DE68911468T2

DE68911468T2 - Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE68911468T2
Application number: DE89310479T
Authority: DE
Inventors: Tetsuo C O Itami Works O Nakai; Tsutomu C O Itami Wor Nakamura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2009-10-13
Also published as: EP0365218B1; JPH02106210A; KR930001089B1; KR900006042A; ZA897790B; ES2048847T3; CA2000417A1; US5020394A; DE68911468D1; EP0365218A1

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren für dessen Herstellung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8. Das erfindungsgemäße polykristalline Diamantwerkzeug entspricht einem so umfassend verbesserten Rotationswerkzeug, dessen zufriedenstellende Leistungen mit dem gesinterten Diamantwerkzeug des Stands der Technik nicht erzielt werden können.
Ein Diamantpreßling, der durch Sintern von Diamantpulver mit einem Bindemittelmetall bei Ultrahochdruck und hoher Temperatur, bei der der Diamant stabil ist, erhalten wurde, hat die Eigenschaften eines Diamanten mit der größten Härte aller Werkzeugmaterialien und neigt nicht dazu, durch Spaltung bei einer niedrigen Beanspruchung zu brechen wie im Fall eines Einkristalldiamanten. So ist dieser Diamantpreßling als Schneidwerkzeug, Drahtziehgesenk, Abrichtwerkzeug, Gesteinsbagger oder dergleichen verwendet worden.
Andererseits sind Schaftfräser, Bohrer und Reibahlen unter Verwendung von gesinterten Gesenken als Werkzeugmaterialien entwickelt worden. Es ist jedoch technisch sehr schwierig, ein spannutförmiges Material durch Sintern bei einem ultrahohen Druck herzustellen, und es ist teuer eine Spannut durch Nacharbeiten zu formen, so daß solche Werkzeuge gegenwärtig auf mit geraden Spannuten versehene Basismetalle oder Werkzeugbasismetalle beschränkt sind, die schraubenförmigem Schleifen unterworfen werden und die mit plattenförmigen Werkzeugmaterialien hartgelötet sind.
Diese Werkzeuge haben den Nachteil, daß die Schneidkante an einem Werkstück mit einem Stoß auftrifft, so daß sich der Schneidwiderstand schnell ändert und die Abmessungsgenauigkeit verringert wird. Außerdem besteht ein Problem darin, daß die Späne nicht gut abgeführt werden und die Oberflächenrauhigkeit eines Werkstücks wegen der fehlenden Spannut nicht gut ist.
Um diese Probleme zu lösen, wurde ein mit einer Spannut versehenes Rotationswerkzeug aus oberflächengehärtetem Carbid entwickelt, dessen Schneidteil mit einem dünnen polykristallinen Diamantfilm durch ein Dampfphasensyntheseverfahren überzogen ist. Dieses Werkzeug wurde jedoch aufgrund des Problems noch nicht praktisch eingesetzt, daß die Haftung zwischen einem oberflächengehärteten Carbidsubstrat und dem Überzugsfilm nicht ausreicht, und der Überzugsfilm folglich dazu neigt, sich während des Gebrauchs abzulösen.
Die EP-A-0 166 708 hat dieses Problem angesprochen, indem der polykristalline Diamantfilm mit dem Kern mittels einer Zwischenschicht verbunden wurde. Dies erfordert jedoch die Abscheidung von mehreren Filmen auf dem Kern.
Wir haben jetzt ein mit Spannuten versehenen polykristallines Diamantwerkzeug entwickelt, das die vorstehenden Nachteile der Werkzeuge des Stands der Technik überwindet, und insbesondere ein verbessertes Rotationswerkzeug aus polykristallinem Diamant, das mit einer großen Genauigkeit und einer langen Standzeit arbeiten kann.
Entsprechend stellt die Erfindung ein mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug zu Verfügung, welches einen schraubenförmig mit Spannuten versehenen Werkzeugbasismetallkörper und einen polykristallinen Diamantfilm umfaßt, der mindestens einen Teil der Spanfläche des mit Spannuten versehenen Werkzeugbasismetallkörpers bedeckt, wobei der polykristalline Diamantfilm durch ein Dampfphasenverfahren gebildet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der polykristalline Diamantfilm mit einem Hartlötmittel an mindestens einem Teil der Spanfläche hartgelötet wird.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines mit Spannuten versehenen polykristallinen Diamantwerkzeugs zur Verfügung, bei dem man durch Dampfphasensynthese einen polykristallinen Diamantfilm auf einer schraubenförmig geschliffenen Oberfläche eines Substrats bildet, das Produkt dann chemisch behandelt, um nur das Substrat aufzulösen und zu entfernen, und den so entstandenen schraubenförmigen polykristallinen Diamantfilm an mindestens einen Teil einer entsprechend geschliffenen schraubenförmigen Spanfläche in der Spannut eines Werkzeugbasismetalls hartlötet.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen das Prinzip und die Vorzüge der Erfindung detaillierter veranschaulichen.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bohrers als eine Ausführungsform des mit Spannuten versehenen polykristallinen Diamantwerkzeugs gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Schaftfräsers als weitere Ausführungsform des mit Spannuten versehenen polykristallinen Diamantwerkzeugs der Erfindung.
Fig. 3(a) und (b) sind jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines geraden Schaftfräsers mit zwei Spannuten unter Verwendung eines gesinterten Diamant als Werkzeugmaterial nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bohrers als eine Ausführungsform des mit Spannuten versehenen polykristallinen Diamantwerkzeugs der Erfindung, bei dem ein Teil einer Spanfläche 2 eines Werkzeugbasismetalls 1 mit einem durch Dampfphasensynthese gebildeten polykristallinen Diamantfilm 3 hartgelötet wird, und 4, 5 bzw. 9 eine Schneidkante, Flankenfläche und einen schraubenförmigen Winkel bezeichnen.
Erfindungsgemäß wird ein polykristalliner Diamantfilm in der Form einer Spannut, der ein Werkzeugmaterial sein soll, zuerst durch Dampfphasensynthese auf der Oberfläche eines Substrats gebildet, welches einem schraubenförmigen Schleifen unterworfen worden war, um ihm die gleiche Spannut-Form wie die des Basiswerkzeugbasismetalls zu verleihen. Die Dampfphasensynthese kann durch irgendein bekanntes Verfahren durchgeführt werden, und Verfahren, die das Unterwerfen der Rohmaterialgase einer Spaltung und Anregung unter Verwendung von Thermoelektronenstrahlung oder Plasmaentladung umfassen, und Verfahren die das Bilden von Filmen unter Verwendung von Verbrennungsflammen umfassen, sind insbesondere wirksam.
Im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Filmqualität und Filmdicke wird vor allem die Verwendung eines Glühdrahtverfahrens bevorzugt.
Als Rohmaterialgas werden beispielsweise gemischte Gase, die als Hauptbestandteile Wasserstoff und Organokohlenstoffverbindungen, im allgemeinen Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethan und Propan, Alkohole wie Methanol und Ethanol und Ester enthalten, bevorzugt verwendet. Außerdem kann das Rohmaterialgas inerte Gase wie Argon und Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Wasser in einem solchen Bereich enthalten, daß die Synthesereaktionen und Eigenschaften des Kohlenstoffs nicht behindert werden.
Als Substrat werden Metalle, die jeweils einen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, der sich von dem von Diamant nicht sehr unterscheidet, beispielsweise Si, Mo, W usw., vorzugsweise verwendet, um zu verhindern, daß sich der durch die Synthese hergestellte Film aufgrund von thermischer Beanspruchung abtrennt. Wenn diese Materialien als Substrat verwendet werden, ist es möglich, nur den durch Synthese hergestellten Film wirksam zu gewinnen, indem nach der Filmherstellung das mit dem Film überzogene Substrat einer chemischen Behandlung unterworfen wird, beispielsweise indem es in eine Säure zur Auflösung und Entfernung des Substrats getaucht wird.
Auf diese Weise kann ein polykristalliner Diamantfilm mit einer gewünschten Spannutenform erhalten werden. Die Filmdicke beträgt im allgemeinen 50 bis 300 um, vorzugsweise 100 um, da das vorstehend beschriebene Werkzeug üblicherweise verwendet wird, bis dessen Abnutzung etwa 50 um erreicht, und es teuer ist, einen Film mit einer Dicke von mehr als 300 um herzustellen und zu verwenden. Der schraubenförmige Winkel liegt im allgemeinen im Bereich von 5 bis 50º, da, falls der schraubenförmige Winkel kleiner als 5º ist, die Arbeitsweise als ein mit Spannuten versehenes Werkzeug nicht ausreichend ist, während, falls er größer als 50º ist, insbesondere ein Werkzeugmaterial mit großen Durchmesser lang wird, so daß dessen Synthese oder Hartlöten schwierig ist und andererseits die Werkzeugleistung nicht verbessert wird.
Der polykristalline Diamantfilm in Spannutenform wird dann direkt auf die Spanfläche eines mit einer Spannut versehenen Werkzeugbasismetalls, das den gleichen schraubenförmigen Winkel aufweist, unter Verwendung eines gewöhnlichen Silber- oder Goldhartlötmittels oder eines Hartlots hartgelötet, das weiter ein Metall enthält, das imstande ist, sein Carbid an der Grenzfläche mit dem Diamantfilm zu bilden, wie Ti, Ta, Cr, Mn usw.. Solch ein Metall liegt vorzugsweise in einem Verhältnis von 0,5 bis 10 Vol.% vor, da, falls es unterhalb der unteren Grenze liegt, sich die Menge des gebildeten Carbids verringert und die Haftfestigkeit nicht verbessert ist, während, wenn es oberhalb der oberen Grenze liegt, die Menge des gebildeten Carbids so vergrößert ist, daß die hartgelötete Schicht spröde wird und das nicht umgesetzte Metall mit der Erhöhung der Randtemperatur während der Verwendung unter Bildung des Oxids oxidiert, was zu einer Sprödigkeit der hartgelöteten Schicht führt. Dieses Hartlöten wird vorzugsweise mittels eines Verfahrens durchgeführt, bei dem ein gewöhnliches Silberhartlot oder Goldlot, das weiterhin Ti oder Ta enthält, in einer nichtoxidierenden Atmosphäre verwendet wird oder mittels eines Verfahrens, bei dem die hartzulötende Oberfläche des polykristallinen Diamantfilms zuerst mit einem Ti-Film mit einer Dicke von 0,5 bis 2 um und weiterhin mit einem Ni-Film mit einer Dicke von 1 bis 10 um mittels eines PVD-Verfahrens überzogen wird, und das mit dem Film überzogene Werkzeug dann einem Hartlöten mit einem gewöhnlichen Silberhartlot über diese Überzugsfilme unterworfen wird. Im Fall des letzteren Verfahrens kann das Hartlöten in Luft durchgeführt werden, da der Ni-Überzug als Antioxidationsfilm für das Ti dient.
Bei diesen Hartlötverfahren ist das sich ergebende Werkzeug nicht mit irgendwelchen Problemen des Abblätterns oder des Abtrennens des polykristallinen Diamantfilms während seiner Verwendung verbunden wie bei den mit Diamant überzogenen Werkzeugen des Stands der Technik.
Als Werkzeugbasismetall werden im allgemeinen oberflächengehärtete Carbidlegierungen, die der Steifigkeit des Werkzeugs, dem Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Diamant und der Hartlöteigenschaft mit Werkzeugmaterialien Rechnung tragen, verwendet. Es wird insbesondere bevorzugt, eine oberflächengehärtete Carbidlegierung, die 90 bis 95 Gew.% feinkörniges Wolframcarbid von höchstens 1 um Korngröße vom Standpunkt der Härte und des Wärmeausdehnungskoeffizienten enthält, und Kobalt zu verwenden. Andere Bestandteile können wie üblich wahlweise mit eingefügt werden.
Nach dem Hartlöten wird das sich ergebende Produkt der Bearbeitung einer Flankenoberfläche mit einem Diamantscheibe zur Bildung einer Schneidkante unterworfen. Da das so erhaltene Werkzeug einen polykristallinen Diamantfilm mit einer geringeren Dicke als der des gesinterten Diamanten des Stands der Technik (0,5 bis 1,0 mm) aufweist, kann dessen Bearbeitung relativ einfach mit geringerem Verbrauch einer Schleif- oder Diamantscheibe durchgeführt werden, und so die Bearbeitungskosten gesenkt. Weiterhin ist das Werkzeug der vorliegenden Erfindung frei von einem Metallbindemittel, welches der gesinterte Diamant des Stands der Technik enthält, was so zu sehr ausgezeichneten Schneideigenschaften führt.
Das mit einer Spannut versehene Werkzeug der Erfindung, das durch das vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, weist eine sehr verbesserte Leistung wie auch eine höhere Stabilität auf und ist im Vergleich zu Werkzeugen des Stands der Technik, bei denen gesinterter Diamant oder Diamantüberzüge verwendet werden, günstig.
Wie vorstehend veranschaulicht kann eine mit einer Spannut versehene Schneidkante leicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches das Hartlöten eines polykristallinen Diamantfilms umfaßt, der in einer Spannutform durch Dampfphasensynthese an einem Werkzeugbasismaterial mit der gleichen Spannutform hergestellt wurde, geschaffen werden, und die Haftung des Basismaterials an dem Diamantfilm kann sehr verbessert werden. Deshalb kann das mit einer Spannut versehene polykristalline Diamantwerkzeug der Erfindung mit einer viel größeren Genauigkeit und einer längeren Standzeit im Vergleich zu einem gesinterten Diamantwerkzeug mit einer geraden Spannut des Stands der Technik arbeiten und ist besonderes für die Endbearbeitung mit hoher Genauigkeit geeignet.
Die folgenden Bespiele sind zur detaillierteren Veranschaulichung der Erfindung angegeben, ohne diese zu beschränken.

Beispiel 1

Eine runde Stange aus Mo mit einem Durchmesser von 10 mm wurde einem schraubenförmigen Schleifen mit einem Schraubenförmigen Winkel von 20º unterworfen und in einer Länge von 20 mm geschnitten. Unter Verwendung des Produkts als Substrat wurde ein mit einer Spannut versehener polykristalliner Diamantfilm mittels einer Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen mittels Synthese hergestellt:
Rohmaterialgas (Strömungsgeschwindigkeit): H&sub2; 200 ml/min, CH&sub4; 10 ml/min, Ar 100 ml/min
Druck 150 Torr
Mikrowellenleistung: 700 W
Synthesezeit: 8 Stunden
Wenn die erhaltene Probe in heißes Königswasser (aqua regia) für 30 Minuten eingetaucht wurde, um nur das Mo-Substrat aufzulösen und zu entfernen, wurde ein schwarzer und halbdurchsichtiger polykristalliner Diamantfilm mit einer Dicke von 0,1 mm und einer Spannutform mit einer Breite von 2 mm, einer Länge von 20 mm und einem schraubenförmigen Winkel von 20º erhalten. Der sich ergebende polykristalline Film hatte eine Dichte von 3,51 als Ergebnis der Messung und eine Diamanteinzelphase gemäß Identifizierung unter Verwendung eines Raman-Spektrums.
Zwei Proben des polykristallinen Diamanten wurden hergestellt und die gewachsene Oberfläche wurde mit Ti und Ni überzogen, um eine Filmdicke von 1 um bzw. 2 um zu ergeben. Andererseits wurde eine runde Stange mit einem Durchmesser von 10 mm, die aus oberflächengehärtetem Carbid, welches 95 Gew.% WC mit einem Korndurchmesser von 1 um und Rest Co enthielt, hergestellt worden war, einem schraubenförmigen Schleifen mit einem schraubenförmigen Winkel von 20º unterzogen, um einen mit einer Spannut versehenen Schaft herzustellen. Der vorstehend beschriebene überzogene polykristalline Diamantfilm wurde unter Verwendung von BAG-4 (JIS Standard) in Luft mit Silber entlang der Spanfläche des Schafts hartgelötet. Dann wurde nur dessen Flankenfläche mit einer Diamantscheibe zur Bildung einer Schneidkante bearbeitet, wodurch ein mit einer Spannut versehener polykristalliner Diamantschaftfräser wie in Fig. 2 gezeigt erhalten wurde, in der 1 ein Werkzeugbasismetall bezeichnet und 3 einen polykristallinen Diamantfilm bezeichnet.
Die Bewertung des so erhaltenen Werkzeugs wurde durchgeführt, indem es der Bearbeitung eines VTR Chassis von 200 mm im Quadrat ADC 12 (Handelsname, Al-11% Si Druckgußstück) unter den folgenden Arbeitsbedingungen unterworfen wurde:
Drehzahl 800 UpM
Vorschub: 0,05 mm/Kante
Schnittiefe: 0,5 mm
durch Naßverfahren
Für Vergleichszwecke wurde die Bewertung der folgenden Vergleichsproben in gleicher Weise durchgeführt:

Vergleichsbeispiel 1

Ein gerader Schaftfräser mit zwei Spannuten und einem Durchmesser von 10 mm, bei dem ein gesinterter Diamant mit einer Form wie in Fig. 3 gezeigt verwendet wurde, in der 1 ein Werkzeugbasismetall und 3 einen gesinterten Diamanten bezeichnet.

Vergleichsbeispiel 2

Ein massiver Schaftfräser aus einem oberflächengehärteten Carbid mit der gleichen Zusammensetzung wie bei dem Werkzeugbasismetall von Beispiel 1 verwendet, einem Durchmesser von 10 mm und einem schraubenförmigen Winkel von 30º.

Vergleichsbeispiel 3

Der massive Schaftfräser aus dem oberflächengehärteten Carbid des Vergleichsbeispiels 2, dessen Oberfläche mit einem dünnen Diamantfilm mit einer Dicke von 3 um überzogen ist.
In Tabelle 1 sind Ergebnisse angegeben, die durch Bewertung der Standzeit erhalten wurden, wenn die bearbeitete Oberflächenrauhigkeit Rmax 3 um oder größer wurde. Es ist aus diesen Ergebnissen ersichtlich, daß der erfindungsgemäße, mit einer Spannut versehene polykristalline Diamantschaftfräser von Beispiel 1 eine geringere Abnutzung und eine längere Standzeit aufgrund der guten Spanabführung aufwies als der mit einer geraden Spannut versehenen Schaftfräser aus gesintertem Diamant oder der Schaftfräser des Stands der Technik aus oberflächengehärtetem Carbid, und er unterlag keiner Abtrennung des polykristallinen Diamantfilm wie bei dem Schafttrennung des polykristallinen Diamantfilm wie bei dem Schaftfräser des Stands der Technik, der mit Diamant überzogen ist. Tabelle 1 Beispiel Nr. Werkzeug Anzahl der während der Standzeit bearbeiteten Werkstücke Beispiel 1 (Erfindung) Vergleichsbeispiel Mit einer Spannut versehener, polykristalliner Diamantschaftfräser Mit einer geraden Spannut versehener gesinterter Diamantschaftfräser Massiver Schaftfräser aus Oberflächengehartetem Carbid Mit Diamant überzogener Schaftfräser Abtrennung des Überzugfilms nach Beabeiten von 30,000 Proben

Beispiel 2

Eine runde Stange aus Si mit einem Durchmesser von 6 mm wurde mit einem schraubenförmigen Winkel wie in Tabelle 2 gezeigt mittels einer Diamantscheibe schraubenförmig geschliffen und dann in einer Länge von 5 mm geschnitten. Unter Verwendung des Produkts als Substrat wurde ein polykristalliner Diamantfilm mittels Synthese mittels eines Glühdrahtverfahren, bei dem ein Draht aus W mit einem Durchmesser von 0,5 mm und einer Länge von 20 mm als thermoelektronisches Strahlungsmaterial verwendet wurde, unter den in Tabelle 2 gezeigten Synthesebedingungen hergestellt.
Die Identifizierung jedes so mittels Synthese hergestellten Films zeigte, daß er keinen amorphen Kohlenstoff enthielt und aus einer Diamanteinzelphase bestand.
Die Abtrennung des mittels Synthese hergestellten Films von dem Substrat wurde durch Eintauchen der Probe in eine Mischung aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure durchgeführt, die während 1 Stunde auf 90ºC erhitzt worden war, um nur Si aufzulösen und zu entfernen. Der zurückerhaltene hergestellte Film wurde mit Alkohol gewaschen und dann an einem Schaft aus einer oberflächengehärteten Carbidlegierung mit Spannuten in dem entsprechenden Spannutwinkel und mit der gleichen Zusammensetzung wie die von Beispiel 1 unter Verwendung eines Au-Ti Hartlots < Ti 5 Vol.%) im Vakuum hartgelötet, der dann mittels einer Diamantscheibe bearbeitet wurde, um einen Randtei1 und eine Stirnschneidkantenteil zu bilden, wodurch ein Bohrer erhalten wurde.
Jeder der sich ergebenden Bohrer wurde zum Bohren von Löchern in einer A 390 Legierung (Handelsname, Al-17% Si Legierung, T6 wärmebehandelte Legierung), zur Bewertung seiner Leistung unter folgenden Schneidbedingungen, verwendet:
Drehzahl: 5000 UpM
Vorschub: 0,3 mm/Umdrehung
Naßverfahren Tabelle 2 Probe Nr. Zusammensetzung des Rohmaterials Gasströmungsgeschwindigkeit (SCCM) Gasdruck (Torr) Substrattemperatur (ºC) Glühfadentemperatur (ºC) Schraubenförmiger Winkel (º)
In der Tabelle 3 sind die vorstehend beschriebenen Testergebnisse und jene der Vergleichswerkzeuge mit einem Durchmesser von 6 mm gezeigt, d.h. einem gesinterten Diamantbohrer unter Verwendung eines plattenförmigen gesinterten Diamant mit einer durchschnittlichen Korngröße von 10 um als Werkzeugmaterial, einem Bohrer aus oberflächengehärtetem Carbid mit der gleichen Zusammensetzung wie das Werkzeugbasismetall von Beispiel 2 und ein mit Diamant überzogenener Bohrer, der aus diesem oberflächengehärteten Carbidbohrer besteht, dessen Oberfläche mit einem Diamantfilm mit einer Dicke von 12 um überzogen ist. Tabelle 3 Werkzeug Schneidlänge (m) bis VB = 0,3 mm Beispiel 1 (Erfindung) Probe Vergleichswerkzeuge Gesinterter Diamantbohrer Oberflächengehärteter Carbidbohrer Mit Diamant überzogenener Bohrer gebrochen an Schneidepunkt bei 10 m Abgetrennt an Schneidepunkt bei 50 m
Es ist aus diesen Ergebnissen klar ersichtlich, daß das Werkzeug mit einem kleineren schraubenförmigen Winkel, d.h. Probe A, keine zufriedenstellende Leistung ergibt, aber daß die Proben B bis D eine Leistung zeigen, die mindestens 10 mal besser ist als die des oberflächengehärteten Carbidbohrers.

Beispiel 3

Ein Gasgemisch aus C&sub2;H&sub6; und H&sub2; in einem Volumenverhältnis von 1:100 wurde einem Reaktionsrohr mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 200 ml/min. zugeführt, in dem jedes der Substrate wie in Fig. 4 gezeigt angeordnet war, während der Druck auf 180 Torr eingestellt wurde. Tabelle 4 Probe Nr. Substratmaterial Schraubenförmiger Winkel (º)
Dann wurde das Gas in dem Reaktionsrohr zur Bildung eines Plasma angeregt, indem eine Ausgangsleistung von 900 W von einem Hochfrequenzoszillator (13,56 MHz) an einer Hochfrequenzspule mittels eines Koaxialkabels angelegt wurde. Wenn dieser Zustand während 10 Stunden beibehalten wurde, wurde ein polykristalliner Diamantfilm mit einer Dicke von 0, 2 mm auf der Oberfläche jedes der Substrate gebildet. Nach Heraus lösen und Entfernen des Substrats durch eine Säurebehandlung, wurde der sich ergebende polykristalline Diamantfilm als Werkzeugmaterial verwendet und mit einem Hartlot aus 93 Vol.% Au und 7 Vol.% Ta an ein Werkzeugbasismetall eines oberflächengehärteten Carbids, das 90 Gew.% WC mit einem Korndurchmesser von 0,5 um und 5 Gew.% Co und 5 Gew.% Ni enthielt und einen Durchmesser von 10 mm hatte, gelötet, welches einem schraubenförmigen Schleifen mit dem entsprechenden schraubenförmigen Winkel unterworfen worden war, um so eine Reibahle herzustellen.
Die Bewertung der Leistungen dieser Reibahlen wurde durchgeführt, indem sie für eine abschließende Lochherstellung unter Verwendung einer ADC 12 Legierung (Handelsname) als Werkstück mit einer Dicke von 20 mm, bei einem Lochdurchmesser von 9,5 mm mit einer Keilnut unter Schneidbedingungen bei einer Drehzahl von 3200 UpM und einem Vorschub von 0,2 mm/Umdrehung verwendet wurden.
Die Bewertung der Vergleichswerkzeuge wurde in ähnlicherweise mit Bezug auf eine mit einer geraden Spannut versehenen Reibahle des Stands der Technik, bei der gesinterter Diamant als Werkzeugmaterial verwendet wurde, eine Reibahle aus oberflächengehärtetem Carbid mit einem schraubenförmigen Winkel von 25º und der gleichen Zusammensetzung wie der des Werkzeugbasismetalls von Beispiel 3 und eine Reibahle, die aus dieser Reibahle aus oberflächengehärtetem Carbid bestand, deren Oberfläche mit einem polykristallinen Diamantfilm mit einer Dicke von 3 um überzogen war, durchgeführt.
Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Es ist aus diesen Testergebnissen ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Reibahlen alle eine höhere Abnutzungsbeständigkeit haben und aufgrund der Spannutform mit größerer Genauigkeit arbeiten können. Tabelle 5 Werkzeug Anzahl der bearbeiteten Werkstücke bis VB 0,05 Grad des effektiven Winkels bis VB = 0,05 (um) Beispiel 3 (Erfindung) Probe Vergleichswerkzeuge Mit gerader Spannut versehene, gesinterte Diamantreibahle Mit Spannut versehene, oberflächengehäartete Carbidreibahle Mit Spannut versehene, mit Diamant überzogene Reibahle abgetrennt am Bearbeitungspunkt von 30.000

Claims

1. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug, das einen schraubenförmig mit Spannuten versehenen metallischen Werkzeugbasiskörper (1) und einen polykristallinen Diamantfilm (3) umfaßt, der mindestens einen Teil einer Spanfläche (2) des mit Spannuten versehenen Werkzeugbasismetallkörpers (1) bedeckt, wobei der polykristalline Diamantfilm (3) durch ein Dampfphasenverfahren gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der polykristalline Diamantfilm (3) mit einem Hartlötmittel an mindestens einen Teil der Spanfläche hartgelötet wird.

2. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Hartlöten direkt oder durch eine Ti- und Ni-Schicht ausgeführt wird.

3. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, in dem der polykristalline Diamantfilm (3) eine Dicke im Bereich von 50 bis 300 um aufweist.

4. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Spanfläche (2) des mit Spannuten versehenen metallischen Werkzeugbasiskörpers (1) einen schraubenförmigen Winkel von 5 bis 50º aufweist.

5. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Werkzeugbasismetali aus einer Sintercarbidlegierung besteht.

6. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Hartlöten unter Verwendung einer Ti- oder Ta-haltigen Silberhartlötung durchgeführt wird.

7. Mit Spannuten versehenes polykristallines Diamantwerkzeug nach Anspruch 5, in dem die Sintercarbidlegierung 90 bis 95 Gew.% feinkörniges Wolframcarbidpulver mit einem Korndurchmesser von nicht mehr als 1 um enthält.

8. Verfahren zur Herstellung eines mit Spannuten versehenen polykristallinen Diamantwerkzeugs, bei dem man durch Dampfphasensynthese auf der schraubenförmig geschliffenen Oberfläche eines Substrats einen polykristallinen Diamantfilm (3) bildet, das Produkt dann chemisch behandelt, um nur das Substrat aufzulösen und zu entfernen, und den so entstandenen schraubenförmigen polykristallinen Diamantfilm (3) an mindestens einen Teil einer entsprechend geschliffenen schraubenförmigen Spanfläche (2) in der Spannut eines Werkzeugbasismetalls (1) hartlötet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Hartlöten direkt oder durch eine Ti- und eine Ni-Schicht erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der polykristalline Diamantfilm (3) eine Dicke von 50 bis 300 um aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das Werkzeugbasismetall (1) in einer mit Spannuten versehenen Form mit einem schraubenförmigen Winkel von 5 bis 50ºC vorliegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Werkzeugbasismetall (1) aus einer Sintercarbidlegierung besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Sintercarbidlegierung 90 bis 95 % feinkörniges Wolframcarbidlegierung-Pulver mit einem Korndurchmesser von nicht mehr als 1 um enthält.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem das Hartlöten mit einer Ti- oder Ta-haltigen Silberhartlötung erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem die Dampfphasensynthese durch Einsatz von Thermoelektronenstrahlung, Plasmaentladung oder Verbrennungsflamme durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei dem die Dampfphasensynthese durch Einsatz eines Rohgases durchgeführt wird, das aus als Hauptkomponenten Wasserstoff und organische Kohlenstoffverbindungen enthaltenden Mischgasen ausgewählt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei dem das Substrat aus mindestens einer der Komponenten Si, Mo und W besteht.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, bei dem die chemische Behandlung mit einer starken Säure erfolgt.