JP7313604B2 - ダイヤモンド被覆切削工具 - Google Patents
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Description
「工具基体表面にダイヤモンド皮膜が被覆されたダイヤモンド被覆切削工具であって、
前記ダイヤモンド皮膜は、1層または2層以上であり、
平均膜厚が3~25μm、平均結晶粒径が0.8μm以上2.0μm以下で、
ラマン分光測定により求められたsp3結合/sp2結合のピーク強度比率が5.0以上20.0以下であり、
前記sp3結合/sp2結合のピーク強度比率の標準偏差が3.0以下、および、
前記sp3結合/sp2結合のピーク強度比率の最大値と最小値の差が7.0以下、
(ただし、Bを含有する場合を除く)であることを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具。」
ダイヤモンド被覆層の層厚:
本発明においてダイヤモンド被覆層は、ダイヤモンド皮膜を1層または2層以上有し、その厚さ(膜厚)は、3~25μmとする。ダイヤモンド被覆層の厚さをこの範囲とする理由は、下限値の3μmは、CFRP材等の難削材の切削加工において満足する工具寿命を得るためであり、一方、上限値の25μmは工具刃先の鋭利さを確保して、加工精度を得てバリや層間剥離を防ぎ、加工面品位を低下させないためである。ダイヤモンド被覆層の層厚は、5~15μmとすることがより好ましい。
ダイヤモンド皮膜の平均結晶粒径:
ダイヤモンド皮膜の平均結晶粒径は、0.8~2.0μmである。この範囲とする理由は、0.8μm未満であると、sp2結合量が多くなりすぎて、耐摩耗性が低下してしまう虞があり、一方、2.0μmを超えると、ダイヤモンド皮膜にかかる圧縮応力が大きくなりすぎて、剥離しやすくなる虞があるためである。
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率:
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率とは、波長532nmのレーザー光で得られたラマンスペクトルを波形分離し、波形分離後の1332cm-1付近にみられるsp3結合のピーク強度と1580cm-1付近にみられるsp2結合のピーク強度を測定して、sp3結合/sp2結合のピーク強度比率を算出するものである。
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率の標準偏差:
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合の標準偏差は、3.0以下とする。その理由は、3.0を超えるとダイヤモンド皮膜面内のsp3結合/sp2結合のピーク強度比率差が大きい箇所が破壊やチッピングを生じやすく、十分な工具寿命を得ることができないためである。
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率の最大値と最小値の差:
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率の最大値と最小値の差は、7.0以下とする。その理由は、7.0を超えるとダイヤモンド皮膜面内のsp3結合/sp2結合のピーク強度比率差が大きい箇所がチッピングの起点となり、さらにチッピング単位も大きくなり、十分な工具寿命を得ることができないためである。
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率の測定法:
ラマン分光測定により求められるsp3結合/sp2結合のピーク強度比率は、ダイヤモンド皮膜表面において、0.5μm間隔で20μmの直線領域を任意で3箇所測定する。各測定位置で得られたsp3結合/sp2結合のピーク強度比率に対して、標準偏差および最大値と最小値の差を算出した。
工具基体:
工具基体は、本発明の目的の達成を阻害しないものであれば特に限定されず、例えば、WCを主体とする公知のものを挙げることができる。
ダイヤモンド皮膜の製造方法:
本発明のダイヤモンド被覆切削工具におけるダイヤモンド皮膜は、一般に広く知られている成膜法であるフィラメントCVD法、高周波プラズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法等の合成法を用いて製造可能である。
(a)工具基体の製造工程
原料粉末として、0.5~0.9μmの範囲内の所定の平均粒径を有するWC粉末、Co粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末を表1に示される割合に配合し、さらにバインダーとしてパラフィンと溶剤としてトルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリンの中から選定した一つの溶剤を加えてアセトン中で24時間ボールミル混合し、減圧乾燥した。その後、いずれも押出プレス成形し、直径が10mm、長さが150mmの丸棒圧粉体とし、これらの丸棒圧粉体を、1Paの真空雰囲気中、1380~1500℃の温度で1~2時間保持する条件で焼結して焼結体を得た。その後、前記焼結体を研磨加工することにより、WC基超硬合金焼結体を製造した。
ガス組成 CH4/H2:0.7~2.0%
CO/H2:0.5~2.0%
ガス流量 CH4:14~40sccm
CO:10~40sccm
H2:2000sccm
圧力 700~1000Pa
ドリル基体温度 850±50℃
フィラメント温度 2300℃
前記ドリル基体に表2に記載された成膜条件で、表4に示す本発明被覆工具1~8を作製し、ダイヤモンド被覆層の層厚、ダイヤモンド皮膜の平均結晶粒径、ラマン分光測定により求められたsp3結合/sp2結合のピーク強度比率、sp3結合/sp2結合のピーク強度比率の標準偏差、sp3結合/sp2結合のピーク強度比率の最大値と最小値の差を求めた。
被削材:CFRP
CFRP(PAN系クロス材、厚さ20mm)
送り:0.15mm/rev
切削速度:150m/min
表6に、切削試験の結果を示す。到達寿命穴数は、CFRP材を50回穴貫通した後、工具刃先に基体の露出あるいは、欠損、チッピングを生じた時点で寿命とした。また、ワークの加工面にバリが発生しない、層間剥離が加工面より1mm以内に抑えられていれば寿命に到達していないとした。
Claims (1)
- 工具基体表面にダイヤモンド皮膜が被覆されたダイヤモンド被覆切削工具であって、
前記ダイヤモンド皮膜は、1層または2層以上であり、
平均膜厚が3~25μm、平均結晶粒径が0.8μm以上2.0μm以下で、
ラマン分光測定により求められたsp3結合/sp2結合のピーク強度比率が5.0以上20.0以下であり、
前記sp3結合/sp2結合のピーク強度比率の標準偏差が3.0以下、および、
前記sp3結合/sp2結合のピーク強度比率の最大値と最小値の差が7.0以下、
(ただし、Bを含有する場合を除く)であることを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具。
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JP2018027616A (ja) | 2013-09-30 | 2018-02-22 | 京セラ株式会社 | 切削工具および切削加工物の製造方法 |
JP2019089146A (ja) | 2017-11-13 | 2019-06-13 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
JP2019093521A (ja) | 2017-11-27 | 2019-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 |
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JP2019089146A (ja) | 2017-11-13 | 2019-06-13 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
JP2019093521A (ja) | 2017-11-27 | 2019-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 |
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