JPH07498B2 - Diamond joining method for cutting tools - Google Patents

Diamond joining method for cutting tools

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JPH07498B2
JPH07498B2 JP30473890A JP30473890A JPH07498B2 JP H07498 B2 JPH07498 B2 JP H07498B2 JP 30473890 A JP30473890 A JP 30473890A JP 30473890 A JP30473890 A JP 30473890A JP H07498 B2 JPH07498 B2 JP H07498B2
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diamond
bonding
joining
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weight
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吉紀 中村
康博 今西
章 上田
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は切削工具用ダイヤモンドの接合法に関する。さ
らに詳しくは、主に精密切削加工に用いられるダイヤモ
ンドバイトの刃先の単結晶ダイヤモンドと金属(合金を
含む)との接合方法、とくに大型のダイヤモンドをクラ
ックを生ずることなく強固に金属と接合する方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for joining diamonds for cutting tools. More specifically, it relates to a method for joining a single crystal diamond at the cutting edge of a diamond cutting tool mainly used for precision cutting and a metal (including an alloy), particularly a method for firmly joining a large diamond to a metal without causing cracks. .

[従来の技術] ダイヤモンドバイトにおいて単結晶ダイヤモンドをシャ
ンク(台金金属)に固定する方法としては、機械的な方
法とろう付法とが知られている。これらの方法のうち、
一般にはクランプ、ハメコミと言った機械的な固定方法
が多く用いられている。一方、ろう付法は、たとえば、
ダイヤモンドと板状などの別な金属とを化学的に接合し
たのち、この接合体の金属部分を通常のろう付法などに
よってシャンクに固定するものであり、つぎに述べるよ
うな特徴を有している。
[Prior Art] As a method of fixing a single crystal diamond to a shank (base metal) in a diamond bite, a mechanical method and a brazing method are known. Of these methods,
Generally, mechanical fixing methods such as clamps and stakes are often used. On the other hand, the brazing method is, for example,
After chemically bonding diamond and another metal such as a plate, the metal part of this bonded body is fixed to the shank by a normal brazing method, etc. There is.

機械的な固定方法において必要なダイヤモンドの掴み
しろ(押さえしろ)が、ろう付法では不要なため全面に
わたってダイヤモンドを利用することができ経済的であ
る。
The amount of diamond gripping (pressing) required in the mechanical fixing method is not necessary in the brazing method, so that the diamond can be used over the entire surface, which is economical.

すくい角、逃げ角などバイト設計上の自由度が高くな
る。またシャンク上での結晶方位の設定も容易になる。
The degree of freedom in designing the cutting tool such as rake angle and clearance angle is increased. In addition, it becomes easy to set the crystal orientation on the shank.

ダイヤモンドは化学的に固定されるため、えられたダ
イヤモンド刃先は工具として長期間使用してもガタやゆ
るみがなく精密切削工具としてすぐれている。
Since diamond is chemically fixed, the obtained diamond cutting edge is excellent as a precision cutting tool without rattling or loosening even after long-term use as a tool.

しかしながら、ダイヤモンドバイト用の単結晶ダイヤモ
ンドと金属とのろう付法については、これまで二、三の
方法が開示されているのみであり、しかもそれらは接合
時のダイヤモンドのクラックの発生など種々の未解決の
問題を含んでおり、未だ実用化には至っていないのが現
状である。とくに、クラックの生じやすい大型のダイヤ
モンドの接合方法に至っては、実用的な接合法の提案は
皆無に近い。
However, only a few methods have been disclosed so far about the brazing method of a single crystal diamond and a metal for a diamond bite, and they have not yet been described in various ways such as the generation of a diamond crack at the time of joining. The current situation is that it has not yet been put to practical use, including the problem of solution. In particular, there is almost no proposal of a practical bonding method for a method of bonding a large diamond, which is likely to cause cracks.

