JPH02129352A - 超硬合金工具類の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は超硬合金製工具類の製造方法に関し、さらに
詳しく言うと、優れた切削性能、耐摩耗性等の超硬合金
製工具類が有する本来の性能の低下が小さくて、耐久性
に優れた切削工具や耐摩耗性機械部品などを高い加工精
度で容易に得ることのできる超硬合金製工具類の製造方
法に関する。

［従来技術および発明か解決しようとする課題］一般に
、切削工具、研磨工具などの工具類は、たとえばＷ　Ｃ
−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｔ　ｉ　Ｃ−
ＴａＣ−Ｃｏ系等の粉末冶金法により得られた超硬合金
を用いて製造されている。

しかしながら、従来の製造法により得られる工具類にお
いては、たとえば優れた切削性能などの超硬合金製工具
類か有する本来の性能が短期間のうちに低下してしまう
ので、頻繁に研磨再生処理を行なったり、新品と交換し
たりしなければならないという欠点かある。

そこで、この欠点を解消するために、たとえば超硬合金
からなる基体の表面に、ダイヤモンド状炭素膜やダイヤ
モンド膜等の超硬質被膜を形成してなる超硬質部材が種
々提案されているＣ特開昭６０−１５２６７５号公報等
参照）。

しかしながら、ダイヤモンド膜等の超硬質被膜で被覆し
てなる超硬質部材においては、基体と被膜との密着性か
充分ではないので、たとえばこの超硬質部材で切削工具
を形成すると、切削作業中に被膜か基体から剥離してし
まうという不都合が生じる。

この問題を解消するために、基体と被膜との間に中間層
を設けたり、基体の表面処理を行なってからダイヤモン
ド膜等の超硬質被膜の形成を行なったりすることにより
、基体と被膜との布石性を向上させる試みも種々なされ
ているのであるか、これらの方法においては、基体と被
膜との間に新たに中間層を設けたり、基体の表面処理を
行なうために特定の条件を設定したりしなければならな
いのて、装この複雑化や操作の繁雑化を招く。

一方、前述のような超硬質被膜を形成しないものとして
、たとえば、金属製工具素材の表面を。

酸化性ガスまたは窒化性ガスと、不活性ガスとからなる
プラズマトランスファーアークにより溶解し、表面に酸
化物または窒化物からなる保護層を形成してなる工具の
製造方法が提案されている（特開昭６２−９３：１６２
号公報参照）。

しかしながら、この方法においては、金属製工具素材の
表面に酸化物または窒化物からなる保護層を設けるのて
、表面の特性か本来の超硬合金の特性とは異なるものに
なって、たとえば切削性能などの点て超硬合金製工具類
が有する本来の性能を必ずしも得ることかてきなかフた
り、加工精度か充分ではなかったりするという欠点があ
る。

また、粉末冶金法により製造した超硬合金の表面に高エ
ネルギー密度熱源を照射して、超硬合金の表面を再溶解
する超硬合金の製造方法も提案されている（特開昭５５
−５８３４２号公報参照）。

しかしながら、この方法によると、超硬合金の表面を再
溶解しなければならないのて、たとえばこの方法により
工具類を製造すると、工具類の表面精度か低下して工具
としての加工精度の低いものしか得られないという問題
がある。

この発明は、前記の事情に鑑みてなされたものである。

この発明の目的は、切削性能、耐摩耗性等の超硬合金製
工具類が木来有する優れた性能の低下か小さくて、耐用
寿命の大幅に向上した切削工具や耐摩耗性機械部品など
を高い加工精度で容易に得ることのできる超硬合金製工
具類の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために本発明者か鋭意検討を重ねた
結果、超硬合金製の工具類の基体に、実質的に炭素源ガ
スの不存在下で特定のプラズマ処理を行なうと、超硬合
金製工具類か有する優れた切削性能、耐摩耗性等の低下
か小さくて、耐用寿命の大幅に向上した切削工具や耐摩
耗性機械部品などを高い加工精度で容易に得ることがで
きることを見い出して、この発明に到達した。

この発明の構成は、超硬合金からなる工具類の基体を、
前記工具類の基体温度５００〜１５００℃の条件下に、
水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリ
ウムガスおよびキセノンガスから選ばれる少なくとも一
種のガスのプラズマで処理することを特徴とする超硬合
金製工具類の製造方法である。

