JPH0657426A

JPH0657426A - ダイヤモンド切削工具およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0657426A
Application number: JP21030692A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Tanabe; 敬一朗田辺; Akihiko Ikegaya; 明彦池ケ谷; Toshiya Takahashi; 利也高橋; Naoharu Fujimori; 直治藤森
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】より耐摩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２２
を構成するダイヤモンド切削工具において、刃先２２の
逃げ面２７を構成する主要なダイヤモンド結晶面が（１
１１）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、非常に高価であるうえに、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などの鉄族金属とダイヤモ
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号公報に記載されて
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刃先を長持ちさせることは困難であ
った。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。

【０００７】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（Ｃ
ＶＤ）によって作成されている。

【０００８】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ティング工具が開発されている。
しかし、ダイヤモンドコーティング工具の場合、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。

【０００９】また、気相合成ダイヤモンドを別途製作
し、これを刃先として用い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１−１５３２２
８号公報は、基板上にダイヤモンド膜を析出させ、析出
基板を着けたままダイヤモンド膜を工具基体にろう付け
した後、析出基板を除去してダイヤモンド工具を供する
技術を開示している。また、特開平１−２１０２０１号
公報には、気相合成したダイヤモンド膜を表面に有する
モリブデン等の基板を工具基体にろう付けしたダイヤモ
ンド工具が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】切削加工において、工
具逃げ面と仕上げ面との摩擦は、製品の寸法精度や仕上
げ面粗さに影響する。

【００１１】工具刃先の摩耗により、刃の先端近くの逃
げ面が仕上げ面に平行となれば、仕上げ面が擦過され、
焼付きを生じたり、仕上げ面が荒らされるようになる。
したがって、工具逃げ面の耐摩耗性は、精度の高い加工
を行なう上で重要である。

【００１２】本発明の目的は、上述したダイヤモンド切
削工具において、耐摩耗性に優れ、精度の高い加工を行
なうことができる工具を提供することにある。

【００１３】

【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、刃先の逃げ面を構成
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。

【００１４】第１の発明に従う刃先において、逃げ面か
ら少なくとも２０μｍの深さまでは、（１１１）面が主
要面として逃げ面になるべく平行に配向していることが
望ましい。

【００１５】逃げ面およびその付近（たとえば、逃げ面
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線回折による（１１１）面の強度を１００
としたとき、（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、１０以下がより好ましい。

【００１６】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、逃げ面からＸ線を
入射して得られる（１１１）面のロッキングカーブのＦ
ＷＨＭ（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈａｔＨａｌｆＭａ
ｘｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙ）が２０°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は２０°以上あることが好ましい。

【００１７】さらに、第１の発明において、逃げ面の面
粗さＲ_maxは、１０μｍ以下であることが望ましく、す
くい面の面粗さＲ_maxは０．５μｍ以下であることが望
ましい。

【００１８】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。

【００１９】第２の発明に従うダイヤモンド切削工具の
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、上記面に対して斜めに（１１
１）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、刃先処理を施して（１１１）面を刃先の
逃げ面に出す工程とを備える。

【００２０】第３の発明に従うダイヤモンド切削工具の
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（１１
１）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
た面側を刃先の逃げ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を備える。

【００２１】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、種々の低圧気相法が適用で
きる。たとえば、熱フィラメント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。

【００２２】このようなＣＶＤ法に用いる原料ガスとし
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、
酢酸エチルなどのエステル類、アセトンなどのケトン類
などの有機炭素化合物と、水素等を主成分としたガスを
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。

【００２３】第１〜第３の発明において、刃先としての
ダイヤモンド材の厚みは、たとえば２０〜３０００μｍ
が好ましい。この厚みが、２０μｍ以下であるとダイヤ
モンドとしての剛性が不足し、３０００μｍ以上である
とダイヤモンド材の合成にコストがかかり過ぎるように
なる。現在のところ、特にコストの点からダイヤモンド
材の厚みは３０００μｍ以下が望ましいが、工具の機能
上必要であれば、これ以上の厚みを有するダイヤモンド
材を刃先として用いても全く支障はない。

