JPH05253705A - ダイヤモンド切削工具およびその製造方法 - Google Patents

ダイヤモンド切削工具およびその製造方法

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JPH05253705A
JPH05253705A JP4051823A JP5182392A JPH05253705A JP H05253705 A JPH05253705 A JP H05253705A JP 4051823 A JP4051823 A JP 4051823A JP 5182392 A JP5182392 A JP 5182392A JP H05253705 A JPH05253705 A JP H05253705A
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JP
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diamond
cutting edge
plane
tool
cutting
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English (en)
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Keiichiro Tanabe
敬一朗 田辺
Akihiko Ikegaya
明彦 池ヶ谷
Toshiya Takahashi
利也 高橋
Naoharu Fujimori
直治 藤森
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26Deposition of carbon only
    • C23C16/27Diamond only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/01Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes on temporary substrates, e.g. substrates subsequently removed by etching
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    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0254Physical treatment to alter the texture of the surface, e.g. scratching or polishing

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より耐磨耗性の優れたダイヤモンド切削工具
を提供する。 【構成】 気相合成されたダイヤモンド素材で刃先2を
構成するダイヤモンド切削工具において、刃先2のすく
い面5を構成する主要なダイヤモンド結晶面が(11
1)面であることを特徴とするダイヤモンド切削工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド切削工具
に関し、特に気相合成により形成されるダイヤモンドを
刃先に用い、耐摩耗性、耐熱性および耐欠損性に優れた
切削工具ならびにその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ダイヤモンドは硬度および熱伝導率が高
いため、難削材の切削加工用工具材料として特に有用で
ある。
【0003】工具材料として使用されるダイヤモンド
は、単結晶のものと多結晶のものに分けられる。単結晶
ダイヤモンドは、その物理的特性において優れた材料で
あるが、非常に高価である上に、工具材料として所望す
る形状に加工することは容易でなく、しかも劈開すると
いう欠点を有している。
【0004】一方、工具材料としての多結晶ダイヤモン
ドは、2種類に大別することができる。その1つは、微
細なダイヤモンド粉末をCoなどの鉄族金属をダイヤモ
ンドが安定な超高圧、高温下で焼結することにより得ら
れる焼結ダイヤモンドである。このような焼結技術は、
たとえば、特公昭52−12126号公報に記載さてい
る。
【0005】市販とされている焼結ダイヤモンドのう
ち、特に粒径が数10μm以下の粒径のものは、上記の
単結晶ダイヤモンドに見られるような劈開現象が生じる
ことなく、優れた耐摩耗性を有することが知られてい
る。
【0006】しかしながら、焼結ダイヤモンドは、数%
〜数10%の結合材を含有するため、焼結体を構成する
ダイヤモンド粒子が切削時に脱落して、ダイヤモンドの
刃先が欠けることがあった。この脱落現象は、工具刃先
のくさび角が小さくなるほど顕著になるので、焼結ダイ
ヤモンド製の鋭利な切刃を長持ちさせることは困難であ
った。
【0007】さらに、焼結ダイヤモンドは結合材を含む
ため、単結晶よりも耐熱性に劣り、切削時の摩耗が進行
しやすかった。
【0008】これに対し、もう1つの切削工具用多結晶
ダイヤモンドである気相合成ダイヤモンドは、緻密でし
かもダイヤモンドのみからなるため、焼結ダイヤモンド
に比べて耐熱性および耐摩耗性により優れ、しかも欠損
が生じにくいものである。このような気相合成ダイヤモ
ンドは一般に、メタン等の炭化水素と水素を主成分とす
る原料ガスを低圧下で分解・励起させる化学蒸着(CV
D)によって作成されている。
【0009】気相合成ダイヤモンドを用いた切削工具と
して、たとえば、工具基体上に直接ダイヤモンドを被覆
したダイヤモンドコーディング工具が開発されている。
しかし、ダイヤモンドコーディング工具の場合、工具基
体とダイヤモンド薄膜の密着性が重要であり、たとえ
ば、超硬合金上にダイヤモンド薄膜を形成した工具で
は、切削加工中にダイヤモンド薄膜が剥離するという傾
向があった。
【0010】また、気相合成ダイヤモンドを工具基体に
直接ろう付けするダイヤモンド切削工具の開発も行なわ
れている。たとえば、特開平1−153228号公報お
よび特開平1−210201号公報は、超硬合金からな
る工具基体に気相合成ダイヤモンドをコーティングした
基材ごと直接ろう付けし、切削工具として供する技術を
開示している。しかし、このような工具では、すくい面
側の基材またはダイヤモンドの研磨工程がなければ工具
として使用できないという問題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように気相合成ダ
イヤモンドにおいて、気相合成直後のダイヤモンド表面
は粗く、これを切刃のすくい面にしたいならば研磨仕上
げを行なう必要があった。そこで、仕上げ加工を容易に
するため、基材上に気相合成されるダイヤモンドは、
(100)面および/または(110)面が基板面に平
行に配向するよう形成されることが多かった。
【0012】したがって、多くの場合、切刃のすくい面
は(100)面または(110)面により構成されてい
た。
【0013】しかし、このような(100)面および
(110)面は、上述したような研磨仕上げの点からは
好ましいが、切削工具の耐摩耗性の点からは最適といえ
るものではなかった。
【0014】この発明の目的は、従来よりも耐摩耗性の
優れたダイヤモンド切削工具を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】第1の発明に従うダイヤ
モンド切削工具は、気相合成されたダイヤモンド素材で
刃先を構成する切削工具において、刃先のすくい面を構
成する主要なダイヤモンド結晶面が(111)面である
ことを特徴とする。
【0016】第1の発明に従う刃先において、すくい面
から少なくとも20μmの深さまでは、(111)面が
主要面としてすくい面になくべく平行に配向しているこ
とが望ましい。
【0017】すくい面およびその付近(たとえば、すく
い面から20μmの深さまで)において、(111)面
以外の結晶面の混入は、できる限り抑えることが好まし
く、たとえば、X線解析による(111)面の強度を1
00としたとき、(220)面、(311)面、(40
0)面および(331)面の強度は各々80以下が好ま
しく、より好ましくは各々10以下が良い。
【0018】また、第1の発明に従う刃先において、
(111)面の配向性の指標として、すくい面からX線
を入射して得られる(111)面のロッキングカーブの
FWHM値(Full Width at Half
Maximum Intensity)が20度以内で
あることがより好ましい。また、(220)面のロッキ
ングカーブのFWHM値は20度以上あることが好まし
い。
【0019】さらに、第1の発明において、すくい面の
面粗さRm a x は、0.5μm以下であることが望まし
い。
【0020】また、第1の発明に従うダイヤモンド切削
工具を製造するための方法を提供することができる。
【0021】第2の発明の製造方法は、ダイヤモンドを
堆積させるべき鏡面仕上げされた面を有する基材を準備
する工程と、上記面に対して平行に(111)面が配向
するよう気相合成により上記面上にダイヤモンドを堆積
させる工程と、ダイヤモンドが堆積されている基材を分
離または除去して刃先としてのダイヤモンド材を得る工
程と、ダイヤモンド材で基材に接触していた面側をチッ
プのすくい面としてダイヤモンド材を工具基体にろう付
けする工程とを備える。
【0022】第3の発明の製造方法は、ダイヤモンドを
堆積させるべき面を有する基材を準備する工程と、上記
面に対して平行に(111)面が配向するよう気相合成
により上記面上にダイヤモンドを堆積させる工程と、次
いで該ダイヤモンド上に(111)面より硬度の低い結
晶面が配向するようダイヤモンド層を堆積させた後、刃
先としてのダイヤモンド材を得る工程と、ダイヤモンド
層側を刃先のすくい面側としてダイヤモンド材を工具基
