JPH0688237A

JPH0688237A - ダイヤモンド切削工具およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0688237A
Application number: JP23734892A
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: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3235206B2

Abstract

(57)【要約】【目的】より耐摩耗性と耐欠損性に優れたダイヤモン
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（３１
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号公報に記載されて
いる。

【０００５】市販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。

【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、結晶ダイヤモ
ンドに比べて耐熱性および耐摩耗性がより優れ、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
（ＣＶＤ）によって作製されている。

【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。

【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
側の基材の研磨工程がなければ工具として使用できず、
また、硬質被削材に対しては、耐摩耗性、耐欠損性がな
お十分で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、通常の気
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、成長するに従い粒径は大きくなり、ダ
イヤモンド特有の六面体構造ないし八面体構造を持つ。
ところで、これを刃先のすくい面にしたいならば研磨仕
上げをする必要があった。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
行に配向するように形成されることが多かった。

【００１２】したがって、多くの場合、刃先のすくい面
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、ダイヤモンドの粒径が大きく、切削工具と
しては、耐摩耗性、耐欠損性の点からは最適と言えるも
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と
耐欠損性に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（３１１）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、（３１１）面が
主要面としてすくい面になるべく平行に配向しているこ
とが好ましい。

【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、（３１１）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（３１１）面の強度を１
００としたとき、（１１１）面、（２２０）面、（４０
０）面および（３３１）面の強度は、それぞれ８０以下
が好ましく、より好ましくは、それぞれ１０以下が良
い。

【００１８】また、第１の発明に従う刃先において、
（３１１）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（３１１）面のロッキングカーブの
ＦＷＨＭ値（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈａｔＨａｌｆ
ＭａｘｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙ）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値は、２０°以上であることが好
ましい。

【００１９】さらに、第１の発明において、すくい面の
面粗さＲ_max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、上記面に対して略平行に（３１１）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
堆積させるべき表面仕上げされた面を有する基材を準備
する工程と、上記面に対して略平行に（３１１）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、ダイヤモンド材について結晶成長の終了面側を
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
う付けする工程とを備え、さらに、ダイヤモンド堆積工
程、または、ろう付け工程の後に、気相合成されたダイ
ヤモンドの結晶成長の成長終了面側を鏡面研磨加工する
工程とを備える。

【００２３】第４の発明の製造方法は、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、上記面に対して略平行に（３１１）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、ダイヤモンド堆積工程により、ダイヤ
モンドを堆積させた基材を上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（３１１）面となるよう
工具基体にろう付けする工程とを備え、さらに、ダイヤ
モンド堆積工程またはろう付け工程の後に、気相合成さ
れたダイヤモンドの結晶成長の終了面側を鏡面研磨加工
する工程とを備える。

【００２４】第５の発明の製造方法は、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、上記面に対して略平行に（３１１）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、ダイヤモンド堆積工程によりダイヤモ
ンドを堆積させた基材のダイヤモンドの結晶成長の終了
面側を工具基体にろう付けする工程と、上記刃先のすく
い面を構成する主要なダイヤモンド結晶面が（３１１）
面となるよう、基材を分離または除去する工程とを備え
る。

【００２５】第１〜第５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、種々の気相合成法が適用で
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。

【００２６】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。

【００２７】第２〜第５の発明において、（３１１）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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、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より好ましい。

【００３１】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、刃先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。

【００３２】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。

【００３３】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、ダイヤモンドについて結晶成長の
終了面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、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。

【００３４】第３の発明に従う方法において、鏡面研磨
加工により得られるすくい面の面粗さは、たとえば、Ｒ
_max０．２μｍ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（３１１）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（３１１）面の強度を１
００とした場合、（１１１）面、（２２０）面、（４０
０）面および（３３１）面の強度はそれぞれ９０以下が
好ましく、より好ましくは、それぞれ５０以下が良い。

