JPH05279855A - 人工ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
人工ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
- Publication number
- JPH05279855A JPH05279855A JP10865392A JP10865392A JPH05279855A JP H05279855 A JPH05279855 A JP H05279855A JP 10865392 A JP10865392 A JP 10865392A JP 10865392 A JP10865392 A JP 10865392A JP H05279855 A JPH05279855 A JP H05279855A
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- Japan
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- layer
- artificial diamond
- hard
- diamond layer
- cutting tool
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を構成す
る人工ダイヤモンド被覆層の基体に対する密着性を向上
させる。 【構成】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、ＣＶＤ法また
はＰＶＤ法による硬質蒸着層を介して気相合成法による
人工ダイヤモンド層を形成するに際して、前記硬質被覆
層と前記人工ダイヤモンド層の間に、前記硬質被覆層の
深い凹凸状不規則成長相と前記凹凸を埋める人工ダイヤ
モンド相からなる２相混在層を０．３〜５μｍの平均層
厚で介在させる。
る人工ダイヤモンド被覆層の基体に対する密着性を向上
させる。 【構成】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、ＣＶＤ法また
はＰＶＤ法による硬質蒸着層を介して気相合成法による
人工ダイヤモンド層を形成するに際して、前記硬質被覆
層と前記人工ダイヤモンド層の間に、前記硬質被覆層の
深い凹凸状不規則成長相と前記凹凸を埋める人工ダイヤ
モンド相からなる２相混在層を０．３〜５μｍの平均層
厚で介在させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、人工ダイヤモンド層
の炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金基
体に対する密着性のすぐれた表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具に関するものである。
の炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金基
体に対する密着性のすぐれた表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭５８−１２６９７２
号公報に記載されるように、ＷＣ基超硬合金基体の表面
に、人工ダイヤモンド層の前記基体表面に対する密着性
を向上させる目的で、化学蒸着法（ＣＶＤ法）または物
理蒸着法（ＰＶＤ法）により形成された硬質蒸着層、す
なわちＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮＯ，Ｚｒ
Ｃ，ＳｉＣ、およびＡｌ2 Ｏ3 などのうちの１種の単層
または２種以上の複層からなる平均層厚：０．１〜５μ
ｍの硬質蒸着層を介して、気相合成法により人工ダイヤ
モンド層を１〜２０μｍの平均層厚で形成してなる表面
被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が、スローアウェイチッ
プやドリル、さらにエンドミルなどとして適用されてい
ることは良く知られるところである。
号公報に記載されるように、ＷＣ基超硬合金基体の表面
に、人工ダイヤモンド層の前記基体表面に対する密着性
を向上させる目的で、化学蒸着法（ＣＶＤ法）または物
理蒸着法（ＰＶＤ法）により形成された硬質蒸着層、す
なわちＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮＯ，Ｚｒ
Ｃ，ＳｉＣ、およびＡｌ2 Ｏ3 などのうちの１種の単層
または２種以上の複層からなる平均層厚：０．１〜５μ
ｍの硬質蒸着層を介して、気相合成法により人工ダイヤ
モンド層を１〜２０μｍの平均層厚で形成してなる表面
被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が、スローアウェイチッ
プやドリル、さらにエンドミルなどとして適用されてい
ることは良く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化に対する要求は強く、これに伴ない、例えば高
送りや高切込みなどの重切削条件下での連続切削や断続
切削（フライス切削）を可能とする切削工具が求められ
ているが、上記の従来表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工
具においては、硬質蒸着層の基体表面に対する密着性は
きわめて高いが、人工ダイヤモンド層の前記硬質蒸着層
に対する密着性が未だ十分でないために、上記の人工ダ
イヤモンド層に高い密着性が要求される切削に用いた場
合には、人工ダイヤモンド層に剥離が発生し易く、した
がってこれらの要求に満足に対応することができないの
が現状である。
の省力化に対する要求は強く、これに伴ない、例えば高
送りや高切込みなどの重切削条件下での連続切削や断続
切削（フライス切削）を可能とする切削工具が求められ
ているが、上記の従来表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工
具においては、硬質蒸着層の基体表面に対する密着性は
きわめて高いが、人工ダイヤモンド層の前記硬質蒸着層
に対する密着性が未だ十分でないために、上記の人工ダ
イヤモンド層に高い密着性が要求される切削に用いた場
合には、人工ダイヤモンド層に剥離が発生し易く、した
がってこれらの要求に満足に対応することができないの
が現状である。
【０００４】
【発明を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具に着目し、これの人工ダイヤモンド層の
硬質蒸着層に対する密着性を向上させるべく研究を行な
った結果、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用い、通常の条件
で所定厚さの硬質蒸着層を基体表面に形成した後で、前
記硬質蒸着層の通常の形成条件に比して、反応混合ガス
中のＨ2 に対する他の反応成分の含有割合を相対的に多
くすると共に、雰囲気温度を所定の温度幅で周期的に変
化させる、すなわち所定の温度幅で昇温および降温を繰
り返し行なうと、すでに形成された硬質蒸着層上の成長
し易い箇所が優先的に成長して、深い凹凸状の不規則成
長相を形成するようになり、この状態の表面に気相合成
法による人工ダイヤモンド層の形成を行なうと、形成さ
れた人工ダイヤモンド層と硬質蒸着層の間には、前記硬
質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相とこれを埋める人工
ダイヤモンド層からなる２相混在層が形成されるように
なり、この２相混在層によって前記人工ダイヤモンド層
の前記硬質蒸着層に対する密着性が著しく向上するよう
になり、この結果として人工ダイヤモンド層の基体表面
に対する密着性のより一層の向上がはかられるようにな
るという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具に着目し、これの人工ダイヤモンド層の
硬質蒸着層に対する密着性を向上させるべく研究を行な
った結果、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用い、通常の条件
で所定厚さの硬質蒸着層を基体表面に形成した後で、前
記硬質蒸着層の通常の形成条件に比して、反応混合ガス
中のＨ2 に対する他の反応成分の含有割合を相対的に多
くすると共に、雰囲気温度を所定の温度幅で周期的に変
化させる、すなわち所定の温度幅で昇温および降温を繰
り返し行なうと、すでに形成された硬質蒸着層上の成長
し易い箇所が優先的に成長して、深い凹凸状の不規則成
長相を形成するようになり、この状態の表面に気相合成
法による人工ダイヤモンド層の形成を行なうと、形成さ
れた人工ダイヤモンド層と硬質蒸着層の間には、前記硬
質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相とこれを埋める人工
ダイヤモンド層からなる２相混在層が形成されるように
なり、この２相混在層によって前記人工ダイヤモンド層
の前記硬質蒸着層に対する密着性が著しく向上するよう
になり、この結果として人工ダイヤモンド層の基体表面
に対する密着性のより一層の向上がはかられるようにな
るという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、ＷＣ基超硬合金基体の表面に、
ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により形成した、通常０．１〜
５μｍの平均層厚の硬質蒸着層を介して、気相合成法に
より形成した、通常１〜２０μｍの平均層厚の人工ダイ
ヤモンド層を被覆してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切
削工具において、上記硬質蒸着層と上記人工ダイヤモン
ド層の間に、前記硬質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相
と前記凹凸を埋める人工ダイヤモンド相からなる２相混
在層を０．３〜５μｍの平均層厚で形成してなる、人工
ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、ＷＣ基超硬合金基体の表面に、
ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により形成した、通常０．１〜
５μｍの平均層厚の硬質蒸着層を介して、気相合成法に
より形成した、通常１〜２０μｍの平均層厚の人工ダイ
ヤモンド層を被覆してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切
削工具において、上記硬質蒸着層と上記人工ダイヤモン
ド層の間に、前記硬質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相
と前記凹凸を埋める人工ダイヤモンド相からなる２相混
在層を０．３〜５μｍの平均層厚で形成してなる、人工
ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の切削工具において、人工
ダイヤモンド層と硬質蒸着層の間に形成される２相混在
層の平均層厚を０．３〜５μｍと定めたのは、その層厚
が０．３μｍ未満では、人工ダイヤモンド層に十分な密
着性を確保することができず、一方その層厚が５μｍを
