JPH03226575A - ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具部材 - 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 本発明はダイヤモンド被覆層上に、ＴｉもしくはＺｒの
炭化物、窒化物および炭窒化物を形成することにより、
チップの表面荒さが飛躍的に向上するため、極約で良好
な切削性能を発揮するダイヤモンド被覆超硬合金製切削
工具部材に関するものである。

従来の技術 近年、各種基板上に、ＣＨ，やＣＯの熱分解によるＣＶ
Ｄ法や、カーボン・イオンを基板に衝突させるＰＶＤ法
などの低圧気相合成法により、ダイヤモンド被覆層を形
成する研究が行なわれている。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記の低圧気相合成法によって形成されたダ
イヤモンド被覆層は、基板との密着強度が悪く、またチ
ップ表面の面粗度が悪いため、切削時、切り粉により容
易に剥離するのが現状である。そこで、本発明はこのよ
うな欠点のないダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具部
材を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 そこで、前述した母材に対し、ダイヤモンド被覆層を形
成し、さらに表面面粗度を向上させる研究を行ない、以
下の知見を得た。

（ア）超硬合金製切削工具チップの表面に、低圧気相合
成法によりダイヤモンド被覆層を形成したチップの表面
の面粗度は、コーティング条件によって多少改善は出来
るものの、概して悪こと。

（イ）そのために、切削を行なうとき、ダイヤモンド被
覆層の剥離が生じ、摩耗により寿命となるよりはるかに
短時間にて、使用不可能になること。

（つ）そこで、ダイヤモンドを被覆した超硬合金製切削
工具の上に第二層としてＴｉ、もしくはｌｒの炭化物、
窒化物および炭窒化物のうちの一種からなる単層、もし
くは２種以上の複層からなるＢ１型固溶体で、（２００
）面からの［：ｕ−にα線による回折曲線の半価幅が２
θで０．４°以上であることを特徴とする硬質被覆層を
０．２〜１０μｍの膜厚にて形成することにより、表面
の面粗度を向上させ、被覆層の剥離を軽減させ得ること
。

（１）さらに工具の逃げ面、すくい面および切り刃部の
面粗さが０．２μｍ以下となるよう、表面を平坦化する
ことにより、より被覆層の剥離を軽減させ得ること。

この発明は、上記（ア）〜（１）の知見に基づいてなさ
れたものであって、超硬合金製切削工具の表面に、第一
層として低圧気相合成ダイヤモンド被覆層を０．２〜２
０μｍの層厚にて形成し、その上に、第二層としてＴ１
１もしくはＺｒの炭化物、窒化物および炭窒化物のうち
の一種からなる単層、もしくは２種以上の複層からなる
Ｂ１型固溶体で、（２００）面からのＣｕ−にα線によ
る回折曲線の半価幅が２θで０．４°以上であることを
特徴とする硬質被覆層を０．２〜１０μｍの層厚で形成
させることにより得られるダイヤモンド被覆超硬合金製
切削工具部材に関するものである。

本発明で用いられる超硬合金としては、通常用いられる
ＷＣＣ超超硬合金任意のものでよいが、Ｃｏ量は比較的
少ない方がダイヤモンド被覆層を形成する際、グラファ
イト化が起こりにくいとされているため望ましく、通常
は１〜４重量％とする。

なお、層厚に関しては、第一層が０．２μｍ未満の場合
、ダイヤモンド被覆層による耐摩耗性の向上はほとんど
認められず、第二層が０．２μｍ未満の場合、面粗度の
向上はほとんど認められないため、双方ともに、０．２
μｍ以上とし、また第一層が２０μｍを越えると、残留
応力のため、母材である超硬合金とダイヤモンド被覆層
との密着強度が低下し、第二層に関しても、１０μｍを
越えると、同様の傾向がみられるため、第一層であるダ
イヤモンド被覆層の層厚は０．２〜２０μｍ１第二層で
ある炭化物、窒化物および炭窒化物のうちの一種からな
る単層、もしくは２種以上の複層からなる硬質被覆層の
層厚は０．２〜１０μｍ１と限定した。

実施例 実施例１ 次に、この発明の表面硬質部材を実施例により、具体的
に説明する。基板母材として、組成は超硬合金（ＷＣ−
Ｃｏ　４　ｗｔ％−ＴｉＣ５ｗｔ％）、形状はＪＩＳ−
３ＰＧ４２２の切削チップを用意した。この切削チップ
の表面に、ＣＶＤ法を用い、 反応容器　：直径１５０暉の石英管 使用フィラメント　二金属Ｗ フィラメント温度　：２０００℃ 雰囲気　：　１０ＴｏｒｒのＣＨ４＋Ｌ反応ガス割合　
：　　ＣＨ，／Ｈ２＝０．００５反応時間　：２〜４時
間 の条件で、表１に示すダイヤモンド被覆層を形成した。