この発明の方法において使用に供される前記工具類の基
体は超硬合金からなるものである。

前記超硬合金には、たとえばチタン、タングステン、モ
リブデン、クロムなどの周期律表ＩＶａ。

Ｖａ、およびＶｉａ族に属する金属より選択される少な
くとも一種の炭化物を含有するものを使用することかで
きるし、たとえばＷＣ−Ｃｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃ
ｏ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金などの中
から適宜に選択して用いることもできる。

この発明の方法に３いては、前記超硬合金か粉末冶金法
により製造されたものであることが好ましい。

前記工具類の基体としては、たとえばソリッドドリル、
ミクロンドリル等の穴あけ工具ニ一般旋削用、カッター
用、ねじ切り用等のチップ；エンドミル：バイト；引き
抜きダイス、打ち抜きダイスなどの各種切削工具を好適
例として挙げることかてきる。また、前記工具類の基体
は、たとえば耐摩耗性機械部品のような工具以外の部材
てあってもよい。

この発明の方法においては、前記工具類の基体を、水素
ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウム
ガスおよびキセノンガスから選ばれる少なくとも一種の
ガスのプラズマて処理する。

前記プラズマは、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、
ネオンガス、ヘリウムガスおよびキセノンガスから選ば
れる少なくとも一種のガスをプラズマ化したものである
。

すなわち、この発明の方法において、プラズマ種に使用
するガスは、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ネオ
ンガス、ヘリウムガスおよびキセノンガスから選ばれる
ものであればよく、いずれか一種を単独て用いてもよい
し、二種以上を混合して用いてもよい。また、これらの
ガスは、たとえば−酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスなど
の炭素を含有する炭素源ガスを、ダイヤモンド膜、ダイ
ヤモンド状炭素膜などの硬質炭素膜を形成しない範囲で
含んでいてもよい、いずれにせよ、この発明の方法にお
いては、実質的に炭素源ガスの不存在下で前記工具類の
基体のプラズマ処理を行なうことか重要である。

前述のプラズマ処理は、プラズマ化した前記のガスと前
記工具類の基体の表面の少なくとも一部とを接触させる
ことにより行なう。

ここて、１ｉ？ｉ記工具類の基体の表面の少なくとも一
部とは、その工具類の全面でなくてもよいことを意味し
、その工具類の機能上要求される面にのみプラズマ処理
を行なえばよい。

前記ガスをプラズマ化する手段には、特に制限はなく、
たとえば直流または交流アーク放電方式による方法、高
周波誘導放電方式による方法、マイクロ波放電方式（Ｅ
ＣＲ方式を含む、）による方法および熟フィラメント方
式（ＥＡ方式を含む。）による方法、イオンビームによ
る方法のいずれをも採用することかできる。

この発明の方法においては、以下の条件下て、前記工具
類の基体のプラズマ処理が達成される。

すなわち、反応温度は、通常、５００℃〜１　、５００
℃、好ましくは５００℃〜ｌ　、２００℃である。

この温度が５００℃より低いと、処理時間が長くなった
り、得られる工具類の寿命か充分に向上しなかったりす
ることかある。一方、１，５００℃より高いと、前記工
具類の基体の表面かエツチングにより削られてしまった
り、あるいは構成物質か蒸発により抜けてしまったりす
ることかある。

反応圧力は、通常、１０−’ｔｏｒｒ〜１０ｆｆｔｏｒ
ｒ、好ましくは１０−’ｔｏｒｒ−８００ｔｏｒｒであ
る０反応圧力がＩｎ−’ｔｏｒｒよりも低いと、処理時
間か長くなったり、得られる工具類の寿命か充分に向上
しなかったりすることがある。一方、　１０’　ｔｏｒ
ｒより高くしてもそれに見合った効果は奏されないこと
がある。

反応時における前記ガスの流量は１通常、１〜１．ＯＯ
Ｏ３ＣＣＭ　、好ましくはｌＯ〜２００　！’ｉＣＣＭ
である。

処理時間は、通常、５分間〜５時間、好ましくは１０分
間〜３時間である。

なお、この発明の方法においては、前記工具類の基体を
、たとえば水冷方式を採用して冷却することにより、前
記の反応温度を設定することかてきるし、また、出力を
調節したり、プラズマ種である前記ガスの導入量を適宜
に調整したりすることによっても前記の反応温度を設定
することができる。

いずれにせよ、この発明の方法においてｆｆ１Ｗな点の
一つは、実質的に炭素源ガスの不存在下て、基体表面に
実質的な被膜を形成することなく前記工具類の基体のプ
ラズマ処理を行なうことにある。

このようにして製造される超硬合金製工具類は、たとえ
ば切削性源、耐摩耗性等の初期性能はもちろんのこと寿
命か大幅に向上したものであり、たとえば切削工具、研
磨工具、耐摩耗性機械部品などに好適に利用することが
てきる。

［実施例］ 次いで、この発明の実施例および比較例を示し、この発
明についてさらに具体的に説明する。

（実施例１） ＷＣ−６％ＣＯ組成を持つプリント基板穴あけ加工用ト
リル（ＪＩＳ　ＫＩＯφ＝１．０）を工具類状基体とし
て反応室内に膜質して、反応室内に水素ガスを流量１０
１００５ｅの割合て導入し、反応室内の圧力４０ｔｏｒ
ｒ、基体温度９００℃の条件下に、周波ｆｉ２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源の出力を２５０Ｗに設定した。こ
の条件てマイクロ波放電方式によるプラズマ処理を６０
分間行なって、プリント基板穴あけ加工用ドリルを製造
した。

なお、工具類の基体は洗浄剤［日化精工■製；［ランゲ
ルＥ」］のｌＯ倍稀釈液（液温５０℃）および純水を６
０抄間に１回の割合て順次に用いて、各々３回ずつの洗
浄を行なってから使用した。

反応終了後、このプリント基板穴あけ加工用トリルを使
用して、次の条件下にプリント基板の穴明は試験を行な
い、刃先が折損するまでの穴あけ回数および大断面の精
度を評価した。

結果を第１表に示す。

穴ｊ己り加、ＪＪＪ 被加工基板ニガラスエポキシ両面板 ＰＲ−４、１，６＋ｕ＋　、三枚重ね 上当て板 下りて板 回転数 送り ニアルミ板０．１５履■ べ−り板１．５厳■ ：　６０．０００　ｒｐ麿 、６ｍ／分 また、大断面の精度は次のようにして評価した。

大断面の精度：穴あけ回数３万回目に明けられた穴の断
面を観察して、３０ｐｍ 以−Ｈの凹凸が３個未満である ものを合格とするとともに、 ：ｌＯＢｍ以上の凹凸が３個以上で あるものを不合格とした。

（実施例２） 前記実施例１において、水素ガスの流量を１００５ｅｃ
−から５０ｓｃｃ＋ａに変えるとともに、基体温度を９
００℃から９５０℃に変えたほかは、前記実施例１と同
様にして実施した。

結果を第１表に示す。

（実施例３） 前記実施例１に３いて、水素ガスに代えて窒素ガスを用
いたほかは、前記実施例１と同様にして実施した。

結果を第１表に示す。

（比較例１） ＷＣ−６％ＣＯ組成を持つプリント基板穴あけ加工用ド
リル（ＪＩＳ　Ｋｌ口φ＝１．０）について前記実施例
ＩＩ、：おけるのと同様にして、穴あけ回数および大断
面の精度を評価した。

結果を第１表に示す。

（本頁、以下余白） （Ｊｆ価） 第１表から明らかなように、この発明の方法によると、
穴あけ回数か多くて、しかも加工精度に優れたプリント
基板穴あけ加工用トリルか得られることを確認した。

（３）　　さらに、炭素被膜やダイヤモンド被膜を設け
てなる工具類において見られるような膜剥離による急激
な性能変化かないのて、被加工物の加工精度の低下かな
くて安心して使用することがてき等の利点を有する工業
的に有用な超硬合金製工具［発明の効果］ この発明によると。

（１）　　工具類の基体に特定のプラズマ処理を行なう
たけてよいのて、たとえばダイヤモンド膜、ダイヤモン
ド状炭素膜などの被膜を形成したり、あるいはこれらの
被膜のほかに他の中間層を形成したりする必要かなくて
、装この複雑化や操作の繁雑化を招くことかない、 （２）シかも、切削性能や耐摩耗性などの超硬合金か有
する本来の性壱か短期間のうちに低下することかなくて
、耐用寿命を大幅に延長させることが可能であり、耐久
性に優れるとともに加工精度の良好な超硬合金製工具類
を容易に得ることかできる、 類の製造方法を提供することがてきる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超硬合金からなる工具類の基体を、前記工具類の
   基体温度５００〜１５００℃の条件下に、水素ガス、窒
   素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガスおよ
   びキセノンガスから選ばれる少なくとも一種のガスのプ
   ラズマで処理することを特徴とする超硬合金製工具類の
   製造方法。