JPH0516004A - 切削工具およびその製造方法 - Google Patents
切削工具およびその製造方法Info
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- JPH0516004A JPH0516004A JP3169625A JP16962591A JPH0516004A JP H0516004 A JPH0516004 A JP H0516004A JP 3169625 A JP3169625 A JP 3169625A JP 16962591 A JP16962591 A JP 16962591A JP H0516004 A JPH0516004 A JP H0516004A
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- cutting tool
- tool
- carbide
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は、周期律表第４ａ〜７ａ族金属の炭
化物のうち少なくとも１つを主成分とする焼結体からな
る炭化物焼結体４と、炭化物焼結体４上に直接接合され
実質的に気相合成ダイヤモンドのみからなるダイヤモン
ド多結晶体３とを備えている。 【効果】 上記のように構成することにより、本願発明
の切削工具は、熱伝導率の高いダイヤモンド多結晶体３
が熱伝導率の低い炭化物焼結体４上に接合された状態と
なるので、切削時にダイヤモンド多結晶体３が温度上昇
した場合にも、その温度上昇が炭化物焼結体４下に位置
する銀ロウ６に伝達されるのが有効に防止される。この
結果、銀ろう６の軟化によるダイヤモンド多結晶体３の
欠損（クラック）を有効に防止することができる。ま
た、炭化物焼結体４が銀ロウ６を用いて工具母材１に容
易に取付けられるので、従来のように製造プロセスを複
雑化させることなく容易に耐熱性，耐摩耗性に優れた切
削工具を得ることができる。
化物のうち少なくとも１つを主成分とする焼結体からな
る炭化物焼結体４と、炭化物焼結体４上に直接接合され
実質的に気相合成ダイヤモンドのみからなるダイヤモン
ド多結晶体３とを備えている。 【効果】 上記のように構成することにより、本願発明
の切削工具は、熱伝導率の高いダイヤモンド多結晶体３
が熱伝導率の低い炭化物焼結体４上に接合された状態と
なるので、切削時にダイヤモンド多結晶体３が温度上昇
した場合にも、その温度上昇が炭化物焼結体４下に位置
する銀ロウ６に伝達されるのが有効に防止される。この
結果、銀ろう６の軟化によるダイヤモンド多結晶体３の
欠損（クラック）を有効に防止することができる。ま
た、炭化物焼結体４が銀ロウ６を用いて工具母材１に容
易に取付けられるので、従来のように製造プロセスを複
雑化させることなく容易に耐熱性，耐摩耗性に優れた切
削工具を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、切削工具およびその
製造方法に関し、特に、非鉄金属や非金属の仕上加工に
最適な、刃立性に優れた切削工具およびその製造方法に
関する。
製造方法に関し、特に、非鉄金属や非金属の仕上加工に
最適な、刃立性に優れた切削工具およびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、切削工具や耐摩工具として、硬度
と熱伝導率が高いという特性からダイヤモンドが用いら
れている。しかしながら、ダイヤモンドのうち単結晶ダ
イヤモンドはへき開するという欠点がある。このため、
単結晶ダイヤモンドは、精密加工用工具などの限定され
た用途にしか使用されていなかった。
と熱伝導率が高いという特性からダイヤモンドが用いら
れている。しかしながら、ダイヤモンドのうち単結晶ダ
イヤモンドはへき開するという欠点がある。このため、
単結晶ダイヤモンドは、精密加工用工具などの限定され
た用途にしか使用されていなかった。
【０００３】従来、上記単結晶ダイヤモンドの欠点を改
善するため、特公昭５２−１２１２６号公報に開示され
るような提案がなされている。この特公昭５２−１２１
２６号公報では、硬質炭化物合金と直接接合したダイヤ
モンド焼結体が提案されている。
善するため、特公昭５２−１２１２６号公報に開示され
るような提案がなされている。この特公昭５２−１２１
２６号公報では、硬質炭化物合金と直接接合したダイヤ
モンド焼結体が提案されている。
【０００４】図８は、この従来のダイヤモンド焼結体を
用いた切削工具を示した斜視図である。図９は、図８に
示た切削工具の部分拡大図である。図８および図９を参
照して、従来のダイヤモンド焼結体を用いた切削工具２
００は、超硬合金からなる工具母材１１と、工具母材１
１の所定部分に銀ロウ１５を用いて取付けられた工具素
材１２とを備えている。工具素材１２は、その底面が工
具母材１１に銀ロウ１５を用いて接合される炭化物焼結
体１４と、炭化物焼結体１４上に直接接合された焼結ダ
イヤ（ＰＣＤ）１３とから構成されている。この工具素
材１２は、たとえばＣｏ，Ｎｉを含むＷＣ板上に、金属
結合材であるＣｏの粉末とダイヤの粉末を積層し焼結す
ることにより形成する。
用いた切削工具を示した斜視図である。図９は、図８に
示た切削工具の部分拡大図である。図８および図９を参
照して、従来のダイヤモンド焼結体を用いた切削工具２
００は、超硬合金からなる工具母材１１と、工具母材１
１の所定部分に銀ロウ１５を用いて取付けられた工具素
材１２とを備えている。工具素材１２は、その底面が工
具母材１１に銀ロウ１５を用いて接合される炭化物焼結
体１４と、炭化物焼結体１４上に直接接合された焼結ダ
イヤ（ＰＣＤ）１３とから構成されている。この工具素
材１２は、たとえばＣｏ，Ｎｉを含むＷＣ板上に、金属
結合材であるＣｏの粉末とダイヤの粉末を積層し焼結す
ることにより形成する。
【０００５】図１０は、図９に示した工具素材の接合部
付近の接合状態を説明するための詳細図である。図１０
を参照して、焼結ダイヤ１３は、ダイヤモンド（Ｃ）と
ダイヤモンド（Ｃ）間に介在された金属結合材としての
Ｃｏとから構成されている。炭化物焼結体１４は、ＷＣ
と、ＷＣ間に介在されたＣｏとから構成されている。そ
して、焼結ダイヤ１３と炭化物焼結体１４との接合部で
は、Ｃｏが接合材としての役割を果たしている。
付近の接合状態を説明するための詳細図である。図１０
を参照して、焼結ダイヤ１３は、ダイヤモンド（Ｃ）と
ダイヤモンド（Ｃ）間に介在された金属結合材としての
Ｃｏとから構成されている。炭化物焼結体１４は、ＷＣ
と、ＷＣ間に介在されたＣｏとから構成されている。そ
して、焼結ダイヤ１３と炭化物焼結体１４との接合部で
は、Ｃｏが接合材としての役割を果たしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
焼結ダイヤを用いた切削工具では、焼結ダイヤ１３は、
ダイヤモンド（Ｃ）と、金属結合材としてのＣｏとから
構成されていた。
焼結ダイヤを用いた切削工具では、焼結ダイヤ１３は、
ダイヤモンド（Ｃ）と、金属結合材としてのＣｏとから
構成されていた。
【０００７】しかしながら、焼結ダイヤは、含有する金
属結合材（Ｃｏ）の影響で使用条件によっては、耐熱性
や耐摩耗性が不十分な場合があった。
属結合材（Ｃｏ）の影響で使用条件によっては、耐熱性
や耐摩耗性が不十分な場合があった。
【０００８】そこで、従来、低圧気相法によって合成さ
れた実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶体を、工
具母材とロウ付け接合した工具が提案されている。これ
らは、たとえば、特開昭６３−３４０３３号公報や特開
昭６３−３４０３４号公報などに開示されている。図１
１は、従来の提案された切削工具を示した正面図であ
る。図１１を参照して、この提案された切削工具３００
では、工具母材２１上に、特殊ロウ材２３を用いてダイ
ヤモンド多結晶体（気相合成ダイヤ）２２が接合されて
いる。このように構成することによって、図１０に示し
た焼結ダイヤ１３を用いた場合に切削工具に生じていた
耐熱性や耐摩耗性の劣化という問題点を解消することが
できる。すなわち、気相合成法によって形成されたダイ
ヤモンド多結晶体２２は、実質的にダイヤモンドのみか
らなり、図１０に示した焼結ダイヤのように金属結合材
を含まない。このため、図１０に示した焼結ダイヤ１３
に生じていた金属結合材による悪影響も生じることがな
い。
れた実質的にダイヤモンドのみからなる多結晶体を、工
具母材とロウ付け接合した工具が提案されている。これ
らは、たとえば、特開昭６３−３４０３３号公報や特開
昭６３−３４０３４号公報などに開示されている。図１
１は、従来の提案された切削工具を示した正面図であ
る。図１１を参照して、この提案された切削工具３００
では、工具母材２１上に、特殊ロウ材２３を用いてダイ
ヤモンド多結晶体（気相合成ダイヤ）２２が接合されて
いる。このように構成することによって、図１０に示し
た焼結ダイヤ１３を用いた場合に切削工具に生じていた
耐熱性や耐摩耗性の劣化という問題点を解消することが
できる。すなわち、気相合成法によって形成されたダイ
ヤモンド多結晶体２２は、実質的にダイヤモンドのみか
らなり、図１０に示した焼結ダイヤのように金属結合材
を含まない。このため、図１０に示した焼結ダイヤ１３
に生じていた金属結合材による悪影響も生じることがな
い。
【０００９】しかしながら、図１１に示した従来の提案
された切削工具では、次のような問題点がある。すなわ
ち、ダイヤモンド多結晶体２２は、焼結ダイヤ（ＰＣ
Ｄ）１３（図９参照）に比べて熱伝導率が高いため、刃
先温度が上昇し特殊ロウ材２３が軟化するという不都合
が生じる。そしてこの特殊ロウ材２３の軟化により、ダ
イヤモンド多結晶体２２にクラックが生じるという問題
点があった。このクラックは、ダイヤモンド多結晶体２
２の厚みが薄い場合には、顕著に生じる問題であった。
された切削工具では、次のような問題点がある。すなわ
ち、ダイヤモンド多結晶体２２は、焼結ダイヤ（ＰＣ
Ｄ）１３（図９参照）に比べて熱伝導率が高いため、刃
先温度が上昇し特殊ロウ材２３が軟化するという不都合
が生じる。そしてこの特殊ロウ材２３の軟化により、ダ
イヤモンド多結晶体２２にクラックが生じるという問題
点があった。このクラックは、ダイヤモンド多結晶体２
２の厚みが薄い場合には、顕著に生じる問題であった。
【００１０】さらに、ダイヤモンド多結晶体２２を工具
母材２１にロウ付けするためには、特殊ロウ材２３を使
用して真空中でロウ付けをする必要があった。また、特
殊な前処理をダイヤモンド多結晶体２２に施す必要もあ
