JPS61106478A - ダイヤモンド被覆部品 - Google Patents
ダイヤモンド被覆部品Info
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- JPS61106478A JPS61106478A JP22732884A JP22732884A JPS61106478A JP S61106478 A JPS61106478 A JP S61106478A JP 22732884 A JP22732884 A JP 22732884A JP 22732884 A JP22732884 A JP 22732884A JP S61106478 A JPS61106478 A JP S61106478A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、切削用工具及び耐摩耗用工具に適したダイヤ
モンド被覆部品に関する。
モンド被覆部品に関する。
ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状カーボン薄膜の製
造方法は、特開昭５３−１０３９４、特開昭５６−２２
６１６及び特開昭５８−９１．１００で開示され、これ
らの方法を工具に応用しようという試みが特開昭５７−
１００９８９で行なわれている。この特開昭５７−１０
０９８９は、Ｓｉ３Ｎ４及び／又はＳｉＣを基体とし、
この基体にダイヤモンドを被覆した被覆セラミックス工
具に関するものである。この被覆セラミックス工具は、
高温強度が高く、高温化で塑性変形し難いＳｉ ３Ｎ４
及び／又はＳｉＣを基体とすることによって線引ダイス
や切削用工具としての効果を狙ったものである。
造方法は、特開昭５３−１０３９４、特開昭５６−２２
６１６及び特開昭５８−９１．１００で開示され、これ
らの方法を工具に応用しようという試みが特開昭５７−
１００９８９で行なわれている。この特開昭５７−１０
０９８９は、Ｓｉ３Ｎ４及び／又はＳｉＣを基体とし、
この基体にダイヤモンドを被覆した被覆セラミックス工
具に関するものである。この被覆セラミックス工具は、
高温強度が高く、高温化で塑性変形し難いＳｉ ３Ｎ４
及び／又はＳｉＣを基体とすることによって線引ダイス
や切削用工具としての効果を狙ったものである。
セラミックス焼結体は、大別して酸化物系焼結体と非酸
化物系焼結体がある。この内、前者としては、例えばＡ
Ａ！２０３素セラミックス焼結体、Ｚ ｒ０２系セラミ
ックス焼結体があり、後者としては、例えばＳｉ ３Ｎ
４系セラミックス焼結体、ＳｉＣ系セラミックス焼結体
、ＴｉＣ系セラミックス焼結体がある。
化物系焼結体がある。この内、前者としては、例えばＡ
Ａ！２０３素セラミックス焼結体、Ｚ ｒ０２系セラミ
ックス焼結体があり、後者としては、例えばＳｉ ３Ｎ
４系セラミックス焼結体、ＳｉＣ系セラミックス焼結体
、ＴｉＣ系セラミックス焼結体がある。
酸化物系セラミックス焼結体を基体として、その表面に
直接ダイヤモンド被覆層を形成することは可能ではある
けれどもダイヤモンド被覆層の核生成密度が低すぎるた
めにダイヤモンド被覆層の効果を充分に発揮できないと
いう問題がある。
直接ダイヤモンド被覆層を形成することは可能ではある
けれどもダイヤモンド被覆層の核生成密度が低すぎるた
めにダイヤモンド被覆層の効果を充分に発揮できないと
いう問題がある。
非酸化物系セラミックス焼結体を基体とする場合、その
基体が窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素のみによるセラ
ミックス焼結体では、窒化ケイ素及び炭化ケイ素が共有
結合性の高い化合物であるために構成原子の自己拡散係
数が小さく、又、高温で分解及び蒸発し、更にはイオン
結晶や金属結晶のものに比べて粒界エネルギーと表面エ
ネルギーの比が大きいということから本質的に焼結し難
く、従って緻密な焼結体が得られず、靭性の乏しいもの
である。この窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素のみによ
るセラミックス焼結体からなる基体の表面にダイヤモン
ド被覆層を形成した被覆工具は、基体そのものが脆性で
あるために切削用工具や耐摩耗用工具に使用してもダイ
ヤモンド被覆層の効果を充分に発揮できないという問題
がある。
基体が窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素のみによるセラ
ミックス焼結体では、窒化ケイ素及び炭化ケイ素が共有
結合性の高い化合物であるために構成原子の自己拡散係
数が小さく、又、高温で分解及び蒸発し、更にはイオン
結晶や金属結晶のものに比べて粒界エネルギーと表面エ
ネルギーの比が大きいということから本質的に焼結し難
く、従って緻密な焼結体が得られず、靭性の乏しいもの
である。この窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素のみによ
るセラミックス焼結体からなる基体の表面にダイヤモン
ド被覆層を形成した被覆工具は、基体そのものが脆性で
あるために切削用工具や耐摩耗用工具に使用してもダイ
ヤモンド被覆層の効果を充分に発揮できないという問題
がある。
また、基体の靭性を高め、緻密な焼結体にするために窒
化ケイ素及び／又は炭化ケイ素に金属、合金又は金属化
合物からなる焼結助剤を添加した非酸化物系セラミック
ス焼結体、例えば窒化ケイ 素にＡｌ２Ｏ３、ＡノＮ、
ＭｇＯ１Ｙ２０３などの焼結助剤を添加した焼結体が
あり、この焼結体からなる基体の表面にダイヤモンド被
覆層を形成した被覆工具は、基体に含有している焼結助
剤が基体内部の靭性を向上させているけれども基体とダ
イヤモンド被覆層との境界にも焼結助剤がガラス状物質
もしくは低級ケイ酸塩となって所々存在しているために
基体とダイヤモンド被覆層の付着強度を阻害し九り、あ
るいは緻密なダイヤモンド被覆層を形成し難くしている
。このために焼結助剤を含有した緻密な非酸化物系セラ
ミックス焼結体の表面に直接ダイヤモンド被覆層を形成
した被覆工具は、被覆層と基体との付着性及び被覆層の
緻密性が劣るために、特に使用条件の苛酷な切削用工具
等に使用しても充分な効果を発揮できないという問題が
ある。
化ケイ素及び／又は炭化ケイ素に金属、合金又は金属化
合物からなる焼結助剤を添加した非酸化物系セラミック
ス焼結体、例えば窒化ケイ 素にＡｌ２Ｏ３、ＡノＮ、
ＭｇＯ１Ｙ２０３などの焼結助剤を添加した焼結体が
あり、この焼結体からなる基体の表面にダイヤモンド被
覆層を形成した被覆工具は、基体に含有している焼結助
剤が基体内部の靭性を向上させているけれども基体とダ
イヤモンド被覆層との境界にも焼結助剤がガラス状物質
もしくは低級ケイ酸塩となって所々存在しているために
基体とダイヤモンド被覆層の付着強度を阻害し九り、あ
るいは緻密なダイヤモンド被覆層を形成し難くしている
。このために焼結助剤を含有した緻密な非酸化物系セラ
ミックス焼結体の表面に直接ダイヤモンド被覆層を形成
した被覆工具は、被覆層と基体との付着性及び被覆層の
緻密性が劣るために、特に使用条件の苛酷な切削用工具
等に使用しても充分な効果を発揮できないという問題が
ある。
本発明のダイヤモンド被覆部品は、上記のような問題点
を解決したもので、具体的にはダイヤモンド被覆層とセ
ラミックス焼結体からなる基体との叩にダイヤモンド被
覆層及びセラミックス焼結体の両方に対して付着性のす
ぐれた内層を形成させることによって従来の問題点を解
決したものである。
を解決したもので、具体的にはダイヤモンド被覆層とセ
ラミックス焼結体からなる基体との叩にダイヤモンド被
覆層及びセラミックス焼結体の両方に対して付着性のす
ぐれた内層を形成させることによって従来の問題点を解
決したものである。
一般に、ダイヤモンドは、他物質との濡れ性が著しく悪
く、又、熱膨張率も小さく、更にダイヤモンド中への他
原子の拡散が少ないなどのために他の物質からなる基体
表面にダイヤモンドを被覆するのが困難といわれている
。そこで本発明者らは、ダイヤモンド被覆層を形成する
のに最適な相手材について追究したところ、相手材によ
って、ダイヤモンドの核形成時の核形成密度が大きく異
なり、この核形成密度の高い程ダイヤモンド被覆層と相
手材との付着強度が高く、しかもダイヤモンド被覆層が
微細な結晶で、かつ緻密な被覆層になることを確認する
ことによって本発明を完成するに至ったものである。
く、又、熱膨張率も小さく、更にダイヤモンド中への他
原子の拡散が少ないなどのために他の物質からなる基体
表面にダイヤモンドを被覆するのが困難といわれている
。そこで本発明者らは、ダイヤモンド被覆層を形成する
のに最適な相手材について追究したところ、相手材によ
って、ダイヤモンドの核形成時の核形成密度が大きく異
なり、この核形成密度の高い程ダイヤモンド被覆層と相
手材との付着強度が高く、しかもダイヤモンド被覆層が
微細な結晶で、かつ緻密な被覆層になることを確認する
ことによって本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明のダイヤモンド被覆部品は、セラミッ
クス焼結体からなる基体の表面に周期律表４８．５ａ、
５ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物並びに
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒
化ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体の中の少
々くとも１種の単層もしくは２種以上の多重層でなる第
１内層とこの第１内層の表面に窒化ケイ素、炭化ケイ素
、９炭化ケイ素の中の少なくとも１種の単層もしくは２
種以上の多重層でなる第２内層とこの第２内層の表面に
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンでなる
外層とを被覆し九ものである。
クス焼結体からなる基体の表面に周期律表４８．５ａ、
５ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物並びに
酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒
化ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体の中の少
々くとも１種の単層もしくは２種以上の多重層でなる第
１内層とこの第１内層の表面に窒化ケイ素、炭化ケイ素
、９炭化ケイ素の中の少なくとも１種の単層もしくは２
種以上の多重層でなる第２内層とこの第２内層の表面に
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンでなる
外層とを被覆し九ものである。
このような本発明のダイヤモンド被覆部品の各構成間に
おける理論的理由については明らかでないがダイヤモン
ド及び／又はダイヤモンド状カーボンからなる外層は、
外層の有している耐摩耗性を発揮できて、しかも脆性物
質であるために生じやすい外層のチッピング又は欠損を
出来るだけおさえ、かつ外層の被覆工程時間が長くなら
ないように０．１μｍ〜２０μｍ厚さにすることが好ま
しい。ま九、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、９炭
化ケイ素でなる第２内層の表面に形成すると微細な結晶
粒子になりやすく、しかも緻密で付着性のすぐれた被覆
層になる。特に、第２内層が窒化ケイ素及び／又は炭化
ケイ素の場合には、ダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンからなる外層の微細結晶化及び緻密化が著
しい傾向になり好ましいものである。このとき形成する
第２内層は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層を被覆する工程で生ずるグラファイ
ト又は非晶質カーボンのような軟質カーボンの第１内層
内への侵入を防ぐことができ、しかも第２内層の被覆工
程時間及び第、２′内層内の強度の関係から０．１μｍ
〜２０μｍ厚さにすることが好ましい。この第２内層と
基体との付着性を高めるために周期律表４ａ、５ａ、６
ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物並びに酸
化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒化
ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体でなる第１
内層を第２内層と基体との間に介在させるものである。
おける理論的理由については明らかでないがダイヤモン
ド及び／又はダイヤモンド状カーボンからなる外層は、
外層の有している耐摩耗性を発揮できて、しかも脆性物
質であるために生じやすい外層のチッピング又は欠損を
出来るだけおさえ、かつ外層の被覆工程時間が長くなら
ないように０．１μｍ〜２０μｍ厚さにすることが好ま
しい。ま九、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、９炭
化ケイ素でなる第２内層の表面に形成すると微細な結晶
粒子になりやすく、しかも緻密で付着性のすぐれた被覆
層になる。特に、第２内層が窒化ケイ素及び／又は炭化
ケイ素の場合には、ダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンからなる外層の微細結晶化及び緻密化が著
しい傾向になり好ましいものである。このとき形成する
第２内層は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層を被覆する工程で生ずるグラファイ
ト又は非晶質カーボンのような軟質カーボンの第１内層
内への侵入を防ぐことができ、しかも第２内層の被覆工
程時間及び第、２′内層内の強度の関係から０．１μｍ
〜２０μｍ厚さにすることが好ましい。この第２内層と
基体との付着性を高めるために周期律表４ａ、５ａ、６
ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物並びに酸
化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒化
ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体でなる第１
内層を第２内層と基体との間に介在させるものである。
この第１内層は、第２内層と基体との付着性を高め、し
かも第１内層内の強度が低下し表いように０．０５μｍ
〜５０μｍ厚さにすることが好ましい。これらの外層、
第２内層及び第１内層を合計した総被覆層厚さは、切削
用工具のように苛酷な条件で使用する場合には２μｍ〜
１０μｍが好ましく、＊に切刃のシャープな部品、例え
ばドリルのような穴あけ工具に利用する場合は２μｍ〜
５μｍの総被覆層厚さであることが好ましい。
かも第１内層内の強度が低下し表いように０．０５μｍ
〜５０μｍ厚さにすることが好ましい。これらの外層、
第２内層及び第１内層を合計した総被覆層厚さは、切削
用工具のように苛酷な条件で使用する場合には２μｍ〜
１０μｍが好ましく、＊に切刃のシャープな部品、例え
ばドリルのような穴あけ工具に利用する場合は２μｍ〜
５μｍの総被覆層厚さであることが好ましい。
基体としては、酸化物系セラミックス焼結体であるＡＡ
！２０ｎ 系焼結体、ｚｒ０２系焼結体と非酸化物系
セラミックス焼結体であるＳｉ３Ｎ４系焼結体、ＳｔＣ
系焼結体、ＴｉＣ系焼結体、’ｌ’ｉＢｚ系焼結体、Ｚ
ｒＢＺ系焼結体などが使用できる。この基体の種類によ
って、基体の表面に接触する第１内層の種類を選定すれ
ばよく、例えば、ｆ３ ｉ ３Ｎ４系焼結体からなる基
体の場合は、第１内層がＴｉＮ、 ＴａＮ、ＡノＮ。
！２０ｎ 系焼結体、ｚｒ０２系焼結体と非酸化物系
セラミックス焼結体であるＳｉ３Ｎ４系焼結体、ＳｔＣ
系焼結体、ＴｉＣ系焼結体、’ｌ’ｉＢｚ系焼結体、Ｚ
ｒＢＺ系焼結体などが使用できる。この基体の種類によ
って、基体の表面に接触する第１内層の種類を選定すれ
ばよく、例えば、ｆ３ ｉ ３Ｎ４系焼結体からなる基
体の場合は、第１内層がＴｉＮ、 ＴａＮ、ＡノＮ。
Ｔ１ＣＮ、 ＴａＣＮのような窒素含有化合物が好まし
く、ＡＪ２０３系焼結体からなる基体の場合は、第１内
層がＡＪＮ、ＴｉＮ、 ＴａＮ、 ’ｒｉＮｃ、ＴｉＮ
０． ＴｉＣＮＯｓのような化合物が好ましい。
く、ＡＪ２０３系焼結体からなる基体の場合は、第１内
層がＡＪＮ、ＴｉＮ、 ＴａＮ、 ’ｒｉＮｃ、ＴｉＮ
０． ＴｉＣＮＯｓのような化合物が好ましい。
本発明のダイヤモンド被覆工具の製造方法は、セラミッ
クス焼結体からなる基体表面と研磨、洗浄及び乾燥後、
高温ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッター法、イオ
ン注入法、直接窒化法又はイオンブレーティング法など
の従来の被覆方法によって基体の表面に第１内層、この
第１内層の表面に第２内層を被覆する。第２内層を被覆
後必要ならば真空又蝶非酸化性雰囲気中で熱処理する。
クス焼結体からなる基体表面と研磨、洗浄及び乾燥後、
高温ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッター法、イオ
ン注入法、直接窒化法又はイオンブレーティング法など
の従来の被覆方法によって基体の表面に第１内層、この
第１内層の表面に第２内層を被覆する。第２内層を被覆
後必要ならば真空又蝶非酸化性雰囲気中で熱処理する。
次いで、被覆された＠２内層の表面金金属ブラシ状又は
微粉末状のもので摩擦もしくは研磨することによって＠
２内層の表面を活性化して外層を形成する丸めの核の発
生の促進を行なった後洗浄及び乾燥し、その後熱フィラ
メントＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、
レーザビーム法、電子ビーム法、イオン注入法、スパッ
タリング法などの従来の被覆方法によって第２内層の表
面にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンか
らなる外層を被覆する。一般に、外層を形成する工程で
は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの
他に遊離カーボンの析出が生じやすく、この遊離カーボ
ンが付着性を阻害するけれども本発明の場合、例えば、
窒化ケイ素からなる第２内層の表面に外層を形成すると
外層に接触する側の第２内層は、次式（１）に示す反応
によって炭化ケイ素となり、 ５ｉＱＪ４＋３Ｃ→３８ｉＣ＋２Ｎ！ （１）第１
内層に接触する側の＠２内層は、窒化ケイ素であると鱒
う第２内層が２層からなシ、遊離カーボンの析出がなく
付着強度の高い被覆層となる。
微粉末状のもので摩擦もしくは研磨することによって＠
２内層の表面を活性化して外層を形成する丸めの核の発
生の促進を行なった後洗浄及び乾燥し、その後熱フィラ
メントＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、
レーザビーム法、電子ビーム法、イオン注入法、スパッ
タリング法などの従来の被覆方法によって第２内層の表
面にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンか
らなる外層を被覆する。一般に、外層を形成する工程で
は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンの
他に遊離カーボンの析出が生じやすく、この遊離カーボ
ンが付着性を阻害するけれども本発明の場合、例えば、
窒化ケイ素からなる第２内層の表面に外層を形成すると
外層に接触する側の第２内層は、次式（１）に示す反応
によって炭化ケイ素となり、 ５ｉＱＪ４＋３Ｃ→３８ｉＣ＋２Ｎ！ （１）第１
内層に接触する側の＠２内層は、窒化ケイ素であると鱒
う第２内層が２層からなシ、遊離カーボンの析出がなく
付着強度の高い被覆層となる。
ここで述べてきた第１内層及び第２内層は、化学量論的
組成のもの、又は、化学量論的組成に近い非化学量論的
組成のものまで含むものである。
組成のもの、又は、化学量論的組成に近い非化学量論的
組成のものまで含むものである。
特に外層と付着する第２内層の内、窒化ケイ素は、α−
３ｉｘＮ４、β−３ｉ ３Ｎ４又はこれらの混合物でも
よく、炭化ケイ素はα−５ｉＣ，β−８ｉＣ又は他の各
種結晶構造のＳｉＣもしくはこれらの混合物でもよく、
９炭化ケイ素は３ｉ４Ｎ４Ｃがある。外層としてのダイ
ヤモンド状カーボンとは、非晶質を含むが成る程度結晶
質のものも含有し、電気抵抗、光透過率、硬度などの性
質がダイヤモンドに近いものを示す。
３ｉｘＮ４、β−３ｉ ３Ｎ４又はこれらの混合物でも
よく、炭化ケイ素はα−５ｉＣ，β−８ｉＣ又は他の各
種結晶構造のＳｉＣもしくはこれらの混合物でもよく、
９炭化ケイ素は３ｉ４Ｎ４Ｃがある。外層としてのダイ
ヤモンド状カーボンとは、非晶質を含むが成る程度結晶
質のものも含有し、電気抵抗、光透過率、硬度などの性
質がダイヤモンドに近いものを示す。
本発明のダイヤモンド被覆部品は、外層が微細結晶で緻
密な層からなシ、しかもこの外層が軟質カーボンの含有
しないダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
からなるために高硬度で耐摩耗性にすぐれたものである
。ま九、この外層は、第２内層の表面に形成するために
付着性にすぐれているものである。さらに第２内層と基
体との間には、第２内層と基体の両方に対して付着性の
すぐれた第１内層を介在させるために、第１内層と第２
内層と外層からなる総被覆層全体の耐剥離性がすぐれた
ものである。第１内層を形成するための基体は、耐塑性
変形性、強度及び高硬度がある程度あれば酸化物系セラ
ミックス焼結体又は非酸化物系セラミックス焼結体共に
使用できるものである。このような本発明のダイヤモン
ド被覆部品は、耐摩耗性、耐剥離性にすぐれており、し
かも耐塑性変形性、耐食性、耐酸化性にもすぐれた被覆
部品である。
密な層からなシ、しかもこの外層が軟質カーボンの含有
しないダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
からなるために高硬度で耐摩耗性にすぐれたものである
。ま九、この外層は、第２内層の表面に形成するために
付着性にすぐれているものである。さらに第２内層と基
体との間には、第２内層と基体の両方に対して付着性の
すぐれた第１内層を介在させるために、第１内層と第２
内層と外層からなる総被覆層全体の耐剥離性がすぐれた
ものである。第１内層を形成するための基体は、耐塑性
変形性、強度及び高硬度がある程度あれば酸化物系セラ
ミックス焼結体又は非酸化物系セラミックス焼結体共に
使用できるものである。このような本発明のダイヤモン
ド被覆部品は、耐摩耗性、耐剥離性にすぐれており、し
かも耐塑性変形性、耐食性、耐酸化性にもすぐれた被覆
部品である。
実施例１
基体として、重量％で３ｉｓＮ４−５慢ＡｌＮ−１０％
ＹｚＱｓ−にラミックス焼結体（ＳｉａＮ４系）、Ａ１
０３−２０ ＊ＴｉＣ−５％ＭｇＱセラミックス焼結体
（Ａｌ２Ｏ２系＞、ｒｉｃ −ｓ ｓ ｖｃ −ｓ ａ
ｓ Ｎｂｃ セラミック焼結体（ＴｉＣ系）を用いてＣ
Ｉ８Ｉ２Ｏ３ＮＧ４３２形状に研磨作成し、これヲ蒸留
水及びＶ機溶剤で洗浄後乾燥して、第１表に示すような
ダイヤモンド被覆部品を作成した。第１内層としてのＴ
ｉＮＭの被覆は、）（２＋３０チＮ２＋４チＴｉｃＪ４
雰囲気中、反応系内圧力ｔｏｏ’ｒｏｒｒ、基体温度１
０００℃のＣＶＤ法により行なった。このときの析出速
度は１μｍ／ｈｒであった。また、＠２２層としての７
３ ｉ ３Ｎ４層の被覆は、周波数１３．５６ ＭＨｚ
、の高周波によるプラズマＣＶＤ法により行なった。そ
の被覆条件は、高周波出力２００Ｗ、反応系内圧力０．
５ ＴｏｒｒでＮ２＋１５％８ｉＨ４Ｗ囲気宇で行なっ
た。この場合ｗｔ覆速度は、０．５μｍ／ｈｒであった
。さらに、外層であるダイヤモンド層の被覆は、周波数
２４５０ＭＨｚのマイクロ波でプラズマＣｖＤにより行
なった。その被覆条件は、マイクロ波出力３００Ｗ。
ＹｚＱｓ−にラミックス焼結体（ＳｉａＮ４系）、Ａ１
０３−２０ ＊ＴｉＣ−５％ＭｇＱセラミックス焼結体
（Ａｌ２Ｏ２系＞、ｒｉｃ −ｓ ｓ ｖｃ −ｓ ａ
ｓ Ｎｂｃ セラミック焼結体（ＴｉＣ系）を用いてＣ
Ｉ８Ｉ２Ｏ３ＮＧ４３２形状に研磨作成し、これヲ蒸留
水及びＶ機溶剤で洗浄後乾燥して、第１表に示すような
ダイヤモンド被覆部品を作成した。第１内層としてのＴ
ｉＮＭの被覆は、）（２＋３０チＮ２＋４チＴｉｃＪ４
雰囲気中、反応系内圧力ｔｏｏ’ｒｏｒｒ、基体温度１
０００℃のＣＶＤ法により行なった。このときの析出速
度は１μｍ／ｈｒであった。また、＠２２層としての７
３ ｉ ３Ｎ４層の被覆は、周波数１３．５６ ＭＨｚ
、の高周波によるプラズマＣＶＤ法により行なった。そ
の被覆条件は、高周波出力２００Ｗ、反応系内圧力０．
５ ＴｏｒｒでＮ２＋１５％８ｉＨ４Ｗ囲気宇で行なっ
た。この場合ｗｔ覆速度は、０．５μｍ／ｈｒであった
。さらに、外層であるダイヤモンド層の被覆は、周波数
２４５０ＭＨｚのマイクロ波でプラズマＣｖＤにより行
なった。その被覆条件は、マイクロ波出力３００Ｗ。
反応系内圧力３ Ｑ ’ｌ’ｏｒｒでＨ２＋ １ ％
ＣＨ４雰囲気中０．５μｍ／ｈ ｒの被覆速度で行ない
本発明品とした。
ＣＨ４雰囲気中０．５μｍ／ｈ ｒの被覆速度で行ない
本発明品とした。
比較用として、上記の内ＴｉＮ層の第１内層及び３ｉ３
Ｎ４層の第２内層の工程を除いて基体にダイヤモンド層
を直接被覆したものにＳｉ ３Ｎ４層の第２内層の工程
を除きＴｉＮ層の第１内層とダイヤモンド層の外層を被
覆したものを比較品とした。
Ｎ４層の第２内層の工程を除いて基体にダイヤモンド層
を直接被覆したものにＳｉ ３Ｎ４層の第２内層の工程
を除きＴｉＮ層の第１内層とダイヤモンド層の外層を被
覆したものを比較品とした。
これらの方法で得た本発明品と比較品を被剛材Ａｌ−１
１３％３ｉ、切削速度７５０ｍ／ｍｉｎ、送シＱ、１
ｍｍ／ｒｅｖ、切込み９．５ ｍｍの切削条件で旋削試
験を行なった。この結果を第１表に併記した。
１３％３ｉ、切削速度７５０ｍ／ｍｉｎ、送シＱ、１
ｍｍ／ｒｅｖ、切込み９．５ ｍｍの切削条件で旋削試
験を行なった。この結果を第１表に併記した。
実施例２
基体として、重量％で５ｉｊＮ＋−，４％ＭｇＯ−４％
Ｙ、Ｏ。
Ｙ、Ｏ。
セラミックス焼結体＜ｓｉ、Ｎ、系）、Ｔｉｃ−ｘｏｓ
ＴｉＮ−１゜％ ＮｂＣ−１０％Ｖ（、ｋ ５ ミｙ
クスｔ１８ｆｆｌｉｓ体ＣＴｉＣ系）を用いてＣＩＳ規
格５ＮＧ４３２形状に研磨作成し、これを蒸留水及び有
機溶剤で洗浄後乾燥して、第２表に示すような本発明の
ダイヤモンド被覆工具を作成した。第１内層としてのＴ
１ＣＮ層の被覆は、ル＋１５％Ｎ、＋４％ＣＨ４＋ ４
％ Ｔｉ（’！、雰囲気中、系内圧力８０ Ｔｏｒｒ
、基体温度１ｏｏｏ℃のＣＶＤ法によシ行なった。この
ときの析出速度は、０．８μｍ／ｈｒであっ九。また、
第２内層としてのＳｔ、Ｎ。
ＴｉＮ−１゜％ ＮｂＣ−１０％Ｖ（、ｋ ５ ミｙ
クスｔ１８ｆｆｌｉｓ体ＣＴｉＣ系）を用いてＣＩＳ規
格５ＮＧ４３２形状に研磨作成し、これを蒸留水及び有
機溶剤で洗浄後乾燥して、第２表に示すような本発明の
ダイヤモンド被覆工具を作成した。第１内層としてのＴ
１ＣＮ層の被覆は、ル＋１５％Ｎ、＋４％ＣＨ４＋ ４
％ Ｔｉ（’！、雰囲気中、系内圧力８０ Ｔｏｒｒ
、基体温度１ｏｏｏ℃のＣＶＤ法によシ行なった。この
ときの析出速度は、０．８μｍ／ｈｒであっ九。また、
第２内層としてのＳｔ、Ｎ。
層の被覆は、スパッタ法によシ、Ｓ ｔ ｓ Ｎ４焼結
体をターゲットとし、Ａｒ 雰囲気中真空度５ Ｘ １
０−２Ｔｏｒｒ、高周波出力３００Ｗ、析出速度ｘ、ｓ
μｍ／ｈｒにて行なった。この第２内層のＳｉ、Ｎ、層
を被覆後２Ｘ１０ Ｔｏｒｒの真空中９００℃で１時
間熱処理を行なった。次に外層であるダイヤモンド層は
、圧力２０ Ｔｏｒｒ ｓ外部加熱９００℃、Ｗフィラ
メント温度２２００℃、原料ガスＨｔ ＋ ｏ、 ５チ
Ｃ，Ｈ，による熱フイラメン）ＣＶＤ法で被覆し九この
ときの析出速度は１．２μｍ／ｈｒ であった。
体をターゲットとし、Ａｒ 雰囲気中真空度５ Ｘ １
０−２Ｔｏｒｒ、高周波出力３００Ｗ、析出速度ｘ、ｓ
μｍ／ｈｒにて行なった。この第２内層のＳｉ、Ｎ、層
を被覆後２Ｘ１０ Ｔｏｒｒの真空中９００℃で１時
間熱処理を行なった。次に外層であるダイヤモンド層は
、圧力２０ Ｔｏｒｒ ｓ外部加熱９００℃、Ｗフィラ
メント温度２２００℃、原料ガスＨｔ ＋ ｏ、 ５チ
Ｃ，Ｈ，による熱フイラメン）ＣＶＤ法で被覆し九この
ときの析出速度は１．２μｍ／ｈｒ であった。
比較用として、上記の内ＴｉＮＣ層の第１内層及び８ｆ
ｓｒ’Ｌの第２内層の工程を除いて基体にダイヤモンド
層を直接被覆したものとＳｔ、Ｎ、の第２内層の工程を
除きＴｉＮＣ層の第１内層とダイヤモンド層の外層を被
覆したものを比較品とした。
ｓｒ’Ｌの第２内層の工程を除いて基体にダイヤモンド
層を直接被覆したものとＳｔ、Ｎ、の第２内層の工程を
除きＴｉＮＣ層の第１内層とダイヤモンド層の外層を被
覆したものを比較品とした。
これらの方法で得た本発明品と比較品を等間隔に４本の
スロットの入ったＡＪ−１０％Ｓｉ合金を被剛材として
、切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、送９０、１ ｍｍ／ｒｅ
ｖ、切込み１．Ｑ ｍｍの切削条件で断続による旋削試
験を行なった。この結果を第２表に併記した。
スロットの入ったＡＪ−１０％Ｓｉ合金を被剛材として
、切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、送９０、１ ｍｍ／ｒｅ
ｖ、切込み１．Ｑ ｍｍの切削条件で断続による旋削試
験を行なった。この結果を第２表に併記した。
以下余白
実施例３
５モルＩＹ、Ｏ，を含む部分安定化ジルコニアを基体と
して、ＣＩＳ規格８Ｎ０４３２形状に研磨作成しこれを
蒸留水及び有機溶剤で洗浄後乾燥して、まずＨ１＋０．
５ ’ｆｉｃｏ ＋４０１Ｎ＊＋４１Ｚｒ１４４雰囲気
中で圧力１３６０Ｔｏｒｒにし温度１０００℃で１０分
間保持して基体の表面に第１内層としてのＺｒＮ０層ｔ
−ｏ、 ｓμｍ被覆し、次に１度真空排気した後Ｈ１＋
４０ ％Ｎｌ＋４１ＺｒＣＡ’、雰囲気中で圧力を３６
０’ｌ’ｏｒｒにし、温度１０００℃で１０分間保持し
てＺｒＮＣ層の表面に０．５μｍのＺｒＮ層からなる第
１内層を被覆した。この２層の第１内層を形成してなる
基体の表面に実施例１０条件と同様にして第２内層であ
るＳｔ、Ｎ、層を１μｍ厚さ、更に第２内層の表面に外
層であるダイヤモンド層を１μｍ厚さ被覆した本発明の
被覆部品−６を作製した。
して、ＣＩＳ規格８Ｎ０４３２形状に研磨作成しこれを
蒸留水及び有機溶剤で洗浄後乾燥して、まずＨ１＋０．
５ ’ｆｉｃｏ ＋４０１Ｎ＊＋４１Ｚｒ１４４雰囲気
中で圧力１３６０Ｔｏｒｒにし温度１０００℃で１０分
間保持して基体の表面に第１内層としてのＺｒＮ０層ｔ
−ｏ、 ｓμｍ被覆し、次に１度真空排気した後Ｈ１＋
４０ ％Ｎｌ＋４１ＺｒＣＡ’、雰囲気中で圧力を３６
０’ｌ’ｏｒｒにし、温度１０００℃で１０分間保持し
てＺｒＮＣ層の表面に０．５μｍのＺｒＮ層からなる第
１内層を被覆した。この２層の第１内層を形成してなる
基体の表面に実施例１０条件と同様にして第２内層であ
るＳｔ、Ｎ、層を１μｍ厚さ、更に第２内層の表面に外
層であるダイヤモンド層を１μｍ厚さ被覆した本発明の
被覆部品−６を作製した。
比較用として、上記の門塀２内層であるＳｉ、Ｎ。
層の工程を除いた第１内層と外層からなる比較品ｒｋｌ
ｌｔ−作製した。又、第１内層と第２内層の工程を除き
基体表面に直接外層を被覆した比較品陽１２を作製した
。
ｌｔ−作製した。又、第１内層と第２内層の工程を除き
基体表面に直接外層を被覆した比較品陽１２を作製した
。
このようにして得た本発明品Ｎａ６と比較品電１１及び
ｒｌ＆ＬｌＺを引掻き硬さ試験機に相当するスクラッチ
試験機によって被覆層の耐剥離性試験を行なっ九結果、
本発明の被覆部品Ｎ１６は７ｋｌＰの荷重まで被覆層の
剥離が生じなかったのに対し比較品−１１は３ｋｇの荷
重−・１比較品Ｎ１１２は１時の荷重によって被覆層の
剥離が生じた。
ｒｌ＆ＬｌＺを引掻き硬さ試験機に相当するスクラッチ
試験機によって被覆層の耐剥離性試験を行なっ九結果、
本発明の被覆部品Ｎ１６は７ｋｌＰの荷重まで被覆層の
剥離が生じなかったのに対し比較品−１１は３ｋｇの荷
重−・１比較品Ｎ１１２は１時の荷重によって被覆層の
剥離が生じた。
以上の結果、本発明のダイヤモンド被覆部品は、耐摩耗
性と被覆層の耐剥離性にすぐれていることから静的な耐
摩耗用部品のみでなく成る程度衝撃力が加わる用途、例
えば旋削工具は勿論のこと断続を共なうような旋削工具
、フライス具、エンドミル、ドリル、半導体基板用ミク
ロンドリルなどの穴あけ工具を含めた切削用工具、又、
印字ビンのビン先端もしくは紙及びカセット用テープ等
の切断用スリッターを含めた耐摩耗用工具に応用できる
産業上有用な材料である。
性と被覆層の耐剥離性にすぐれていることから静的な耐
摩耗用部品のみでなく成る程度衝撃力が加わる用途、例
えば旋削工具は勿論のこと断続を共なうような旋削工具
、フライス具、エンドミル、ドリル、半導体基板用ミク
ロンドリルなどの穴あけ工具を含めた切削用工具、又、
印字ビンのビン先端もしくは紙及びカセット用テープ等
の切断用スリッターを含めた耐摩耗用工具に応用できる
産業上有用な材料である。
Claims (4)
- （１）セラミックス焼結体からなる基体の表面に周期律
表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、
ホウ化物並びに酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、
炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互
固溶体の中の少なくとも１種の単層もしくは２種以上の
多重層でなる第１内層と該第１内層の表面に窒化ケイ素
、炭化ケイ素、窒炭化ケイ素の中の少なくとも１種の単
層もしくは２種以上の多重層でなる第２内層と該第２内
層の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カー
ボンでなる外層とを被覆したことを特徴とするダイヤモ
ンド被覆部品。 - （２）上記第１内層が０．０５μｍ〜５０μｍ厚さであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイヤ
モンド被覆部品。 - （３）上記第２内層が０．１μｍ〜２０μｍ厚さである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載
のダイヤモンド被覆部品。 - （４）上記外層が０．１μｍ〜２０μｍ厚さであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項及び第３項
記載のダイヤモンド被覆部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22732884A JPS61106478A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被覆部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22732884A JPS61106478A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被覆部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61106478A true JPS61106478A (ja) | 1986-05-24 |
| JPH0466838B2 JPH0466838B2 (ja) | 1992-10-26 |
Family
ID=16859086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22732884A Granted JPS61106478A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被覆部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61106478A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147884A (ja) * | 1986-05-28 | 1988-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆セラミック工具 |
| JPH01132779A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-25 | Nikon Corp | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
| JPH03500638A (ja) * | 1987-09-02 | 1991-02-14 | ケンナメタル インコーポレイテツド | アルミナ被覆した炭化珪素ホイスカー・アルミナ組成物 |
| US5871847A (en) * | 1988-03-07 | 1999-02-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US6224952B1 (en) | 1988-03-07 | 2001-05-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP22732884A patent/JPS61106478A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147884A (ja) * | 1986-05-28 | 1988-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆セラミック工具 |
| JPH03500638A (ja) * | 1987-09-02 | 1991-02-14 | ケンナメタル インコーポレイテツド | アルミナ被覆した炭化珪素ホイスカー・アルミナ組成物 |
| JPH01132779A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-25 | Nikon Corp | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
| US5871847A (en) * | 1988-03-07 | 1999-02-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US6207281B1 (en) | 1988-03-07 | 2001-03-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US6224952B1 (en) | 1988-03-07 | 2001-05-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US6265070B1 (en) | 1988-03-07 | 2001-07-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US6583481B2 (en) | 1988-03-07 | 2003-06-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| US7144629B2 (en) | 1988-03-07 | 2006-12-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0466838B2 (ja) | 1992-10-26 |
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