JPS6090884A - 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆ダイヤモンド基焼結材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた耐摩耗性を有し、かつ使用中に欠
損発生のない切削工具および耐摩耗工具用表面被覆ダイ
ヤモンド基焼結材料に関するものである。

従来、一般に、硬質分散相として５０容ｔ％以上のダイ
ヤモンドを含有し、さらに必要に応じて同じく分散相と
して元素周期伴の４ａ、５ａ、Ｂよび６ａ族の金属、並
びにＡｌ　、　Ｓｔ　、およびＢの炭化物、窒化物、酸
化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物、および炭窒酸化
物のうちの１種または２種以上を１〜３０容量係含有し
、−０万３〜３０容童％を占める結合相が鉄族金属のう
ちの１種または２種以上からなるダイヤモンド基焼結材
料は、耐摩耗性および耐溶着性にすぐれていることから
、特に被削材がＦＲＰ（繊維強化プラスチック）や、炭
化タングステン基超硬合金およびセラミックの予備焼結
体、さらにＡｔ　合金などでおる場合の切削工具として
、また線引きダイスや製糸機のガイドビンなどの耐摩耗
工具として実用に供されていることはよく知られるとこ
ろである。

しかし、上記のダイヤモンド基焼結材料においては、超
高圧焼結後の表面仕上げは、硬質のためにダイヤモンド
砥石によらなければならす、このため仕上げ面を平滑に
することは不可能であり、したがって、微視的に見れば
、その表面は凹凸を呈し、さらに場合によっては細かい
割れが発生していることもめるのが現状である。このよ
うな表面状態で実用に供すると、表面上の凹凸めるいは
細かい割れが大きな割れ発生の起点として働き、工具自
体が欠損に及ぶ場合があるなど安定性に欠けるという問
題点があった。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、従来ダ
イヤモンド基焼結材料のもつ問題点を解決すべく研究を
行なった結果、前記ダイヤモンド基焼結材料の表面に、
気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成すると、前
記ダイヤモンド基焼結材料の表面上に存在する凹凸や細
かい割れが前記ダイヤモンド被覆層によって覆われ、か
つ前記ダイヤモンド被覆層は気相合成法によシ形成され
るので、その表面はきわめて平滑になっていることから
、表面上の凹凸や細かい割れが原因の欠損発生がなくな
り、しかもダイヤモンド被覆層自体が耐摩耗性および耐
溶着性にすぐれていると共Ｋ。

基体たるダイヤモンド基焼結材料の表面に強固に付着す
ることから、これを切削工具や耐摩耗工具として用いた
場合、苛酷な条件下においてもすぐれた性能を長期に亘
って発輝するという知見を侍たのである。

この発明は、上記籾見にもとづいてなされたものであっ
て、ダイヤモンド基焼結材料の表面に、気相合成法によ
るダイヤモンド被覆層金０．２〜２０μｍの平均層厚で
形成してなる切創工具および耐摩耗工具用表面被覆ダイ
ヤモンド基焼結材料に特徴を有するものである。

なお、この発明の表面被株ダイヤモンド基焼結材料にお
けるダイヤモンド被覆層の平均層厚を０．２〜２０μｍ
としたのは、その平均層厚が０．２μｍ未満では所望の
改善効菓が得られず、一方２０μｍを越えた平均層厚に
すると、被覆層形成時にダイヤモンド粒子に粒成長が起
るようになって被覆層自体が脆化し、割れが発生しやす
くなるという理由によるものである。

また、この発ＦＩＪＫかかるダイヤモンド被ａ層は、ダ
イヤモンド基焼結材料を反応炉に装入し、前記ダイヤモ
ンド基焼結材料と、Ｗ　、　Ｔａ　、　Ｍｏ　、あるＬ
／１＃−ｉ黒鉛からなるフィラメントとの間隔を０．５
〜３ｃｒｎに保持した状態で、ＣＨ４／Ｈ１の割合全Ｕ
、（Ｊｕｌ〜０．０５の範囲内に調整した混合反応ガス
を反応炉内に流しながら、雰囲気圧力ニダイヤフラム真
空計で０．１〜１０　ｔｏｒｒ　１ダイヤモンド基焼結
材料の表面温度：５００〜１２００℃、およびフィラメ
ント温度：１８ＵＯ〜２５００℃の条件で気相合成反応
を行なわしめることによシ形成することができる。

つぎに、この発明の表面被榎ダイヤモンド基焼結材料を
実施例によシ具体的に説明する。

実施例 それぞれ第１表に示される成分組成を有し、かつ平面：
　１２．７鰭Ｘ　］　２．７闘、厚さ：４．８ｍの寸法
をもった各種のダイヤモンド基焼結材料を用意し、これ
らのダイヤモンド基焼結材料を直径ニア０ｗφの石英製
反応管内にそれぞれ装入し、第１表に示される条件にて
気相合成反応を行なわしめて、同じく第１表に示される
平均層厚を有するダイヤモンド被覆層を、上記各種のダ
イヤモンド基焼結材料の表面にそれぞれ形成することに
よって本発明表面被種ダイヤモンド基焼結材料１〜８を
製造した。

ついで、この結果得られた本発明表面被覆ダイヤモンド
基焼結材料１〜８、および上記のダイヤモンド被覆を行
なう前のダイヤモンド基焼結材料（以下、比較ダイヤモ
ンド基焼結材料という）１〜８について、表面ビッカー
ス硬さく荷重：５０ｇ）を測定すると共に、 被剛材：９００℃にて仮焼結したＳｉＣ予備焼結体にし
て、直径：５０ｍφ×長さ：１５０餌の丸棒、切削速度
：　４０　ｍｌｍｔｎ　。

送り：　０．０５　ｍｌ　ｒｅｖ　。

切込み：０５籠。

切削時間：　５　ｍｉｎ　。

の条件での連続切削試験、および 被削材：９００℃にて仮焼結したＳｉＣ予備焼結体にし
て、直径＝５０簡φ×長さ：１５（１ｍ　の寸法を有し
、かつ円周にそって］０寵間隔で、幅：２簡×深さ＝１
ＯＮの溝を長さ方向に設けた丸棒、切削速度：　４０　
ｍｌｍｉｎ　。

送ｆ）　：　０．０５　ｍｌｒｅｖ　。

切込み：０．５ｍ。

切削時間：５ｍ１ｎ。

の条件での断続切削試験を行ない、前者の連続切削試験
では切刃の逃は面摩耗＠を測定し、また後の断続切削試
験では切刃の表面状況を観察した。

これらの結果を第１表に合せて示した。

第１表に示される結果から゛、本発明表面被覆ダイヤモ
ンド基焼結材料１〜８は、いずれもビッカース硬さで８
０００以上の著しく高い表面硬さを有し、かつダイヤモ
ンド被秒層の形成がない比較ダイヤモンド基焼結材料に
比して、すぐれた耐摩耗性およびｉ］欠損性を示すこと
が明らかである。

上述のように、この発明の表面被覆ダイヤモンド基焼結
材料は、ダイヤモンド被覆層の形成によって一段とすぐ
れた耐摩耗性と耐欠損性を有することから、これを切削
工具や耐摩耗工具として用いた場合、苛酷な使用条件下
においてもすぐれた性能を著しく長期に亘って発揮する
など工業上有用な特性を有するのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダイヤモンド基焼結材料の表面に、気相合成法によるダ
   イヤモンド被覆層を０．２〜２０μｍの平均層厚で形成
   してなる切削工具および耐摩耗工具用表面被覆ダイヤモ
   ンド基焼結材料。