JPH0474797A - 高密着性硬質炭素膜のコーティング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、刃具、工具などに使われる超硬合［発明の
概要］ この発明は、墳結により製造される超硬合金の保護膜と
して、ダイヤモンド膜、ダイヤモンドライクカーボン賎
、ｉ−ｃ膜、水素化アモルファスカーボン膜（以下これ
らの膜を硬質炭素膜と呼ぶ）を合成する工程において、
該超硬合金の製造中間品である仮燒結後の部材表面に硬
質炭素膜と同し合成方法で、その粒子を合成し、次に、
該部材を本燒結することによって、該微粒子が部材表面
に埋め込まれる形て墳結を完了させ、その後、該部材表
面に硬質炭素膜をコーティング１−ることによってよ着
付を向上させたものである。

［従来の技術１ 従来、硬質炭素膜を部材表面にコーチインクす、る場合
、膜状に合成すると共に、密着性を向上させるため、部
材表面に傷入れ処理を施し、成長核の発生数を多くして
合成を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の合成法だけでは互着（生が介分でなかっ
た８例えば、従来の方法で切削工具である超硬合金製の
スローアウェイチップに硬質炭素膜をコーティングした
場合、切削中に、膜が剥離することが多かった。

［課題を解決するだめの手段］ 上記と着付を向上させるために、この発明は、超硬合金
の製造中間品である仮燒結後の部材表面に、硬質炭素の
粒子を合成し、次に該部材を本燒結することによって該
粒子が部材表面に埋め込まれる形で燒結を完了させ、そ
の後、該部材表面に硬質炭素膜をコーティングすること
によって密着性を向上させたものである。

Ｆ作用ノ 硬質炭素膜の電着性を向上させる要因を幾つが挙げると
、 ■膜と母材との化学的結合が強いこと。特に、母材に膜
がエピタキシャル成長しているものは、強固に結合して
いる。

■膜と母材の熱膨張率の差や、膜応力等による界面の応
力が小さいこと。

■膜と母材の界面の中でも、膜の成長核の発生部分は、
母材と強固に亨看しており、この成長核の発生数が多い
こと。

■膜の合成において、母材との相性が良く、硬質炭素膜
が合成できること（母材の種類によっては、硬質炭素膜
が構成されない）。

■その他として、膜と母材との間に、中間層を設けたり
、母材の表面を粗くすること。

等が考えられる。

前述のように、硬質炭素からなる粒子が部材表面に埋め
込んだ状態の超硬合金上に、硬質炭素を合成することは
、先の■において、母材表面に埋め込まれた硬質炭素の
粒子の上に硬質炭素膜がエピタキシャル成長するため、
その部分は強固に富着する。また■において、硬質炭素
の熱膨張率の方が、超硬合金より小さい。しかし、本発
明のように、超硬合金の中に、硬質炭素の粒子が含まれ
ている表面層は、硬質炭素膜と超硬合金の中間の熱膨張
率を有し、硬質炭素膜と超硬合金の！！Ｊｌ！膨張率の
差により発生する界面の応力を緩和する層として働く。

■においては、従来より、母材表面に傷入れ処理を行う
ことにより、ＷＣ，ＴａＣ１ＴｉＣ上に核を多数発生さ
せ、と肴性を向上させている。つまり、本燒結後の硬質
炭素の粒子が埋め込まれた超硬合金の表面に、傷入れ処
理を行うことによって、ＷＣ，ＴａＣ，Ｔ　ｉ　Ｃ上に
核を多数発生させることができる。■において、超硬合
金の主な組成は、Ｗ　（ＷＣ）、Ｔａ　（ＷＣ）、丁ａ
　（ＴａＣ）、Ｔｉ　　（ＴｉＣ）、Ｃｏであるが、Ｃ
ｏは硬質炭素膜の合成に相性が悪く、硬質炭素膜ができ
ない。そこでＣｏの含有量を少なくすることが考えられ
るが、Ｃｏは、ｗｃ等の粒子を相互に結びつけるバイン
ダーの役目をしており、Ｃｏの玉を少なくすると、部材
の物理的・け質、特に、刃具、工具として重要な特性で
ある抗折力が低下してしまう。しがし、本発明のように
仮燒結後、硬質炭素からなる粒子を表面に合成し、本燒
結を行った超硬合金の表面は、Ｃｏの量が母材の内部よ
り少なく、比較的、硬質炭素膜の合成と相性の良い表面
になっており、しかも、母材内部は従来の超硬合金と同
しため、抗折力が低下することは全くない。

