JPH05104307A - ダイヤモンド被覆切削工具 - Google Patents

ダイヤモンド被覆切削工具

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JPH05104307A
JPH05104307A JP28705091A JP28705091A JPH05104307A JP H05104307 A JPH05104307 A JP H05104307A JP 28705091 A JP28705091 A JP 28705091A JP 28705091 A JP28705091 A JP 28705091A JP H05104307 A JPH05104307 A JP H05104307A
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JP
Japan
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diamond
crystal plane
cutting tool
coating layer
coated
Prior art date
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Application number
JP28705091A
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English (en)
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Toshihiko Okamura
寿彦 岡村
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐剥離性および耐摩耗性に優れた長寿命のダ
イヤモンド被覆切削工具を提供する。 【構成】 基体と、上記基体の表面に形成されたダイヤ
モンド被覆層とからなるダイヤモンド被覆切削工具にお
いて、基体の表面に接する内面は(100)結晶面また
は(110)結晶面ダイヤモンドを主体としかつ外面は
(111)結晶面ダイヤモンドを主体として構成されて
おり、しかも上記(111)結晶面ダイヤモンドが占め
る割合が内面から外面に向かって漸増している気相合成
ダイヤモンド層を上記基体の表面に被覆してなるダイヤ
モンド被覆切削工具

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基体の表面に気相合
成ダイヤモンド被覆層を被覆してなるダイヤモンド被覆
切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、Coを結合相形成成分として含有
する通常の炭化タングステン(以下、WCという)基超
硬合金、サーメット、窒化珪素、サイアロンなどの基体
表面に、気相合成ダイヤモンド被覆層を形成したダイヤ
モンド被覆切削工具が提供されており、このダイヤモン
ド被覆切削工具は、主としてAlまたはAl合金などの
切削に用いられている。
【0003】このダイヤモンド被覆切削工具の表面に形
成される気相合成ダイヤモンド被覆層は、主に(10
0)、(110)および(111)結晶面からなること
が知られているが、上記(111)結晶面ダイヤモンド
被覆層は基体との密着性が悪く剥離しやすいために、例
えば、特開昭62−107068号公報では、基体の表
面に50%以上の面積が(100)結晶面または(11
0)結晶面からなるダイヤモンド層を被覆した気相合成
ダイヤモンド被覆切削工具が提供されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記(10
0)結晶面ダイヤモンドおよび(110)結晶面ダイヤ
モンドは、(111)結晶面ダイヤモンドに比べて硬度
が低く、上記(100)結晶面ダイヤモンドまたは(1
10)結晶面ダイヤモンドが50%以上を含有する気相
合成ダイヤモンド被覆層は、基体との密着性が優れてい
るものの、硬さが十分でないために磨耗が早く、したが
って、上記従来のダイヤモンド被覆切削工具では十分な
工具寿命が得られないという課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、従
来よりも一層使用寿命が長いダイヤモンド被覆切削工具
を得るべく研究を行った結果、基体の表面に接する内面
は(100)結晶面または(110)結晶面ダイヤモン
ドを主体としかつ外面は(111)結晶面ダイヤモンド
を主体として構成されており、しかも上記(111)結
晶面ダイヤモンドが占める割合が内面から外面に向かっ
て漸増している気相合成ダイヤモンド層を上記基体の表
面に被覆してなるダイヤモンド被覆切削工具は、耐剥離
性および耐摩耗性に優れ従来よりも一層使用寿命が長く
なるという知見を得たのである。
【0006】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、内面は(100)結晶面または(11
0)結晶面ダイヤモンドを主体としかつ外面は(11
1)結晶面ダイヤモンドを主体として構成されており、
しかも上記(111)結晶面ダイヤモンドが占める割合
が内面から外面に向かって漸増している気相合成ダイヤ