さらにこのチップの表面に、公知の真空アーク蒸着法に
より、 使用ターゲット　二金属Ｔｉ バイアス電圧　ニー２０００Ｖ チップ温度　：５００℃ 雰囲気　：　３　Ｑｍ　ＴｏｒｒのＮ、ガス反応時間　
：３０分〜６０分 の条件で、表１に示すＴｉＮ被覆層を形成することによ
り本発明ダイヤモンド被覆超硬合金切削工具チップ１〜
３をそれぞれ製造した。

さらにこの子ツブ３の表面に粒径１．０μｍのダイヤモ
ンド粉末を用いて、ラッピングした表面を平坦化するこ
とにより本発明ダイヤモンド被覆超硬合金切削工具チッ
プ３を製造した。

また比較のため、低圧気相合成ダイヤモンド被覆層を形
成した、同じ材質、形状のダイヤモンド被覆超硬合金切
削工具チップ５を製造した。

つぎに、本発明ダイヤモンド被覆超硬合金切削工具チッ
プ１〜３、および比較のためのダイヤモンド被覆超硬合
金切削工具チップ５について、 被削材　：Ａ１−１８ｗｔ％Ｓｉ合金 カッタ径　：直径１６０匪のダブル・ポジタイプ 切削速度　：　６４０　ｍ／ａ＋ｉｎ 送　　リ　　：０．１５ｍ／刃 切込み　：　１．５　ｍｍ 切削時間　：１００分 の条件でフライス切削試験を行ない、試験前のチップの
面粗度、試験後の切り刃における表面被覆層の剥離状態
、被削材の溶着状態、切り固自体の状態を観察し、さら
に摩耗量を測定した。

これらの結果を表１に示した。

実施例２ 実施例１と同様にしてダイヤモンド被覆層を形成してか
ら得られたチップの表面に、公知の真空アーク蒸着法に
より、 使用ターゲット　二金属Ｚｒ バイアス電圧　ニー２０００Ｖ チップ温度　＝５００℃ 雰囲気　：　３０ｍ　ＴｏｒｒのＣＨ，ガス反応時間　
＝３０分〜６０分 の条件で、表１に示すＺｒＣ被覆層を形成することによ
り本発明ダイヤモンド被覆超硬合金切削工具チップ４を
製造した。

以下実施例 と同様の試験を行ない得られた 結果を表１ に示す。

発明の効果 表１に示した結果より、本発明ダイヤモンド被覆超硬合
金製切削工具チップ１〜４は、ダイヤモンド被覆超硬合
金製切削工具チップ５に比べて、いずれも表面被覆層の
剥離が微小であり、被削材の溶着もほとんど見られず、
かつ切り刃も正常な摩耗状態であり、すぐれた耐摩耗性
を示した。このことにより、ダイヤモンド被覆層の表面
に形成したＴｉＮもしくは２ｒＣ被覆層が、飛躍的に切
削チップ表面の面粗度を向上させ、そのことがチップの
切削性能を向上させていることは明らかである。

上述のように、本発明ダイヤモンド被覆超硬合金製切削
工具部材においては、いずれも従来のダイヤモンド被覆
超硬合金切削工具部材に比べて、被覆層の剥離が少なく
、良好な耐摩耗性を発揮するのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超硬合金製切削工具の表面に、第一層として低圧気
   相合成法により、ダイヤモンド被覆層を０．２〜２０μ
   ｍの層厚にて形成し、その上に第二層としてＴｉ、もし
   くはＺｒの炭化物、窒化物および炭窒化物のうちの一種
   からなる単層、もしくは２種以上の複層からなるＢ１型
   固溶体で、（２００）面からのＣｕ−ｋα線による回折
   曲線の半価幅が２θで０．４°以上であることを特徴と
   する硬質被覆層を０．２〜１０μｍの層厚で形成させる
   ことにより得られるダイヤモンド被覆超硬合金製切削工
   具部材。 ２）工具の逃げ面、すくい面および切り刃部の面粗さが
   ０．２μｍ以下となるよう、表面を平坦化した特許請求
   の範囲第一項記載のダイヤモンド被覆超硬合金製切削工
   具部材。