JPH05140769A - 多結晶ダイヤモンド工具素材及びその工具母材への接合方法 - Google Patents
多結晶ダイヤモンド工具素材及びその工具母材への接合方法Info
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- JPH05140769A JPH05140769A JP3326831A JP32683191A JPH05140769A JP H05140769 A JPH05140769 A JP H05140769A JP 3326831 A JP3326831 A JP 3326831A JP 32683191 A JP32683191 A JP 32683191A JP H05140769 A JPH05140769 A JP H05140769A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多結晶ダイヤモンドを工具母材に接合してダ
イヤモンド工具を作製する際のロウ付けによる接合作業
を簡単にし、特に大気中で工具母材に簡単にロウ付けで
きる多結晶ダイヤモンド工具素材を提供する。 【構成】 低圧気相合成法により合成された多結晶ダイ
ヤモンドと、多結晶ダイヤモンドの合成時に基板と接し
ていた面と反対側の面を被覆し、周期律表の第４Ａ、５
Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属とＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種とからな
り融点が800〜1300℃のロウ材層とからなる多結晶ダイ
ヤモンド工具素材。
イヤモンド工具を作製する際のロウ付けによる接合作業
を簡単にし、特に大気中で工具母材に簡単にロウ付けで
きる多結晶ダイヤモンド工具素材を提供する。 【構成】 低圧気相合成法により合成された多結晶ダイ
ヤモンドと、多結晶ダイヤモンドの合成時に基板と接し
ていた面と反対側の面を被覆し、周期律表の第４Ａ、５
Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属とＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種とからな
り融点が800〜1300℃のロウ材層とからなる多結晶ダイ
ヤモンド工具素材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工具母材へのロウ付け
の作業性に優れた多結晶ダイヤモンド工具素材、及びそ
の工具素材を工具母材に接合する方法に関する。
の作業性に優れた多結晶ダイヤモンド工具素材、及びそ
の工具素材を工具母材に接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは硬度と熱伝導率が非常に
高いため、切削工具や耐摩工具として優れた性能を有
し、広く実用に供されている。これらのダイヤモンド工
具には、ダイヤモンド微粒子を焼結したダイヤモンド焼
結体を工具母材に接合したものと、低圧気相合成法によ
り合成された多結晶ダイヤモンドを工具母材に接合した
ものとがある。
高いため、切削工具や耐摩工具として優れた性能を有
し、広く実用に供されている。これらのダイヤモンド工
具には、ダイヤモンド微粒子を焼結したダイヤモンド焼
結体を工具母材に接合したものと、低圧気相合成法によ
り合成された多結晶ダイヤモンドを工具母材に接合した
ものとがある。
【０００３】ダイヤモンド焼結体は、例えば特公昭５２
−１２１２６号公報に記載されたように、ダイヤモンド
微粒子を超硬合金の支持体と接して高温高圧で焼結する
ことにより、超硬合金中の鉄系金属が結合材となって超
硬合金支持体と結合した形で製造される。このダイヤモ
ンド焼結体は、超硬合金支持体と結合した形であるた
め、超硬合金支持体側を工具母材に接合するに際しては
大気中でロウ付けできる利点がある反面、ダイヤモンド
焼結体中に含まれる鉄系金属の結合材のため耐熱性に劣
ることが知られている。
−１２１２６号公報に記載されたように、ダイヤモンド
微粒子を超硬合金の支持体と接して高温高圧で焼結する
ことにより、超硬合金中の鉄系金属が結合材となって超
硬合金支持体と結合した形で製造される。このダイヤモ
ンド焼結体は、超硬合金支持体と結合した形であるた
め、超硬合金支持体側を工具母材に接合するに際しては
大気中でロウ付けできる利点がある反面、ダイヤモンド
焼結体中に含まれる鉄系金属の結合材のため耐熱性に劣
ることが知られている。
【０００４】そこで耐熱性にすぐれたダイヤモンド工具
として、例えば特開平１−１２１２６号公報に記載のご
とく、ＣＶＤ法等の低圧気相合成法により合成した結合
材を含まない多結晶ダイヤモンドを、工具母材にロウ材
で接合した工具が提案されている。しかしながら、多結
晶ダイヤモンドはダイヤモンド焼結体よりも耐熱性に優
れるものの、工具母材へのロウ付けを大気中でおこなえ
ないため作業が極めて繁雑であり、ロウ付けの歩留りも
悪いという欠点を有していた。
として、例えば特開平１−１２１２６号公報に記載のご
とく、ＣＶＤ法等の低圧気相合成法により合成した結合
材を含まない多結晶ダイヤモンドを、工具母材にロウ材
で接合した工具が提案されている。しかしながら、多結
晶ダイヤモンドはダイヤモンド焼結体よりも耐熱性に優
れるものの、工具母材へのロウ付けを大気中でおこなえ
ないため作業が極めて繁雑であり、ロウ付けの歩留りも
悪いという欠点を有していた。
【０００５】即ち、多結晶ダイヤモンドを超硬合金等の
工具母材に接合するには、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６
Ａ、７Ａ族と多結晶ダイヤモンドとの炭化物生成反応を
利用するので、これらの金属の少なくとも１種の金属と
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種
との合金からなるロウ材を用いる必要がある。しかし、
第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の金属は酸化され易いの
で、大気中でロウ付けすると多結晶ダイヤモンドの表面
でもこれらの金属の酸化が進行して多結晶ダイヤモンド
との炭化物生成反応が阻害され、優れた接合強度が得ら
れない。
工具母材に接合するには、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６
Ａ、７Ａ族と多結晶ダイヤモンドとの炭化物生成反応を
利用するので、これらの金属の少なくとも１種の金属と
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種
との合金からなるロウ材を用いる必要がある。しかし、
第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の金属は酸化され易いの
で、大気中でロウ付けすると多結晶ダイヤモンドの表面
でもこれらの金属の酸化が進行して多結晶ダイヤモンド
との炭化物生成反応が阻害され、優れた接合強度が得ら
れない。
【０００６】従って、多結晶ダイヤモンドと工具母材と
のロウ付け作業は、真空中又は高純度の不活性ガス中で
ロウ付け作業を行う必要があった。実際のロウ付け作業
は、工具母材の所定位置にロウ材と多結晶ダイヤモンド
をそれぞれセットした後、加熱して接合させるのである
が、これらのバッチ処理を真空又は不活性ガスの作業ボ
ックス内で行うので操作が煩雑で難しく、特にエンドミ
ルのような多刃工具の場合には専用の治具が必要になる
ため極めて煩雑であった。
のロウ付け作業は、真空中又は高純度の不活性ガス中で
ロウ付け作業を行う必要があった。実際のロウ付け作業
は、工具母材の所定位置にロウ材と多結晶ダイヤモンド
をそれぞれセットした後、加熱して接合させるのである
が、これらのバッチ処理を真空又は不活性ガスの作業ボ
ックス内で行うので操作が煩雑で難しく、特にエンドミ
ルのような多刃工具の場合には専用の治具が必要になる
ため極めて煩雑であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、多結晶ダイヤモンドを工具母材に接合して
ダイヤモンド工具を作製する際のロウ付けによる接合作
業を簡単にすること、特に大気中で工具母材に簡単にロ
ウ付けできる多結晶ダイヤモンド工具素材を提供するこ
とを目的とする。
事情に鑑み、多結晶ダイヤモンドを工具母材に接合して
ダイヤモンド工具を作製する際のロウ付けによる接合作
業を簡単にすること、特に大気中で工具母材に簡単にロ
ウ付けできる多結晶ダイヤモンド工具素材を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による多結晶ダイヤモド工具素材は、低圧気
相合成法により合成された多結晶ダイヤモンドと、多結
晶ダイヤモンドの片方の面を被覆した、周期律表の第４
Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属とＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種と
からなる融点が800〜1300℃のロウ材層とからなってい
る。
め、本発明による多結晶ダイヤモド工具素材は、低圧気
相合成法により合成された多結晶ダイヤモンドと、多結
晶ダイヤモンドの片方の面を被覆した、周期律表の第４
Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属とＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種と
からなる融点が800〜1300℃のロウ材層とからなってい
る。
【０００９】この多結晶ダイヤモンド工具素材を工具母
材に接合する方法は、多結晶ダイヤモンド工具素材のロ
ウ材層側を工具母材に当接させながら、大気中において
ロウ材の融点以上に加熱して工具母材に接合させるもの
である。
材に接合する方法は、多結晶ダイヤモンド工具素材のロ
ウ材層側を工具母材に当接させながら、大気中において
ロウ材の融点以上に加熱して工具母材に接合させるもの
である。
【００１０】
【作用】本発明では、多結晶ダイヤモンドの工具母材と
接合すべき面（好ましくは合成時に基板と接していた面
と反対側の面）に予めロウ材層を設けておくので、この
工具素材を大気中で工具母材にロウ付けすることが出来
る。即ち、接合の際に多結晶ダイヤモンドの接合すべき
面は既にロウ材層で被覆されているので、大気中でロウ
付けしてもその面側でロウ材中の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、
７Ａ族金属は酸化されることが無くなり、これら金属と
ダイヤモンドの炭化物生成反応が順調に進行して、真空
中や不活性ガス中でのロウ付けと同様の良好な接合が得
られる。従って、ロウ付け作業が大気中で行えるので簡
単になり、真空中や不活性ガス中でのロウ付けに比べて
歩留りを大幅に改善させることが出来る。
接合すべき面（好ましくは合成時に基板と接していた面
と反対側の面）に予めロウ材層を設けておくので、この
工具素材を大気中で工具母材にロウ付けすることが出来
る。即ち、接合の際に多結晶ダイヤモンドの接合すべき
面は既にロウ材層で被覆されているので、大気中でロウ
付けしてもその面側でロウ材中の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、
７Ａ族金属は酸化されることが無くなり、これら金属と
ダイヤモンドの炭化物生成反応が順調に進行して、真空
中や不活性ガス中でのロウ付けと同様の良好な接合が得
られる。従って、ロウ付け作業が大気中で行えるので簡
単になり、真空中や不活性ガス中でのロウ付けに比べて
歩留りを大幅に改善させることが出来る。
【００１１】本発明では、公知の低圧気相合成法により
合成された実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダ
イヤモンドを用いる。低圧気相合成法としては、熱電子
放射やプラズマ放電を利用して原料ガスの分解及び励起
を生じさせる各種のＣＶＤ法や燃焼炎を用いた合成法が
有効である。原料ガスとしては、例えばメタン、エタ
ン、プロパン等の炭化水素類、メタノール、エタノール
等のアルコール類、又はエステル等の有機炭素化合物と
水素との混合ガスを用いるのが一般的であるが、アルゴ
ン等の不活性ガスや酸素、一酸化炭素、水等をダイヤモ
ンドの合成反応やその特性を阻害しない範囲内で含有さ
せることも出来る。
合成された実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶ダ
イヤモンドを用いる。低圧気相合成法としては、熱電子
放射やプラズマ放電を利用して原料ガスの分解及び励起
を生じさせる各種のＣＶＤ法や燃焼炎を用いた合成法が
有効である。原料ガスとしては、例えばメタン、エタ
ン、プロパン等の炭化水素類、メタノール、エタノール
等のアルコール類、又はエステル等の有機炭素化合物と
水素との混合ガスを用いるのが一般的であるが、アルゴ
ン等の不活性ガスや酸素、一酸化炭素、水等をダイヤモ
ンドの合成反応やその特性を阻害しない範囲内で含有さ
せることも出来る。
【００１２】これらの方法により、基板上に多結晶ダイ
ヤモンドを合成した後、基板を溶解除去して多結晶ダイ
ヤモンドのみを回収する。多結晶ダイヤモンドの膜厚
は、通常のごとく0.1〜1.0mmの範囲が好ましい。膜厚が
0.1mm未満では強度が十分ではなく、1.0mmを越えると工
具作製時の加工コストが増大するからであり、又通常の
ダイヤモンド工具では工具素材の厚さは工具寿命時点で
の逃げ面摩耗幅（通常0.1mm以下）以上あれば十分であ
ることも、多結晶ダイヤモンドの膜厚を0.1mm以上とす
る理由である。
ヤモンドを合成した後、基板を溶解除去して多結晶ダイ
ヤモンドのみを回収する。多結晶ダイヤモンドの膜厚
は、通常のごとく0.1〜1.0mmの範囲が好ましい。膜厚が
0.1mm未満では強度が十分ではなく、1.0mmを越えると工
具作製時の加工コストが増大するからであり、又通常の
ダイヤモンド工具では工具素材の厚さは工具寿命時点で
の逃げ面摩耗幅（通常0.1mm以下）以上あれば十分であ
ることも、多結晶ダイヤモンドの膜厚を0.1mm以上とす
る理由である。
【００１３】基板上に合成される多結晶ダイヤモンドの
結晶粒径は成長に伴って大きくなるが、成長初期の基板
側で平均結晶粒径0.01〜1μm、成長完了時の成長面側で
膜厚の5〜15％程度とすることが好ましく、これらの結
晶粒径範囲の下限は現状の技術により達成できる。耐摩
耗性を損なわない範囲で多結晶ダイヤモンドを微粒化す
ることは耐欠損性の向上の点から好ましく、この微粒ダ
イヤモンドからなる基板に接していた面を工具素材のロ
ウ材層と反対側の面とすることにより、この面が工具母
材との接合により工具のすくい面となるので、耐欠損性
に優れたダイヤモンド工具が得られる。
結晶粒径は成長に伴って大きくなるが、成長初期の基板
側で平均結晶粒径0.01〜1μm、成長完了時の成長面側で
膜厚の5〜15％程度とすることが好ましく、これらの結
晶粒径範囲の下限は現状の技術により達成できる。耐摩
耗性を損なわない範囲で多結晶ダイヤモンドを微粒化す
ることは耐欠損性の向上の点から好ましく、この微粒ダ
イヤモンドからなる基板に接していた面を工具素材のロ
ウ材層と反対側の面とすることにより、この面が工具母
材との接合により工具のすくい面となるので、耐欠損性
に優れたダイヤモンド工具が得られる。
【００１４】又、工具のすくい面となるロウ材層と反対
側の多結晶ダイヤモンドの表面粗さをＲmaxで0.2μm以
下の鏡面とすることが、工具製造コストと工具性能の両
方の観点から好ましい。このような鏡面を得るために
は、使用する基板の表面を予めＲmaxで0.2μm以下の鏡
面に仕上げ、その表面上に多結晶ダイヤモンドを成長さ
せれば良い。多結晶ダイヤモンドは加工が難しいが、基
板を除去して得られる多結晶ダイヤモンドの鏡面をその
まま工具のすくい面として利用することにより、困難な
加工を必要とせずに平滑なすくい面の工具を簡単に得る
ことが出来る。
側の多結晶ダイヤモンドの表面粗さをＲmaxで0.2μm以
下の鏡面とすることが、工具製造コストと工具性能の両
方の観点から好ましい。このような鏡面を得るために
は、使用する基板の表面を予めＲmaxで0.2μm以下の鏡
面に仕上げ、その表面上に多結晶ダイヤモンドを成長さ
せれば良い。多結晶ダイヤモンドは加工が難しいが、基
板を除去して得られる多結晶ダイヤモンドの鏡面をその
まま工具のすくい面として利用することにより、困難な
加工を必要とせずに平滑なすくい面の工具を簡単に得る
ことが出来る。
【００１５】尚、基板としては、多結晶ダイヤモンドの
内部応力を低減させるために、熱膨張係数がダイヤモン
ドのそれに近い材料が好ましい。又、基板は多結晶ダイ
ヤモンドの合成後に除去するので、塩酸、硫酸、硝酸、
フッ酸等を用いた化学処理により溶解除去できるものが
好ましい。従って、これらの条件を満足する基板材料と
して、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等を挙げることが出来る。
内部応力を低減させるために、熱膨張係数がダイヤモン
ドのそれに近い材料が好ましい。又、基板は多結晶ダイ
ヤモンドの合成後に除去するので、塩酸、硫酸、硝酸、
フッ酸等を用いた化学処理により溶解除去できるものが
好ましい。従って、これらの条件を満足する基板材料と
して、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ等を挙げることが出来る。
【００１６】本発明で用いるロウ材層は、周期律表の第
４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属とＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種と
を含み、融点が800〜1300℃のものである。融点を800〜
1300℃に限定するのは、800℃未満では工具として使用
する際に切削条件によってはロウ材の軟化及び流動が生
じ、又1300℃より高いと工具母材との接合の際に多結晶
ダイヤモンドが劣化するためである。
４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属とＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種と
を含み、融点が800〜1300℃のものである。融点を800〜
1300℃に限定するのは、800℃未満では工具として使用
する際に切削条件によってはロウ材の軟化及び流動が生
じ、又1300℃より高いと工具母材との接合の際に多結晶
ダイヤモンドが劣化するためである。
【００１７】多結晶ダイヤモンドの合成時に基板と接し
ていた面と反対側の面を被覆するロウ材層の被覆方法と
しては、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少な
くとも１種の金属とＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎ
ｉの少なくとも１種との合金で、融点が800〜1300℃の
ものを、真空中又は不活性ガス中で加熱熔融させて被覆
する方法がある。又、多結晶ダイヤモンドの表面上に順
番に、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の金属及
び／又はこれらの炭化物の少なくとも１種からなる第１
層、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも
１種からなる第２層を、蒸着等の気相合成法のほかメッ
キ等により形成する方法もある。特に、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ
又はこれらの炭化物は、優れた接合強度が得られるので
好ましい。
ていた面と反対側の面を被覆するロウ材層の被覆方法と
しては、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少な
くとも１種の金属とＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎ
ｉの少なくとも１種との合金で、融点が800〜1300℃の
ものを、真空中又は不活性ガス中で加熱熔融させて被覆
する方法がある。又、多結晶ダイヤモンドの表面上に順
番に、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の金属及
び／又はこれらの炭化物の少なくとも１種からなる第１
層、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも
１種からなる第２層を、蒸着等の気相合成法のほかメッ
キ等により形成する方法もある。特に、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ
又はこれらの炭化物は、優れた接合強度が得られるので
好ましい。
【００１８】いずれにしても被覆後のロウ材層の構成
は、多結晶ダイヤモンドに直接接合した周期律表の第４
Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属を主成
分とする第１層と、第１層の上のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種からなる第２層とにな
る。このロウ材層の厚さは、10μm未満では十分な接合
強度が得られず、20μmを越えるとロウ材の軟化流動が
生じ易くなるから、10〜20μmの範囲が好ましい。
は、多結晶ダイヤモンドに直接接合した周期律表の第４
Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なくとも１種の金属を主成
分とする第１層と、第１層の上のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｎｉの少なくとも１種からなる第２層とにな
る。このロウ材層の厚さは、10μm未満では十分な接合
強度が得られず、20μmを越えるとロウ材の軟化流動が
生じ易くなるから、10〜20μmの範囲が好ましい。
【００１９】
【実施例１】表面粗さＲmaxを0.05μmの鏡面状態に仕上
げたＳｉ基板上に、2.45GHzのマイクロ波を用いたマイ
クロ波プラズマＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンドを10
時間合成した。合成条件は下記の通りである： 原料ガス（流量）： Ｈ2（210sccm）＋ＣＨ4（10scc
m） ガ ス 圧 力 ： 100Torr マイクロ波発信出力：620W
げたＳｉ基板上に、2.45GHzのマイクロ波を用いたマイ
クロ波プラズマＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンドを10
時間合成した。合成条件は下記の通りである： 原料ガス（流量）： Ｈ2（210sccm）＋ＣＨ4（10scc
m） ガ ス 圧 力 ： 100Torr マイクロ波発信出力：620W
【００２０】合成終了後、基板ごとフッ硝酸に浸漬して
基板を溶解除去し、平均結晶粒径が基板に接していた面
で0.6μm及びその反対側の面で12μmであり、厚さが0.2
mmの板状の多結晶ダイヤモンドを回収した。又、この多
結晶ダイヤモンドの基板に接していた面の表面粗さはＲ
maxで0.05μmであった。
基板を溶解除去し、平均結晶粒径が基板に接していた面
で0.6μm及びその反対側の面で12μmであり、厚さが0.2
mmの板状の多結晶ダイヤモンドを回収した。又、この多
結晶ダイヤモンドの基板に接していた面の表面粗さはＲ
maxで0.05μmであった。
【００２１】得られた多結晶ダイヤモンドの基板と接し
ていた面と反対側の面に、96.7％Ｃｕ−2.3％Ｔｉ−0.8
％Ｉｎの組成を有し融点が1030℃のロウ材を積層し、真
空中で加熱熔融させて表面を被覆したロウ材層を形成し
た。
ていた面と反対側の面に、96.7％Ｃｕ−2.3％Ｔｉ−0.8
％Ｉｎの組成を有し融点が1030℃のロウ材を積層し、真
空中で加熱熔融させて表面を被覆したロウ材層を形成し
た。
【００２２】次に、ＹＡＧレーザーにより3×6mmの大き
さに切断して工具素材とし、ロウ材層を超硬合金製の４
枚刃エンドミルシャンクに当接させて工具素材をそれぞ
れ支持し、大気中において1050℃で４個所同時にロウ付
け接合した。10本のエンドミルについて同様のロウ付け
接合を行った結果、工具素材の位置ずれは全く発生せ
ず、歩留りは100％であった。
さに切断して工具素材とし、ロウ材層を超硬合金製の４
枚刃エンドミルシャンクに当接させて工具素材をそれぞ
れ支持し、大気中において1050℃で４個所同時にロウ付
け接合した。10本のエンドミルについて同様のロウ付け
接合を行った結果、工具素材の位置ずれは全く発生せ
ず、歩留りは100％であった。
【００２３】比較のため、上記と同じ多結晶ダイヤモン
ドとエンドミルを接合する際、両者の間に上記と同じ組
成のロウ材箔を重ねて支持し、真空中で４個所同時にロ
ウ付け接合することを試みたが、工具素材のロウ付け位
置にずれが生じたため、歩留りは僅か10％であった。
ドとエンドミルを接合する際、両者の間に上記と同じ組
成のロウ材箔を重ねて支持し、真空中で４個所同時にロ
ウ付け接合することを試みたが、工具素材のロウ付け位
置にずれが生じたため、歩留りは僅か10％であった。
【００２４】
【実施例２】表面粗さＲmaxを0.06μmの鏡面状態に仕上
げたＷ基板上に、13.56MHzの高周波を用いた高周波プラ
ズマＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンドを30時間合成し
た。合成条件は下記の通りである： 原料ガス（流量）： 8vol％Ｈ2＋1vol％Ｃ2Ｈ6＋1vol
％Ａｒ（500sccm） ガ ス 圧 力 ： 135Torr 高 周 波 出 力 ： 800W
げたＷ基板上に、13.56MHzの高周波を用いた高周波プラ
ズマＣＶＤ法により多結晶ダイヤモンドを30時間合成し
た。合成条件は下記の通りである： 原料ガス（流量）： 8vol％Ｈ2＋1vol％Ｃ2Ｈ6＋1vol
％Ａｒ（500sccm） ガ ス 圧 力 ： 135Torr 高 周 波 出 力 ： 800W
【００２５】合成終了後、基板ごと熱王水に浸漬して基
板を溶解除去し、平均結晶粒径が基板に接していた面で
0.06μm及びその反対側の面で12μmであり、厚さが0.15
mmの板状の多結晶ダイヤモンドを回収した。又、この多
結晶ダイヤモンドの基板に接していた面の表面粗さはＲ
maxで0.06μmであった。
板を溶解除去し、平均結晶粒径が基板に接していた面で
0.06μm及びその反対側の面で12μmであり、厚さが0.15
mmの板状の多結晶ダイヤモンドを回収した。又、この多
結晶ダイヤモンドの基板に接していた面の表面粗さはＲ
maxで0.06μmであった。
【００２６】得られた多結晶ダイヤモンドの基板と接し
ていた面と反対側の面に、順にＴａを2μm、Ｎｉを5μ
m、Ａｕを20μm厚さにメッキしてロウ材層を形成した。
ていた面と反対側の面に、順にＴａを2μm、Ｎｉを5μ
m、Ａｕを20μm厚さにメッキしてロウ材層を形成した。
【００２７】次に、ＹＡＧレーザーにより3×3mmの大き
さに切断して工具素材とし、ロウ材層を直径20mmで８枚