【００３５】第４の発明に従う方法においては、基板上
にダイヤモンドを堆積させた後、基材を分離または除去
することなく、基材付きで刃先を形成する方法である。
ダイヤモンドを堆積させた基材は、工具基体にろう付け
される。ろう付けにあたり、基材上に堆積させたダイヤ
モンドは、結晶成長の終了面側が、刃先のすくい面側と
される。このろう付けされるべき基材の面は、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。また、第４の発明に従う方法にお
いて、鏡面研磨加工により得られるすくい面の面粗さ
は、第３の発明に従う方法において、鏡面研磨加工によ
り得られるすくい面の面粗さと同様であることが好まし
い。

【００３６】第５の発明に従う方法においては、ダイヤ
モンドの結晶成長の終了面側を工具基体にろう付けした
後、基材を分離または除去し、ダイヤモンドの結晶成長
開始面側を刃先のすくい面として露出させる。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。

【００３７】この鏡面研磨加工工程は、気相合成により
ダイヤモンド堆積工程の後に行なってもよいし、ダイヤ
モンド材について結晶成長の終了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
程の後に行なってもよい。

【００３８】なお、第２〜第５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。

【００３９】なお、本明細書で、「鏡面研磨加工」とい
うときは、通常のダイヤモンド砥粒を用いた研磨処理の
他、たとえば、イオンミリングや、放電加工等の広い意
味における表面粗度を低下させる概念を意味する。

【００４０】

【発明の作用効果】第１の発明に従う工具では、刃先の
すくい面が（３１１）面で占められている。ダイヤモン
ドの自形面としては、（１１１）面、（１１０）面、
（１００）面があり、この組合せによる面構造を持つ。
したがってよく知られているのは、六面体構造ないし八
面体構造である。

【００４１】このため、これらの面が出ると、粒径が大
きくなり、工具としては、耐衝撃性が劣り、劈開しやす
くなる。これに対し、（３１１）面は、自形面として現
われないため、結晶内部が微細な構造となる。したがっ
て、すくい面は従来に比べてより欠損しにくい。このよ
うな工具は、従来よりも欠損性と耐摩耗性により優れた
ものである。

【００４２】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。

【００４３】さらに、基材面と略平行に（３１１）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（３１１）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と、耐欠損性に
優れた工具を得ることができる。

【００４４】第３の発明に従う方法においては、基材上
に（３１１）面が配向したダイヤモンド層を堆積させ
る。

【００４５】従来の気相合成におけるダイヤモンドにつ
いて結晶成長の終了面がほとんど（１１１）面で占めら
れる場合は、この結晶成長の終了面は粗く、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。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。

【００４６】これに対し、基材上に堆積させた（３１
１）面が配向したダイヤモンド層は、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。しかも、基材
の面に対して略平行に（３１１）面が配向するように気
相合成によりダイヤモンド層を堆積させた場合、ダイヤ
モンドについて結晶成長の終了面は、微細な粒径の組織
を有しており、しかも、（３１１）面は、自形面でない
ため欠損が生じにくく、耐摩耗性に優れる。したがっ
て、ダイヤモンド材について、結晶成長の終了面側がす
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と耐欠損性に優れた
工具を得ることができる。

【００４７】第４の発明に従って製造されるダイヤモン
ド切削工具は、第３の発明に従って製造されるダイヤモ
ンド切削工具と、刃先として用いるダイヤモンド材が、
基材を介在して工具基体のろう付けされている点が異な
っているだけで、第３の発明と同様の効果を奏する。

【００４８】第５の発明と第２の発明とは、ダイヤモン
ドを堆積させた基材を工具基体にろを付けした後、ダイ
ヤモンドと基材を分離または除去している点が異なって
いるだけで、第５の発明に従って製造されるダイヤモン
ド切削工具は、第２の発明に従って製造されるダイヤモ
ンド切削工具と同様の効果を奏する。

【００４９】以上第２〜第５の発明に従えば、平坦で、
かつ（３１１）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と耐欠損性により優
れたものである。

【００５０】

【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。

【００５１】フィラメントに直径０．５ｍｍ、長さ１０
０ｍｍのタングステンを用いた公知の熱フィラメントＣ
ＶＤ法により以下の条件で、Ｓｉ鏡面上に厚さ２５０μ
ｍの多結晶ダイヤモンドを堆積させた。