【００２４】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
度を下げることにより形成させることができる。たとえ
ば、炭素原子を含む有機化合物と水素とを主成分とする
原料ガスを用いる場合、原料ガスにおける有機化合物の
濃度を相対的に下げることにより（１１１）結晶面を選
択的に形成させていくことができる。

【００２５】また、（１１１）結晶面を選択的に形成さ
せるため、（１１１）結晶面が明瞭に現われたダイヤモ
ンド粒子を種結晶として用いてもよい。この場合、ダイ
ヤモンド粒子を基材上に設け、エピタキシーを利用し
て、（１１１）面が強く配向するダイヤモンド結晶を析
出させる。

【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または除去することができ
る。

【００２７】第２および第３の発明において、ダイヤモ
ンドが形成されるべき基材の表面は、面粗さＲ_maxが１
μｍ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好ましい。このような鏡面仕上げ
された基材上にダイヤモンドを堆積させることで、以後
の工程により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することができる。このような面
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ため、すくい面または逃
げ面として有用である。

【００２８】第２および第３の発明において、基材上に
堆積されたダイヤモンドは、基材の溶解除去などによっ
て基材から分離されるが、この分離に先立ってダイヤモ
ンドをレーザ等により加工してもよいし、分離後に所定
の形状にレーザ等により加工してもよい。このようにし
て得られた刃先としてのダイヤモンド材は、工具基体に
ろう付けされる。

【００２９】ろう付けにあたり、ダイヤモンド材のろう
付けされるべき面には、周期律表の第ＩＶａ族、第ＩＶ
ｂ族、第Ｖａ族、第Ｖｂ族、第ＶＩａ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。

【００３０】一方、第２の発明において、基材面に対し
て斜めに（１１１）面が配向するようダイヤモンドを堆
積させるため、たとえば、ダイヤモンド合成を行なうチ
ャンバにおいて原料ガスの流れに方向性を持たせ、この
ガス流の方向に対して０°〜９０°における任意の角度
で基材面を傾けて気相合成を行なえばよい。これは、ガ
ス流により結晶方位を制御することができ、ガス流の方
向に特定の方位が強く配向するようダイヤモンド結晶を
形成できるためである。

【００３１】したがって、上述したようにＣＶＤにおい
てカーボン濃度を下げた原料ガスを基材面に対して斜め
に吹き付ければ、このガス流の方向に［１１１］方位が
配向するようになり、ダイヤモンド結晶は立方晶型であ
るため、この方位に垂直に（１１１）面が配向するよう
になる。その結果、（１１１）面が基材面に対して斜め
に配向する。

【００３２】このようにして（１１１）面を形成させる
場合、たとえば、基材面を水平にして原料ガスを斜めの
方向から基材面に吹き付けてもよいし、原料ガスの吹き
付け方向に対して基材面が斜めになるよう基材を傾けて
配置してもよい。

【００３３】第２の発明では、０°〜９０°の範囲にお
いて任意の角度で（１１１）面を傾けることができる
が、この傾斜角は刃先のくさび角に応じて決めることが
できる。すなわち、第２の発明においてくさび角を大き
くしたい場合、この傾斜角を大きくし、くさび角を小さ
くしてより鋭い刃先を得たい場合、この傾斜角を小さく
すればよい。

【００３４】また、第２の発明では、ダイヤモンド材の
（１１１）面が刃先処理により露出するようになる。こ
の工程によって、刃先の逃げ面が（１１１）結晶面で主
として構成されるダイヤモンド切削工具を得ることがで
きる。このような刃先処理は、研削処理、レーザ処理等
により行うことができる。

【００３５】一方、第３の発明において刃先としてのダ
イヤモンド材は、気相合成において基材と接触していた
ダイヤモンド面側を逃げ面側として工具基体にろう付け
される。したがって、通常、気相合成により堆積された
ダイヤモンドの断面がろう付けされるべき面となる。こ
のような断面は、基材上に堆積させたダイヤモンドをレ
ーザ等により切断することによって調製することができ
る。

【００３６】

【発明の作用効果】第１の発明に従うダイヤモンド切削
工具では、刃先の逃げ面がダイヤモンドで硬度の最も高
い（１１１）面で占められている。したがって、刃先の
逃げ面は摩耗されにくい。このような工具は、従来より
も特に逃げ面に対して耐摩耗性に優れ、より精度の高い
加工を行なうことができるものである。

【００３７】第２の発明に従う方法では、基材面上に
（１１１）面が傾斜して配向するようダイヤモンドが堆
積される。堆積されたダイヤモンドは、必要であれば適
当な加工が施され、基材の分離または除去により刃先と
してのダイヤモンド材となる。

【００３８】このダイヤモンド材は、第２の発明に従
い、基材と接触していた面側をすくい面として工具基体
にろう付けされた後、刃先処理により（１１１）面が刃
先のすくい面に露出される。

【００３９】このような工程によって、工具のすくい面
は、ダイヤモンド材で基材と接触していた面により構成
され、逃げ面はダイヤモンド材の（１１１）面により構
成される。このようにして、逃げ面が（１１１）面で構
成される耐摩耗性に優れたダイヤモンド切削工具を、容
易に製作することができる。

【００４０】また、第２の発明において、ダイヤモンド
堆積工程における（１１１）面の傾斜角は、刃先のくさ
び角に相当するようになるので、この傾斜角を変えるこ
とによって、くさび角の異なる切削工具の製造に容易に
対応することができる。

【００４１】第３の発明に従う方法では、基材面に対し
て平行に（１１１）面が配向するようダイヤモンドを堆
積させる。堆積されたダイヤモンドは、適当な加工が施
され、基材の分離または除去により刃先としてのダイヤ
モンド材となる。

【００４２】このダイヤモンド材が、基材と接触してい
た面側を逃げ面として工具基体にろう付けされる結果、
工具逃げ面は、ダイヤモンドの（１１１）面で構成され
るようになる。このようにして、上述したように耐摩耗
性に優れた切削工具が容易に製作される。

【００４３】

【実施例】

実施例１Ｒ_max０．２μｍ以下となるよう鏡面仕上げしたＳｉ基
材を準備した。

【００４４】次に、図１に示す装置に基材を設置した。
図に示す熱フィラメントＣＶＤ装置１０は、気相成長の
ための真空チャンバ１１を備えており、この真空チャン
バ１１の中に設けられた基材支持台１２上に基材１３が
載置される。なお、基材支持台１２は、矢印で示された
冷却水２０により冷却することができる。

【００４５】また、真空チャンバ１１には、チャンバ内
の排気のため、排気口１４が形成され、排気された内部
の圧力は圧力計１９によりモニタされる。さらに、真空
チャンバ１１内には、１対の電極１５、１５′が設けら
れ、その間にフィラメント１７が張られている。電極１
５、１５′の間には、交流電圧が印加され、フィラメン
ト１７は基材１３上方において所定の温度に加熱され
る。

【００４６】また、真空チャンバ１１内にガス配管１８
が引き込まれ、その端部にガスノズル１８ａが設けられ
ている。ガスノズル１８ａは、垂直方向に対してα°の
角度（ガス吹き付け角度）で傾いており、基材面１３ａ
に対して斜めの方向から原料ガスを吹き付けるようにな
っている。

【００４７】以上のように構成される装置を用い、熱電
子放射材として直径０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍのタン
グステンフィラメントを用いた公知の熱フィラメントＣ
ＶＤにより、基材支持台上に設置されたＳｉ基材の鏡面
上に厚さ約２５０μｍの多結晶ダイヤモンドを堆積させ
た。ダイヤモンドの堆積条件は次に示すとおりであっ
た。

【００４８】原料ガス（流量）：ＣＨ₄／Ｈ₂＝１％、
総流量１０００ｃｃ／ｍｉｎガス圧力：２０Ｔｏｒｒ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℃ 原料ガス吹き付け角度（α）：６０° このようにして形成されたダイヤモンドについて、Ｓｉ
基材側であったダイヤモンド面から６０°傾けた方向か
らＸ線を入射するＸ線回折を行なったところ、（１１
１）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、（１１
１）面について配向性が得られたことがわかった。