体にろう付けする工程と、硬度の低いダイヤモンド層を
鏡面研磨加工により除去していき、(111)面を露出
させる工程とを備える。
【0023】第1〜第3の発明において、気相合成によ
るダイヤモンドの形成には、種々の気相法が適用でき
る。たとえば、熱電子放射やプラズマ放電を利用して原
料ガスを分解・励起させるCVD法や、燃焼炎を用いた
CVD法が有効である。
【0024】また、原料ガスとしては、たとえば、メタ
ン、エタン、プロパンなどの炭化水素類、メタノール、
エタノールなどのアルコール類またはエステル類などの
有機炭素化合物と水素とを主成分として混合したガスを
用いることができる。なお、これら以外に、アルゴンな
どの不活性ガスや酸素、一酸化炭素、水などが、ダイヤ
モンドの合成反応やその特性を阻害しない範囲で原料中
に含有されていてもよい。
【0025】第2および第3の発明において、(11
1)面は、上述したCVDにおいて、通常はカーボン濃
度を下げること(たとえば水素ガスに対して)により形
成させることができる。
【0026】気相合成のための基材には、たとえば、S
iおよびMo等が好ましく用いられる。このような基材
は、機械加工または化学的処理による溶解・分離等によ
って、ダイヤモンドから分離・除去することができる。
【0027】第2の発明の方法において、基材を分離ま
たは除去した後、残ったダイヤモンドは、そのまま次の
工程に供されてもよいし、たとえば切断等によって適当
な大きさまで加工されてもよい。
【0028】第2の発明に従う方法において、ダイヤモ
ンドが形成されるべき基材の表面は、粗面粗さRm a x
が1μm以下、好ましくは0.2μm以下となるよう鏡
面仕上げされていることがより好ましい。
【0029】第2の発明の方法においては、気相合成
後、基材を分離または除去して得られたダイヤモンド材
は、工具基体にろう付けされる。ろう付けにあたり、基
材と接触していたダイヤモンド面側、すなわち結晶成長
開始面側が、切刃のすくい面側とされる。したがって、
この面側と対向する面側、すなわち結晶成長の終了面側
が、通常、ろう付け面とされる。
【0030】このろう付けされるべき面には、周期律表
の第IVA族、第IVB族、第VA族、第VB族、第V
IA族、第VIB族、第VIIA族および第VIIB族
に含まれる金属ならびにこれらの化合物のいずれかから
なるメタライズ層が、ろう付けに先立って形成されるこ
とが好ましい。ろう付けは、このメタライズ層を介して
効果的に行なうことができる。
【0031】第3の発明に従う方法において、(11
1)面より硬度の低い結晶面は、上述したようなCVD
において、通常はカーボン濃度を上昇させる(たとえば
水素ガスに対して)ことにより形成することができる。
このような硬度の低い結晶面は、たとえば、(220)
面が好ましい。
【0032】(111)面より硬度の低い結晶面が配向
するダイヤモンド層の厚みは、たとえば50μmが好ま
しく、10μmがより好ましい。
【0033】第3の発明の方法において、刃先としての
ダイヤモンド材は、基材を分離または除去することによ
って、ダイヤモンド単独で準備されてもよいし、基材上
にダイヤモンドを堆積させたまま、準備されてもよい。
得られたダイヤモンド材は、そのまま次の工程に供され
てもよいし、たとえば、切断等によって適当な大きさに
加工されてもよい。
【0034】第3の発明の方法においては、刃先として
のダイヤモンド材は、ダイヤモンド層側をすくい面側と
して工具基体にろう付けされる。したがって、通常、気
相合成において基材と接触していたダイヤモンド面側、
すなわち結晶成長開始面側がろう付けされるべき面とさ
れる。このろう付けされるべき面には、上述したような
メタライズ層がろう付けに先立って形成されてもよい。
ろう付けは、このメタライズ層を介して効果的に行なう
ことができる。
【0035】第3の発明に従う方法において、鏡面研磨
加工により(111)面を露出させて得られるすくい面
の面粗さは、たとえばRm a x 0.2μm以下とするこ
とが望ましい。また、鏡面加工後得られるすくい面およ
びその付近(たとえばすくい面から20μmの深さま
で)における(111)面以外の結晶面の混入は、でき
る限り抑えることが好ましく、たとえば、X線解析によ
る(111)面の強度を100とした場合、(220)
面、(311)面、(400)面および(331)面の
強度は各々80以下が好ましく、より好ましくは各々1
0以下が良い。
【0036】なお、第2および第3の発明において、基
材上に気相合成により堆積させるダイヤモンドの厚み
は、たとえば20〜3000μmが好ましい。
【0037】
【発明の作用効果】第1の発明に従う工具では、チップ
のすくい面が硬度の最も高い(111)面で占められて
いる。したがって、すくい面は従来に比べてより摩耗さ
れにくい。このような工具は、従来よりも耐摩耗性によ
り優れたものである。
【0038】第2の発明に従う方法では、まず、鏡面仕
