JP3400464B2

JP3400464B2 - ダイヤモンド多結晶体切削工具およびその製造方法

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Publication number: JP3400464B2
Application number: JP25203191A
Authority: JP
Inventors: 中村　　勉; 泰幸金田; 哲男中井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 2003-04-28
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH0592307A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンド多結晶
体を含む工具素材が工具支持体にろう付けされたダイヤ
モンド多結晶体切削工具およびその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンドは硬度や熱伝導率等が高い
ため切削工具や耐摩工具の素材として優れた性能を発揮
する。このため最近、切削工具や耐摩工具の分野で多用
されている。特に、特公昭５２−１２１２６号公報に記
載されているような、ダイヤモンド微粒子を鉄系の金属
結合材で焼結したダイヤモンド焼結体は、単結晶ダイヤ
モンドの欠点であるへき開による欠損が生じにくいため
Ａｌ合金の仕上げ加工を中心に広く用いられている。

【０００３】しかしながら、このダイヤモンド焼結体は
金属結合材が原因で耐熱性に問題があることが知られて
いる。すなわち、このダイヤモンド多結晶体は７５０℃
以上の温度では、耐摩耗性ならびに強度の低下か見ら
れ、さらに９００℃以上の温度では焼結体が破壊すると
いう問題である。これらの現象は、高温下でダイヤモン
ド粒子と金属結合材との界面においてダイヤモンドの黒
鉛化が生じること、ならびに両者の熱膨張率の差に基づ
く熱応力が原因と考えられる。

【０００４】ダイヤモンド焼結体の耐熱性を向上させる
目的で、ダイヤモンド焼結体を酸処理し、大部分の金属
結合材を除去することが提案されている。特開昭５３−
１１４５８９号公報は、この方法により耐熱性の改善さ
れたダイヤモンド焼結体の製造方法が開示されている。
しかしながら、この先行技術では、耐熱性は向上するも
のの、除去された金属結合材の部分は空孔となるため、
強度が低下するという新たな問題が生じた。

【０００５】空孔の存在しない耐熱性ダイヤモンド焼結
体については、特開昭５９−１６１２６８号公報や特開
昭６１−３３８６５号公報に開示されている。これらの
先行技術に開示されたダイヤモンド焼結体の結合材に
は、Ｓｉ、ＳｉＣあるいはＮｉとＳｉの合金等が用いら
れている。しかしこれらの耐熱性ダイヤモンド焼結体
は、耐熱性の改善は見られるが、結合材の含有量が多
く、また、ダイヤモンド粒子間結合が弱いという点が問
題である。

【０００６】これらの問題を解決するために、特開平１
−２１２７６７号公報に開示された結合材を含まないダ
イヤモンド多結晶体、すなわち低圧気相法により合成さ
れたダイヤモンド多結晶体を用いた工具が開発された。

【０００７】この結合材を含まないダイヤモンド多結晶
体は、実質的にダイヤモンドのみから成立っているた
め、強度、耐摩耗性、耐熱性のいずれの点に関してもダ
イヤモンド焼結体に比べて優れた性質を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、工具作製時
での加工効率を高めるには、ダイヤモンド多結晶体の厚
みを必要最小限にすることが好ましい。通常の仕上げ加
工に用いられるダイヤモンド工具の素材厚みとしては、
工具寿命時点での逃げ面摩耗幅（０．１ｍｍ以下）以
上、たとえば０．１〜０．２ｍｍ程度あれば十分であ
る。しかし、素材としてこのダイヤモンド多結晶体を用
いた場合、実質的にダイヤモンドのみからなるため熱伝
導率が高く、特に厚みを０．１〜０．２ｍｍと薄くした
場合には、工具として使用する際に生ずる刃先の熱がろ
う付け部に伝導しやすくなるため、ろう付け部が変形
し、工具刃先の強度が著しく低下するという問題が生じ
る。

【０００９】このような問題を解決するするために、本
発明者等はダイヤモンド多結晶体の厚さ、ろう材の種類
等を規定した多結晶ダイヤモンド切削工具を提案した
（特願平０３−１０４４１１号）。

【００１０】この発明はかかる従来の問題点を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、耐熱性
に優れたダイヤモンド多結晶体工具およびその製造方法
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ダイヤモンド多結晶体層がすくい面となるダイヤモ
ンド多結晶体切削工具であって、室温での熱伝導率が３
〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋで厚みが０．１〜０．５ｍｍのダイ
ヤモンド多結晶体層と、ろう付け部と、ダイヤモンド多
結晶体層とろう付け部との間に位置する室温での熱伝導
率が０．１〜２Ｗ／ｃｍ・Ｋで厚みが０．０５〜０．５
ｍｍの熱拡散防止層と、を有する工具素材と、ろう付け
部をろう付けすることによって、工具素材を支持する工
具支持素材と、を備え、前記熱拡散防止層が、ＴｉＣか
らなり、前記すくい面がＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡
面状態である。

【００１２】請求項４に記載の発明は、ダイヤモンド多
結晶体層がすくい面となるダイヤモンド多結晶体切削工
具の製造方法であって、表面をＲｍａｘで０．２μｍ以
下の鏡面状態にしたＳｉからなる基板上に低圧気相法に
よって室温での熱伝導率が３〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋのダイ
ヤモンド多結晶体層を０．１〜０．５ｍｍの厚さで形成
する工程と、ダイヤモンド多結晶体層上に室温での熱伝
導率が０．１〜２Ｗ／ｃｍ・Ｋの熱拡散防止層を０．０
５〜０．５ｍｍの厚さで形成する工程と、基板、ダイヤ
モンド多結晶体層および熱拡散防止層を含む積層体から
基板を化学的方法により除去し、工具素材を作製する工
程と、ダイヤモンド多結晶体層とろう付け部との間に熱
拡散防止層が位置するように、工具素材を工具支持体に
ろう付けする工程と、刃先を必要形状に加工する工程
と、を備え、前記熱拡散防止層が、ＴｉＣからなり、前
記すくい面が、前記Ｓｉ基板の表面状態を転写したＲｍ
ａｘで０．２μｍ以下の鏡面状態である。

【００１３】請求項５に記載の発明は、ダイヤモンド多
結晶体層がすくい面となるダイヤモンド多結晶体切削工
具の製造方法であって、表面をＲｍａｘで０．２μｍ以
下の鏡面状態にしたＳｉからなる基板上に低圧気相法に
よって室温での熱伝導率が３〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋのダイ
ヤモンド多結晶体層を０．１〜０．５ｍｍの厚さで形成
する工程と、ダイヤモンド多結晶体層から基板を化学的
方法により除去する工程と、ダイヤモンド多結晶体層の
成長上面上に室温での熱伝導率が０．１〜２Ｗ／ｃｍ・
Ｋの熱拡散防止層を０．０５〜０．５ｍｍの厚さで形成
し、工具素材を作製する工程と、ダイヤモンド多結晶体
層とろう付け部との間に熱拡散防止層が位置するよう
に、工具素材を工具支持体にろう付けする工程と、刃先
を必要形状に加工する工程と、を備え、前記熱拡散防止
層が、ＴｉＣからなり、前記すくい面が、前記Ｓｉ基板
の表面状態を転写したＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面
状態である。

【００１４】

【作用】ダイヤモンド多結晶体層とろう付け部との間に
熱拡散防止層が設けられているので、工具として使用す
る際に生ずる刃先の熱がろう付け部に伝導されにくくな
る。また、工具素材がダイヤモンド多結晶体層と熱拡散
防止層の２層構造をしているので、工具素材の厚みが従
来よりも増し、工具素材の強度が高まる。

【００１５】本発明の実施に際し、ダイヤモンド多結晶
体の合成は公知のあらゆる低圧気相法の適用が可能であ
る。すなわち、熱電子放射やプラズマ放電を利用して原
料ガスの分解・励起を生じさせる方法や燃焼炎を用いた
成膜方法も有効である。原料ガスとしては、たとえばメ
タン・エタン・プロパン等の炭化水素類、メタノール・
エタノール等のアルコール類、エステル類等の有機炭素
化合物と水素とを主成分とする混合ガスを用いることが
一般的であるが、これら以外にアルゴン等の不活性ガス
や、酸素、一酸化炭素、水等もダイヤモンドの合成反応
やその特性を阻害しない範囲内であれば、原料中に含有
されていても差しさえない。

【００１６】特開平１−２１２７６７号公報に開示され
ているように、これらの任意の方法により、その表面を
Ｒｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面に仕上げたＳｉからな
る基板上に、室温での熱伝導率が３〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋ
のダイヤモンド多結晶体層を０．１〜０．５ｍｍの厚さ
で合成する。ダイヤモンド多結晶体の厚さをこのような
範囲とする理由は、仕上げ加工・粗加工等、ダイヤモン
ド工具として使用される際に通常生じる寿命時点での摩
耗の大きさから規定している。ダイヤモンドの平均結晶
粒径は０．５〜１５μｍが好ましい。なぜなら、切削工
具として使用した場合、０．５μｍよりも微粒になると
耐摩耗性が低下し、１５μｍよりも粗粒になると欠損し
やすくなるからである。

【００１７】また、室温での熱伝導率を３〜２０Ｗ／ｃ
ｍ・Ｋに規定するのは、３Ｗ／ｃｍ・Ｋよりも低い場合
には上記の問題が生じ難いため除外している。また、上
限の２０Ｗ／ｃｍ・Ｋは現状の技術で合成できる最も高
い値を示したものである。したがって、さらに熱伝導率
の高いものができるならば、本発明の工具素材として適
用することは可能である。

【００１８】基板としてはダイヤモンド多結晶体の内部
応力を低減させるために、その熱膨張率がダイヤモンド
のそれに近いものが好ましく、また、ダイヤモンド多結
晶体のみを回収するために酸に溶解するものが好まし
い。これに該当するものとしてはＳｉが挙げられる。な
お、基板表面をＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面に仕上
げておくのは、ダイヤモンド多結晶体表面を加工するこ
となく容易に、ダイヤモンド多結晶体表面をこのような
良好な面状態にすることができるからである。この良好
な面をすくい面にすることによって、被削材の溶着の少
ない状態にすることができる。

【００１９】ダイヤモンド多結晶体を析出させた後に、
引続き室温での熱伝導率が０．１〜２Ｗ／ｃｍ・Ｋの熱
拡散防止層を形成する。熱伝導率を０．１〜２Ｗ／ｃｍ
・Ｋに規定するのは、０．１Ｗ／ｃｍ・Ｋよりも低い場
合には適度な切削熱の放散が効率よく行なわれないため
である。切削熱の放散が効率よく行なわれないと、ダイ
ヤモンド多結晶体の刃先が高温になり好ましくない。ま
た、熱伝導率が２Ｗ／ｃｍ・Ｋよりも高いとろう付け部
への切削熱の放散量が多くなり、熱拡散防止層としての
効果的な作用を示さなくなる。

【００２０】熱拡散防止層の厚みとしては、０．０５〜
０．５ｍｍが好ましい。０．０５ｍｍよりも薄いと熱拡
散防止の効果が弱くなり、また工具素材強度の向上効果
が弱くなるからである。また、厚みが０．５ｍｍあれ
ば、熱拡散防止の役割および工具素材強度の向上効果の
役割を十分果たすため、それ以上の厚みは不必要であ
る。

【００２１】熱拡散防止層の材料としては、Ｔｉの炭化
物（ＴｉＣ）が好ましい。

【００２２】このようにダイヤモンド多結晶体層の成長
上面上に熱拡散防止層を析出させた後、基板のみを化学
的な方法により除去することによって得られる積層体を
工具素材として用いることができる。化学的な方法とし
て、塩酸、硫酸、硝酸および弗酸を含む群から選ばれた
少なくとも１種以上の液中で基板を溶解する方法が好ま
しい。

【００２３】なお、上記の工具素材の作製法としては、
基板上にダイヤモンド多結晶体層を形成した後に化学的
な方法により基板を除去して得られるダイヤモンド多結
晶体単体の成長上面上に、気相法で熱拡散防止層を形成
する方法によっても可能である。熱拡散防止層の形成に
は、ＣＶＤ、ＰＶＤなどの気相合成法、溶射法、固体材
料をダイヤモンド多結晶体と積層させ加熱する方法な
ど、あらゆる手段が適用できる。

【００２４】そしてダイヤモンド多結晶体層とろう付け
部との間に熱拡散防止層が位置するように、工具素材を
工具支持体にろう付けする。以上の工程を経て作製され
た工具に、研削加工あるいはレーザ加工により刃付けを
行なう。

【００２５】

【実施例】（実施例１）図２に示すように、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によ
り、その表面がＲｍａｘで０．０３μｍの鏡面状態であ
るＳｉ基板１上にダイヤモンド多結晶体層３を合成し
た。合成は以下の条件で行なった。

【００２６】

【表１】

【００２７】合成後、図３に示すように弗硝酸５に浸漬
してＳｉ基板１のみを溶解除去することにより、平均結
晶粒径が３μｍで厚さが０．１５ｍｍのダイヤモンド多
結晶体層３を回収することができた。ダイヤモンド多結
晶体層３のＳｉ基板１と対向している面７は、Ｒｍａｘ
で０．０３μｍであった。図４に示すように、このダイ
ヤモンド多結晶体層３の成長上面９上に気相法によって
ＴｉＣを０．２ｍｍの厚さで形成した。ＴｉＣの生成は
以下の条件で行なった。

【００２８】

【表２】

【００２９】上記の方法で得られた積層体を工具素材１
９として、図５に示すように、ダイヤモンド多結晶体層
３とろう付け部１７との間にＴｉＣ１１が位置するよう
に、工具素材１９を超硬合金製シャンク１３に、融点が
６８０℃のろう材１５を用いて接合した。なお、このと
きすくい面がダイヤモンド多結晶体７の表面のうちＳｉ
基板１と対向する面７となるように接合を行なった。そ
して図６に示すように、ダイヤモンド砥石を用いた研削
加工で刃付けを行なった。図７はその斜視図である。こ
の工具をＮｏ．Ａとする。工具Ｎｏ．Ａの刃先の部分の
拡大図が図１である。

【００３０】比較として、上記と同様のろう材を用い
て、ＴｉＣを形成していないダイヤモンド多結晶体単体
と超硬合金製シャンクとの接合も行なった。この工具を
Ｎｏ．Ｂとする。

【００３１】さらに比較として、粒径が５μｍで結合材
としてＣｏを１２容量％含有する焼結ダイヤモンドを工
具素材とし、上記と同様のろう材を用いてこの工具素材
を超硬合にしてシャンクと接合した工具も作製した。こ
の工具をＮｏ．Ｃとする。これらのスローアウェイチッ
プ工具としての性能評価は以下の条件で行なった。

【００３２】（切削条件）被削材：Ａ３９０−Ｔ６（Ａ１−１７％Ｓｉ）丸棒切削速度：８００ｍ／ｍｉｎ切り込み量：１．０ｍｍ送り速度：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．冷却液：水溶性油剤（評価方法）５分切削後および６０分切削後の刃先状態の比較。その
結果、表３に示すように、本発明である実施例１の工具
Ｎｏ．Ａは、比較例２である焼結体ダイヤモンド工具Ｎ
ｏ．Ｃに比べ、長時間にわたって鋭利な切刃が維持され
ることが明らかとなった。また、ＴｉＣからなる熱拡散
防止層を形成していないダイヤモンド多結晶体を用いた
比較例１である工具Ｎｏ．Ｂは、ろう材が流出するとと
もに大きな欠損が発生し、工具として致命的な損傷を来
すことが明らかとなった。

【００３３】

【表３】

【００３４】（参考例１）熱電子放射材に直径０．２ｍｍ、長さ２００ｍｍの直線
状タングステンフィラメントを用いた熱ＣＶＤ法によ
り、図８に示すように、その表面がＲｍａｘで０．１２
μｍのＷ基板２１上にダイヤモンド多結晶体層３を合成
した。合成条件を以下に示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】合成後、図９に示すように引続き気相法に
よって厚さ０．１ｍｍのＴａＣ２３を以下の条件でダイ
ヤモンド多結晶体層３上に形成した。