刃の切断ブレードの超硬合金シャンクに当接させてそれ
ぞれ工具素材を支持し、大気中において980℃に加熱し
て８個所同時にロウ付け接合した。10本の切断ブレード
について同様のロウ付け接合を行った結果、工具素材の
位置ずれは全く発生せず、歩留りは100％であった。
さに切断して工具素材とし、ロウ材層を直径20mmで８枚
刃の切断ブレードの超硬合金シャンクに当接させてそれ
ぞれ工具素材を支持し、大気中において980℃に加熱し
て８個所同時にロウ付け接合した。10本の切断ブレード
について同様のロウ付け接合を行った結果、工具素材の
位置ずれは全く発生せず、歩留りは100％であった。
【００２８】比較のため、上記と同じ多結晶ダイヤモン
ドと切断ブレードを接合する際、両者の間に上記と同じ
組成のロウ材箔を重ねて支持し、真空中で８個所同時に
ロウ付け接合することを試みたが、工具素材のロウ付け
位置にずれが生じたため、歩留りは僅か15％であった。
ドと切断ブレードを接合する際、両者の間に上記と同じ
組成のロウ材箔を重ねて支持し、真空中で８個所同時に
ロウ付け接合することを試みたが、工具素材のロウ付け
位置にずれが生じたため、歩留りは僅か15％であった。
【００２９】
【実施例３】Ｒmaxで0.08μmの鏡面状態に仕上げたＭｏ
基板を反応管中に置き、2.45GHzのマイクロ波を用いた
マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、その表面に多結晶
ダイヤモンドを40時間合成した。合成条件は下記の通り
である： 原料ガス（流量）： Ｈ2（270sccm）＋Ｃ3Ｈ8（30scc
m） ガ ス 圧 力 ： 100Torr マイクロ波発信出力：600W
基板を反応管中に置き、2.45GHzのマイクロ波を用いた
マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、その表面に多結晶
ダイヤモンドを40時間合成した。合成条件は下記の通り
である： 原料ガス（流量）： Ｈ2（270sccm）＋Ｃ3Ｈ8（30scc
m） ガ ス 圧 力 ： 100Torr マイクロ波発信出力：600W
【００３０】合成終了後、基板ごと熱王水に浸漬して基
板を溶解除去し、平均結晶粒径が基板に接していた面で
0.7μm及びその反対側の面で25μmであり、厚さが0.35m
mの板状の多結晶ダイヤモンドを回収した。又、この多
結晶ダイヤモンドの基板に接していた面の表面粗さはＲ
maxで0.08μmであった。得られた多結晶ダイヤモンドの
基板と接していた面と反対側の面に、ＴａＣを2μm、Ｐ
ｔを5μm被覆し、更にＡｕを20μmメッキしてロウ材層
を形成した。
板を溶解除去し、平均結晶粒径が基板に接していた面で
0.7μm及びその反対側の面で25μmであり、厚さが0.35m
mの板状の多結晶ダイヤモンドを回収した。又、この多
結晶ダイヤモンドの基板に接していた面の表面粗さはＲ
maxで0.08μmであった。得られた多結晶ダイヤモンドの
基板と接していた面と反対側の面に、ＴａＣを2μm、Ｐ
ｔを5μm被覆し、更にＡｕを20μmメッキしてロウ材層
を形成した。
【００３１】次に、ＹＡＧレーザーにより3×3mmの大き
さに切断して工具素材とし、ロウ材層を直径20mmで４枚
刃のリーマ用超硬シャンクに当接させて工具素材をそれ
ぞれ支持し、大気中において990℃で４個所同時にロウ
付け接合した。10本のエンドミルについて同様のロウ付
け接合を行った結果、工具素材の位置ずれは全く発生せ
ず、歩留りは100％であった。
さに切断して工具素材とし、ロウ材層を直径20mmで４枚
刃のリーマ用超硬シャンクに当接させて工具素材をそれ
ぞれ支持し、大気中において990℃で４個所同時にロウ
付け接合した。10本のエンドミルについて同様のロウ付
け接合を行った結果、工具素材の位置ずれは全く発生せ
ず、歩留りは100％であった。
【００３２】比較のため、上記と同じ多結晶ダイヤモン
ドと超硬シャンクを接合する際、両者の間に上記と同じ
組成のロウ材箔を重ねて支持し、真空中で４個所同時に
ロウ付け接合することを試みたが、工具素材のロウ付け
位置にずれが生じたため、歩留りは僅か40％であった。
ドと超硬シャンクを接合する際、両者の間に上記と同じ
組成のロウ材箔を重ねて支持し、真空中で４個所同時に
ロウ付け接合することを試みたが、工具素材のロウ付け
位置にずれが生じたため、歩留りは僅か40％であった。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、多結晶ダイヤモンドを
工具母材に接合してダイヤモンド工具を作製する際に、
大気中において簡単にロウ付けすることができ、接合作
業の歩留りを大幅に改善向上させることが出来る。
工具母材に接合してダイヤモンド工具を作製する際に、
大気中において簡単にロウ付けすることができ、接合作
業の歩留りを大幅に改善向上させることが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｖ 7821−4Ｇ
Claims (8)
- 【請求項１】 低圧気相合成法により合成された多結晶
ダイヤモンドと、多結晶ダイヤモンドの片方の面を被覆
した、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ族の少なく
とも１種の金属とＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ
の少なくとも１種とからなる融点が800〜1300℃のロウ