上げされた基材面上に気相合成によりダイヤモンドを堆
積させる。したがって、ダイヤモンド合成後、基材を分
離または除去して得られたダイヤモンド材において、基
材と接触していた面は鏡面となっている。この面は、研
磨仕上げを行なう必要がないか、必要があっても簡単な
研磨仕上げで十分である。
【0039】さらに、基材面と平行に(111)面が配
向するよう気相合成を行なうので、ダイヤモンド材にお
いて基材と接触していた面は、ほとんど(111)面で
占められている。したがって、基材と接触していた面が
すくい面となるようダイヤモンド材を工具基体にろう付
けすれば、容易に従来よりも耐摩耗性の優れた工具を得
ることができる。
【0040】一方、気相合成によるダイヤモンド材にお
いて、基材と接触していた面でなく別の面をすくい面と
した場合、以下のような問題が生じる。
【0041】別の面、たとえば気相合成における成長終
了面もほとんど(111)面で占めることができる。し
かしながら、この成長終了面は粗く、すくい面にしよう
とするならば研磨仕上げを行なう必要があり、このよう
な研磨は(111)面の高い硬度のため非常に困難であ
る。
【0042】しかも、成長終了面におけるダイヤモンド
結晶の粒径は、比較的大きく、これをすくい面にすると
(111)面の高い硬度のために工具使用に際して欠損
が生じやすい。
【0043】これに対し、基材と接触していた面をすく
い面とすれば、その面は平坦であり、しかも微細な粒径
の組織を有しているため、欠損は生じず、耐摩耗性にも
優れている。この面は研磨仕上げを行なう必要がない
か、必要であっても簡単な加工で十分である。
【0044】第3の発明に従う方法においては、硬度の
高い(111)面が配向したダイヤモンド上に硬度の低
い結晶面を配向させたダイヤモンド層を堆積させる。こ
のダイヤモンド層は硬度が低いため、容易に鏡面研磨加
工を施すことができる。
【0045】したがって、ダイヤモンド層側が刃先のす
くい面側となるようダイヤモンド材をろう付けした後、
ダイヤモンド層を鏡面研磨加工により除去して(11
1)面を露出させれば、平坦度が高く、しかも(11
1)面でほとんど構成されるすくい面を提供することが
できる。
【0046】以上第2および第3の発明に従えば、平坦
で、かつ(111)面で実質的に構成されるすくい面を
備えたダイヤモンド切削工具を提供することができる。
このような工具は、従来よりも耐摩耗性により優れたも
のである。
【0047】
【実施例】
実施例1 Rm a x 0.2μm以下となるよう鏡面仕上げしたSi
基材を準備した。
【0048】熱電子放射材に直径0.5mm、長さ10
0mmの直線状タングステンフィラメントを用いた公知
の熱フィラメントCVD法により以下の条件で、Si鏡
面上に厚さ250μmの多結晶ダイヤモンドを堆積させ
た。
【0049】原料ガス(流量):CH4 /H2 =1%,
総流量1000cc/min ガス圧力:80Torr フィラメント温度:2200℃ フィラメント−基板間距離:5mm 基板温度:920℃ 次に、Si基材上の多結晶ダイヤモンドを工具に必要な
大きさおよび形状にレーザで切断した後、フッ硝酸でS
i基材を溶解除去してダイヤモンドの刃先を得た。
【0050】このようにして得られたダイヤモンドの刃
先について、Si基材側であったダイヤモンド面からX
線を入射するX線解析を行なったところ、(111)面
に対する(220)および(400)面のピーク強度比
I(220)/I(111)およびI(400)/I
(111)は各々0.1、0.02であり、(111)
面について強い配向性が得られたことがわかった。
【0051】また、得られた刃先において、基材と接触
していた面からX線を入射して、この面と平行な面の
(111)面のロッキングカーブにおけるFWHM値を
求めた。その結果、FWHM値( °)は8°であっ
た。また、(220)面のロッキングカーブにおけるF
WHM値( °)は25°であった。
【0052】得られたダイヤモンドの刃先において、結
晶成長の終了面に厚さ1μmでTi、厚さ2μmでNi
を順次積層した後、このメタライズ層が形成された面を
接合面として、超硬合金(SPG422)の台金に銀ろ
うを用いて上記刃先を真空ろう付けした。刃先すくい面
のRm a x は0.2μmであった。
【0053】ろう付けによって得られた工具について、
その主要部を図1に示す。超合金からなる台金1の所定
の領域に、ろう付け層3およびメタライズ層4を介して
ダイヤモンドの刃先2が固定されている。刃先2におけ
るすくい面5は、(111)面で占められている。ま
た、刃先2の端面には逃げ面7が形成されている。
【0054】実施例2 Si基材について面粗さRm a x 0.2μm以下となる
よう鏡面研磨加工を施した。
【0055】公知のマイクロ波プラズマCVD法により
以下の条件で、Si鏡面上に厚さ300μmの多結晶ダ
イヤモンドを形成させた。
【0056】原料ガス(流量):C2 2 /H2 =0.
