JPS6314869A - ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法Info
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- JPS6314869A JPS6314869A JP15830086A JP15830086A JPS6314869A JP S6314869 A JPS6314869 A JP S6314869A JP 15830086 A JP15830086 A JP 15830086A JP 15830086 A JP15830086 A JP 15830086A JP S6314869 A JPS6314869 A JP S6314869A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (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、ダイヤモンドの薄膜を表面に被覆した超硬合
金及びその製造方法に関する。
金及びその製造方法に関する。
最近、気相反応法を利用して炭化水素と水素の混合気体
から加熱したシリコンやダイヤモンド等の母材表面にダ
イヤモンド薄膜を析出させる、いわゆるダイヤモンドコ
ーティング技術が開発され（松本精一部、日本結晶学会
誌、２５．２１２ （１９８３）参照）、従来の超高圧
高温によるダイヤモンド合成技術に比較してコストが安
く、母材形状の制約がないことから極めて注目を集めて
いる・このダイヤモンドコーティング技術においては母
材の表面状態・が極めて重要であることが知られており
、例えば特開昭６０−８６０９６号公報に記載されたよ
うに、ダイヤモンドコーティングに先立って母材表面を
遊離状態のダイヤモンド砥粒等で傷つげ処理することが
必須とされている。このダイヤモンド砥粒での傷つけ処
理がなにゆえ必要が詳細は明らかではないが、少なくと
も形成された傷がダイヤモンドの核生成のサイトとして
働くものと考えられる。
から加熱したシリコンやダイヤモンド等の母材表面にダ
イヤモンド薄膜を析出させる、いわゆるダイヤモンドコ
ーティング技術が開発され（松本精一部、日本結晶学会
誌、２５．２１２ （１９８３）参照）、従来の超高圧
高温によるダイヤモンド合成技術に比較してコストが安
く、母材形状の制約がないことから極めて注目を集めて
いる・このダイヤモンドコーティング技術においては母
材の表面状態・が極めて重要であることが知られており
、例えば特開昭６０−８６０９６号公報に記載されたよ
うに、ダイヤモンドコーティングに先立って母材表面を
遊離状態のダイヤモンド砥粒等で傷つげ処理することが
必須とされている。このダイヤモンド砥粒での傷つけ処
理がなにゆえ必要が詳細は明らかではないが、少なくと
も形成された傷がダイヤモンドの核生成のサイトとして
働くものと考えられる。
上記ダイヤモンドコーティング技術を用いて、〜ＶＣ−
Ｃｏ系ないし〜ＶＣ−（Ｔｉ 、 Ｔａ ） Ｃ−Ｃｏ
系等の超硬合金の表面にダイヤモンド薄膜を形成し、切
削工具として利用することが考えられている。しかし、
ダイヤモンドコーティングに先立っての遊離状態でのダ
イヤモンド砥粒等による傷つけ処理は、母材が７リコン
ウエ・・−のように比較的研削性に富む材料であれば容
易であるが、超硬合金は極めて研削性が悪いために困難
な作業である。特に、三次元的に複雑な形状をしている
切削工具では必要な部分をむらなく傷つけ処理するのは
極めて困難であり、例えば細径のツイストドリルやエン
ドミル等は事実上ダイヤモンド砥粒による均一な傷つげ
処理が不可能であり、これらの表面を切削工具として有
効な状態のダイヤモンド薄膜で被覆することは困難であ
った。
Ｃｏ系ないし〜ＶＣ−（Ｔｉ 、 Ｔａ ） Ｃ−Ｃｏ
系等の超硬合金の表面にダイヤモンド薄膜を形成し、切
削工具として利用することが考えられている。しかし、
ダイヤモンドコーティングに先立っての遊離状態でのダ
イヤモンド砥粒等による傷つけ処理は、母材が７リコン
ウエ・・−のように比較的研削性に富む材料であれば容
易であるが、超硬合金は極めて研削性が悪いために困難
な作業である。特に、三次元的に複雑な形状をしている
切削工具では必要な部分をむらなく傷つけ処理するのは
極めて困難であり、例えば細径のツイストドリルやエン
ドミル等は事実上ダイヤモンド砥粒による均一な傷つげ
処理が不可能であり、これらの表面を切削工具として有
効な状態のダイヤモンド薄膜で被覆することは困難であ
った。
本発明は、切削工具のような複雑な形状をしだ超硬合金
の表面に有効にダイヤモンド薄膜を形成したダイヤモン
ド被覆超硬合金及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。
の表面に有効にダイヤモンド薄膜を形成したダイヤモン
ド被覆超硬合金及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。
本発明者等は、結晶粒界やディスロケーション等も核生
成のサイトとして有効であるとの知見から、超硬合金の
ＷＣ界面がダイヤモンドの核生成のサイトにならないか
詳細に検討した結果、本発明に到達したものである。
成のサイトとして有効であるとの知見から、超硬合金の
ＷＣ界面がダイヤモンドの核生成のサイトにならないか
詳細に検討した結果、本発明に到達したものである。
即ち、本発明のダイヤモンド被覆超硬合金は、ダイヤモ
ンド薄膜で′ｆＪ１．覆された部分の超硬合金歩面のＷ
Ｃ結晶がＣｏ金属よりも０．０５μｍ以上０．５μｍ以
下の段差で突出していることを特徴とする。
ンド薄膜で′ｆＪ１．覆された部分の超硬合金歩面のＷ
Ｃ結晶がＣｏ金属よりも０．０５μｍ以上０．５μｍ以
下の段差で突出していることを特徴とする。
かかるダイヤモンド被覆超硬合金の製造方法は、超硬合
金の表面上に気相反応によりダイヤモンド薄膜を析出さ
せる前に、超硬合金の被覆されるべき部分の表面を８０
７ツ／ユ以上で４００メツシュ以下の粒度のダイヤモン
ド砥石にて研削仕上を行うことを特徴としている。
金の表面上に気相反応によりダイヤモンド薄膜を析出さ
せる前に、超硬合金の被覆されるべき部分の表面を８０
７ツ／ユ以上で４００メツシュ以下の粒度のダイヤモン
ド砥石にて研削仕上を行うことを特徴としている。
ＷＣ−Ｃｏ系ないし’ｖＶＣ−（Ｔｉ 、 Ｔａ ）
Ｃ−Ｃｏ系等の超硬合金はいずれも粉末冶金法による焼
結を経て製造され、微細なＷＣ結晶とこれを結合するＣ
ｏ金属とを含有している。焼結後の超硬合金は表面がＣ
ｏ金属で覆われているのでこれを除き、表面の〜■Ｃ結
晶がＣｏ金属よりも０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の
段差で突出した状態とすることにより、これらの結晶界
面からの核生成が可能となり、完全なダイヤモンド薄膜
が形成される。
Ｃ−Ｃｏ系等の超硬合金はいずれも粉末冶金法による焼
結を経て製造され、微細なＷＣ結晶とこれを結合するＣ
ｏ金属とを含有している。焼結後の超硬合金は表面がＣ
ｏ金属で覆われているのでこれを除き、表面の〜■Ｃ結
晶がＣｏ金属よりも０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の
段差で突出した状態とすることにより、これらの結晶界
面からの核生成が可能となり、完全なダイヤモンド薄膜
が形成される。
このような表面状態を得るために超硬合金の被覆される
べき部分の表面を８０メツ／ユ〜４００メツシュの間の
粒度のダイヤモンド砥石にて研削仕上を行うのであるが
、粒度が８０メソ７ユ未満では表面の乱れが大きくなり
すぎ、又４００メツンユを超えると表面のＷＣ結晶とＣ
ｏ金属との段差が小さすぎて好ましくない。遊離状態の
ダイヤモンド砥粒のみでの研磨は、やはり表面のＷＣ結
晶とＣｏ金属との段差が小さすぎるので採用できない。
べき部分の表面を８０メツ／ユ〜４００メツシュの間の
粒度のダイヤモンド砥石にて研削仕上を行うのであるが
、粒度が８０メソ７ユ未満では表面の乱れが大きくなり
すぎ、又４００メツンユを超えると表面のＷＣ結晶とＣ
ｏ金属との段差が小さすぎて好ましくない。遊離状態の
ダイヤモンド砥粒のみでの研磨は、やはり表面のＷＣ結
晶とＣｏ金属との段差が小さすぎるので採用できない。
以下、実施例により本発明を更に説明する。
実施例１
母材として焼結により製造した超硬合金チップ（ＷＣ９
５重量％、Ｃｏ ５重量％）を使用し、そのチップの全
表面を粒度２００メツシュのダイヤモンド゛砥石で研削
加工した。この表面のＷＣ結晶粒子はＣｏ金属よりも０
．１５μｍ突出していた。マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置において、５０ Ｔｏｒｒで１１２とＣＨ４の混合気
体から９５０Ｃに加熱した上記チップにダイヤモンドコ
ーティングを５時間実施した。冷却後にチップを走査型
電子顕微鏡で調べたところ陵線の明確な粒子が表面を完
全に被覆しており、更に電子線回折、Ｘ線回折及びラマ
ンスペクトルにより、この被覆物質がダイヤモンドであ
ることが確認された。
５重量％、Ｃｏ ５重量％）を使用し、そのチップの全
表面を粒度２００メツシュのダイヤモンド゛砥石で研削
加工した。この表面のＷＣ結晶粒子はＣｏ金属よりも０
．１５μｍ突出していた。マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置において、５０ Ｔｏｒｒで１１２とＣＨ４の混合気
体から９５０Ｃに加熱した上記チップにダイヤモンドコ
ーティングを５時間実施した。冷却後にチップを走査型
電子顕微鏡で調べたところ陵線の明確な粒子が表面を完
全に被覆しており、更に電子線回折、Ｘ線回折及びラマ
ンスペクトルにより、この被覆物質がダイヤモンドであ
ることが確認された。
同じ超硬合金のチップ全表面を１ｏｏｏメツ７ユのダイ
ヤモンド砥粒で研磨した。この表面のＷＣ結晶粒子はＣ
ｏ金属よりも０．０３μｍ突出していた。
ヤモンド砥粒で研磨した。この表面のＷＣ結晶粒子はＣ
ｏ金属よりも０．０３μｍ突出していた。
上記と同様にダイヤモンドコーティングを実施した結果
、表面にダイヤモンド粒子が析出するものの、各粒子間
が接触せず連続した薄膜が形成されなかった。
、表面にダイヤモンド粒子が析出するものの、各粒子間
が接触せず連続した薄膜が形成されなかった。
更に、同じ超硬合金のチップ全表面をダイヤモンド砥粒
で研磨したのち、８００メツシュのダイヤモンド砥粒で
３０分間傷つけ処理を行い、上記と同様にダイヤモンド
コーティングを実施したところ、平滑な表面ではＷＣ結
晶粒子とＣｏ金属の段差は０．０８μｍで不完全ながら
ダイヤモンド薄膜が析出するものの、傷つけ処理が困難
なチップ側面や、特に湾曲部では上記段差が０．０２μ
ｍであるためほとんどダイヤモンド薄膜の析出がなかっ
た。
で研磨したのち、８００メツシュのダイヤモンド砥粒で
３０分間傷つけ処理を行い、上記と同様にダイヤモンド
コーティングを実施したところ、平滑な表面ではＷＣ結
晶粒子とＣｏ金属の段差は０．０８μｍで不完全ながら
ダイヤモンド薄膜が析出するものの、傷つけ処理が困難
なチップ側面や、特に湾曲部では上記段差が０．０２μ
ｍであるためほとんどダイヤモンド薄膜の析出がなかっ
た。
尚、焼結したままの超硬合金の表面にはダイヤモンド薄
膜が全く析出しないことが確認された。
膜が全く析出しないことが確認された。
実施例２
上記実施例１と同じ超硬合金のチップを、夫々（、へ）
６０メツシュ、（Ｂ） １００メツシュ、（Ｃ） ２０
０メツシュ、（Ｄ） ４００メツ／ユ及び（Ｅ） ８０
０メツシュのダイヤモンド砥石で研削仕上を行い、その
後実施例１と同じ条件でダイヤモンドコーティングを実
施した。比較のためにＣＦ） ２００メツシュのダイヤ
モンド砥石で研削仕上しただけのダイヤモンド薄膜を有
しないチップも準備した。尚、各チップ（Ａ）から（Ｆ
）の表面でのＷＣ結晶粒子とＣｏ金属の段差は夫々（Ａ
） ０．５２ ／４ ｍ、（Ｂ）０．１２μｍ、（Ｃ）
０．１０Ｉ’ｍ 、 （Ｄ） ０．０８ ｉｔｍ、
（Ｅ） ０．０３ μｍ、（Ｆ） ０．１０ μｍであ
った。
６０メツシュ、（Ｂ） １００メツシュ、（Ｃ） ２０
０メツシュ、（Ｄ） ４００メツ／ユ及び（Ｅ） ８０
０メツシュのダイヤモンド砥石で研削仕上を行い、その
後実施例１と同じ条件でダイヤモンドコーティングを実
施した。比較のためにＣＦ） ２００メツシュのダイヤ
モンド砥石で研削仕上しただけのダイヤモンド薄膜を有
しないチップも準備した。尚、各チップ（Ａ）から（Ｆ
）の表面でのＷＣ結晶粒子とＣｏ金属の段差は夫々（Ａ
） ０．５２ ／４ ｍ、（Ｂ）０．１２μｍ、（Ｃ）
０．１０Ｉ’ｍ 、 （Ｄ） ０．０８ ｉｔｍ、
（Ｅ） ０．０３ μｍ、（Ｆ） ０．１０ μｍであ
った。
これらのチップ（Ａ）から（Ｆ）について、下記の条件
で切削試験を実施した； 破切削材 ＡＣ４Ｃ 切削速度 １５００ ｍ／ｍｉｎ 送 リ ０．２ ０ ｍｍ／
ｒｅｖ切り込み ｌ ｍｍ ホルダー ＦＰ２１Ｒ−４４Ａ その結果、（Ａ）は１分２８秒の切削でフランク摩耗が
０．２０ｍｍ以上、（Ｅ）は１分３８秒でフランク摩耗
０．２０ ｍｍ以上、及び（Ｆ）は１分３０秒でフラン
ク摩耗０．２０ ｍｍ以上でいずれも寿命となった。一
方、（Ｂ） 、 （Ｃ）及び（Ｄ）は１０分の切削でフ
ランク摩耗が０であり、さらに切削可能であった。
で切削試験を実施した； 破切削材 ＡＣ４Ｃ 切削速度 １５００ ｍ／ｍｉｎ 送 リ ０．２ ０ ｍｍ／
ｒｅｖ切り込み ｌ ｍｍ ホルダー ＦＰ２１Ｒ−４４Ａ その結果、（Ａ）は１分２８秒の切削でフランク摩耗が
０．２０ｍｍ以上、（Ｅ）は１分３８秒でフランク摩耗
０．２０ ｍｍ以上、及び（Ｆ）は１分３０秒でフラン
ク摩耗０．２０ ｍｍ以上でいずれも寿命となった。一
方、（Ｂ） 、 （Ｃ）及び（Ｄ）は１０分の切削でフ
ランク摩耗が０であり、さらに切削可能であった。
本発明によれば、ダイヤモンドコーティング技術によっ
て超硬合金の表面に連続した完全なダイヤモンド薄膜を
形成することができ、更に、複雑な形状をした超硬合金
の表面も完全にダイヤモンド薄膜で被覆できるので新規
な切削工具を安価に提供することができる。
て超硬合金の表面に連続した完全なダイヤモンド薄膜を
形成することができ、更に、複雑な形状をした超硬合金
の表面も完全にダイヤモンド薄膜で被覆できるので新規
な切削工具を安価に提供することができる。
Claims (2)
- （１）表面に気相反応により析出させたダイヤモンド薄
膜を有するダイヤモンド被覆超硬合金において、ダイヤ
モンド薄膜で被覆された部分の超硬合金表面のＷＣ結晶
がＣｏ金属よりも０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の段
差で突出していることを特徴とするダイヤモンド被覆超
硬合金。 - （２）超硬合金の表面上に気相反応によりダイヤモンド
薄膜を析出させるダイヤモンド被覆超硬合金の製造方法
において、超硬合金の被覆されるべき部分の表面を８０
メッシュ〜４００メッシュの粒度のダイヤモンド砥石に
て研削仕上を行つた後、この表面にダイヤモンド薄膜を
析出させることを特徴とするダイヤモンド被覆超硬合金
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830086A JPH0788580B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830086A JPH0788580B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314869A true JPS6314869A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0788580B2 JPH0788580B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15668603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15830086A Expired - Fee Related JPH0788580B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | ダイヤモンド被覆超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788580B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0396102U (ja) * | 1990-01-24 | 1991-10-01 | ||
| US5585176A (en) * | 1993-11-30 | 1996-12-17 | Kennametal Inc. | Diamond coated tools and wear parts |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
| US7732066B2 (en) * | 2001-12-26 | 2010-06-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated machining tools |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP15830086A patent/JPH0788580B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0396102U (ja) * | 1990-01-24 | 1991-10-01 | ||
| US5585176A (en) * | 1993-11-30 | 1996-12-17 | Kennametal Inc. | Diamond coated tools and wear parts |
| US5648119A (en) * | 1993-11-30 | 1997-07-15 | Kennametal Inc. | Process for making diamond coated tools and wear parts |
| US6287682B1 (en) | 1993-11-30 | 2001-09-11 | Kennametal Pc Inc. | Diamond coated tools and process for making |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
| US7732066B2 (en) * | 2001-12-26 | 2010-06-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated machining tools |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0788580B2 (ja) | 1995-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |