JPH08267303A - ダイヤモンド被覆工具部材 - Google Patents

ダイヤモンド被覆工具部材

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JPH08267303A
JPH08267303A JP7256195A JP7256195A JPH08267303A JP H08267303 A JPH08267303 A JP H08267303A JP 7256195 A JP7256195 A JP 7256195A JP 7256195 A JP7256195 A JP 7256195A JP H08267303 A JPH08267303 A JP H08267303A
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JP
Japan
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diamond
sintered body
cutting
tool member
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7256195A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuzo Osawa
雄三 大沢
Hiromichi Yoshikawa
博道 吉川
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削性と耐摩耗性に優れたダイヤモンド被覆
工具部材を提供する。 【構成】 本発明のダイヤモンド被覆工具部材は、ダイ
ヤモンド基焼結体、立方晶窒化硼素基焼結体またはWC
基焼結体基体の表面に、1〜10μmの平均厚さの脱金
属層が形成されており、該脱金属層の表面に、平均厚さ
10〜50μmのダイヤモンド厚膜の被覆層を有し、該
被覆層表面が、表面粗さ0.05〜1μm以下に研磨さ
れたものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンド基、立
方晶窒化硼素基またはWC基焼結体基体に対するダイヤ
モンド皮膜の密着性に優れたダイヤモンド被覆工具部材
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に基体が、ダイヤモンド基焼
結体、立方晶窒化硼素(以下cBNという)基焼結体ま
たはWC基焼結体で構成され、この基体の表面に、熱フ
ィラメント法やマイクロ波法、さらに高周波プラズマ法
などの気相合成法を用いて、ダイヤモンド皮膜を1〜2
0μmの平均層厚で形成してなるダイヤモンド被覆工具
部材が知られており、これが例えば、高Si含有のAl
合金などの連続切削に用いられていることも良く知られ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および自動化、さらに高速化はめざましく、こ
れに伴い、切削工具には、一般の汎用性および耐久性が
強く要求される傾向にあるが、上記の従来ダイヤモンド
被覆工具においては、特に基材である各種焼結体表面に
対するダイヤモンド皮膜の密着性が十分でないために、
より一段の高速切削や重切削、さらに断続切削などに用
いた場合に、ダイヤモンド皮膜に剥離が発生し易く、比
較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。また上記
の如く密着性が十分でないため、ダイヤモンド皮膜の厚
膜形成が困難であること、またダイヤモンド皮膜の研磨
が難しく、表面平滑性を更に上げることが出来ず、この
部材を耐摩耗材として使用した場合、耐摩耗性に劣り、
使用寿命を更に延ばすことが難しいのが現状である。
【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、上記の従来ダイヤモンド被覆工
具部材に着目し、ダイヤモンド皮膜の各焼結体基体表面
に対する密着性を向上させるべく研究を行った結果、焼
結体基体の表面に1〜10μmの平均厚さの脱金属層を
形成させることにより、ダイヤモンド皮膜の密着性を上
げることが出来、その結果としてダイヤモンド皮膜の厚
膜形成が可能となり、さらにその厚膜表面を研磨加工に
よりより平滑化することも可能となり、この結果のダイ
ヤモンド被覆工具部材は、連続高速切削や連続重切削、
さらに断続切削でもダイヤモンド皮膜に剥離の発生がな
く、また耐摩加工においても、耐摩耗性が持続し、著し
く長期に亘って優れた使用寿命を示すという研究結果を
得たのである。
【0005】本発明は、上記の研究結果に基づいてなさ
れたものであって、ダイヤモンド基焼結体,cBN焼結
体またはWC基焼結体基体の表面に、ダイヤモンド皮膜
を形成させたダイヤモンド被覆工具部材において、上記
焼結体基体の表面に1〜10μmの厚さの脱金属層が形
成されており、該脱金属層の表面に、平均厚さ10〜5
0μmのダイヤモンド厚膜の被覆層を有し、該被覆層表
面が、表面粗さ0.05〜1μm以下に研磨されたダイ
ヤモンド被覆工具部材に特徴を有するものである。
【0006】本発明において、基体となる各種焼結体
は、その製法上の制約のため、組成成分中に比較的少量
ながらも金属成分を含有しており、この含有金属成分
が、基体である焼結体の表面へのダイヤモンド皮膜の密
着性を低下せしめる作用をするもので、この含有金属成
分を基体表面より除去することにより密着性が向上せし
められ、その結果として、従来1〜20μmの平均層厚
の実用的ダイヤモンド皮膜しか得られなかったものが、
更に厚膜形成可能となったのである。更に厚膜形成の結
果、膜表面の研磨も可能となり、なお一層の表面平滑性
が得られたのである。上記の如き、新しい事実の実現に
より、切削性能および耐摩性能の向上が計られたのであ
る。
【0007】次に、この発明において、上記の通り構成
要件を数値限定した理由を説明する。 (a)脱金属層の平均厚さ この平均厚さは、基体へのダイヤモンド皮膜の密着性を
向上させる作用を有するが、その平均厚さが、1μm未
満では、上記せる所望の作用効果が得られず、一方その
平均厚さが、10μmを越えると、脱金属層の強度が低
下し、苛酷な切削条件下では、この部分が原因で欠け
が、切刃に発生し易くなることから、その平均厚さは、
1〜10μm、望ましくは2〜6μmと定めた。
【0008】(b)ダイヤモンド皮膜の平均厚さ この平均厚さは、工具部材の耐摩耗性を確保し、使用寿
命を向上せしめる作用効果が得られず、その平均厚さ
が、10μm未満では、上記所望の作用効果が得られ
ず、一方その平均厚さが、50μmを越えると、ダイヤ
モンド皮膜自体の内部応力の増大による基体との剥離現
象の発生や、チッピング(微小欠け)が発生し易くなる
ことから、その平均厚さは、10〜50μm、望ましく
は、20〜30μmと定めた。
【0009】(c)ダイヤモンド皮膜の表面粗さ この表面粗さは、工具部材の耐摩耗性向上並びに初期切
削加工のチッピング発生防止の作用があるが、その値
が、1μmを越えると、上記所望の作用効果が得られ
ず、一方、その値が、0.05μm未満では、上記作用
効果の向上が認められないので、その値を、0.05〜
1μmに定めた。
【0010】なお、本発明の基体焼結体であるダイヤモ
ンド基およびcBN基焼結体中には、不可避不純物とし
て、少量の硬質炭素が含有されることがあるが、これの
含有は、本発明ダイヤモンド被覆工具部材の性能に何等
影響を与えるものではない。
【0011】
【実施例】次に、この発明のダイヤモンド被覆工具部材
の内容について、実施例により具体的に説明する。 (実施例1)高温高圧法の一般的な方法により焼結され
たダイヤモンド基焼結体、c−BN基焼結体を一辺が4
mmの正三角形の形状に切り出された(ワイヤ−カッタ
ー法、放電加工、レ−ザ−切断等)焼結体チップを用意
し、これらの焼結体チップの表面(切削に供する面:ス
クイ面、逃げ面)をダイヤモンド砥石で粗研磨を行い、
この表面にキズ付け処理した後、これらを、電解液:3
0℃の5%NaOH水溶液 陽極:上記焼結体 陰極:ステンレス鋼 電流密度:1A/dm2 の条件で、電解エッチング処理を施し、この場合電解エ
ッチング時間1〜10分の範囲内で調整し、さらにこれ
らを30℃の5%HNO3水溶液からなる酸溶液中に浸
漬し、この場合浸漬時間を2〜30分の範囲内で調整し
て、表1に示される平均厚さの脱金属層を基体表面に形
成し、この状態で、上記基体表面に、熱フィラメント法
を用い、 反応ガス組成:CH4/H2=容量比で1.5/100 フィラメントと基体表面との距離:15mm 雰囲気圧力:15Torr フィラメント温度:2000℃ の条件のCVDダイヤモンド合成法により、ダイヤモン
ド皮膜を形成した。第1表に示されるダイヤモンド層の
平均層厚は合成時間の調整で行つた。上記第1表に示さ
れるダイヤモンド被覆した本発明ダイヤモンド基焼結体
チップおよびcBN基焼結体チップ1〜8(以下、本発
明焼結体チップ1〜8という。)および比較焼結体チッ
プ1〜2を作製した。次いで、スクイ面となる面をダイ
ヤモンド砥石、またはスカイフ法等により、ダイヤモン
ド被覆表面の粗さが、1.0μm以下になる様に研磨し
た後に、ダイヤモンド被覆チップをSPGN12040
8形状の超硬合金の1コ−ナをザグリ加工して真空ロ−
付けし、更に逃げ面を刃付研磨加工し、本発明切削工具
1〜8および比較切削工具1〜2を製造した。
【0012】
【表1】
【0013】次いで、SPGN120408形状のWC
基焼結体チツプを用意し、これらの焼結体の表面(切削
に供する面:スクイ面、逃げ面)を実施例1と同様の方
法で、表面キズ付け処理、電解エッチング処理、脱金属
層形成処理、CVDダイヤモンド皮膜形成を行い、第1
表に示されるダイヤモンド被覆した本発明WC基焼結体
チツプ9〜12および比較焼結体チップ3〜4を作製し
た。次いで、実施例1と同様にダイヤモンド被覆表面を
研磨し、逃げ面を刃付研磨加工し、本発明切削工具9〜
12および比較切削工具3〜4を製造した。
【0014】なお、比較切削工具1〜4は、構成要件の
うちのいずれかの要件(表1に*印を付す)が、この発
明の範囲から外れたダイヤモンド被覆工具部材で構成さ
れたものである。
【0015】ついで、この結果得られた本発明切削工具
1〜12、および比較切削工具1〜4について、 被削材:Al−18重量%Si合金の丸棒 切削速度:600m/min 送り:0.15mm/rev 切込み:0.5mm 切削時間:30分 の条件での高Si含有のAl合金の湿式連続高速切削試
験、並びに 被削材:Al−13重量%Si合金 切削速度:1550m/min 送り:0.20mm/刃 切込み:3mm 切削時間:30分 の条件での高Si含有Al合金の湿式フライス切削試験
を行い、いずれの試験でも切刃の逃げ面磨耗幅を測定し
た。これらの測定結果を表2に示した。
【0016】
【表2】
【0017】
【発明の効果】表2に示される結果から明らかな様に、
本発明切削工具1〜12で、ダイヤモンド焼結体、cB
N焼結体、WC基焼結体基体の表面を粗く傷付け研磨
し、基体に含まれるTi、W、Nb、Ta等の炭化物、
窒化物、炭窒化物をエッチング、更にCo、Ni、M
o、Ta等の金属結合層をエッチングして脱金属層を形
成することにより難削材の1種である高Si含有のAl
合金の連続高速切削およびフライス切削のいずれにおい
てもダイヤモンド皮膜に剥離の発生がなく、かつ切刃に
欠けやチッピングの発生も皆無な状態で、優れた切削性
能を発揮する。一方比較切削工具1〜4に見られる様
に、構成要件のうちのいずれかでもこの発明の範囲から
外れると、ダイヤモンド皮膜に剥離が生じたり、あるい
は切刃に欠けやチッピング発生し、これが原因で比較的
短時間で使用寿命に至ることになる。
【0018】上述のように、この発明のダイヤモンド被
覆工具部材は、基体表面に対するダイヤモンド皮膜の密
着性に優れたものであるので、苛酷な条件下での切削に
際しても優れた切削性能を示しまた優れた密着性に起因
するダイヤモンド皮膜の厚膜化が実現出来、その結果、
皮膜表面の研磨が可能となり皮膜表面の平滑化が向上
し、工具部材の耐摩性を格段に向上せしめるので、優れ
た切削性能と耐摩耗性を著しく長期に亘って発揮し、こ
れの利用により、産業界において大いなる貢献を奏する
ものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイヤモンド基焼結体、立方晶窒化硼素
    基焼結体またはWC基焼結体基体の表面に、ダイヤモン
    ド皮膜を形成させたダイヤモンド被覆工具部材におい
    て、上記焼結体の表面に、1〜10μmの平均厚さの脱
    金属層が形成され、該脱金属層の表面に、平均厚さ10
    〜50μmのダイヤモンド厚膜の被覆層を有し、該被覆
    層表面が、表面粗さ0.05〜1μm以下に研磨された
    ことを特徴とするダイヤモンド被覆工具部材。
JP7256195A 1995-03-30 1995-03-30 ダイヤモンド被覆工具部材 Withdrawn JPH08267303A (ja)

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JP7256195A JPH08267303A (ja) 1995-03-30 1995-03-30 ダイヤモンド被覆工具部材

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006112156A1 (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. cBN焼結体、及びそれを用いた切削工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006112156A1 (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. cBN焼結体、及びそれを用いた切削工具

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020604