【００４９】また、得られた刃先において、基材と接触
していた面から６０°傾けた方向からＸ線を入射して、
（１１１）面のロッキングカーブにおけるＦＷＨＭを求
めた。その結果、ＦＷＨＭは８°であった。また、（２
２０）面のロッキングカーブにおけるＦＷＨＭは２５°
であった。

【００５０】図２を参照して、このようにＳｉ基材２６
上に多結晶ダイヤモンド２８を形成させた後（図２
（ａ））、フッ硝酸でＳｉ基材を溶解除去して多結晶ダ
イヤモンド２８を得た（図２（ｂ））。

【００５１】次に、結晶成長の終了面に厚さ１μｍでＴ
ｉ、厚さ２μｍでＮｉを順に積層してメタライズ層２４
を形成した後（図２（ｃ））、レーザ加工処理を施して
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
し、刃先２２を得た（図２（ｄ））。

【００５２】その後、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２１に銀
ろうを用いて上記刃先２２をろう付けした（図２
（ｅ））。次に、研削処理により、刃先処理を施して、
刃先のすくい面に（１１１）結晶面を露出させた。この
ようにして形成した刃先において、すくい面のＲ_maxは
０．２μｍであり、逃げ面のＲ_maxは５μｍであった。

【００５３】以上の工程によって得られた工具につい
て、その主要部を図３に示す。図３において（ａ）は工
具主要部の断面図、（ｂ）はその斜視図である。超硬合
金からなる台金２１の所定の領域には、ろう付け層２３
およびメタライズ層２４を介してダイヤモンドの刃先２
２が固定されている。このような刃先２２において、逃
げ面２７は（１１１）面で占められている。また、すく
い面２５は、上述したように気相合成されたダイヤモン
ド材においてＳｉ鏡面上に接触していた面である。

【００５４】以上に述べた合成条件において、ダイヤモ
ンドの（１１１）面は、基材面に対してガスの吹き付け
角度（６０°）に近い角度で形成される。したがって、
刃先処理により（１１１）面をすくい面に露出させた結
果、刃先のくさび角は６０°に近い角度となっている。
このように、上述してきたような方法でダイヤモンドを
堆積させる場合、最終的に製作したい刃先のくさび角に
応じて、ガス吹き付け角度を調整すればよい。

【００５５】実施例２Ｓｉ基材について面粗さＲ_max０．２μｍ以下となるよ
う鏡面研磨加工を施した。

【００５６】次に、図４に示す装置に基材を設置した。
図に示すマイクロ波プラズマＣＶＤ装置３０は、気相成
長のための真空チャンバ３２を備えており、この真空チ
ャンバ３２の中に設けられた冷却支持台３４上に基材３
５が設置される。なお、冷却支持台３４は、矢印で示す
冷却水４０により冷却することができる。

【００５７】また、真空チャンバ３２には、チャンバ内
の排気のため、排気口３９が形成されている。さらに、
真空チャンバ３２の上部には、１対の電極３３、３３′
が設けられ、これらの電極３３、３３′の間には電源３
６より直流電圧が印加される。このように構成される装
置において、原料ガス３７は、１対の電極３３、３３′
の間を通り、その先端に形成されたノズル３１を通じて
真空チャンバ内に噴出される。冷却支持台３４は、原料
ガスの噴出方向に対してβ°の角度で傾けられており、
原料ガスは、支持台上に設置された基材面に対して約β
°の角度で吹き付けられるようになっている。

【００５８】以上のように構成される装置を用い、公知
の熱プラズマＣＶＤ法により、支持台上に設置されたＳ
ｉ基材の鏡面上に厚さ約２５０μｍの多結晶ダイヤモン
ドを形成させた。ダイヤモンドの形成条件は次のとおり
である。

【００５９】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℃ 支持台傾き角度（β）：６０° 引き続いて、以下の条件により、実施例１と同様の装置
を用いて熱フィラメントＣＶＤを行ない、さらにダイヤ
モンドを堆積させた。

【００６０】原料ガス（流量）：Ｃ₂Ｈ₂／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℃ 原料ガス吹き付け角度（α）：６０° 最初に形成されたダイヤモンドについて、Ｓｉ基材側で
あったダイヤモンド面から３０°傾けた方向からＸ線を
入射するＸ線回折を行なったところ、Ｉ（２２０）／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
ることがわかった。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
ドの厚みは約２０μｍであった。

