JP3520098B2 - Diamond coated cutting tool - Google Patents

Diamond coated cutting tool

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JP3520098B2
JP3520098B2 JP16484093A JP16484093A JP3520098B2 JP 3520098 B2 JP3520098 B2 JP 3520098B2 JP 16484093 A JP16484093 A JP 16484093A JP 16484093 A JP16484093 A JP 16484093A JP 3520098 B2 JP3520098 B2 JP 3520098B2
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diamond
substrate
base material
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cutting
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和之 福本
義昭 斎藤
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンド被覆切
削工具に関し、さらに詳しくは、導電性の基材の刃先部
分に予め特定の加工を施した後、気相法により、刃先部
分に重点的にダイヤモンド被覆を行なうことによって耐
摩耗性著しく向上したダイヤモンド被覆切削工具に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a diamond coating cutting machine.
Relates to cutting tools and, more particularly, after previously subjected to specific machining the cutting edge portion of the conductive substrate, by a vapor phase method, the wear resistance by performing the focus diamond coating on the cutting edge portion is significantly improved The coated diamond cutting tool .

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】ダイヤモ
ンドは現存する物質のなかで最も高い硬度を有する。し
たがって、切削工具用基材の表面にダイヤモンド膜を被
覆してなる切削工具が注目されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Diamond has the highest hardness of any existing material. Therefore, a cutting tool obtained by coating the surface of a base material for a cutting tool with a diamond film is drawing attention.

【0003】しかし、より効率的、またはより精密な切
削を可能とするためには、切削工具におけるダイヤモン
ド膜の耐摩耗性を向上させる必要がある。耐摩耗性は、
ダイヤモンドの基材への密着力が十分であるときには、
ダイヤモンド膜の膜質、結晶粒径、結晶方位および膜厚
によって決定される。これらの中でも最も支配的な因子
は膜厚であり、耐摩耗性を向上させ、長寿命化をはかる
ためには、すり減りにくい膜を厚く設けることが最も有
効な手段である。
However, in order to enable more efficient or more precise cutting, it is necessary to improve the wear resistance of the diamond film in the cutting tool. Wear resistance is
When the adhesion of diamond to the substrate is sufficient,
It is determined by the film quality, crystal grain size, crystal orientation and film thickness of the diamond film. Among these, the most dominant factor is the film thickness, and in order to improve wear resistance and prolong the life, it is the most effective means to provide a thick film that is not easily worn.

【0004】しかし、耐摩耗性の向上を目的とし、単純
に全体の膜厚を厚くすると、所謂コーティング時間が長
く必要となり、コーティングコストの上昇を招くので、
好ましくない。そこで、刃先部分に重点的にダイヤをコ
ーティングすることが考えられる。この場合にはチップ
のすくい面の平坦性が損なわれ、この様な刃先(エッ
ヂ)部分での盛り上がりの程度が大きくなりすぎると、
チップをホルダーに取り付けた時に、締付圧によってチ
ップを破損したり、チップの固定が悪くなり切削時にチ
ップに振動(所謂ビビリ)が生じ、仕上面を荒くした
り、チップを欠損させたりする等の問題が生じる。
However, if the thickness of the entire film is simply increased for the purpose of improving wear resistance, so-called coating time is required to be long, resulting in an increase in coating cost.
Not preferable. Therefore, it is conceivable to focus the diamond coating on the cutting edge portion. In this case, if the flatness of the rake face of the tip is impaired and the degree of swelling at such a cutting edge (edge) becomes too large,
When the tip is attached to the holder, the tip may be damaged by tightening pressure, or the tip may not be fixed properly, causing vibration (so-called chatter) during cutting, roughening the finished surface, chipping the tip, etc. Problem arises.

【0005】また、良く知られているように、超硬合金
製の基材上にマイクロ波プラズマCVD法によってダイ
ヤモンドをコーティングする際には、基材のエッヂ部の
ダイヤモンドが他の部分より厚くなりやすい。換言すれ
ば、刃先部のすくい面上の盛り上りが生じやすいという
問題があった。
As is well known, when diamond is coated on a substrate made of cemented carbide by the microwave plasma CVD method, the diamond at the edge portion of the substrate becomes thicker than the other portions. Cheap. In other words, there is a problem that swelling is likely to occur on the rake face of the cutting edge.

【0006】ダイヤモンド被覆切削工具の刃先部分の改
良に関しては、特開昭62ー271605号公報におい
て、基材のすくい面と逃げ面との交線にあたる切刃稜に
幅0.2〜0.8μmの面取りを施すことにより、「慣
らし切削」を必要としない切削工具を得ている。
Regarding improvement of the cutting edge portion of the diamond-coated cutting tool, in JP-A-62-171605, the width of the cutting edge corresponding to the line of intersection between the rake face and the flank of the substrate is 0.2 to 0.8 μm. By chamfering, a cutting tool that does not require "break-in" is obtained.

【0007】しかしながら、この切刃稜の先端のみの面
取りでは、気相法によるダイヤモンド薄膜形成のプラズ
マの集中に伴う刃先部分への過度のダイヤモンド生成に
よる刃先部のダイヤモンドの盛り上がりを解消すること
はできない。
However, by chamfering only the tip of the cutting edge, it is not possible to eliminate the swelling of the diamond at the cutting edge portion due to excessive diamond formation at the cutting edge portion due to the concentration of plasma in the diamond thin film formation by the vapor phase method. .

【0008】また、特開昭64ー51202号公報にお
いても、刃先部の母材に0.01〜0.08mmの面取
りをする方法を提案しているが、上記の場合と同様にダ
イヤモンドの刃先部での盛り上がりによる、ホルダーへ
の取り付け不安定性は解消することができない。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 64-51202 proposes a method of chamfering the base material of the cutting edge portion to 0.01 to 0.08 mm. However, as in the above case, the cutting edge of diamond is Instability of attachment to the holder due to bulge in the part cannot be eliminated.

【0009】このような事情に基づき本発明者らが鋭意
研究した結果、基材の形状を研削や反りによって予め好
適に変形したのちに、刃先部に重点的にダイヤモンド被
覆を行なうことによって、刃先部を膜厚化でき、しかも
チップ全体としては平坦にダイヤモンド被覆することが
でき、その結果切削寿命の著しく長期化することのでき
たダイヤモンド被覆切削工具の得られることを見出し、
本発明を完成した。
As a result of diligent research conducted by the present inventors based on the above circumstances, the shape of the base material is suitably deformed in advance by grinding or warping, and then the cutting edge portion is intensively coated with diamond to thereby form a cutting edge. It has been found that a diamond-coated cutting tool can be obtained in which the portion can be made into a film thickness, and furthermore, the diamond can be flatly coated as the entire chip, and as a result, the cutting life can be remarkably extended.
The present invention has been completed.

【0010】すなわち、本発明の目的は、切削寿命の著
しく長期化したダイヤモンド被覆切削工具を提供するこ
とにある。
That is, an object of the present invention is to provide a diamond-coated cutting tool having a significantly long cutting life.

【0011】[0011]

【前記課題を解決するための手段】記課題を解決するた
めの請求項1に記載の発明は、超硬合金又はサーメット
からなる基材のすくい面から刃の稜線に向かって下降傾
斜する傾斜面を形成してなり、前記傾斜面の角度が、す
くい面に対して1〜30度であり、かつ前記傾斜面の長
さが0.25〜3mmである基材上に、気相法によるダ
イヤモンド合成を行ってダイヤモンド被覆を形成してな
ことを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具であり、
請求項2に記載の発明は、超硬合金又はサーメットから
なる基材のすくい面から刃の稜線に向かって下降傾斜す
る湾曲面を形成してなり、前記刃の稜線から形成される
前記湾曲面のすくい面に向かう長さが0.25〜3mm
であり、かつその湾曲面のRが以下の式を満たす基材
に、気相法によるダイヤモンド合成を行ってダイヤモン
ド被覆を形成して成ることを特徴とするダイヤモンド被
覆切削工具であり、 △t=R{1−cos(L/R)} (ただし、△tは基材の刃先のすくい面の表面に被覆さ
れるダイヤモンド膜の厚みtと基材すくい面の中央部分
のダイヤモンド膜の厚みt0 との差を示し、Rは湾曲
面の曲率半径を示し、Lは湾曲面における刃先端からの
長さを示す。)請求項3に記載の発明は、前記傾斜面を
面取り加工により形成する請求項1または2に記載の
イヤモンド被覆切削工具であり、請求項4に記載の発明
は、前記傾斜面を反り加工により形成する請求項1〜3
の何れか一項に記載のダイヤモンド被覆切削工具
る。
The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problems is a cemented carbide or a cermet.
Inclined from the rake face of the base material made of
Forming an inclined inclined surface, and the angle of the inclined surface is
1 to 30 degrees with respect to the rake face, and the length of the inclined face
On the substrate having a size of 0.25 to 3 mm by diamond synthesis by the vapor phase method to form a diamond coating.
A diamond-coated cutting tool, characterized in that that,
The invention according to claim 2 is from a cemented carbide or cermet
Slope down from the rake face of the base material to the edge of the blade.
Is formed from a ridgeline of the blade.
The length of the curved surface toward the rake face is 0.25 to 3 mm
, And the and the substrate R of the curved surface satisfies the following equation, by performing a diamond synthesis by vapor-phase method diamond
Diamond coating characterized in that
It is a covering cutting tool , and Δt = R {1-cos (L / R)} (where Δt is the thickness t of the diamond film coated on the rake face of the cutting edge of the substrate and the rake face of the substrate) The difference from the thickness t0 of the diamond film in the central portion is shown, R shows the radius of curvature of the curved surface, and L shows the length from the blade tip on the curved surface.) The invention according to claim 3, da according to claim 1 or 2 is formed by chamfering the surface
A Iyamondo coated cutting tool, the invention of claim 4, claims 1 to 3 formed by the warp processing the inclined surface
Ah with a diamond coated cutting tool according to any one of
It

