JPH03219079A - ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具の製造法 - Google Patents

ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具の製造法

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JPH03219079A
JPH03219079A JP1433890A JP1433890A JPH03219079A JP H03219079 A JPH03219079 A JP H03219079A JP 1433890 A JP1433890 A JP 1433890A JP 1433890 A JP1433890 A JP 1433890A JP H03219079 A JPH03219079 A JP H03219079A
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Toshihiko Okamura
岡村 寿彦
Keiichi Sakurai
桜井 恵一
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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、炭化タングステン(以下、WCと記す)超
超硬合金基体の表面に、均一で付着強度の高い人工ダイ
ヤモンドを析出させてなるダイヤモンド被覆炭化タング
ステン基超硬合金切削工具の製造法に関するものである
〔従来の技術〕
一般に、結合相形成成分としてCoal〜25重量%を
含有し、残りが分散相形成成分としてWCと不可避不純
物からなる組成を有するWC基超超合金基体表面に気相
合成法により人工ダイヤモンドを析出させ、ダイヤモン
ド被覆WC基超硬合金切削工具を製造する方法は知られ
ており、上記人工ダイヤモンドをWCC超超硬合金基体
表面均一に強固に密着させて工具寿命を延ばす工夫もい
ろいろなされている。例えば、 (a)WCC超超硬合金基体表面砥石または砥粒を用い
て研摩し、WCC超超硬合金基体表面さを平均:1.〇
−以下に制御し、人工ダイヤモンドを上記基体表面に強
固に密着させる方法(特開昭61−124573号公報
参照)、 (b)WCIA超硬合金基体を化学エツチングすること
により基体表面のCoを除去し、WCをC。
よりも0.05〜0.5tlnの段差で突き出したWC
C超超硬合金基体表面形成し、基体表面のWCに人工ダ
イヤモンド被膜が一層付きやすくする方法(特開昭63
−14889号公報参照)、 (c)  表面研削したWCC超超硬合金基体熱処理す
ることによりWCC超超硬合金基体表面粗さを0.3〜
3−とし、基体表面に形成された人工ダイヤモンドの耐
剥離性を向上させる方法(時開゛μm−246381号
公報参照)、 などの方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来の製造法により製造されたダイヤモン
ド被覆WC基超硬合金切削工具は、WCC超超硬合金基
体表面対するダイヤモンド被覆層の密着強度は十分でな
く、なお−層密着強度の優れたダイヤモンド被1wc基
超硬合金切削工具が求められていた。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者笠は、ダイヤモンド被覆層のWCC超
超硬合金基体表面対する密着強度を向上せしめるべく研
究を行った結果、 WCC超超硬合金基体表面を研削する工程、この表面研
削したWCC超超硬合金基体非酸化性雰囲気中で熱処理
する工程、 この熱処理されたWCC超超硬合金基体化学程、 この表面Coが除去されたWCC超超硬合金基体微細硬
質粒子が浮遊分散した分散液中に浸漬し、この分散液に
超音波を作用させて上記表面Coが除去されたWCC超
超硬合金基体表面活性化させる工程、 上記表面活性化したWCC超超硬合金基体表面気相合成
法により人工ダイヤモンドを被覆する工程、 表面に人工ダイヤモンドを被覆したWCC超超硬合金基
体真空雰囲気中で熱処理する工程、の各工程を経て製造
されたダイヤモンド被覆WC基超硬合金切削工具のダイ
ヤモンド被覆層の密着強度は優れているという知見を得
たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので、
この発明で用いるWCC超超硬合金基体、結合相形成成
分としてCoal〜25重量%を自白し、残りWCおよ
び不可避不純物からなる通常のWCC超超硬合金あり、
このWCC超超硬合金基体表面粗さが平均1.(Iur
M以下となるように研削する。
この表面研削されたWCC超超硬合金、非酸化性雰囲気
中、1000〜1500℃の所定の温度に所定時間保持
の熱処理を施したのち、化学エツチング法によりCoの
みを溶出し、基体表面から深さ3μs以上にわたってC
oを除去し、Co不不足金形成する。この場合、表面研
削されたWCC超超硬合金基体研削面を直接化学エツチ
ングするよりも上記熱処理したのち化学エツチングする
方がエツチング速度が向上するので好ましい。
一般に、WCC超超硬合金基体化学エツチング法により
結合相形成成分であるCoを除去し、基体表面にWCを
突き出し、このWCに気相合成法により人工ダイヤモン
ドを被覆形成させる方法は上記〔従来の技術〕(b)で
述べた如く公知ではあるが、上記従来法によるCo不足
層の深さは0.5−以下であり、この程度のCo不足層
を形成してもダイヤモンド被覆に悪影響を及ぼすCoの
影響は回避できない。したがって、この発明では、化学
エツチング法により形成されるCo不足層の厚さを3t
lI@以上とした。上記Co不足層の厚さを3趨以上と
するとWCC超超硬合金最表面Co量は極めて微量とな
りダイヤモンド析出形成に及ぼすCoの悪影響を軽減す
ることができる。
つぎに、表面にCo不足層を有するWCC超超硬合金基
体、平均粒径:l口〜30μs程度の硬質粒子が分散し
た分散液に浸漬し、この分散液に超音波を作用させて上
記Co不足層中のWC粒表面を活性化させる。この活性
化処理を行うと、非常に均質な密着性の良い残留応力の
少ないダイヤモンド膜が形成される。
このようにして作製されたダイヤモンド被覆WC基超硬
合金を切削工具として用いても、3−以上の厚さのCo
不足層があるとWC粒子の結合強度が低下し、切削中に
WC粒子が脱落することによりダイヤモンドも剥離する
。そのため、上記Co不足層を有するダイヤモンド被m
wc基超硬合金をI X 1O−5Torr以上の高真
空中、液相が発生しない温度以下の温度(好ましくは、
600〜900℃)で熱処理することが必要である。か
かる高真空中で熱処理することによりWCC超超硬合金
基体内部Coが表面に向って同相拡散し、Co不足層が
消滅し、WC粒子の脱落によるダイヤモンドの剥離も解
消される。この場合の熱処理雰囲気は真空雰囲気である
ことが必要であり、例えば水素雰囲気で行っても基体内
部のCoは表面に向って移動しない。また、この熱処理
温度は液相が発生しない温度以下の温度で行う必要があ
り、液相が発生する温度ではCoがダイヤモンドを食刻
するので好ましくない。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。
原料粉末として、いずれも0.5〜l0EI+の範囲内
の所定の平均粒径を有するWC粉末およびCo粉末を用
意し、これら原料粉末を、 Co:6重量%、   残り:WC となるように配合し、ボールミルで72時時間式混合し
、乾燥したのち、1.5ton/cjの圧力で圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を1 x 10’Torrの
真空中、1350〜1500℃の範囲内の所定の温度に
90分間保持の条件で焼結し、上記配合組成と実質的に
同一の成分組成をもったWCC超超硬合金基体製造し、
この基体表面に上下面および外周研削機を用いて研削加
工を施し、その形状をCl5(超硬工具協会)規格5P
P422のスローアウェイチップに形成した。
上記スローアウェイチップを、 (1)  水素雰囲気中、温度: 1480℃、1時間
保持の条件で加熱処理する工程(以下、加熱処理工程と
いう)、 (2)5%硝酸水溶液にて化学エツチングし、スローア
ウェイチップ表面のCoを深さ:3uI@以上にわたっ
て除去する工程(以下、化学エツチング工程という)、 (3)平均粒径:154のダイヤモンド粉末を純水に浮
遊分散さすてなる分散液に浸漬し、I Mllzの超音
波をかけて表面を活性化する工程(以下、表面活性化工
