JPH0355112A

JPH0355112A - 丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ及びそのチップ刃付丸鋸

Info

Publication number: JPH0355112A
Application number: JP18975589A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Saijo; 西条　浩介; Masaru Yagi; 優八木; Kunio Shibuki; 渋木　邦夫
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1991-03-08
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JP2852070B2

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】（産業上の利川分封）本発明は、木材，金属材料，プラスチック材料，積層材
料，繊維強化材料又はセラミックス材料などの各種の材
料を切断するための丸鋸刃用チップ及びそのチップ刃付
丸鋸に係り、特にこの分野で難削材料とされる積層材料
，繊維強化材料又はセラミックス材料の切断に適する丸
鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ及びそのチップ刃付丸鋸
に関するものである。

（従来の技術）一般に、メタルソー又はチップソーなどと称されている
丸鋸は、例えば．ＩＩＳＢ４８０２の木工川丸鋸のよう
な全体が鋼製でなるもの、又はＪＩＳＢ４１０９の超硬
メタルソーのように鋼製本体に超硬合金のチップが刃先
として鑞付されているものとがある。

これらの丸鋸の内、超硬メタルソーは、耐摩耗性にすぐ
れていることから、主として硬質材料又は難削材料とさ
れている材料の切断に用いられている。

（発明が解決しようとする問題点）扱近、建逍物に用いられる外望材料，円装材料などの建
築用材料、炉壁などの耐火材料又は宇宙ロケットに用い
られる断熱材料に代表される各種の材料は、材質的もし
くは構造的に特徴のある新素材が用いられている。この
新素材を超硬メタルソーで切断する場合、従来の材料に
比べて超硬含金製チップの摩耗が苦しく大きく、その粘
果切断時の抵抗の増加及び切断力の低下を起し、被切断
材である新素材の切断面に欠け、割れ又はバリが発生す
るという問題がある。また、超硬メタルソーよりも耐摩
耗性を高める目的で、セラミックス製チップ刃イ９丸副
の検討が行われている。しかしながら、セラミックス製
チップ刃付丸鋸は、チップと鋼製本体との接合強度に問
題があること、及び石材やセラミックスのような高硬度
材料を切断する場合には耐摩耗性に劣るという問題があ
る。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、超硬合金，サーメット，セラミックス焼結体か
らなる基材の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンの被膜を形成したチップを鋼製本体に接合
することにより、被膜の耐摩耗性を充分に発揮させるこ
とができる丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ及びそのチ
ップ刃付丸鋸の提供を目的とするものである。

（問題点を解決ずるための手段）本発明者らは、新素材の切断、特に石材やセラミックス
材の切断に耐えることができること、及び嗣摩耗性にず
ぐれること、その結果寿命向−Ｌを達成できるという丸
鋸刃用チップ及び丸鋸について検討していた所、ノ．ｌｉ材の表面に気相合成法でもってダイヤモンドの
被膜を形成する場合に、ノ．（材の材質又は基材の表面
層の材質により被膜のノ．（材への密盾強瓜が異なるこ
と、この場合、炭化タングステンの焼結体でなる基材も
しくは基材の表面に炭化タングステンの層を形成してお
くと、被膜との密着性にずぐれること、特に被膜に隣接
する炭化タングステンの層を気相合成時に形成させると
一層被膜との密着性にずぐれて丸鋸刃用チップ及び丸鋸
としての効果を発揮できるという知見を得ることにより
本発明を完成したものである。

すなわち、本発明の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップは
、基材の少なくとも一面にダイヤモンド及び／又はダイ
ヤモンド状カーボンの被膜を形成してなることを特徴と
するものである。

本発明の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップにおける基材
は、従来の超硬合金．サーメット又はセラミックス焼結
体を川いることができるけれども、特に炭化タングステ
ンと不可避不純物とでなる焼結体、又は２ｗｔ％以下の
鉄族金属を含有した炭化タングステンと不可避不純物と
でなる焼結体からなる基材の場合には、基材の表面に直
接被膜を形成することができること、しかも密着性にす
ぐれることからｂ’Ｆましいことである。また、被膜と
の密着性に劣る基材の場合には、被膜と基材との間に中
間屑を形成することがよく、例えば従来から用いられて
いる超硬合金又はサーメットを基材とするときには、炭
化タングステンもしくは炭化タングステンとタングステ
ンとからなる中間層にすると、基材と中間層との密着性
及び中間層と被膜との密着性にすぐれるので好ましく、
特に、炭化タングステンとタングステンとからなる場合
には多居あるいは傾斜居にすることが一層好ましいこと
である。