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】 本発明は、ダイヤモンド被覆切削
工具を製造する際に、予めその刃先部分を面取り加工や
反り加工によって、その厚みが刃先方向に向かうに従っ
て、減少するように加工した基材を用い、この基材上に
ダイヤモンドを被覆する際に、刃先部分に重点的にコー
ティングすることを特長とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a base material which is previously processed by a chamfering process or a warping process at the cutting edge portion thereof when manufacturing a diamond-coated cutting tool so that the thickness thereof decreases as it goes in the cutting edge direction. It is characterized in that when the diamond is coated on this base material, the cutting edge portion is mainly coated.

【0013】(1)基材 本発明に用いる基材としては、導電性を有する基材であ
ればよく、超硬合金またはサーメット等を素材とするも
のを用いることができる。好ましいのは、例えばWC−
5%Co−2.5%TiC組成のJIS SPGN12
0308形状の切削チップである。
(1) Substrate As the substrate used in the present invention, a substrate having conductivity may be used, and a substrate made of cemented carbide, cermet or the like may be used. Preferred is, for example, WC-
JIS SPGN12 of 5% Co-2.5% TiC composition
A 0308 shaped cutting tip.

【0014】上記の好ましい切削チップの外に、この発
明の方法で使用することのできる前記超硬合金として
は、たとえば、W、Mo、Cr、Co、Ni、Fe、T
i、Zr、Hf、Nb、Ta、Al、B、Ga、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、WC−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−MoCx、MoCx
−C系等のMo−C系、SiC等のSi−C系、Fe−
FeCx 系等のFe−C系、TiC−Ni系等のTi−
Ni−C系、TiC−Co系等のTi−Co−C系、T
iN系等のTi−N系、TaNx 系等のTa−N系、W
C−TaC−Co−C系等のW−Ta−Co−C系、W
C−TiC−Co−C系等のW−Ti−Co−C系、W
C−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WC系超硬合金(具体的に
は、たとえば、JIS B 4053において使用分類
記号P01、P10、P20、P30、P40、P50
等のP種、M10、M20、M30、M40等のM種、
K01、K10、K20、K30、K40等のK種など
の切削工具用等の超硬合金チップ、V1、V2、V3等
のV種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
−Ta−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。
In addition to the above-mentioned preferred cutting tips, examples of the cemented carbide that can be used in the method of the present invention include W, Mo, Cr, Co, Ni, Fe and T.
i, Zr, Hf, Nb, Ta, Al, B, Ga, Si and the like, cemented carbides composed of one or more kinds of metals, one or more kinds of these metals, carbon, nitrogen oxygen and / or Cemented carbides of various compositions such as boron (specifically, for example, WC, W-WC, WC-C,
WC system such as WC-C, Co-C system, Co-WC,
Co-W-WC, Co-WC-C, Co-W-WC-C
Co-W-C system, etc., TaC x, etc. Ta-C system, TiC
Ti-C system etc., MoC x, Mo-MoC x , MoC x
Mo-C system such as -C system, Si-C system such as SiC, Fe-
Fe-C system such as FeC x system and Ti- system such as TiC-Ni system
Ni-C system, Ti-Co-C system such as TiC-Co system, T
Ti-N system such as iN system, Ta-N system such as TaN x system, W
W-Ta-Co-C system such as C-TaC-Co-C system, W
W-Ti-Co-C system such as C-TiC-Co-C system, W
W-Ti-Ta- such as C-TiC-TaC-Co-C system
Co-C system, W-Ti-C-N system, W-Co-Ti-C
A wide variety of cemented carbides such as -N type) can be mentioned. Among these, as a particularly preferable example, for example, a WC-based cemented carbide suitable for a cutting tool and the like (specifically, for example, JIS B 4053 uses classification symbols P01, P10, P20, P30, P40, P50.
Such as P species, M10, M20, M30, M40 and other M species,
Carbide chips for cutting tools such as K01, K10, K20, K30, K40 and other cutting tools, V1 such as V1, V2, V3 for drawing dies, centers, cutting tools, etc. W-Co-C based cemented carbide such as WC-Co based hard alloy chips, W-Ti such as WC-TiC-TaC-Co based
-Ta-Co-C type cemented carbide, or those in which a part of Ta is changed to Nb) and the like. In addition, these may contain elements other than the above and additional components. The material and shape of the cemented carbide used may be appropriately selected depending on 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
律表(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-mentioned preferable base materials, Group IVA, Group VA and Group V of the Periodic Table (IUPAC) are preferable.
An example is a tungsten carbide based cemented carbide containing a metal belonging to Group IA and one or more metals selected from 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 preferable tungsten carbide type cemented carbides include WC, W-WC, WC-C and W-WC-.
WC system such as C, WC-Co, WC-Co-W, WC-
W-Co system such as Co-C, WC-Co-WC, WC-
W-Ta- such as TaC-Co and WC-TaC-Co-C
Co system, 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 system and WC-Nb-Co can be mentioned. The tungsten carbide based cemented carbide can be obtained from tungsten carbide, tantalum carbide, titanium carbide, etc. as described above. Examples of the tungsten carbide-based cemented carbide used in the present invention include Ti, Co, and T.
Those containing a metal 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。
In the present invention, among the tungsten carbide type cemented carbide used as the base material, specific examples of preferable compositions are WC-TiC-Co, WC-TaC-Co and WC-Co, WC-Nbc-. An example is a cemented carbide of Co.

【0018】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。
As the cemented carbide having the composition of WC-TiC-Co, tungsten carbide is 50 to 95% by weight, preferably 70 to 94% by weight, and titanium carbide is 1 to 30% by weight, preferably 2 to 20% by weight. And cobalt 2 to 20% by weight, preferably 4 to 10% by weight.

【0019】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 a cemented carbide having a composition of WC-TaC-Co, 80 to 93% by weight of tungsten carbide, preferably 85 to 92% by weight, and 1 to 20% by weight of tantalum carbide, preferably 2 to 10% by weight. And 3 to 10% by weight, and preferably 4 to 6% by weight of cobalt.

【0020】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 a cemented carbide having a composition of WC-Co, 90 to 98% by weight of tungsten carbide, preferably 9
Mention may be made of those containing 4 to 97% by weight and cobalt 2 to 10% by weight, preferably 3 to 6% by weight.

【0021】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。
As the above-mentioned tungsten carbide, those used in conventional tools and the like can be used. Specifically, WC, WCx (where x is a positive real number other than 1, and is usually This x is a number greater than 1 or less than 1.) Stoichiometric compounds and non-stoichiometric compounds, or other elements such as oxygen bonded to these,
Those that have been replaced or invaded can be mentioned. Of these, WC is usually particularly preferably used.

【0022】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。
These may be used alone or in combination of two or more, or may be used as a mixture of two or more, a composition with a solid solution and the like.

【0023】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 above-mentioned titanium carbide is not particularly limited, and those used for producing ordinary alloys can be used. Specifically, TiC and TiCy (where y represents a positive real number other than 1 and usually y is 1
It is a number greater than or less than one. ), A stoichiometric compound and a non-stoichiometric compound, or a compound in which another element such as oxygen is bound, substituted or invaded. Of these, usually TiC
Are particularly preferably used.

【0024】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。
The tantalum carbide is not particularly limited, and those used for producing ordinary alloys can be used. Specifically, TaC, TaCz (where z is a positive real number other than 1, and normally z is 1
It is a number greater than or less than one. ), A stoichiometric compound and a non-stoichiometric compound, or a compound in which another element such as oxygen is bound, substituted or invaded. Among these, usually TaC
Are particularly preferably used.

【0025】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 above-mentioned cobalt is not particularly limited, but a simple metal can be preferably used.

【0026】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。
The tungsten carbide, the titanium carbide,
The tantalum carbide and the cobalt do not need to be particularly pure, and may contain impurities as long as the objects of the present invention are not impaired.

【0027】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。
For example, the above-mentioned tungsten carbide may contain a slight amount of impurities such as excess carbon, excess metal and oxide.

【0028】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。
As the cermet used in the present invention,
For example, Ti, W, Mo, Cr, Ta, Nb, V, Z
Co, Ni, C on carbides and nitrides such as r and Hf
A cermet material containing a metal such as r, Mo or Fe as a sintering aid can be mentioned, and any material generally known as a cermet material can be used without particular limitation.

【0029】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。
Specific examples include WC, Mo 2 C and 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., contains Co and / or Ni as a sintering aid, and Cr, Mo, Fe, etc. in addition to Co and / or Ni. You can list the things that you did.

【0030】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, as the cermet that can be used in the present invention, Ti
WC, TaC and TiN are added to C and Ni is used as a binder phase.
Or 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 etc. can be mentioned. Note that these may contain other elements or their carbides.

【0031】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。
Among these, titanium carbide, tungsten carbide and titanium nitride cermets are preferably used. Particularly preferred are TiC, TiN, T
A cermet material that uses Ni, Co, or Mo as a sintering aid for iCN or the like can be given.

【0032】(2)基材の加工 この発明においては使用される基材の刃先部分が特殊な
形状に加工される。
(2) Processing of Base Material In the present invention, the cutting edge portion of the base material used is processed into a special shape.

【0033】基材の刃先部分の加工は、面取り加工また
は反り加工あるいはこれらの組みあわせにより行なうこ
とができる。
The cutting edge portion of the base material can be processed by chamfering, warping or a combination thereof.

【0034】−面取り加工− 前記面取り加工を、ダイヤモンド被覆前のチップの刃先
部分の断面図である図1を参照して説明する。
-Chamfering-The chamfering will be described with reference to FIG. 1, which is a cross-sectional view of the blade tip portion of the chip before diamond coating.

【0035】本発明における面取り加工は、基材1のす
くい面2と逃げ面3のなす刃稜部分に所謂チャンファー
ホーニングを施すもので、すくい面に対する角度θ1
が、1〜30°、好ましくは3〜20°であり、かつ、
刃先端からの寸法(図1中、L1で示す。)が0.25
〜3mm、好ましく0.5〜2mmである傾斜面4をす
くい面上に形成する。すくい面に対する角度θ1が1°
未満であると、すくい面の平坦性を保持するためには、
薄いダイヤモンド膜しか被覆することができないために
切削寿命が短くなり、30°を越えると、これを相殺し
て平坦化するには、必要以上に刃先を厚膜化する必要が
あり、そのためコーティングが長時間となるため、製造
コストの上昇を招くため好ましくない。また、刃先部か
らの寸法L1が0.25mm未満であると基材全体とし
ての平坦性を損なわずに刃先のみを厚膜化する場合の厚
膜化できる部位が小さくなりすぎて、刃先厚膜化の効果
が十分に得られないという問題があり、逆に3mmより
大であっても、これ以上の部分を厚膜化しても寿命の延
長効果がそれ以上は得られないため好ましくない。
In the chamfering process in the present invention, so-called chamfer honing is applied to the edge of the rake face 2 and the flank face 3 of the substrate 1, and the angle θ1 with respect to the rake face is set.
Is 1 to 30 °, preferably 3 to 20 °, and
The dimension from the blade tip (indicated by L1 in FIG. 1) is 0.25.
A sloping surface 4 of -3 mm, preferably 0.5-2 mm is formed on the rake face. Angle θ1 with respect to rake face is 1 °
Is less than, in order to maintain the flatness of the rake face,
Since only a thin diamond film can be coated, the cutting life is shortened, and if it exceeds 30 °, it is necessary to thicken the cutting edge more than necessary in order to offset it and flatten it. Since it takes a long time, the manufacturing cost is increased, which is not preferable. If the dimension L1 from the cutting edge portion is less than 0.25 mm, the thickness of the cutting edge is too small when thickening only the cutting edge without impairing the flatness of the entire substrate, and the cutting edge thick film There is a problem in that the effect of increasing the thickness cannot be sufficiently obtained. Conversely, even if the thickness is larger than 3 mm, the effect of extending the life cannot be obtained even if the thickness is increased beyond this, which is not preferable.

【0036】面取り加工はすくい面のみでなく、図2に
示す様にすくい面と逃げ面の両方に施してもよい。この
場合、逃げ面に形成した傾斜面5は、逃げ面に対し、
0.05〜15°、好ましくは0.1〜10°の傾きを
もち(図2中角度θ2で表わす。)、かつ刃先端からの
寸法(図2中L2で示す。)が0.05〜1.5mm、
好ましくは0.25〜1mmである傾斜面を形成する。
逃げ面に対する角度が0.05°未満であると面取り加
工するための機械加工が困難であり、15°より大であ
ると基材全体としての逃げ角が変化するので好ましくな
い。また、刃先部からの寸法が0.05mm未満である
とダイヤモンド膜の膜厚化の相殺効果がなくなり、逆に
1.5mmより大であると基材全体としての逃げ角が変
化するため好ましくない。
The chamfering process may be performed not only on the rake face but also on both the rake face and the flank face as shown in FIG. In this case, the inclined surface 5 formed on the flank is
It has an inclination of 0.05 to 15 °, preferably 0.1 to 10 ° (represented by an angle θ2 in FIG. 2) and has a dimension from the blade tip (indicated by L2 in FIG. 2) of 0.05 to. 1.5 mm,
An inclined surface is formed which is preferably 0.25 to 1 mm.
If the angle to the flank is less than 0.05 °, it is difficult to machine for chamfering, and if it is larger than 15 °, the clearance angle of the entire substrate changes, which is not preferable. Further, if the dimension from the cutting edge is less than 0.05 mm, the effect of canceling the thickness of the diamond film is lost, and conversely, if it is greater than 1.5 mm, the clearance angle of the entire substrate changes, which is not preferable. .

【0037】また、本発明において、面取りの断面は図
1の様に直線で構成されていなくてもよく、図3に示す
ように、曲線であっても良い。この場合、円弧の長さL
は0.25〜3mmであり、曲率半径Rは被覆するダイ
ヤモンド膜の刃先部での膜厚tによっても異なるが、例
えば△t=R{1ーcos(L/R)}の関係から求め
ることができる(ただし、△tは基材の刃先のすくい面
の表面に被覆されるダイヤモンド膜の厚みtと基材すく
い面の中央部分のダイヤモンド膜の厚みt0 との差を示
し、Rは湾曲面の曲率半径を示し、Lは湾曲面における
刃先端からの長さを示す。)。
Further, in the present invention, the chamfered cross section does not have to be a straight line as shown in FIG. 1, but may be a curved line as shown in FIG. In this case, the arc length L
Is 0.25 to 3 mm, and the radius of curvature R varies depending on the film thickness t at the cutting edge of the diamond film to be coated, but is determined from the relationship of Δt = R {1-cos (L / R)}, for example. (However, Δt represents the difference between the thickness t of the diamond film coated on the rake face of the cutting edge of the substrate and the thickness t 0 of the diamond film in the central portion of the rake face of the substrate, and R is the curvature Indicates the radius of curvature of the surface, and L indicates the length from the blade tip on the curved surface.).

【0038】−反り加工− 本発明において、上記の式を満たす湾曲面を刃先のすく
い面に形成する方法としては、前述の面取り加工以外
に、反り加工によるもの、さらにその組み合わせの方法
であってもよい。また本発明において「式を満たす」と
は加工時多少の誤差も生じるため、本発明の技術的効果
に支障のない程度の誤差をも含んだ意味で用いる。
-Warping-In the present invention, as a method for forming a curved surface satisfying the above expression on the rake face of the cutting edge, in addition to the above-mentioned chamfering, there is a method of warping and a combination thereof. Good. Further, in the present invention, "satisfying the expression" is used in a meaning including an error which does not hinder the technical effects of the present invention because some errors occur during processing.