程という)、 (4)金属Wフィラメントを備えた直径: 120■■
の石英管反応容器内に装入し、 雰囲気圧カニ 30Torr、 基体温度=700℃、 反応ガx : CH4/H2: 1.0 。
反応時間=5時間、 の気相合成反応を行って、膜厚:3趨のダイヤモンド被
覆層を形成する工程(以下、ダイヤモンド気相合成工程
という)、 (5)  1O−5Torrノja空雰囲気中、ii度
: 800”C52時間保持で熱処理し、基体内部のC
oを表面に固相拡散せしめる工程(以下、真空熱処理工
程という)、 の各工程を経て、第1表の本発明スローアウェイチップ
1を製造し、さらに第1表に示される上記ダイヤモンド
気相合成工程を除く各工程のうち少なくとも1工程を省
略した製造工程またはこの発明の条件から外れた条件を
含む製造工程を経て製造された比較スローアウェイチッ
プ1〜9をそれぞれ製造した(この製造工程においてこ
の発明の条件から外れた条件に栗印を付して示した)。
第1表に示された製造法により製造された本発明スロー
アウェイチップ1および比較スローアウェイチップ1〜
9を用いて、 被削材: Al2−11%si合金の丸棒、切削速度:
 lo00m/mln。
切り込み:1.Omm。
送   リ=0.1龍/rev。
の乾式連続切削試験、および、 被削材:AjJ−11%St合金の溝入り材、切削速度
: 1200m/sin、 切り込み:1.5■■、 送  リ: 0.2mm/rev。
の乾式フライス断続試験を行ない、それぞれダイヤモン
ド被覆層が剥離するまでの時間を測定し、それらの測定
結果も第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1表の結果から、WCC超超硬合金スローアウェイチ
ップ研削し、ついで、加熱処理工程、化学エツチング工
程、表面活性化工程を施したのちダイヤモンド気相合成
工程によりダイヤモンド被覆し、最終的に真空熱処理を
施すことにより初めて優れた耐剥離性を有するダイヤモ
ンド被覆WC基超硬合金スローアウェイチップが得られ
、上記工程のうちいずれの工程を省略しても良好な結果
が得られないことがわかる。
この実施例ではWCC超超硬合金基体としたダイヤモン
ド被覆スローアウェイチップの製造法について述べたが
、この発明は上記スローアウェイチップの製造法に限定
されるものではなく、その他一般のダイヤモンド被zw
c4超硬合金切削工具の製造にも適用可能であり、かか
る製造法により、従来よりも一層長寿命のダイヤモンド
被覆WC基超硬合金切削工具を提供することができる。
出 代 願人: 三菱金属株式会社 理人:富 外1名

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結合相形成成分としてCo:1〜25重量%を含
    有し、残りが分散相形成成分として炭化タングステンと
    不可避不純物からなる組成を有する炭化タングステン基
    超硬合金基体の表面に人工ダイヤモンドを被覆してなる
    ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具
    の製造法において、上記炭化タングステン基超硬合金基
    体の表面を研削する工程、 上記表面研削された炭化タングステン基超硬合金基体を
    非酸化性雰囲気中で熱処理する工程、上記熱処理された
    炭化タングステン基超硬合金基体を化学エッチング法に
    より基体表面から深さ3μm以上にわたってCoを除去
    することによりCo不足層を形成する工程、 Co不足層を有する炭化タングステン基超硬合金基体を
    微細硬質粒子が浮遊分散した分散液中に浸漬し、この分
    散液に超音波を作用させて上記炭化タングステン基超硬
    合金基体のCo不足層表面を活性化させる工程、 表面活性化した炭化タングステン基超硬合金基体のCo
    不足層表面に、気相合成法により人工ダイヤモンドを被
    覆させる工程、 上記人工ダイヤモンドを被覆した炭化タングステン基超
    硬合金基体を真空雰囲気中、液相が発生しない温度で熱
    処理する工程、 の各工程を経て製造することを特徴とするダイヤモンド
    被覆炭化タングステン基超硬合金切削工具の製造法。
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