【００３７】

【表５】

【００３８】図１０に示すように、この積層体を熱王水
２５に浸漬することにより、Ｗ基板２１のみ溶解除去し
て、図１１に示すように平均結晶粒径が３μｍで厚さが
０．２５ｍｍのダイヤモンド多結晶体層３と厚さ０．１
ｍｍのＴａＣ２３とからなる積層体を回収することがで
きた。なお、積層体の面のうちダイヤモンド多結晶体層
３の面７はＲｍａｘで０．１２μｍの鏡面であった。こ
の積層体を、実施例１と同様にして超硬合金製シャンク
にろう付けした。この工具をＮｏ．Ｄとする。なお、ろ
う材には融点の８５０℃のものを用いた。

【００３９】比較として上記と同様のろう材を用いて、
ＴａＣが形成されていないダイヤモンド多結晶体単体と
超硬合金製シャンクとの接合も行なった。ダイヤモンド
多結晶体の合成条件は実施例２と同じであった。この工
具をＮｏ．Ｅとする。

【００４０】さらに比較として、粒径が５μｍで結合材
としてＣｏを１２容量％含有する焼結ダイヤモンドを工
具素材とし、この工具素材を上記と同様のろう材を用い
て超硬合金製シャンクに接合した工具も作製した。この
工具をＮｏ．Ｆとする。工具Ｎｏ．Ｄ、ＥはＹＡＧレー
ザにより、工具Ｎｏ．Ｆは研削加工により刃付けを行な
った。これらのスローアウェイチップ工具としての性能
評価は以下の条件で行なった。

【００４１】（切削条件）被削材：Ａ３９０−Ｔ６（Ａ１−１７％Ｓｉ）軸方向に８本のＶ字状断面の溝を有する丸棒切削速度：９００ｍ／ｍｉｎ切り込み量：０．８ｍｍ送り速度：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ．冷却液：水溶性油剤（評価方法）５分切削後および６０分切削後の刃先状態の比較。その
結果、表６に示すように、本発明である実施例２の工具
Ｎｏ．Ｄは、比較例４である焼結ダイヤモンドを用いた
工具Ｎｏ．Ｆに比べ、長時間にわたって鋭利な切刃が維
持されることが明らかとなった。また、比較例３である
ＴａＣからなる熱拡散防止層を形成していないダイヤモ
ンド多結晶体を用いた工具Ｎｏ．Ｅは、ろう材が流出す
るとともに大きな欠損が発生し、工具として致命的な損
傷を来すことが明らかとなった。

【００４２】

【表６】

【００４３】（参考例２）Ｒｍａｘで０．０６μｍの鏡面加工が施されたＭｏ基板
の置かれた反応管中に、原料ガスを供給した。次に、高
周波発振器から高周波を与え、原料ガスを励起してプラ
ズマを発生させＭｏ基板上にダイヤモンド多結晶体層を
合成した。合成は以下の条件で行なった。

【００４４】

【表７】

【００４５】合成後、熱王水に浸漬してＭｏ基板のみを
溶解除去することにより、平均結晶粒径が３μｍで厚さ
が０．３５ｍｍのダイヤモンド多結晶体層を回収するこ
とができた。なお、Ｍｏ基板と対向しているダイヤモン
ド多結晶体層の面はＲｍａｘで０．０６μｍの鏡面であ
った。このダイヤモンド多結晶体の成長上面に厚さ０．
２５ｍｍのＷ板を配置し、電子ビームにより、短時間で
Ｗを加熱溶解させてダイヤモンド多結晶体と反応・接合
した。回収した接合体は接合部の厚さ０．１ｍｍがＷ
Ｃ、残部０．１５ｍｍが金属Ｗであった。

【００４６】

【表８】

【００４７】上記の方法で得られた積層体を工具素材と
して、融点が８７０℃のろう材を用いて超硬合金製シャ
ンクと接合した。この工具をＮｏ．Ｇとする。

【００４８】比較として上記と同様のろう材を用いて、
ＷＣが形成されていないダイヤモンド多結晶体単体と超
硬合金製シャンクの接合も行なった。ダイヤモンド多結
晶体の合成条件は実施例３と同じにした。この工具をＮ
ｏ．Ｈとする。

