JPH0672302B2 - 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 - Google Patents
硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法Info
- Publication number
- JPH0672302B2 JPH0672302B2 JP60208288A JP20828885A JPH0672302B2 JP H0672302 B2 JPH0672302 B2 JP H0672302B2 JP 60208288 A JP60208288 A JP 60208288A JP 20828885 A JP20828885 A JP 20828885A JP H0672302 B2 JPH0672302 B2 JP H0672302B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔従来技術の問題点〕 ダイヤモンドは最も硬い物質で、かつ化学的にもきわめ
て安定で、かつ熱伝導率にきわめて富むことから切削工
具としてきわめて優れた特性を持つ。しかしながら、天
然の単結晶ダイヤモンドは、劈開性があることから、最
近ではダイヤモンド微粉末を超高圧設備を用いて焼結し
た、いわゆるダイヤモンド焼結体工具が開発され、天然
ダイヤモンドに比べ、より靱性がすぐれていることから
アルミニウム合金，チタン合金，ニッケル合金など非鉄
金属の切削に用いられている。しかしながらきわめて高
価な超高圧設備が必要なため、おのずと焼結ダイヤモン
ド工具は高価なものにならざるを得なかった。
て安定で、かつ熱伝導率にきわめて富むことから切削工
具としてきわめて優れた特性を持つ。しかしながら、天
然の単結晶ダイヤモンドは、劈開性があることから、最
近ではダイヤモンド微粉末を超高圧設備を用いて焼結し
た、いわゆるダイヤモンド焼結体工具が開発され、天然
ダイヤモンドに比べ、より靱性がすぐれていることから
アルミニウム合金，チタン合金，ニッケル合金など非鉄
金属の切削に用いられている。しかしながらきわめて高
価な超高圧設備が必要なため、おのずと焼結ダイヤモン
ド工具は高価なものにならざるを得なかった。
最近、水素とメタンなどの炭化水素の混合気流を、2000
℃以上に加熱したタングステンフィラメントにて励起，
熱分解させる、あるいは高周波，マイクロ波放電による
プラズマにて励起，分解させて加熱した基材表面にダイ
ヤモンドおよび／又はダイヤモンド状の硬質炭素被膜を
被覆する技術が開発されている。（以下ダイヤモンド気
相合成技術と称す）この技術を用いて適当な基材例えば
超硬合金の表面に、この技術を用いてダイヤモンドおよ
び／又はダイヤモンド状の硬質炭素薄膜を被覆した、い
わゆるコーティング工具を作成するならば、焼結ダイヤ
モンド工具に比べきわめて安価な、かつ性能的には焼結
ダイヤモンド工具に肩をならべるものが提供しうると考
えられた。
℃以上に加熱したタングステンフィラメントにて励起，
熱分解させる、あるいは高周波，マイクロ波放電による
プラズマにて励起，分解させて加熱した基材表面にダイ
ヤモンドおよび／又はダイヤモンド状の硬質炭素被膜を
被覆する技術が開発されている。（以下ダイヤモンド気
相合成技術と称す）この技術を用いて適当な基材例えば
超硬合金の表面に、この技術を用いてダイヤモンドおよ
び／又はダイヤモンド状の硬質炭素薄膜を被覆した、い
わゆるコーティング工具を作成するならば、焼結ダイヤ
モンド工具に比べきわめて安価な、かつ性能的には焼結
ダイヤモンド工具に肩をならべるものが提供しうると考
えられた。
しかしながら、この考え方にしたがって種々ダイヤモン
ドコーティング工具を試作してみたところ、ことごとく
被覆膜と基材たる超硬合金との接着強度が不足し、切削
工具としては好ましい結果が得られなかった。
ドコーティング工具を試作してみたところ、ことごとく
被覆膜と基材たる超硬合金との接着強度が不足し、切削
工具としては好ましい結果が得られなかった。
ダイヤモンド気相合成技術において、ダイヤモンド膜を
基材表面に均一に被覆するためには、被覆に先だって該
基材表面上にダイヤモンドの核を生成させうるように、
一定の傷をつける傷入れ作業を行うことが不可欠てある
とされている。しかしながら発明者は超硬合金と基材に
種々の条件でダイヤモンドの被覆実験を行った結果、ダ
イヤモンドの核は超硬合金基材表面において、炭化タン
グステン粒子の界面に選択的に発生していくという知見
をうるにいたった。又結合金属相の上には、ダイヤモン
ドの核はほとんど発生しないという知見も得た。
基材表面に均一に被覆するためには、被覆に先だって該
基材表面上にダイヤモンドの核を生成させうるように、
一定の傷をつける傷入れ作業を行うことが不可欠てある
とされている。しかしながら発明者は超硬合金と基材に
種々の条件でダイヤモンドの被覆実験を行った結果、ダ
イヤモンドの核は超硬合金基材表面において、炭化タン
グステン粒子の界面に選択的に発生していくという知見
をうるにいたった。又結合金属相の上には、ダイヤモン
ドの核はほとんど発生しないという知見も得た。
これは結合金属相たるコバルト（Co）にダイヤモンドの
核を生成させうるべく、傷入れ作業後ダイヤモンド気相
合成技術によってダイヤモンドの核を生成させようとし
ても、このダイヤモンド気相合成技術は800℃程度の基
板表面の加熱が不可欠なため、この温度ではコヴァルト
に作成した傷の先端が800℃の温度でコヴァルト相が塑
性流動するためうずまってしまい、ダイヤモンド核生成
を促進する効果を損なうためと考えられる。
核を生成させうるべく、傷入れ作業後ダイヤモンド気相
合成技術によってダイヤモンドの核を生成させようとし
ても、このダイヤモンド気相合成技術は800℃程度の基
板表面の加熱が不可欠なため、この温度ではコヴァルト
に作成した傷の先端が800℃の温度でコヴァルト相が塑
性流動するためうずまってしまい、ダイヤモンド核生成
を促進する効果を損なうためと考えられる。
ダイヤモンド気相合成技術において、ダイヤモンドの核
の生成よりも一旦生じた核が粒成長する方がエネルギー
的に容易なことが知られている。
の生成よりも一旦生じた核が粒成長する方がエネルギー
的に容易なことが知られている。
従って第３図に模式的に示すように、炭化タンクステン
粒子１の界面に生じたダイヤモンド粒子３は、それ以降
は粒成長を行い最終的には第４図に示すような空孔４を
多数有するダイヤモンド被膜となる。このように基材と
ダイヤモンド被膜との界面に多数空孔が存在すると、ダ
イヤモンド被膜と基材との接着強度が十分でないことは
容易に考えうる。
粒子１の界面に生じたダイヤモンド粒子３は、それ以降
は粒成長を行い最終的には第４図に示すような空孔４を
多数有するダイヤモンド被膜となる。このように基材と
ダイヤモンド被膜との界面に多数空孔が存在すると、ダ
イヤモンド被膜と基材との接着強度が十分でないことは
容易に考えうる。
そこで発明者はいかにダイヤモンド被膜と基材と界面と
の間に空孔を生じさせないか種々検討を行い、基材表面
より一定深さ結合相金属を除去する処理を施すと、ダイ
ヤモンド被膜と基材との接着強度が著しく改善しうると
いう知見を得た。即ち第１図に示すようにダイヤモンド
の核は炭化タングステン粒子の界面に選択的に発生する
ため、従来のように炭化タングステン粒子１の上面のみ
ならず、側面にも核３′を生成する。
の間に空孔を生じさせないか種々検討を行い、基材表面
より一定深さ結合相金属を除去する処理を施すと、ダイ
ヤモンド被膜と基材との接着強度が著しく改善しうると
いう知見を得た。即ち第１図に示すようにダイヤモンド
の核は炭化タングステン粒子の界面に選択的に発生する
ため、従来のように炭化タングステン粒子１の上面のみ
ならず、側面にも核３′を生成する。
しかるのち、このダイヤモンド粒子3,3′が粒成長して
いくと第２図に示すように、基材と超硬合金の界面には
ほとんど空孔が生じないからと考えた。
いくと第２図に示すように、基材と超硬合金の界面には
ほとんど空孔が生じないからと考えた。
なお、超硬合金基材表面より除去する結合金属相２の深
さは該超硬合金の硬質分散相の平均粒度の1/100以下で
は効果が認められず2/3以上除去すると、該超硬合金基
材最表面に存在する硬質分散相が、強固に保持しきれな
くなり使用時脱落してしまい好ましくない。
さは該超硬合金の硬質分散相の平均粒度の1/100以下で
は効果が認められず2/3以上除去すると、該超硬合金基
材最表面に存在する硬質分散相が、強固に保持しきれな
くなり使用時脱落してしまい好ましくない。
結合金属相を除去するのは、傷入れ作業前でも傷入れ作
業後でもかまわないが、除去時炭化タングステン粒子表
面上の傷が鈍化する可能性があるため、傷入れ作業前が
より好ましい。
業後でもかまわないが、除去時炭化タングステン粒子表
面上の傷が鈍化する可能性があるため、傷入れ作業前が
より好ましい。
結合金属相を除去する方法としては、酸にてエッチング
する方法，弗化炭素プラズマ中でドライエッチングする
方法，水素，アルゴンガスなどでスパッタエッチングす
る方法などが好ましいが、これに限定されるものでは勿
論ない。
する方法，弗化炭素プラズマ中でドライエッチングする
方法，水素，アルゴンガスなどでスパッタエッチングす
る方法などが好ましいが、これに限定されるものでは勿
論ない。
基材として用いる超硬合金は、炭化タングステン・コバ
ルト焼結合金以外に他炭化物を添加したもの、さらには
炭窒化チタン系の焼結合金、いわゆるサーメットなどが
好ましい。
ルト焼結合金以外に他炭化物を添加したもの、さらには
炭窒化チタン系の焼結合金、いわゆるサーメットなどが
好ましい。
以下実施例で詳しく説明する。
実施例１ 市販のISO K−10グレード超硬合金チップ（材質 住友
電気工業株式会社製H1 型番SPG422）の表面を＃1500の
ダイヤモンド砥粒をもちいてラッピング処理したのち、
10容量％塩酸溶液中にて10分間超音波を付加しながら保
持した。
電気工業株式会社製H1 型番SPG422）の表面を＃1500の
ダイヤモンド砥粒をもちいてラッピング処理したのち、
10容量％塩酸溶液中にて10分間超音波を付加しながら保
持した。
この試料を水洗、乾燥後さらに＃1500のダイヤモンド砥
石をもちいて、傷入れ作業を行った。この試料を2000℃
に加熱保持したｗ−フィラメントによって、水素とメタ
ンガスの混合気流からダイヤモンドを基材表面に被覆す
る製造方法をもちいて、ダイヤモンド膜を６μ被覆し
た。この試料をＡとし、塩酸処理しないだけで他は全く
同じ工程にてダイヤモンドを被覆したものをＢとし、以
下の条件で切削テストを行った。
石をもちいて、傷入れ作業を行った。この試料を2000℃
に加熱保持したｗ−フィラメントによって、水素とメタ
ンガスの混合気流からダイヤモンドを基材表面に被覆す
る製造方法をもちいて、ダイヤモンド膜を６μ被覆し
た。この試料をＡとし、塩酸処理しないだけで他は全く
同じ工程にてダイヤモンドを被覆したものをＢとし、以
下の条件で切削テストを行った。
被削材:AC4C 切削速度:1200m/min 送り:0.1mm/rev 切り込み:1.5mm ホルダー:FP11R−44A Ａは30分間切削してフランク摩耗が0.04mmであったのに
対し、Ｂは11分間切削時ダイヤモンド被膜が剥離し、15
分間切削してフランク摩耗が0.32mmちなみにダイヤモン
ドを被覆しなかった基材では、３分間切削してフランク
摩耗が0.41mmであった。
対し、Ｂは11分間切削時ダイヤモンド被膜が剥離し、15
分間切削してフランク摩耗が0.32mmちなみにダイヤモン
ドを被覆しなかった基材では、３分間切削してフランク
摩耗が0.41mmであった。
実施例２ 種々の粒度をもつ超硬合金チップを作成し、（型番SPG4
22）チップ表面を＃1500のダイヤモンド砥料でラッピン
グ処理したのち＃1500のダイヤモンド砥石で傷入れ作業
を行った。しかるのち、これ等試料と弗化炭素気流中で
プラズマエッチングを行い、結合金属をそれぞれ表面か
ら種々の厚さで除去した。
22）チップ表面を＃1500のダイヤモンド砥料でラッピン
グ処理したのち＃1500のダイヤモンド砥石で傷入れ作業
を行った。しかるのち、これ等試料と弗化炭素気流中で
プラズマエッチングを行い、結合金属をそれぞれ表面か
ら種々の厚さで除去した。
しかるのち、2.45GHzのマイクロ波によって励起された
プラズマ中にて水素とメタンの混合気流を分解して、基
材表面にそれぞれダイヤモンドを被覆した。基材の炭化
タングステンの平均粒度と実施例１の切削条件で行った
テスト結果を表１に記す。
プラズマ中にて水素とメタンの混合気流を分解して、基
材表面にそれぞれダイヤモンドを被覆した。基材の炭化
タングステンの平均粒度と実施例１の切削条件で行った
テスト結果を表１に記す。
【図面の簡単な説明】 第１図，第２図は本発明の方法を説明する模式図であ
り、前者が被覆初期の状態，後者が被覆完成後の状態
（被覆層近辺の断面模式図）を示し、第３図は従来の被
覆法の初期の状態を示す断面模式図，第４図は従来の被
覆による被覆完成後の断面模式図である。 1:硬質相粒子、2:結合金属相 3,3′：ダイヤモンド核、4:空孔
り、前者が被覆初期の状態，後者が被覆完成後の状態
（被覆層近辺の断面模式図）を示し、第３図は従来の被
覆法の初期の状態を示す断面模式図，第４図は従来の被
覆による被覆完成後の断面模式図である。 1:硬質相粒子、2:結合金属相 3,3′：ダイヤモンド核、4:空孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛岡 正明 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特公 昭51−29987（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−8914（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−20911（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】超硬合金を基材とし、その表面に減圧下の
気相合成法によりダイヤモンドおよび／又はダイヤモン
ドに類似の硬質炭素膜を被覆して被覆超硬合金を製造す
るにあたり、被覆処理に先だって該超硬合金基材表面の
結合金属相を該超硬合金の硬質分散相の平均粒度の1/10
0以上、2/3以下の深さにわたって該超硬合金基材表面か
ら除去し、かつ傷入れを行うことを特徴とする硬質炭素
膜被覆超硬合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208288A JPH0672302B2 (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208288A JPH0672302B2 (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6267174A JPS6267174A (ja) | 1987-03-26 |
| JPH0672302B2 true JPH0672302B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16553765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60208288A Expired - Fee Related JPH0672302B2 (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 硬質炭素膜被覆超硬合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672302B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5258206A (en) * | 1989-01-13 | 1993-11-02 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Method and apparatus for producing diamond thin films |
| JP2620971B2 (ja) * | 1989-04-21 | 1997-06-18 | 東芝タンガロイ 株式会社 | 密着性にすぐれたダイヤモンド被覆焼結体及びその製造方法 |
| JP2539922B2 (ja) * | 1989-09-06 | 1996-10-02 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
| JP2766686B2 (ja) * | 1989-09-22 | 1998-06-18 | 昭和電工株式会社 | 気相法ダイヤモンド膜のコーティング方法 |
| WO1991004353A1 (en) * | 1989-09-22 | 1991-04-04 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Vapor deposited diamond synthesizing method on electrochemically treated substrate |
| US5455081A (en) * | 1990-09-25 | 1995-10-03 | Nippon Steel Corporation | Process for coating diamond-like carbon film and coated thin strip |
| WO1994013852A1 (en) | 1992-12-08 | 1994-06-23 | Osaka Diamond Industrial Co., Ltd. | Superhard film-coated material and method of producing the same |
| US6264209B1 (en) * | 1998-04-28 | 2001-07-24 | Citizen Watch Co., Ltd. | Guide bush and method of forming diamond-like carbon film over the guide bush |
| US6660329B2 (en) | 2001-09-05 | 2003-12-09 | Kennametal Inc. | Method for making diamond coated cutting tool |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5129987A (ja) * | 1974-09-04 | 1976-03-13 | Eishin Kagaku Kk | Jikitanshohoho |
| JPS568914A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-29 | Toshiba Corp | Low-frequency dispersed type delay line |
| JPS6152363A (ja) * | 1984-08-21 | 1986-03-15 | Mitsubishi Metal Corp | サ−メツト部材の表面に人工ダイヤモンド皮膜を析出形成する方法 |
| JPH088466B2 (ja) * | 1986-07-15 | 1996-01-29 | 松下電器産業株式会社 | シンセサイザ受信機のロ−タリ−選局方式 |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP60208288A patent/JPH0672302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6267174A (ja) | 1987-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |