JPH08243804A - 耐欠損性のすぐれたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

耐欠損性のすぐれたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具

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JPH08243804A
JPH08243804A JP7962595A JP7962595A JPH08243804A JP H08243804 A JPH08243804 A JP H08243804A JP 7962595 A JP7962595 A JP 7962595A JP 7962595 A JP7962595 A JP 7962595A JP H08243804 A JPH08243804 A JP H08243804A
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JP
Japan
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diamond
layer
cutting
upper layer
cutting tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP7962595A
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English (en)
Inventor
Yuzo Osawa
雄三 大沢
Hiromichi Yoshikawa
博道 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐欠損性のすぐれたダイヤモンド被覆超硬合
金製切削工具を提供する。 【構成】 ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具が、W
C基超硬合金基体の表面に、(111)結晶面を成長さ
せた多結晶ダイヤモンド層からなる平均層厚:10〜5
0μmの下層と、多結晶ダイヤモンドとアモルファスカ
ーボン(ダイヤモンド状炭素)の混合層からなり、ラマ
ン分光分析で1500〜1550cm-1に現われるアモル
ファスカーボンのピーク強度をIC 、同じく1333cm
-1に現われるダイヤモンドのピーク強度をID とした場
合、IC /ID =0.6〜0.95を満足する平均層
厚:1〜10μmの上層で構成された気相合成硬質被覆
層を形成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐欠損性を
有し、例えばAlやAl合金などの連続切削は勿論のこ
と、断続切削で、かつ高送りや高切込みなどの重切削に
用いた場合にも、切刃に欠けやチッピングなどの発生な
く、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するダイヤモ
ンド被覆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、一般に、例えば純Alや高Si含
有Al合金などの連続切削に、ダイヤモンド被覆超硬合
金製切削工具が用いられている。また、上記ダイヤモン
ド被覆超硬合金製切削工具が、炭化タングステン(以
下、WCで示す)基超硬合金基体の表面に、(111)
結晶面を成長させた多結晶ダイヤモンド層からなる平均
層厚:10〜50μmの気相合成硬質被覆層を形成した
ものからなることも知られている。さらに、上記ダイヤ
モンド被覆超硬合金製切削工具が、例えば特開昭58−
91100号公報に記載され、かつ図2に概略説明図で
示される通り、低圧気相合成法の1種である熱電子放射
材として熱フィラメントを用いた化学蒸着装置を用い、
これの反応容器1内に設けられた例えば金属Ta製のフ
ィラメント3の下方に位置した支持台4上に、所定形状
のWC基超硬合金基体5を載置し、前記熱フィラメント
3の上方位置に開口した導入管2より、フィラメント温
度:2200〜2250℃、基体温度:850〜950
℃とした条件で、基本的にH2 とCH4 からなり、かつ
CH4 /H2 ×100=0.1〜1(容量%)を満足す
る反応混合ガスを雰囲気圧力を5〜300torrに保持し
ながら導入して、前記基体表面に(111)結晶面を成
長させた多結晶ダイヤモンド層からなる気相合成硬質被
覆層を所定厚さに形成することにより製造されることも
知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年切削加工の
FA化はめざましく、さらに省力化に対する要求も強
く、これに伴ない、切削加工には連続切削は勿論のこ
と、断続切削も可能な切削工具が必要とされるが、上記
の従来ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具において
は、これを連続切削に用いた場合は問題はないが、これ
を断続切削に用いた場合には切刃に欠けやチッピングが
発生し易く、実用に供することができないのが現状であ
る。
【0004】
【課題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、連続切削は勿論のこと、断続切
削も可能なダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具を開発
すべく、上記の従来ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工
具に着目し研究を行なった結果、上記の従来ダイヤモン
ド被覆超硬合金製切削工具の気相合成硬質被覆層である
多結晶ダイヤモンド層を下層とし、これに上層として、
同じく図2の化学蒸着装置を用い、フィラメント温度:
2100〜2150℃、基体温度:750〜850℃、
雰囲気圧力:10〜100torr、反応混合ガス:容量比
で、CH4 /H2 ×100=1.2〜3の条件で気相合
成硬質被覆層を形成すると、アモルファスカーボン(ダ
イヤモンド状炭素ともいい、以下DLCで示す)と多結
晶ダイヤモンドの混合層からなり、かつラマン分光分析
で図1に示される曲線を示すと共に、1500〜155
0cm-1に現われるDLCのピーク強度をIC 、同じく1
333cm-1に現われるダイヤモンドのピーク強度をID
とした場合、IC /ID =0.6〜0.95を満足する
上層が形成されるようになり、このような上層が形成さ
れたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具は、すぐれた
耐欠損性を具備するようになり、連続切削は勿論のこ
と、断続切削を高送りや高切込みなどで行なっても切刃
に欠けやチッピングなどの発生なく、すぐれた切削性能
を長期に亘って発揮するという研究結果を得たのであ
る。
【0005】この発明は、上記の研究結果をもとづいて
なされたものであって、WC基超硬合金基体の表面に、
(111)結晶面を成長させた多結晶ダイヤモンド層か
らなる平均層厚:10〜50μmの下層と、DLCと多
結晶ダイヤモンドの混合層からなり、この混合層はラマ
ン分光分析で1500〜1550cm-1に現われるDLC
のピーク強度をIC 、同じく1333cm-1に現われるダ
イヤモンドのピーク強度をID とした場合、IC /ID