単結晶ダイヤモンドを金属にろう付して、切削工具用の
ダイヤモンドバイトとして用いるには、ろう付するばあ
いは無論のこと、再研磨などのためにダイヤモンドと金
属との接合体をシャンク上で繰り返し脱着するばあいな
どにも、ダイヤモンドにクラックが発生しないことが必
要であり、さらに、当然のことながら、切削および研磨
に耐えうるだけの充分な接合強度を有することも必要で
ある。
In order to braze single crystal diamond to metal and use it as a diamond tool for cutting tools, of course, when brazing, the bonded body of diamond and metal is repeated on the shank for repolishing etc. It is necessary that cracks do not occur in the diamond even when it is detached and attached, and naturally, it is also necessary that the diamond has sufficient bonding strength to withstand cutting and polishing.

ところが、接合強度のみに着目し、該強度を高める方法
としてはいくつか提案されているが、それらの方法はい
ずれも数百分の1カラットから数分の1カラットのごと
く比較的小さいダイヤモンドの接合を目的としたもので
あり、ダイヤモンドが小さいために、クラックがほとん
ど発生しないばあいにのみ通用しうる方法である。すな
わち、ダイヤモンドが大きくなるにしたがってダイヤモ
ンド自身のもつ内部歪や、ダイヤモンドと相手金属との
熱膨張率の差などが原因となりクラックの発生率は急激
に高くなる。そのようにクラックが発生すると、接合自
体は良好であっても、えられたダイヤモンド刃先はまっ
たく使用できず大きな経済的損失につながり、しかもそ
の損失はダイヤモンドの大きさに関して指数的に大きく
なる。
However, there have been several proposals as methods for increasing the strength by focusing only on the bonding strength, but all of these methods bond a relatively small diamond such as a few hundredths of a carat to a fewths of a carat. This is a method that can be used only when cracks hardly occur because the diamond is small. That is, as the size of the diamond increases, the internal strain of the diamond itself, the difference in the coefficient of thermal expansion between the diamond and the other metal, and other factors cause the cracking rate to increase rapidly. If such a crack occurs, even if the bonding itself is good, the obtained diamond cutting edge cannot be used at all, leading to a large economic loss, and the loss increases exponentially with respect to the size of the diamond.

たとえば、ダイヤモンドバイト用の単結晶ダイヤモンド
を金属に接合する方法として開示されているものとして
は、特公昭55−15860号公報に記載の方法(以下、従来
法Iという)、特開昭61−4603号公報に記載の方法(以
下、従来法IIという)、特開昭62−148104号公報に記載
の方法(以下、従来法IIIという)などがあげられる。
For example, the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 55-15860 (hereinafter referred to as the conventional method I) and the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-4603 are disclosed as a method for bonding single crystal diamond for a diamond bite to a metal. The method described in JP-A-62-148104 (hereinafter referred to as conventional method II) and the method described below in JP-A-62-148104 (hereinafter referred to as conventional method III) are exemplified.

従来法Iでは、ダイヤモンドの表面にTi、W、Coなどの
スパッター膜とCu、Ni、Agなどのスパッター膜とをコー
ティングしたのち、大気中で金属にろう付する方法がと
られている。しかし、その方法は一般の切削工具用のバ
イトではなく半導体用スクライバーの製造方法として開
発されたものであり、数百分の1カラットの大きさのダ
イヤモンドを接合する技術である。このような超小型の
ダイヤモンドではもともと接合によりクラックが発生す
るというおそれはまったくないため、クラック発生防止
のための提案はなく、この方法をクラックの発生しやす
い大型のダイヤモンドの接合に適用することはできな
い。
In the conventional method I, a method is used in which the surface of diamond is coated with a sputtered film of Ti, W, Co or the like and a sputtered film of Cu, Ni, Ag or the like, and then brazed to a metal in the atmosphere. However, this method was developed as a method of manufacturing a scriber for semiconductors, not a cutting tool for general cutting tools, and is a technology for bonding diamonds having a size of a few hundredths of a carat. Since there is no possibility that cracks will occur due to bonding in such ultra-small diamonds at all, there is no proposal for preventing cracks from occurring, and this method cannot be applied to the bonding of large diamonds where cracks are likely to occur. Can not.

従来法IIではダイヤモンドのろう付においてそれまで不
充分だった金属との接合強度を高めるためにFe、Ni、C
o、Cuを0.5重量%以上含むMo、Wの焼結合金(2%Ni−
2%Fe−W、2%Fe−2%Ni−1%Cu−Moなど)が相手
金属として用いられている。接合方法はまず真空中1100
℃でダイヤモンドと中間層たるAu−Ta合金とを接合し、
ついでこの接合体を銀ろうで前記焼結合金などにろう付
するという2段階を必要とする。この従来法では天然ダ
イヤモンドのばあいに高い接合強度がえられないことが
知られている。
In conventional method II, Fe, Ni, and C were used to increase the bonding strength with the metal, which was previously insufficient for brazing diamond.
o Sintered alloy of Mo and W containing 0.5% by weight or more of Cu (2% Ni-
2% Fe-W, 2% Fe-2% Ni-1% Cu-Mo, etc.) are used as the partner metal. First joining method is 1100 in vacuum
Join the diamond and the Au-Ta alloy as the intermediate layer at ℃,
Then, two steps of brazing this joined body to the above-mentioned sintered alloy with silver brazing are required. It is known that this conventional method cannot obtain high bonding strength in the case of natural diamond.

従来法IIIでは単結晶ダイヤモンドはまずMo、W、W−C
u、W−Fe−Cu、W−5%(Ni−Cu)などの金属片と接
合されるが、この接合体を汎用の銀ろうや銅ろうでシャ
ンクにろう付できるようにダイヤモンドと前記金属片と
のあいだのろう材は融点の高い(1000℃以上)特殊な金
系のろう材(Au−Ta)に限定されており、したがってそ
の接合温度が高くなってしまう。
In the conventional method III, single crystal diamond is first Mo, W, WC
u, W-Fe-Cu, W-5% (Ni-Cu) and other metal pieces are joined together. Diamond and the above-mentioned metals are used so that this joined body can be brazed to a shank with general-purpose silver braze or copper braze. The brazing filler metal between the pieces is limited to a special gold-based brazing filler metal (Au-Ta) having a high melting point (1000 ° C or higher), so that the joining temperature becomes high.

また、従来法IIおよび従来法IIIはいずれも数分の1カ
ラット程度のダイヤモンドの接合技術であり、前述した
ごとくクラック発生防止には着目されていない。
Further, the conventional method II and the conventional method III are both diamond joining techniques of about a fraction of a carat, and as described above, attention is not paid to crack generation prevention.

このように、これまで単結晶ダイヤモンドにクラックを
発生させることなく金属と強固に接合する有効な方法は
知られていなかった。
Thus, until now, no effective method has been known for firmly joining a single crystal diamond to a metal without causing a crack.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は前記従来のダイヤモンド接合法における問題点
に鑑みてなされたものであり、クラックを発生すること
なく実用上充分な強度で単結晶ダイヤモンドと金属とを
接合する方法を提供することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the problems in the conventional diamond bonding method, and bonds single crystal diamond and a metal with practically sufficient strength without generating cracks. The purpose is to provide a method of doing.

[課題を解決するための手段] 本発明は5×10-4Torr以下の高真空中850℃以下におい
て、0.5〜2.5重量%のTiと97.5〜99.5重量%のAg+Cu
(Ag+Cu中のCuが20〜35重量%)とからなる接合材を用
い、単結晶ダイヤモンドとNiで被覆されたたとえば板状
などの金属Mo、WまたはMo、Wの合金(Moおよび(また
は)Wと、Cu、Ni、CoおよびAgからなる群より選ばれた
1種以上の金属とからなり、該1種以上の金属の合計含
有量が30重量%以下)とを接合することを特徴とする切
削工具用ダイヤモンドの接合法に関する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides 0.5 to 2.5% by weight of Ti and 97.5 to 99.5% by weight of Ag + Cu at 850 ° C. or less in a high vacuum of 5 × 10 −4 Torr or less.
(Cu in Ag + Cu is 20 to 35% by weight) and a single crystal diamond and Ni coated plate-like metal such as Mo, W or an alloy of Mo, W (Mo and / or) W and one or more metals selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, and Ag, and the total content of the one or more metals is 30% by weight or less). A method for joining diamonds for cutting tools.