越えると人工ダイヤモンド層形成後の工具表面の平滑性
が損なわれるようになるという理由にもとづくものであ
る。
ダイヤモンド層と硬質蒸着層の間に形成される２相混在
層の平均層厚を０．３〜５μｍと定めたのは、その層厚
が０．３μｍ未満では、人工ダイヤモンド層に十分な密
着性を確保することができず、一方その層厚が５μｍを
越えると人工ダイヤモンド層形成後の工具表面の平滑性
が損なわれるようになるという理由にもとづくものであ
る。
【０００７】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。まず、基体として、それぞれ表１に
示される成分組成をもち、かつＩＳＯ・ＳＰＧＮ１２０
３０８のスローアウェイチップ形状をもったＷＣ基超硬
合金基体を用意し、これら基体の表面に、表２に示され
る組成および平均層厚の硬質蒸着層をＣＶＤ法を用い、
表３に示される条件で形成した後、表３の条件を表４に
示される条件にかえて同じ硬質蒸着層形成成分からなる
深い凹凸状不規則成長相を形成し、ついで、気相合成法
の１つである熱電子放射法を用い、前記不規則成長相の
上に、 金属Ｗフィラメント温度：２０００℃、 基体温度：８００℃、 反応ガス組成：Ｈ2 −２容量％ＣＨ4 、 雰囲気圧力：３０torr、 の条件で人工ダイヤモンドの析出を行ない、上記硬質蒸
着層の上に、それぞれ表２に示される平均層厚をもっ
た、上記硬質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相と前記凹
凸を埋める人工ダイヤモンド相からなる２相混在層と、
人工ダイヤモンド層を形成することにより本発明表面被
覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、本発明被覆切削工
具という）１〜７をそれぞれ製造した。
具体的に説明する。まず、基体として、それぞれ表１に
示される成分組成をもち、かつＩＳＯ・ＳＰＧＮ１２０
３０８のスローアウェイチップ形状をもったＷＣ基超硬
合金基体を用意し、これら基体の表面に、表２に示され
る組成および平均層厚の硬質蒸着層をＣＶＤ法を用い、
表３に示される条件で形成した後、表３の条件を表４に
示される条件にかえて同じ硬質蒸着層形成成分からなる
深い凹凸状不規則成長相を形成し、ついで、気相合成法
の１つである熱電子放射法を用い、前記不規則成長相の
上に、 金属Ｗフィラメント温度：２０００℃、 基体温度：８００℃、 反応ガス組成：Ｈ2 −２容量％ＣＨ4 、 雰囲気圧力：３０torr、 の条件で人工ダイヤモンドの析出を行ない、上記硬質蒸
着層の上に、それぞれ表２に示される平均層厚をもっ
た、上記硬質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相と前記凹
凸を埋める人工ダイヤモンド相からなる２相混在層と、
人工ダイヤモンド層を形成することにより本発明表面被
覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、本発明被覆切削工
具という）１〜７をそれぞれ製造した。
【０００８】また、比較の目的で、表２に示される通
り、表４に示される条件での深い凹凸状不規則成長相の
形成を行なわず、その分だけ人工ダイヤモンド層の厚さ
を厚くする以外は同一の条件で従来表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具（以下、従来被覆切削工具という）１〜
７をそれぞれ製造した。
り、表４に示される条件での深い凹凸状不規則成長相の
形成を行なわず、その分だけ人工ダイヤモンド層の厚さ
を厚くする以外は同一の条件で従来表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具（以下、従来被覆切削工具という）１〜
７をそれぞれ製造した。
【０００９】ついで、この結果得られた各種の被覆切削
工具について、 被削材：Ａｌ−６％Ｓｉ合金の板材、 切削速度：１０００ｍ／min.、 切込み：１．５mm、 送り：０．５mm／rev.、 の条件でＡｌ合金の乾式高送りフライス切削（単刃切
削）試験を行ない、人工ダイヤモンド層の剥離が原因で
使用寿命に至るまでの切削時間を測定した。これらの測
定結果を表２に示した。
工具について、 被削材：Ａｌ−６％Ｓｉ合金の板材、 切削速度：１０００ｍ／min.、 切込み：１．５mm、 送り：０．５mm／rev.、 の条件でＡｌ合金の乾式高送りフライス切削（単刃切
削）試験を行ない、人工ダイヤモンド層の剥離が原因で
使用寿命に至るまでの切削時間を測定した。これらの測
定結果を表２に示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】さらに、図１には、本発明被覆切削工具１
の２相混在層を構成する深い凹凸状不規則成長相の表面
を走査型電子顕微鏡（倍率：３万倍）で観案した場合の
組織写真を示す。
の２相混在層を構成する深い凹凸状不規則成長相の表面
を走査型電子顕微鏡（倍率：３万倍）で観案した場合の
組織写真を示す。
【００１５】
【発明の効果】表１〜４および図１に示される結果か
ら、本発明被覆切削工具１〜７は、硬質蒸着層と人工ダ
イヤモンド層の間に介在するこれら成分の２相混在層に
よって前記人工ダイヤモンド層の基体に対する密着性が
著しく強固なものになっているので、高い密着性が要求
される苛酷な条件下での切削ですぐれた切削性能を長期
に亘って発揮するのに対して、従来被覆切削工具１〜７
では、人工ダイヤモンド層の密着性が十分でないため
に、苛酷な条件下での切削では人工ダイヤモンド層が剥
離し易く、短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。
