JPH05123908A - ダイヤモンド薄膜切削工具 - Google Patents
ダイヤモンド薄膜切削工具Info
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- JPH05123908A JPH05123908A JP31835391A JP31835391A JPH05123908A JP H05123908 A JPH05123908 A JP H05123908A JP 31835391 A JP31835391 A JP 31835391A JP 31835391 A JP31835391 A JP 31835391A JP H05123908 A JPH05123908 A JP H05123908A
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- JP
- Japan
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- diamond
- thin film
- cutting tool
- base material
- cutting
- Prior art date
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐剥離性に優れたダイヤモンド薄膜を切削工
具母材に被覆することによって、長寿命のダイヤモンド
薄膜工具を提供することにある。 【構成】 工具母材表面上に気相合成法によってダイヤ
モンドを主体とする硬質薄膜を被覆したダイヤモンド薄
膜工具において、該硬質被膜の工具刃先先端部のラマン
スペクトルを測定したときに、1320〜1350cm-1に出現す
るピークの強度I1と1500〜1600cm-1に出現するピークの
強度I2との比（I1／I2）が0.5 〜３である。
具母材に被覆することによって、長寿命のダイヤモンド
薄膜工具を提供することにある。 【構成】 工具母材表面上に気相合成法によってダイヤ
モンドを主体とする硬質薄膜を被覆したダイヤモンド薄
膜工具において、該硬質被膜の工具刃先先端部のラマン
スペクトルを測定したときに、1320〜1350cm-1に出現す
るピークの強度I1と1500〜1600cm-1に出現するピークの
強度I2との比（I1／I2）が0.5 〜３である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金，セラミック
ス或はハイス鋼等を切削工具母材とし、該母材表面に気
相合成法によってダイヤモンドを主体とする硬質薄膜を
被覆したダイヤモンド薄膜工具に関するものである。
ス或はハイス鋼等を切削工具母材とし、該母材表面に気
相合成法によってダイヤモンドを主体とする硬質薄膜を
被覆したダイヤモンド薄膜工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは、従来硬質材料として汎
用されてきたアルミナ，窒化珪素，超硬合金等に比べて
も極めて高い硬度を有し、また熱伝導率も高いことか
ら、切削工具や耐摩耗性工具等の素材としての応用開発
が盛んに進められている。
用されてきたアルミナ，窒化珪素，超硬合金等に比べて
も極めて高い硬度を有し、また熱伝導率も高いことか
ら、切削工具や耐摩耗性工具等の素材としての応用開発
が盛んに進められている。
【０００３】ダイヤモンドを切削工具の素材として応用
する技術の一例としては、超高圧・高温下で焼結して合
成されたダイヤモンド焼結体を用いたダイヤモンド焼結
体工具も知られているが、高価であり、またダイヤモン
ドよりも高硬度のものがないという理由から、焼結後複
雑形状へ加工することが困難であり、形状的にも制約を
受けている。
する技術の一例としては、超高圧・高温下で焼結して合
成されたダイヤモンド焼結体を用いたダイヤモンド焼結
体工具も知られているが、高価であり、またダイヤモン
ドよりも高硬度のものがないという理由から、焼結後複
雑形状へ加工することが困難であり、形状的にも制約を
受けている。
【０００４】最近では、マイクロ波や熱フィラメント等
で励起状態にした炭素含有ガスを原料ガスとして用いた