本発明において接合に供される切削工具用単結晶ダイヤ
モンドは、天然のものであっても合成のものであっても
よい。また、ダイヤモンドの大きさにはとくに限定はな
いが、従来法ではクラックが発生しやすかった接合面の
面積が10mm2以上のごとき大型のダイヤモンドにおいて
もクラックが発生することなく強固な接合が達成される
ので、とくにその効果が大きい。
The single crystal diamond for a cutting tool used for joining in the present invention may be natural or synthetic. The size of the diamond is not particularly limited, but a strong bond can be achieved without cracking even in a large diamond having a bonding surface area of 10 mm 2 or more, which was easily cracked in the conventional method. Therefore, its effect is particularly large.

また、ダイヤモンドの厚さについてもとくに限定はな
く、1.5mmをこえる大きさや、さらに2.0mm以上の大きさ
のダイヤモンドであってもクラックが発生せず本発明の
効果がえられる。
Further, the thickness of the diamond is not particularly limited, and the effect of the present invention can be obtained without cracking even if the size of the diamond exceeds 1.5 mm or even the size of 2.0 mm or more.

[作 用] ダイヤモンドの接合相手の金属としてはMo、Wまたはそ
れらの合金といった熱膨張率の小さい金属が適している
ことが知られている。しかしながら、Mo、W、やそれら
の合金そのままではろう材に対するぬれ性がわるく、し
かも不均一なぬれが生ずるためにクラックが発生しやす
い。本発明はこれらの点に鑑み鋭意検討をおこなった結
果、単結晶ダイヤモンドの接合相手の金属としてNiで被
覆したMo、Wまたはそれらの合金を用い、かつ両者を0.
5〜2.5重量%のTiと97.5〜99.5重量%のAg+Cu(Ag+Cu
中のCuが20〜35重量%)とからなる接合材を介して5×
10-4Torr以下の真空中、850℃以下でろう付することに
よりこれらの問題点を解決するに至ったものである。
[Operation] It is known that a metal having a small coefficient of thermal expansion, such as Mo, W, or an alloy thereof, is suitable as a metal to be joined with diamond. However, Mo, W, and their alloys as they are have poor wettability with respect to the brazing filler metal, and moreover, uneven wetting occurs, so that cracks are likely to occur. As a result of intensive studies in view of these points, the present invention uses Mo, W or an alloy thereof coated with Ni as a metal of a joining partner of a single crystal diamond, and both of them.
5 to 2.5 wt% Ti and 97.5 to 99.5 wt% Ag + Cu (Ag + Cu
5 × through a bonding material consisting of 20 to 35% by weight of Cu)
By brazing at 850 ° C. or lower in a vacuum of 10 −4 Torr or lower, these problems have been solved.

[実施例] 本発明の方法によれば、特定の真空度かつ接合温度にお
いて、ダイヤモンドとNi被覆を施したたとえば板状など
の金属とが、特定の接合材を用いて接合せしめられる。
Example According to the method of the present invention, diamond and a Ni-coated metal such as a plate-like metal are bonded with a specific bonding material at a specific vacuum degree and a specific bonding temperature.

ダイヤモンドの金属との接合面にはとくに限定はない
が、(110)面、(100)面が通常用いられる。
The bonding surface of diamond with the metal is not particularly limited, but (110) surface and (100) surface are usually used.

ダイヤモンドと接合される前記金属は、Mo、W、Moの合
金、Wの合金またはMoおよびWの合金である。前記合金
は、熱膨張率があまり大きくないものであることを要
し、具体的にはMoおよび(または)Wと、Cu、Ni、Coお
よびAgからなる群より選ばれた1種以上の金属とからな
り、該1種以上の金属の合計含有量が30重量%以下であ
る。とくに、前記1種以上の金属の合計含有量は、25重
量%以下であることが好ましい。前記範囲をこえると、
熱膨張率が大きくなり、接合されたダイヤモンドにクラ
ックが発生しやすくなる。
The metal joined to diamond is Mo, W, an alloy of Mo, an alloy of W or an alloy of Mo and W. The alloy is required to have a coefficient of thermal expansion that is not so large, and specifically, one or more metals selected from the group consisting of Mo and / or W and Cu, Ni, Co and Ag. And the total content of the one or more metals is 30% by weight or less. Particularly, the total content of the one or more metals is preferably 25% by weight or less. Above the range,
The coefficient of thermal expansion becomes large, and cracks easily occur in the bonded diamond.

Ni被覆の方法としてはとくに限定はないが、たとえば電
気メッキ、化学メッキ、イオンスパッターコーテイン
グ、イオンプレーティングなどの方法を用いることがで
きる。
The Ni coating method is not particularly limited, but, for example, electroplating, chemical plating, ion sputter coating, ion plating and the like can be used.

この、Ni被覆層の厚さとしては、0.1〜10μmが好まし
く、0.5〜5μmがとくに好ましい。
The thickness of the Ni coating layer is preferably 0.1 to 10 μm, particularly preferably 0.5 to 5 μm.

Mo、Wまたはそれらの合金上にNi被覆を施すことによっ
てクラックの発生が抑えられる理由としては、Mo、Wま
たはそれらの合金に対する接合材のぬれ性が向上してよ
り均一な接合ができ、その結果接合層での歪の偏りが少
なくなるためと考えられる。
The reason why the occurrence of cracks is suppressed by applying Ni coating on Mo, W or their alloys is that the wettability of the bonding material to Mo, W or their alloys is improved and more uniform bonding can be achieved. As a result, it is considered that the bias of the strain in the bonding layer is reduced.

ぬれ性以外にクラックの発生を防止するためのもう1つ
の重要な要因は温度である。ろう付温度が低い程クラッ
クの発生が抑えられることは容易に推察される。本発明
では0.5〜2.5重量%のTiと97.5〜99.5重量%のAg+Cu
(Ag+Cu中のCuが20〜35重量%)とからなる接合材が使
用される。これらは850℃以下でも充分溶融し、この範
囲内であれば大型のダイヤモンドでもクラックが生じる
ことはない。
Besides wettability, another important factor for preventing the occurrence of cracks is temperature. It is easily inferred that the lower the brazing temperature, the more the generation of cracks is suppressed. In the present invention, 0.5 to 2.5 wt% Ti and 97.5 to 99.5 wt% Ag + Cu
(Ag + Cu in Cu in 20 to 35 wt%) is used. These melt sufficiently even at 850 ° C. or lower, and even within a large range, cracks do not occur even with large diamonds.

前記接合材には0.5〜2.5重量%のTiが含まれる。このTi
が本発明条件下でダイヤモンドと反応してカーバイドを
生成することにより、ダイヤモンドと金属との強固な接
合が達成される。したがって前記特定の接合材を用いる
ことによって、比較的低い接合温度と、接合に必要な量
の活性成分とがえられるのである。
The bonding material contains 0.5 to 2.5% by weight of Ti. This Ti
By reacting with diamond under the conditions of the present invention to form carbide, a strong bond between diamond and metal is achieved. Therefore, by using the specific bonding material, a relatively low bonding temperature and an amount of active ingredient necessary for bonding can be obtained.

なお、接合材中のTi量が前記範囲未満のばあいには、接
合層となるTiC形成に充分な量のTiがえられず接合強度
が弱いものと思われる。また、Ti含有量が前記範囲をこ
えるばあいには、接合材の溶融が不充分なうえ、金属に
対するぬれ性も劣り、接合層が厚くまたは不均一なた
め、接合強度が低下する。さらに、前記Ti含有量は0.5
重量%以上で2.0重量%以下であることが、低い接合温
度と良好なぬれ性が維持され、かつ接合に充分な量が提
供されるという点で好ましい。
When the amount of Ti in the joining material is less than the above range, it is considered that the amount of Ti sufficient for forming TiC to be the joining layer cannot be obtained and the joining strength is weak. On the other hand, if the Ti content exceeds the above range, the joining material is insufficiently melted, the wettability with respect to the metal is poor, and the joining layer is thick or nonuniform, so that the joining strength is lowered. Further, the Ti content is 0.5
It is preferable that the content is not less than 2.0% by weight and not more than 2.0% by weight from the viewpoint that a low joining temperature and good wettability can be maintained and a sufficient amount can be provided for joining.

また、接合材として用いるAg+Cu中のCu量が前記範囲未
満のばあいや、前記範囲をこえるばあいには、ダイヤモ
ンドの変質を生じさせない850℃程度以下の温度では接
合材の溶融が不充分となり、接合がおこらないか、また
はおこってもその接合強度は極端に低いものとなる。
Further, when the amount of Cu in Ag + Cu used as the bonding material is less than the above range or exceeds the above range, the melting of the bonding material becomes insufficient at a temperature of about 850 ° C. or less at which the alteration of diamond is not caused. However, the bonding does not occur or even if it does occur, the bonding strength is extremely low.

接合温度に関しては、従来のダイヤモンドの接合では10
00℃以上の温度が用いられていたのに比べ、本発明では
850℃以下でよく、しかも5×10-4Torr以下の真空中で
ろう付するためクラックの発生以外にダイヤモンドの酸
化や劣化の防止も可能である。
Regarding the bonding temperature, it is 10 for conventional diamond bonding.
In contrast to the use of temperatures above 00 ° C, the present invention
850 ° C. or lower is sufficient, and since brazing is performed in a vacuum of 5 × 10 −4 Torr or lower, it is possible to prevent oxidation and deterioration of diamond in addition to the occurrence of cracks.

なお、前記接合温度は、いうまでもなく接合材の溶融温
度以上であることを要する。本発明に用いるTiとAg+Cu
とからなる前記接合材の溶融温度は、組成によっても異
なるが、約770〜830℃である。したがって、接合温度は
約770〜850℃となる。
Needless to say, the joining temperature must be equal to or higher than the melting temperature of the joining material. Ti and Ag + Cu used in the present invention
The melting temperature of the above-mentioned joining material consisting of and is about 770 to 830 ° C., although it depends on the composition. Therefore, the bonding temperature is about 770 to 850 ° C.

以下に本発明の実施例について説明する。ただしこれら
は本発明の内容をなんら制限するものではない。
Examples of the present invention will be described below. However, these do not limit the content of the present invention.

実施例1〜7および比較例1〜9 第1表に示すごとく、種々のサンプルを作製した。Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 9 As shown in Table 1, various samples were prepared.

天然ダイヤモンドは上下の平行な面が(110)面となる
よう研磨した。接合面の面積およびダイヤモンドの厚さ
の測定値は第1表に示すとおりである。合成ダイヤモン
ドは接合面4mm×1mm、厚さ0.7mmのものをそのまま使用
した。
Natural diamond was polished so that the upper and lower parallel planes were (110) planes. The measured values of the area of the bonding surface and the thickness of diamond are as shown in Table 1. As the synthetic diamond, the bonded surface of 4 mm x 1 mm and the thickness of 0.7 mm was used as it was.

第1表に示す所定の厚さのNi被覆を施したMo板(10mmφ
×2mm)またはW板(10mm×2mm)上に厚さ約0.1〜0.2
mmの薄板状の接合材を重ね、その上に前記ダイヤモンド
を置いた。詳しくは、実施例1および3〜7に用いた接
合材は、Cuを所定量含むAg+Cuに対して所定量となるよ
うTiを加え、溶解し合金化したのち、圧延して作製され
たものである。なお、実施例2については、厚さ0.1mm
のAg−Cu合金(Cuが28重量%)を金属板の上に重ね、そ
の上に5μm厚さのTi箔をTiが1.5重量%となるように
重ね、その上にダイヤモンドを置いた。これらを真空炉
に入れ1時間で昇温し5×10-4Torr中850℃を5分間保
持しそののち2時間かけて冷却した。
Mo plate (10mmφ) with Ni coating of specified thickness shown in Table 1
× 2mm) or W plate (10mm × 2mm) with a thickness of 0.1 to 0.2
mm thin plate-like bonding materials were stacked, and the diamond was placed thereon. Specifically, the bonding materials used in Examples 1 and 3 to 7 were produced by adding Ti to Ag + Cu containing a predetermined amount of Cu in a predetermined amount, melting and alloying, and then rolling. is there. The thickness of Example 2 is 0.1 mm.
Of Ag-Cu alloy (28% by weight of Cu) was laid on a metal plate, and a Ti foil having a thickness of 5 μm was laid on the metal plate so that Ti was 1.5% by weight, and a diamond was placed thereon. These were placed in a vacuum furnace, heated for 1 hour, kept at 850 ° C. in 5 × 10 −4 Torr for 5 minutes, and then cooled for 2 hours.

