JPH02182881A - Sintered hard alloy with diamond film - Google Patents

Sintered hard alloy with diamond film

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JPH02182881A
JPH02182881A JP109289A JP109289A JPH02182881A JP H02182881 A JPH02182881 A JP H02182881A JP 109289 A JP109289 A JP 109289A JP 109289 A JP109289 A JP 109289A JP H02182881 A JPH02182881 A JP H02182881A
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JP
Japan
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diamond film
cemented carbide
diamond
gas
hard alloy
Prior art date
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Application number
JP109289A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Katsumata
聡 勝又
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02182881A publication Critical patent/JPH02182881A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a sintered hard alloy with a diamond film having superior adhesion by bringing gas obtd. by exciting gaseous starting material contg. a gaseous carbon source into contact with a sintered hard alloy contg. rare earth elements. CONSTITUTION:Gas obtd. by exciting gaseous starting material contg. a gaseous carbon source is brought into contact with a sintered hard alloy contg. rare earth elements such as Y and Ce to form a diamond film. Methane or CO is preferably used as the gaseous carbon source and diamond is usually synthesized under about 10<-5>-10<-3>Torr pressure. The resulting sintered hard alloy with the diamond film has advantages. For example, the diamond film does not easily exfoliate from the sintered hard alloy even when exposed to high temp.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はダイヤモンド膜付き超硬合金に関し、さらに詳
しくは、密着性の高いダイヤモンド膜を有するダイヤモ
ンド膜付き超硬合金に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a cemented carbide coated with a diamond film, and more particularly to a cemented carbide coated with a diamond film having a highly adhesive diamond film.

[従来技術と発明が解決しようとする課1&I]超硬合
金は、タングステンやモリブデン等の高融点金属の炭化
物を主成分とし、コバルト等の結合金属を添加して粉末
冶金法等により緻密に焼結した材料である[「セラミッ
クス辞典」窯業協会編]。
[Issue 1 & I to be solved by the prior art and the invention] Cemented carbide is made of carbides of high-melting point metals such as tungsten and molybdenum, and is made by adding binder metals such as cobalt and sintering them densely using powder metallurgy. [``Ceramics Dictionary'' edited by Ceramics Association].

従来から、セラミックスの一種である前記超硬合金は高
強度で高温においても強度が劣化しないと;v−)優れ
た性質と、ダイヤモンドは大きな耐庁耗性、高剛性およ
び高硬度を有すると言う優れた性質とにR1,11,で
、a硬合金の表面にダイヤモンド膜を形成してなる切削
用工具、研府用工具等が知られている。
Conventionally, the cemented carbide, which is a type of ceramic, has high strength and does not deteriorate even at high temperatures; Cutting tools, grinding tools, etc., which have excellent properties with R1, 11, and are made by forming a diamond film on the surface of an a hard alloy, are known.

しかしながら、たとえば母材である炭化タングステンと
結合材であるコバルトとを含有、する炭化タングステン
系の焼結体である超硬合金の表面にダイヤモンド膜を形
成することにより、ダイヤモンド膜付き超硬合金を製造
する場合、前記コバルトは触媒として働いて炭素を溶か
し込む作用があるので、ダイヤモンド膜が形成されにく
いと言う問題点があり、また、たとえダイヤモンドが形
成されたとしても、黒鉛炭素が同時にKl長することに
より、そのダイヤモンド膜は、111材とのvI:着性
が小さいと言うr!11i点もある[大塚直夫、沢辺厚
仁箸、「ダイヤモンド藪鳳膜」第160〜161頁、産
業図書111.昭和62年947210発行1゜また、
ダイヤモンド膜は、低圧気相成長法により形成されるの
であるが、一般にダイヤモンドの微粒子は、下地たとえ
ば超硬合金の表面とあまりなじまないと言われている〔
同上刊行物、第182〜183頁]。
However, for example, by forming a diamond film on the surface of cemented carbide, which is a tungsten carbide-based sintered body containing tungsten carbide as a base material and cobalt as a binder, it is possible to create cemented carbide with a diamond film. When manufacturing, cobalt acts as a catalyst and has the effect of dissolving carbon, so there is a problem that a diamond film is difficult to form.Also, even if diamond is formed, the graphitic carbon will simultaneously dissolve the Kl length. By doing so, the diamond film has low vI:adhesion with the 111 material. There are also points 11i [Nao Otsuka, Atsuhito Sawabe Chopsticks, "Diamond Yabuhome" pp. 160-161, Sangyo Tosho 111. Published 947210 in 1988 1゜Also,
Diamond films are formed by low-pressure vapor phase growth, but it is generally said that fine diamond particles do not blend well with the surface of the underlying material, such as cemented carbide.
Id. publication, pp. 182-183].

ダイヤモンド膜付き超硬合金“を前記切削工具、研宕用
工具として使用する場合には、このような工具は、被加
工材を激しく摺擦して機能する特性上、ダイヤモンド膜
と超硬合金との密着性がi?(22視され、その密着性
を高めるために様々な検討がなされている。
When using a diamond-coated cemented carbide as the cutting tool or grinding tool, the diamond coating and the cemented carbide must be bonded together because such tools function by vigorously rubbing against the workpiece. The adhesion of the film is considered to be i?(22), and various studies have been made to improve the adhesion.

たとえば、炭化物系の化合物を作り易い下地材料を選択
して、その表面にダイヤモンド膜を成長させた後に、高
温で熱処理をして、下地との界面に炭化物層を形成し、
密若強度を大きくする方法がある[同上刊行物、第18
2〜183頁]。
For example, after selecting a base material that facilitates the formation of carbide-based compounds and growing a diamond film on its surface, heat treatment is performed at a high temperature to form a carbide layer at the interface with the base.
There is a method to increase the density strength [Ibid. Publication, No. 18]
pages 2-183].

具体的には、超硬合金の表面にNa、Valia族金属
の炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物等からなる中間層
を介してダイヤモンド膜を形成したダイヤモンド膜付き
超硬合金(特開昭58−126972号公報参照)や、
特定騎のCOを含有し、かつ特定粒径の炭化タングステ
ンからなる)R化タングステン系Ijfl硬合金1−に
、ダイヤモンド1漠を形成してなるダイヤモンド膜付き
超硬合金(特開昭63−100182号公報参照)が報
告されている。
Specifically, the diamond film-coated cemented carbide (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-130002) is a diamond film-coated cemented carbide in which a diamond film is formed on the surface of the cemented carbide through an intermediate layer consisting of carbides, nitrides, borides, oxides, etc. of Na and Valia group metals. 58-126972)),
A cemented carbide with a diamond film formed by forming diamonds on a tungsten R-based Ijfl hard alloy (containing a specific amount of CO and consisting of tungsten carbide with a specific particle size) (see Publication No.) has been reported.

しかしながら、このような方法は、下地とダイヤモンド
膜との界面に均一に炭化物層が形成される保障がない[
同上口j行物、第182ル183を確実に形成すること
ができるかどうか不明である。
However, such a method does not guarantee that a carbide layer will be uniformly formed at the interface between the base and the diamond film [
It is unclear whether the 182nd item 183 can be reliably formed.

本発明は、前記!IG情に基づいてなされたものである
The present invention is based on the above! This was done based on IG information.

本発明の目的は、超硬合金に対する密着性に優れたダイ
ヤモンド膜を有するダイヤモンド膜付き超硬合金を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a diamond film-coated cemented carbide having a diamond film with excellent adhesion to the cemented carbide.

r +W+ +iL!課題を解決するための手段】前記
課題を解決するための本発明は、希土類元素を含有する
超硬合金に,炭素源ガスを含有する原料ガスを励起して
得られるガスを接触させることにより形成したダイヤモ
ンド膜を有することを特徴とするダイヤモンド膜付き超
硬合金である。
r +W+ +iL! [Means for Solving the Problems] The present invention for solving the above problems is a method of forming a cemented carbide containing a rare earth element by contacting a gas obtained by exciting a raw material gas containing a carbon source gas. This is a cemented carbide with a diamond film, which is characterized by having a diamond film.

以下に本発明についてざらに詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明のダイヤモンド膜付き超硬合金は16土類元素を
含有する超硬合金上にダイヤモンド膜を形成してなる。
The diamond film-coated cemented carbide of the present invention is formed by forming a diamond film on a cemented carbide containing 16 earth elements.

本発明に係る超硬合金は,主に、希」;類元素と超硬合
金成分とからなる。
The cemented carbide according to the present invention mainly consists of rare elements and cemented carbide components.

前記希土類元素としては、スカンジウム、イツトリウム
、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジム、プ
ロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム
、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウ
ム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを挙げるこ
とができる。
Examples of the rare earth elements include scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium.

これらは1種単独で用いても良いし,2種以上を組合せ
て用いても良い。
These may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも好ましいのは,イツトリウム。Among these, yttrium is preferred.

セリウムである。It is cerium.

前記昂」−類元素の超硬合金における含有率は、通常0
.01−10屯埴%であり,好ましくは0.02〜3虫
琶%であり,さらに好ましくは0.02〜l[有]lj
1%である。
The content of the above elements in cemented carbide is usually 0.
.. 01-10%, preferably 0.02-3%, more preferably 0.02-1lj
It is 1%.

前記積上類元素の含有率が0.01重量%よりも小さい
ときは、稀土類元素を添加する効果が少なく,無添加の
場合との差が殆ど見られなくなる傾向があり,また10
重に%を超える場合には、超硬合金の強度が低下するこ
とがあり、また稀土類元素の価格が高価であるために製
造コストが高くなると言うような不都合を生じることが
ある。
When the content of the above-mentioned stacked elements is less than 0.01% by weight, the effect of adding rare earth elements is small, and there is a tendency that there is almost no difference between the addition of rare earth elements and the case of no addition.
If it exceeds 5%, the strength of the cemented carbide may decrease, and the production cost may increase due to the high price of rare earth elements.

萌記福土類元素の含有量が0.02〜1重量%の範囲内
にある場合には,ダイヤモンドの密着性に優れるばかり
か,理由は定かではないが、ダイヤモンド膜を構成する
ダイヤモンド結晶の粒径が小さくなる傾向があり,これ
によってダイヤモンドのQ膜化が可能になると共に、ダ
イヤモンド膜の表面粗さが小さくなると言う優れた利点
もある。
When the content of the Moeki Fuku earth elements is within the range of 0.02 to 1% by weight, not only does it have excellent adhesion to diamond, but it also improves the adhesion of the diamond crystals that make up the diamond film, although the reason is not clear. There is a tendency for the grain size to become smaller, which makes it possible to form a diamond into a Q film, and has the excellent advantage of reducing the surface roughness of the diamond film.

前記a硬合金成分は、高融点金属の炭化物あるいは高融
点全屈の炭化物と結合材とからなるものを挙げることが
できる。このような超硬合金としては、公知の超硬合金
を好適に使用することができ、たとえば、WC−Co系
合金、 We−Tie−Go 系合金、We−Tie−
丁aCJl:o系合金、 We−Tag−Go系合金W
C−TiN−Co系合金、 WC−〒1e−Tie−G
o 系合金を挙げることができる。
The hard alloy component a may include a carbide of a high melting point metal or a carbide with a high melting point and a binder. As such a cemented carbide, a known cemented carbide can be suitably used, such as a WC-Co alloy, a We-Tie-Go alloy, or a We-Tie-Go alloy.
DingaCJl: o-based alloy, We-Tag-Go-based alloy W
C-TiN-Co alloy, WC-〒1e-Tie-G
o series alloys can be mentioned.

なお、前記超硬合金成分を構成する各成分の前記希土類
元素に対する配合割合としては1選択する超硬合金成分
の種類によって、−概に言うことはできないが、たとえ
ばW(:、−Co系合金を使用する場合においては、匍
記昂上類元素が0.02〜10屯F11%に対し、Co
を1〜30川に%(残部がwC)であるのが好ましい。
The blending ratio of each component constituting the cemented carbide component to the rare earth element depends on the type of cemented carbide component selected. When using Co, the Co
It is preferable that the amount is 1 to 30% (the remainder being wC).

前記超硬合金の製造方法としては、少なくとも前記希土
類元よと前記超硬合金成分とを前記に示す割合で含有す
る超硬合金を得ることのできる製造方法であれば特に制
限はなく、通常は公知の超硬合金の製造方法を採用して
、たとえば、積上類元素を含有する本m発明おける超硬
合金は、粉末状の前記超硬合金成分と粉末状の稀土類元
素とを混合し、焼結することにより形成することができ
る。
The method for producing the cemented carbide is not particularly limited as long as it can produce a cemented carbide containing at least the rare earth element and the cemented carbide component in the proportions shown above; For example, the cemented carbide of the present invention containing stacked elements can be produced by mixing the powdered cemented carbide component and the powdered rare earth element by employing a known method for producing cemented carbide. , can be formed by sintering.

より具体的には、たとえば、超硬合金成分としてWC−
Co系合金を用いる場合にあっては、炭化タングステン
とコバルトと前記希土類元素とからなる原料を粉砕後、
補助結合剤[エチレングリコール、EVA (エチレン
−どニルアクリレート)。
More specifically, for example, WC-
When using a Co-based alloy, after pulverizing a raw material consisting of tungsten carbide, cobalt, and the rare earth element,
Auxiliary binders [ethylene glycol, EVA (ethylene-donyl acrylate).

ポリブチレンメタクリレート、アダマンタンを主成分と
する物質等]を加えて混合し、プレス成形し、必要があ
れば予備焼結し、その後、焼結し、必要があれば加工し
て超硬合金製品などとして形成する製造方法を挙げるこ
とができる。
Polybutylene methacrylate, a substance whose main component is adamantane, etc.] are mixed, press-formed, pre-sintered if necessary, then sintered, and processed if necessary to produce cemented carbide products, etc. For example, a manufacturing method can be mentioned.

前記希土類元素および前記超硬合金成分の何れにおいて
も、その平均粒径は、0.1〜IOpm、好ましくは0
.5〜5Bmであるのが望ましい。
The average particle size of both the rare earth element and the cemented carbide component is 0.1 to IOpm, preferably 0.
.. It is desirable that it is 5 to 5 Bm.

なお、超硬合金は、超硬合金成分および積上類元讃が一
微粒であればある程、七の強度は大きくなるのであるが
、前記モ均粒径が0.1 gm未満の金属粉末は、製法
及びコストの面で実用的でない場合があり、一方、前記
平均粒径がlOJLmを超えると、脆くなることがある
In addition, the strength of cemented carbide increases as the cemented carbide component and the accumulated grain size become finer. may be impractical in terms of manufacturing method and cost; on the other hand, if the average particle size exceeds lOJLm, it may become brittle.

超硬合金成分と稀土類元素との混合物を焼結する際の、
焼結温度としては、通常1350〜1550℃である。
When sintering a mixture of cemented carbide components and rare earth elements,
The sintering temperature is usually 1350 to 1550°C.

なお1本発明における超硬合金は、少なくとも萌記九土
類元素と前記超硬合金成分とを+iij記に示す割合で
含有すれば良く、前記希土類元素と前記超硬合金成分と
のほかに、たとえばフリーカーボン等を含有するもので
あってもよい。
Note that the cemented carbide in the present invention may contain at least the nine earth elements and the cemented carbide component in the ratio shown in +iiij, and in addition to the rare earth element and the cemented carbide component, For example, it may contain free carbon or the like.

この発明のダイヤモンド膜付き超硬合金は、このような
超硬合金、ヒにダイヤモンド膜を形成してなる。
The diamond film-coated cemented carbide of the present invention is obtained by forming a diamond film on such a cemented carbide.

前記ダイヤモンド膜の膜厚としては、通常、(1,1〜
1(10ILmであり、好ましくは0.2〜30μmで
ある。
The thickness of the diamond film is usually (1,1~
1 (10 ILm, preferably 0.2 to 30 μm.

なお、前記膜厚が0.11Lm未満であると前記超硬合
金の表面を充分に被覆することができないことがあり、
一方、 1004mを超える場合には前記超硬合金とダ
イヤモンド膜との熱膨張の相違によリダイヤモンド膜が
lq層することがある。
Note that if the film thickness is less than 0.11 Lm, the surface of the cemented carbide may not be sufficiently covered;
On the other hand, if the length exceeds 1004 m, the diamond film may form a 1q layer due to the difference in thermal expansion between the cemented carbide and the diamond film.

このようなダイヤモンド膜付き超硬合金は、以−ドに示
すような方法で製造することができる。
Such a diamond-coated cemented carbide can be manufactured by the method shown below.

本発明のダイヤモンド膜付き超硬合金は、前記超硬合金
に、炭素源ガスを含有する原料ガスを励起して得たガス
を接触させることにより、この超硬合金上にダイヤモン
ド膜を形成する。
In the cemented carbide with a diamond film of the present invention, a diamond film is formed on the cemented carbide by contacting the cemented carbide with a gas obtained by exciting a raw material gas containing a carbon source gas.

前記炭素源ガスとしては、たとえばメタン、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;ブタジェ
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;シクロブタジェン、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二ア七トン、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;トリメチルアミン、
トリエチルアミン等のアミン類:1ン酸ガス、−酸化炭
素、過酸化炭素;さらに、単体ではないが、ガソリン等
の消防法危険物第4類、第1類、ケロシン、テレピン油
、しょうのう油等の第2石油類、重油等の第3石油類、
ギヤー油、シリンダー油等の第4石油類も使用すること
ができる。また前記各種の炭素化合物を混合して使用す
ることもで3る。
Examples of the carbon source gas include paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, and butane; ethylene;
Olefin hydrocarbons such as propylene and butylene; Acetylene hydrocarbons such as acetylene and arylene; Diolefin hydrocarbons such as butadiene; Alicyclic hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane; cyclobutadiene, Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and naphthalene; ketones such as diethyl ketone and benzophenone; alcohols such as methanol and ethanol; trimethylamine,
Amines such as triethylamine: phosphoric acid gas, -carbon oxide, carbon peroxide; In addition, although not individual substances, fire service law dangerous substances class 4 and class 1 such as gasoline, kerosene, turpentine oil, ginger oil 2nd petroleum such as, 3rd petroleum such as heavy oil,
Quaternary petroleum oils such as gear oil and cylinder oil can also be used. It is also possible to use a mixture of the various carbon compounds mentioned above.

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y 化木濃、メタノール、エタノー
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5 トリエチルアミン等のア
ミン類、炭酸ガス、−酸化炭素である。
Among these, preferred are paraffinic compounds such as methane, ethane, and propane, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and benzophenone, amines such as trimethylamine, carbon dioxide, and -oxidation. It is carbon.

また、さらに好ましくはメタン、−酸化炭素であり、特
に好ましくは一酸化)父、にである。
Further, methane and carbon oxide are more preferred, and carbon monoxide and carbon oxide are particularly preferred.

前記炭素源ガスとしてメタンガスを用いる場合にあって
は、原料ガス中のメタンガスの含有率を通常5モル%未
満、好ましくは、1モル%未満とする。
When using methane gas as the carbon source gas, the content of methane gas in the raw material gas is usually less than 5 mol%, preferably less than 1 mol%.

なお、−酸化炭素が特に好ましいのは、原料ガス中に一
酸化炭素を1〜80モル%というWい濃度で含有させる
ことができるので、ダイヤモンドの合成速度をより向上
させることができるからである。
Note that -carbon oxide is particularly preferred because it allows carbon monoxide to be contained in the raw material gas at a high concentration of 1 to 80 mol%, thereby further improving the diamond synthesis rate. .

さらに、−酸化炭素は、水素ガスと組合わせるのが好ま
しく、−酸化炭素と水素ガスとを組合わせることにより
、またさらにダイヤモンドの成長速度を速めることがで
きる。
Furthermore, -carbon oxide is preferably combined with hydrogen gas, and by combining -carbon oxide and hydrogen gas, the growth rate of diamond can be further increased.

なお、−酸化炭素と水素ガスとの組合わせは。In addition, - the combination of carbon oxide and hydrogen gas.

同一の反応条件下において、メタンと水素ガスとの組合
わせの2〜lθ倍の成長速度を期待することができる。
Under the same reaction conditions, a growth rate 2 to 1θ times faster than the combination of methane and hydrogen gas can be expected.

前記−酸化炭素としては特に制限がなく、たとえば石1
5、コークス等と空気または水蒸気を熱時反応させて得
られる発生炉ガスや水性ガスを十分に精製したものを用
いることができる。
The carbon oxide is not particularly limited, for example, stone 1
5. Sufficiently purified generator gas or water gas obtained by hot reaction of coke or the like with air or steam can be used.

前記水素ガスとしては、特に制限がなく、たとえば石油
類のガス化、天然ガス、水性ガス等の変成、木の電解、
鉄と水薄気との反応、石炭の完全ガス化等により得られ
るものを十分に精製したものを用いることができる。
The hydrogen gas is not particularly limited, and may be used, for example, in gasification of petroleum, metamorphosis of natural gas, water gas, etc., electrolysis of wood, etc.
It is possible to use sufficiently refined materials obtained by the reaction of iron with thin water, complete gasification of coal, etc.

なお、前記原料ガスとしてこのような水素ガスと一酸化
炭素との組合せからなる混合ガスを使用する場合にあっ
ては1通常、−酸化炭素ガスの含有漬を0.2〜80モ
ル%、好ましくは1〜60モル%となる割合で原料ガス
を調製する。
In addition, when using a mixed gas consisting of such a combination of hydrogen gas and carbon monoxide as the raw material gas, the content of -carbon oxide gas is usually 0.2 to 80 mol%, preferably 1. The raw material gas is prepared at a ratio of 1 to 60 mol%.

前記混合ガス中の一酸化炭素ガスの含有縫が0.2モル
%よりも少ないと、ダイヤモンドの成膜速度に低下を来
し、超硬合金上にダイヤモンド膜を形成することができ
なくなる場合がある。
If the content of carbon monoxide gas in the mixed gas is less than 0.2 mol%, the diamond film formation rate will decrease and it may become impossible to form a diamond film on the cemented carbide. be.

一方、−酸化炭素ガスの含有La−が80モル%を越え
ると堆積するダイヤモンド膜中のダイヤモンド成分の純
度が低下することがある。
On the other hand, if the content of La in the carbon oxide gas exceeds 80 mol %, the purity of the diamond component in the deposited diamond film may decrease.

なお、!!X料ガスには、不活性ガスを混入させても良
い、不活性ガスは炭素源ガスのキャリヤーガスとして用
いることができる。
In addition,! ! An inert gas may be mixed into the X source gas, and the inert gas can be used as a carrier gas for the carbon source gas.

前記不活性ガスとしては、たとえば窒素ガス。The inert gas is, for example, nitrogen gas.

アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガスなどが挙げら
れる。
Examples include argon gas, neon gas, and xenon gas.

前記原料ガスの励起手段としては、ダイヤモンドの合成
に従来より慣用されている各種の方法の中から任、この
方法を用いることができる。
As the excitation means for the raw material gas, any method can be used from among the various methods conventionally used for diamond synthesis.

具体的には、たとえば直流を印加してプラズマ分解する
方法、高周波を印力lしてプラズマ分解する方法、マイ
クロ波無権放電によりプラズマ分解する方法、あるいは
プラズマ分解をイオン室またはイオン銃で行なわせ、電
界によりイオンを引出すイオンビーム法などの各種プラ
ズマ分解法、熱フィラメントよる加熱により熱分解する
熱分解法などが挙げられる。これらの中でも好ましいの
は各種プラズマ分解法であり、中でもマイクロ波プラズ
マによる分解が最も好ましい。
Specifically, for example, plasma decomposition is performed by applying direct current, plasma decomposition is performed by applying high frequency, plasma decomposition is performed by microwave unauthorized discharge, or plasma decomposition is performed in an ion chamber or an ion gun. Examples include various plasma decomposition methods such as an ion beam method in which ions are extracted using an electric field, and thermal decomposition methods in which thermal decomposition is performed by heating with a hot filament. Among these, various plasma decomposition methods are preferred, and decomposition by microwave plasma is the most preferred.

本発明においては1通常、以下に示す反応条件下に前記
超硬合金」―にダイヤモンド膜を形成する。
In the present invention, a diamond film is usually formed on the cemented carbide under the reaction conditions shown below.

ダイヤモンドを合成する際の反応圧力としては、通常1
0−5〜103torrであり、好ましくは10−3〜
103 torrである。
The reaction pressure when synthesizing diamond is usually 1
0-5 to 103 torr, preferably 10-3 to
It is 103 torr.

なお、反応圧力が1O−5torrよりも低いと、ダイ
ヤモンド膜の形成速度が遅くなることがあり、方+ 1
0’ torrより高くしてもそれに相当する効果を期
待することができない場合がある。
In addition, if the reaction pressure is lower than 1O-5 torr, the formation rate of the diamond film may be slowed down.
Even if it is made higher than 0' torr, a corresponding effect may not be expected in some cases.

前記超硬合金の表面温度としては、前記原料ガスの活性
化手段により異なるので、−概に決めることはできない
が、通常、常温〜1,200℃であり、好ましくは65
0〜1,100℃である。
The surface temperature of the cemented carbide cannot be determined generally since it varies depending on the activation means of the raw material gas, but it is usually room temperature to 1,200°C, preferably 65°C.
The temperature is 0 to 1,100°C.

なお前記表面温度が常温よりも低いと、ダイヤモンド膜
の形成が不充分になりグラフアイ)ff1分の析出が増
大することがあり、一方、1,200℃を超える場合に
は、前記超硬合金上に形成したダイヤモンド膜が剥離し
易くなることがある。
Note that if the surface temperature is lower than room temperature, the formation of a diamond film may be insufficient and the precipitation of ff1 may increase; on the other hand, if the surface temperature exceeds 1,200°C, The diamond film formed thereon may easily peel off.

反応時間としては、前記に示すダイヤモンドの膜厚とな
るようにダイヤモンド膜の形成速度に応じて適宜に設定
することができる。
The reaction time can be appropriately set depending on the formation rate of the diamond film so as to achieve the diamond film thickness shown above.

以上のような条件下に、超硬合金上に、ダイヤモンドが
結晶成長し、ダイヤモンド膜が形成される。
Under the above conditions, diamond crystals grow on the cemented carbide to form a diamond film.

このようにして得られたダイヤモンド膜付き超硬合金は
、従来のものよりもはるかに大きな密着性を有している
ので、たとえばバイト、カッター、エンドミルなどの各
種工具として特に好適に利用することができる。
The thus obtained diamond-coated cemented carbide has much greater adhesion than conventional ones, so it can be particularly suited for use as various tools such as bits, cutters, and end mills. can.

[実施例] (実施例1〜6.比較例1) この実施例においては、第1表に示す配合量の炭化タン
グステン(+L均粒径2#Lm)とコバルト(f、均粒
径2pm)6frju%と第1表に示す種類および配合
h1の希土類元素(平均粒径2gm)とからなる原料粉
末を粉砕し、ついで、これに補助結合剤を混合してから
プレス成形した。
[Example] (Examples 1 to 6. Comparative Example 1) In this example, tungsten carbide (+L average particle size 2 #Lm) and cobalt (f, average particle size 2 pm) in the amounts shown in Table 1 were used. A raw material powder consisting of 6 frju% and a rare earth element (average particle size 2 gm) of the type and composition h1 shown in Table 1 was pulverized, and then an auxiliary binder was mixed therein and press-molded.

その後、これを予備焼結(900℃、1時間)。Then, this was pre-sintered (900°C, 1 hour).

ついで本焼結(1,450℃、2時間) を行ってJI
S K 105PGN422に準拠した形状の超硬合金
製の切削チップを15)た。
Then, main sintering (1,450℃, 2 hours) was performed to obtain JI.
15) A cutting tip made of cemented carbide having a shape conforming to S K 105 PGN422 was prepared.

この超硬合金からなる切削チップを、ランゲルE(10
倍福釈液、液温50℃、日化精T■)で1回、純水で1
回そしてフロン(R113)で3回の洗詐処理を施すこ
とにより、表面の汚れ、油成分等を除去した。なお、各
回の洗浄操作は60秒であり、フロン洗浄の3回のうち
2回目の洗n1においては超音波処理を併用し、3回目
は蒸気洗浄とした。
A cutting tip made of this cemented carbide was cut into Wrangell E (10
Double-fold dilution solution, liquid temperature 50℃, Nikkasei T■) once, pure water once
Then, the surface was washed with CFC (R113) three times to remove dirt, oil components, etc. from the surface. Note that each cleaning operation was for 60 seconds, and among the three Freon cleanings, the second cleaning n1 used ultrasonic treatment, and the third cleaning was steam cleaning.

つぎに、この切削チップを基材として反応室内に設置し
、基材温度900℃、反応室内の圧力50torrの条
件下に反応を行った。
Next, this cutting chip was placed as a base material in a reaction chamber, and a reaction was carried out under conditions of a base material temperature of 900° C. and a pressure inside the reaction chamber of 50 torr.

なお、前記反応に際しては、−酸化炭素ガスが20モル
%である水素ガスとの混合ガスを原料ガスとして反応室
内へ100 scc諷で供給し、周波数2 、45GH
zのマイクロ波電源の出力を350Wに設定した。
In addition, in the above reaction, a mixed gas containing 20 mol % of -carbon oxide gas and hydrogen gas was supplied into the reaction chamber at a rate of 100 scc as a raw material gas, and the frequency was 2, 45 GH.
The output of the microwave power source of z was set to 350W.

このような条件下に2時間の反応を行なって、前記7.
lli材上に堆積物を得た。
The reaction was carried out for 2 hours under these conditions, and the reaction described in 7.
A deposit was obtained on the lli material.

得られた堆積物について、ラマン分光分析を行なったと
ころ、実施例1〜6および比較例1において得られた堆
積物は、ダイヤモンドであることが判明した。
When the obtained deposits were subjected to Raman spectroscopic analysis, it was found that the deposits obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were diamonds.

なお、得られたダイヤモンドの膜厚を第1表に示す。Note that the film thickness of the obtained diamond is shown in Table 1.

さらに、この実施例においては、得られたダイヤモンド
膜付き切削チップにつき以下の条件下に切削試験を行っ
た。
Further, in this example, a cutting test was conducted on the obtained cutting tip with a diamond film under the following conditions.

波切削材:Al−8重呈%Si合金 しj削速度;800m/秒 送り ; 0.1mm / ray。Wave cutting material: Al-8 weight% Si alloy Cutting speed: 800m/sec Feed: 0.1mm/ray.

νJ込み; 0.25s層。νJ included; 0.25s layer.

切削時間:10分、100分、 1,000分試験後、
ダイヤモンド膜付き切削チップに溶着した被切削材を稀
11!酸で除去し、その切削チップの切刃の状態を走査
型電子顕*btru本電子(株)製、J 5M840 
]で観察することによりダイヤモンド膜の密着性を評価
した。
Cutting time: 10 minutes, 100 minutes, 1,000 minutes after testing,
Rarely 11 pieces of workpiece material welded to a cutting tip with a diamond film! The state of the cutting edge of the cutting tip was removed with acid and examined using a scanning electron microscope *btru J5M840 manufactured by Hondenshi Co., Ltd.
] The adhesion of the diamond film was evaluated by observation.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

なお、第1表における密着性の欄の記号の意味を下記に
示す。
The meanings of the symbols in the column of adhesion in Table 1 are shown below.

○・・・ダイヤモンド膜の剥離がない。○: There is no peeling of the diamond film.

Δ・赤・ダイヤモンド膜が1部剥離した。Δ・Red・Diamond film partially peeled off.

X・・・ダイヤモンド膜が著しく剥離した。X: The diamond film was significantly peeled off.

[発明の効果] 本発明によると、 (1)  M1硬合金とダイヤモンド膜との密着性に優
れ。
[Effects of the Invention] According to the present invention, (1) Excellent adhesion between the M1 hard alloy and the diamond film.

(2)シかも高温にさらされても超硬合金からダイヤモ
ンド膜が容易に剥離することがない。
(2) The diamond film does not easily peel off from the cemented carbide even when exposed to high temperatures.

等の利点を有するダイヤモンド膜付き超硬合金を提供す
ることができる。
It is possible to provide a diamond-coated cemented carbide having the following advantages.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)希土類元素を含有する超硬合金に、炭素源ガスを
含有する原料ガスを励起して得られるガスを接触させる
ことにより形成したダイヤモンド膜を有することを特徴
とするダイヤモンド膜付き超硬合金。
(1) Cemented carbide with a diamond film, characterized in that it has a diamond film formed by contacting a cemented carbide containing a rare earth element with a gas obtained by exciting a raw material gas containing a carbon source gas. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107988584A (en) * 2017-12-20 2018-05-04 深圳先进技术研究院 A kind of hard alloy with diamond thin and its preparation method and application

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CN107988584B (en) * 2017-12-20 2023-04-11 深圳先进技术研究院 Hard alloy with diamond film and preparation method and application thereof

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