JPS63185859A - 焼結ダイヤモンドにおけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド - Google Patents
焼結ダイヤモンドにおけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドInfo
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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〕
本発明はセラミックスや高強度合金等の硬質材料を切削
・研削する工具素材に係り、焼結ダイヤモンドにおける
ダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結
ダイヤモンドに関する。
・研削する工具素材に係り、焼結ダイヤモンドにおける
ダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結
ダイヤモンドに関する。
近年、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素等のファイン
セラミックスは、耐熱性、軽量性、化学安定性に優れて
おり、構造用材料、耐熱材料、電子部品材料として開発
が進められている。これらのセラミックスは硬度が高い
ために、これらのセラミックスを切削・研削加工する工
具素材には、強度、硬度、耐摩耗性、耐熱性が要求され
る。また高強度合金、特に高シリコンアルミニウム合金
は、軽量性、耐食性１機械的性質に優れているが、シリ
コンの含有量が貰いため、これを加工する工具素材には
、硬度、耐摩耗性等が要求される。
セラミックスは、耐熱性、軽量性、化学安定性に優れて
おり、構造用材料、耐熱材料、電子部品材料として開発
が進められている。これらのセラミックスは硬度が高い
ために、これらのセラミックスを切削・研削加工する工
具素材には、強度、硬度、耐摩耗性、耐熱性が要求され
る。また高強度合金、特に高シリコンアルミニウム合金
は、軽量性、耐食性１機械的性質に優れているが、シリ
コンの含有量が貰いため、これを加工する工具素材には
、硬度、耐摩耗性等が要求される。
従来、セラミックス等の硬質材料を加工する工具素材に
は、強度や硬度からみてダイヤモンド粉末と結合材を焼
結して製造した焼結ダイヤモンドを用いていた。
は、強度や硬度からみてダイヤモンド粉末と結合材を焼
結して製造した焼結ダイヤモンドを用いていた。
上記従来技術ではセラミックス等の硬質材料を加工する
工具素材に焼結ダイヤモンドを用いており、この焼結ダ
イヤモンドの結合材は鉄族金属や非金属等なので硬質材
料を加工する際に発生する熱によりダイヤモンド粒子と
結合材の熱膨張差で焼結ダイヤモンドに亀裂が発生して
焼結ダイヤモンドが劣化する。また、耐摩耗性が悪いの
で、工具としての寿命が短かいという問題点があった。
工具素材に焼結ダイヤモンドを用いており、この焼結ダ
イヤモンドの結合材は鉄族金属や非金属等なので硬質材
料を加工する際に発生する熱によりダイヤモンド粒子と
結合材の熱膨張差で焼結ダイヤモンドに亀裂が発生して
焼結ダイヤモンドが劣化する。また、耐摩耗性が悪いの
で、工具としての寿命が短かいという問題点があった。
さらに、焼結ダイヤモンドは、刃先を均一な鋭利なもの
にすることができず超精密加工をする工具素材となるこ
とができないという大きな問題点があった。
にすることができず超精密加工をする工具素材となるこ
とができないという大きな問題点があった。
本発明は上記問題点を解決し、工具寿命が長く、超精密
加工をする工具素材を得るために、焼結ダイヤモンドに
おけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被
膜焼結ダイヤモンドを提供することにある。
加工をする工具素材を得るために、焼結ダイヤモンドに
おけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被
膜焼結ダイヤモンドを提供することにある。
本発明は上記問題点を解決するために次のように構成し
た。
た。
（１）焼結ダイヤモンドを収納し真空にした容器内に炭
化水素ガスと水素ガスを導入しつつ、前記容器内を排気
して該容器内の圧力を維持すると共に、前記焼結ダイヤ
モンドを加熱して該焼結ダイヤモンドの表面にグイ、ヤ
モンドを析出させ被膜形成する焼結ダイヤモンドにおけ
るダイヤモンド被膜形成方法とした。
化水素ガスと水素ガスを導入しつつ、前記容器内を排気
して該容器内の圧力を維持すると共に、前記焼結ダイヤ
モンドを加熱して該焼結ダイヤモンドの表面にグイ、ヤ
モンドを析出させ被膜形成する焼結ダイヤモンドにおけ
るダイヤモンド被膜形成方法とした。
（２）焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜してなる
ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドとした。
ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドとした。
本発明は上記構成により次のように作用する。
真空にした容器内に炭化水素ガスと水素ガスを導入しつ
つ、その容器内を排気してその容器内の圧力を維持する
ので、容器内は真空状態で圧力が一定となり、炭化水素
ガスと水素ガスの濃度が一定となる。また焼結ダイヤモ
ンドを加熱するので、焼結ダイヤモンドの周囲の水素ガ
スが原子状水素となり、この原子状水素と炭化水素ガス
が反応すると共に焼結ダイヤモンドは加熱して焼結ダイ
ヤモンドの表面にダイヤモンドが析出する。そして焼結
ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜形成することができ
る。
つ、その容器内を排気してその容器内の圧力を維持する
ので、容器内は真空状態で圧力が一定となり、炭化水素
ガスと水素ガスの濃度が一定となる。また焼結ダイヤモ
ンドを加熱するので、焼結ダイヤモンドの周囲の水素ガ
スが原子状水素となり、この原子状水素と炭化水素ガス
が反応すると共に焼結ダイヤモンドは加熱して焼結ダイ
ヤモンドの表面にダイヤモンドが析出する。そして焼結
ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜形成することができ
る。
さらに、焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜するこ
とにより、焼結ダイヤモンドの亀裂の発生を防止できる
。
とにより、焼結ダイヤモンドの亀裂の発生を防止できる
。
本発明の詳細な説明する。
本実施例は、結合材にＳｉＣを小量含んでいる焼結ダイ
ヤモンドを用いた。
ヤモンドを用いた。
本実施例に使用した装置は、焼結ダイヤモンドを収納す
る容器と、容器内を排気して真空にする図示しない真空
発生機と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、マ
イクロ波を容器に導く導波管と、マイクロ波の反射波を
調整するプランジャーとから成る。
る容器と、容器内を排気して真空にする図示しない真空
発生機と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、マ
イクロ波を容器に導く導波管と、マイクロ波の反射波を
調整するプランジャーとから成る。
前記焼結ダイヤモンドは、支持台に載置し容器と導波管
の交わる中央に設置する。
の交わる中央に設置する。
前記容器には、石英管を使用した。
前記焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜形成するに
は、容器内を真空度１０−’Ｔｏｒｒまで真空にした後
、メタンガスの濃度が１％となるようにメタンガスと水
素ガスを容器内に容器の上開口部より導入しつつ、容器
内を容器の下開口部より排気して容器内の圧力を真空度
３０Ｔｏｒｒに維持すると共に、焼結ダイヤモンドに波
長２．４５ＧＨｚ、出力３００Ｗのマイクロ波を照射し
て焼結ダイヤモンド２の温度を８６０°Ｃにする。そし
て数時間この状態を維持する。
は、容器内を真空度１０−’Ｔｏｒｒまで真空にした後
、メタンガスの濃度が１％となるようにメタンガスと水
素ガスを容器内に容器の上開口部より導入しつつ、容器
内を容器の下開口部より排気して容器内の圧力を真空度
３０Ｔｏｒｒに維持すると共に、焼結ダイヤモンドに波
長２．４５ＧＨｚ、出力３００Ｗのマイクロ波を照射し
て焼結ダイヤモンド２の温度を８６０°Ｃにする。そし
て数時間この状態を維持する。
前記メタンガスと水素ガスの流量は１００ｃｃ／ｍｉｎ
とした。
とした。
前記容器内の圧力およびマイクロ波により、焼結ダイヤ
モンドの周囲に放電プラズマが発生して水素ガスが原子
状水素となり、この原子状水素とメタンガスが反応する
と共にマイクロ波の吸収とプラズマの衝撃により焼結ダ
イヤモンドは加熱して焼結ダイヤモンドの表面のダイヤ
モンド粒子ににダイヤモンドが析出する。そして、この
ダイヤモンド粒子が成長して膜状のダイヤモンドとなり
焼結ダイヤモンドの表面を被膜形成する。
モンドの周囲に放電プラズマが発生して水素ガスが原子
状水素となり、この原子状水素とメタンガスが反応する
と共にマイクロ波の吸収とプラズマの衝撃により焼結ダ
イヤモンドは加熱して焼結ダイヤモンドの表面のダイヤ
モンド粒子ににダイヤモンドが析出する。そして、この
ダイヤモンド粒子が成長して膜状のダイヤモンドとなり
焼結ダイヤモンドの表面を被膜形成する。
本実施例により焼結ダイヤモンドのダイヤモンド粒子が
成長したデータを表１に示す。
成長したデータを表１に示す。
表１
本実施例に係わる焼結ダイヤモンドにダイヤモンドが被
膜形成されていく状態を図面により説明する。
膜形成されていく状態を図面により説明する。
第１図は、焼結ダイヤモンドを示す断面図であり、焼結
ダイヤモンド１はダイヤモンド粒子２と結合材３とから
なる。焼結ダイヤモンド１の表面１ａは、ダイヤモンド
粒子２の表面２ａの集合であり、ダイヤモンド粒子２と
ダイヤモンド粒子２の間は、谷のような溝部２ｂとなっ
ている。
ダイヤモンド１はダイヤモンド粒子２と結合材３とから
なる。焼結ダイヤモンド１の表面１ａは、ダイヤモンド
粒子２の表面２ａの集合であり、ダイヤモンド粒子２と
ダイヤモンド粒子２の間は、谷のような溝部２ｂとなっ
ている。
第２図は、焼結ダイヤモンドにダイヤモンドが形成して
いく状態を示す断面図であり、ダイヤモンド粒子２の表
面２ａにダイヤモンド４が析出し、ダイヤモンド粒子２
が成長していく。
いく状態を示す断面図であり、ダイヤモンド粒子２の表
面２ａにダイヤモンド４が析出し、ダイヤモンド粒子２
が成長していく。
第３図は、ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドを示す断
面図であり、ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド５はダ
イヤモンド粒子２にダイヤモンド４がさらに多（析出し
、ダイヤモンド粒子２がさらに成長して溝部２ｂを埋め
て、焼結ダイヤモンドｌの表面１ａを被膜形成している
。
面図であり、ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド５はダ
イヤモンド粒子２にダイヤモンド４がさらに多（析出し
、ダイヤモンド粒子２がさらに成長して溝部２ｂを埋め
て、焼結ダイヤモンドｌの表面１ａを被膜形成している
。
前記焼結ダイヤモンド１にダイヤモンド４を被膜してな
るダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドは、焼結ダイヤモ
ンドｌの表面１ａをダイヤモンド４つまりダイヤモンド
粒子２が成長して被膜しているので、セラミックス等の
硬質材料を切削・研削加工する際に発生する熱に対する
耐熱性があり、耐摩耗性がある。また内部は強度、硬度
の高い焼結ダイヤモンド１であり、表面はダイヤモンド
４であるので強度、硬度に優れている。そして、ダイヤ
モンド被膜焼結ダイヤモンドの表面は、多数のダイヤモ
ンド粒子が成長した多結晶ダイヤモンドであるので、単
結晶ダイヤモンドの様な方向性が無いことから、チッピ
ングやクランキングに対する強度も高く、どの方向にも
一定した性質であり、加工能力に優れている工具素材で
あるといえる。
るダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドは、焼結ダイヤモ
ンドｌの表面１ａをダイヤモンド４つまりダイヤモンド
粒子２が成長して被膜しているので、セラミックス等の
硬質材料を切削・研削加工する際に発生する熱に対する
耐熱性があり、耐摩耗性がある。また内部は強度、硬度
の高い焼結ダイヤモンド１であり、表面はダイヤモンド
４であるので強度、硬度に優れている。そして、ダイヤ
モンド被膜焼結ダイヤモンドの表面は、多数のダイヤモ
ンド粒子が成長した多結晶ダイヤモンドであるので、単
結晶ダイヤモンドの様な方向性が無いことから、チッピ
ングやクランキングに対する強度も高く、どの方向にも
一定した性質であり、加工能力に優れている工具素材で
あるといえる。
また第４図に示すように、ダイヤモンド被膜焼結ダイヤ
モンド５の表面５ａを研磨すれば、均一で鋭利なダイヤ
モンドだけの刃先とすることができ、超精密加工をする
工具素材となることができる。６は研磨した表面である
。
モンド５の表面５ａを研磨すれば、均一で鋭利なダイヤ
モンドだけの刃先とすることができ、超精密加工をする
工具素材となることができる。６は研磨した表面である
。
本発明は、上記実施例に限るものではなく、圧力、ガス
濃度２マイクロ波の波長や出力等を変えることにより、
焼結ダイヤモンドの表面に析出するダイヤモンド粒子の
成長を早めたり、ダイヤモンド粒子の形状や大きさを変
えることができる。
濃度２マイクロ波の波長や出力等を変えることにより、
焼結ダイヤモンドの表面に析出するダイヤモンド粒子の
成長を早めたり、ダイヤモンド粒子の形状や大きさを変
えることができる。
また本実施例は、焼結ダイヤモンドを加熱する手段とし
てマイクロ波を用いたが、熱フィラメントや高周波プラ
ズマでもよい。本実施例に用いた焼結ダイヤモンドは、
結合材がＳｉＣであるが、結合材が金属の場合には王水
等を用いて焼結ダイヤモンドの表面の金属を除去してか
らダイヤモンドを被膜したほうがよい。さらにダイヤモ
ンド被膜焼結ダイヤモンドのダイヤモンドを被膜する方
法として、熱フイラメントＣＶＤ法、高周波、マイクロ
波、直流等の各種プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、
レーザービーム法、電子ビーム法、スパッタリング法な
どを用いてもよい。
てマイクロ波を用いたが、熱フィラメントや高周波プラ
ズマでもよい。本実施例に用いた焼結ダイヤモンドは、
結合材がＳｉＣであるが、結合材が金属の場合には王水
等を用いて焼結ダイヤモンドの表面の金属を除去してか
らダイヤモンドを被膜したほうがよい。さらにダイヤモ
ンド被膜焼結ダイヤモンドのダイヤモンドを被膜する方
法として、熱フイラメントＣＶＤ法、高周波、マイクロ
波、直流等の各種プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、
レーザービーム法、電子ビーム法、スパッタリング法な
どを用いてもよい。
本発明は上記構成により次のような効果がある。
焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜形成することが
でき、焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜すること
により、亀裂の発生を防止でき、また耐摩耗性が良いの
で工具寿命が長い工具素材となることができる。
でき、焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜すること
により、亀裂の発生を防止でき、また耐摩耗性が良いの
で工具寿命が長い工具素材となることができる。
さらに、刃先をダイヤモンドだけの均一な鋭利なものに
することができるので超精密加工する工具素材となるこ
とができる。
することができるので超精密加工する工具素材となるこ
とができる。
図面は本発明の実施例に係わり、第１図は焼結ダイヤモ
ンドを示す断面図、第２図は焼結ダイヤモンドにダイヤ
モンドが形成していく状態を示す断面図、第３図はダイ
ヤモンド被膜焼結ダイヤモンドを示す断面図、第４図は
ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドの表面を研磨した状
態を示す断面図である。 １・°・焼結ダイヤモンド ２・・・ダイヤモンド粒子
３・・・結合材 ４・・・ダイヤモンド５・
・・ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドｌａ、２ａ、５
ａ、６・・・表面 ２ｂ・・・溝部 第１図
ンドを示す断面図、第２図は焼結ダイヤモンドにダイヤ
モンドが形成していく状態を示す断面図、第３図はダイ
ヤモンド被膜焼結ダイヤモンドを示す断面図、第４図は
ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドの表面を研磨した状
態を示す断面図である。 １・°・焼結ダイヤモンド ２・・・ダイヤモンド粒子
３・・・結合材 ４・・・ダイヤモンド５・
・・ダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンドｌａ、２ａ、５
ａ、６・・・表面 ２ｂ・・・溝部 第１図
Claims (2)
- （１）焼結ダイヤモンドを収納し真空にした容器内に炭
化水素ガスと水素ガスを導入しつつ、前記容器内を排気
して該容器内の圧力を維持すると共に、前記焼結ダイヤ
モンドを加熱して該焼結ダイヤモンドの表面にダイヤモ
ンドを析出させ被膜形成することを特徴とする焼結ダイ
ヤモンドにおけるダイヤモンド被膜形成方法。 - （２）焼結ダイヤモンドにダイヤモンドを被膜してなる
ことを特徴とするダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017795A JPS63185859A (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 焼結ダイヤモンドにおけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017795A JPS63185859A (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 焼結ダイヤモンドにおけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185859A true JPS63185859A (ja) | 1988-08-01 |
| JPH0581558B2 JPH0581558B2 (ja) | 1993-11-15 |
Family
ID=11953646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62017795A Granted JPS63185859A (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 焼結ダイヤモンドにおけるダイヤモンド被膜形成方法およびダイヤモンド被膜焼結ダイヤモンド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63185859A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251413A (ja) * | 1988-04-28 | 1990-02-21 | De Beers Ind Diamond Div Ltd | ダイヤモンドをダイヤモンドに結合する方法 |
| JP2008239476A (ja) * | 1997-09-05 | 2008-10-09 | Element Six Ltd | ダイヤモンド−炭化ケイ素−ケイ素複合材料 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6090884A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 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 |
| JPS60122785A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-01 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド被覆工具部材 |
-
1987
- 1987-01-28 JP JP62017795A patent/JPS63185859A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6090884A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 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 |
| JPS60122785A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-01 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド被覆工具部材 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251413A (ja) * | 1988-04-28 | 1990-02-21 | De Beers Ind Diamond Div Ltd | ダイヤモンドをダイヤモンドに結合する方法 |
| JPH0653638B2 (ja) * | 1988-04-28 | 1994-07-20 | デ ビアス インダストリアル ダイアモンド デイビジヨン（プロプライエタリイ）リミテツド | ダイヤモンドをダイヤモンドに結合する方法 |
| JP2008239476A (ja) * | 1997-09-05 | 2008-10-09 | Element Six Ltd | ダイヤモンド−炭化ケイ素−ケイ素複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0581558B2 (ja) | 1993-11-15 |
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