えられた接合体についてクラックの発生状態およびダイ
ヤモンドの表面状態を観察したのち、接合体の剪断強度
を測定した。
After observing the crack generation state and the diamond surface state of the obtained bonded body, the shear strength of the bonded body was measured.

実験条件と実験結果を第1表に示す。Table 1 shows the experimental conditions and the experimental results.

実施例8〜10および比較例10〜13 前記Mo板またはW板に代えてMo、Wの合金の板(10mm
×2mm)を用い、第2表に示した条件で接合したほか
は、実施例1と同様にして種々のサンプルを作製したの
ち、表面状態の観察および剪断強度の測定を行なった。
Examples 8 to 10 and Comparative Examples 10 to 13 Instead of the Mo plate or the W plate, a plate of an alloy of Mo and W (10 mm
X 2 mm), various samples were prepared in the same manner as in Example 1 except that they were bonded under the conditions shown in Table 2, and then the surface condition was observed and the shear strength was measured.

実験条件と実験結果を第2表に示す。Table 2 shows the experimental conditions and the experimental results.

実施例11〜14および比較例14〜17 つぎに、接合面積が10mm2以上の大型のダイヤモンドの
接合を行なった。すなわち、第3表に示した条件のほか
は実施例1と同様の方法でダイヤモンドの接合を行った
のち、表面状態の観察および剪断強度の測定を行なっ
た。
Examples 11 to 14 and Comparative Examples 14 to 17 Next, a large diamond having a bonding area of 10 mm 2 or more was bonded. That is, after bonding diamond by the same method as in Example 1 except for the conditions shown in Table 3, the surface state was observed and the shear strength was measured.

実験条件と実験結果を第3表に示す。Table 3 shows the experimental conditions and the experimental results.

第1〜3表より、本発明の方法にしたがってダイヤモン
ドの接合を行なうことによって、高接合強度がえられ、
かつクラックの発生も防止されることがわかる。
From Tables 1 to 3, high bonding strength can be obtained by bonding diamond according to the method of the present invention.
Moreover, it can be seen that the generation of cracks is also prevented.

接合体の剪断試験においてダイヤモンドが破壊したばあ
いにおいては、接合面がダイヤモンド自身よりも高い強
度を有しており、実用上まったく問題ないことを示して
いる。
When the diamond breaks in the shear test of the bonded body, the bonded surface has higher strength than the diamond itself, which indicates that there is no problem in practical use.

これに対して、接合材が異なるもの(比較例6〜9)、
真空度が異なるもの(比較例5)、接合温度が異なるも
の(比較例1〜2)、相手金属が異なるもの(比較例12
〜13および17)、該金属へのNi被覆がされてないもの
(比較例3〜4、10〜11および14〜16)は、クラックが
発生したり、不充分な接合しかえられなかったりして、
いずれも実用上の問題点を解決しえないものであった。
On the other hand, different bonding materials (Comparative Examples 6 to 9),
Those having different degrees of vacuum (Comparative Example 5), those having different joining temperatures (Comparative Examples 1 and 2), those having different mating metals (Comparative Example 12)
13 to 17), and those in which the metal is not coated with Ni (Comparative Examples 3 to 4, 10 to 11 and 14 to 16), cracks may occur or insufficient bonding may be obtained. hand,
None of them could solve practical problems.

このように、接合材、真空度、接合温度、相手金属およ
び金属表面へのNi被覆のうちのいずれかひとつでも本発
明の方法の範囲より逸脱するばあいには、前述のごとき
効果はえられない。
As described above, if any one of the bonding material, the degree of vacuum, the bonding temperature, the mating metal and the Ni coating on the metal surface deviates from the scope of the method of the present invention, the above-described effects can be obtained. Absent.

[発明の効果] 本発明により、単結晶ダイヤモンドを比較的簡単に金属
に接合することを可能にし、以下のごとき効果を奏する
実用的な切削工具用ダイヤモンド接合法が提供される。
[Effects of the Invention] The present invention provides a practical diamond bonding method for a cutting tool, which makes it possible to bond a single crystal diamond to a metal relatively easily and has the following effects.