以上の作用により、本発明の方法による硬質炭素膜は、
従来のものより、はるかに３着性が向上する。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の硬質炭素膜コーティング工程を示す断面図
であり、（ａ）の工程では、まず、コーティングを施そ
うとする超硬合金の製造中間品である仮燒結後の部材を
用意する。本燒結以後に加工することは困難であるため
、この仮燒結の部材を、燒結による収縮を考慮した上で
必要な形状に加工する。次に（ｂ）の工程で、この部材
に硬質炭素の成長核の発生数を高めるため、φ０．１〜
φ１１００ｕの砥粒で部材表面に傷入れ処理を行う６次
に（ｃ）の工程で該部材表面にφ０１〜φ５０ｕｍの硬
質炭素からなる粒子を合成する。次に、（ｄ）の工程で
該部材を約１Ｏ−３Ｔｏｒｒの真空中で、１〜２時間加
熱し、本燒結を行う。この本燒結により、部材はＷ−Ｃ
ｏ−Ｃの共晶現象が起こり、ＷＣ粒子や硬質炭素からな
る粒子等が、Ｃｏをバインダーとして強固に結合する。

次に、（ｅ）の工程では、前回行った傷入れ処理は、本
燒結によりその効果が薄れて来るため再度偏入れ処理を
行う。（ｆ）の工程では、該部材表面に硬質炭素膜の合
成を行う。

ここで、硬質炭素の粒子や、膜の合成法について説明す
る。

硬質炭素膜の合成法は、主なものに、熱ＣＶ　Ｄ法（特
開昭５８−１５６５９４）、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法（特開昭５８−１１０４９４）、高周波プラズマＣＶ
Ｄ法、光ＣＶ　Ｄ法、スパック法、イオンブレーティン
グ法、蒸着法が挙げられる。いずれを用いても良いが、
本発明ではマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いている。

第２図にマイクロ波プラズマＣＶＤ法の概略説明図を示
す。

石英管反応室８に部材７を設置し、メタンと水素からな
る原料ガス９を石英管反応室８の上部から導入させ、真
空排気系１１で石英管１１で石英管反応室８の下部から
排気を行う。この反応室にマイクロ波を照射し、部材同
辺にプラズマを発生させ、部材表面に硬質炭素膜の合成
を行う。

第１表　硬質炭素膜合成条件 第１表に硬質炭素膜合成条件の例を示す。硬質炭素から
成る粒子の合成の際は、多結晶の膜状にならない程度の
時間、数分〜数十時間合成すれ：ま良い。また、膜の合
成の時間は、各条件に８１ける膜の成長速度から所定の
膜厚になるまで合成すれば良い。

［発明の効果］ 上記の工程で、硬質炭素膜のコーティングを施したスロ
ーアウェイチップを用いて切削試験を行ったところ、全
く剥離なく切削でき、その効果は絶大である。

・プランジャ

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の高亨看性硬質炭素膜の
コーディング工程を示す縦断面図、第２図はマイクロ波
プラズマＣＶＤ法の概略説明図である。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金もしくは、ＴａＣ、ＴｉＣも含
   む超硬合金の保護膜として、ダイヤモンド膜、ダイヤモ
   ンドライクカーボン膜、ｉ−ｃ膜、水素化アモルファス
   カーボン膜を合成する方法において、該超硬合金の製造
   中間品である仮燒結後の部材表面に、前記膜の粒子を合
   成する工程と、該部材を本燒結することによって、燒結
   を完了せしめると同時に前記粒子を部材表面に埋め込ま
   せる工程と、該部材表面に前記膜をコーティングする工
   程とを有することを特徴とする高密着性硬質炭素膜コー
   ティング方法。