化学的気相合成法によって、ダイヤモンドを主体とした
硬質薄膜（以下単にダイヤモンド薄膜と呼ぶことがあ
る）を母材上に形成することが可能になっており、この
技術では複雑形状の工具に対しても容易且つ安価にダイ
ヤモンド薄膜を形成できるので、この技術を応用してダ
イヤモンド薄膜工具の研究開発が活発に進められてい
る。
で励起状態にした炭素含有ガスを原料ガスとして用いた
化学的気相合成法によって、ダイヤモンドを主体とした
硬質薄膜（以下単にダイヤモンド薄膜と呼ぶことがあ
る）を母材上に形成することが可能になっており、この
技術では複雑形状の工具に対しても容易且つ安価にダイ
ヤモンド薄膜を形成できるので、この技術を応用してダ
イヤモンド薄膜工具の研究開発が活発に進められてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら気相合成
したダイヤモンド薄膜は、高硬度，高熱伝導率という工
具部材としての優れた特性を持っている反面、薄膜の内
部応力が大きく、しかも母材との密着強度が弱いことに
加え、靭性が低い為に切削等の作業中に一瞬にして膜が
剥離若しくは破壊されることがあるという欠点があっ
た。
したダイヤモンド薄膜は、高硬度，高熱伝導率という工
具部材としての優れた特性を持っている反面、薄膜の内
部応力が大きく、しかも母材との密着強度が弱いことに
加え、靭性が低い為に切削等の作業中に一瞬にして膜が
剥離若しくは破壊されることがあるという欠点があっ
た。
【０００６】現在、長寿命のダイヤモンド薄膜切削工具
を得る為に、種々の技術が提案されている。例えばダイ
ヤモンド薄膜の密着性を向上させる為に、基板とダイヤ
モンド薄膜との間に中間層を形成する方法（例えば特開
平2-217472号，特開昭58-126972 号等）、予め母材を処
理しておく方法（特公昭63-20911号等）等の技術が開示
されている。
を得る為に、種々の技術が提案されている。例えばダイ
ヤモンド薄膜の密着性を向上させる為に、基板とダイヤ
モンド薄膜との間に中間層を形成する方法（例えば特開
平2-217472号，特開昭58-126972 号等）、予め母材を処
理しておく方法（特公昭63-20911号等）等の技術が開示
されている。
【０００７】しかしながらこれらの技術においても、工
具性能として十分なものとは言えず、また製造工程が煩
雑になる場合もあり、実用的な観点からも解決策が望ま
れていた。
具性能として十分なものとは言えず、また製造工程が煩
雑になる場合もあり、実用的な観点からも解決策が望ま
れていた。
【０００８】本発明はこうした技術的課題を解決する為
になされたものであって、その目的は、耐剥離性に優れ
たダイヤモンド薄膜を切削工具母材に被覆することによ
って、長寿命のダイヤモンド薄膜切削工具を提供するこ
とにある。
になされたものであって、その目的は、耐剥離性に優れ
たダイヤモンド薄膜を切削工具母材に被覆することによ
って、長寿命のダイヤモンド薄膜切削工具を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、切削工具母材表面に気相合成法によってダイ
ヤモンドを主体とする硬質薄膜を被覆したダイヤモンド
薄膜切削工具において、該硬質被膜の工具刃先部のラマ
ンスペクトルを測定したときに、1320〜1350cm -1に出現
するダイヤモンドのピークの強度Ｉ1 と1500〜1600cm-1
に出現する非ダイヤモンド成分のピークの強度I2との比
（I1／I2）が0.5 〜３である点に要旨を有するダイヤモ
ンド薄膜工具である。
発明とは、切削工具母材表面に気相合成法によってダイ
ヤモンドを主体とする硬質薄膜を被覆したダイヤモンド
薄膜切削工具において、該硬質被膜の工具刃先部のラマ
ンスペクトルを測定したときに、1320〜1350cm -1に出現
するダイヤモンドのピークの強度Ｉ1 と1500〜1600cm-1
に出現する非ダイヤモンド成分のピークの強度I2との比
（I1／I2）が0.5 〜３である点に要旨を有するダイヤモ
ンド薄膜工具である。
【００１０】
【作用】前述の如く、ダイヤモンド薄膜切削工具におけ
る最大の問題点は、切削等の作業中の薄膜の剥離であ