従来より問題であったクラックの発生がほぼ完全に防
止される。これによりダイヤモンドという高価な材料の
損失を最小限に止どめることができる。
The generation of cracks, which has been a problem in the past, is almost completely prevented. This minimizes the loss of expensive material called diamond.

充分な接合強度がえられる。すなわち、接合面はダイ
ヤモンド自身の剪断強度以上の強度を有し、機械的固定
法にみられるようなガタ、ゆるみが起きることもない。
また、従来のろう付法にみられた接合体からのダイヤモ
ンドの脱離もまったく起こらない。したがって本発明に
よって作製されたダイヤモンドバイトは精密切削工具と
してすぐれた特性を有する。
Sufficient bonding strength can be obtained. That is, the bonding surface has a strength equal to or higher than the shear strength of diamond itself, and does not cause rattling or loosening as seen in the mechanical fixing method.
Moreover, the detachment of diamond from the bonded body, which is observed in the conventional brazing method, does not occur at all. Therefore, the diamond bite produced by the present invention has excellent characteristics as a precision cutting tool.

ろう付法によるため機械的固定法に比べ刃先として利
用できるダイヤモンドの面積が増大し経済的にも有利で
ある。また各種の形状の刃先の設計も可能となりダイヤ
モンド工具の利用範囲が拡大する。
Since the brazing method is used, the area of diamond that can be used as a cutting edge is increased as compared with the mechanical fixing method, which is economically advantageous. In addition, it is possible to design cutting edges of various shapes and expand the range of use of diamond tools.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−239170(JP,A) 特開 昭61−136605(JP,A) 英国特許932729(GB,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-239170 (JP, A) JP-A-61-136605 (JP, A) British patent 932729 (GB, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】5×10-4Torr以下の高真空中850℃以下に
おいて、0.5〜2.5重量%のTiと97.5〜99.5重量%のAg+
Cu(Ag+Cu中のCuが20〜35重量%)とからなる接合材を
用い、単結晶ダイヤモンドとNiで被覆された金属Moまた
はWとを接合することを特徴とする切削工具用ダイヤモ
ンドの接合法。
1. 0.5 to 2.5% by weight Ti and 97.5 to 99.5% by weight Ag + at 850 ° C. or less in a high vacuum of 5 × 10 −4 Torr or less.
A method for joining diamond for a cutting tool, which comprises joining a single crystal diamond and a metal Mo or W coated with Ni using a joining material composed of Cu (20 to 35% by weight of Cu in Ag + Cu) .
【請求項2】5×10-4Torr以下の高真空中850℃以下に
おいて、0.5〜2.5重量%のTiと97.5〜99.5重量%のAg+
Cu(Ag+Cu中のCuが20〜35重量%)とからなる接合材を
用い、単結晶ダイヤモンドとNiで被覆されたMoおよび
(または)Wの合金(Moおよび(または)Wと、Cu、N
i、CoおよびAgからなる群より選ばれた1種以上の金属
とからなり、該1種以上の金属の合計含有量が30重量%
以下)とを接合することを特徴とする切削工具用ダイヤ
モンドの接合法。
2. 0.5 to 2.5% by weight Ti and 97.5 to 99.5% by weight Ag + at 850 ° C. or less in a high vacuum of 5 × 10 −4 Torr or less.
An alloy of Mo and / or W (Mo and / or W, Cu and N, coated with single crystal diamond and Ni, using a bonding material composed of Cu (20 to 35% by weight of Cu in Ag + Cu).
It is composed of one or more metals selected from the group consisting of i, Co and Ag, and the total content of the one or more metals is 30% by weight.
The following) and the joining method of diamond for a cutting tool characterized by joining.
【請求項3】単結晶ダイヤモンドの大きさが、金属との
接合面の面積が10mm2以上である請求項1または2記載
の切削工具用ダイヤモンドの接合法。
3. The method for joining diamond for a cutting tool according to claim 1 or 2, wherein the size of the single crystal diamond is such that the area of the joint surface with the metal is 10 mm 2 or more.
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CN111037150A (en) * 2019-12-13 2020-04-21 武汉理工大学 Composite brazing filler metal for brazing metal ceramic and alloy and preparation method thereof

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