2%,総流量600cc/min ガス圧力:40Torr マイクロ波出力:450W(2.45GHz) 基板温度:900℃ 次に、Si基材上の多結晶ダイヤモンドを工具に必要な
大きさおよび形状にレーザで切断した後、フッ硝酸でS
i基材を溶解除去してダイヤモンドの刃先を得た。
【0057】得られたダイヤモンドの刃先についてX線
解析を行なった。その結果、I(220)/I(11
1)は0.6であり、I(400)/I(111)は
0.08であった。また、(111)面のロッキングカ
ーブのFWHM値は、10°であった。さらに、(22
0)面のロッキングカーブのFWHM値は21°であっ
た。
【0058】次に、得られた刃先において結晶成長の終
了面に実施例1と同様にしてメタライズ層を形成した
後、超硬合金(SPG422)の台金に銀ろうを用いて
ろう付け接合を行なった。ろう付けの後、ダイヤモンド
の刃先において基材に接触していた面を軽く鏡面仕上げ
してすくい面とした。すくい面のRm a x は0.1μm
であった。
【0059】実施例3 Rm a x 0.2μm以下となるよう鏡面仕上げしたSi
基材を用い、実施例1と同様のタングステンフィラメン
トを用いた熱フィラメントCVDにより以下の条件で、
Si鏡面上に厚さ250μmの多結晶ダイヤモンドを形
成させた。
【0060】原料ガス(流量):CH4 /H2 =1%,
CO2 /CH4 =0.5% 総流量600cc/min ガス圧力:40Torr フィラメント温度:2150℃ フィラメント−基板間距離:7mm 基板温度:900℃ 引き続いて、以下の条件による熱フィラメントCVDを
行ない、形成させた多結晶ダイヤモンド上にさらにダイ
ヤモンドを堆積させた。
【0061】原料ガス(流量):C2 2 /H2 =3
%,総流量1000cc/min ガス圧力:80Torr フィラメント温度:2150℃ フィラメント−基板間距離:7mm 基板温度:960℃ 最初のダイヤモンド形成の後のX線解析の結果、I(2
20)/I(111)は0.8であり、最初のダイヤモ
ンド形成においては基材面に平行に(111)面が強く
配向している一方、後に形成させたダイヤモンド層で
は、I(111)/I(220)は0.08であり、基
材面に平行に(220)面が強く配向していることが明
らかになった。また、後で堆積させたダイヤモンドの厚
みは20μmであった。
【0062】Si基材上のダイヤモンドを工具に必要な
大きさおよび形状にレーザで切断した後、フッ硝酸でシ
リコン基材を溶解除去してダイヤモンドの刃先を得た。
【0063】得られたダイヤモンドの刃先において、基
材に接触していた面に厚さ1μmでTi、厚さ2μmで
Niを順次積層した後、このメタライズ層が形成された
面を接合面として、超硬合金(SPG422)の台金に
銀ろうを用いて上記チップを真空ろう付けした。
【0064】ろう付け直後の工具についてその主要部を
図2(a)に示す。超硬合金からなる台金11の所定の
領域に、ろう付け層13およびメタライズ層14を介し
てダイヤモンドの刃先12が固定されている。
【0065】刃先12において、接合面6から250μ
mの厚みの部分(A)は、接合面に平行に(111)面
が配向している一方、その上に堆積された厚み20μm
の領域(B)は接合面5に平行に(220)面が配向
している。
【0066】次に、図2(a)のBで示すダイヤモンド
層22の領域を、ラップ処理により除去していった。X
線解析によるとI(220)/I(111)=0.18
で(111)配向面であった。
【0067】この鏡面研磨加工によって、先に形成させ
たダイヤモンドの(111)面を露出させるとともに、
面粗さRm a x 0.1μmの鏡面を得ることができた。
【0068】このようにして得られたダイヤモンド切削
工具の主要部を図2(b)に示す。刃先12のすくい面
15は、平坦にされているとともに、その大部分が(1
11)面で構成されている。
【0069】比較例 実施例1に用いたと同様の装置を用いて熱フィラメント
CVD法により以下の条件で、Si鏡面上に厚さ200
μmの多結晶ダイヤモンドを形成させた。
【0070】原料ガス(流量):CH4 /H2 =3%,
総流量1000cc/min ガス圧力:80Torr 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℃ 次に、Si基材上の多結晶ダイヤモンドを工具に必要な
大きさおよび形状にレーザで切断した後、フッ硝酸でS
i基材を溶解除去してダイヤモンドの刃先を得た。
【0071】得られたダイヤモンドの刃先についてX線
解析を行なったところ、ピーク強度比I(111)/I
(220)が0.1であり、(220)面が強く配向し
ていることがわかった。また、(220)面のロッキン
グカーブによるとFWHM値は10°であった。
【0072】このようにして得られたチップを実施例1
と同様にして超硬合金の台金にろう付けした。
【0073】実施例1、実施例2、実施例3および比較
例において製作したダイヤモンド切削工具の性能を評価
するために、次に示す切削条件で切削試験(旋削)を実
施した。
【0074】被削材:A390 切削速度:800m/min 送り:0.12mm/rev 切込み:0.5mm 約30分間の連続切削試験の結果、各サンプルの最大逃
げ面摩耗幅(VBmax:μm)は、実施例1サンプル:5
5μm、実施例2サンプル:78μm、実施例3サンプ
ル:48μmであり、本発明に従う実施例では良好な特
性が示された。
【0075】一方、比較例では、1分間の連続切削試験
を行なったところで100μm以上の大きな欠損が生じ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1において作製されたダイヤモンド切削
工具の概略を示す断面図である。
【図2】実施例3においてダイヤモンド切削工具を製造
するための工程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 台金 2、12 刃先 3、13 ろう付け層 4、14 メタライズ層 5、15 すくい面 6 接合面 7 逃げ面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 直治 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相合成されたダイヤモンド素材で刃先
    を構成するダイヤモンド切削工具において、 前記刃先のすくい面を構成する主要なダイヤモンド結晶
    面が(111)面であることを特徴とする、ダイヤモン
    ド切削工具。
  2. 【請求項2】 気相合成されたダイヤモンド素材で刃先
    を構成するダイヤモンド切削工具の製造方法であって、 ダイヤモンドを堆積させるべき表面仕上げされた面を有
    する基材を準備する工程と、 前記面に対して平行に(111)面が配向するよう気相
    合成により前記面上にダイヤモンドを堆積させる工程
    と、ダイヤモンドが体積されている前記基材を分離また
    は除去して前記刃先としてのダイヤモンド材を得る工程
    と、 前記ダイヤモンド材で前記基材に接触していた面側を前
    記刃先のすくい面として前記ダイヤモンド材を工具基体
    にろう付けする工程とを備える、ダイヤモンド切削工具
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 気相合成されたダイヤモンド素材で刃先
    を構成するダイヤモンド切削工具の製造方法であって、 ダイヤモンドを堆積させるべき面を有する基材を準備す
    る工程と、 前記面に対して平行に(111)面が配向するよう気相
    合成により前記面上にダイヤモンドを堆積させる工程
    と、 次いで、前記ダイヤモンド上に(111)面より硬度の
    低い結晶面が配向するようダイヤモンド層を堆積させた
    後、刃先としてのダイヤモンド材を得る工程と、 前記ダイヤモンド層側を前記刃先のすくい面側として前
    記ダイヤモンド材を工具基体にろう付けする工程と、 前記ダイヤモンド層を鏡面研磨加工により除去してい
    き、前記(111)面を露出させる工程とを備える、ダ
    イヤモンド切削工具の製造方法。
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