る。この剥離原因については、一般に、ダイヤモンド薄
膜と母材の熱膨張率に基づく膜応力、特にダイヤモンド
薄膜内の圧縮応力が大きいためであると考えられてい
る。
る最大の問題点は、切削等の作業中の薄膜の剥離であ
る。この剥離原因については、一般に、ダイヤモンド薄
膜と母材の熱膨張率に基づく膜応力、特にダイヤモンド
薄膜内の圧縮応力が大きいためであると考えられてい
る。
【００１１】そこで、本発明者らは、膜内部応力を緩和
するという観点から種々検討した。その結果、ダイヤモ
ンド薄膜中に所定量の非ダイヤモンド成分を含有させれ
ば、ダイヤモンドの高硬度（耐摩耗性）を損なうことな
く、膜応力が緩和されたダイヤモンド薄膜が得られるこ
とが分かった。そしてこのような膜をコーティングした
ダイヤモンド薄膜切削工具は、従来のような実質上ダイ
ヤモンドだけからなるダイヤモンド薄膜切削工具と比較
して、極めて長寿命となることを見いだした。
するという観点から種々検討した。その結果、ダイヤモ
ンド薄膜中に所定量の非ダイヤモンド成分を含有させれ
ば、ダイヤモンドの高硬度（耐摩耗性）を損なうことな
く、膜応力が緩和されたダイヤモンド薄膜が得られるこ
とが分かった。そしてこのような膜をコーティングした
ダイヤモンド薄膜切削工具は、従来のような実質上ダイ
ヤモンドだけからなるダイヤモンド薄膜切削工具と比較
して、極めて長寿命となることを見いだした。
【００１２】本発明者らは、非ダイヤモンド成分を含有
させる為の具体的な指標について、鋭意研究を重ねた。
その結果薄膜のラマン分析による特定波長に出現するピ
ークの強度で非ダイヤモンド成分の含有量を見積もり、
工具刃先部で測定したラマンスペクトルにおいて非ダイ
ヤモンド成分のピーク強度I2に対するダイヤモンドのピ
ーク強度I1の比（I1／I2）が0.5 〜３となるように膜を
コーティングすることによって、耐剥離性が最大となる
ことを突き止めた。これは、工具の刃先部（チップにお
けるコーナ部、ドリル等における鋭利な先端部）には、
工具の中心部或は平坦部に比べて成膜中にプラズマが集
中し易く、その結果としてダイヤモンドの形成量が促進
されることを見い出したことによるもので、工具の刃先
部の硬質膜中のダイヤモンド含有量を特定の範囲に制御
することが重要であるとの結論に達した。即ち工具母材
の中心部から刃先部に向ってラマンピーク強度比（I1／
I2）が徐々に大きくなる現象を突きとめたことによる。
なお本発明の効果は、耐剥離性の他に耐摩耗性を有効に
発揮するには、ラマンピーク比I1／I2は１〜２が特に好
ましい。
させる為の具体的な指標について、鋭意研究を重ねた。
その結果薄膜のラマン分析による特定波長に出現するピ
ークの強度で非ダイヤモンド成分の含有量を見積もり、
工具刃先部で測定したラマンスペクトルにおいて非ダイ
ヤモンド成分のピーク強度I2に対するダイヤモンドのピ
ーク強度I1の比（I1／I2）が0.5 〜３となるように膜を
コーティングすることによって、耐剥離性が最大となる
ことを突き止めた。これは、工具の刃先部（チップにお
けるコーナ部、ドリル等における鋭利な先端部）には、
工具の中心部或は平坦部に比べて成膜中にプラズマが集
中し易く、その結果としてダイヤモンドの形成量が促進
されることを見い出したことによるもので、工具の刃先
部の硬質膜中のダイヤモンド含有量を特定の範囲に制御
することが重要であるとの結論に達した。即ち工具母材
の中心部から刃先部に向ってラマンピーク強度比（I1／
I2）が徐々に大きくなる現象を突きとめたことによる。
なお本発明の効果は、耐剥離性の他に耐摩耗性を有効に
発揮するには、ラマンピーク比I1／I2は１〜２が特に好
ましい。
【００１３】本発明に係るダイヤモンド薄膜切削工具に
おいて、工具母材の材質や工具種類等は特に限定するも
のでなく、工具母材としては例えば超硬合金，セラミッ
クス，ハイス鋼等が挙げられ、一方切削工具種類として
は、チップ，エンドミル，ミニチュアドリル等に適用で
き、上記構成を採用することによって従来の切削工具に
比べて工具性能を著しく向上させることができる。
おいて、工具母材の材質や工具種類等は特に限定するも
のでなく、工具母材としては例えば超硬合金，セラミッ
クス，ハイス鋼等が挙げられ、一方切削工具種類として
は、チップ，エンドミル，ミニチュアドリル等に適用で
き、上記構成を採用することによって従来の切削工具に
比べて工具性能を著しく向上させることができる。
【００１４】尚ダイヤモンド薄膜の形成方法についても
特に限定するものではない。ダイヤモンド合成法として
は、熱フィラメント法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、
高周波プラズマＣＶＤ，イオンビーム法等の公知のＣＶ
Ｄ，ＰＶＤ法が適用できる。また合成に用いる原料ガス
としては、メタン、エタン等炭化水素系ガスの他、メタ
ノール、エタノール等のアルコール系ガス、或は一酸化
炭素等の酸化炭素系ガスを用いることも可能であるが、
一般的には、炭素を必須元素として含有したガスを水素
で希釈した混合ガスが用いられる。
特に限定するものではない。ダイヤモンド合成法として
は、熱フィラメント法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、
高周波プラズマＣＶＤ，イオンビーム法等の公知のＣＶ
Ｄ，ＰＶＤ法が適用できる。また合成に用いる原料ガス
としては、メタン、エタン等炭化水素系ガスの他、メタ
ノール、エタノール等のアルコール系ガス、或は一酸化
炭素等の酸化炭素系ガスを用いることも可能であるが、
一般的には、炭素を必須元素として含有したガスを水素
で希釈した混合ガスが用いられる。
【００１５】ラマンスペクトルにおけるダイヤモンドと
非ダイヤモンド成分の強度比は、次のようにして見積る
ことができる。即ち、ラマンシフトが1000cm-1から1800
cm-1までのスペクトルからバックグラウンドを差引き、
ダイヤモンドのピークに相当する1320cm-1から1350cm-1
に出現するピークの強度（I1）と、非ダイヤモンド成分
に相当する1500cm-1から1600cm-1に出現するピークの強
度（I2）から両者の比（I1／I2）を求める。この場合、
発振源としてレーザーは、Arレーザー（発振線4579Å,
4727Å, 4880Å, 5017Å等）、Krレーザー（発振線4762
Å, 5208Å, 5682Å, 6765Å等）等が望ましい。
非ダイヤモンド成分の強度比は、次のようにして見積る
ことができる。即ち、ラマンシフトが1000cm-1から1800
cm-1までのスペクトルからバックグラウンドを差引き、
ダイヤモンドのピークに相当する1320cm-1から1350cm-1
に出現するピークの強度（I1）と、非ダイヤモンド成分
に相当する1500cm-1から1600cm-1に出現するピークの強
度（I2）から両者の比（I1／I2）を求める。この場合、
発振源としてレーザーは、Arレーザー（発振線4579Å,
4727Å, 4880Å, 5017Å等）、Krレーザー（発振線4762
Å, 5208Å, 5682Å, 6765Å等）等が望ましい。
【００１６】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例え
ば下記実施例におけるラマンスペクトルは、レーザー発
振源としてArレーザー（発振線4880Å, 波数20492.4cm
-1 ）を用い、ラマンシフトが1000cm-1から1800cm-1ま
でスキャンスピードを２cm-1/secで測定して得たもので
あるが、これに限定されるものではない。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例え
ば下記実施例におけるラマンスペクトルは、レーザー発
振源としてArレーザー（発振線4880Å, 波数20492.4cm
-1 ）を用い、ラマンシフトが1000cm-1から1800cm-1ま
でスキャンスピードを２cm-1/secで測定して得たもので
あるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
実施例１ 窒化珪素(Si3N4) を母材をとする切削チップを用い、マ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて励起したメタン−