った。この結果、製造プロセスを複雑化させるという問
題点があった。
母材２１にロウ付けするためには、特殊ロウ材２３を使
用して真空中でロウ付けをする必要があった。また、特
殊な前処理をダイヤモンド多結晶体２２に施す必要もあ
った。この結果、製造プロセスを複雑化させるという問
題点があった。
【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、この発明の１つの目的は、切削
工具において、ダイヤモンド多結晶体の欠損（クラッ
ク）を有効に防止することである。
ためになされたもので、この発明の１つの目的は、切削
工具において、ダイヤモンド多結晶体の欠損（クラッ
ク）を有効に防止することである。
【００１２】この発明のもう１つの目的は、切削工具の
製造方法において、製造プロセスの複雑化を防止して容
易に耐熱性，耐摩耗性に優れた切削工具を得ることであ
る。
製造方法において、製造プロセスの複雑化を防止して容
易に耐熱性，耐摩耗性に優れた切削工具を得ることであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明における切削工
具（請求項１〜請求項５）は、周期律表第４ａ〜７ａ族
金属の炭化物のうち少なくとも１つを主成分とする焼結
体からなる基体と、前記基体上に直接接合され実質的に
気相合成ダイヤモンドのみからなるダイヤモンド多結晶
体とを備えている。
具（請求項１〜請求項５）は、周期律表第４ａ〜７ａ族
金属の炭化物のうち少なくとも１つを主成分とする焼結
体からなる基体と、前記基体上に直接接合され実質的に
気相合成ダイヤモンドのみからなるダイヤモンド多結晶
体とを備えている。
【００１４】この発明における切削工具の製造方法（請
求項６）は、気相合成法を用いて実質的にダイヤモンド
のみからなるダイヤモンド多結晶体を形成する工程と、
周期律表第４ａ〜７ａ族の金属の炭化物のうち少なくと
も１つを主成分とする粉末とダイヤモンド多結晶体とを
積層した後、非酸化性雰囲気中で８００〜１５００℃の
温度に加熱して焼結する工程とを備えている。
求項６）は、気相合成法を用いて実質的にダイヤモンド
のみからなるダイヤモンド多結晶体を形成する工程と、
周期律表第４ａ〜７ａ族の金属の炭化物のうち少なくと
も１つを主成分とする粉末とダイヤモンド多結晶体とを
積層した後、非酸化性雰囲気中で８００〜１５００℃の
温度に加熱して焼結する工程とを備えている。
【００１５】
【作用】この発明に係る切削工具（請求項１〜５）で
は、熱伝導率の高い実質的に気相合成ダイヤモンドのみ
からなるダイヤモンド多結晶体が、熱伝導率の低い炭化
物焼結体からなる基体上に直接接合されているので、基
体を工具母材に取付けるためのロウ材がダイヤモンド多
結晶体の刃先温度の上昇によって軟化するのが防止され
る。
は、熱伝導率の高い実質的に気相合成ダイヤモンドのみ
からなるダイヤモンド多結晶体が、熱伝導率の低い炭化
物焼結体からなる基体上に直接接合されているので、基
体を工具母材に取付けるためのロウ材がダイヤモンド多
結晶体の刃先温度の上昇によって軟化するのが防止され
る。
【００１６】この発明に係る切削工具の製造方法（請求
項６）では、金属炭化物を主成分とする粉末と、ダイヤ
モンド多結晶とを積層して加熱焼結することにより、炭
化物焼結体からなる基体とその上に直接接合されたダイ
ヤモンド多結晶体からなる切削工具が製造されるので、
基体を工具母材に接合する際に従来の銀ロウなどを使用
して大気中で容易にロウ付けすることができる。また、
従来のように特殊な前処理をダイヤモンド多結晶体に施
す必要もない。
項６）では、金属炭化物を主成分とする粉末と、ダイヤ
モンド多結晶とを積層して加熱焼結することにより、炭
化物焼結体からなる基体とその上に直接接合されたダイ
ヤモンド多結晶体からなる切削工具が製造されるので、
基体を工具母材に接合する際に従来の銀ロウなどを使用
して大気中で容易にロウ付けすることができる。また、
従来のように特殊な前処理をダイヤモンド多結晶体に施
す必要もない。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１８】図１は、本発明に従った切削工具の一実施
例を示した正面図である。図１を参照して、本実施例の
切削工具１００は、超硬合金からなる工具母材１と、工
具母材１の所定部分上に銀ロウ６を介して接合された工
具素材２とを備えている。工具素材２は、銀ロウ６によ
ってその底面が工具母材１に接合され、９５容量％のＷ
1.2 Ｃと５容量％のＣｏとからなる炭化物焼結体４と、
炭化物焼結体４上に直接接合されたダイヤモンド多結晶
体（Ｃ）３とから構成されている。ダイヤモンド多結晶
体３と炭化物焼結体４との接合部５には、後述するよう
にＷＣが形成されている。
例を示した正面図である。図１を参照して、本実施例の
切削工具１００は、超硬合金からなる工具母材１と、工
具母材１の所定部分上に銀ロウ６を介して接合された工
具素材２とを備えている。工具素材２は、銀ロウ６によ
ってその底面が工具母材１に接合され、９５容量％のＷ
1.2 Ｃと５容量％のＣｏとからなる炭化物焼結体４と、
炭化物焼結体４上に直接接合されたダイヤモンド多結晶
体（Ｃ）３とから構成されている。ダイヤモンド多結晶
体３と炭化物焼結体４との接合部５には、後述するよう