【００５２】原料ガス（流量）：ＣＨ₄／Ｈ₂＝１％、
総流量１０００ｃｃ／ｍｉｎガス圧力：３０Ｔｏｒｒ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：７００℃ 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。

【００５３】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線回折を行なったところ、（３１１）面
に対する（２２０）および（４００）面のピーク強度比
Ｉ（２２０）／Ｉ（３１１）およびＩ（４００）／Ｉ
（３１１）はそれぞれ０．１、０．０２であり、（３１
１）面について配向性が得られたことがわかった。

【００５４】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
（３１１）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ＦＷＨ
Ｍ値（°）は２５°であった。

【００５５】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Ｓｅに厚さ１μｍでＴｉ、厚さ２μｍで
Ｎｉを順次積層して後、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Ｒ_maxは０．２μｍであった。

【００５６】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、（３１１）面で占められている。ま
た、刃先２の端面には逃げ面６が形成されている。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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：６５０℃ 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。

【００６０】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（３１
１）は０．６であり、Ｉ（４００）／Ｉ（３１１）は
０．０８であった。また、（３１１）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。

【００６１】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Ｒ_maxは０．１μｍで
あった。

【００６２】実施例３Ｒ_max０．２μｍ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、Ｓ
ｉ鏡面上に厚さ２５０μｍの多結晶ダイヤモンドを形成
させた。

【００６３】原料ガス（流量）：ＣＨ₄／Ｈ₂＝１％、
ＣＯ₂／ＣＨ₄＝０．５％総流量６００ｃｃ／ｍｉｎガス圧力：６０Ｔｏｒｒ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：７５０℃ ダイヤモンド形成の後のＸ線回折の結果、Ｉ（２２０）
／Ｉ（３１１）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平行に（３１１）面が強く配向して
いる。

【００６４】Ｓｉ基材上のダイヤモンドを鏡面研磨加工
して、Ｒ_max＜０．１μｍ以下とし、その後、工具に必
要な大きさおよび形状にレーザで切断加工した後、フッ
硝酸でシリコン基材を融解除去してダイヤモンドの刃先
を得た。

【００６５】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Ｓｓに厚さ１μｍでＴｉ、厚さ２μ
ｍ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。

【００６６】刃先のすくい面のＲ_maxは、０．２μｍで
あった。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に示す。

【００６７】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（３１１）面で構成されて
いる。

【００６８】なお、実施例３では、ダイヤモンド堆積工
程後にダイヤモンドの結晶成長終了面側を鏡面研磨加工
した例を示したが、このような鏡面研磨加工工程は、ダ
イヤモンドの刃先を超硬合金（ＳＰＧ４２２）の台金に
ろう付けした後に行なってもよい。また、ダイヤモンド
堆積工程後にダイヤモンドの結晶成長終了面側を鏡面研
磨加工し、さらに、ダイヤモンドの刃先を超硬合金（Ｓ
ＰＧ４２２）の台金にろう付けした後、ダイヤモンドの
結晶成長終了面側を鏡面研磨加工してもよい。

【００６９】実施例４実施例３と同一条件でＳｉ基材の鏡面上に厚さ３００μ
ｍの多結晶ダイヤモンドを形成させた。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。次に、ダイヤモンドが形成され
たＳｉ基材のダイヤモンドを形成した面に相対向する面
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。

【００７０】台金にダイヤモンドが形成されたＳｉ基材
をろう付けした後、Ｓｉ基材上のダイヤモンドを鏡面研
磨加工して、Ｒ_max≦０．２μｍ以下とした。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３に
示す。超硬合金（ＳＰＧ４２２）からなる台金２１の所
定領域に、ろう付け層２３およびメタライズ層２４を介
してＳｉ基材２７がろう付けされる。Ｓｉ基材２７上の
ダイヤモンド材の刃先２２のすくい面２５は、平坦にさ
れているとともに、その大部分が（３１１）面で構成さ
れている。なお、実施例４では、ダイヤモンドが形成さ
れたＳｉ基材２７を、台金２１にろう付けするろう付け
工程後にダイヤモンドの結晶成長終了面側を鏡面研磨加
工した例を示したが、このような鏡面研磨加工工程は、
Ｓｉ基材２７上にダイヤモンドを堆積するダイヤモンド
堆積工程後に行なってもよい。また、ダイヤモンド堆積
工程後にダイヤモンドの結晶成長終了面側を鏡面研磨加
工し、さらに、ろう付け工程後に、ダイヤモンドの結晶
成長終了面側を鏡面研磨加工してもよい。

【００７１】実施例５図４を参照して、実施例１と同一条件で、Ｓｉ基材の鏡
面上に厚さ３００μｍの多結晶ダイヤモンドを形成させ
た。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。次に、Ｓｉ
基材３７を分離または除去することなく、ダイヤモンド
の結晶成長の終了面Ｓｅに厚さ１μｍでＴｉを、厚さ２
μｍでＮｉを順次積層した後、このメタライズ層３４が
形成された面を接合面として、超硬合金（ＳＰＧ４２
２）の台金３１に銀ろうを用いて真空ろう付けした（図
４（ａ）を参照）。次に、フッ硝酸でＳｉ基材３７を溶
解除去して、ダイヤモンド切削工具を作製した。Ｓｉ基
材３７を溶解除去したダイヤモンドの刃先３２におい
て、Ｓｉ基材３７に接触していた面Ｓｓを軽く鏡面仕上
げしてすくい面３５とした。すくい面３５のＲ_maxは
０．１μｍであった。なお、実施例５の工具の主要部を
図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）を参照して、超合金から
なる台金３１の所定の領域に、ろう付け層３３およびメ
タライズ層３４を介してダイヤモンドの刃先３２が固定
されている。刃先３２におけるすくい面３５は、（３１
１）面で占められている。また、刃先３２の端面には逃
げ面３６が形成されている。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】得られたダイヤモンドの刃先についてＸ線
回折を行なったところ、ピーク強度比Ｉ（２２０）／Ｉ
（３１１）が２０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。他のピー
ク強度比Ｉ（１１１）／Ｉ（３１１）は５であり、ピー
ク強度比Ｉ（３３１）〜Ｉ（３１１）は６であり、まだ
（４００）面は観察されなかった。

【００７５】このようにして得られた刃先を実施例１と
同様にして超硬合金の台金にろう付けした。

【００７６】実施例１〜実施例５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。

【００７７】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：
４８μｍ、実施例２サンプル：７８μｍ、実施例３サン
プル：４５μｍ、実施例４サンプル：４５μｍ、およ
び、実施例５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。

【００７８】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３】実施例４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４】実施例５の製造工程を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１、１１，２１，３１台金２、１２，２２，３２刃先３、１３，２３，３３ろう付け層４、１４，２４，３４メタライズ層５、１５，２５，３５すくい面６、１６，２６，３６逃げ面３７Ｓｉ基材Ｓｅ結晶成長の終了面Ｓｓ基材に接触していた面

───────────────────────────────────────────────────── 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、前記刃先のすくい面を構成する主要なダイヤモンド結晶
面が（３１１）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、前記面に対して略平行に（３１１）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。
【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、前記面に対して略平行に（３１１）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について結晶成長の終了面側を刃先
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
う付けする工程とを備え、さらに、前記ダイヤモンド堆積工程または前記ろう付け
工程の後に、気相合成されたダイヤモンドの結晶成長終
了面側を鏡面研磨加工する工程とを備える、ダイヤモン
ド切削工具の製造方法。
【請求項４】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、前記面に対して略平行に（３１１）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、前記ダイヤモンド堆積工程により、ダイヤモンドを堆積
させた基材を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（３１１）面となるよう工具基体にろ
う付けする工程とを備え、さらに、前記ダイヤモンド堆積工程または前記ろう付け
工程の後に、気相合成されたダイヤモンドの結晶成長終
了面側を鏡面研磨加工する工程とを備える、ダイヤモン
ド切削工具の製造方法。
【請求項５】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、前記面に対して略平行に（３１１）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、前記ダイヤモンド堆積工程によりダイヤモンドを堆積さ
せた基材のダイヤモンドの結晶成長の終了面側を工具基
体にろう付けする工程と、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（３１１）面となるよう、前記基材を分離または除
去する工程とを備える、ダイヤモンド切削工具の製造方
法。