水素混合ガスを母材表面に接触させてダイヤモンドを主
体とする硬質薄膜をコーティングした。このときの条件
は、ＣＨ4 濃度2.5 ％、混合ガス圧力：40torr、混合ガ
ス流量：400SCCM 、母材温度：750 ℃、マイクロ波出
力：2.45GHz、反応時間:20 時間である。尚試作サンプル
の総数は30個とした。処理後の母材表面および断面を分
析した結果、母材歯先の先端部分にはダイヤモンドを主
体とする膜厚約10μm の薄膜が形成されていることが分
かった。また前記母材表面の刃先部先端のラマンスペク
トルを上記の方法によって調べたところ、図１に示すス
ペクトルが得られた。
イクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて励起したメタン−
水素混合ガスを母材表面に接触させてダイヤモンドを主
体とする硬質薄膜をコーティングした。このときの条件
は、ＣＨ4 濃度2.5 ％、混合ガス圧力：40torr、混合ガ
ス流量：400SCCM 、母材温度：750 ℃、マイクロ波出
力：2.45GHz、反応時間:20 時間である。尚試作サンプル
の総数は30個とした。処理後の母材表面および断面を分
析した結果、母材歯先の先端部分にはダイヤモンドを主
体とする膜厚約10μm の薄膜が形成されていることが分
かった。また前記母材表面の刃先部先端のラマンスペク
トルを上記の方法によって調べたところ、図１に示すス
ペクトルが得られた。
【００１８】図１から明らかな様に最大ピークは1333cm
-1に出現し、このピークはダイヤモンドのラマンシフト
と考えられた。また1500cm-1から1600cm-1にも比較的ブ
ロードなピークが得られ、これは無定型炭素やグラファ
イトを主体とする非ダイヤモンド成分によるラマンシフ
トと考えられた。このときスペクトルのバックグラウン
ドを差し引いた後の前者（ダイヤモンド）と後者（非ダ
イヤモンド成分）の強度比（I1／I2）は、1.32であっ
た。これらのチップを本発明例１とし、切削試験を行っ
た。このときの切削条件は、被削材としてAl-20 ％Siを
用い、切削速度、切込み量および送り量はそれぞれ400m
/min，0.75mm，0.5mm/rev とした。尚１チップ当り２コ
ーナーを切削試験に付した。
-1に出現し、このピークはダイヤモンドのラマンシフト
と考えられた。また1500cm-1から1600cm-1にも比較的ブ
ロードなピークが得られ、これは無定型炭素やグラファ
イトを主体とする非ダイヤモンド成分によるラマンシフ
トと考えられた。このときスペクトルのバックグラウン
ドを差し引いた後の前者（ダイヤモンド）と後者（非ダ
イヤモンド成分）の強度比（I1／I2）は、1.32であっ
た。これらのチップを本発明例１とし、切削試験を行っ
た。このときの切削条件は、被削材としてAl-20 ％Siを
用い、切削速度、切込み量および送り量はそれぞれ400m
/min，0.75mm，0.5mm/rev とした。尚１チップ当り２コ
ーナーを切削試験に付した。
【００１９】また比較として、前記コーティング処理を
施していない他は同様の材質からなるセラミックチップ
（比較例１）についても同一個数、同一試験を行った。
施していない他は同様の材質からなるセラミックチップ
（比較例１）についても同一個数、同一試験を行った。
【００２０】30分間切削した結果、コーティング処理を
施していないチップでは、約98％刃先が欠損し、工具寿
命に達していたのに対し、本発明例１では、試験総数60
コーナー中、コーティング膜が剥離したのは２コーナー
（約２％）のみであった。
施していないチップでは、約98％刃先が欠損し、工具寿
命に達していたのに対し、本発明例１では、試験総数60
コーナー中、コーティング膜が剥離したのは２コーナー
（約２％）のみであった。
【００２１】実施例２ 実施例１と同様の方法で、窒化珪素(Si3N4）を母材をと
する切削チップにダイヤモンド薄膜をコーティングし
た。このときの条件は、ＣＨ4 濃度：1.0 ％、混合ガス
圧力：40torr、混合ガス流量：400SCCM 、母材温度：80
0 ℃、マイクロ波出力：2.45GHz 、反応時間：20時間で