材層とからなる多結晶ダイヤモンド工具素材。 - 【請求項２】 ロウ材層と反対側の被覆されていない面
が、多結晶ダイヤモンドの合成時に基板と接していた面
であることを特徴とする、請求項１記載の多結晶ダイヤ
モンド工具素材。 - 【請求項３】 上記ロウ材層が、多結晶ダイヤモンドに
直接接合していて、周期律表の第４Ａ、５Ａ、６Ａ、７
Ａ族の少なくとも１種の金属を主成分とする第１層と、
第１層の上に設けたＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎ
ｉの少なくとも１種からなる第２層とからなることを特
徴とする、請求項１又は２に記載の多結晶ダイヤモンド
工具素材。 - 【請求項４】 ロウ材層と反対側の面の多結晶ダイヤモ
ンドの表面粗さがＲmaxで0.2μm以下であることを特徴
とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の多結晶ダ
イヤモンド工具素材。 - 【請求項５】 多結晶ダイヤモンドの厚さが0.1〜1mmで
あることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに
記載の多結晶ダイヤモンド工具素材。 - 【請求項６】 ロウ材層の厚さが10〜50μmであること
を特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の多
結晶ダイヤモンド工具素材。 - 【請求項７】 多結晶ダイヤモンドの平均粒径が、ロウ
材層で被覆されていないすくい面側で0.01〜1μm、ロウ
材層で被覆された面側で多結晶ダイヤモンドの厚さの5
〜15％であることを特徴とする、請求項１ないし６のい
ずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具素材。 - 【請求項８】 請求項１に記載の多結晶ダイヤモンド工
具素材のロウ材層側を工具母材に当接させながら、大気
中においてロウ材の融点以上に加熱して工具母材に接合
させることを特徴とする、多結晶ダイヤモンド工具素材
の工具母材への接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326831A JPH05140769A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 多結晶ダイヤモンド工具素材及びその工具母材への接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326831A JPH05140769A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 多結晶ダイヤモンド工具素材及びその工具母材への接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140769A true JPH05140769A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18192207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3326831A Pending JPH05140769A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 多結晶ダイヤモンド工具素材及びその工具母材への接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140769A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005000519A3 (en) * | 2003-06-17 | 2005-03-31 | Kennametal Inc | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
| US7592077B2 (en) | 2003-06-17 | 2009-09-22 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool with brazed-in superhard blank |
| CN104384648A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-03-04 | 河南理工大学 | 一种钎焊煤截齿的快速制造方法 |
| US20150322545A1 (en) * | 2011-12-15 | 2015-11-12 | Advanced Technology Materials, Inc. | Apparatus and method for stripping solder metals during the recycling of waste electrical and electronic equipment |
| US9194189B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element |
| US20160136761A1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Baker Hughes Incorporated | Methods and compositions for brazing, and earth-boring tools formed from such methods and compositions |
| US20160136762A1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Baker Hughes Incorporated | Methods and compositions for brazing |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP3326831A patent/JPH05140769A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005000519A3 (en) * | 2003-06-17 | 2005-03-31 | Kennametal Inc | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
| US7381016B2 (en) | 2003-06-17 | 2008-06-03 | Kennametal Inc. | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
| US7429152B2 (en) | 2003-06-17 | 2008-09-30 | Kennametal Inc. | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
| US7574948B2 (en) | 2003-06-17 | 2009-08-18 | Kennametal Inc. | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
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| US7946792B2 (en) | 2003-06-17 | 2011-05-24 | Kennametal, Inc. | Uncoated cutting tool using brazed-in superhard blank |
| US9194189B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-11-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming a cutting element for an earth-boring tool, a related cutting element, and an earth-boring tool including such a cutting element |
| US9771497B2 (en) | 2011-09-19 | 2017-09-26 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Methods of forming earth-boring tools |
| US20150322545A1 (en) * | 2011-12-15 | 2015-11-12 | Advanced Technology Materials, Inc. | Apparatus and method for stripping solder metals during the recycling of waste electrical and electronic equipment |
| US9649712B2 (en) * | 2011-12-15 | 2017-05-16 | Entegris, Inc. | Apparatus and method for stripping solder metals during the recycling of waste electrical and electronic equipment |
| US9731368B2 (en) | 2011-12-15 | 2017-08-15 | Entegris, Inc. | Apparatus and method for stripping solder metals during the recycling of waste electrical and electronic equipment |
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| US9731384B2 (en) * | 2014-11-18 | 2017-08-15 | Baker Hughes Incorporated | Methods and compositions for brazing |
| US10160063B2 (en) | 2014-11-18 | 2018-12-25 | Baker Hughes Incorporated | Braze materials and earth-boring tools comprising braze materials |
| US10807201B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-10-20 | Baker Hughes Holdings Llc | Braze materials and earth-boring tools comprising braze materials |
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