JP2001355077A - 被切削加工用被覆体 - Google Patents

被切削加工用被覆体

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Abstract

(57)【要約】 【目的】ダイヤモンド工具等の切削加工具の損耗を大幅
に減少することのできる表面層を有する被切削加工用被
覆体を提供する。 【構成】基材の表面上に形成された被切削加工用被覆体
であって、リンの含有率が1wt%以上15wt%以
下、銅の含有率が10wt%以上70wt%以下、残り
の主成分がニッケルである表面層を有することを特徴と
する被切削加工用被覆体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被切削加工用被覆
体に関し、特に、リン、銅及びニッケルを含む表面層
(最外層)を有し、この表面層がダイヤモンド工具等に
より切削加工された際に優れた切削性を発揮する被切削
加工用被覆体に関する発明である。
【0002】
【従来の技術】従来、均一な厚みの被切削加工用被覆体
としては、ニッケルとリンからなる無電解ニッケルメッ
キ層を表面層に用いることがよく知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】被切削加工用被覆体
は、その表面形状を整える切削加工を行うとき、一般に
ダイヤモンド工具が用いられる。このダイヤモンド工具
は高価なものであるため、ダイヤモンド工具の刃先がで
きる限り損耗・損壊せずに長期にわたって鋭敏に維持さ
せて、ダイヤモンド工具を長寿命化させることが重要で
あるといえる。しかしながら、従来の無電解ニッケルメ
ッキ層では、切削加工においてダイヤモンド工具の刃先
を損耗・破壊しており、非常にダイヤモンド工具の寿命
が短いものであった。
【0004】本発明者らは、上記した状況を鑑み、先
ず、ダイヤモンド工具による被削性が表面層のどのよう
な性質に依存するのかを検討した結果、表面層が有する
内部応力に大きく依存しているという性質があるとの知
見を得た。即ち、内部応力、特に引張応力を内在させる
ことで被削性を驚異的に高め、ダイヤモンド工具の損耗
を大幅に減少できることを見いだしたものである。本発
明は、ダイヤモンド工具等の切削加工具の損耗を大幅に
減少することのできる表面層を有する被切削加工用被覆
体を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る被切削加工
用被覆体は、下記の構成を有する。 1.基材の表面上に形成された被切削加工用被覆体であ
って、リンの含有率が1wt%以上15wt%以下、銅
の含有率が10wt%以上70wt%以下、残りの主成
分がニッケルである表面層を有することを特徴とする被
切削加工用被覆体。 2.前記表面層の銅の含有率が25wt%以上60wt
%以下であることを特徴とする前記1に記載の被切削加
工用被覆体。 3.前記表面層が非晶質であることを特徴とする前記1
又は2に記載の被切削加工用被覆体。 4.前記表面層の引張応力が10kgf/mm2以上で
あることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載の被
切削加工用被覆体。 5.前記表面層が無電解メッキ法により形成されたこと
を特徴とする前記1〜4の何れかに記載の被切削加工用
被覆体。 6.前記基材の一部にニッケル材を接触させた状態で、
前記無電解メッキ法により前記表面層を形成したことを
特徴とする前記5に記載の被切削加工用被覆体。 7.前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキからなる
下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形成したこ
とを特徴とする前記1〜6のいずれかに被切削加工用被
覆体。 8.前記下引層を形成した後、200℃以上700℃以
下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成したこと
を特徴とする前記7に記載の被切削加工用被覆体。 9.前記下引層は、ニッケル含有率が80%以上、層厚
0.01μm〜100μmであることを特徴とする前記
7又は8に記載の被切削加工用被覆体。 10.前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ法により
下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形成したこ
とを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載の被切削加
工用被覆体。 11.前記下引層を形成した後、200℃以上700℃
以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成したこ
とを特徴とする前記10に記載の被切削加工用被覆体。 12.前記下引層は、層厚0.01μm〜100μmの
層であって、ニッケルとリンとを含有し、ニッケル含有
率が70%以上の層であることを特徴とする前記10又
は11に記載の被切削加工用被覆体。 13.前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキからな
る下引層を形成し、該下引層上に電解ニッケルメッキ法
により中間層を形成し、該中間層上に前記表面層を形成
したことを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載の被
切削加工用被覆体。 14.前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ法により
下引層を形成し、該下引層上に無電解ニッケルメッキか
らなる中間層を形成し、該中間層上に前記表面層を形成
したことを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載の被
切削加工用被覆体。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明について詳述する。
本発明の被切削加工用被覆体において、表面層(最外
層)は1wt%以上15wt%以下のリンと、10wt
%以上70wt%の銅と、残りの主成分としてニッケル
を含有するものである。好ましくは、1wt%以上15
wt%以下のリンと、25wt%以上60wt%の銅
と、残りの主成分としてニッケルを含有する表面層であ
る。
【0007】この表面層は、引張応力が強く、被削性を
格段に向上させることができる。これにより、ダイヤモ
ンド工具の切削による損耗・破損を抑えることができる
ものである。
【0008】本発明において、被切削加工用被覆体は、
この表面層単体のみからなる単層構造であっても差し支
えなく、勿論、本発明に包含されるものである。尚、以
下の説明においても、「被切削加工用被覆体」と「表面
層」とを使い分けているが、「被切削加工用被覆体」が
「表面層」単体のみからなる単層構造である場合は、両
者は同じものを指すものであり、その場合は、「表面
層」を「被切削加工用被覆体」と読み替えるものとす
る。
【0009】ここで、本発明のNi(ニッケル)−Cu
(銅)−P(リン)表面層に関して、銅Cuの含有率に
よる内部応力の変化について説明する。
【0010】図1に、Ni−Cu−P表面層の銅の含有
率(wt%)と内部応力(kgf/mm2)の関係を示
す。図1は、標準試験片に片側20μmの無電解メッキ
処理を施したときの代表的な内部応力(kgf/m
2)をスパイラル応力計(山本鍍金試験器社製)によ
って計測した結果である。尚、内部応力が正とは、引張
応力が作用しているものであり、内部応力が負とは、圧
縮応力が作用しているものである。
【0011】表面層の内部応力は、Cu含有率が0wt
%のとき、即ち通常の無電解ニッケルメッキではほぼゼ
ロであるが、Cu含有率が10wt%で引張応力の効力
が現れ始め、Cu含有率が25wt%から60wt%に
かけて図1に示したように、10kgf/mm2以上の
大きな引張応力を発生していることがわかった。また、
図示していないが、Cu含有率が35wt%付近で最も
引張応力が大きくなり25kgf/mm2を越えること
が分かった。また、このCu含有率が35wt%付近を
ピークにして、図1のようにCu含有率が増えるにつれ
て引張応力が徐々に低下し、引張応力の効力が有るのは
Cu含有率が70wt%を過ぎた程度であった。
【0012】因みに、このときの代表的なP含有率は、
Cu含有率が30wt%付近で8wt%付近、Cu含有
率が50wt%付近で5wt%付近、Cu含有率が60
wt%付近で3wt%付近であった。
【0013】このことから、Cu含有率が10wt%以
上70wt%以下で、表面層に有効な引張応力を内在さ
せることができ、この表面層を切削加工した際の被削性
に優れ、特にダイヤモンド工具の損耗や破壊を極めて抑
えることができるものである。この被削性をより向上で
きる点で、Cu含有率が25wt%以上60wt%以下
であることがより好ましい。
【0014】また、引張応力は、好ましくは10kgf
/mm2以上であり、更に好ましくは15kgf/mm2
以上であり、被削性を向上できるので好ましい。また、
引張応力の好ましい上限は、25kgf/mm2以下で
あり、表面層にクラックの発生や剥離が生じにくいので
好ましい。
【0015】また更に、本発明の表面層は非晶質である
ことが好ましい。非晶質状態であるとは、メッキ層をX
線回折測定を行い、ラウエ斑点が明瞭に見られない、若
しくは全くみられない状態をいう。
【0016】また、本発明の表面層において、P(リ
ン)を含有させることで特に表面層の非晶質化に寄与す
ることが可能となる。このP含有率としては、1wt%
以上15wt%以下で十分である。
【0017】また、本発明の表面層は無電解メッキ法に
よって形成されるのが好ましい。これによって、表面層
を均一な厚さで非晶質に形成することができ、前述の望
ましい効果を奏することが可能となる。なお、本発明の
被覆層は、本発明の効果を損なわない範囲で、Cu、N
i、P以外に他の成分を含有しても良い。
【0018】また更に、本発明の表面層を形成する場
合、次の点に留意することが好ましい。本発明の表面層
の銅の含有率が35wt%で表面層の引張応力が最も大
きくなるが、その驚異的な被削性が得られるのと引き替
えに以下の現象が生じる場合がある。 (1)表面層の大きな内部応力により、表面層にクラッ
クが発生しやすい。また、切削加工中に下地材料との密
着性よりも引張応力が勝って表面層の剥離が発生しやす
い。 (2)基材に、鋼材などの鉄系の材料を用いると、無電
解メッキ法による表面層の形成において、ニッケルより
イオン化傾向の強い銅を析出しやすく、最初に基材上に
銅の被膜ができてしまう。その後、ニッケルが析出し始
めるが、この銅の被膜は極めて密着力が弱いため、表面
層の剥離の原因となりやすい。
【0019】そこで、本発明者らは、これらの現象を抑
えるためには以下の検討を行った。 (3)基材である鋼材に、電解ニッケルメッキ法を行っ
てニッケル被膜により鋼材を覆った後に、本発明の表面
層を形成する。 (4)基材である鋼材に、無電解メッキ法で従来の無電
解ニッケルメッキにより鋼材を覆った後に、本発明の表
面層を形成する。 (5)基材である鋼材に、ニッケルを接触させて、表面
電位をニッケルに合わせることで、銅とニッケルの析出
を同時に開始させる。
【0020】上記(3)の場合では、クラックや剥離防
止の効果があったが、電解ニッケルメッキの条件が非常
に厳しく、電流密度は5A/cm2より大きすぎても小
さすぎても本発明の表面層のクラックや剥離の抑制効果
が失われた。
【0021】上記(4)の場合では、リンの含有率が非
常に重要で、リンの含有率が10wt%以上となる無電
解ニッケルメッキで鋼材表面を覆ったときには、本発明
の表面層は形成されなかった。リンの含有率が7〜9w
t%の中リン濃度となる無電解ニッケルメッキで鋼材表
面の覆ったときには、本発明の表面層が形成され、クラ
ックや剥離の抑制効果が見られた。また、リンの含有率
が、6wt%以下となる無電解ニッケルメッキで鋼材表
面を覆ったときには、本発明の表面層が形成されたが、
クラックや剥離の抑制効果はほとんど見られなかった。
【0022】上記(5)の場合では、鋼材にニッケルを
接触させることにより、本発明の表面層の形成当初から
銅とニッケルとリンが所望の比率で形成され、クラック
や剥離の抑制効果も非常に高かった。
【0023】これらの検討結果より、実用性をもって信
頼性よく本発明の被切削加工用被覆体を得るには、表面
層のクラックや剥離を防止するよう上述したような前処
理や治工具の準備を行うことが好ましい。また、上記の
検討項目を組み合わせて行うことにより、さらに本発明
の被切削加工用被覆体がより実用性をもつ表面層の形成
ができる。
【0024】更に、上記(3)や(4)の場合のよう
に、電解ニッケルメッキ法や無電解メッキ法により下引
層を形成した際には、その形成後に200℃以上700
℃以下の熱処理(加熱処理)を施し、その後に本発明の
表面層を形成することが、表面層で生じる大きな引っ張
り応力(内部応力)による表面層の基材からの剥離やク
ラックの発生を防止して、基材と被覆層との密着性を向
上させ、両者間に強固な付着力をもたせる上で特に好ま
しい。基材表面に大きな平面部が存在する場合にその効
果の期待が大きい。
【0025】特に、下引層として電解ニッケルメッキ法
による下引層は、無電解メッキ法による下引層に比べて
表面層の密着性をより向上することができるが、前述の
ようにクラックや剥離防止の効果を得るための電解メッ
キの条件が非常に厳しかったり、基材と下引層との境界
は、その電解ニッケルメッキ法が電気的な付着によるた
めにニッケル以外の他のイオンも付着し易く、また基材
表面に酸化や汚れが存在すると、基材と下引層とに明瞭
な境界を生じ、両者の付着力は弱く、剥離が生じること
がある。
【0026】しかしながら、その下引層形成後に200
℃以上700℃以下の熱処理を施すことにより、基材と
下引層との構成材料である金属原子の一部を互いに拡散
させて、両者の境界を一部不明瞭にすることで、両者の
付着力を向上させ、その上に表面層を形成した後もその
表面層を含めた付着力は良好で、剥離等の発生を有効に
防止することができる。熱処理温度が200℃以上で、
基材中や下引層中の金属原子の拡散移動が生じ、基材と
下引層との境界が明瞭のままとなることが少なくなり、
両者の付着力を向上できる。一方、熱処理温度が700
℃以下で、基材の原子が下引層表面にまで拡散して、下
引層と表面層との付着力が低下してしまったり、基材が
大きく熱膨張し過ぎて下引層がかえって剥離したり下引
層にクラックが発生することが防止され、両者の境界は
不明瞭となり両者間の付着力を向上できる。また、熱処
理時間(加熱時間)は処理温度によって適宜選択するこ
とができる。例えば、200℃程度では数時間以上とす
ることが好ましく、700℃程度の高温時は、基材と下
引層の原子の拡散が活発に行われ、徐冷中(自然放冷で
も良い)にも拡散するので、1分程度で付着強度が向上
できる。300〜400℃程度の熱処理温度で2〜4時
間加熱を行うことが、原子の拡散が確実で充分に行わ
れ、下引層の剥離やクラック、基材の熱変形や組成変化
を防止できるのでより好ましい。さらに、熱処理は下引
層の酸化や汚れを避けるために真空炉で行うのが好まし
い。この真空炉の真空度は10-4Pa以下でも良く、そ
の場合には安価なロータリーポンプで充分達成できる。
なお、表面層を形成した後に表面層が結晶化しない程度
の熱処理(例えば200℃で3時間)を行うことがで
き、密着性を向上する上で好ましい。
【0027】また、電解ニッケルメッキ法で下引層を形
成する場合には、ニッケル含有率が80wt%以上、層
厚0.01μm〜100μmの下引層とすることが好ま
しい。電解ニッケルメッキ法(ニッケルを電極に用いた
電気メッキ法)は、Niストライクメッキで行うのが最
も簡易的で確実であり、通常でもニッケル含有率99w
t%以上とすることができる。しかしながら、電解溶液
の安定化や析出量の均一化のために、電解溶液中にニッ
ケルよりもイオン化傾向の高い金属原子が溶解されてい
ても良く、そのような場合には下引層形成に際してそれ
らの金属がニッケルとともに僅かに析出する。ニッケル
以外の含有率は少ない方が好ましく、ニッケル含有率8
0wt%以上であることがその本来の目的である付着力
の向上には特に好ましい。また、下引層の形成が電解メ
ッキである性質上、基材の形状や電極との距離により基
材上で電荷が均一には分布しないが、下引層の平均層厚
が0.01μm以上で、基材の全面にわたって下引層が
充分に被覆され、100μm以下の平均層厚で、基材の
表面形状を変えてしまったり、電流密度を大きくする必
要により下引層中に粗密の差が大きくなり過ぎてしまっ
たりすることが防止され、表面層を形成した際にその強
い引張り応力で下引層に剥離が生じるおそれを少なくで
きる。下引層の平均の層厚は0.01〜100μm、よ
り好ましくは0.3〜10μmが下引層の付着力を効果
的に向上する上で好ましい。
【0028】また、無電解メッキ法による下引層は、層
厚0.01μm〜100μmで、ニッケルとリンとを含
有し、そのニッケル含有率が70wt%以上であること
が好ましい。下引き層の形成に無電解メッキ法を用いた
場合には、電解メッキ法と異なり電解を用いないので、
基材表面に電解メッキ法よりもより均一な層厚の下引層
を形成できる。この均一な層厚により表面層の内部応力
を下引層が場所によらず均一に受けることができるの
で、表面層の剥離を防止する上で好ましい。この下引層
のニッケル含有率は70wt%以上で、そのニッケル以
外にリンを含有することにより、表面層の組成に近くな
り、また、その下引層の層厚を0.01μm〜100μ
mとして熱処理を施すことで、基材と下引層との付着力
を向上でき、その後に表面層を形成した際の付着力を向
上でき、更に、表面層を形成した後に熱処理を施すと被
覆層を含めた付着力の向上をより図ることができる。勿
論、この下引層にはニッケルとリン以外の物質を含有さ
れていてもよい。
【0029】この無電解メッキ法による下引層形成後
に、基材と下引層との剥離を防止し付着力を向上するた
めに200℃以上700℃以下の熱処理を施すことがで
きるが、このニッケルとリンを含有する下引層は非晶質
であることが好ましく、従って、基材にこの下引層を形
成した後、500℃以上で熱処理を施すと、下引層が結
晶化し、硬度がHv800近くまで高くなって、下引層
にクラックが入ったりし易すいことがある。以上ような
ことから、下引層形成後に行う熱処理の条件としては、
結晶化が起きないかもしくは結晶化が起きるにしても緩
やかに結晶化する程度の加熱温度で行うのが好ましい。
300℃〜400℃程度の温度で、2〜4時間の加熱時
間をかけて、基材と無電解メッキ法による下引層との金
属原子がある程度充分に拡散される熱処理を行うことが
特に好ましい。
【0030】また、無電解メッキ法による下引層の層厚
は、前述のように0.01μm〜100μmで特に基材
と下引層との付着力向上の効果が見られるが、この下引
層の硬度は電解ニッケルメッキ法による下引層に対して
比較的高いため、表面層を施した際の強力な引張り応力
に耐えられずクラックや剥離が発生する場合がある。こ
れを防止するために、下引層の層厚は0.3μm〜10
μmであることが特に好ましい。さらに、この下引層は
熱処理による加熱によって特に表面が酸化しやすく、そ
れを防止するためには真空炉を用いて熱処理を行うこと
が必要である。その際の真空度しては10-4Pa以下で
も良く、その程度で表面の酸化を防止できる。
【0031】また、本発明者らは、表面層の銅の含有率
を55wt%にすることで、35wt%の銅含有率の時
よりも被削性はわずかに劣るが、表面層の内部応力を1
/2程度に低減できるため、表面層のクラックや剥離を
大幅に減少させることができることも見いだしている。
上記した処方を行って表面層を形成することにより、高
被削性と剥離抑制性が両立し、極めて実用的な被切削加
工用被覆体を得ることができる。
【0032】次に、電解ニッケルメッキ法について説明
する。電解ニッケルメッキ法には、ウッド浴とワット浴
の2種がある。ウッド浴、溶液の主成分として、塩化ニ
ッケル(150〜250g/L)、塩酸(60〜150
ml/L)が用いられ、20〜50℃の温度範囲で行
い、pHは<1.0に設定する。ウッド浴は、ステンレ
ス鋼をはじめとして酸化膜を生じやすい成分(例えば、
クロム、モリブデン、バナジウム)を含む基材に対し行
うのに適している。電解時に陰極から水素ガスが、陽極
から酸素ガスが発生する。緻密な析出被膜がえられ、電
気効率が低い(20〜30%)といった特性がある。
【0033】ワット浴は、溶液の主成分として、硫酸ニ
ッケル(150〜300g/L)、塩化ニッケル(30
〜60g/L)、ホウ酸(30〜50g/L)が用いら
れ、40〜60℃の温度範囲で行い、pHは3.5〜
5.0に設定する。ワット浴は、銅、銅合金等の強酸に
弱い基材に対し行うのに適している。電解時にガスの発
生はなく、電流効率は95〜99%と高く、ウッド浴に
比べ、所謂まとわりつきが良いという特性がある。
【0034】尚、上記の説明において、主成分の濃度範
囲が広いのは、目的により濃度が異なるためで、一般的
使用範囲として示した。
【0035】本発明の表面層の下引層(内層)としての
電解ニッケルメッキ法の有効性について、更に詳細に説
明する。その有効性は次のような作用に起因すると考え
られる。先ず、密着性の問題である。無電解ニッケルメ
ッキを要求される素材では、純鉄のごとき物は少なく、
加工性、耐久性重視の観点から種々の成分が添加されて
いるものが多く、実際にはすべての素材が鉄系合金とい
える。この添加成分の多くは、酸化物を生じやすく、無
電解・電解を問わずメッキの密着性に対して妨害成分と
して作用する。例えば、ステンレス鋼に単純に銅メッキ
や無電解ニッケルメッキを行っても、極めて容易に剥離
してしまう。この作用を逆に利用したのが、電解銅箔や
ニッケル箔の製造方法である。剥離性の被膜を生じ易い
成分としては、ニッケルの他に、クロム、モリブデン、
タングステン、バナジウム、マンガン、ケイ素、アルミ
ニウム等が挙げられる。特にニッケルは、一度酸化被膜
が形成されてしまうと、かなり強い酸化膜となり活性化
しにくい特性を持っている。これらの酸化被膜はいずれ
も密着力の低下の原因となる。そこで、強力な酸化被膜
が生じている素材に対して、電解ニッケルメッキ法(特
にウッド浴)を前処理として行うことが有効であり、ス
テンレス系素材のメッキでは不可欠の工程といえる。
【0036】ウッド浴が有効なのは、前述したように、
水素ガスの発生という特性にある。即ち、ウッド浴で電
解すると、陰極(被メッキ側)にニッケルが電析すると
同時に激しく水素ガスが発生する。これは水素イオンが
極めて強力な還元作用を持っており、不動態面を形成し
ている酸化物被膜を協力に還元・除去し、酸化被膜の再
形成を防止する。このようにして、酸化被膜が除去され
た被メッキ素材の表面にニッケルが電析される結果、密
着性が高められることになる。
【0037】尚、上述した電解ニッケルメッキ法と同様
に、電解脱脂(陰極電解)でも、被メッキ素材の側から
水素ガスが発生するので、酸化膜を除去する働きがあ
る。
【0038】次に、電解ニッケルメッキ法の有効性の一
つに、活性触媒被膜付与が挙げられる。即ち、微視的に
見ると、本発明の表面層は、触媒活性点を中心に自己触
媒作用により析出するが、単純に言えば、この接触活性
点の数が多ければ多いほど全面カバーリング速度が速く
なり、それだけにメッキ浴中での酸化物再発生が抑制さ
れピンホールや密着不良を防止できることになる。電解
ニッケルメッキ処理を行わない基材表面では、活性点で
析出が開始されても、酸化被膜の部分が不活性となり析
出が遅れ、或いは、ピンホールとなってしまうのに対
し、電解ニッケルメッキ処理を行った基材表面では、不
活性点が除去される結果、ほぼ全面から析出が開始さ
れ、基材表面まで貫通したピンホールが発生することは
ない。
【0039】基材がクロム、ニッケル、モリブデン、銅
やアルミニウムを含有して、不動態化しやすい場合、又
は強力な酸化膜を生じやすい成分を含有している場合に
は、メッキしようとすると、そのままでは密着不良の不
安があり、被メッキ物として望ましい基材でないとして
も、電解ニッケルメッキ法が可能であれば、ほぼ確実に
密着した表面層を設けることが可能となる。但し、電解
ニッケルメッキ法のウッド浴は、塩酸濃度が高いため
に、酸に弱い基材には不適である点が問題点として挙げ
られる。
【0040】上記した理由により、本発明の表面層を形
成するためには、前処理として、電解ニッケルメッキ法
を行うことが特に有効であり、その電解ニッケルメッキ
法による下引層を形成した後に、本発明の表面層を形成
する前に、熱処理を行うことが更に有効である。
【0041】
【実施例】 実施例1 液組成1: 硫酸ニッケル 30g/L 硫酸銅 0.5g/L クエン酸ナトリウム 60g/L 次亜リン酸ナトリウム 15g/L チオ尿素 5mg/L (注)pH9.0 温度82℃
【0042】厚さ1mmの平板状の鉄系鋼材(HRC4
0)を被切削加工用被覆体を形成する基材として、その
表面上に液組成1を用いて無電解メッキ法で処理し、厚
さ100μmの表面層(リン7wt%、銅55wt%、
ニッケル38wt%)を形成して被切削加工用被覆体を
得た。この表面層(被切削加工用被覆体)の形成の際に
は、最初から基材の被メッキ部以外の部分にニッケル材
を接触させて表面層の形成を行った。
【0043】本発明の表面層を3km長にわたってダイ
ヤモンド工具で切削した段階で、ダイヤモンド工具の刃
先稜を観察すると、図2に示すように、極めて鋭利な刃
先稜がほとんど摩耗することなく維持されていた。ま
た、この被切削加工用被覆体を設けた鉄系鋼材を90゜
に折り曲げてみたが、表面層(被切削加工用被覆体)の
剥離は見られなかった。
【0044】一方、比較として、無電解ニッケルメッキ
による厚さ100μmの表面層(ニッケル90wt%、
リン10wt%)からなる被切削加工用被覆体を基材上
に形成し、を3kmにわたってダイヤモンド工具で切削
した段階で、ダイヤモンド工具の刃先稜を同じく観察す
ると、図3に示すように、刃先が不連続にチッピングし
ており、刃先稜が100nmほど後退していることが確
認された。
【0045】 実施例2 組成液2 硫酸ニッケル 18g/L 硫酸銅 0.8g/L クエン酸ナトリウム 35g/L 次亜リン酸ナトリウム 30g/L (注)pH11 温度 85℃
【0046】調質ステンレスであるスタバックスを用い
た厚さ1mmの平板状の基材を用いて、下記の試料1〜
5を作成した。 試料1.基材に組成液2を用いて無電解メッキ法で厚さ
100μmの表面層(Cu:42wt%、Ni:53w
t%、P:5wt%)を形成して被切削加工用被覆体を
得た。
【0047】試料2.基材に無電解ニッケルメッキによ
る厚さ2μmの下引層(Ni:93wt%、P:7wt
%)を形成させた後に、組成液2を用いて無電解メッキ
法で厚さ100μmの表面層(Cu:42wt%、N
i:53wt%、P:5wt%)を形成して被切削加工
用被覆体を得た。
【0048】試料3.基材に電解ニッケルメッキ法で厚
さ50μmの下引層を形成させた後に、液組成2を用い
て無電解メッキ法で厚さ100μmの表面層(Cu:4
2wt%、Ni:53wt%、P:5wt%)を形成し
て被切削加工用被覆体を得た。
【0049】試料4.基材に電解ニッケルメッキ法で厚
さ50μmの下引層を形成させた後に、無電解ニッケル
メッキによる厚さ2μmの中間層(Ni:93wt%、
P:7wt%)を形成させ、さらにその上に組成液2を
用いて無電解メッキ法で厚さ100μmの表面層(C
u:42wt%、Ni:53wt%、P:5wt%)を
形成して被切削加工用被覆体を得た。
【0050】試料5.基材に無電解ニッケルメッキによ
る厚さ2μmの下引層(Ni:90wt%、P:10w
t%)を形成させた後に、電解ニッケルメッキ法で厚さ
50μmの中間層(Ni:95wt%、P:5wt%)
を形成させ、さらにその上に組成液2を用いて無電解メ
ッキ法で厚さ100μmの表面層(Cu:42wt%、
Ni:53wt%、P:5wt%)を形成して被切削加
工用被覆体を得た。
【0051】試料6.基材に電解ニッケルメッキ法で厚
さ5μmの下引層を形成させた後、真空炉に入れ、35
0℃で3時間加熱して熱処理を行い常温まで自然放冷し
て取り出し、その後に、液組成2を用いて無電解メッキ
法で厚さ100μmの表面層(Cu:42wt%、N
i:53wt%、P:5wt%)を形成して被切削加工
用被覆体を得た。
【0052】試料7.基材に無電解ニッケルメッキ法で
厚さ5μmの下引層(Ni:93wt%、P:7wt
%)を形成させた後、真空炉に入れ、350℃で3時間
加熱して熱処理を行い常温まで自然放冷して取り出し、
その後に、液組成2を用いて無電解メッキ法で厚さ10
0μmの表面層(Cu:42wt%、Ni:53wt
%、P:5wt%)を形成して被切削加工用被覆体を得
た。
【0053】前述の試料1〜7のサンプルを90゜に折
り曲げて表面層の剥離性を評価した。結果を表1に示
す。
【0054】
【表1】
【0055】表1に示されるように下引層や更に中間層
を設けた場合、本発明の表面層は剥離しにくくなり、実
用上より好ましい。特に、本発明の表面層を形成する前
に、下引層に熱処理を施した場合、そのまま長時間放置
しても表面層は剥離しにくく、付着力が強く安定した被
切削加工用被覆体が得られ更に好ましい。また、試料1
〜7を実施例1と同様にダイヤモンド工具で切削して、
ダイヤモンド工具の刃先稜を観察したところ、いずれも
極めて鋭利な刃先稜がほとんど摩耗することなく維持さ
れていた。実用上より好ましい。
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、ダイヤモンド工具等の
切削工具の損耗・破損を大幅に減少することのできる実
用的な被切削加工用被覆体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面層の銅の含有率と引張応力の関係の棒グラ
【図2】本発明の被切削加工用被覆体の表面層を切削し
たダイヤモンド工具の刃先稜を原子間力顕微鏡で撮影し
た写真
【図3】従来の無電解ニッケルメッキの表面層を切削し
たダイヤモンド工具の刃先稜を原子間力顕微鏡で撮影し
た写真
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25D 7/00 C25D 7/00 D (72)発明者 豊泉 義孝 東京都八王子市石川町2970 コニカ株式会 社内 (72)発明者 鈴木 孝芳 大阪府大阪市中央区淡路町1丁目2番5号 共和産業株式会社内 (72)発明者 東郷 徹 大阪府大阪市中央区淡路町1丁目2番5号 共和産業株式会社内 Fターム(参考) 4K022 AA02 AA41 BA08 BA14 BA16 BA32 BA36 CA28 DA01 EA01 4K024 AA03 AB02 AB03 AB17 BA02 BB06 BC10 DA09 DB01 GA01 4K044 AA02 AB02 AB10 BA06 BA19 BB03 BB04 BB17 BC01 BC05 CA15 CA18 CA62

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基材の表面上に形成された被切削加工用被
    覆体であって、リンの含有率が1wt%以上15wt%
    以下、銅の含有率が10wt%以上70wt%以下、残
    りの主成分がニッケルである表面層を有することを特徴
    とする被切削加工用被覆体。
  2. 【請求項2】前記表面層の銅の含有率が25wt%以上
    60wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載
    の被切削加工用被覆体。
  3. 【請求項3】前記表面層が非晶質であることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の被切削加工用被覆体。
  4. 【請求項4】前記表面層の引張応力が10kgf/mm
    2以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    に記載の被切削加工用被覆体。
  5. 【請求項5】前記表面層が無電解メッキ法により形成さ
    れたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の被
    切削加工用被覆体。
  6. 【請求項6】前記基材の一部にニッケル材を接触させた
    状態で、前記無電解メッキ法により前記表面層を形成し
    たことを特徴とする請求項5に記載の被切削加工用被覆
    体。
  7. 【請求項7】前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキ
    からなる下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形
    成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに被切
    削加工用被覆体。
  8. 【請求項8】前記下引層を形成した後、200℃以上7
    00℃以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成
    したことを特徴とする請求項7に記載の被切削加工用被
    覆体。
  9. 【請求項9】前記下引層は、ニッケル含有率が80%以
    上、層厚0.01μm〜100μmであることを特徴と
    する請求項7又は8に記載の被切削加工用被覆体。
  10. 【請求項10】前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ
    法により下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形
    成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載
    の被切削加工用被覆体。
  11. 【請求項11】前記下引層を形成した後、200℃以上
    700℃以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形
    成したことを特徴とする請求項10に記載の被切削加工
    用被覆体。
  12. 【請求項12】前記下引層は、層厚0.01μm〜10
    0μmの層であって、ニッケルとリンとを含有し、ニッ
    ケル含有率が70%以上の層であることを特徴とする請
    求項10又は11に記載の被切削加工用被覆体。
  13. 【請求項13】前記基材の表面上に無電解ニッケルメッ
    キからなる下引層を形成し、該下引層上に電解ニッケル
    メッキ法により中間層を形成し、該中間層上に前記表面
    層を形成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか
    に記載の被切削加工用被覆体。
  14. 【請求項14】前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ
    法により下引層を形成し、該下引層上に無電解ニッケル
    メッキからなる中間層を形成し、該中間層上に前記表面
    層を形成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか
    に記載の被切削加工用被覆体。
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