ある。尚試作サンプルの総数は、実施例１と同じく30個
とした。コーティング後の母材表面および断面を分析し
た結果、母材刃先の先端部分にはダイヤモンドを主体と
する膜厚約10μm の薄膜が形成されていた。また前記母
材表面の刃先先端部分のラマンスペクトルを調べたとこ
ろ、図２に示すスペクトルが得られた。
する切削チップにダイヤモンド薄膜をコーティングし
た。このときの条件は、ＣＨ4 濃度：1.0 ％、混合ガス
圧力：40torr、混合ガス流量：400SCCM 、母材温度：80
0 ℃、マイクロ波出力：2.45GHz 、反応時間：20時間で
ある。尚試作サンプルの総数は、実施例１と同じく30個
とした。コーティング後の母材表面および断面を分析し
た結果、母材刃先の先端部分にはダイヤモンドを主体と
する膜厚約10μm の薄膜が形成されていた。また前記母
材表面の刃先先端部分のラマンスペクトルを調べたとこ
ろ、図２に示すスペクトルが得られた。
【００２２】図２から明らかな様に、最大ピークはダイ
ヤモンドに帰属される1333cm-1に出現し、非ダイヤモン
ド成分に帰属される1500cm-1から1600cm-1の比較的ブロ
ードなピークも認められた。スペクトルのバックグラウ
ンドを差し引いた後のダイヤモンドと非ダイヤモンド成
分の強度比（I1／I2）は、実施例１の場合に比べて大き
く、3.4 であった。これらのチップを比較例２とし、こ
れらのチップと前記発明例１のチップを用い、切削試験
を行った。切削条件は、被削材としてAl-16 ％Siを用
い、切削速度、切込み量および送り量はそれぞれ500m/m
in，1.0mm ，0.5mm/rev とした。60分間切削した後のコ
ーティング膜の剥離状況を調べた結果、発明例１では、
約３％のコーナーが剥離していただけであったのに対
し、比較例２では、約47％のコーナーの膜が剥離してお
り、発明例１は極めて耐剥離性に優れていることが分か
った。
ヤモンドに帰属される1333cm-1に出現し、非ダイヤモン
ド成分に帰属される1500cm-1から1600cm-1の比較的ブロ
ードなピークも認められた。スペクトルのバックグラウ
ンドを差し引いた後のダイヤモンドと非ダイヤモンド成
分の強度比（I1／I2）は、実施例１の場合に比べて大き
く、3.4 であった。これらのチップを比較例２とし、こ
れらのチップと前記発明例１のチップを用い、切削試験
を行った。切削条件は、被削材としてAl-16 ％Siを用
い、切削速度、切込み量および送り量はそれぞれ500m/m
in，1.0mm ，0.5mm/rev とした。60分間切削した後のコ
ーティング膜の剥離状況を調べた結果、発明例１では、
約３％のコーナーが剥離していただけであったのに対
し、比較例２では、約47％のコーナーの膜が剥離してお
り、発明例１は極めて耐剥離性に優れていることが分か
った。
【００２３】実施例３ 実施例１と同様の方法で、窒化珪素(Si3N4）を母材とす
る切削チップにダイヤモンド薄膜をコーティングした。
このときの条件は、ＣＨ4 濃度：6.0 ％、混合ガス圧
力：40torr、混合ガス流量：400SCCM 、母材温度：750
℃、マイクロ波出力：2.45GHz および反応時間20時間で
ある。尚試作サンプルの総数は、実施例１とおなじく30
個とした。コーティング後の母材表面および断面を分析
した結果、母材刃先の先端部分にはダイヤモンドを主体
とする膜厚約10μm の薄膜が形成されていた。また前記
母材表面のラマンスペクトルを調べたところ、バックグ
ラウンドを差し引いた後のダイヤモンドと非ダイヤモン
ド成分の強度比（I1／I2）は、0.44であった。これらの
チップを比較例とし、これらのチップと前記発明例１の
チップを用い、切削試験を行った。切削条件は、実施例
２と同様とした。60分間切削した後のコーティング膜の
摩耗状況を調べた結果、発明例１では、平均摩耗巾が0.
03mmに対し、比較例３では0.89mmであった。
る切削チップにダイヤモンド薄膜をコーティングした。
このときの条件は、ＣＨ4 濃度：6.0 ％、混合ガス圧
力：40torr、混合ガス流量：400SCCM 、母材温度：750
℃、マイクロ波出力：2.45GHz および反応時間20時間で
ある。尚試作サンプルの総数は、実施例１とおなじく30
個とした。コーティング後の母材表面および断面を分析
した結果、母材刃先の先端部分にはダイヤモンドを主体
とする膜厚約10μm の薄膜が形成されていた。また前記
母材表面のラマンスペクトルを調べたところ、バックグ
ラウンドを差し引いた後のダイヤモンドと非ダイヤモン
ド成分の強度比（I1／I2）は、0.44であった。これらの
チップを比較例とし、これらのチップと前記発明例１の
チップを用い、切削試験を行った。切削条件は、実施例
２と同様とした。60分間切削した後のコーティング膜の
摩耗状況を調べた結果、発明例１では、平均摩耗巾が0.
03mmに対し、比較例３では0.89mmであった。
【００２４】実施例４ 超硬合金製切削チップに、マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置を用いて励起したメタン−水素混合ガスと接触させ、
そのラマンスペクトルにおける強度比（I1／I2ダイヤモ
ンド／非ダイヤモンド）が3.3 、1.8、1.3 および0.4
であるダイヤモンドを主体とする薄膜の工具母材へのコ
ーティングを行った。コーティング膜厚はそれぞれ20μ
mとした。それぞれ比較例４、本発明例２，３および比
較例５とし、これらの切削チップを用いて切削試験を行
った。切削条件は被削材としてAl-12 ％Siを用い、切削
速度、切込み量および送り量はそれぞれ500m/min，0.5m
m，0.5mm/rev とした。尚試験したコーナー数はそれぞ
れ20コーナーである。20分切削した後の膜の剥離状況、
摩耗状況を調べた結果、膜の剥離はそれぞれ67％、21
％、19％、41％であり、摩耗幅はそれぞれ0.09mm、0.12
mm、0.15mm、0.57mmであった。本発明例２または３で
は、耐剥離性、耐摩耗性ともに優れており、優れた工具
性能を示していた。
置を用いて励起したメタン−水素混合ガスと接触させ、
そのラマンスペクトルにおける強度比（I1／I2ダイヤモ
ンド／非ダイヤモンド）が3.3 、1.8、1.3 および0.4
であるダイヤモンドを主体とする薄膜の工具母材へのコ
ーティングを行った。コーティング膜厚はそれぞれ20μ
mとした。それぞれ比較例４、本発明例２，３および比
較例５とし、これらの切削チップを用いて切削試験を行
った。切削条件は被削材としてAl-12 ％Siを用い、切削
速度、切込み量および送り量はそれぞれ500m/min，0.5m
m，0.5mm/rev とした。尚試験したコーナー数はそれぞ
れ20コーナーである。20分切削した後の膜の剥離状況、
摩耗状況を調べた結果、膜の剥離はそれぞれ67％、21
％、19％、41％であり、摩耗幅はそれぞれ0.09mm、0.12
mm、0.15mm、0.57mmであった。本発明例２または３で
は、耐剥離性、耐摩耗性ともに優れており、優れた工具
性能を示していた。
【００２５】実施例５ 実施例４において切削チップの代わりに超硬製のミニア
チュアドリル（φＤ＝１mm）を用い膜厚を４μｍとした
他は同様のコーティング工具を作製した。
チュアドリル（φＤ＝１mm）を用い膜厚を４μｍとした
他は同様のコーティング工具を作製した。
【００２６】これらを比較例６、本発明例４、５及び比
較例７とする。
較例７とする。
【００２７】次に、これらのミニチュアドリルを用いて
プリント基盤の穴開け試験を行った。試験条件は、ドリ
ルの回転数を5000rpm とし、非試験材はガラスエポキシ
基盤とした。その結果、穴あけ寿命はそれぞれ約8000
穴、約100000穴、約80000 穴、約10000 穴であり、さら
に、本発明例４及び５では穴あけ試験後もエポキシスミ
アの発生が極めて抑制されていた。
プリント基盤の穴開け試験を行った。試験条件は、ドリ
ルの回転数を5000rpm とし、非試験材はガラスエポキシ
基盤とした。その結果、穴あけ寿命はそれぞれ約8000
穴、約100000穴、約80000 穴、約10000 穴であり、さら
に、本発明例４及び５では穴あけ試験後もエポキシスミ
アの発生が極めて抑制されていた。
【００２８】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、耐剥離