【0039】本発明における反り加工は、基材に反りを
生じさせ、前述の面取り加工と同様な効果を得るもので
る。すなわち、基材の刃先部からの寸法が0.25〜
3.0mmの部分をすくい面に対して、下降傾斜する湾
曲面を形成するが、その際の湾曲面の曲率半径はRが下
記式を満足する値となるように反り加工する。
The warp processing in the present invention produces a warp in the base material and obtains the same effect as the above-mentioned chamfering processing. That is, the dimension from the cutting edge of the substrate is 0.25 to
A 3.0 mm portion is formed with a curved surface that descends and inclines with respect to the rake surface, and the curvature radius of the curved surface at that time is warped so that R has a value that satisfies the following expression.

【0040】△t=R{1ーcos(L/R)} (ただし、△tは基材の刃先のすくい面の表面に被覆さ
れるダイヤモンド膜の厚みtと基材すくい面の中央部分
のダイヤモンド膜の厚みt0 との差を示し、Rは湾曲面
の曲率半径を示し、Lは反り加工により生じた湾曲面に
おける刃先端からの長さを示す。) この反り加工においても、基材の刃先部からの寸法L
が、0.25mm未満であると、基材全体としての平坦
性を損なわずに刃先のみを厚膜化する場合の厚膜化でき
る部位が小さくなりすぎて、刃先厚膜化の効果が十分に
得られなくなり、また、これを3.0mmより大として
も、基材の寿命の延長効果の向上は期待できない。
Δt = R {1-cos (L / R)} (where Δt is the thickness t of the diamond film coated on the rake face of the cutting edge of the substrate and the central portion of the rake face of the substrate) The difference from the thickness t 0 of the diamond film is shown, R shows the radius of curvature of the curved surface, and L shows the length from the blade tip of the curved surface generated by the warping process.) Even in this warping process, the substrate Dimension L from the blade edge of
However, when the thickness is less than 0.25 mm, the thickness of the blade can be increased without increasing the flatness of the substrate as a whole. It is not obtained, and even if it is larger than 3.0 mm, the effect of extending the life of the base material cannot be expected to be improved.

【0041】反り加工としては、上記条件を満たす傾斜
面を形成しさえすれば、その方法は限定されないが、例
えば熱処理が挙げられる。
As the warp processing, the method is not limited as long as the inclined surface satisfying the above conditions is formed, but for example, heat treatment can be mentioned.

【0042】熱処理としては、たとえば、所定の圧力下
の不活性ガス雰囲気下に、耐熱性容器中において、所定
の物質で形成された敷板もしくは粉末の上で、基材を所
定の温度に所定時間加熱する方法を挙げることができ
る。
As the heat treatment, for example, in a heat-resistant container under an inert gas atmosphere under a predetermined pressure, on a floor plate or powder formed of a predetermined substance, the base material is kept at a predetermined temperature for a predetermined time. The method of heating can be mentioned.

【0043】前記不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリ
ウムなどの稀ガスおよび窒素ガスなどを挙げることがで
きる。これらの不活性ガス等はその一種単独を使用する
こともできるし、またその二種以上を併用することもで
きる。
Examples of the inert gas include rare gases such as argon and helium, and nitrogen gas. These inert gases and the like can be used alone or in combination of two or more.

【0044】不活性ガスの圧力としては、通常10-3
orr〜2,000気圧(ゲージ圧)であり、好ましく
は1Torr〜100気圧(ゲージ圧)である。
The pressure of the inert gas is usually 10 -3 T
Orr to 2,000 atm (gauge pressure), preferably 1 Torr to 100 atm (gauge pressure).

【0045】敷板もしくは粉末を構成する所定の物質と
しては、基材の材質や形状によって好ましい物質が異な
るが、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、窒
化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、炭
化ホウ素および炭素等を挙げることができる。具体的な
例としては、基材の材質としてチタンを含む超硬合金を
用いる場合には、敷板の材質にアルミナを用いると変形
量が小さくて適していないが、窒化珪素、窒化ホウ素を
用いると適度な変形が得られ、反り加工に好都合であ
る。
As the predetermined substance constituting the floor plate or powder, a preferable substance varies depending on the material and shape of the base material, but for example, alumina, zirconia, magnesia, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, boron carbide. And carbon and the like. As a specific example, when a cemented carbide containing titanium is used as the material of the base material, if alumina is used as the material of the laying board, the amount of deformation is small, which is not suitable, but if silicon nitride or boron nitride is used. Appropriate deformation is obtained, which is convenient for warpage processing.

【0046】耐熱性容器としては、前記敷板もしくは粉
末を構成する物質と同様の物質から形成された容器を挙
げることができる。
As the heat-resistant container, a container formed of the same substance as the substance constituting the floor plate or powder can be mentioned.

【0047】加熱温度としては、通常600〜1,80
0℃の範囲から選択され、好ましくは1,000〜1,
600℃の範囲から選択される。
The heating temperature is usually 600 to 1,80.
It is selected from the range of 0 ° C, preferably 1,000 to 1,
It is selected from the range of 600 ° C.

【0048】加熱時間としては、通常30分間〜5時間
程度であるが、これに限らず、基材の種類、大きさ等に
応じて適宜に決定するのが良い。
The heating time is usually about 30 minutes to 5 hours, but it is not limited to this and may be appropriately determined according to the type and size of the substrate.

【0049】好ましい反り加工の条件としては、全圧1
-3〜2,000気圧の窒素とアルゴンの混合ガス(た
だし、窒素ガス1〜760Torr)雰囲気などの不活
性ガス雰囲気中において、BN敷板を用いたBN製のる
つぼ中で1,350〜1,800℃にて、0.5〜5時
間処理する方法が好ましく、好適な反りを生じさせるこ
とができる。
As a preferable warping condition, the total pressure is 1
1,350 to 1 in a BN crucible using a BN floor plate in an inert gas atmosphere such as a mixed gas of nitrogen and argon (provided that the nitrogen gas is 1 to 760 Torr) at 0 -3 to 2,000 atm. A method of treating at 800 ° C. for 0.5 to 5 hours is preferable, and a suitable warp can be generated.

【0050】この反り加工を行うときには、次に説明す
る前処理としての密着性向上処理をする必要はなくな
る。この反り加工によって、同時にダイヤモンド膜の密
着性向上効果が奏されるからである。
When this warping process is performed, it is not necessary to perform the adhesion improving process as a pre-treatment described below. This is because the warp processing simultaneously exhibits the effect of improving the adhesion of the diamond film.

【0051】(3)前処理 本発明においては、上記面取り加工または反り加工を施
した基材に、ダイヤモンド被覆を施す前に、以下に示す
前処理をすることが望ましい。
(3) Pretreatment In the present invention, it is desirable that the following pretreatment be performed before the diamond coating is applied to the chamfered or warped substrate.

【0052】ー密着性向上処理ー 基材上に形成するダイヤモンド膜の密着性を向上させる
には、基材に対して加熱処理またはエッチング処理を行
うのが好ましい。
-Adhesion improvement treatment-In order to improve the adhesion of the diamond film formed on the substrate, it is preferable to subject the substrate to heat treatment or etching treatment.

【0053】<加熱処理>この加熱処理は、基材を、好
ましくは特定の敷板の上に載置した基材を所定の雰囲気
下で所定の温度に加熱することにより基材自体の表面を
変質させるものであって、所定の雰囲気下で所定の温度
に加熱することにより、基材の表面に凹凸を有する固溶
体が形成される。
<Heat Treatment> In this heat treatment, the surface of the base material itself is altered by heating the base material, preferably the base material placed on a specific floor board, to a predetermined temperature under a predetermined atmosphere. By heating to a predetermined temperature in a predetermined atmosphere, a solid solution having irregularities on the surface of the base material is formed.

【0054】基材の加熱温度範囲は、通常600〜1,
800℃の範囲から選択され、好ましくは1,000〜
1,600℃の範囲から選択される。加熱温度範囲が上
記範囲内にあると、基材表面の改質が十分に促進され
る。なお、加熱温度範囲が1,800℃よりも高いと、
温度を上昇することに見合う基材の改質効果が見られな
いことがある。
The heating temperature range of the substrate is usually 600 to 1,
It is selected from the range of 800 ° C., preferably 1,000 to
It is selected from the range of 1,600 ° C. When the heating temperature range is within the above range, the modification of the substrate surface is sufficiently promoted. If the heating temperature range is higher than 1,800 ° C,
The effect of modifying the substrate, which is commensurate with increasing the temperature, may not be seen.