にＷＣが形成されている。
【００１９】本実施例では、このように、熱伝導率の高
いダイヤモンド多結晶体３と、ダイヤモンド多結晶体３
に比べて熱伝導率の低い炭化物焼結体４とから工具素材
２を構成することにより、切削時にダイヤモンド多結晶
体３の刃先温度が上昇した場合にも、その刃先温度の上
昇が銀ロウ６に伝わることが有効に防止される。すなわ
ち、ダイヤモンド多結晶体３と銀ロウ６との間に介在さ
れる炭化物焼結体４は、熱伝導率が低いため、ダイヤモ
ンド多結晶体３の刃先熱の拡散を防止する役割を果た
す。したがって、本実施例の切削工具１００では、従来
の切削工具のようにロウ材が軟化することが防止され
る。この結果、ダイヤモンド多結晶体にクラックが生じ
ることを有効に防止できる。
いダイヤモンド多結晶体３と、ダイヤモンド多結晶体３
に比べて熱伝導率の低い炭化物焼結体４とから工具素材
２を構成することにより、切削時にダイヤモンド多結晶
体３の刃先温度が上昇した場合にも、その刃先温度の上
昇が銀ロウ６に伝わることが有効に防止される。すなわ
ち、ダイヤモンド多結晶体３と銀ロウ６との間に介在さ
れる炭化物焼結体４は、熱伝導率が低いため、ダイヤモ
ンド多結晶体３の刃先熱の拡散を防止する役割を果た
す。したがって、本実施例の切削工具１００では、従来
の切削工具のようにロウ材が軟化することが防止され
る。この結果、ダイヤモンド多結晶体にクラックが生じ
ることを有効に防止できる。
【００２０】また、本実施例の切削工具１００では、炭
化物焼結体４が工具母材１にロウ付けされるため、特殊
なロウ材を用いる必要もなく通常の銀ロウを用いて大気
中でロウ付けを行なうことができる。この結果、製造プ
ロセスを複雑化させることなく容易に耐熱性、耐摩耗性
に優れた切削工具を得ることができる。
化物焼結体４が工具母材１にロウ付けされるため、特殊
なロウ材を用いる必要もなく通常の銀ロウを用いて大気
中でロウ付けを行なうことができる。この結果、製造プ
ロセスを複雑化させることなく容易に耐熱性、耐摩耗性
に優れた切削工具を得ることができる。
【００２１】ここで、ダイヤモンド多結晶体３の厚みＴ
としては、０．１〜１．０ｍｍの範囲内であることが好
ましい。すなわち、仕上加工用途での工具摩耗量が最大
０．１ｍｍであること、および、その厚みが１．０ｍｍ
より厚いとコストが高くなることを考慮すると、ダイヤ
モンド多結晶体３の厚みは、上記０．１〜１．０ｍｍの
範囲内であることが好ましい。
としては、０．１〜１．０ｍｍの範囲内であることが好
ましい。すなわち、仕上加工用途での工具摩耗量が最大
０．１ｍｍであること、および、その厚みが１．０ｍｍ
より厚いとコストが高くなることを考慮すると、ダイヤ
モンド多結晶体３の厚みは、上記０．１〜１．０ｍｍの
範囲内であることが好ましい。
【００２２】また、ダイヤモンド多結晶体３の粒径とし
ては、０．５〜５μｍであることが好ましい。すなわち
微粒すぎると耐摩耗性が不足することおよび粗粒すぎる
と耐欠損性が不足することを考慮すると、ダイヤモンド
多結晶体３の粒径は、上記０．５〜５．０μｍの範囲内
であることが好ましい。
ては、０．５〜５μｍであることが好ましい。すなわち
微粒すぎると耐摩耗性が不足することおよび粗粒すぎる
と耐欠損性が不足することを考慮すると、ダイヤモンド
多結晶体３の粒径は、上記０．５〜５．０μｍの範囲内
であることが好ましい。
【００２３】また、炭化物多結晶体４の組成として、図
１に示した実施例ではＷ1.2 Ｃを主成分とする組成とし
たが、本発明はこれに限らず、後述するようにダイヤモ
ンド多結晶体３と炭化物焼結体４との界面での反応を生
じさせるための最適組成であればどのような組成でもよ
い。たとえば、Ｗ(1+X) Ｃとした場合に、Ｘ＝０〜１の
範囲内で最適な組成を選ぶことができる。また、たとえ
ばＭｏ2(1+X)Ｃを主成分とする場合には、Ｘ＝０〜１の
範囲内で最適な組成を決定すればよい。
１に示した実施例ではＷ1.2 Ｃを主成分とする組成とし
たが、本発明はこれに限らず、後述するようにダイヤモ
ンド多結晶体３と炭化物焼結体４との界面での反応を生
じさせるための最適組成であればどのような組成でもよ
い。たとえば、Ｗ(1+X) Ｃとした場合に、Ｘ＝０〜１の
範囲内で最適な組成を選ぶことができる。また、たとえ
ばＭｏ2(1+X)Ｃを主成分とする場合には、Ｘ＝０〜１の
範囲内で最適な組成を決定すればよい。
【００２４】図２ないし図５は、図１に示した工具素材
の製造プロセスの一実施例を説明するための概略図であ
る。図２ないし図５を参照して、本実施例の工具素材の
製造プロセスを概略的に説明する。
の製造プロセスの一実施例を説明するための概略図であ
る。図２ないし図５を参照して、本実施例の工具素材の
製造プロセスを概略的に説明する。
【００２５】まず、図２を参照して、マイクロ波ＣＶＤ
装置８を用いて、シリコン基板７上にダイヤモンド多結
晶体３を成長させる。すなわち、反応管８ａに原料ガス
を導入し、マイクロ波電源８ｂによって発生されたマイ
クロ波を反応管８ａに伝達する。これによって、シリコ
ン基板７上にダイヤモンド多結晶体３を成長させる。
装置８を用いて、シリコン基板７上にダイヤモンド多結
晶体３を成長させる。すなわち、反応管８ａに原料ガス
を導入し、マイクロ波電源８ｂによって発生されたマイ
クロ波を反応管８ａに伝達する。これによって、シリコ
ン基板７上にダイヤモンド多結晶体３を成長させる。
【００２６】次に、図３に示すように、シリコン基板７
およびその上に成長したダイヤモンド多結晶体３を弗硝
酸９に浸漬する。これによって、シリコン基板７が溶融
除去される。弗硝酸９によりシリコン基板７が溶融除去
されると、図４に示すようなダイヤモンド多結晶体３が
得られる。すなわち、ダイヤモンド多結晶体３の成長面
３ａは、凹凸形状を有しており、成長面３ａと反対側の
基板面３ｂは、平滑な面形状を有している。
およびその上に成長したダイヤモンド多結晶体３を弗硝
酸９に浸漬する。これによって、シリコン基板７が溶融
除去される。弗硝酸９によりシリコン基板７が溶融除去
されると、図４に示すようなダイヤモンド多結晶体３が
得られる。すなわち、ダイヤモンド多結晶体３の成長面
３ａは、凹凸形状を有しており、成長面３ａと反対側の
基板面３ｂは、平滑な面形状を有している。
【００２７】次に、図５に示すように、成形機１０内
に、まず９５容量％のＷ1.2 Ｃと５容量％のＣｏとの混
合粉末を充填する。その上に、成長面３ａを上記混合粉
末側に向けてダイヤモンド多結晶体３を積層する。そし
て、この積層体を、非酸化性雰囲気中で８００〜１５０
０℃の温度に加熱して焼結する。
に、まず９５容量％のＷ1.2 Ｃと５容量％のＣｏとの混
合粉末を充填する。その上に、成長面３ａを上記混合粉
末側に向けてダイヤモンド多結晶体３を積層する。そし
て、この積層体を、非酸化性雰囲気中で８００〜１５０
０℃の温度に加熱して焼結する。
【００２８】図６は、上記製造プロセスによって得られ
た工具素材を示した正面図である。図７は、図６に示し
た工具素材の接合部付近の結合状態を説明するための詳
細図である。図６および図７を参照して、本実施例の製
造プロセスによって得られた工具素材２では、ダイヤモ
ンド多結晶体３と炭化物焼結体４との接合界面である接
合部５において、ＷＣが形成されている。すなわち、こ
の接合部５のＷＣは、ダイヤモンド多結晶体３のＣと、
炭化物焼結体４のＷとが反応して形成される。本実施例
ではこのように、ダイヤモンド多結晶体３と炭化物焼結
体４とは、接合部５に形成されたＷＣによって接合され
ている。これは、図１０に示した焼結ダイヤ１３を用い
た場合に、焼結ダイヤ１３（図１０参照）と炭化物焼結
体１４（図１０参照）との接合がＣｏによって行なわれ
るのと著しく相違する。
た工具素材を示した正面図である。図７は、図６に示し
た工具素材の接合部付近の結合状態を説明するための詳
細図である。図６および図７を参照して、本実施例の製
造プロセスによって得られた工具素材２では、ダイヤモ
ンド多結晶体３と炭化物焼結体４との接合界面である接
合部５において、ＷＣが形成されている。すなわち、こ
の接合部５のＷＣは、ダイヤモンド多結晶体３のＣと、
炭化物焼結体４のＷとが反応して形成される。本実施例
ではこのように、ダイヤモンド多結晶体３と炭化物焼結
体４とは、接合部５に形成されたＷＣによって接合され
ている。これは、図１０に示した焼結ダイヤ１３を用い
た場合に、焼結ダイヤ１３（図１０参照）と炭化物焼結
体１４（図１０参照）との接合がＣｏによって行なわれ
るのと著しく相違する。
【００２９】本願発明者などは、上記第１の実施例の切
削工具の効果の確認するため、以下のような実験を行な
った。
削工具の効果の確認するため、以下のような実験を行な
った。
【００３０】（実験１）まず、マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法により、鏡面加工を施したＳｉ基板上に以下の条件
でダイヤモンド多結晶体を１０時間合成した。
Ｄ法により、鏡面加工を施したＳｉ基板上に以下の条件
でダイヤモンド多結晶体を１０時間合成した。
【００３１】（実験条件）
原料ガス（流量） ：Ｈ２ ２００ ｓｃｃｍ
ＣＨ４ １０ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ：１２０ Ｔｏｒｒ
マイクロ波発振出力：６５０ Ｗ
上記合成後、弗硝酸に浸漬してＳｉ基板のみを溶融除去
した。これにより、平均結晶粒径が５μｍで厚さが０．
２ｍｍのダイヤモンド多結晶体を回収することができ
た。このダイヤモンド多結晶体をその成長面側を接合面
として、９５容量％のＷ1.2 Ｃと５容量％のＣｏとの混
合粉末型押し体と積層させた。この積層体を水素雰囲気
中で１３００℃の温度で３時間加熱して焼結・接合反応
を行なった。回収された接合体は、接合強度が３０Ｋｇ
／ｍｍ2 であった。
した。これにより、平均結晶粒径が５μｍで厚さが０．
２ｍｍのダイヤモンド多結晶体を回収することができ
た。このダイヤモンド多結晶体をその成長面側を接合面
として、９５容量％のＷ1.2 Ｃと５容量％のＣｏとの混
合粉末型押し体と積層させた。この積層体を水素雰囲気
中で１３００℃の温度で３時間加熱して焼結・接合反応
を行なった。回収された接合体は、接合強度が３０Ｋｇ
／ｍｍ2 であった。
【００３２】この接合体を銀ロウによって超硬合金製の
工具母材に接合して切削工具（Ａ）を作成した。比較例
として上記ダイヤモンド多結晶体をＴｉを含有する活性
ロウ材で直接工具母材に接合したもの（Ｂ）、超硬合金
と積層焼結されている焼結ダイヤモンドを銀ロウで工具
母材に接合したもの（Ｃ）も作成した。この焼結ダイヤ
は粒径が５μｍで、結合材としてＣｏを１２容量％含有
するものであった。
工具母材に接合して切削工具（Ａ）を作成した。比較例
として上記ダイヤモンド多結晶体をＴｉを含有する活性
ロウ材で直接工具母材に接合したもの（Ｂ）、超硬合金
と積層焼結されている焼結ダイヤモンドを銀ロウで工具
母材に接合したもの（Ｃ）も作成した。この焼結ダイヤ
は粒径が５μｍで、結合材としてＣｏを１２容量％含有
するものであった。
【００３３】上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の仕上用工具
としての性能評価を以下の条件で行なった。
としての性能評価を以下の条件で行なった。
【００３４】（切削条件）
被切削材 ：Ａ３９０−Ｔ６（Ａ１−１７％Ｓｉ）丸棒
切削速度 ：１，０００ｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．５ｍｍ
送り速度 ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．
冷却液 ：なし
（評価方法）５分および６０分切削後の工具摩耗状態の
比較。
比較。
【００３５】その結果、次の表１に示すような結果が得
られた。 （表１） 工具Ｎｏ． 逃げ面摩耗幅（μｍ） ５分切削後 ６０分切削後 本発明 Ａ ２５ ８０ 比較例 Ｂ ロウ材が緩み欠損 −− 比較例 Ｃ ３５ １３０ 上記表１を参照して、本実施例の切削工具（Ａ）は、ロ
ウ材の緩みも生じることなく、長時間にわたって良好な
切削特性が得られることが明らかになった。
られた。 （表１） 工具Ｎｏ． 逃げ面摩耗幅（μｍ） ５分切削後 ６０分切削後 本発明 Ａ ２５ ８０ 比較例 Ｂ ロウ材が緩み欠損 −− 比較例 Ｃ ３５ １３０ 上記表１を参照して、本実施例の切削工具（Ａ）は、ロ
ウ材の緩みも生じることなく、長時間にわたって良好な
切削特性が得られることが明らかになった。
【００３６】次に、本願発明者は、図２〜図５に示した
製造プロセスとは異なる他の製造プロセスを用いて本願
発明の効果を確認するため以下のような実験を行なっ
た。
製造プロセスとは異なる他の製造プロセスを用いて本願
発明の効果を確認するため以下のような実験を行なっ
た。
【００３７】（実験２）まず、熱電子放射材に直径０．
５ｍｍ、長さ１００ｍｍの直線状タングステンフィラメ
ントを用いた熱ＣＶＤ法により、鏡面加工を施したＭｏ
基板上にダイヤモンド多結晶体を２０時間合成した。こ
の合成は、以下のような条件で行なった。
５ｍｍ、長さ１００ｍｍの直線状タングステンフィラメ
ントを用いた熱ＣＶＤ法により、鏡面加工を施したＭｏ
基板上にダイヤモンド多結晶体を２０時間合成した。こ
の合成は、以下のような条件で行なった。
【００３８】
原料ガス（流量） ：Ｈ２ ３００ ｓｃｃｍ
Ｃ２Ｈ２ １５ ｓｃｃｍ
ガス圧力 ：８０ Ｔｏｒｒ
フィラメント温度 ：２１５０℃
フィラメント−基板間距離：６ｍｍ
基板温度 ：９２０℃
上記合成後、熱王水に浸漬してＭｏ基板のみを溶融除去
した。これにより、平均結晶粒径が３μｍで厚さが０．
１５ｍｍのダイヤモンド多結晶体を回収することができ
た。このダイヤモンド多結晶体をその成長面側を接合面
として、９５容量％のＷ1.2 Ｃと５容量％のＣｏとの混
合粉末型押し体と積層させた。この積層体を水素雰囲気
中で１３００℃に３時間加熱して焼結・接合反応を行な
った。回収された接合体は、接合強度が３０Ｋｇ／ｍｍ
2 であった。
した。これにより、平均結晶粒径が３μｍで厚さが０．
１５ｍｍのダイヤモンド多結晶体を回収することができ
た。このダイヤモンド多結晶体をその成長面側を接合面
として、９５容量％のＷ1.2 Ｃと５容量％のＣｏとの混
合粉末型押し体と積層させた。この積層体を水素雰囲気
中で１３００℃に３時間加熱して焼結・接合反応を行な
った。回収された接合体は、接合強度が３０Ｋｇ／ｍｍ
2 であった。
【００３９】この接合体を銀ロウによって超硬合金製の
工具母材に接合して切削工具（Ｄ）を作成した。比較例
として、上記のダイヤモンド多結晶体をＴｉを含有する
活性ロウ材で直接工具母材に接合したもの（Ｅ）および
超硬合金と積層焼結されている焼結ダイヤモンドを銀ロ
ウで工具母材に接合したもの（Ｆ）も作成した。なお、
この焼結ダイヤモンドは粒径が２５μｍで結合材として
Ｃｏを５容量％含有するものであった。
工具母材に接合して切削工具（Ｄ）を作成した。比較例
として、上記のダイヤモンド多結晶体をＴｉを含有する
活性ロウ材で直接工具母材に接合したもの（Ｅ）および
超硬合金と積層焼結されている焼結ダイヤモンドを銀ロ
ウで工具母材に接合したもの（Ｆ）も作成した。なお、
この焼結ダイヤモンドは粒径が２５μｍで結合材として
Ｃｏを５容量％含有するものであった。
【００４０】上記切削工具（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）の仕
上用工具としての性能評価を以下の条件で行なった。
上用工具としての性能評価を以下の条件で行なった。
【００４１】（切削条件）
被切削材 ：ＧＦＲＰ丸棒
切削速度 ：５００ｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．３ｍｍ
送り速度 ：０．０８ｍｍ／ｒｅｖ．
切削時間 ：９０分
冷却液 ：水溶性油剤
その結果、次の表２に示したような結果が得られた。
【００４２】
（表２）
工具Ｎｏ． 逃げ面摩耗幅（μｍ）
５分切削後 ６０分切削後
本発明 Ｄ １５ ７０
比較 Ｅ ロウ材が緩み欠損 −−
比較 Ｆ ２５ １２０
上記表２を参照して、本実施例の切削工具（Ｄ）は、ロ
ウ材の緩みも生じることなく、長時間にわたって良好な
切削特性が得られることが明らかとなった。
ウ材の緩みも生じることなく、長時間にわたって良好な
切削特性が得られることが明らかとなった。
【００４３】
【発明の効果】この発明に係る切削工具（請求項１〜請
求項５）では、熱伝導率の高い実質的に気相合成ダイヤ
モンドのみからなるダイヤモンド多結晶体を、熱伝導率
の低い炭化物焼結体上に直接接合することにより、ダイ
ヤモンド多結晶体の切削時の熱上昇が基体下に位置する
ロウ材に伝わるのが有効に防止される。これにより、ロ
ウ材が刃先温度の上昇によって軟化するのが有効に防止
されるので、ダイヤモンド多結晶体の欠損（クラック）
を有効に防止することができる。
求項５）では、熱伝導率の高い実質的に気相合成ダイヤ
モンドのみからなるダイヤモンド多結晶体を、熱伝導率
の低い炭化物焼結体上に直接接合することにより、ダイ
ヤモンド多結晶体の切削時の熱上昇が基体下に位置する
ロウ材に伝わるのが有効に防止される。これにより、ロ
ウ材が刃先温度の上昇によって軟化するのが有効に防止
されるので、ダイヤモンド多結晶体の欠損（クラック）
を有効に防止することができる。
【００４４】この発明に係る切削工具の製造方法（請求
項６）では、気相合成法を用いて実質的にダイヤモンド
のみからなる多結晶体を形成し、周期律表第４ａ〜７ａ
族の金属の炭化物のうち少なくとも１つを主成分とする
粉末と上記ダイヤモンド多結晶体とを積層した後、非酸
化性雰囲気中で８００〜１５００℃の温度に加熱して焼
結することにより、炭化物焼結体とその上に直接接合さ
れたダイヤモンド多結晶体からなる切削工具が製造され
る。これにより、従来の銀ロウを用いて、炭化物焼結体
を工具母材に大気中で容易にロウ付けすることがてき
る。この結果、製造プロセスの複雑化を防止して容易に
耐熱性，耐摩耗性に優れた切削工具を得ることができ
る。
項６）では、気相合成法を用いて実質的にダイヤモンド
のみからなる多結晶体を形成し、周期律表第４ａ〜７ａ
族の金属の炭化物のうち少なくとも１つを主成分とする
粉末と上記ダイヤモンド多結晶体とを積層した後、非酸
化性雰囲気中で８００〜１５００℃の温度に加熱して焼
結することにより、炭化物焼結体とその上に直接接合さ
れたダイヤモンド多結晶体からなる切削工具が製造され
る。これにより、従来の銀ロウを用いて、炭化物焼結体
を工具母材に大気中で容易にロウ付けすることがてき
る。この結果、製造プロセスの複雑化を防止して容易に
耐熱性，耐摩耗性に優れた切削工具を得ることができ
る。
【図１】本発明に従った切削工具の一実施例を示した正
面図である。
面図である。
【図２】図１に示した工具素材の製造プロセスの一実施
例の一工程を説明するための概略図である。
例の一工程を説明するための概略図である。
【図３】図１に示した工具素材の製造プロセスの一実施
例の第２工程を説明するための概略図である。
例の第２工程を説明するための概略図である。
【図４】図３に示した第２工程で得られたダイヤモンド
多結晶体を示した正面図である。
多結晶体を示した正面図である。
【図５】図１に示した工具素材の製造プロセスの一実施
例の第３工程を説明するための概略図である。
例の第３工程を説明するための概略図である。
【図６】図５に示した第３工程で得られた工具素材を示
した正面図である。
した正面図である。
【図７】図６に示した工具素材の接合部付近の結合状態
を説明するための詳細図である。
を説明するための詳細図である。
【図８】従来のダイヤモンド焼結体を用いた切削工具を
示した斜視図である。
示した斜視図である。
【図９】図８に示した切削工具の部分拡大図である。
【図１０】図９に示した工具素材の接合部付近の接合状
態を説明するための詳細図である。
態を説明するための詳細図である。
【図１１】従来の提案された切削工具を示した正面図で
ある。
ある。
１ 工具母材
２ 工具素材
３ ダイヤモンド多結晶体
３ａ 成長面
３ｂ 基板面
４ 炭化物焼結体
５ 接合部
６ 銀ロウ
７ シリコン基板
８ マイクロ波ＣＶＤ装置
９ 弗硝酸
１０ 成形機
なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
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
Ｃ０４Ｂ 35/56 Ａ 7310−4Ｇ
Claims (6)
- 【請求項１】 周期律表第４ａ〜７ａ族金属の炭化物の
うち少なくとも１つを主成分とする焼結体からなる基体
と、 前記基体上に直接接合され、実質的に気相合成ダイヤモ
ンドのみからなるダイヤモンド多結晶体とを備えた、切
削工具。 - 【請求項２】 前記ダイヤモンド多結晶体の厚みは、
０．１〜１．０ｍｍである、請求項１に記載の切削工
具。 - 【請求項３】 前記ダイヤモンド多結晶体の粒径は、
０．５〜５．０μｍである、請求項１に記載の切削工
具。 - 【請求項４】 前記基体は、Ｗ(1+X) ＣおよびＭｏ
2(1+X)Ｃ（Ｘ＝０〜１）のうち少なくともいずれか一方