性に優れたダイヤモンドを主体とする硬質薄膜をコーテ
ィングすることにより、長寿命のダイヤモンドコーティ
ング切削工具実現できたものであり、その工業的価値は
極めて大きい。
性に優れたダイヤモンドを主体とする硬質薄膜をコーテ
ィングすることにより、長寿命のダイヤモンドコーティ
ング切削工具実現できたものであり、その工業的価値は
極めて大きい。
【図１】本発明例におけるコーティング薄膜のラマンス
ペクトルを示すグラフである。
ペクトルを示すグラフである。
【図２】比較例２におけるコーティング薄膜のラマンス
ペクトルを示すグラフである。
ペクトルを示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 切削工具母材表面に気相合成法によって
ダイヤモンドを主体とする硬質薄膜を被覆したダイヤモ
ンド薄膜切削工具において、該硬質被膜の工具刃先部の
ラマンスペクトルを測定したときに、1320〜1350cm-1に
出現するダイヤモンドのピークの強度I1と、1500〜1600
cm-1に出現する非ダイヤモンド成分のピークの強度I2と
の比（I1／I2）が0.5 〜３であることを特徴とするダイ
ヤモンド薄膜工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31835391A JPH05123908A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | ダイヤモンド薄膜切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31835391A JPH05123908A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | ダイヤモンド薄膜切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05123908A true JPH05123908A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=18098211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31835391A Withdrawn JPH05123908A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | ダイヤモンド薄膜切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05123908A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468617B1 (en) | 1993-07-20 | 2002-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
| JP2020099979A (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | ユニオンツール株式会社 | 切削工具用ダイヤモンド皮膜 |
-
1991
- 1991-11-05 JP JP31835391A patent/JPH05123908A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6468617B1 (en) | 1993-07-20 | 2002-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
| JP2020099979A (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | ユニオンツール株式会社 | 切削工具用ダイヤモンド皮膜 |
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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: 19990204 |