【００４９】さらに比較として粒径が５μｍで結合材と
してＣｏを１２容量％含有する焼結ダイヤモンドを工具
素材とし、この工具素材を上記と同様のろう材を用いて
超硬合金製シャンクと接合した。この工具をＮｏ．Ｉと
する。なお、工具Ｎｏ．Ｇ、Ｈ、Ｉを＃１５００砥石に
より刃付けした。これらのスローアウェイチップ工具と
しての性能評価は以下の条件で行なった。

【００５０】（切削条件）被削材：硬質カーボン切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ切り込み量：０．８ｍｍ送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．切削時間：２０分冷却液：水溶性油剤（評価方法）５分切削後および６０分切削後の刃先状態の比較。その
結果、表９に示すように本発明である実施例３の工具Ｎ
ｏ．Ｇは、比較例６である焼結ダイヤモンドを用いた工
具Ｎｏ．Ｉに比べ、長時間にわたって鋭利な切刃を維持
されることが明らかとなった。また、比較例５である工
具Ｎｏ．Ｈは、ろう材が流出するとともに大きな欠損を
発生し、工具として致命的な損傷を来すことが明らかと
なった。

【００５１】

【表９】

【００５２】

【発明の効果】この発明によれば、ダイヤモンド多結晶
体層とろう付け部との間に熱伝導率の低い熱拡散防止層
を設けているので、工具として使用する際に生ずる熱で
刃先が高熱になっても、ろう付け部の強度が低下するこ
とがなくなる。また工具素材の厚さが従来に比べ増すの
で工具素材の強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の実施例１の拡大図である。

【図２】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の実施例１の製造工程のうち、第１工程を示すもので
あって、ダイヤモンド多結晶体層が形成されたＳｉ基板
の模式図である。

【図３】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の実施例１の製造工程のうち、第２工程を示すもので
あって、積層体を弗硝酸液中に浸漬している状態を示す
模式図である。

【図４】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の実施例１の製造工程のうち、第３工程を示すもので
あって、ダイヤモンド多結晶体層とＴｉＣとからなる工
具素材の模式図である。

【図５】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の実施例１の製造工程のうち、第４工程を示すもので
あって、積層体を超硬合金製シャンクにろう付けした状
態を示す模式図である。

【図６】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の実施例１の製造工程のうち、第５工程を示すもので
あって、刃付けを行なった状態を示す模式図である。

【図７】図６に示すダイヤモンド多結晶体切削工具の斜
視図である。

【図８】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の参考例１の製造工程のうち、第１工程を示すもので
あって、ダイヤモンド多結晶体層が形成されたＷ基板の
模式図である。

【図９】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削工
具の参考例１の製造工程のうち、第２工程を示すもので
あって、ＴａＣ、ダイヤモンド多結晶体層を積層したＷ
基板の模式図である。

【図１０】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削
工具の参考例１の製造工程のうち、第３工程を示すもの
であって、図９に示すＷ基板を熱王水中に浸漬した状態
を示す模式図である。

【図１１】この発明に従ったダイヤモンド多結晶体切削
工具の参考例１の製造工程のうち、第４工程を示すもの
であって、ダイヤモンド多結晶体層とＴａＣからなる工
具素材の模式図である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板３ダイヤモンド多結晶体層５弗硝酸１１ＴｉＣ１３超硬合金製シャンク１７ろう付け部１９工具素材２１Ｍｏ基板２３ＴａＣ２５熱王水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井哲男兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献特開平２−274405（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−45313（ＪＰ，Ａ) 特開平１−212767（ＪＰ，Ａ) 特開平３−98704（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−199870（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤモンド多結晶体層がすくい面とな
るダイヤモンド多結晶体切削工具であって、室温での熱
伝導率が３〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋで厚みが０．１〜０．５
ｍｍの前記ダイヤモンド多結晶体層と、ろう付け部と、
前記ダイヤモンド多結晶体層と前記ろう付け部との間に
位置する室温での熱伝導率が０．１〜２Ｗ／ｃｍ・Ｋで
厚みが０．０５〜０．５ｍｍの熱拡散防止層とを有する
工具素材と、前記ろう付け部をろう付けすることによっ
て、前記工具素材を支持する工具支持体と、を備え、前
記熱拡散防止層がＴｉの炭化物（以下ＴｉＣと記す）か
らなり、前記すくい面が、Ｒｍａｘで０．２μｍ以下の
鏡面状態である、ダイヤモンド多結晶体切削工具。
【請求項２】前記工具支持体が超硬合金を含む、請求
項１に記載のダイヤモンド多結晶体切削工具。
【請求項３】前記ダイヤモンド多結晶体の粒径が０．
５〜１５μｍである、請求項１に記載のダイヤモンド多
結晶体切削工具。
【請求項４】ダイヤモンド多結晶体層がすくい面とな
るダイヤモンド多結晶体切削工具の製造方法であって、
表面をＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面状態にしたＳｉ
からなる基板上に低圧気相法によって室温での熱伝導率
が３〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋの前記ダイヤモンド多結晶体層
を０．１〜０．５ｍｍの厚さで形成する工程と、前記ダ
イヤモンド多結晶体層上に室温での熱伝導率が０．１〜
２Ｗ／ｃｍ・Ｋの熱拡散防止層を０．０５〜０．５ｍｍ
の厚さで形成する工程と、前記基板、前記ダイヤモンド
多結晶体層および前記熱拡散防止層を含む積層体から前
記基板を化学的方法により除去し、工具素材を作製する
工程と、前記ダイヤモンド多結晶体層とろう付け部との
間に前記熱拡散防止層が位置するように、前記工具素材
を工具支持体にろう付けする工程と、刃先を必要形状に
加工する工程とを備え、前記熱拡散防止層が、ＴｉＣか
らなり、前記すくい面が、前記Ｓｉ基板の表面状態を転
写したＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面状態である、ダ
イヤモンド多結晶体切削工具の製造方法。
【請求項５】ダイヤモンド多結晶体層がすくい面とな
るダイヤモンド結晶体切削工具の製造方法であって、表
面をＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面状態にしたＳｉか
らなる基板上に低圧気相法によって室温での熱伝導率が
３〜２０Ｗ／ｃｍ・Ｋのダイヤモンド多結晶体層を０．
１〜０．５ｍｍの厚さで形成する工程と、前記ダイヤモ
ンド多結晶体層から前記基板を化学的方法により除去す
る工程と、前記ダイヤモンド多結晶体層の成長上面上に
室温での熱伝導率が０．１〜２Ｗ／ｃｍ・Ｋの熱拡散防
止層を０．０５〜０．５ｍｍの厚さで形成し、工具素材
を作製する工程と、前記ダイヤモンド多結晶体層とろう
付け部との間に前記熱拡散防止層が位置するように、前
記工具素材を工具支持体にろう付けする工程と、刃先を
必要形状に加工する工程と、を備え、前記熱拡散防止層
が、ＴｉＣからなり、前記すくい面が、前記Ｓｉ基板の
表面状態を転写したＲｍａｘで０．２μｍ以下の鏡面状
態である、ダイヤモンド多結晶体切削工具の製造方法。
【請求項６】前記工具支持体が超硬合金を含む、請求
項４または５に記載のダイヤモンド多結晶体切削工具の
製造方法。
【請求項７】前記ダイヤモンド多結晶体の粒径が０．
５〜１５μｍである、請求項４または５に記載のダイヤ
モンド多結晶体切削工具の製造方法。
【請求項８】前記基板がＳｉである、請求項４または
５に記載のダイヤモンド多結晶体切削工具の製造方法。
【請求項９】前記基板を除去する化学的な方法とし
て、塩酸、硫酸、硝酸および弗酸を含む群から選ばれた
少なくとも１種以上の液中で前記基板を溶解する、請求
項４または５に記載のダイヤモンド多結晶体切削工具の
製造方法。
【請求項１０】刃先の形成をレーザ加工によって行な
う、請求項４または５に記載のダイヤモンド多結晶体切
削工具の製造方法。