【0055】基材を加熱処理するときの圧力は、通常1
-3Torr〜2,000気圧(ゲージ圧)であり、好
ましくは1Torr〜100気圧(ゲージ圧)である。
圧力が前記範囲内にあると基材の改質効果を一段と良く
達成することができる。
The pressure during the heat treatment of the substrate is usually 1
The pressure is 0 -3 Torr to 2,000 atm (gauge pressure), preferably 1 Torr to 100 atm (gauge pressure).
When the pressure is within the above range, the effect of modifying the base material can be achieved much better.

【0056】基材を加熱処理するときの雰囲気として、
高真空下であっても良いのであるが、少量の窒素ガスの
存在する減圧下に行うか、あるいは低い窒素ガス分圧と
なるような窒素ガスとアルゴンなどの不活性ガスとの混
合ガス雰囲気下であるのが、基材表面の改質効果殊にこ
の加熱処理後の基材に対するダイヤモンド等の薄膜を形
成させた際のこれらの間の密着性の向上効果が大きいこ
とから、好適である。
As an atmosphere when the substrate is heat-treated,
It may be under high vacuum, but it should be performed under reduced pressure with a small amount of nitrogen gas, or under a mixed gas atmosphere of nitrogen gas and an inert gas such as argon so that the partial pressure of nitrogen gas is low. This is preferable because the effect of modifying the surface of the base material is large, especially when the thin film of diamond or the like is formed on the base material after the heat treatment to improve the adhesion between them.

【0057】基材とダイヤモンド等の薄膜との密着性向
上に寄与する窒素ガスの量としては、基材の種類や加熱
温度、処理時間などにより好適な量が異なるので、一義
的に決めることはできないが、通常1〜760Torr
の範囲から適宜に選択され、好ましくは1〜200To
rrである。
The amount of nitrogen gas that contributes to the improvement of the adhesion between the substrate and the thin film such as diamond varies depending on the type of substrate, the heating temperature, the treatment time, etc. No, but usually 1 to 760 Torr
Is appropriately selected from the range of 1 to 200 To
rr.

【0058】基材の加熱処理時間は、通常30分間〜5
時間程度であるが、これに限らず、基材の種類、大きさ
等に応じて適宜に決定するのが良い。
The heat treatment time for the substrate is usually 30 minutes to 5 minutes.
Although it is about time, it is not limited to this and may be appropriately determined according to the type, size, etc. of the base material.

【0059】基材を加熱処理すると、特に、基材を特定
の材質からなる敷板の上に載置して加熱処理をすると、
その理由は明確ではないが、基材自体の変形や寸法変化
を生じることなくダイヤモンドなどの薄膜との密着性が
向上する。
When the base material is heat-treated, particularly when the base material is placed on a floor plate made of a specific material and heat-treated,
Although the reason is not clear, the adhesion to a thin film such as diamond is improved without causing deformation or dimensional change of the substrate itself.

【0060】熱処理の一例としては、全圧10気圧の窒
素およびアルゴン混合ガス(内窒素ガス100Tor
r)雰囲気中において、1,400℃、1時間処理する
のが好ましい。
As an example of the heat treatment, a mixed gas of nitrogen and argon having a total pressure of 10 atm (internal nitrogen gas: 100 Tor) is used.
r) It is preferable to perform the treatment at 1,400 ° C. for 1 hour in the atmosphere.

【0061】<エッチング処理>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。
<Etching Treatment> Examples of the method of etching the surface of the base material include wet etching and dry etching.

【0062】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。
Examples of wet etching include etching treatment with acid and electrolytic etching.

【0063】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。
The acid used in the etching treatment with an acid is not particularly limited, and examples thereof include nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. In addition, the above acid,
One kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

【0064】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。
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.

【0065】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。
The case of using a mixed acid of nitric acid and hydrofluoric acid or a mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid will be described in detail below as an example of the acid etching treatment. However, the acid etching treatment in the present invention is not limited to this.

【0066】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。
Hydrogen fluoride itself can be used as hydrogen fluoride when preparing a mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid, or in the form of hydrofluoric acid which is an aqueous solution of hydrogen fluoride. It can also be used.

【0067】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 above-mentioned 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 10-40 mol%
Is. The nitric acid concentration in this mixture is:
It is usually 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, the coating layer can be formed on the substrate layer treated with such mixed acid with good adhesion.

【0068】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 within the above range, when hydrofluoric acid is used, 1
Hydrofluoric acid containing 0 to 50%, preferably 20 to 46% hydrogen fluoride is preferred. Also, as nitric acid,
Nitric acid having a concentration of 30 to 70%, particularly 30 to 61% is preferable. From a practical point of view, the mixed acid obtained from hydrogen fluoride and nitric acid is preferably a mixture consisting essentially of hydrofluoric acid and nitric acid, and if necessary, other inorganic acids such as sulfuric acid may be mixed. It is also possible to use mixtures which consist of When a mixture consisting essentially of hydrofluoric acid and nitric acid is adopted, it is preferable to adjust the respective concentrations of hydrofluoric acid and nitric acid so that the contents of hydrogen fluoride and nitric acid are as described above.

【0069】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。
The etching treatment with an acid is usually
Various methods such as a method of immersing the base material in the acid and a method of spraying the acid on the surface of the base material can be adopted. In short, it suffices that the predetermined surface of the base material on which the intermediate layer is provided can be brought into contact with the acid.

【0070】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, but for example, when the above-mentioned mixed acid is used, it is usually preferably 20 to 100 ° C., particularly 50 to 9 ° C.
5 ° C is preferred. If the treatment temperature is lower than 20 ° C,
Since etching takes time, Co or the like may not be sufficiently etched. Further, when the treatment temperature is higher than 100 ° C., the controllability becomes poor because the etching of the surface of the base material progresses violently.

【0071】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 etching time with the acid is not particularly limited as long as the etching is sufficiently performed. For example, when the above mixed acid is used, it is usually 0.5.
Seconds to 300 seconds are preferable, and 1 second to 120 seconds is particularly preferable. If the treatment time is shorter than 0.5 seconds, the etching treatment may be insufficient. On the other hand, if the time is longer than 300 seconds, the strength of the substrate may decrease due to excessive progress of the etching process.

【0072】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。
On the other hand, examples of the electrolytic solution for electrolytic etching include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and hydrofluoric acid, and alcohols. These may be used alone or in combination of two or more.

【0073】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。
Among the above-mentioned electrolytic solutions, a solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is suitable for the method of the present invention.

【0074】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。
Hydrogen fluoride itself can be used as hydrogen fluoride when preparing a solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid, and alcohol, or hydrogen fluoride which is an aqueous solution of hydrogen fluoride can be used. It can also be used in the form.

【0075】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。
From a practical point of view, the solution containing hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is preferably a mixture obtained by mixing alcohol with hydrofluoric acid and sulfuric acid, and if necessary, with another inorganic acid. It is also possible to mix nitric acid, hydrochloric acid and the like.

【0076】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、本発明の方
法において採用される電解エッチングは、これに限定さ
れない。
Hereinafter, as an example of 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 employed in the method of the present invention is not limited to this.

【0077】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。
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%.

【0078】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。
When a solution consisting of hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is prepared substantially using hydrofluoric acid, hydrofluoric acid is added so that the concentration of hydrogen fluoride after mixing falls within the above range. It is better to prepare and use it.

【0079】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。
The sulfuric acid concentration in the solution of hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol is usually 5 to 10 mol%, preferably 6 to 8 mol%.

【0080】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。
The alcohol is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and examples thereof include methanol, ethanol, propanol and butanol. Among them, methanol is particularly preferable.

【0081】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。
In this case, a counter electrode is provided in the solution of hydrogen fluoride, sulfuric acid and alcohol so that the base material is the positive electrode and the counter electrode is the negative electrode, and the surface of the base material is Perform electrolytic etching.

【0082】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。
The material of the electrode is not particularly limited as long as it does not generate a substance which inhibits the surface of the base material during electrolytic etching, such as gas, and is not particularly limited.
Examples thereof include stainless steel.

【0083】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 voltage in the electrolytic etching is usually preferably 3 to 10 V, and particularly preferably 4 to 10 V.
When the voltage is lower than 3V, the etching rate is slow and inefficient. When the voltage is higher than 10 V, the etching rate becomes too fast and the controllability is poor.
It may etch more than necessary.

【0084】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。
[0084] current in the electrolytic etching is preferably current per unit area is 0.01~5A / cm 2, in particular, 0.1~1A / cm 2 is preferred. If the current per unit area is less than 0.01 A / cm 2 , etching will not be performed sufficiently. Further, if the current per unit area is larger than 5 A / cm 2 , etching may proceed excessively and the strength of the substrate may be lowered.

【0085】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。
The processing time in the electrolytic etching is
Although it cannot be determined unconditionally depending on the shape of the base material and the magnitude of the electric current, it is usually preferably 0.1 to 60 minutes, and particularly preferably 1 to 30 minutes.

【0086】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。
Examples of the dry etching include plasma etching.

【0087】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 plasma etching treatment, 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, or these And a plasma such as a mixture thereof. Among them, argon, hydrogen gas and oxygen gas are particularly preferable.

【0088】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。
The method for plasma conversion is not particularly limited, and plasma processing methods by various methods such as a plasma conversion method used for a general vapor phase synthesis method of diamond or diamond film can be applied. Specifically, for example, microwave plasma CVD method, high frequency plasma C
The VD method, the hot filament method, the ECR method and the like, or a combination method thereof and the like can be mentioned. Among these, the microwave plasma CVD method and the high frequency plasma CVD method are particularly preferable. Further, if the same CVD method as that used in the vapor phase synthesis of diamond, which will be described later, is adopted, it is convenient in terms of device configuration.

【0089】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 for the etching treatment with plasma may be those conventionally used. For example, the processing pressure is 10 to 100.
A range of torr is preferred. When the pressure is higher than the above range, the controllability of the treatment is poor, and when it is low, the treatment takes time. The temperature of the surface of the intermediate layer is 500 to 1,10.
Within the range of 0 ° C, preferably 700 to 900 ° C. When the temperature is higher than the above range, the controllability of the treatment is poor and the reproducibility is poor, and when the temperature is low, the treatment takes a long time. The processing time is 1 minute to 200 minutes, preferably 60 minutes.

【0090】本発明の方法においては、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、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 method of the present invention, the etching treatment as described above removes the metal such as cobalt that causes a harmful binding phase when forming the diamond film on the substrate, and Unevenness and pores are generated on the surface of the base material. As a result, at the time of synthesizing the diamond film by the vapor phase method, which will be described later, the produced diamond film enters the surface irregularities and pores, and the diamond film having excellent adhesion to the base material can be synthesized.

【0091】ー基材傷付け処理ー 傷付処理としては、基板の表面上に傷を付けることが可
能な方法であれば特に制限はないが、例えば、研磨剤を
アセトン等の有機溶媒中に分散させ、その溶液に基板を
入れて超音波洗浄を行なう方法、研磨剤を塗布した支持
台上に基板を置き、手動で基板と研磨剤とを擦り合せる
手研磨法等を挙げることができる。
-Substrate scratching treatment-The scratching treatment is not particularly limited as long as it is a method capable of scratching the surface of the substrate. For example, an abrasive is dispersed in an organic solvent such as acetone. Examples of the method include a method in which the substrate is placed in the solution and ultrasonic cleaning is performed, a hand polishing method in which the substrate is placed on a support table coated with an abrasive and the substrate and the abrasive are manually rubbed together.

【0092】前記傷付処理に用いられる研磨剤として
は、例えば、ダイヤモンド粉、SiC粉等を挙げること
ができる。その中でも、特にダイヤモンド粉が好まし
い。
Examples of the polishing agent used for the scratching treatment include diamond powder and SiC powder. Among them, diamond powder is particularly preferable.

【0093】上記超音波洗浄を行なう場合、有機溶媒中
における前記研磨剤の分散濃度としては、0.05〜1
0g/100ccであるのが好ましい。研磨剤の分散濃
度が0.05g/100ccより小さい場合には、傷付
の効果が十分ではない。また、研磨剤の分散濃度を10
g/100ccより大きくしても、それ以上の効果は得
られない。
When the above ultrasonic cleaning is carried out, the dispersion concentration of the abrasive in the organic solvent is 0.05 to 1
It is preferably 0 g / 100 cc. If the dispersion concentration of the abrasive is less than 0.05 g / 100 cc, the effect of scratching is not sufficient. Further, the dispersion concentration of the polishing agent is 10
Even if it exceeds g / 100 cc, no further effect can be obtained.

【0094】上記超音波洗浄を行なうときの洗浄時間
は、通常15秒〜2時間が好ましく、特に30秒〜60
分が好ましい。洗浄時間が15秒よりも短い場合には、
基板の表面を十分に傷付けることができないことがあ
る。また、洗浄時間が2時間より長い場合には、その効
果が2時間洗浄を行なった場合に得られる効果と同等で
あり、長く行なったことによる更なる効果は得られない
ことがある。
The cleaning time for the ultrasonic cleaning is usually 15 seconds to 2 hours, preferably 30 seconds to 60 hours.
Minutes are preferred. If the cleaning time is less than 15 seconds,
The surface of the substrate may not be sufficiently scratched. Further, when the cleaning time is longer than 2 hours, the effect is equivalent to the effect obtained when the cleaning is performed for 2 hours, and further effect due to the long cleaning may not be obtained.

【0095】上記超音波洗浄を行なう場合、上記超音波
洗浄を行なった後、基板をアセトン等の有機溶媒で数分
間洗浄し、基板上に付着した研磨剤を除去するのが良
い。
In the case of carrying out the ultrasonic cleaning, it is preferable that after the ultrasonic cleaning, the substrate is cleaned with an organic solvent such as acetone for several minutes to remove the polishing agent adhering to the substrate.

【0096】また、上記手研磨法においては、一般的に
は、水もしくはアルコール等の有機溶媒に研磨剤を分散
させ、得られた分散溶液をガラス等の支持台上に塗布す
る。その後、前記分散溶液が塗布された支持台上に基板
をのせ、手動により基板と分散溶液とを擦りあわせて研
磨する。
Further, in the above hand polishing method, generally, the polishing agent is dispersed in an organic solvent such as water or alcohol, and the obtained dispersion solution is applied onto a support such as glass. Then, the substrate is placed on a support table coated with the dispersion solution, and the substrate and the dispersion solution are manually rubbed and polished.

【0097】上記手研磨法においては、研磨時間は、通
常10秒〜5分が好ましい。研磨時間が10秒より短い
場合には、十分な表面処理を行なうことができない。研
磨時間が5分より長い場合には、必要以上に基板の表面
が傷つき、基板が削りとられることがある。
In the above hand polishing method, the polishing time is usually preferably 10 seconds to 5 minutes. If the polishing time is shorter than 10 seconds, sufficient surface treatment cannot be performed. If the polishing time is longer than 5 minutes, the surface of the substrate may be scratched more than necessary and the substrate may be scraped off.

【0098】(4)ダイヤモンド合成 本願発明においては、基材の表面に、ダイヤンモンド類
の薄層を被覆する。
(4) Diamond Synthesis In the present invention, the surface of the substrate is coated with a thin layer of diamonds.

【0099】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。
The diamonds referred to here include, in addition to diamond, diamond partially containing diamond-like carbon and diamond-like carbon.

【0100】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。
Various methods have been heretofore known for forming a thin layer of diamonds, and there is no particular limitation. In the method of the present invention, a carbon source gas is used as shown below. The vapor phase synthesis method can be preferably adopted.

【0101】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; acetylene hydrocarbons such as acetylene and allylene; butadiene. Diolefin hydrocarbons such as allene; cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane,
Alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as cyclobutadiene, benzene, toluene, xylene, and naphthalene; ketones such as acetone, diethyl ketone, benzophenone; alcohols such as methanol and ethanol; other oxygen-containing compounds Hydrocarbons; amines such as trimethylamine and triethylamine; other nitrogen-containing hydrocarbons; carbon dioxide gas, carbon monoxide, carbon peroxide and the like. Further, the above various compounds may be mixed and used.

【0102】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, carbon dioxide, and It is carbon oxide, and carbon monoxide is particularly preferable.

【0103】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。
Incidentally, these may be used alone,
You may use together 2 or more types as mixed gas.

【0104】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 mixed with an active gas such as hydrogen or an inert gas such as helium, argon, neon, xenon or nitrogen.

【0105】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。
A known method for forming the thin layer of diamonds, for example, a CVD method, a PVD method, a PCVD method,
Alternatively, various diamond thin-layer vapor phase synthesis methods such as a combination thereof can be used. Among them, various hot filament methods including EACVD method and various methods including thermal plasma method are usually used. DC plasma CV
Microwave plasma CVD including D method and thermal plasma method
The method etc. can be used conveniently.