ら、本発明被覆切削工具１〜７は、硬質蒸着層と人工ダ
イヤモンド層の間に介在するこれら成分の２相混在層に
よって前記人工ダイヤモンド層の基体に対する密着性が
著しく強固なものになっているので、高い密着性が要求
される苛酷な条件下での切削ですぐれた切削性能を長期
に亘って発揮するのに対して、従来被覆切削工具１〜７
では、人工ダイヤモンド層の密着性が十分でないため
に、苛酷な条件下での切削では人工ダイヤモンド層が剥
離し易く、短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。
【００１６】上述のように、この発明の表面被覆ＷＣ基
超硬合金製切削工具は、人工ダイヤモンド層がすぐれた
密着性を有するので、切削加工の省力化に不可欠の重切
削や、高速切削などにも人工ダイヤモンド層がきわめて
剥離し難く、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する
のである。
超硬合金製切削工具は、人工ダイヤモンド層がすぐれた
密着性を有するので、切削加工の省力化に不可欠の重切
削や、高速切削などにも人工ダイヤモンド層がきわめて
剥離し難く、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する
のである。
【図１】本発明被覆切削工具１の２相混在層を構成する
深い凹凸状不規則成長相表面の走査型電子顕微鏡による
組織写真である。
深い凹凸状不規則成長相表面の走査型電子顕微鏡による
組織写真である。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法または物理蒸着法による硬質蒸着層を介
して気相合成法による人工ダイヤモンド層を被覆してな
る表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具にお
いて、 上記硬質蒸着層と上記人工ダイヤモンド層の間に、前記
硬質蒸着層の深い凹凸状不規則成長相と前記凹凸を埋め
る人工ダイヤモンド相からなる２相混在層を０．３〜５
μｍの平均層厚で形成したことを特徴とする、人工ダイ
ヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステ
ン基超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10865392A JPH05279855A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 人工ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10865392A JPH05279855A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 人工ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279855A true JPH05279855A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=14490269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10865392A Withdrawn JPH05279855A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | 人工ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05279855A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6656591B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-12-02 | Osg Corporation | Diamond-coated body including interface layer interposed between substrate and diamond coating, and method of manufacturing the same |
| KR20220166633A (ko) * | 2021-06-10 | 2022-12-19 | 한국야금 주식회사 | 다이아몬드 코팅 절삭 공구 |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP10865392A patent/JPH05279855A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6656591B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-12-02 | Osg Corporation | Diamond-coated body including interface layer interposed between substrate and diamond coating, and method of manufacturing the same |
| KR20220166633A (ko) * | 2021-06-10 | 2022-12-19 | 한국야금 주식회사 | 다이아몬드 코팅 절삭 공구 |
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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: 19990608 |