WO2011018917A1 - ダイヤモンド被覆工具 - Google Patents

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WO2011018917A1
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diamond layer
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克仁 吉田
吉田　茂
関　裕一郎
貴一 目黒
真治 松川
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住友電気工業株式会社
住友電工ハードメタル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a diamond-coated tool, and more particularly to a diamond-coated tool in which the surface of a substrate is coated with a diamond layer.
  • a diamond-coated tool having a structure in which a material such as cemented carbide is used as a base material and a polycrystalline diamond layer is coated on the surface of the base material has been developed for a long time.
  • the diamond-coated tool in which the surface of the base material is coated with a diamond layer has a strong surface. For this reason, processing of difficult-to-cut materials such as fiber reinforced plastic (FRP: Fiber Reinforced Plastics), which has been difficult to process with tools, can be handled.
  • FRP Fiber Reinforced Plastics
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 04-263075
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 04-263075
  • Patent Document 1 by forming a diamond layer on a substrate having irregularities on the surface, an anchor effect appears between the substrate and the diamond layer. This anchor effect can enhance the adhesion between the base material and the diamond layer. Such a diamond-coated tool is unlikely to peel off the base material and the diamond layer in the initial stage of cutting.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-079406 also discloses a technique for forming irregularities on the surface of a substrate. However, no significant improvement was observed in extending the life of diamond-coated tools.
  • the cause of the separation of the base material and the diamond layer is considered to be due to the difference between the thermal expansion coefficient of the base material and the thermal expansion coefficient of the diamond layer.
  • the diamond-coated tool becomes hot due to heat during cutting, the residual stress of compression or tension acts on the diamond layer in the vicinity of the interface with the substrate, thereby peeling between the substrate and the diamond layer. Is estimated to occur.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-058106
  • the approach of relaxing the residual stress generated in the diamond layer when the diamond-coated tool reaches a high temperature is used. Increases adhesion to the layer. Specifically, the adhesion between the base material and the diamond layer is enhanced by controlling the thermal expansion coefficient and material of the base material, the thickness of the diamond layer, and the like.
  • Patent Document 3 tends to improve the adhesion between the base material and the diamond layer.
  • the material of the base material, the thickness of the diamond layer, and the like are extremely limited. For this reason, it is often the case that the design is made with the manufacturing cost inconsiderable, and the actual situation is that it has hardly been put into practical use.
  • the present invention has been made in view of the current situation as described above, and the object of the present invention is not only at the initial stage of cutting, but also when the cutting process is continued for a long time, the interface between the base material and the diamond layer. It is an object of the present invention to provide a diamond-coated tool that hardly causes peeling.
  • the diamond-coated tool of the present invention is a diamond-coated tool including a base material and a diamond layer covering the surface of the base material, and the surface of the base material has an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the average length RSm of the roughness curve element is 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less
  • the diamond layer has a plurality of voids extending in a crystal growth direction from a portion in contact with the substrate.
  • the arithmetic average roughness Ra is preferably 0.4 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, and the average length RSm of the roughness curve element is preferably 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the number of voids relative to the length of the base material is 1 ⁇ 10 3 pieces / cm or more and 1 ⁇ 10 6 pieces / cm or less. Preferably there is.
  • the gap has a width of 5 nm to 200 nm with respect to the crystal growth direction and a length of 10 nm to 1 ⁇ m in the crystal growth direction.
  • the diamond layer is preferably made of polycrystalline diamond.
  • the diamond layer is preferably formed by chemical vapor deposition.
  • the diamond-coated tool of the present invention as described above can be suitably used for cutting difficult-to-cut materials.
  • the diamond-coated tool according to the present invention has the above-described configuration, which makes it difficult for the base material and the diamond layer to be peeled off even when continuously cut and improves the tool life. It is.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the interface between a base material and a diamond layer of the diamond-coated tool of the present invention.
  • the diamond-coated tool 10 of the present invention includes a base material 1 and a diamond layer 3 formed on the base material 1.
  • the diamond-coated tool 10 of the present invention having such a configuration is, for example, a drill, end mill, milling or turning cutting edge replacement cutting tip, metal saw, gear cutting tool, reamer, tap, or pin shaft milling of a crankshaft. It can be used extremely useful as a cutting chip, a glass substrate cutting piece, an optical fiber cutter, or the like.
  • the diamond-coated tool of the present invention can be used for various applications, it can be suitably used particularly for processing difficult-to-cut materials that have been difficult to process with conventional cutting tools. That is, the diamond-coated tool of the present invention has an improved surface hardness compared to conventional cutting tools, and can therefore be used extremely effectively for processing difficult-to-cut materials.
  • a conventionally known material known as such a base material for cutting can be used without any particular limitation.
  • cemented carbide for example, WC base cemented carbide, including WC, including Co, or further including carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc.
  • cermet TiC, TiN, TiCN, etc.
  • High-speed steel, tool steel, ceramics such as titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered body, diamond Sintered bodies etc. can be mentioned as an example of such a substrate.
  • the substrate 1 used in the present invention may have a modified surface.
  • a de- ⁇ layer may be formed on the surface, or in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, The effect is shown.
  • the surface of the substrate 1 is characterized by having an uneven shape.
  • the average value of the amplitude in the height direction of the unevenness and the average value of the amplitude in the horizontal direction of the unevenness are defined as predetermined values.
  • the average value of the amplitude in the height direction of the unevenness is defined as the arithmetic average roughness Ra, and the Ra needs to be 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the average value of the horizontal amplitude of the unevenness is defined as the average roughness RSm of the roughness curve element, and the RSm needs to be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the initial generation nuclei of diamond are easily anchored to the base material when the diamond layer described later is formed.
  • the adhesion between the base material and the diamond layer can be improved.
  • the base material 1 having a specific uneven state as described above is coated with a diamond layer by a chemical vapor deposition (CVD) method, as shown in FIG.
  • a plurality of voids 2 extending in the crystal growth direction from the portion in contact with the diamond layer 3 can be formed.
  • the void 2 functions to relieve residual stress generated in the diamond layer 3 due to the difference in thermal expansion coefficient between the base material 1 and the diamond layer 3.
  • the residual stress mitigating action by the void 2 can significantly improve the adhesion between the base material 1 and the diamond layer 3 in combination with the anchor effect described above.
  • peeling at the interface between the substrate 1 and the diamond layer 3 is less likely to occur even when continuous machining is performed. The details of the gap 2 will be described later.
  • the Ra is 0.4 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less
  • the RSm is preferably 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, more preferably Ra is 1.3 ⁇ m or more and 2.6 ⁇ m or less, and the RSm is 3 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less.
  • Examples of a method for forming the uneven state on the surface of the substrate include chemical etching treatment, sand blasting treatment, electrochemical etching treatment, and a combination thereof.
  • the base material is immersed in a mixed acid of sulfuric acid and nitric acid to dissolve a part of the surface of the base material.
  • the mixed acid used for the chemical etching treatment preferably has a sulfuric acid concentration of 10% by mass to 98% by mass, and a nitric acid concentration of 10% by mass to 70% by mass.
  • the time for immersing the substrate in the mixed acid is preferably 30 seconds or longer and 60 minutes or shorter.
  • Examples of the sandblast treatment include a method of spraying alumina or silicon carbide particles.
  • the average particle diameter (particle diameter) of the particles used for the sandblast treatment is preferably 5 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, and the blast injection pressure of the particles onto the base material is preferably 0.1 MPa or more and 0.4 MPa or less.
  • Examples of the electrochemical etching treatment include a method of electrochemically electrolyzing Co contained in the component of the base material.
  • the arithmetic average roughness Ra as used in the present invention is a parameter indicating the length of the unevenness formed on the surface of the substrate in the height direction, and the larger the value, the rougher the unevenness is.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of a cross section of a substrate used in the present invention.
  • the sum of the areas of the portions is set to be equal to the sum of the areas of the portions located above the reference line. That is, in FIG. 2, the roughness curve located at the lower part of the reference line is folded back to the upper part of the reference line, and the folded outline is shown by a dotted line.
  • the reference line is determined so as to satisfy the following formula (1).
  • the arithmetic average roughness Ra is conceptually described with reference to FIG. 2, the sum of the area of the shaded area surrounded by the dotted line and the area of the shaded area surrounded by the solid line of the roughness curve is averaged by the reference length L.
  • the height at the time corresponds to the arithmetic average roughness Ra.
  • the average length RSm of the roughness curve element referred to in the present invention is a parameter indicating the length (pitch) in the width direction of the uneven state formed on the surface of the substrate. Shows that it is moderate.
  • the method defined in JIS B0601: 2001 is adopted as the average length RSm of the roughness curve elements. Based on FIG. 3, the calculation method of average length RSm of a roughness curve element is demonstrated.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of a cross section of a substrate used in the present invention. In FIG.
  • reference point the lengths of m contour curve elements (Xs1, Xs2, Xs3... Xsi... Xsm in FIG. 3) are obtained within the range of the reference length L.
  • the average value of the lengths of these m contour curve elements is the average length RSm of the roughness curve elements. That is, the average length RSm of the roughness curve element is calculated by the following equation (3).
  • the sum of the lengths Xs1, Xs2, Xs3,... Xsi,... Xsm of the m contour curve elements corresponds to the reference length L.
  • the average length RSm of the roughness curve elements can be simply expressed as L / m.
  • the surface roughness parameters (Ra and RSm) described above may measure the surface of the substrate before forming the diamond layer on the substrate, or directly or indirectly after forming the diamond layer. You may measure the surface. However, from the viewpoint that the surface roughness of the substrate can be measured without destroying the diamond layer, it is preferable to measure the surface roughness of the substrate before forming the diamond layer on the substrate.
  • an apparatus capable of performing parameter analysis based on the ISO standard or the JIS standard may be used.
  • stylus type and optical (laser, interference, etc.) type measuring devices are commercially available.
  • the laser microscope has high spatial resolution and easy numerical analysis. Suitable for measuring roughness.
  • Ra and RSm in this specification are values obtained by measurement using a laser microscope having a laser wavelength of 408 nm, a horizontal spatial resolution of 120 nm, and a height resolution of 10 nm.
  • the diamond layer A method may also be used in which the substrate is cut, the unevenness on the surface of the substrate is observed from a direction perpendicular to the cut surface, and the observed unevenness is digitized.
  • the surface roughness (Ra and RSm) of the substrate is measured using the measuring apparatus exemplified above, even if the measured values vary in the plane, at least one numerical range defined by the present invention If it is within, the effect of the present invention is shown.
  • the surface roughness of the base material satisfy the above numerical range when the reference length L is 10 ⁇ m or more.
  • the diamond layer formed on the substrate is preferably a film made of polycrystalline diamond.
  • the polycrystalline diamond is one in which diamond fine particles of about 10 nm to several ⁇ m are tightly bonded.
  • Such a diamond layer is more preferably formed by a film forming process that increases crystallinity.
  • the “crystal growth direction” refers to a vector direction in which the distance from the base point to the surface of the diamond layer is the shortest when a specific point on the surface of the substrate is used as the base point. .
  • a conventionally known CVD method can be used without any particular limitation.
  • examples of such a CVD method include a microwave plasma CVD method, a hot filament CVD method, and a plasma jet CVD method.
  • a hot filament CVD method it is preferable to employ a hot filament CVD method.
  • the diamond layer of the present invention is preferably formed so as to cover the entire surface of the base material, but a part of the base material is not covered by the diamond layer, or any part on the base material
  • the composition of the diamond layer may be different. In this specification, only the case where a diamond layer is formed on a base material is described, but a single layer or two or more layers different from the diamond layer are formed between the base material and the diamond layer. May be.
  • the diamond layer described above may contain, for example, different atoms such as boron, nitrogen, and silicon, or may contain inevitable impurities other than these elements.
  • the diamond-coated tool of the present invention is characterized in that when a diamond layer is formed on a substrate, a plurality of voids extending in the crystal growth direction from the substrate are formed in the diamond layer.
  • the voids relieve residual stress generated in the diamond layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the base material and the diamond layer. Thereby, peeling with a base material and a diamond layer can be prevented effectively.
  • the above-mentioned voids can be confirmed with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the diamond-coated tool is cut together with the base material including the diamond layer, and a sample for SEM observation is prepared on the cut surface using a commercially available cross-section sample preparation device. And the presence or absence of a space
  • TEM Transmission Electron Microscope
  • the number of voids with respect to the length of the base material on the cutting surface is 1 ⁇ 10 3 pieces / cm or more and 1 ⁇ 10 6 pieces / cm or less. Is preferred.
  • the length of the base material here means the length of the interface between the base material and the diamond layer that appears on the cut surface when the diamond-coated tool is cut.
  • the size of the voids is preferably such that the width in the crystal growth direction is 5 nm or more and 200 nm or less, and the length in the crystal growth direction is 10 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the width of the void is less than 5 nm or the height of the void is less than 10 nm, the size of the void is not sufficient, and the effect of relaxing the residual stress generated in the diamond layer cannot be sufficiently obtained.
  • the width of the void exceeds 200 nm, or when the length of the void exceeds 1 ⁇ m, the diamond layer is easily cracked with the void as a base point because the void is large.
  • voids it is not necessary that all the voids satisfy the above numerical range size, and one or more voids among the voids appearing on the cut surface when cut together with the substrate including the diamond layer are the above numerical values. Any material that satisfies the range may be used.
  • the “width relative to the crystal growth direction” refers to the length in the direction perpendicular to the crystal growth direction.
  • the size (width and length) of the voids in the diamond layer can be grasped by observing an arbitrary cut surface when the diamond-coated tool is cut with the SEM or TEM described above.
  • the number and size of the voids formed in the diamond layer are greatly influenced by the uneven state of the surface of the base material (that is, the numerical values of Ra and RSm).
  • the present invention is not limited to this, and it has also been found that it is affected by the gas pressure and gas composition when the diamond layer is formed, as well as the surface temperature of the substrate. Therefore, it is possible to form a desired number and size of voids by adjusting the unevenness state of the surface of the substrate and controlling various conditions when forming the diamond layer.
  • the gas pressure in the hot filament CVD apparatus is preferably 1.3 ⁇ 10 2 Pa or more and 2.6 ⁇ 10 4 Pa or less.
  • a desired number and size of voids can be formed.
  • the gas composition to be introduced for example, a mixed gas having a CH 4 gas concentration of 0.3 volume% or more and 20 volume% or less with respect to H 2 gas is preferably used.
  • the surface temperature of a base material at the time of formation of a diamond layer is 600 degreeC or more and 1100 degrees C or less.
  • the diamond layer is formed by the hot filament CVD method, but the diamond layer may be formed by a conventionally known CVD method such as a microwave plasma CVD method or a plasma jet CVD method.
  • Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 9 In the production of the diamond-coated tool of each example and each comparative example, the material of the diamond-coated tool was JIS K10 cemented carbide (WC-5% Co), and the tool shape of the substrate was SNMN120212. Some were used.
  • the surface of the substrate was etched by immersing the surface of the substrate in a mixed acid of 98% by mass sulfuric acid and 60% by mass nitric acid for 20 minutes. Then, sand blasting treatment was performed in which media of various particle sizes (particles having an average particle size of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m) were sprayed onto the substrate at a blast spray pressure of 0.3 MPa.
  • the surface roughness parameters Ra and RSm were measured using an optical laser microscope (product name: LEXT OLS3500 (manufactured by Olympus Corporation)) with respect to the base material used in each example and each comparative example after the sandblast treatment. It was measured. The results are shown in Table 1 below.
  • FIG. 4 is a photographed image when the cut surface of the diamond-coated tool produced in Example 1 is cut with an arbitrary surface and observed with a transmission electron microscope.
  • the diamond layer 3 is formed on the base material 1 with the surface roughness parameters (Ra and RSm) satisfying a predetermined numerical value range under specific manufacturing conditions. It can be seen that a diamond layer 3 having a plurality of voids 2 extending in the crystal growth direction is formed.
  • the number of voids 2 with respect to the length of the substrate 1 was calculated.
  • the size of a specific gap among the gaps shown in the photographed image of the cut surface in FIG. 4 was calculated.
  • the size of the void the width in the crystal growth direction was 20 nm, and the length in the crystal growth direction was 500 nm.
  • Example 14 and Comparative Example 5 a diamond layer was formed under conditions different from those of the above Examples. Specifically, in Example 14, the gas pressure and gas composition were changed from the manufacturing conditions of the above Examples and the like, and the size and number of voids formed in the diamond layer as shown in Table 1 were adjusted. . In Comparative Example 5, the diamond layer was formed by adjusting the gas pressure and the gas composition so as not to form voids in the diamond layer.
  • the diamond-coated tool of each example thus produced is a diamond-coated tool including a base material and a diamond layer covering the surface of the base material, and the surface of the base material has an arithmetic average roughness Ra. Is 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and the average length RSm of the roughness curve element is 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the diamond layer has a plurality of voids extending in the crystal growth direction from the substrate.
  • Table 3 below shows the time until the diamond layer of each example and each comparative example peels as a result of the above-described evaluation of adhesion. The longer the time until peeling, the better the adhesion between the substrate and the diamond layer.

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Abstract

　本発明は、基材（１）とダイヤモンド層（３）との界面で剥離が生じにくいダイヤモンド被覆工具（１０）を提供する。本発明のダイヤモンド被覆工具（１０）は、基材（１）と、基材（１）の表面を被覆したダイヤモンド層（３）とを含むダイヤモンド被覆工具（１０）であって、基材（１）の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが１μｍ以上１００μｍ以下であり、ダイヤモンド層（３）は、基材（１）と接する部分から結晶成長方向に伸びる空隙（２）を複数有することを特徴とする。

Description

ダイヤモンド被覆工具
　本発明は、ダイヤモンド被覆工具に関し、特に基材の表面をダイヤモンド層で被覆したダイヤモンド被覆工具に関する。
　超硬合金等の材料を基材とし、該基材の表面上に多結晶ダイヤモンド層を被覆した構造のダイヤモンド被覆工具は、古くから開発が進められてきた。
　基材の表面をダイヤモンド層で被覆したダイヤモンド被覆工具は、その表面が強固なものとなっている。このため、これまで工具による加工が困難とされてきた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber　Reinforced　Plastics）等のような難削材の加工にも対応することができる。
　上記難削材にダイヤモンド被覆工具を適用する際に、その寿命を決定する要因の一つとして、基材とダイヤモンド層との密着性がある。すなわち、ダイヤモンド被覆工具は、切削加工時に基材とダイヤモンド層との界面でランダムに剥離が生じやすく、剥離後の切削工具で加工した被削材の品位が悪化することとなり、切削工具としての寿命が安定しないという問題がある。
　基材とダイヤモンド層との密着性を高めるための試みは、従来からなされており、たとえば特開平０４－２６３０７５号公報（以下においては、「特許文献１」と記す）には、基材の表面に微細な凹凸を形成したものを用い、該基材上にダイヤモンド層を形成したダイヤモンド被覆工具が提案されている。
　特許文献１に示されるように、表面に凹凸を有する基材上にダイヤモンド層を形成することにより、基材とダイヤモンド層との間でアンカー効果が発現する。このアンカー効果により基材とダイヤモンド層との密着性を高めることができる。このようなダイヤモンド被覆工具は、切削初期における基材とダイヤモンド層との剥離が生じにくい。
　しかし、特許文献１のダイヤモンド被覆工具は、切削加工を長時間継続すると、基材とダイヤモンド層との界面で剥離が頻発し、基材とダイヤモンド層との剥離の問題を完全には解決できていなかった。また、特許文献１と同様に特開２００２－０７９４０６号公報（以下において、「特許文献２」と記す）にも、基材の表面に凹凸を形成する技術が開示されている。しかし、ダイヤモンド被覆工具の長寿命化に顕著な改善が見られるものではなかった。
　ところで、基材とダイヤモンド層とが剥離することの原因は、基材の熱膨張係数とダイヤモンド層の熱膨張係数とが異なることによるものと考えられる。すなわち、切削加工時の熱によりダイヤモンド被覆工具が高温になったときに、基材との界面近傍のダイヤモンド層に圧縮または引張の残留応力が働くことにより、基材とダイヤモンド層との間に剥離が生じるものと推測される。
　そこで、特開平１１－０５８１０６号公報（以下において、「特許文献３」と記す）では、ダイヤモンド被覆工具が高温になったときにダイヤモンド層に生じる残留応力を緩和するというアプローチで、基材とダイヤモンド層との密着性を高めている。具体的には、基材の熱膨張係数および材質、ダイヤモンド層の厚み等を制御することにより、基材とダイヤモンド層との密着性を高めている。
特開平０４－２６３０７５号公報 特開２００２－０７９４０６号公報 特開平１１－０５８１０６号公報
　特許文献３に開示されている技術により、基材とダイヤモンド層との密着性は高められる傾向にある。しかし、特許文献３の手法では、基材の材質、ダイヤモンド層の厚み等が極端に限定される。このため、製造コストを度外視した設計となる場合が多く、実用化にはほとんど至っていないというのが現状である。
　近年、被削材はますます難削化する傾向にあるし、切削工具の加工技術の進展も早いため、ダイヤモンド被覆工具に要求される品質もますます高くなっている。
　ダイヤモンド被覆工具においては、上述のように基材とダイヤモンド層との密着性を向上させるための技術は数多く提案されているが、未だその密着性が十分であるとは言えなず、さらなる密着性の向上が待望されている。
　本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、切削初期のみならず、切削加工を長時間継続するときにも、基材とダイヤモンド層との界面における剥離が生じにくいダイヤモンド被覆工具を提供することにある。
　本発明のダイヤモンド被覆工具は、基材と、基材の表面を被覆したダイヤモンド層とを含むダイヤモンド被覆工具であって、基材の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが１μｍ以上１００μｍ以下であり、ダイヤモンド層は、基材と接する部分から結晶成長方向に伸びる空隙を複数有することを特徴とする。
　算術平均粗さＲａは、０．４μｍ以上４μｍ以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
　ダイヤモンド被覆工具を基材とダイヤモンド層とを含む面で切断する任意の切断面において、基材の長さに対する空隙の個数は、１×１０3個／ｃｍ以上１×１０6個／ｃｍ以下であることが好ましい。
　空隙は、結晶成長方向に対する幅が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、かつ、結晶成長方向の長さが１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。ダイヤモンド層は、多結晶ダイヤモンドからなることが好ましい。ダイヤモンド層は、化学気相成長法により形成されることが好ましい。
　以上のような本発明のダイヤモンド被覆工具は、難削材の切削に好適に用いることができる。
　本発明のダイヤモンド被覆工具は、上記のような構成を有することにより、継続的に切削加工をしたときも、基材とダイヤモンド層とを剥離しにくくしたものであり、工具寿命を向上させたものである。
本発明のダイヤモンド被覆工具の基材とダイヤモンド層との界面付近の概略断面図である。 本発明のダイヤモンド被覆工具に用いられる基材の断面をグラフ化し、算術平均粗さＲａを示したグラフである。 本発明のダイヤモンド被覆工具に用いられる基材の断面をグラフ化し、輪郭曲線要素の長さＸｓを示したグラフである。 本発明のダイヤモンド被覆工具の断面を透過型電子顕微鏡で観察したときの撮影画像である。
　以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
　＜ダイヤモンド被覆工具＞
　図１は、本発明のダイヤモンド被覆工具の基材とダイヤモンド層との界面付近の概略断面図である。本発明のダイヤモンド被覆工具１０は、図１に示されるように基材１と、該基材１上に形成されたダイヤモンド層３とを備えるものである。このような構成を有する本発明のダイヤモンド被覆工具１０は、たとえばドリル、エンドミル、フライス加工用または旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用チップ、ガラス基板切断用切り駒、光ファイバーカッター等として極めて有用に用いることができる。
　このように本発明のダイヤモンド被覆工具は、各種用途に用いることができるものであるが、とりわけ従来の切削工具では加工が困難とされていた難削材の加工に好適に用いることができる。すなわち、本発明のダイヤモンド被覆工具は、従来の切削工具に比し、その表面の硬度を向上させたものであることから、難削材の加工に極めて有効に使用し得る。
　＜基材＞
　本発明のダイヤモンド被覆工具１０の基材１としては、このような切削加工用の基材として知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができる。たとえば、超硬合金（たとえばＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、あるいはさらにＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物等を添加したものも含む）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、工具鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など）、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体等をこのような基材の例として挙げることができる。
　基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素やη相と呼ばれる異常相を含んでいても本発明の効果は示される。
　なお、本発明で用いる基材１は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていても良く、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。
　本発明においては、基材１の表面に凹凸形状を有するものを用いることを特徴とする。かかる凹凸形状は、凹凸の高さ方向の振幅の平均値と、凹凸の横方向の振幅の平均値とが所定の値に規定される。具体的には、凹凸の高さ方向の振幅の平均値は算術平均粗さＲａとして規定され、そのＲａは０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを要する。また、凹凸の横方向の振幅の平均値は粗さ曲線要素の平均粗さＲＳｍとして規定され、そのＲＳｍは１μｍ以上１００μｍ以下であることを要する。
　ここで、算術平均粗さＲａとは、後述の図２を例にとると、基準線（ｙ＝０）に対する粗さ曲線（ｙ＝Ｚ（ｘ））のｙ軸方向のばらつきの平均値を意味する。他方、粗さ曲線要素の平均粗さＲＳｍとは、後述の図３を例にとると、粗さ曲線ｙ＝Ｚ（ｘ）が正から負に変わる地点を基準点としたときに、一の基準点から隣接する他の基準点までの長さの平均を意味する。なお、ＲａおよびＲＳｍの詳細は、図２および図３とともに後述する。
　このように基材の表面粗さのＲａおよびＲＳｍを所定の数値範囲内にすることにより、後述するダイヤモンド層を形成するときにダイヤモンドの初期発生核が基材にアンカリングされやすくなり、以って基材とダイヤモンド層との密着性を高めることができる。
　しかも、上述のような特定の凹凸状態を持った基材に対し、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical　Vapor　Deposition）法でダイヤモンド層を被覆することにより、図１に示されるように、基材１と接する部分から結晶成長方向に伸びる空隙２をダイヤモンド層３に複数形成することができる。そして、当該空隙２が、基材１とダイヤモンド層３との熱膨張係数の相違に起因してダイヤモンド層３に生じる残留応力を緩和する働きを示す。
　この空隙２による残留応力の緩和作用が、上述のアンカー効果と相俟って、基材１とダイヤモンド層３との密着性を顕著に向上させることができる。本発明は、これらの相乗効果により、継続的に切削加工を行なう場合にも基材１とダイヤモンド層３との界面での剥離を生じにくくしたものである。なお、空隙２の詳細は後述する。
　ここで、上記のＲａは０．４μｍ以上４μｍ以下であり、かつ、ＲＳｍは２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくはＲａが１．３μｍ以上２．６μｍ以下であり、かつ、ＲＳｍが３μｍ以上６μｍ以下である。基材をこのような表面粗さにすることにより、上述の基材とダイヤモンド層との密着力を向上させる効果に加え、ダイヤモンド層を製膜した後の工具表面を滑らかなものにすることができる。しかも、基材に対するダイヤモンド層の密着性を高めることができ、以って被削材の加工品位の向上と工具寿命の長寿命化との両立を達成することができる。
　基材の表面に上記のような凹凸状態を形成する方法としては、化学エッチング処理、サンドブラスト処理、電気化学エッチング処理、およびこれらを組み合わせた処理等を挙げることができる。
　ここで、上記の各エッチング処理について具体的な例を挙げて説明すると、化学エッチング処理としては、たとえば硫酸と硝酸との混酸に基材を浸して、基材の表面の一部を溶解させる方法が挙げられる。化学エッチング処理に用いる混酸は、その硫酸の濃度が１０質量％以上９８質量％以下であることが好ましく、硝酸の濃度が１０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。また、基材を混酸に浸す時間は、３０秒以上６０分以下であることが好ましい。
　サンドブラスト処理としては、たとえばアルミナや炭化ケイ素の粒子を吹き付ける方法が挙げられる。サンドブラスト処理に用いる粒子の平均粒子径（粒子の直径）は、５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましく、当該粒子の基材へのブラスト噴射圧力は０．１ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下であることが好ましい。電気化学エッチング処理としては、たとえば基材の成分に含まれるＣｏを電気化学的に電解する方法が挙げられる。
　＜算術平均粗さ＞
　本発明でいう算術平均粗さＲａとは、基材の表面に形成される凹凸の高さ方向の長さを示すパラメータであり、その値が大きいほど凹凸の段差が粗いことを示す。以下、図２を用いて算術平均粗さＲａの算出方法を説明する。図２は本発明に用いられる基材の断面の一例をグラフ化したものである。図２に示されるように、基準長さＬにおける基材の表面の粗さ曲線の関数はｙ＝Ｚ（ｘ）で表される。ここで、粗さ曲線（ｙ＝Ｚ（ｘ））の基準線（ｙ＝０が示す線）は、基準線と粗さ曲線とに囲まれる部分の面積のうち、基準線の下部に位置する部分の面積の総和と、基準線の上部に位置する部分の面積の総和とが等しくなるように定められる。すなわち、図２においては、基準線の下部に位置する粗さ曲線を、基準線の上部に折り返した上で、その折り返された外郭を点線で示している。この点線が囲う斜線部の面積の総和と、粗さ曲線の実線が囲う斜線部の面積の総和とが等しくなるように基準線（ｙ＝０）を定める。数学的には、以下の式（１）を満たすように基準線を定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　本発明における算術平均粗さＲａは、上記のようにして定めた基準線を基準として、粗さ曲線の絶対値を基準長さＬについて積分し（すなわち、ｙ＝｜Ｚ（ｘ）｜の関数を０≦ｘ≦Ｌの範囲で積分し）て得られた値を、Ｌで割ることにより算出される。すなわち、算術平均粗さＲａは、以下の式（２）により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図２を用いて算術平均粗さＲａを概念的に説明すると、上述の点線が囲う斜線部の面積と粗さ曲線の実線が囲う斜線部の面積との和を、基準長さＬで平均化したときの高さが算術平均粗さＲａに相当する。
　＜粗さ曲線要素の平均長さ＞
　本発明でいう粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍとは、基材の表面に形成される凹凸状態の幅方向の長さ（ピッチ）を示すパラメータであり、その値が大きいほど凹凸のピッチが緩やかであることを示す。本発明において、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１で規定された方法を採用する。図３に基づいて、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍの算出方法を説明する。図３は、本発明に用いられる基材の断面の一例をグラフ化したものである。図３において、粗さ曲線（ｙ＝Ｚ（ｘ））が正から負に代わる地点（以下「基準点」と記す）から、隣接する他の基準点までの長さを輪郭曲線要素の長さＸｓと定めると、基準長さＬの範囲内にｍ個の輪郭曲線要素の長さ（図３中のＸs1、Ｘs2、Ｘs3・・・Ｘsi・・・Ｘsm）が得られる。これらｍ個の輪郭曲線要素の長さの平均値が粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍである。すなわち、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、以下の式（３）により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、図３からも明らかなように、ｍ個の輪郭曲線要素の長さＸs1、Ｘs2、Ｘs3・・・Ｘsi・・・Ｘsmの総和は、基準長さＬに相当するため、式（３）の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、単にＬ／ｍと表すこともできる。
　＜表面粗さの測定方法＞
　上述の表面粗さのパラメータ（ＲａおよびＲＳｍ）は、基材上にダイヤモンド層を形成する前に基材の表面を測定してもよいし、ダイヤモンド層を形成した後に直接または間接的に基材の表面を測定してもよい。ただし、ダイヤモンド層を破壊することなく基材の表面粗さを測定できるという観点から、基材上にダイヤモンド層を形成する前に基材の表面粗さを測定することが好ましい。
　ここで、基材の表面粗さを測定する方法としては、ＩＳＯ規格またはＪＩＳ規格に準拠したパラメーター解析ができる装置を使用すればよい。たとえば、触針式、および光学（レーザー、干渉等）式の測定装置が市販されているが、中でもレーザー顕微鏡は空間分解能が高い上に、数値解析が容易なため、本発明の基材の表面粗さを測定するのに適している。本明細書におけるＲａおよびＲＳｍは、レーザー波長４０８ｎｍ、水平方向の空間分解能１２０ｎｍ、高さ分解能１０ｎｍのレーザー顕微鏡を用いて測定して得られた値である。
　また、基材上にダイヤモンド層を形成した後に基材の表面粗さを測定する方法としては、任意の方法でダイヤモンド層を除去した後に、上記の例示した方法により測定する方法の他、ダイヤモンド層とともに基材を切断した上で、その切断面に垂直の方向から基材の表面の凹凸を観察し、観察された凹凸を数値化する方法を用いてもよい。
　上記で例示した測定装置を用いてその基材の表面粗さ（ＲａおよびＲＳｍ）を測定したときに、その測定値が面内でばらついたとしても、少なくとも一箇所が本発明で規定する数値範囲内にあれば、本発明の効果は示される。ここで、基準長さＬを１０μｍ以上としたときの基材の表面粗さが上記の数値範囲を満たすことが好ましい。
　＜ダイヤモンド層＞
　本発明において、基材上に形成されるダイヤモンド層は、多結晶ダイヤモンドからなる膜であることが好ましい。ここで、多結晶ダイヤモンドとは、１０数ｎｍ～数μｍ程度のダイヤモンド微粒子が固く結合したものである。このようなダイヤモンド層は、結晶性を高くするような成膜プロセスにより形成されることがより好ましい。また、ダイヤモンド層の形成と同時に基材から結晶成長方向に伸びる空隙を複数形成するという観点から、ＣＶＤ法を用いる必要がある。
　なお、本発明において、「結晶成長方向」とは、基材の表面の特定の点を基点としたときに、その基点からダイヤモンド層の表面に到達する距離が最短となるベクトル方向のことをいう。
　ダイヤモンド層を形成する上で好適に用いられるＣＶＤ法としては、従来公知のＣＶＤ法を特に限定することなく用いることができる。このようなＣＶＤ法としては、たとえばマイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、プラズマジェットＣＶＤ法等を挙げることができる。特に、熱フィラメントＣＶＤ法を採用することが好ましい。
　また、本発明のダイヤモンド層は、基材の全面を覆うようにして形成されていることが好ましいが、基材の一部がダイヤモンド層により覆われていなかったり、基材上のいずれかの部分においてダイヤモンド層の組成が異なっていたとしてもよい。また、本明細書においては、基材上にダイヤモンド層を形成する場合のみを説明しているが、基材とダイヤモンド層との間にダイヤモンド層とは異なる単層または２層以上の層を形成してもよい。
　なお、上述のダイヤモンド層は、たとえばホウ素、窒素、珪素等の異種原子を含んでいてもよいし、これらの元素以外の不可避不純物が含まれていてもよい。
　＜ダイヤモンド層の空隙＞
　本発明のダイヤモンド被覆工具は、基材上にダイヤモンド層を形成するときに、ダイヤモンド層に基材から結晶成長方向に伸びる空隙が複数形成されることを特徴とする。ダイヤモンド層が空隙を複数有することにより、当該空隙が基材とダイヤモンド層との熱膨張係数の差に起因してダイヤモンド層中に発生する残留応力を緩和する。これにより基材とダイヤモンド層との剥離を有効に防止することができる。
　上記の空隙は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning　Electron　Microscope）によって確認することができる。ＳＥＭで空隙を観察する場合、ダイヤモンド被覆工具をダイヤモンド層も含めて基材とともに切断し、当該切断面に対し市販の断面試料作製装置を用いてＳＥＭ観察用の試料を作製する。そして、当該試料の基材とダイヤモンド層との界面近傍をＳＥＭで拡大観察することにより、空隙の有無およびその形状を把握することができる。
　なお、上記の空隙の有無およびその形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission　Electron　Microscope）によって観察してもよい。ＴＥＭで空隙を観察する場合、収束イオンビームエッチング装置により基材とダイヤモンド層とを含む薄片を作成し、当該薄片をＴＥＭで観察することとなる。
　本発明において、ダイヤモンド被覆工具を切断する任意の切断面において、当該切断面における基材の長さに対する空隙の個数は、１×１０3個／ｃｍ以上１×１０6個／ｃｍ以下であることが好ましい。かかる割合でダイヤモンド層中に空隙を設けることにより、空隙が上記の弾性応力を緩和する効果を高めることができる。
　ここでの「基材の長さ」とは、ダイヤモンド被覆工具を切断したときに切断面に現れる、基材とダイヤモンド層との界面の長さを意味する。
　また、空隙の大きさは、結晶成長方向に対する幅が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、かつ、結晶成長方向の長さが１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。上記の空隙の幅が５ｎｍ未満、または空隙の高さが１０ｎｍ未満であると、空隙の大きさが十分ではないためダイヤモンド層に生じる残留応力を緩和する効果が十分に得られない。また、空隙の幅が２００ｎｍを超える場合、または空隙の長さが１μｍを超える場合、空隙が大きいために空隙を基点としてダイヤモンド層に亀裂が生じやすい。本発明において、全ての空隙が上述の数値範囲の大きさを満たす必要はなく、ダイヤモンド層も含めて基材とともに切断したときの切断面に現れる空隙のうち、１個以上の空隙が上述の数値範囲を満たすものであればよい。
　ここで、「結晶成長方向に対する幅」とは、結晶成長方向に対して直交する方向の長さをいう。
　なおまた、ダイヤモンド層中の空隙の大きさ（幅および長さ）は、ダイヤモンド被覆工具を切断したときの任意の切断面を上述のＳＥＭまたはＴＥＭで観察して把握することができる。
　本発明者の研究によると、ダイヤモンド層に形成される空隙の個数および大きさは、基材の表面の凹凸状態（すなわちＲａおよびＲＳｍの数値）の影響によるところが大きいことは判明している。しかし、それのみに限られるものではなく、ダイヤモンド層を形成する時のガス圧力およびガス組成、さらには基材の表面温度などの影響を受けることも判明している。したがって、基材の表面の凹凸状態を調整するとともに、ダイヤモンド層を形成するときの諸条件を制御することにより所望の個数および大きさの空隙を形成することができる。
　たとえば熱フィラメントＣＶＤ装置を用いてダイヤモンド層を形成する場合、熱フィラメントＣＶＤ装置内のガス圧力を１．３×１０2Ｐａ以上２．６×１０4Ｐａ以下とすることが好ましい。これにより所望の個数および大きさの空隙を形成することができる。また、導入するガス組成は、たとえばＨ2ガスに対するＣＨ4ガスの濃度が０．３体積％以上２０体積％以下の混合ガス等を用いることが好ましい。また、ダイヤモンド層の形成時における基材の表面温度は６００℃以上１１００℃以下であることが好ましい。
　＜実施例＞
　以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　なお、以下ではダイヤモンド層を熱フィラメントＣＶＤ法により形成しているが、たとえばマイクロ波プラズマＣＶＤ法、プラズマジェットＣＶＤ法等のような従来公知のＣＶＤ法によりダイヤモンド層を形成してもよい。
　＜実施例１～１４および比較例１～９＞
　各実施例および各比較例のダイヤモンド被覆工具の作製にあたり、ダイヤモンド被覆工具の基材として、その材質がＪＩＳ　Ｋ１０超硬合金（ＷＣ－５％Ｃｏ）であって、基材の工具形状がＳＮＭＮ１２０４１２であるものを用いた。
　そして、上述の基材の表面を、９８質量％の硫酸と６０質量％の硝酸との混酸に２０分間浸すことにより基材の表面をエッチングした。そして、種々の粒度（平均粒子径が５μｍ～５０μｍの粒子）のメディアを基材に対しブラスト噴射圧力０．３ＭＰａで吹き付けるサンドブラスト処理を行なった。サンドブラスト処理後の各実施例および各比較例に用いられる基材に対し、光学式のレーザー顕微鏡（製品名：ＬＥＸＴ　ＯＬＳ３５００（オリンパス株式会社製））を用いてその表面粗さのパラメータＲａおよびＲＳｍを測定した。その結果を以下の表１に示す。
　続いて、基材の表面にナノサイズのダイヤモンド粉末を種付けする処理を行なった。次に、上記で種付け処理が行なわれた基材を公知の熱フィラメントＣＶＤ装置にセットした。そして、各実施例および各比較例（実施例１４および比較例５を除く）においては、熱フィラメントＣＶＤ装置内に１％ＣＨ4／Ｈ2ガスを導入し、その内部の圧力を４．０×１０3Ｐａに設定するとともに、該装置内に設置された冷却機構を含む温度調節装置により上記基材表面の温度を９００℃に設定し、フィラメント温度を２０５０℃にした。そして、上記ダイヤモンド成長条件で１０時間成長させることで、基材上にダイヤモンド層を形成した。このようにして各実施例および各比較例（実施例１４および比較例５を除く）のダイヤモンド被覆工具を作製した。このようにして作製されたダイヤモンド被覆工具のダイヤモンド層をラマン分光法により確認したところ、その構造は全て多結晶ダイヤモンドであることが明らかとなった。
　図４は、実施例１で作製されたダイヤモンド被覆工具を任意の面で切断したときの切断面を透過型電子顕微鏡で観察したときの撮影画像である。図４から明らかなように、表面粗さのパラメータ（ＲａおよびＲＳｍ）が所定の数値範囲を満たす基材１上に、特定の製造条件を以ってダイヤモンド層３を形成することにより、基材から結晶成長方向に伸びる空隙２を複数有するダイヤモンド層３が形成されることがわかる。
　図４の切断面の撮影画像に基づいて、基材１の長さに対する空隙２の個数を算出した。その結果、ダイヤモンド被覆工具の切断面の任意の面における基材１の長さは３μｍであり、当該基材１の長さに対し３個の空隙２が存在した。このため基材の長さに対する空隙の個数は、３個／３μｍ＝１．０×１０4個／ｃｍと算出された。
　また、図４の切断面の撮影画像に表される空隙のうちの特定の空隙の大きさを算出した。空隙の大きさは、結晶成長方向に対する幅が２０ｎｍであり、結晶成長方向の長さが５００ｎｍであった。
　実施例２～１３および比較例１～４、６～９のダイヤモンド被覆工具においても、上述の実施例１と同様の方法で、空隙の個数および大きさを算出したところ、下記の表１に示す結果となった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　なお、実施例１～１３および比較例１～４、６～９では、基材の表面粗さがそれぞれ異なるものを用いているため、同様の方法でダイヤモンド層を作製していても、ダイヤモンド層に形成される空隙の個数および大きさはそれぞれ異なっている。
　一方、実施例１４および比較例５においては、上記の実施例等とは異なる条件でダイヤモンド層を成膜した。具体的には、実施例１４では、ガス圧力およびガス組成を上記の実施例等の製造条件から変更し、表１に示されるようなダイヤモンド層に形成される空隙の大きさおよび個数を調整した。比較例５では、ダイヤモンド層中に空隙を形成しないように、ガス圧力およびガス組成を調整してダイヤモンド層を形成した。
　このようにして作製された各実施例のダイヤモンド被覆工具は、基材と、基材の表面を被覆したダイヤモンド層とを含むダイヤモンド被覆工具であって、基材の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが１μｍ以上１００μｍ以下であり、ダイヤモンド層は、基材から結晶成長方向に伸びる空隙を複数有するものである。
　＜ダイヤモンド被覆工具の密着性の評価＞
　上記で作製した実施例１～１４および比較例１～９のダイヤモンド被覆工具のそれぞれについて、湿式の断続切削を行なうことにより密着性の評価を行なった。切削条件は、下記の表２に示したようにＡｌ－１６％のＳｉの素材に６つの溝を設けた丸棒を被削材として用い、切削速度４００ｍ／ｍｉｎ、切り込み深さ０．５ｍｍ、送り速度０．１２ｍｍ／ｒｅｖの条件で行なった。該切削条件による密着性の評価は、一定時間ごとに切削加工を止めて刃先状態を観察し、ダイヤモンド層が剥離するまでの時間を評価の指標とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上述の密着性の評価を行なった結果、各実施例および各比較例のダイヤモンド層が剥離するまでの時間を下記の表３に示す。剥離までの時間が長いもの程、基材とダイヤモンド層との密着性が優れていることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表３から明らかなように、実施例１～１４の本発明に係るダイヤモンド被覆工具は、比較例１～９のダイヤモンド被覆工具に比し、密着性が向上していることが明らかである。このことから、ダイヤモンド被覆工具の寿命が向上していることを確認した。
　以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　基材、２　空隙、３　ダイヤモンド層、１０　ダイヤモンド被覆工具。

Claims (6)

  1. 　基材（１）と、前記基材（１）の表面を被覆したダイヤモンド層（３）とを含むダイヤモンド被覆工具（１０）であって、
    　前記基材（１）の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが１μｍ以上１００μｍ以下であり、
    　前記ダイヤモンド層（３）は、前記基材（１）と接する部分から結晶成長方向に伸びる空隙（２）を複数有する、ダイヤモンド被覆工具（１０）。
  2. 　前記算術平均粗さＲａは、０．４μｍ以上４μｍ以下であり、かつ、
    　前記粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、２μｍ以上２０μｍ以下である、請求の範囲１に記載のダイヤモンド被覆工具（１０）。
  3. 　前記ダイヤモンド被覆工具（１０）を前記基材（１）と前記ダイヤモンド層（３）とを含む面で切断する任意の切断面において、
    　前記基材（１）の長さに対する前記空隙（２）の個数は、１×１０3個／ｃｍ以上１×１０6個／ｃｍ以下である、請求の範囲１に記載のダイヤモンド被覆工具（１０）。
  4. 　前記空隙（２）は、結晶成長方向に対する幅が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、かつ、結晶成長方向の長さが１０ｎｍ以上１μｍ以下である、請求の範囲１に記載のダイヤモンド被覆工具（１０）。
  5. 　前記ダイヤモンド層（３）は、多結晶ダイヤモンドからなる、請求の範囲１に記載のダイヤモンド被覆工具（１０）。
  6. 　前記ダイヤモンド層（３）は、化学気相成長法により形成される、請求の範囲１に記載のダイヤモンド被覆工具（１０）。
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