【0106】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。
The conditions for forming the thin layer of diamonds are not particularly limited, and the reaction conditions usually used in the above vapor phase synthesis method can be applied.

【0107】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。
For example, the reaction pressure is usually 10 -6
-10 3 Torr is preferable, and especially 1-800 Torr
It is preferably within the range.

【0108】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、10
3 Torrの時に得られる効果に比べて、それ以上の効
果がない。
When the reaction pressure is lower than 10 -6 Torr, the formation rate of a thin layer of diamonds may be slow. If it is higher than 10 3 Torr, 10
There is no more effect than that obtained at 3 Torr.

【0109】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。
The surface temperature of the base material cannot be unconditionally specified because it depends 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 should be within the range.

【0110】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、炭素源ガスの濃度等にもよるが、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。
If this temperature is lower than 300 ° C.,
Formation of a thin layer of crystalline diamonds may be inadequate. Further, when the temperature exceeds 1,000 ° C., although depending on the concentration of the carbon source gas and the like, etching of the formed thin layer of diamonds and graphitization of diamond are likely to occur.

【0111】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。
The reaction time is not particularly limited, and it is preferable to appropriately set it so that the thin layer of diamonds has a desired thickness in accordance with the formation rate of the thin layer of diamonds.

【0112】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、10〜50
μm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。
The thickness of the thin layer of diamonds formed on the surface of the base material cannot be uniformly determined because it depends on the purpose of use of the diamond-coated member and the like, but in the case of tools, it is usually 5 μm or more, preferably , 10 to 50
A value of μm or more is suitable. If the thin layer of diamonds is too thin, it may not be possible to sufficiently coat the surface of the substrate.

【0113】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,
A diamond coated member can be manufactured.

【0114】[0114]

【実施例】【Example】

(実施例1〜3、比較例)WC−5%Co−2.5%T
iC組成のJIS SPGN120308シャープエッ
ヂ形状の切削チップを基材として、実施例1〜3および
比較例についてそれぞれ基材加工および密着性改良処理
を施した。
(Examples 1 to 3, Comparative Example) WC-5% Co-2.5% T
Using JIS SPGN120308 sharp-edged cutting chips having an iC composition as a base material, the base material processing and the adhesion improving treatment were performed on each of Examples 1 to 3 and Comparative Example.

【0115】すなわち、実施例1については、基材の刃
先部分を機械加工することにより、基材の刃先部分にお
いてすくい面に対して2度の角度で下降するところの、
刃先先端からの寸法(L1)が2mmの傾斜平坦面を形
成し、窒素とアルゴンとを含有する不活性ガス雰囲気
(N2 とArとの混合ガス。ただし、N2 100Tor
r。全圧10気圧)で1,400℃に1時間かけて密着
性向上のための加熱処理をした。
That is, in Example 1, the blade edge portion of the base material is machined so that the blade edge portion of the base material is lowered at an angle of 2 degrees with respect to the rake face.
An inert gas atmosphere (mixed gas of N 2 and Ar, which forms an inclined flat surface having a dimension (L1) of 2 mm from the tip of the blade and contains nitrogen and argon. However, N 2 100 Tor
r. At a total pressure of 10 atm), heat treatment was performed at 1,400 ° C. for 1 hour to improve adhesion.

【0116】実施例2については、基材の刃先部分を機
械加工することにより、基材の刃先部分においてすくい
面に対して2度の角度で下降するところの、刃先先端か
らの寸法(L1)が、1mmの傾斜平坦面と、基材の刃
先部分において逃げ面に対して5度の角度で傾斜すると
ころの、刃先先端からの寸法(L2)が1mmの傾斜面
とを形成し、窒素とアルゴンとを含有する不活性ガス雰
囲気(N2 とArとの混合ガス。ただし、N2 100T
orr。全圧10気圧)で1,400℃に1時間かけて
密着性向上処理をした。
For Example 2, the dimension (L1) from the tip of the cutting edge where the cutting edge portion of the base material was machined to descend at an angle of 2 degrees with respect to the rake face was machined. Forms an inclined flat surface of 1 mm and an inclined surface having a dimension (L2) from the tip of the blade of 1 mm, which is inclined at an angle of 5 degrees with respect to the flank in the blade edge portion of the base material, and is Inert gas atmosphere containing argon (mixed gas of N 2 and Ar. However, N 2 100T
orr. Adhesion improvement treatment was performed at 1,400 ° C. for 1 hour at a total pressure of 10 atm.

【0117】実施例3においては、基材の刃先部分を機
械加工せず、BNのるつぼ中に載置したBN敷板上に前
記基材を収容し、窒素とアルゴンとを含有する不活性ガ
ス雰囲気(N2 とArとの混合ガス。ただし、N2 70
Torr。全圧10気圧)で1,400℃に1時間かけ
て加熱し、刃先からの寸法Lが19.7mmの部分に曲
率半径が5,000mmとなるように反り加工を施し
た。比較例1においては、基材に特に加工をせず、窒素
とアルゴンとを含有する不活性ガス雰囲気(N2 とAr
との混合ガス。ただし、N2 100Torr。全圧10
気圧)で1,400℃に1時間かけて密着性向上処理を
した。
In Example 3, the cutting edge portion of the base material was not machined, the base material was housed on a BN floor plate placed in a crucible of BN, and an inert gas atmosphere containing nitrogen and argon was used. (A mixed gas of N 2 and Ar. However, N 2 70
Torr. It was heated to 1,400 ° C. for 1 hour at a total pressure of 10 atm), and warped so that the portion having a dimension L from the blade edge of 19.7 mm had a radius of curvature of 5,000 mm. In Comparative Example 1, the base material was not specially processed, and an inert gas atmosphere containing nitrogen and argon (N 2 and Ar) was used.
Mixed gas with. However, N 2 100 Torr. Total pressure 10
Adhesion improving treatment was carried out at 1,400 ° C. for 1 hour.

【0118】前記各処理をした後に、下記の条件にてマ
イクロ波プラズマCVD法により、基材の表面にダイヤ
モンド被覆を行なった。マイクロ波プラズマCVD法の
条件を以下に示す。
After each of the above treatments, the surface of the substrate was coated with diamond by the microwave plasma CVD method under the following conditions. The conditions of the microwave plasma CVD method are shown below.

【0119】時間;8時間 ガス;CO/H2 =30/40、100SCCM リアクター圧力;40Torr 刃先温度;950℃ 基板位置;アプリケター中心からチップすくい面を2m
m下げる。
Time: 8 hours Gas: CO / H 2 = 30/40, 100 SCCM Reactor pressure: 40 Torr Blade temperature: 950 ° C. Substrate position: Chip rake face 2 m from the center of the applicator
lower by m.

【0120】得られたダイヤモンド被覆切削チップにつ
いてすくい面の盛り上がりの分布、ダイヤモンド膜の厚
みおよび切削寿命について評価した。以下各評価項目に
ついて説明する。
With respect to the obtained diamond-coated cutting tip, the distribution of swelling on the rake face, the thickness of the diamond film and the cutting life were evaluated. Each evaluation item will be described below.

【0121】ーすくい面の盛り上がりの分布ー ダイヤモンドの被覆により生じた刃先部すくい面の盛り
上がりの高さが、全く同じであるとしても、その分布が
異なれば切削寿命に及ぼす影響は同じではない。
-Distribution of Ridge on Rake Face-Even if the height of ridge on the rake face of the cutting edge portion caused by diamond coating is exactly the same, different distributions do not have the same effect on cutting life.

【0122】以下、図4および図5を参照して説明す
る。
Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 4 and 5.

【0123】図4および図5は、いづれも刃先部のすく
い面に同じ高さの盛り上がりが生じたダイヤモンド被覆
切削チップの断面図である(図面の表示を簡潔にする目
的でダイヤモンド膜と基材との断面の区別は省略してあ
る。また、ダイヤモンド膜の盛り上がりは、説明のため
に、チップに比べ誇張して示してある。さらに、図4お
よび図5中には、説明のため平坦な板6を示してあ
る)。
FIG. 4 and FIG. 5 are sectional views of the diamond-coated cutting tip in which the ridges of the same height are formed on the rake face of the cutting edge (for the purpose of simplifying the display of the diamond film and the substrate, The distinction of the cross-section of the diamond film is omitted, and the swelling of the diamond film is exaggerated in comparison with the chip for the sake of explanation. Board 6 is shown).