を主成分とする焼結体である、請求項１に記載の切削工
具。 - 【請求項５】 前記切削工具は、さらに、前記基体がロ
ウ付けされる工具母材を含む、請求項１に記載の切削工
具。 - 【請求項６】 気相合成法を用いて実質的にダイヤモン
ドのみからなるダイヤモンド多結晶体を形成する工程
と、周期律表第４ａ〜７ａ族の金属の炭化物のうち少な
くとも１つを主成分とする粉末と、前記ダイヤモンド多
結晶体とを積層した後、非酸化性雰囲気中で８００〜１
５００℃の温度に加熱して焼結する工程とを備えた、切
削工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3169625A JPH0516004A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 切削工具およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3169625A JPH0516004A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 切削工具およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516004A true JPH0516004A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=15889977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3169625A Pending JPH0516004A (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 切削工具およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0516004A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998030357A1 (de) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Winter Cvd Technik Gmbh | Schleifkörper |
| JP2015086332A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | ユシロ化学工業株式会社 | 水系潤滑剤組成物 |
| CN106735246A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-31 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种多层聚晶金刚石复合片及其制备方法 |
| JP2018192561A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | ファナック株式会社 | 鏡面加工方法および鏡面加工用工具の製造方法 |
| CN109623305A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-16 | 东阿县利源机械刀具有限公司 | 一种加工刀具坯条的方法 |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP3169625A patent/JPH0516004A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998030357A1 (de) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Winter Cvd Technik Gmbh | Schleifkörper |
| JP2015086332A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | ユシロ化学工業株式会社 | 水系潤滑剤組成物 |
| CN106735246A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-31 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种多层聚晶金刚石复合片及其制备方法 |
| CN106735246B (zh) * | 2016-11-18 | 2019-05-10 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种多层聚晶金刚石复合片及其制备方法 |
| JP2018192561A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | ファナック株式会社 | 鏡面加工方法および鏡面加工用工具の製造方法 |
| CN109623305A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-16 | 东阿县利源机械刀具有限公司 | 一种加工刀具坯条的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000620 |