【００６１】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。

【００６２】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
を順に積層した後、このメタライズ層が形成された面を
接合面とし、上記レーザ加工により形成された（１１
１）面の配向性が強い面を逃げ面として、ダイヤモンド
の刃先を超硬合金（ＳＰＧ４２２）の台金に銀ろうを用
いてろう付けした。その後、研磨仕上げおよび刃先処理
を施して、すくい面および逃げ面を調製した。

【００６３】得られた工具についてその主要部を図５に
示す。超硬合金からなる台金４１の所定の領域に、ろう
付け層４３およびメタライズ層４４を介してダイヤモン
ドの刃先４２が固定されている。このような刃先４２に
おいて、すくい面４５は気相合成において基材に接触し
ていたダイヤモンド面から構成され、逃げ面４７はその
先端から大部分がダイヤモンドの（１１１）結晶面で構
成されている。また、上述した合成条件では、（１１
１）結晶面は基材面に対して３０°に近い角度で配向す
るため、作製した工具において刃先のくさび角は３０°
に近い角度となっている。

【００６４】実施例３Ｓｉ基材について面粗さＲ_max０．２μｍ以下となるよ
う鏡面研磨加工を施した。

【００６５】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３０００μｍの多結
晶ダイヤモンドを形成させた。

【００６６】原料ガス（流量）：Ｃ₂Ｈ₂／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。

【００６７】得られたダイヤモンドの刃先についてＸ線
回折を行なった。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）面についてロッキ
ングカーブのＦＷＨＭは１０°であり、（２２０）面に
ついてロッキングカーブのＦＷＨＭは２１°であった。
これらの測定の結果、（１１１）面がＳｉ基材に接触し
ていたダイヤモンド面に対して平行に強く配向している
ことが明らかとなった。

【００６８】次に、レーザ加工により得られた刃先にお
いて、結晶成長させたダイヤモンドの断面に実施例１と
同様にしてメタライズ層を形成した後、このメタライズ
層が形成された面を接合面とし、基材に接触していた
（１１１）面の配向性が強いダイヤモンド面を逃げ面と
して、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
げして逃げ面を調製し、研磨仕上げによりＲ_maxが０．
２μｍのすくい面を調製した。

【００６９】比較例実施例１と同様の装置を用いて熱フィラメントＣＶＤ法
により、Ｓｉ鏡面上に厚さ２００μｍの多結晶ダイヤモ
ンドを形成させた。形成条件は以下のとおりである。

【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℃ 原料ガス吹き付け角度（α）：６０° 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、Ｓ
ｉ基材側であったダイヤモンド面から６０°傾けた方向
からＸ線を入射するＸ線回折を行なったところ、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
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。その結
果、逃げ面が（２２０）面で主として構成されるダイヤ
モンド切削工具が得られた。

【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（Ｖ_{B max}：μｍ）は、実施例１サンプル：
５５μｍ、実施例２サンプル：７８μｍ、実施例３サン
プル：５８μｍ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において用いられた熱フィラメントＣ
ＶＤ装置の概略を示す模式図である。

【図２】実施例１において、ダイヤモンド切削工具の製
造工程を模式的に示す斜視図である。

【図３】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（ａ）断面図および（ｂ）斜視図であ
る。

【図４】実施例２において用いられた熱プラズマＣＶＤ
装置の概略を示す模式図である。

【図５】実施例２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。

【符号の説明】

２１、４１台金２２、４２刃先２３、４３ろう付け層２４、４４メタライズ層２５、４５すくい面２７、４７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

【特許請求の範囲】

【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、前記刃先の逃げ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。
【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面を有する基材を準備す
る工程と、前記面に対して斜めに（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、ダイヤモンドが堆積されている前記基材を分離または除
去して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、刃先処理を施して前記（１１１）面を前記刃先の逃げ面
に出す工程とを備える、ダイヤモンド切削工具の製造方
法。
【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、ダイヤモンドが堆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
記刃先の逃げ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を備える、ダイヤモンド切削工具
の製造方法。