本発明の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップにおける被膜
は、電気抵抗，透光過率．硬度などの特性値がダイヤモ
ンドの特性値又はダイヤモンドに近い特性値を示すもの
で、具体的には、ラマン分光分析におけるダイヤモンド
のラマン線であるといわれいてる１３３３ｃｍ−’にピ
ークを示ずものである。さらに詳述すると、ダイヤモン
ドのみからなる被膜、又はダイヤモンドと他に非品質カ
ーボンやガラス状カーボンなどを含右している被膜、も
しくはダイヤモンドに近い性質を示すダイヤモンド状カ
ーボンからなる被膜を示すものである。特に、前述の炭
化タングステンと不可避不純物とでなる焼結体、又は２
ｗｔ％以ドの鉄族金属を含右した炭化タングステンと不
可避不純物とでなる焼結体からなる基材、もしくは表面
に炭化タングステンあるいは炭化タングステンとタング
ステンとがらなる中間層を形成してなる基材に被膜を形
成した場合には、ラマン分光分析におけるダイヤモンド
のラマン線であるといわれいてる１　３３３ｃｍ−　’
にビクが明確に表われる膜質のずぐれたものになること
から、特に好ましいことである、この被膜の厚さは、被
切断材の材質．チップの歯形により異なる。特に、チッ
プの歯形においては、切刃の鋭角な南形の場合には、被
膜のｊ′ノさな薄い方向に９し、切刃の鈍角な南形又は面取りされた歯形の場合には
、被膜の厚さを厚い方向に選定することができる。好ま
しい被膜の厚さは、０．５〜１５μｍ、特に３〜ｌＯμ
ｍｌｌさが好ましい厚さである。

さらに、本発明の丸鋤：刀川ダイヤモンド被覆チップに
おける基材がセラミックス焼結体からなる場合、例えば
窒化ケイ素を主成分とした窒化ケイ素基セラミックス焼
結体．　（Ｓｉ，　Ａｎ　）　（０．　Ｎ）の化合物を
主成分としたサイアロン１（セラミックス焼結体．又は
炭化ケイ素を主成分とした炭化ケイ素基セラミックス焼
結体を１．（材とする場合には、少なくとも一面に被膜
を形成し、この被膜の形成された面を除いた而の内の少
なくとも一面に金属及び／又は合金のメタライズ層を形
成した構成にする。具体的には、例えば六面体の形状で
なるセラミックス焼結体の基材の場合には、切断時に被
切断材と接触する四面に被膜を形成し、残りの面にメタ
ライズ屑を形成して鋼製本体との接合を容秘にした構成
からなるものである。この場合、メタライズ屠としては
、例えばＡｇ−Ｃｕ−’ｒｉ一又はＺｒな１０どの活性化金属．Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ一活性化金属．　Ｃ
ｕＡＩ２一活性化金属，　Ａｚ−Ｃｕ　−　Ａｊ２一活
性化金属，Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−活性化金属，八ｇ−Ｃｕ
−Ｓｉ一活性化金属．　Ａｇ一活性化金属，　Ｃｕ一活
性化金属などを挙げることができる。

以上、説明してきた本発明の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆
チップを金属及び／又は合金のメタライズ層を介在して
、円板状の鋼製本体に接合ずることによりダイヤモンド
被覆チップ刃付丸鉱をｆ！１ることができる。この場合
に，′ｗ４製本体に接合するためのメタライズ居は、萌
述の活ヤＬ化企属の含イ１した合金を用いることもでき
るけれども、基材が炭化タングステンの焼結体又は超硬
合金でなる場合には、従来から用いられているＪＩＳＺ
３２６１に規定されているＡｇ鑞付を用いることもでき
る。

本発明の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップは、従来から
行われている粉末冶金法でもってノヨ材を得た後、この
ｌ，（材の表面に従来から行われている気相合成法でも
って被膜を形成する方法でもって得ることができる。し
かし、炭化タングステンの１１焼結体又は９８ｗｔ％以十．の炭化タングステンを含有
してなる焼桔体からなるノ，（材の場合は、ＪＩ（材を
ダイヤモンドの気相合成用の反応容器内に設置し、この
反応容器内を脱炭性雰囲気でもって昇温して、例えば基
材の表面から多くともｌＯμｍの内部までの表面１ｆ”
ｉを脱炭した後、気相合戊決によるダイヤモンド被覆処
理を行って、１度脱炭した表面層を再晶出した炭化タン
グステンの層にし、この再品出した炭化タングステンの
層の表面に被膜を形成するという方法が特に好ましいこ
とである。