=0.6〜0.95を満足する上層で構成された気相合
成硬質被覆層を形成してなる、耐欠損性にすぐれたダイ
ヤモンド被覆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、これ
を構成する下層の平均層厚を10〜50μmとしたの
は、その平均層厚が10μm未満では所望のすぐれた耐
摩耗性を確保することができず、一方その平均層厚が5
0μmを越えると耐欠損性が低下するようになるという
理由によるものであり、また上層の平均層厚を1〜10
μmとしたのは、その平均層厚が1μm未満では所望の
すぐれた耐欠損性を確保することができず、一方その平
均層厚が10μmを越えると耐欠損性向上効果に飽和現
象が現れるようになるという理由にもとづくものであ
る。さらに、同じくこの発明の切削工具における上層の
ピーク強度比であるIC /ID の値を0.6〜0.95
としたのは、その値が0.6未満では多結晶ダイヤモン
ドに対するDLCの割合が少なくなりすぎて所望のすぐ
れた耐欠損性を確保することができず、一方その値が
0.95を越えると、反対にDLCの相対割合が多くな
りすぎて耐摩耗性が急激に低下するようになるという理
由によるものであり、この値は上記の上層形成条件を調
整することによって所望の値とすることができる。
【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。基体として、表1に示される配合組
成の混合粉末から、いずれも通常の条件でプレス成形
し、焼結して製造され、かつWCが同じく表1に示され
る平均粒径を有すると共に、SPGN120308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A
〜Eを用意し、これらの基体A〜Eのそれぞれを図2に
示される化学蒸着装置の支持台4上に載置し、フィラメ
ント:金属Ta、フィラメント加熱温度:2200℃、
基体加熱温度:900℃、反応混合ガス:容量%で、H
2 −6%CH4 、雰囲気圧力:10torrの条件で15〜
50時間の範囲内の所定時間気相合成を行ない、(11
1)結晶面を成長させた多結晶ダイヤモンド層からな
り、かつ表2に示される平均層厚をもった硬質被覆層を
形成することにより従来ダイヤモンド被覆超硬合金製切
削工具(以下、従来切削工具という)1〜5をそれぞれ
製造した。
【0008】さらに、上記の従来切削工具1〜5の上記
多結晶ダイヤモンド層を下層とし、この下層の上に、同
じく図2の化学蒸着装置にて、フィラメント:金属T
a、フィラメント加熱温度:2100℃、基体加熱温
度:760℃、反応混合ガス:容量%で、H2 −5〜1
0%CH4 (CH4 を5〜10%の範囲内の所定の含有
割合とする)、雰囲気圧力:15torrの条件で2〜10
時間の範囲内の所定時間気相合金を行ない、DLCと多
結晶ダイヤモンドの混合層からなり、かつ表2に示され
る平均層厚をもった硬質被覆層を上層として形成するこ
とにより本発明ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具
(以下、本発明切削工具という)1〜10をそれぞれ製
造した。また、上記本発明切削工具1〜10の上層をラ
マン分光分析で観察したところ、同じく表2に示される
C /ID 比を示した。
【0009】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材:Al−17.5重量%Si合金(T6処理
材)、 切削速度:1000m/min.、 切込み:1mm、 送り:0.1mm/rev.、 切削時間:30分、 の条件でAl合金の湿式連続切削試験、並びに、 被削材:Al−12.3重量%Si合金(T6処理材) からなり、長さ方向等間隔に幅:30mmの縦溝4本入り
直径:200mmの丸棒、 切削速度:1200m/min.、 切込み:1mm、 送り:0.2mm/rev.、 時間:30分、 の条件でAl合金の湿式高切込み断続切削試験を行な
い、いずれの試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
これらの測定結果を表2に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【発明の効果】表2に示される結果から、本発明切削工
具1〜10は、いずれも連続切削は勿論のこと、断続切
削でもすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来切削工
具1〜5は、いずれも連続切削ではすぐれた耐摩耗性を
示すものの、断続切削では切刃に欠けやチッピングが発
生し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかであ
る。上述のように、この発明のダイヤモンド被覆超硬合
金製切削工具は、すぐれた耐欠損性を有し、連続切削お
よび断続切削のいずれにもすぐれた切削性能を長期に亘
って発揮するので、切削加工のFA化および省力化に十
分満足に対応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の切削工具の気相合金硬質被覆層を構
成する上層のラマン分光分析曲線を示す図である。
【図2】熱電子放射材として熱フィラメントを用いる化
学蒸着装置の概略説明図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2 反応混合ガス導入管 3 熱フィラメント 4 支持台 5 基体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
    に、(111)結晶面を成長させた多結晶ダイヤモンド
    層からなる平均層厚:10〜50μmの下層と、アモル
    ファスカーボン(ダイヤモンド状炭素)と多結晶ダイヤ
    モンドの混合層からなる平均層厚:1〜10μmの上層
    で構成された気相合成硬質被覆層を形成してなり、かつ
    上記上層は、ラマン分光分析で1500〜1550cm-1
    に現われるアモルファスカーボンのピーク強度をIC
    同じく1333cm-1に現われるダイヤモンドのピーク強
    度をID とした場合、IC /ID =0.6〜0.95を
    満足することを特徴とする耐欠損性のすぐれたダイヤモ
    ンド被覆超硬合金製切削工具。
JP7962595A 1995-03-10 1995-03-10 耐欠損性のすぐれたダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具 Pending JPH08243804A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100311940B1 (ko) * 1999-08-10 2001-11-14 민병성 드릴 비트 및 로터 비트에 대한 다이아몬드상 카본 코팅 방법
CN101818332A (zh) * 2010-03-23 2010-09-01 中国地质大学(北京) 一种超硬自润滑金刚石/类金刚石复合多层涂层材料及制备方法
JP2012115928A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆切削工具

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030218