W: 50% by weight, Ti: 23% by weight, Ta: 17% by weight, Co: 9)
M10 WC-TiC-TaC-Co system (W: 70% by weight, Ti: 7% by weight, Ta: 7% by weight, Co: 8% by weight, C: 8% by weight).

【0085】熱処理後に、反応時間を10時間とした他
は実施例1と同じ条件で基材表面にダイヤモンド類薄層
を形成させ、各ダイヤモンド類被覆部材を得た。膜厚は
25μmであった。次に、得られたダイヤモンド被覆部
材につき、実施例1と同じ条件でインデンテーション法
によって、ダイヤモンド類薄層と基材との密着性を評価
した。結果を表3に示す。
After the heat treatment, a diamond-like thin layer was formed on the surface of the substrate under the same conditions as in Example 1 except that the reaction time was changed to 10 hours to obtain each diamond-coated member. The thickness was 25 μm. Next, with respect to the obtained diamond-coated member, the adhesion between the diamond thin layer and the substrate was evaluated by an indentation method under the same conditions as in Example 1. Table 3 shows the results.

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】[0087]

【表2】 [Table 2]

【0088】[0088]

【表3】 [Table 3]

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明の方法によると、基材とダイヤモ
ンド類薄層との密着性を著しく改善することができ、切
削工具、超硬工具、耐摩耗性工具等に使用したとき、高
い性能と耐久性を発揮することのできる寿命の長いダイ
ヤモンド類被覆部材を提供することができる。
According to the method of the present invention, the adhesion between the substrate and the diamond thin layer can be remarkably improved, and when used for cutting tools, carbide tools, wear-resistant tools, etc., high performance can be obtained. And a long-life diamond-coated member that can exhibit durability.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 16/56 C30B 29/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-16/56 C30B 29/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】周期律表第IVA族、第VA族および第V
IA族に属する金属並びにSiから選択される一種の金
、周期律表第IVA族、第VA族および第VIA族
に属する金属並びにSiの窒化物及び炭窒化物からなる
群から選択される少なくとも一種の金属化合物からな
る群から選択される少なくとも一種からなる被覆層を基
材表面に形成する工程と、被覆層を有する基材を、70
0〜1,500℃で処理する工程と、加熱処理後に前記
被覆層上に気相法によりダイヤモンド薄膜を形成する工
程とを有することを特徴とするダイヤモンド被覆部材の
製造方法。
1. Group IVA, VA and V of the Periodic Table
At least the one metal selected from the metals and Si belonging to Group IA, Group IVA of the periodic table is selected from nitride and the group consisting of carbonitrides of Group VA and metals as well as Si belonging to Group VIA a step of at least one consisting of a coating layer formed on the substrate surface is selected from the group consisting of a kind of metal compound, a base material having a coating layer, 70
A method for producing a diamond-coated member, comprising: a step of treating at 0 to 1,500 ° C .; and a step of forming a diamond thin film on the coating layer after the heat treatment by a vapor phase method.
【請求項2】基材表面をエッチング処理する工程、周期
律表第IVA族、第VA族および第VIA族に属する金
属並びにSiから選択される一種の金属、周期律表第
IVA族、第VA族および第VIA族に属する金属並び
にSiの窒化物及び炭窒化物よりなる群から選択される
少なくとも一種の金属化合物からなる群から選択され
る少なくとも一種からなる被覆層をエッチング処理後
の基材表面に成形する工程、被覆層を有する基材を、7
00〜1,500℃で加熱処理する工程及び加熱処理
後に前記被覆層上に気相法によりダイヤモンド薄膜を形
成する工程を有することを特徴とするダイヤモンド被覆
部材の製造方法。
2. A process for the substrate surface is etched, periodic table Group IVA, and one metal selected from the metals and Si belonging to Group VA and Group VIA of the periodic table Group IVA, the at least one consisting of the coating layer is selected from the group consisting of at least one metal compound selected from group VA and nitrides of metals and Si belonging to group VIA and the group consisting of carbonitrides, after the etching treatment Step of molding on the surface of the substrate,
A step of heat treatment at 00~1,500 ℃, and method for producing the diamond coating member characterized by comprising the step of forming a diamond film by a vapor phase method on the coating layer after the heat treatment.
JP19114292A 1992-01-10 1992-07-17 Method for producing diamond-coated member Expired - Fee Related JP3353239B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19114292A JP3353239B2 (en) 1992-01-10 1992-07-17 Method for producing diamond-coated member

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-3021 1992-01-10
JP302192 1992-01-10
JP19114292A JP3353239B2 (en) 1992-01-10 1992-07-17 Method for producing diamond-coated member

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05247652A JPH05247652A (en) 1993-09-24
JP3353239B2 true JP3353239B2 (en) 2002-12-03

Family

ID=26336518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19114292A Expired - Fee Related JP3353239B2 (en) 1992-01-10 1992-07-17 Method for producing diamond-coated member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3353239B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0656587A (en) * 1992-08-05 1994-03-01 Sumitomo Electric Ind Ltd Diamond coated hard material
JPH10298780A (en) * 1997-02-20 1998-11-10 Citizen Watch Co Ltd Formation of coating film on insulating material
FR2827309B1 (en) * 2001-07-13 2004-05-14 Centre Nat Rech Scient PROCESS FOR PRODUCING DIAMOND COMPOSITE MATERIALS
US7879412B2 (en) 2004-06-10 2011-02-01 The University Of Electro-Communications Diamond thin film coating method and diamond-coated cemented carbide member
KR100693297B1 (en) * 2004-07-05 2007-03-13 주식회사 플라티코리아 Methods for treating surface of metal
KR100773486B1 (en) * 2007-05-23 2007-11-05 주식회사 넥스텍 Surface-coated polish carrier and method for coating thereof
KR20230076123A (en) * 2020-09-29 2023-05-31 삼성전자주식회사 Cooking device including cooking plate, manufacturing method and cooking plate

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05247652A (en) 1993-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0413834B1 (en) Diamond-covered member and process for producing the same
EP2058070B1 (en) Cutting tool, process for producing the same, and method of cutting
JP2011045994A (en) Cutting tool
JP4028891B2 (en) Multi-component hard layer manufacturing method and composite
Gaydaychuk et al. Influence of Al-Si-N interlayer on residual stress of CVD diamond coatings
JP3097912B2 (en) Method for preparing a surface of a composite article comprising hard ceramic particles and a metal binder
JP3214891B2 (en) Diamond coated members
US20030143402A1 (en) Superior toughness and adhesive strength ceramic coating of titanium aluminum carbon nitride-amorphous carbon nanocomposite
JP3353239B2 (en) Method for producing diamond-coated member
JP2002543997A (en) Cutting tool coated with Al2O3
JP3914687B2 (en) Cutting tool and manufacturing method thereof
KR100305315B1 (en) Diamond coated cutting tools and manufacturing method thereof
US20110223332A1 (en) Method for depositing cubic boron nitride thin film
WO1993000454A1 (en) Diamond-covered member and production thereof
JPH0617252A (en) Member coated with diamonds and its production
JP2797612B2 (en) Artificial diamond coated hard sintering tool member with high adhesion strength
JP3214937B2 (en) Method for producing diamond-coated member
JP3260157B2 (en) Method for producing diamond-coated member
JP3260156B2 (en) Method for producing diamond-coated member
JP3520098B2 (en) Diamond coated cutting tool
JPH0625853A (en) Production of diamond coated member
JPH05209276A (en) Manufacture of diamond coated member
JP2623508B2 (en) Coated cemented carbide with adjusted surface roughness
JP3887812B2 (en) Surface coated tungsten carbide based cemented carbide cutting tool with excellent chipping resistance with hard coating layer in intermittent heavy cutting
JPH08311652A (en) Diamond-coated cemented carbide tool and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020816

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees