JPH02217472A - Diamond tool member and its production - Google Patents

Diamond tool member and its production

Info

Publication number
JPH02217472A
JPH02217472A JP3788289A JP3788289A JPH02217472A JP H02217472 A JPH02217472 A JP H02217472A JP 3788289 A JP3788289 A JP 3788289A JP 3788289 A JP3788289 A JP 3788289A JP H02217472 A JPH02217472 A JP H02217472A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
carbide
diamond
film
intermediate layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3788289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Katsumata
聡 勝又
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Petrochemical Co Ltd filed Critical Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority to JP3788289A priority Critical patent/JPH02217472A/en
Publication of JPH02217472A publication Critical patent/JPH02217472A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce a tool member having high hardness and wear resistance by forming an intermediate layer consisting of a metal-carbide film and a metallic film which are composed of the same metal on a member made of carbide- type sintered hard alloy and then forming a diamond film on the above intermediate layer. CONSTITUTION:A primary intermediate layer consisting of metal carbide and a secondary intermediate layer composed of the same metal as the metal of the above metal carbide are successively formed on a member made of carbide- type sintered hard alloy (WC-Co, WC-TiC-Co, etc.). Further, the metal used here is at least one kind selected from group IVa metals (Ti, etc.), group Va metals (Ta, etc.), and group VIa metals (W, etc.) of the periodic table and silicon. Subsequently, a diamond film is formed on the above intermediate layers by a thermal CVD method, a plasma CVD method, etc. By this method, the tool member on which the diamond film is formed with superior adhesive strength via the intermediate layers can be obtained.

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工具部材およびその製造方法に関
する。さらに詳しく言うと、カーバイト系超硬合金製部
材上に、同一金属からなる金属炭化物被膜と金属被膜と
を順次に形成してなる中間層を介して、ダイヤモンド膜
を密着性良く形成してなるダイヤモンド工具部材および
その製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a diamond tool member and a method for manufacturing the same. More specifically, a diamond film is formed with good adhesion on a carbide cemented carbide member through an intermediate layer formed by sequentially forming a metal carbide film and a metal film made of the same metal. The present invention relates to a diamond tool member and its manufacturing method.

[従来技術と発明が解決しようとする課題]従来、切削
工具、研磨工具、ダイス等の超硬工具や耐摩耗性工具等
の高い硬度や耐摩耗性が要求される工具類としてのダイ
ヤモンド工具が、硬度、耐摩耗性などに著しく優れてい
ることなどから特に好まれている。
[Prior art and problems to be solved by the invention] Conventionally, diamond tools have been used as tools that require high hardness and wear resistance, such as cutting tools, polishing tools, dies, etc., and carbide tools, and wear-resistant tools. It is particularly preferred because of its outstanding hardness, abrasion resistance, etc.

従来、このダイヤモンド工具には、超硬合金や高硬度の
金属等の部材の面上に焼結ダイヤモンドや単結晶ダイヤ
モンドをろう付は等により装着したものが用いられてき
た。
Conventionally, diamond tools have been used in which sintered diamond or single crystal diamond is mounted on the surface of a member such as cemented carbide or high-hardness metal by brazing or the like.

これに対して、近年、CVD法やPVD法などの気相法
ダイヤモンド合成技術を用いて、超硬合金や高硬度の金
属等からなる基材(部材)の面上にダイヤモンド膜を析
出により形成してなるダイヤモンド被覆部材の製造が検
討されており、上記の用途等に適用しようとする試みが
ある。
On the other hand, in recent years, vapor phase diamond synthesis techniques such as CVD and PVD have been used to form a diamond film by precipitation on the surface of a base material (member) made of cemented carbide or high-hardness metal. The production of diamond-coated members made of diamond-coated members has been studied, and attempts have been made to apply them to the above-mentioned uses.

ところで、ダイヤモンドは最も硬い物質であるので、超
硬合金等の基材(m材)の表面に形成されるダイヤモン
ド膜は、その基材(部材)に高い硬度や耐摩耗性を付与
するためのコーティング部材、前記基材(部材)の保!
IIIなどとして有効に利用できるものと考えられる。
By the way, since diamond is the hardest substance, a diamond film formed on the surface of a base material (m-material) such as cemented carbide is used to impart high hardness and wear resistance to the base material (component). Protection of the coating member and the base material (member)!
It is thought that it can be effectively used as III.

たとえば、切削工具、碩磨工具等の超硬工具に使用され
る超硬合金製の基材(部材)の表面にダイヤモンド膜を
形成させると、さらに優れた超硬工具が得られるはずで
ある。
For example, if a diamond film is formed on the surface of a cemented carbide base material (member) used for a carbide tool such as a cutting tool or a polishing tool, an even better carbide tool should be obtained.

しかしながら、超硬合金の表面とダイヤモンドとは1通
常、密着性が悪く、実用に耐える工具を得ることに成功
していない。
However, the adhesion between the surface of cemented carbide and diamond is usually poor, and it has not been possible to obtain a tool that can be put to practical use.

そこで、超硬合金の表面とダイヤモンドとの密着性の向
上を図るために、超硬合金とダイヤモンド膜との間に中
間層を形成する技術が提案されている。
Therefore, in order to improve the adhesion between the surface of the cemented carbide and diamond, a technique has been proposed in which an intermediate layer is formed between the cemented carbide and the diamond film.

たとえば、特開昭58−126972号公報には、超硬
合金の表面に先ずIVa 、 Va 、 Vla族金属
の炭化物、窒化物、ホウ化物および酸化物から選ばれた
一種以上よりなる中間層を形成し、その後に前記中間層
の上にダイヤモンド膜を形成してなるダイヤモンド膜付
き超硬合金が記載されている。
For example, JP-A-58-126972 discloses that an intermediate layer made of one or more selected from carbides, nitrides, borides, and oxides of IVa, Va, and Vla group metals is first formed on the surface of a cemented carbide. However, a cemented carbide with a diamond film is described in which a diamond film is then formed on the intermediate layer.

しかしながら、このような公報に記載されている方法に
おいては、中間層を設けることによって密着性の向上を
図ると言いながら、超硬合金と中間層、中間層とダイヤ
モンド膜との密着性が同時に実用的なレベルにまで充分
に改善されているとは言い難いなどの問題点がある。
However, in the methods described in such publications, although it is said that the adhesion is improved by providing an intermediate layer, it is not possible to improve the adhesion between the cemented carbide and the intermediate layer, and between the intermediate layer and the diamond film at the same time. There are some problems, such as it is difficult to say that it has been sufficiently improved to the standard level.

一方、超硬合金等の超硬工具用基材(部材)とダイヤモ
ンド膜との間に中間層を形成することなく、基材(部材
)の表面とダイヤモンドとの密着性の向上を図る技術も
提案されている。
On the other hand, there is also a technology that aims to improve the adhesion between the surface of the base material (component) and diamond without forming an intermediate layer between the diamond film and the base material (component) for cemented carbide tools such as cemented carbide. Proposed.

たとえば、特開昭63−100182号公報には、Co
を特定量含有し、特定粒径の炭化タングステンからなる
炭化タングステン系超硬合金に、ダイヤモンド膜を形成
してなるダイヤモンド膜付き超硬合金製切削工具チップ
が記載されている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-100182, Co
A cutting tool tip made of cemented carbide with a diamond film is described, which is made by forming a diamond film on a tungsten carbide based cemented carbide made of tungsten carbide containing a specific amount of tungsten carbide and having a specific particle size.

しかしながら、このダイヤモンド膜付き超硬合金製切削
工具チップにおいても、超硬合金とダイヤモンド膜との
密着性が充分に実用的なレベルであるとは言い難く、シ
かも超硬合金とダイヤモンド膜との密着性の向上を図る
ためにCoの含有量を少なくしであるので、超硬合金自
体の靭性、抗折力等の物性の低下を招き、切削工具とし
ての強度が充分ではなくなり、十分な耐久性が得られな
い等の問題点があった。
However, even in this diamond film-coated cemented carbide cutting tool tip, it is difficult to say that the adhesion between the cemented carbide and the diamond film is at a sufficiently practical level, and there is a possibility that the adhesion between the cemented carbide and the diamond film may deteriorate. In order to improve adhesion, the Co content is reduced, which leads to a decrease in physical properties such as toughness and transverse rupture strength of the cemented carbide itself, resulting in insufficient strength as a cutting tool and insufficient durability. There were problems such as not being able to obtain the desired characteristics.

本発明は、前記事情に基づいてなされたものである。The present invention has been made based on the above circumstances.

本発明の目的は、前記問題点を解決し、ダイヤモンド膜
の密着性に優れ、超硬工具や耐摩耗性工具等の高い硬度
と耐摩耗性とを要求される工具類やその部材等として使
用したときにその寿命が大幅に改善された、耐久性等に
優れたダイヤモンド工具部材およびその製造法を提供す
ることにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide excellent adhesion of diamond film, and to be used for tools and their components that require high hardness and wear resistance, such as carbide tools and wear-resistant tools. It is an object of the present invention to provide a diamond tool member having excellent durability and the like, and a method for manufacturing the same, whose life is greatly improved when the tool is used.

[前記課題を解決するための手段] 本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、基材として従来の超硬具等に使用されるカーバ
イト系超硬合金製基材(部材)を用い、前記基材の面上
に特定の中間層を介して気相合成法によりダイヤモンド
膜を設けてなるダイヤモンド工具部材が、ダイヤモンド
膜と中間層および前記中間層と基材であるカーバイト系
超硬合金との密着性が共に優れ、前記目的を達成するこ
とができることを見出し、その知見に基づいて本発明を
完成するに至った。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research to solve the problems described above, the present inventor has developed a carbide-based cemented carbide base material used as a base material in conventional cemented carbide tools, etc. A diamond tool member is a diamond tool member in which a diamond film is provided on the surface of the base material by vapor phase synthesis via a specific intermediate layer using a diamond film, an intermediate layer, and the intermediate layer and the base material. It was discovered that the adhesion to a certain carbide cemented carbide was excellent and the above object could be achieved, and the present invention was completed based on this knowledge.

すなわち、木M請求項1に記載の発明は、カーバイト系
超硬合金製部材の表面に、金属炭化物からなる第一中間
層および前記金属炭化物におけるのと同じ金属で形成さ
れた第二中間層を介して。
That is, the invention according to Claim 1 of Wood M provides a first intermediate layer made of a metal carbide and a second intermediate layer formed of the same metal as the metal carbide on the surface of a carbide cemented carbide member. Via.

ダイヤモンド層が形成されてなることを特徴とするダイ
ヤモンド工具部材てあり、この場合、前記金属は、周期
表rVa族、Va族および”VIa族の金属並びにけい
素の中から選ばれる少なくとも一種以上の金属であるの
が好ましく(請求項2)。
A diamond tool member is characterized in that a diamond layer is formed, and in this case, the metal is at least one selected from metals of group rVa, group Va, and group VIa of the periodic table, and silicon. Preferably, it is metal (Claim 2).

本願請求項3に記載の発明は、カーバイド系超硬合金製
部材の表面に金属炭化物からなる第一中間層を形成した
後に、前記第一中間層の表面に前記金属炭化物における
のと同じ金属からなる第二中間層を形成し、前記第二中
間層の表面にダイヤモンド膜を気相合成法により形成し
てなることを特徴とするダイヤモンド工具部材の製造方
法であり、この場合、前記金属が、周期表IVa族、V
a族およびVIa族の金属並びにけい素の中から選ばれ
る少なくとも一種以上の金属であるのが好ましい(請求
項4)。
In the invention according to claim 3 of the present application, after forming a first intermediate layer made of a metal carbide on the surface of a carbide-based cemented carbide member, the surface of the first intermediate layer is made of the same metal as the metal carbide. A method for manufacturing a diamond tool member, characterized in that a second intermediate layer is formed, and a diamond film is formed on the surface of the second intermediate layer by vapor phase synthesis, in which case the metal is Periodic table group IVa, V
Preferably, it is at least one metal selected from group a and group VIa metals and silicon (Claim 4).

本発明においては、前記第一および第二中間層の形成方
法として、たとえばスパッタリング法。
In the present invention, the method for forming the first and second intermediate layers includes, for example, a sputtering method.

イオンブレーティング法、プラズマCVD法、熱CVD
法などを好適に採用することができる。
Ion blating method, plasma CVD method, thermal CVD
The law can be suitably adopted.

これらの中でも、好ましいのは熱CVD法、プラズマC
VD法である。その理由は、前記第一中間層を形成する
際に、母材中のフリー炭素を炭素源のひとつとするので
、母材を高温(約800〜1.200℃程度)に保持す
る必要があるからである。
Among these, thermal CVD method and plasma C
This is the VD method. The reason is that when forming the first intermediate layer, free carbon in the base material is used as one of the carbon sources, so it is necessary to maintain the base material at a high temperature (approximately 800 to 1,200 degrees Celsius). It is from.

本発明にかかるダイヤモンド工具部材は、超硬合金製基
材(部材)上に直接ダイヤモンド膜を形成してなる従来
のダイヤモンド膜付き超硬合金や従来の中間層を介して
超硬合金製基材(部材)にダイヤモンド膜を形成させて
なるダイヤモンド被覆中間層付き超硬合金よりも、ダイ
ヤモンド膜の密着性が優れている。
The diamond tool member according to the present invention can be applied to a conventional cemented carbide with a diamond film formed by directly forming a diamond film on a cemented carbide base material (member) or a cemented carbide base material formed by forming a diamond film directly on a cemented carbide base material (component), or a diamond tool member formed by forming a diamond film directly on a cemented carbide base material (member). The adhesion of the diamond film is superior to that of a cemented carbide with a diamond-coated intermediate layer formed by forming a diamond film on the (member).

本発明のダイヤモンド工具部材が、ダイヤモンド膜の密
着性に優れ、工具等としての寿命および耐久性に優れて
いるのは、ダイヤモンド膜とカーバイト系超硬合金製部
材(基材)の間に順次に形成された複数の特定中間層を
設けているからである。
The reason why the diamond tool member of the present invention has excellent adhesion of the diamond film and has excellent service life and durability as a tool is that the diamond film and the carbide cemented carbide member (base material) are successively bonded to each other. This is because a plurality of specific intermediate layers are provided.

すなわち、カーバイト系超硬合金製部材(基材)と第一
中間層である炭化物皮膜とは共にカーバイト系であるか
ら馴染み易く、たとえば、熱CVD法により炭化物被膜
を形成する際に、炭化反応を伴いつつ前記基材と炭化物
被膜間において炭素の拡散が起こり、また、ダイヤモン
ド膜と第二中間層である金属皮膜とは、気相合成法によ
りダイヤモンド膜を形成する際に、前記金属皮膜の表面
から内部に向かって負の濃度勾配をもって炭化物が形成
され、さらに、第一中間層の金属炭化物皮膜と第二中間
層である前記金属被膜とは同種の金属を使用している上
に順次、連続的に形成されているので、それぞれの層間
には、はフきりとした界面がなく、金属炭化物皮膜から
金属皮膜へと漸次にあるいは連続的に変化する組成構造
を有しているので、いずれの層間においても、高い密着
性を実現することができるためと考えられる。特に、前
記金属被膜は、金属被膜と言いながらも。
In other words, since both the carbide-based cemented carbide member (base material) and the carbide film that is the first intermediate layer are carbide-based, they are easily compatible, and for example, when forming a carbide film by thermal CVD, Carbon diffusion occurs between the base material and the carbide film while accompanied by a reaction, and the diamond film and the metal film that is the second intermediate layer are separated from each other when the diamond film is formed by vapor phase synthesis. Carbide is formed with a negative concentration gradient from the surface to the inside, and furthermore, the metal carbide film of the first intermediate layer and the metal film of the second intermediate layer are made of the same type of metal, and Since it is formed continuously, there is no clear interface between each layer, and the composition structure changes gradually or continuously from a metal carbide film to a metal film. This is thought to be because high adhesion can be achieved between any layers. In particular, the metal coating is called a metal coating.

部分的に(特にその外側において濃度の高い)炭化物に
変化している傾斜材料的な金属−金属炭化物の組成物か
らなる皮膜になりでいることが推定され、ダイヤモンド
膜の炭素が前記金属被膜の表層部の部分炭化物に侵入す
る形で強固に結合しており、これによって、従来得られ
なかフた前記の高い密着性が実現できるものと考えられ
る。
It is presumed that the film is composed of a graded metal-metal carbide composition that partially changes to carbide (particularly at a high concentration on the outside), and the carbon in the diamond film is absorbed by the metal film. It is believed that the bond is firmly bonded by penetrating the partial carbide in the surface layer, and that this allows the above-mentioned high adhesion to be achieved, which was previously unobtainable.

したがって、本発明のダイヤモンド工具部材は、たとえ
ば、切削工具、研磨工具等のバイト、ダイス、線引きダ
イス、カッター、エンドミル、タップ、ゲージ、ボンデ
ィングツールのヘット等の超硬工具や耐摩耗性工具等の
高い硬度や耐摩耗性を要求される種々の工具類の部材や
その母材等として好適に利用することができる。
Therefore, the diamond tool member of the present invention can be used, for example, in cutting tools, polishing tools, etc., such as bites, dies, wire drawing dies, cutters, end mills, taps, gauges, heads of bonding tools, carbide tools, wear-resistant tools, etc. It can be suitably used as a member of various tools that require high hardness and wear resistance, and as a base material thereof.

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

本願請求項1および2の発明における前記カーバイト系
超硬合金製部材は、超硬工具や耐摩耗性工具等の部材と
してすでに成形されているものであワてもよく1部分的
に成形されているものであってもよく、あるいは特定の
形状に成形されていないものであってもよい、すなわち
、前記カーバイド系超硬合金製部材の形状としては特に
制限はなく、任意の形状であっても良い。
The carbide-based cemented carbide member in the inventions of claims 1 and 2 of the present application may be a member that has already been formed as a member of a cemented carbide tool, a wear-resistant tool, etc., and may be partially formed. In other words, the shape of the carbide-based cemented carbide member is not particularly limited and may be any shape. Also good.

本願請求項1および2の発明における前記カーバイド系
超硬合金製部材としては、従来の超硬工具等に用いられ
るものなど各種のものを使用することができる。それら
の中でも、たとえば、W C−Co系、WC−TiC−
Co系、WC−TiC−TaC−Co系、WC−TiN
−C。
As the carbide-based cemented carbide member in the inventions of claims 1 and 2 of the present application, various materials such as those used in conventional cemented carbide tools can be used. Among them, for example, WC-Co, WC-TiC-
Co-based, WC-TiC-TaC-Co-based, WC-TiN
-C.

系、WC−TiC−TiN−Co系などのカーバイト系
超硬合金などのWCとCOをベースとするものなどを好
適に使用することができる。
A material based on WC and CO, such as a carbide cemented carbide such as a WC-TiC-TiN-Co system, or the like can be suitably used.

ここで、WCの粒径は1通常%0.5#Lm〜10IL
m程度の範囲内にあり、このような粒径範囲にあるWC
を好適に使用することができる。
Here, the particle size of WC is 1% usually 0.5#Lm~10IL
WC in this particle size range.
can be suitably used.

また、前記Coの含有量としては、通常、3〜30重量
%の範囲内にある。
Moreover, the content of Co is usually within the range of 3 to 30% by weight.

なお、前記例示のカーバイト系超硬合金製基材は、敬重
量%以下、好ましくは、1重量%以下の過剰炭素を含有
しているのが好ましい、この過剰炭素は、第一中間層で
ある金属炭化物皮膜を形成させる際に、炭素源として利
用することがてき。
The above-mentioned carbide-based cemented carbide base material preferably contains excess carbon in an amount of % by weight or less, preferably 1% by weight or less. This excess carbon is contained in the first intermediate layer. It can be used as a carbon source when forming certain metal carbide films.

この過剰炭素が金属炭化物皮膜へ拡散することによって
、前記金属炭化物皮膜とカーバイド系超硬合金製部材と
の結合をより強固にすることができる 本発明において、前記第一中間層である炭化物被膜の形
成に使用する金属と前記第二中間層である金属被膜の形
成に使用する金属とは同じ種類である。
In the present invention, the bond between the metal carbide film and the carbide cemented carbide member can be strengthened by diffusing this excess carbon into the metal carbide film. The metal used for forming the second intermediate layer and the metal used for forming the metal coating that is the second intermediate layer are of the same type.

この金属としては、適当な原料を用いて、たとえば熱C
VD法により炭化物被膜を形成可能なものであれば特に
制限はないが1通常、チタン等の周期表IVa族の金属
、タンタル等の周期表Va族の金属、タングステン等の
Vla族の金属およびけい素を好適に使用することがで
きる。これらの中でも、チタン、タンタル、タングステ
ンおよびけい素が好ましく、特にチタン、タングステン
、けい素が好ましい。
This metal can be made from suitable raw materials, for example by heating C.
There is no particular restriction as long as a carbide film can be formed by the VD method; however, metals such as metals in group IVa of the periodic table such as titanium, metals in group Va of the periodic table such as tantalum, metals in group Vla of the periodic table such as tungsten, and silicon are generally used. can be suitably used. Among these, titanium, tantalum, tungsten and silicon are preferred, and titanium, tungsten and silicon are particularly preferred.

なお、これらの金属は、1種単独で使用してもよく、2
種以上を併用してもよい。
Note that these metals may be used alone or in combination with
You may use more than one species in combination.

前記金属炭化物としては、前記金属の各種の炭化物を使
用することができるが、中でもTiC。
As the metal carbide, various carbides of the metals can be used, among which TiC is used.

S i C,WC,TaC等が好ましく、特にTiC,
SiC,WCが好ましい。
S i C, WC, TaC, etc. are preferred, especially TiC,
SiC and WC are preferred.

なお、これらの金属炭化物は、前記金属被膜に用いる金
属と同じ種類の金属からなるものを用いるものであれば
、1種単独で使用してもよく、2種以上を、混合物、固
溶体1組成物等として併用してもよい。
In addition, these metal carbides may be used alone, as long as they are made of the same type of metal as the metal used for the metal coating, or two or more may be used in a mixture, a solid solution, and one composition. It may also be used in combination.

前記第二中間層である金属被膜に用いる金属は、前記炭
化物被膜に用いた金属と同じ種類のものを使用する。金
属皮膜を形成する金属は、一種単独で用いてもよく、2
種以上を併用してもよい。
The metal used for the metal coating that is the second intermediate layer is the same type of metal as the metal used for the carbide coating. The metal that forms the metal film may be used alone, or two types of metals may be used.
You may use more than one species in combination.

本発明のダイヤモンド工具部材は1次の工程:(a)前
記カーバイド系超硬合金製部材の表面上に、前記金属炭
化物からなる炭化物被膜を形成する工程、 (b)上記の工程(a)に続いて、前記金属炭化物被膜
の表面上に、前記金属からなる金属被膜を形成する工程
、および。
The diamond tool member of the present invention includes the following steps: (a) forming a carbide film made of the metal carbide on the surface of the carbide-based cemented carbide member; (b) the step (a) above; Subsequently, a step of forming a metal coating made of the metal on the surface of the metal carbide coating;

(c)前記金属被膜の面上に、気相合成法によりダイヤ
モンド膜を合成する工程、 からなる方法によって製造される。
(c) Synthesizing a diamond film on the surface of the metal film by vapor phase synthesis.

工程(a)において、前記金属炭化物からなる炭化物被
膜の合成に使用する原料ガスとしては、前記金属に対応
する金属源と炭素源からなる各種の化合物および/また
は混合物、あるいはこれらの混合物を使用することがで
きる。
In step (a), various compounds and/or mixtures consisting of a metal source corresponding to the metal and a carbon source, or a mixture thereof are used as the raw material gas used to synthesize the carbide film made of the metal carbide. be able to.

その金属源と炭素源を共に有する化合物としては、前記
金属のメチル化物、エチル化物等のアルキル化物等をは
じめとするアルキル化物などを挙げることができ、中で
も好ましいのはトリメチルシラン等のメチル化物等であ
る。
Examples of the compound having both a metal source and a carbon source include alkylated products such as methylated products, ethylated products, etc. of the above-mentioned metals, and preferred among them are methylated products such as trimethylsilane. It is.

前記金属源でありかつ分子中に炭素源を有しない化合物
(金属源化合物)としては、適当な炭素源ガスと一緒に
使用することにより前記炭化物被膜を形成することがで
きるのであれば特に制限はないが、通常、前記金属の水
素化物、塩化物、フッ化物等のハロゲン化物など、具体
的には、たとえば、四塩化チタン、シランガス、四塩化
けい素、六フッ化タングステン、六塩化タングステン、
五塩化タンタルなどを挙げることができる。
There are no particular restrictions on the compound (metal source compound) that is the metal source and does not have a carbon source in its molecule, as long as it can form the carbide film when used together with an appropriate carbon source gas. However, halides such as hydrides, chlorides, and fluorides of the metals mentioned above are usually used, specifically, for example, titanium tetrachloride, silane gas, silicon tetrachloride, tungsten hexafluoride, tungsten hexachloride,
Examples include tantalum pentachloride.

なお、これらは一種単独で用いてもよく、2種以上を併
用してもよい。
In addition, these may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

前記金属源化合物は、適当な炭素源ガスとともに使用す
るのが良い。
The metal source compound is preferably used in conjunction with a suitable carbon source gas.

この炭素源ガスとしては、前記金属源化合物とともに用
いて前記炭化物被膜を形成可能なものであれq特に制限
はないが、通常、メタン、エタン、プロパン等の飽和炭
化水素をはじめとする炭化水素などを好適に使用するこ
とができ、特にメタンが好ましい。
The carbon source gas is not particularly limited as long as it can be used together with the metal source compound to form the carbide film, but it usually includes hydrocarbons including saturated hydrocarbons such as methane, ethane, and propane. can be suitably used, with methane being particularly preferred.

なお、これらは一種単独で用いてもよく、2種以上を併
用してもよい。
In addition, these may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、工程(a)で使用する前記原料ガスは、水素等の
適当な活性ガスや不活性ガスとの混合ガス、あるいはこ
れらをキャリアーガスとして使用することができる。
Further, the raw material gas used in step (a) can be a mixed gas with an appropriate active gas such as hydrogen or an inert gas, or can be used as a carrier gas.

この不活性ガスとしては、後記のものを使用することが
できる。
As this inert gas, those described below can be used.

この原料ガス(反応ガス)の具体例としては、TiCか
らなる炭化物被膜を合成する場合には、たとえば、■T
 i C1aとCH,とH2との混合ガス、SiCから
なる炭化物被膜を合成する場合には、たとえば、@S 
i I(4とCH4あるいはSi)!<とCH4とH2
との混合ガス、WCからなる炭化物被膜を合成する場合
には、@WFsとCH4あるいはWF、とCHaとH2
との混合ガスなどを好適に使用することができる。
As a specific example of this raw material gas (reactive gas), when synthesizing a carbide film made of TiC, for example,
i When synthesizing a carbide film made of a mixed gas of C1a, CH, and H2, and SiC, for example, @S
i I (4 and CH4 or Si)! < and CH4 and H2
When synthesizing a carbide film consisting of WC, @WFs and CH4 or WF, CHa and H2
Mixed gases with and the like can be suitably used.

前記炭化物被膜は8たとえば5CvD法を採用して、前
記原料ガスを前記カーバイド系超硬合金製部材の所望の
面上に、前記キャリアーガスともに流通させるなどして
、接触・反応させることによって形成することができる
The carbide film is formed by, for example, employing a 5CvD method, by flowing the raw material gas together with the carrier gas onto a desired surface of the carbide-based cemented carbide member to cause contact and reaction. be able to.

この熱CVD法における、反応圧力としては、通常、 
10−” 〜760丁0「「好ましくは1〜100To
rrの範囲内とするのが適当である0反応温度は、使用
する原料ガス(反応ガス)の種類や組成等により異なる
ので一様に規定することができないが1通常、  11
00〜1.20(1℃の範囲内好ましくは、l、(1(
10±100℃にするのが適当である。なお、原料ガス
(反応ガス)として、たとえば前記■の混合ガスを用い
る場合には、反応温度を、通常、900〜1.100℃
の範囲内とするのが好適である。また、この反応温度は
、工程(b)における前記金属被膜の形成の際の反応温
度等を含めて、後記の様に適当な温度モードに制御する
のが良い。
The reaction pressure in this thermal CVD method is usually
10-" to 760To0""preferably 1 to 100To
The reaction temperature, which is suitable to be within the range of rr, cannot be uniformly defined because it varies depending on the type and composition of the raw material gas (reactant gas) used, but 1Usually, 11
00 to 1.20 (within the range of 1°C, preferably l, (1(
It is appropriate to set the temperature to 10±100°C. In addition, when using, for example, the mixed gas of (1) above as the raw material gas (reaction gas), the reaction temperature is usually 900 to 1.100°C.
It is preferable to set it within the range of . Further, this reaction temperature, including the reaction temperature during the formation of the metal coating in step (b), is preferably controlled to an appropriate temperature mode as described later.

前記工程(b)は、前記工程(a)に引き続いて行う、
この工程(b)において、前記金属被膜の金属源として
使用する原料ガスとしては、前記工程(a)で使用した
金属源ガスと同じ種類の金属からなり、かつ実質的に炭
素を有しない金属源を使用することができる。
The step (b) is performed subsequent to the step (a),
In this step (b), the raw material gas used as a metal source for the metal coating is a metal source that is made of the same type of metal as the metal source gas used in the step (a) and that does not substantially contain carbon. can be used.

ここで、工程(a)と工程(b)を効率よく引き続いて
行う点などから、前記工程(a)において、金属源と炭
素源とをそれでれ別々のガスとして、これらを混合して
なる原料ガスを使用し、工程(a)から工程(b)に引
き継ぐ際に、炭素源ガスのみの供給を止めて炭素源を実
質的に含まない金属源ガスまたは金属源ガス含有ガスに
切り替える方式が好適である。
Here, from the point of efficiently performing step (a) and step (b) successively, in the step (a), the metal source and the carbon source are used as separate gases, and the raw material obtained by mixing them is used. When using a gas and taking over from step (a) to step (b), it is preferable to stop the supply of only the carbon source gas and switch to a metal source gas that does not substantially contain a carbon source or a metal source gas-containing gas. It is.

具体的には、たとえば、工程(a)においては、前記■
、[相]または@の混合ガスを用い、工程(b)に引き
継ぐ際にCH4の供給のみを停止する方式が好適である
Specifically, for example, in step (a), the above
It is preferable to use a mixed gas of , [phase] or @, and only stop the supply of CH4 when proceeding to step (b).

前記金属被膜は、熱CVD法の条件で、前記工程(b)
における原料ガスを工程(a)で形成された炭化物被膜
の所望の面上に、前記キャリアーガスともに流通させる
などして、接触・反応させることによつて形成すること
ができる。
The metal coating is formed in the step (b) under the conditions of the thermal CVD method.
The carbide film can be formed by flowing the raw material gas together with the carrier gas onto a desired surface of the carbide film formed in step (a) to cause contact and reaction.

この工程(b)のMCVD法における、反応圧力として
は1通常、 10−” 〜760Torr好ましくは1
〜100Torrの範囲内とするのが適当である0反応
温度は、使用する原料ガス(反応ガス)の種類や組成等
により異なるので一概に規定することができないが、通
常、工程(a)で用いる温度よりも低い温度、好ましく
は、200℃程度低い温度とするのが適当である。この
ように、工程(a)より低い温度とすることによって、
金属炭化物皮膜から金属被膜へ炭素が必要以上に拡散す
るのを制限し、後に前記金属被膜の面上にダイヤモンド
膜を形成する際に、ダイヤモンド膜側から金属皮膜へと
炭素が拡散することによる部分的な金属炭化物の形成を
より有効に行うために十分な金属を前記金属被膜の表層
部に残しておくことができ、結果としてダイヤモンド膜
と前記金属被膜の結合をより有効に強化することができ
る。
In the MCVD method of step (b), the reaction pressure is usually 1, 10-” to 760 Torr, preferably 1
The reaction temperature, which is suitably within the range of ~100 Torr, cannot be unconditionally defined because it varies depending on the type and composition of the raw material gas (reactant gas) used, but it is usually used in step (a). It is appropriate to set the temperature to be lower than the above temperature, preferably about 200°C. In this way, by setting the temperature lower than that in step (a),
This is due to carbon diffusion from the diamond film side to the metal film when a diamond film is later formed on the surface of the metal film. Sufficient metal can be left in the surface layer of the metal coating to more effectively form metal carbides, and as a result, the bond between the diamond film and the metal coating can be more effectively strengthened. .

なお、工程(b)における反応温度は、工程(a)の反
応温度を含めて、さらに工程(C)を工程(b)に続け
て行う場合にはこの工程(C)の反応温度を含めて、適
当なモードに制御するのが良い。
In addition, the reaction temperature in step (b) includes the reaction temperature in step (a), and if step (C) is performed consecutively to step (b), it also includes the reaction temperature in this step (C). , it is better to control it to an appropriate mode.

この工程(a)から工程(b)にわたる反応温度等のモ
ードとして、たとえば、第1図に例示のように、工程(
a)を反応温度T、、’Cで行い、その後この温度で炭
素源ガスの供給のみを止めることにより工程(b)を開
始し、同時に反応温度を781℃からこれよりたとえば
200℃程度低いT。
As the mode of reaction temperature etc. from step (a) to step (b), for example, as illustrated in FIG.
Step a) is carried out at a reaction temperature T,, 'C, and then step (b) is started by stopping only the supply of carbon source gas at this temperature, and at the same time the reaction temperature is lowered from 781°C to T, for example, about 200°C lower than this. .

℃まて連続的に降下させて、その後T、、”Cに保つて
工程(b)を継続する方式、あるいはこれに準じた方式
が好適に利用することができる。なお、第1図は、工程
(b)に引き続いて工程(c)を行う場合の工程(b)
から工程(C)にわたる反応温度の好適なモードの一例
についても示しである。すなわち、工程(b)において
金属被膜の厚みを実質的に確保するまて反応温度なT 
−* ’cに保持したのち、反応温度を10℃から後述
のダイヤモンド膜の合成に適合した反応温度T、、”c
まで上昇させ2反応源度が実質的に11℃となったら、
原料ガスを後記のダイヤモンド膜の合成に適合したもの
に切り替え、ダイヤモンド膜合成工程すなわち工程(C
)を行う方式、あるいはこれに準じた方式を好適に採用
することがてきる。
It is preferable to use a method in which the temperature is continuously lowered to T.degree. C., and then the step (b) is continued while maintaining the temperature at T. Step (b) when performing step (c) subsequent to step (b)
Also shown is an example of a suitable mode of reaction temperature from step (C) to step (C). That is, in step (b), the reaction temperature T is set to substantially ensure the thickness of the metal coating.
−* 'c, then the reaction temperature was changed from 10°C to a reaction temperature T suitable for the synthesis of the diamond film described later, "c
When the temperature is increased to 2 and the temperature becomes substantially 11°C,
The raw material gas is changed to one suitable for diamond film synthesis described later, and the diamond film synthesis process, that is, step (C
) or a similar method can be suitably adopted.

本発明のダイヤモンド工具部材において、前記炭化物被
膜および金属被膜の厚みは、それぞれの層の界面がはり
きりしないなどの理由によって。
In the diamond tool member of the present invention, the thicknesses of the carbide film and the metal film are determined because the interface between the respective layers is not sharp.

明確に規定することは困難なのであるが、炭化物被膜の
厚みは1通常、 0.1 =10pm程度、好ましくは
、0.2〜5#L111程度の範囲内とするのが適当で
あり、一方、金属被膜の厚みは2通常、0.05〜1.
5 #Lm程度、好ましくは、0.1 S−1終m程度
の範囲内とするのが適当である。
Although it is difficult to define it clearly, it is appropriate that the thickness of the carbide film is usually within the range of about 0.1 = 10 pm, preferably about 0.2 to 5#L111; The thickness of the metal coating is usually 0.05 to 1.
It is appropriate to set it within the range of about 5 #Lm, preferably about 0.1 S-1 m.

この炭化物被膜の厚みが小さすぎると、中間層の所期の
効果が奏されなくなることがあり、−方、大きすぎると
、中間層内部での強度が充分ではなくなって密着性の低
下を招くことがある。同様に、前記金属被膜の厚みが小
さすぎると、中間層の所期の効果が奏されなくなること
があり、−方、大きすぎると、中間層内部での強度が充
分ではなくなったり、前記工程(C)において前記金属
被膜の炭化を充分に行なうことができなくなったりして
密着性の低下を招くことがある。
If the thickness of this carbide film is too small, the desired effect of the intermediate layer may not be achieved; on the other hand, if it is too thick, the strength within the intermediate layer may not be sufficient, leading to a decrease in adhesion. There is. Similarly, if the thickness of the metal coating is too small, the desired effect of the intermediate layer may not be achieved, and if it is too large, the strength within the intermediate layer may not be sufficient, or the process ( In C), the metal coating may not be sufficiently carbonized, leading to a decrease in adhesion.

次に、ダイヤモンド膜およびその形成工程について詳細
に説明する。
Next, the diamond film and its formation process will be explained in detail.

本発明のダイヤモンド工具部材は、前記工程(b)によ
り形成された金属被膜の所望の面上に気相合成法により
ダイヤモンド膜を形成させることにより得ることができ
る。このダイヤモンド膜の合成工程すなわち前記工程(
c)は、前記工程(b)に引き続いて連続的に行うのが
、通常プロセスの効率等の点から好適であるが、必ずし
もこれに限定されるものではない。
The diamond tool member of the present invention can be obtained by forming a diamond film by vapor phase synthesis on a desired surface of the metal coating formed in step (b). This diamond film synthesis step, that is, the step (
It is usually preferable to carry out c) continuously following step (b) from the viewpoint of process efficiency, but the method is not necessarily limited to this.

本発明のダイヤモンド工具部材において、前記ダイヤモ
ンド膜の厚みは、前記したように前記ダイヤモンド膜と
その下地である金属被膜とのはっきりとした境界面を決
めることが困難である等の理由によって、厳密に規定す
ることができないのであるが、通常、0.1〜1004
m程度、好ましくは、0.2〜ffOpm程度にするの
が適当である。
In the diamond tool member of the present invention, the thickness of the diamond film is not strictly determined due to the difficulty in determining a clear interface between the diamond film and the underlying metal film as described above. Although it cannot be specified, it is usually 0.1 to 1004
It is appropriate to set it to about m, preferably about 0.2 to ffOpm.

このダイヤモンド膜があまり薄いと所定の金属被膜の表
面を充分に被覆することができないことがあり、一方、
ダイヤモンド膜の厚みかあまり大きいとダイヤモンド膜
が剥離することがある。
If this diamond film is too thin, it may not be able to sufficiently cover the surface of a given metal coating;
If the thickness of the diamond film is too large, the diamond film may peel off.

なお、本発明においては、単にダイヤモンドと言うとき
、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
素を含むものである。
In the present invention, the term "diamond" includes, in addition to diamond, diamond that partially contains diamond-like carbon and diamond-like carbon.

前記ダイヤモンド膜の形成する際に用いる炭素源化合物
(炭素源ガス)としては、通常用いられているものなど
各種のものを使用することができる。
As the carbon source compound (carbon source gas) used when forming the diamond film, various compounds such as those commonly used can be used.

この炭素源ガスとしては、たとえば、メタン。Examples of this carbon source gas include methane.

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、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;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、−酸化炭素。
Paraffinic hydrocarbons such as ethane, propane, butane;
Olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene, and butylene; Acetylenic hydrocarbons such as acetylene and arylene; Diolefinic hydrocarbons such as butadiene and allene; Alicyclic hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as cyclobutadiene, benzene, toluene, xylene, and naphthalene; Ketones such as acetone, diethyl ketone, and benzophenone; Alcohols such as methanol and ethanol;
Other oxygen-containing hydrocarbons; Amines such as trimethylamine and triethylamine; Other nitrogen-containing hydrocarbons;
Carbon dioxide, - carbon oxide.

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
ともできる。
Carbon peroxide: In addition, although not a single substance, Fire Service Act hazardous materials class 4 and class 1 such as gasoline, class 2 petroleum such as kerosene, turpentine, and camphor oil, class 3 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炭化水素、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、−酸化炭素であり、最も好ま
しいのは一酸化炭素である。
Among these, preferred are paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, and propane, ketones such as acetone and benzophenone, amines such as trimethylamine and triethylamine, carbon dioxide, and carbon oxide, and the most preferred are monoxide. It is carbon.

なお、これらは一種単独で用いてもよく、2種以上を混
合ガス等として併用してもよい、また、これらは、水素
等の活性ガスやヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン
、窒素等の不活性と混合して用いてもよい。
In addition, these may be used alone, or two or more may be used in combination as a mixed gas, etc., and these may be used with active gases such as hydrogen or inert gases such as helium, argon, neon, xenon, nitrogen, etc. It may be used in combination with.

原料ガスがメタンガス(C1,)を含有する場合。When the raw material gas contains methane gas (C1,).

メタンガスの含有量は1モル%未満であるのが好ましい
Preferably, the content of methane gas is less than 1 mol%.

また、特に−酸化炭素が好ましいのは、−酸化炭素を1
〜80モル%という高い濃度で有する原料ガスを使用し
てダイヤモンド膜を合成することがてきるので、前記金
属被膜の表層部分からより深くまで炭化反応を有効に進
めることができ、金属被膜とダイヤモンド膜との密着性
をより向上させることができるからである。
Moreover, -carbon oxide is particularly preferable because -carbon oxide is 1
Since a diamond film can be synthesized using a raw material gas having a high concentration of ~80 mol%, the carbonization reaction can be effectively progressed from the surface layer of the metal film to a deeper level, and the metal film and diamond This is because the adhesion to the film can be further improved.

また、好適な炭素源ガスとして一酸化炭素を使用する場
合、−酸化炭素と水素ガスとを組合わせるのが好ましい
、−酸化炭素と水素ガスとを組合わせたjX料ガスによ
ると、ダイヤモンド膜の成長速度が速い(たとえば、同
一条件では、メタンと水素ガスとを組合わせた原料ガス
の場合の2〜10倍のダイヤモンド薄膜の成長速度が得
られることがある。)。
In addition, when using carbon monoxide as a suitable carbon source gas, - it is preferable to combine carbon oxide and hydrogen gas, - jX source gas that is a combination of carbon oxide and hydrogen gas, The growth rate is fast (for example, under the same conditions, a diamond thin film can grow 2 to 10 times faster than when using a raw material gas that is a combination of methane and hydrogen gas).

前記−酸化炭素としては特に制限がなく、たとえば石炭
、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
ることがてきる。
The carbon oxide is not particularly limited, and for example, sufficiently purified generator gas or water gas obtained by hot reaction of coal, coke, etc. 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、水の電解、
鉄と水蒸気との反応1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 the gasification of petroleum, the transformation of natural gas, water gas, etc., the electrolysis of water,
Reaction of Iron and Steam 1. A sufficiently purified product obtained by complete gasification of coal can be used.

水素ガスと一酸化炭素との混合ガスを原料ガスとして使
用する場合、−酸化炭素ガスの含有量が1通常1〜80
モル%、好ましくは1〜60モル%、さらに好ましくは
10〜60モル%となる割合で原料ガスを調製する。
When using a mixed gas of hydrogen gas and carbon monoxide as a raw material gas, the content of -carbon oxide gas is usually 1 to 80
The raw material gas is prepared at a ratio of mol%, preferably 1 to 60 mol%, more preferably 10 to 60 mol%.

前記混合ガス中の一酸化炭素ガスの含有量が1モル%よ
りも少ないと、ダイヤモンド膜の成長速度が十分に得ら
れないことがあり、一方、−酸化炭素ガスの含有量が8
0モル%を越えると、グラファイトが析出して堆積する
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。
If the content of carbon monoxide gas in the mixed gas is less than 1 mol%, a sufficient growth rate of the diamond film may not be obtained;
If it exceeds 0 mol%, graphite may precipitate and the purity of the diamond component in the deposited diamond film may decrease.

前記炭素源ガスもしくはこれを含有する原料ガスは、活
性化(励起)状態で、前記金属被膜の所定の面上に1通
常、適当なキャリアーガスとともに流通させるなどして
、接触・反応させて、所望の性状のダイヤモンド膜を形
成させる。
The carbon source gas or the raw material gas containing the carbon source gas is brought into contact and reacted in an activated (excited) state by flowing it over a predetermined surface of the metal coating, usually with a suitable carrier gas, A diamond film with desired properties is formed.

このキャリアーガスとしては、通常、前記例示の不活性
ガス、必要に応じて水素等の反応性ガスあるいはこれら
の混合ガスを使用することができる。また、このキャリ
アーガスには、所望によリ、水蒸気、酸素等の添加ガス
を含有させることもできる。
As this carrier gas, the above-mentioned inert gases and, if necessary, reactive gases such as hydrogen, or mixed gases thereof can be used. Moreover, this carrier gas can also contain additive gases such as phosphorus, water vapor, and oxygen, if desired.

本発明において、前記ダイヤモンド膜の形成には、公知
の方法、たとえば、CVD法、PVD法、PCVD法、
これらを組み合わせた方法等の各種のダイヤモンド膜気
相合成法を利用することができる。
In the present invention, the diamond film is formed by a known method, such as a CVD method, a PVD method, a PCVD method,
Various diamond film vapor phase synthesis methods, such as methods combining these methods, can be used.

これらの中でも、通常、EACVD方式を含めた各種の
熱フイラメント法、熱プラズマ法を含めた各種の直流プ
ラズマCVD法、熱プラズマ法を含めた各種の高周波プ
ラズマCVD法、ECR法を含めたマイクロ波プラズマ
CVD法などが好適に使用することができる。中でも、
各種プラズマCVD法などが好ましく、特にマイクロ波
プラズマCVD法が好ましい。
Among these, various thermal filament methods including the EACVD method, various direct current plasma CVD methods including the thermal plasma method, various high frequency plasma CVD methods including the thermal plasma method, and microwave methods including the ECR method are generally used. A plasma CVD method or the like can be suitably used. Among them,
Various plasma CVD methods are preferred, and microwave plasma CVD method is particularly preferred.

前記ダイヤモンド膜の形成のための反応条件としては、
特に制限はなく、前記のそれデれ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 reaction conditions for forming the diamond film are as follows:
There are no particular limitations, and reaction conditions commonly used in the above-mentioned vapor phase synthesis methods can be applied.

たとえば、反応圧力は1通常、 10”’〜10”To
rr、好ましくは、IP’〜10’ Torrの範囲内
とするのが適当である。この反応圧力が10−’Tor
rよりも低いと、ダイヤモンド薄膜の形成速度が遅くな
ることがある。一方、10’ Torrより高くしても
それに相当する効果は奏されない。
For example, the reaction pressure is typically 10'' to 10''To
rr, preferably within the range of IP' to 10' Torr. This reaction pressure is 10-'Tor
If it is lower than r, the formation rate of the diamond thin film may become slow. On the other hand, even if it is made higher than 10' Torr, no corresponding effect will be achieved.

反応温度(前記金属被膜の表面の温度)は、前記原料ガ
スの活性化手段等により異なるので、概に規定すること
はできないが1通常、常温〜1.200℃、好ましくは
、600〜t、ioo℃の範囲内とするのが適当である
。この温度が常温よりも低いと、ダイヤモンド膜の形成
が不充分となることがあり、一方、 1,700℃を超
えると、エツチング効果が顕著になり、ダイヤモンド膜
が形成されないことがある。
The reaction temperature (temperature of the surface of the metal coating) cannot be generally defined because it varies depending on the activation means of the raw material gas, etc.; however, it is usually room temperature to 1.200°C, preferably 600 to 1.200°C, It is appropriate that the temperature be within the range of ioo°C. If this temperature is lower than room temperature, the formation of a diamond film may be insufficient; on the other hand, if it exceeds 1,700°C, the etching effect becomes significant and a diamond film may not be formed.

反応時間はダイヤモンド膜の厚みが所望の厚みとなるよ
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
のが好ましい。
The reaction time is preferably set appropriately depending on the formation rate of the diamond film so that the diamond film has a desired thickness.

以上のようにして本発明のダイヤモンド工具部材を製造
することができる。
The diamond tool member of the present invention can be manufactured in the manner described above.

本発明のダイヤモンド工具部材は、従来のダイヤモンド
(薄)!I付き超硬合金、従来の中間層を有するダイヤ
モンド膜付き中間層型超硬合金と比べて、特にダイヤモ
ンド膜の密着性に著しく優れており、超硬工具等として
の寿命が著しく改善されており、たとえば、切削工具、
研磨工具等のバイト、ダイス、線引きダイス、カッター
、エンドミル、タップ、ゲージ、ボンディングツールの
ヘッド等の超硬工具や耐摩耗性工具等の高い硬度や耐摩
耗性を要求される種々の工具類の部材等として好適に利
用することができる。
The diamond tool member of the present invention is a conventional diamond (thin)! Compared to cemented carbide with I and conventional intermediate layer type cemented carbide with a diamond film, it has particularly excellent adhesion of the diamond film, and its life as a cemented carbide tool is significantly improved. , for example, cutting tools,
Various types of tools that require high hardness and wear resistance, such as grinding tool bits, dies, wire drawing dies, cutters, end mills, taps, gauges, carbide tools such as bonding tool heads, and wear-resistant tools. It can be suitably used as a member or the like.

[実施例] (実施例1〜6および比較例1〜5) 基材として、過剰炭素を含有するW C−C。[Example] (Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5) WCC containing excess carbon as a base material.

系のカーバイド系超硬合金製工具部材(Co:10重量
%;残りはWCおよび過剰炭素であり、炭素含量はWC
中のものを含めて5.1重量%:工具形状: 5PGN
 421/ラウンドホーニング、R閣0.05■朧;旧
P処理品)を用い、その面上に第1図に示す温度および
原料ガスの供給モードを用いて、下記示す条件により、
順次、炭化物被膜、金属被膜、ダイヤモンド膜を合成し
、所望のダイヤモンド被覆部材のサンプルを製造した。
A carbide-based cemented carbide tool member (Co: 10% by weight; the remainder is WC and excess carbon, and the carbon content is WC
5.1% by weight including contents: Tool shape: 5PGN
421/round honing, Raku 0.05■ hazy; old P treated product), and using the temperature and raw material gas supply mode shown in Figure 1 on the surface, under the conditions shown below,
A carbide film, a metal film, and a diamond film were sequentially synthesized to produce a sample of a desired diamond-coated member.

■炭化物被膜合成工程[工程(a)]および金属被膜合
成工程[工程(b)] : 反応温度を第1図に示すモード[T 、、= i、oo
■ Carbide film synthesis step [step (a)] and metal film synthesis step [step (b)]: Set the reaction temperature to the mode shown in FIG. 1 [T, , = i, oo
.

(”C)、T、*−800℃ 、T、3=900℃]に
し。
(“C), T, *-800℃, T, 3=900℃].

熱CVD法により炭化物被膜、金属被膜を順次に合成し
た。
A carbide film and a metal film were sequentially synthesized by thermal CVD.

原料ガスとしては工程(a)では、第1表に示す金属源
ガス(5容量%)とメタン(5容量%)と水素(90容
量%)の混合ガスを用い、工程(b)ではメタンの供給
のみをストップした。
As the raw material gas, in step (a), a mixed gas of metal source gas (5% by volume), methane (5% by volume), and hydrogen (90% by volume) shown in Table 1 is used, and in step (b), methane is used. Only the supply was stopped.

なお、原料ガスの供給流量は両工程共に1.000sc
cmとした。
In addition, the supply flow rate of raw material gas is 1.000sc in both processes.
cm.

各工程の反応時間および得られたそれぞれの膜の膜厚、
金属被膜の炭化率は、第1表に示す、なお、炭化物被膜
および金属被膜の成膜速度は、それでれ、4終m/hr
程度および2終m / h r程度であった。
The reaction time of each step and the thickness of each film obtained,
The carbonization rate of the metal coating is shown in Table 1, and the deposition rate of the carbide coating and metal coating is 4 m/hr.
and 2 m/hr.

■ダイヤモンド膜の合成工程[工程(C)]:反応温度
をT 、 s −900< ”c )とし、マイクロ波
PCVD法により、ダイヤモンド膜を合成した。
(2) Synthesis step of diamond film [Step (C)]: A diamond film was synthesized by the microwave PCVD method at a reaction temperature of T, s -900 <``c''.

原料ガスとしては、−酸化炭素(20volりと水素と
の混合ガスを用い、供給全流量は100゜C,とじた。
As the raw material gas, a mixed gas of -carbon oxide (20 vol) and hydrogen was used, and the total flow rate was kept at 100°C.

反応時間および得られた膜の膜厚および分析結果は、第
1表に示す。
The reaction time, the thickness of the obtained film, and the analysis results are shown in Table 1.

ダイヤモンド膜につきラマンスペクトルによる成分分析
を行なったところ、いずれもダイヤモンド状炭素を一部
含有しているものの、 1333c■−1にシャープな
ピークをもつ結晶性の良好なダイヤモンド膜であること
が確認された。
Component analysis of the diamond films by Raman spectroscopy revealed that although they all contained some diamond-like carbon, they were diamond films with good crystallinity, with a sharp peak at 1333c■-1. Ta.

なお、成膜速度は、168μm/hr程度てあ)た。Note that the film formation rate was approximately 168 μm/hr.

上記で得られたそれぞれのサンプルを旋盤の切削刃とし
て用い、下記の条件で切削テストを行い、性能評価を行
った。
Each of the samples obtained above was used as a cutting blade for a lathe, and a cutting test was conducted under the following conditions to evaluate performance.

被切削材としてSiを8重量%の割合て含有するアルミ
合金を用い、これを切削線速度600s/sin、送り
 0.2mm/rev 、切込み0.2−  の条件に
て旋盤加工し、この加工時および加工後のダイヤモンド
膜の摩耗または剥離状態等をant。
An aluminum alloy containing 8% by weight of Si was used as the material to be cut, and this was machined using a lathe at a linear cutting speed of 600 s/sin, a feed rate of 0.2 mm/rev, and a depth of cut of 0.2-. ant to measure the state of wear or peeling of the diamond film during and after processing.

た。Ta.

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

なお、第1表中の切削時間の欄に示すx印は、刃先のダ
イヤモンド膜が摩耗または剥離して下地の金属被膜が見
えた状態を示し、Q印は下地が見えない状態を表し、下
地が見えた時を工具の寿命が尽きた時と判定した。
Note that the x mark in the cutting time column in Table 1 indicates a state in which the diamond film on the cutting edge has worn or peeled off and the underlying metal coating is visible, and the Q mark indicates a state in which the underlying metal coating is not visible. The tool was judged to have reached the end of its life when it appeared.

第1表の結果から、本発明のダイヤモンド工具部材が従
来のダイヤモンド工具部材と比べて寿命が著しく改善さ
れていることがわかる。これは、本発明のダイヤモンド
工具部材のダイヤモンド膜の密着性が著しく優れている
ことによるものである。
From the results in Table 1, it can be seen that the life of the diamond tool member of the present invention is significantly improved compared to the conventional diamond tool member. This is due to the extremely excellent adhesion of the diamond film of the diamond tool member of the present invention.

(以下余白) [発明の効果] 本発明によると、基材であるカーバイド系超硬合金製部
材とダイヤモンド膜の間に特定の中間層を設けているの
で、各層間が強固に結合しており、ダイヤモンド膜の密
着性に優れ、超硬工具や耐摩耗性工具等の高い硬度と耐
摩耗性を要求される工具類やその部材等として使用した
ときに寿命等の耐久性に著しく優れたダイヤモンド部材
およびその製造法を提供することができる。
(The following is a blank space) [Effects of the Invention] According to the present invention, since a specific intermediate layer is provided between the carbide cemented carbide base material and the diamond film, each layer is strongly bonded. , diamond film has excellent adhesion, and when used as tools and components that require high hardness and wear resistance, such as carbide tools and wear-resistant tools, diamond has extremely long lifespan and other durability. A member and a method for manufacturing the same can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は1本発明のダイヤモンド工具部材の製造工程に
好適に用いられる1バッチ方式による反応ダイアグラム
(反応温度および原料ガスの供給モード)の−例な略示
したグラフである。 図中の縦軸は、反応温度(実線)および供給原料ガス中
の炭素源ガスの濃度(−点鎖線)を任意単位で示すもの
であり、横軸は、反応時間を示す、また、r、、、 T
jll T113は1反応源度(”C)を表わす。
FIG. 1 is a graph schematically showing an example of a reaction diagram (reaction temperature and raw material gas supply mode) according to a one-batch method preferably used in the manufacturing process of a diamond tool member of the present invention. The vertical axis in the figure shows the reaction temperature (solid line) and the concentration of carbon source gas in the feed gas (-dotted line) in arbitrary units, and the horizontal axis shows the reaction time, and r, ,, T
jll T113 represents 1 reactant degree ("C).

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)カーバイド系超硬合金製部材の表面に、金属炭化
物からなる第一中間層および前記金属炭化物におけるの
と同じ金属で形成された第二中間層を介して、ダイヤモ
ンド層が形成されてなることを特徴とするダイヤモンド
工具部材。
(1) A diamond layer is formed on the surface of a carbide cemented carbide member through a first intermediate layer made of metal carbide and a second intermediate layer made of the same metal as the metal carbide. A diamond tool member characterized by:
(2)前記金属は、周期表IVa族、Va族およびVIa族
の金属並びにけい素の中から選ばれる少なくとも一種以
上の金属である請求項1に記載のダイヤモンド工具部材
(2) The diamond tool member according to claim 1, wherein the metal is at least one metal selected from metals of group IVa, group Va, and group VIa of the periodic table, and silicon.
(3)カーバイド系超硬合金製部材の表面に金属炭化物
からなる第一中間層を形成した後に、前記第一中間層の
表面に前記金属炭化物におけるのと同じ金属からなる第
二中間層を形成し、前記第二中間層の表面にダイヤモン
ド膜を気相合成法により形成してなることを特徴とする
ダイヤモンド工具部材の製造方法。
(3) After forming a first intermediate layer made of metal carbide on the surface of the carbide cemented carbide member, a second intermediate layer made of the same metal as the metal carbide is formed on the surface of the first intermediate layer. A method for manufacturing a diamond tool member, characterized in that a diamond film is formed on the surface of the second intermediate layer by a vapor phase synthesis method.
(4)前記金属が、周期表IVa族、Va族およびVIa族
の金属並びにけい素の中から選ばれる少なくとも一種以
上の金属である請求項3に記載のダイヤモンド工具部材
(4) The diamond tool member according to claim 3, wherein the metal is at least one metal selected from metals of group IVa, group Va, and group VIa of the periodic table, and silicon.
JP3788289A 1989-02-17 1989-02-17 Diamond tool member and its production Pending JPH02217472A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3788289A JPH02217472A (en) 1989-02-17 1989-02-17 Diamond tool member and its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3788289A JPH02217472A (en) 1989-02-17 1989-02-17 Diamond tool member and its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02217472A true JPH02217472A (en) 1990-08-30

Family

ID=12509910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3788289A Pending JPH02217472A (en) 1989-02-17 1989-02-17 Diamond tool member and its production

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02217472A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0738787A1 (en) * 1995-04-21 1996-10-23 ETAT FRANCAIS Représenté par le Délégué Général pour l'Armement Method of making a metal object covered with diamond

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0738787A1 (en) * 1995-04-21 1996-10-23 ETAT FRANCAIS Représenté par le Délégué Général pour l'Armement Method of making a metal object covered with diamond
FR2733255A1 (en) * 1995-04-21 1996-10-25 France Etat METHOD FOR MANUFACTURING A DIAMOND-COATED METAL PIECE AND METAL PIECE OBTAINED USING SUCH A METHOD
US5925422A (en) * 1995-04-21 1999-07-20 Delegation Generale Pour L'armement Method of depositing a diamond layer on a titanium substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3836392A (en) Process for increasing the resistance to wear of the surface of hard metal cemented carbide parts subject to wear
EP0413834B1 (en) Diamond-covered member and process for producing the same
US4990403A (en) Diamond coated sintered body
US5786038A (en) Synthetic diamond layers having wear resistant coatings formed in situ and methods of applying such coatings
JPH04226826A (en) Drill covered with cvd diamond
JP3214891B2 (en) Diamond coated members
JPH0643243B2 (en) Method for manufacturing tungsten carbide
JPS623234B2 (en)
JPH0583634B2 (en)
EP1133582B1 (en) Method for preparing titanium coatings
JPH02217472A (en) Diamond tool member and its production
JPH02217398A (en) Covering method by thin film of diamonds
JPH08300203A (en) Cutting tool coated with composite hard layer surface
Tägtström et al. Low pressure CVD of tungsten carbides
JPH04333577A (en) Production of diamond coated tool
JPH0762541A (en) Wear resistant member
JP2543132B2 (en) Cemented carbide with diamond thin film and method for producing the same
JPH05247652A (en) Manufacture of coating member for diamond or the like
JPH01266A (en) Method for producing diamond-like carbon
JPH0234733B2 (en)
JPH0617252A (en) Member coated with diamonds and its production
JPH02101167A (en) Production of diamond coated member
JPS5824501B2 (en) Method for manufacturing tungsten carbide coating layer
JP2686970B2 (en) Membrane diamond manufacturing method
JPH04272179A (en) Manufacture of diamond-coated member