このときの炭化タングステンの居は、見体的にはＷＣ及
び／又はＷ２Ｃからなるものである。また、超硬合金又
はサーメットからなる４．【材の場合は、例えば物理蒸
着法でもって基材の表面にＷ及び／又は■２Ｃからなる
居を、形戊した後、気相介成法によるダイヤモンド被覆
処理時に、Ｗ及び／又はＬＣ層をＷ２Ｃ及び／又はＷＣ
の炭化タングステンからなる中間層もしくはＷ２Ｃ及び
／又はＷＣとＷの層との多層からなる中間層とし、この
中間層の表面に被膜を形成するという方法が好ましいこ
とであ１　２る。このとき、ダイヤモンド被覆チップの鋼製本体への
接合面に相当する面は、被膜形成時にマスキングを施し
ておくことが後−１１　Ｒ：から灯ましいことである。

このようにして得たダイヤモンド被覆チップを鋼製本体
に接合して丸鋤：を１１Ｉる鳩合は、従来から行われて
いる火焔加熱法．電気抵抗加熱法又は高周波加熱法など
により、加熱接合する。

（作用）本発明の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップは、炭化タン
グステンの焼結体又は９８ｗＬ％以」二の炭化タングス
テンを含む焼粘体からなるノ．（材の場合には、貼材の
表面層の炭化タングステン別が被膜との密着外を高める
作用をし、他の基材の場合には炭化タングステンからな
る中間居を介イ１三させることにより、この中間層が被
膜とのＮ　Ｕ性を高める作用をしているものである。ま
た、本発明のダイヤモンド被覆チップ刃付丸鋸は、チッ
プと鋼製本体との間に介在しているメタライズ層がチッ
プと鋼製本体との熱膨張係数の差によりウＩＥじる応力
を緩和する作用及びチップ内へのクラックの発生を防止
する作用をすると共に、チップと鋼製本体との接合を高
めているものである。特に、セラミックス焼結体からな
る基材の場合には、゛ｒｉ及び／又はＺｒの活性化金属
の含有した合金からなるメタライズ層が上述のような作
用をすると共に、基材とメタライズ層との界面において
相互反応を起こして、基材とメタライズ層との接合及び
メタライズ層と鋼製本体との接合を−・層高めているも
のである。

（実施例）実施例１平均粒度１．０μｍＷＣを超硬合金製ボールと共に湿式
でボールミル混合粉砕及び屹燥後、ｌ７５０’Ｃ　．　
　２００ｋｇ／ｃｍ”．　　１時間保持によるホットプ
レスにより焼結し、平均粒径０．８μｍの焼結体（約Ｏ
Ｊｗｔ％Ｃｏ含有）でなる基材を得た。こうして得た基
材を反応容器内に設置し、Ｆ紀（八）の脱炭性雰囲気に
よる処理及び（Ｂ）のダイヤモンド被覆処工１１！を舶
次施して、本発明品ｌの被覆チップ（形状？法６ｘ２ｘ
２．４ｍｍ）を得た。この本発明品１の被覆チップの被
膜を走杏型屯ｒ頴微鏡及びラマン分光分析により調べた
所、被膜の平均厚さが５μｍであり、１３３３　’ｃｍ
のラマン線が明確な被膜であった。

（Ａ）脱炭住雰囲気による処理ガス組成　　　　９９ｖｏｆ２％Ｈ■−２ｖｏｊ２％ｏ
２ガス圧力　　　　６０　Ｔｏｒｒ基材温度　　　　９５０℃ マイクロ波出力　０．１１　ｋｗ処理時間　　　　３０　ｍｉｎｆＢ）ダイヤモンド被覆処理ガス組成　　　　９８ｖｏｉ！．％１１■−２ｖｏＩｌ
．％ｃ１１４ガス圧力　　　　９０　’ｒｏｒｒ基材温度　　　　１０５０℃（光恒温計で測定）マイク
ロ波出力　１．Ｏ　ｋｗ処理時間　　　　１２０　ｍｉｎこの本発明品１の被覆チップを用いて、外径１８０φ，
刃数４０からなる丸鋸をＡｇ−Ｃｕｍ材を用いて作製し
、本発明品の丸齢：１を得た。比鮫としｌ　５て、ＳｉｓＮ４基セラミックスチップと、ＷＣ　−　４
　ｗｔ％Ｃｏ超硬合金製チップを用いて、」二連と同様
の丸鋸を作製し、それぞれ比較品ｌの丸鋸及び比較品２
の丸錫を得た。＜ＳｉｓＮａＵ＝セラミックスチップは
、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ材をメタライズ層とした。）この本
発明品Ｉ．比較品ｌ及び比較品２のそれぞれの丸鋸を用
いて人工大理石の切断試験を行った所、本発明の丸鋸ｌ
は９ｍ切断可能であったのに対し、比較品１の丸鋸は１
．５ｍ、比較品２の丸鋸は切断不可能であった。

実施例２市販のＳｉａＮ４基セラミックス焼結体のチップ（形状
寸法６　Ｘ　２　Ｘ　２．４ｍｍの略六面体）の二面を
マスキングした後、実施例（Ｂ）のダイヤモンド被覆処
理を施し、次いでマスキングした二面のマスクを取り外
して、７０ｗｔ％八ｇ−２６ｗｔ％Ｃｕ−４ｗｔ％Ｔｉ
組成の金属粉末とエチールセルロースとテレビネオール
とを氾練してなるペースト状混合物を塗イ１１及び乾燥
させた。この塗布チップを１０−＋Ｔｏｒｒの真空中で
９００℃に加熱してメタライズ層を形成するｌ　６ことにより本発明品２の被覆チップを得た。この本発明
品２の被覆チップを用いて、実施例１と同様にして本発
明品の丸卦÷２を得た。

この本発明品の丸錫２と失胤例１で得た比較品１及び２
の丸鋸を用いて、セラミックス製廷築用外壁タイルの切
断試験を行った所、本発明品の丸鋸２は４０００ｍ切断
後も正常摩耗であったのに対し、比較品ｌは８００ｍで
寿命．比較品２は、３００ｍで寿命になった。

（発明の効果）以上の結果から、本発明の被覆チップ及びこの被覆チッ
プを用いてなる本発明の丸鋸は、従来のセラミックス製
チップ付丸鋸又は超硬合金製チップ付丸鋸と比較して、
セラミックス製タイルの切断において約５倍〜１３倍も
寿命が向上ずるという効果があり、また、これまでは超
硬合金製丸鋸又はセラミックス製丸鋸では実用不可能な
領域とされていた人１１大即石のような．Ｙ″ｌ；硬度
材料の切断にも実用化できるという産業一Ｌ有用な丸鋸
刃用チップ及び丸鋸である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基材の少なくとも一面にダイヤモンド及び／又は
ダイヤモンド状カーボンの被膜を形成してなることを特
徴とする丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ。
（２）上記基材が炭化タングステンと不可避不純物とで
なる焼結体、又は２ｗｔ％以下の鉄族金属を含有した炭
化タングステンと不可避不純物とでなる焼結体からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の丸鋸刃用
ダイヤモンド被覆チップ。
（３）基材の少なくとも一面にダイヤモンド及び／又は
ダイヤモンド状カーボンの被膜を形成してなるダイヤモ
ンド被覆チップであって、該基材と該被膜との間に中間
層を形成してなることを特徴とする丸鋸刃用ダイヤモン
ド被覆チップ。
（４）上記基材が超硬合金又はサーメットからなり、か
つ上記中間層が炭化タングステン、もしくは炭化タング
ステンとタングステンでなることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ。
（５）基材の少なくとも一面にダイヤモンド及び／又は
ダイヤモンド状カーボンの被膜を形成し、かつ該被膜の
形成された面を除いた該基材の少なくとも一面に金属及
び／又は合金のメタライズ層を形成してなることを特徴
とする丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ。
（６）上記基材がセラミックス焼結体からなり、かつ上
記メタライズ層がＴｉ及び／又はＺｒの活性化金属を含
有した合金でなることを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載の丸鋸刃用ダイヤモンド被覆チップ。
（７）鋼製本体と複数個のチップとの間に金属及び／又
は合金のメタライズ層を介在して接合してなる丸鋸にお
いて、該複数個のチップ中の少なくとも１個のチップは
、基材の少なくとも一面にダイヤモンド及び／又はダイ
ヤモンド状カーボンの被膜を形成してなるダイヤモンド
被覆チップであることを特徴とするダイヤモンド被覆チ
ップ刃付丸鋸。
（８）上記基材が炭化タングステンと不可避不純物とで
なる焼結体、又は２ｗｔ％以下の鉄族金属を含有した炭
化タングステンと不可避不純物とでなる焼結体でなり、
かつ上記メタライズ層がＡｇを主成分とした鑞付でなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のダイヤモ
ンド被覆チップ刃付丸鋸。
（９）上記基材がセラミックス焼結体からなり、かつ上
記メタライズ層がＴｉ及び／又はＺｒの活性化金属を含
有した合金でなることを特徴とする特許請求の範囲第７
項記載のダイヤモンド被覆チップ刃付丸鋸。
（１０）鋼製本体と複数個のチップとの間に金属及び／
又は合金のメタライズ層を介在して接合してなる丸鋸に
おいて、該複数個のチップ中の少なくとも１個のチップ
は、基材の少なくとも一面に中間層と、該中間層の表面
にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの被
膜とを形成してなるダイヤモンド被覆チップであること
を特徴とするダイヤモンド被覆チップ刃付丸鋸。
（１１）上記基材が超硬合金又はサーメットからなり、
上記中間層が炭化タングステンもしくは炭化タングステ
ンとタングステンでなり、かつ上記メタライズ層がＡｇ
を主成分とした鑞付でなることを特徴とする特許請求の
範囲第１０項記載のダイヤモンド被覆チップ刃付丸鋸。