【0124】両図のダイヤモンド被覆切削チップを比較
すると、図4のチップの方が明らかに図5のチップに比
べ、より欠けやすいなどの問題を有するため好ましくな
い。
Comparing the diamond-coated cutting chips of both figures, the chip of FIG. 4 is not preferable because it clearly has a problem that it is more easily chipped than the chip of FIG.

【0125】そのため、この盛り上がりの分布を定量的
に評価するために次式で示される平坦度率を定義し、盛
り上がりの分布を評価した。
Therefore, in order to quantitatively evaluate the distribution of the rising, the flatness rate shown by the following equation was defined, and the distribution of the rising was evaluated.

【0126】 平坦度率;F=a(S/S0 )×100 (%) ここで、各パラメータは以下のとおりである。Sは、感
圧紙に、すくい面を下にして、チップを押し付けたとき
の変色域の面積であり、SO は、すくい面が平坦なチッ
プを押し付けたときの変色域の面積で代用することので
きるすくい面の面積の計算値である。aは正負の符合を
付けるために用いたパラメータであり、変色域が中心部
の外側にあるとき、すなわちエッヂが中央より盛り上が
っている場合には+1とし、変色域が中心部にある場
合、すなわちが、中心部がエッヂより盛り上がっている
場合にはー1とした。なお、完全に平坦な場合はときに
は、平坦度率100%とした。
Flatness rate; F = a (S / S 0 ) × 100 (%) Here, each parameter is as follows. S is the area of the color change area when the tip is pressed against the pressure-sensitive paper with the rake face facing down, and S O is the area of the color change area when the chip with a flat rake surface is pressed. This is the calculated value of the area of the rake face that can be formed. a is a parameter used to give a positive / negative sign, and is set to +1 when the color gamut is outside the central portion, that is, when the edge is higher than the center, and when the color gamut is in the central portion, that is, However, when the center portion was higher than the edge, it was set to -1. In the case of completely flat, the flatness rate was 100%.

【0127】評価結果を表1中にすくい面の平坦度率と
して示した。
The evaluation results are shown in Table 1 as the flatness rate of the rake face.

【0128】ー刃先部のダイヤモンド膜の厚みー ダイヤモンドカッターにより、チップ断面を切りだし、
SEM観察によりチップ刃先部のダイヤの膜厚を測定し
た。結果を表1中に刃先ダイヤ膜厚として示した。
-Thickness of the diamond film at the blade edge-Cut the cross section of the tip with a diamond cutter,
The film thickness of the diamond at the tip of the tip was measured by SEM observation. The results are shown in Table 1 as the blade diamond film thickness.

【0129】ー切削寿命ー 作成したダイヤモンド被覆チップの切削寿命の評価をす
るため、ダイヤモンド被覆チップを工具ホルダーに取り
付け、アルミ合金の円筒長手方向旋削を行なった。切削
速度760m/分、送り0.2mm/rev、切込み
0.7の条件で切削し、逃げ面摩耗幅が最大である30
0μmに達したときの切削距離を測定した。
-Cutting life-To evaluate the cutting life of the prepared diamond-coated tip, the diamond-coated tip was attached to a tool holder and aluminum alloy was turned in the cylinder longitudinal direction. Cutting at a cutting speed of 760 m / min, feed of 0.2 mm / rev, and depth of cut of 0.7, the flank wear width is maximum 30
The cutting distance when reaching 0 μm was measured.

【0130】切削チップの各コーナーで切削を行ない、
その4つの切削距離の平均値を切削寿命として表1中に
示した。
Cutting is performed at each corner of the cutting tip,
The average value of the four cutting distances is shown in Table 1 as the cutting life.

【0131】[0131]

【表1】 [Table 1]

【0132】[0132]

【発明の効果】本発明によると、導電性を有する基材の
刃先部を、予め特定な形状に加工しておくことにより、
気相法によるダイヤモンド被覆に際し、刃先部のすくい
面に盛り上がりを生じさせることなく、刃先部に重点的
にダイヤモンド被覆をすることができる。その結果、耐
摩耗性およびホルダー等への取り付け安定性に優れ、切
削寿命が著しく向上したダイヤモンド被覆切削工具を得
ることができる。
According to the present invention, the cutting edge portion of the conductive base material is processed into a specific shape in advance,
In the diamond coating by the vapor phase method, it is possible to focus the diamond coating on the cutting edge portion without causing swelling on the rake face of the cutting edge portion. As a result, it is possible to obtain a diamond-coated cutting tool having excellent wear resistance and stability of attachment to a holder or the like, and having a significantly improved cutting life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明における面取り加工を示す説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing chamfering processing in the present invention.

【図2】図2は、本発明における面取り加工の一例を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of chamfering processing according to the present invention.

【図3】図2は、本発明における面取り加工の他の例を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing another example of chamfering processing in the present invention.

【図4】図4は、本発明における実施例および比較例の
評価方法の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of evaluation methods of examples and comparative examples in the present invention.

【図5】図5は、本発明における実施例および比較例の
評価方法の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an evaluation method of examples and comparative examples in the present invention.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1・・・基材、2・・・すくい面、3・・・逃げ面、4
・・・すくい面に形成した面取り、5・・・逃げ面に形
成した面取り、6・・・板、7・・・ダイヤモンド被覆
切削チップ
1 ... Base material, 2 ... Rake surface, 3 ... Flank surface, 4
... Chamfer formed on rake face, 5 ... Chamfer formed on flank, 6 ... Plate, 7 ... Diamond-coated cutting tip

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長佐 宗廣 千葉県袖ケ浦市上泉1660番地 出光マテ リアル株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−271605(JP,A) 特開 昭64−51202(JP,A) 特開 平4−146005(JP,A)   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Sohiro Nagasa               Idemitsu Mate, 1660 Kamizumi, Sodegaura-shi, Chiba               Real Co., Ltd.                (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 62-271605 (JP, A)                 JP 64-51202 (JP, A)                 JP-A-4-146005 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超硬合金又はサーメットからなる基材の
すくい面から刃の稜線に向かって下降傾斜する傾斜面を
形成してなり、前記傾斜面の角度が、すくい面に対して
1〜30度であり、かつ前記傾斜面の長さが0.25〜
3mmである基材上に、気相法によるダイヤモンド合成
を行ってダイヤモンド被覆を形成して成ることを特徴と
するダイヤモンド被覆切削工具。
1. A substrate made of cemented carbide or cermet
From the rake face to the ridgeline of the blade
The angle of the inclined surface with respect to the rake surface
1 to 30 degrees, and the length of the inclined surface is 0.25 to
On a base material which is 3mm, diamond synthesized by the vapor phase method
A diamond-coated cutting tool characterized by being formed by performing a diamond coating .
【請求項2】 超硬合金又はサーメットからなる基材の
すくい面から刃の稜線に向かって下降傾斜する湾曲面を
形成してなり、前記刃の稜線から形成される前記湾曲面
のすくい面に向かう長さが0.25〜3mmであり、か
その湾曲面のRが以下の式を満たす基材に、気相法に
よるダイヤモンド合成を行ってダイヤモンド被覆を形成
して成ることを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具。 △t=R{1−cos(L/R)} (ただし、△tは基材の刃先のすくい面の表面に被覆さ
れるダイヤモンド膜の厚みtと基材すくい面の中央部分
のダイヤモンド膜の厚みt0 との差を示し、Rは湾曲
面の曲率半径を示し、Lは湾曲面における刃先端からの
長さを示す。)
2. A substrate made of cemented carbide or cermet
A curved surface that descends from the rake face toward the ridge of the blade
The curved surface formed from the ridgeline of the blade
The length toward the rake face is 0.25-3 mm,
A diamond coating is formed by performing diamond synthesis by the vapor phase method on a substrate whose curved surface R satisfies the following formula.
A diamond-coated cutting tool characterized by comprising: Δt = R {1-cos (L / R)} (where Δt is the thickness t of the diamond film coated on the rake face of the cutting edge of the substrate and the diamond film in the central portion of the rake face of the substrate) The difference from the thickness t0 is shown, R shows the radius of curvature of the curved surface, and L shows the length from the blade tip on the curved surface.)
【請求項3】 前記傾斜面を面取り加工により形成する
請求項1または2に記載のダイヤモンド被覆切削工具
3. The diamond-coated cutting tool according to claim 1, wherein the inclined surface is formed by chamfering.
【請求項4】 前記傾斜面を反り加工により形成する請
項1〜3の何れか一項に記載のダイヤモンド被覆切削
工具
4. The diamond-coated cutting according to claim 1, wherein the inclined surface is formed by warping.
Tool .
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