モンド層を上記基体の表面に被覆してなるダイヤモンド
被覆切削工具工具に特徴を有するものである。
【0007】この発明において、「(100)結晶面ダ
イヤモンドを主体とする」とはダイヤモンド被覆層をX
線回折した時に(100)結晶面で最も強いピークがで
ることであり、「(110)結晶面ダイヤモンドを主体
とする」とは(110)結晶面がX線回折で最も強くピ
ークの出ることであり、さらに、「(111)結晶面を
主体とするとは」(111)結晶面がX線回折で最も強
くピークの出ることである。
【0008】この発明のダイヤモンド被覆層は、公知の
PVD法により製造することができるが、CVD法によ
り形成することが好ましく、通常の炭化水素ガスと水素
ガスとの混合ガスを反応容器に導入し、熱フィラメン
ト、高周波、マイクロ波などによって上記混合ガスを励
起させ、基体上にダイヤモンド層を形成することができ
る。
【0009】上記(111)結晶面を主体とするダイヤ
モンドは、反応温度を650℃〜850℃に保持するこ
とにより形成することができ、一方、(110)結晶面
を主体とするダイヤモンドは反応温度を950℃〜10
50℃に保持することにより形成することができ、さら
に、結晶面が(100)を主体とするダイヤモンドは反
応温度を1050℃超〜1200℃に保持することによ
り形成することができる。
【0010】したがって、この発明のダイヤモンド被覆
層は、通常の炭化水素ガスと水素ガスとの混合ガスを反
応容器に導入し、熱フィラメント、高周波、マイクロ波
などによって上記混合ガスを励起させるに際し、反応温
度を最初は650℃〜1050℃に保持したのち、反応
温度を次第に上昇させ、最終的に反応温度を1050℃
超〜1200℃に保持することにより形成することがで
きる。
【0011】このようにすると、内面が(100)結晶
面または(110)結晶面を主体とし、外面が(11
1)結晶面を主体とし、上記内面と外面の間は(11
1)結晶面濃度が内側から外側に向かって漸増するよう
に傾斜分布している単一層からなるダイヤモンド被覆層
が得られる。その厚さは、2〜100μm、好ましく
は、5〜50μmの範囲内にあることが必要である。
【0012】また、上記基体は、Co:4〜20重量%
を含有し、さらに必要に応じて、Wを除く周期律表の4
a、5a,6a族金属の炭化物、またはこれら炭化物と
WCとの固溶体:0.5〜30重量%を含有し、残りが
WCおよび不可避不純物からなる組成のWC基超硬合金
であることが好ましいが、しかしこれに限定されるもの
ではなく、サーメット、窒化珪素、サイアロンなどを基
体として用いることもできる。
【0013】
【実施例】つぎに、この発明の気相合成ダイヤモンド被
覆切削工具を実施例に基づいて具体的に説明する。
【0014】実施例1 原料粉末としていずれも平均粒径:0.8μmのWC粉
末、TiC粉末、TaC粉末、(Ti、W)C粉末およ
びCo粉末を用意し、これら原料粉末をTiC粉末:4
重量%、TaC粉末:1重量%、(Ti、W)C粉末:
1重量%、残部:WC粉末となるように配合し、この配
合粉末をボールミルで72時間湿式混合し、乾燥したの
ち、1.5ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を通常の条件で焼結し、上記配合組成と
ほぼ同一の成分組成をもつ焼結体を製造した。
【0015】この焼結体の表面を研削加工し、その形状
をISO規格SPGN120308(K種)のチップに
成形し、このチップを金属Wフィラメントを備えた石英
製反応容器に装入し、上記石英製反応容器内を 雰囲気圧力:30Torr、 反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメタンガスおよ
び水素ガスからなる混合ガス、 ガス流量:1リットル/秒、 となるように保持しながら反応温度を1100℃から8
00℃に冷却速度:3℃/min.で冷却することによ
り基体に接する内面を(100)結晶面を主体とし、外
面を(111)結晶面を主体とする平均層厚:5μmの
傾斜ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明ダイヤモンド
被覆チップ1を作製した。
【0016】実施例2 さらに、実施例1で用意した上記チップを金属Wフィラ
メントを備えた石英製反応容器に装入し、上記石英製反
応容器内を 雰囲気圧力:30Torr、 反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメタンガスおよ
び水素ガスからなる混合ガス、 ガス流量:1リットル/秒、 の条件に保持しながら反応温度を1050℃から800
℃に冷却速度:2℃/min.で冷却することにより基
体に接する内面を(110)結晶面を主体とし、外面を
(111)結晶面を主体とする平均層厚:5μmの傾斜
ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明ダイヤモンド被覆
チップ2を作製した。
【0017】なお、本発明ダイヤモンド被覆チップ1ま
たは本発明ダイヤモンド被覆チップ2に形成された傾斜
ダイヤモンド被覆層の結晶面は、本発明ダイヤモンド被
覆チップ1または本発明ダイヤモンド被覆チップ2の基
体を化学的に溶解することにより表面に形成されたダイ
ヤモンド被覆層を取り出し、表面および裏面をX線回折
することにより同定した。
【0018】比較例1 実施例1で用意したチップを金属Wフィラメントを備え
た石英製反応容器に装入し、下記の条件で内面および外
面ともに(100)結晶面を主体とする平均層厚:5μ
mのダイヤモンド被覆層を形成し、比較ダイヤモンド被
覆チップ1を作製した。
【0019】雰囲気圧力:30Torr、 反応温度:1100℃ 反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメタンガスおよ
び水素ガスからなる混合ガス、 ガス流量:1リットル/秒、
【0020】比較例2 実施例1で用意したチップを金属Wフィラメントを備え
た石英製反応容器に装入し、上記石英製反応容器内を実
施例2で示される条件で内面および外面ともに(11
0)結晶面を主体とする平均層厚:5μmのダイヤモン
ド被覆層を形成し、比較ダイヤモンド被覆チップ2を作
製した。
【0021】雰囲気圧力:30Torr、 反応温度:1050℃ 反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメタンガスおよ
び水素ガスからなる混合ガス、 ガス流量:1リットル/秒、 比較例3 実施例1で用意したチップを金属Wフィラメントを備え
た石英製反応容器に装入し、下記の条件で内面および外
面ともに(111)結晶面を主体とする平均層厚:5μ
mのダイヤモンド被覆層を形成し、比較ダイヤモンド被
覆チップ3を作製した。
【0022】雰囲気圧力:30Torr、 反応温度:800℃ 反応ガス:メタンガス濃度:1容量%のメタンガスおよ
び水素ガスからなる混合ガス、 ガス流量:1リットル/秒、
【0023】これら本発明ダイヤモンド被覆チップ1〜
2および比較ダイヤモンド被覆チップ1〜3を用いて、 被削材:Al−18%Si、 切削速度V:300m/min、 切込みd:1mm、 送りSz:0.2mm/rev、 の条件にて湿式連続切削試験を行い、チップのダイヤモ
ンド被覆層が無くなるまでの連続切削時間を測定し、そ
の測定結果を表1に示した。
【0024】さらに、上記本発明ダイヤモンド被覆チッ
プ1〜2および比較ダイヤモンド被覆チップ1〜3をそ
れぞれ10個用いて、 被削材:Al−18%Si 切削速度V:200m/min、 切込みd:1mm、 送りSz:0.3mm/tooth、 の条件にて、湿式フライス切削試験を行い、30分後の
チップのダイヤモンド被覆層が剥離したチップの個数を
測定し、その測定結果を表1に示した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】上記本発明ダイヤモンド被覆チップ1〜
2および比較ダイヤモンド被覆チップ1〜3のダイヤモ
ンド被覆層の膜厚はいずれも5μmであるが、本発明ダ
イヤモンド被覆チップ1〜2は、比較ダイヤモンド被覆
チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層が連続切削によ
り摩耗して無くなる時間が長く、また30分フライス切
削してもダイヤモンド被覆層が剥離せず、使用寿命が長
いことがわかる。したがって、この発明の気相合成ダイ
ヤモンド被覆切削工具を用いることによりコストを下げ
ることができ、産業上優れた効果を奏するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体と、上記基体の表面に形成されたダ
    イヤモンド被覆層とからなるダイヤモンド被覆切削工具
    において、 上記ダイヤモンド被覆層は、基体に接する内面が(10
    0)結晶面を主体とするダイヤモンドで構成されてお
    り、外面が(111)結晶面を主体とするダイヤモンド
    で構成されていることを特徴とするダイヤモンド被覆切
    削工具。
  2. 【請求項2】 基体と、上記基体の表面に形成されたダ
    イヤモンド被覆層とからなるダイヤモンド被覆切削工具
    において、 上記ダイヤモンド被覆層は、基体に接する内面が(11
    0)結晶面を主体とするダイヤモンドで構成されてお
    り、外面が(111)結晶面を主体とするダイヤモンド
    で構成されていることを特徴とするダイヤモンド被覆切
    削工具。
  3. 【請求項3】 上記ダイヤモンド被覆層は、(111)
    結晶面ダイヤモンドの占める割合が内面から外面に向か
    って漸増していることを特徴とする請求項1または2記
    載のダイヤモンド被覆切削工具。
JP28705091A 1991-10-07 1991-10-07 ダイヤモンド被覆切削工具 Withdrawn JPH05104307A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010207947A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010207947A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆工具

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990107