JPH0558067B2 - - Google Patents
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- JPH0558067B2 JPH0558067B2 JP60272252A JP27225285A JPH0558067B2 JP H0558067 B2 JPH0558067 B2 JP H0558067B2 JP 60272252 A JP60272252 A JP 60272252A JP 27225285 A JP27225285 A JP 27225285A JP H0558067 B2 JPH0558067 B2 JP H0558067B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、切削工具、耐摩耗工具又は研削工具
などの工具部材並びに半導体レーザ又はダイオー
ドなどのヒートシンク及びスピーカ用振動板に代
表されるエレクトロニクス用部材に応用できるダ
イヤモンド被覆部材に関するものである。
などの工具部材並びに半導体レーザ又はダイオー
ドなどのヒートシンク及びスピーカ用振動板に代
表されるエレクトロニクス用部材に応用できるダ
イヤモンド被覆部材に関するものである。
（従来の技術）
気相からダイヤモンドを合成する方法が多数提
案されており、これらの方法によつて、各種の基
体の表面にダイヤモンドの被覆層を形成してなる
ダイヤモンド被覆部材も提案されている。
案されており、これらの方法によつて、各種の基
体の表面にダイヤモンドの被覆層を形成してなる
ダイヤモンド被覆部材も提案されている。
ダイヤモンドの被覆層を基体の表面に形成する
場合、特に、気相合成法では、被覆層の形成と同
時にカーボンも析出して、被覆層中に軟質なアモ
ルフアス状カーボン又はグラフアイトが混在する
傾向にある。このために、例えば、超硬合金やサ
ーメツトのような鉄族金属を含む基体の表面にダ
イヤモンドの被覆層を形成すると被覆層中に混在
するカーボンが基体の鉄族金属と反応して、基体
内部に固溶拡散し遊離カーボンを生じさせるため
に、基体の強度低下及び基体と被覆層との密着性
を低下させるという問題がある。また、基体の表
面に鉄族金属が存在すると、この鉄族金属が気相
合成法のための供給炭化水素ガスの分解の触媒と
して作用するのと、又は、ダイヤモンド合成法の
ための供給水素ガスを吸収するために被覆層の質
を低下させるという問題がある。
場合、特に、気相合成法では、被覆層の形成と同
時にカーボンも析出して、被覆層中に軟質なアモ
ルフアス状カーボン又はグラフアイトが混在する
傾向にある。このために、例えば、超硬合金やサ
ーメツトのような鉄族金属を含む基体の表面にダ
イヤモンドの被覆層を形成すると被覆層中に混在
するカーボンが基体の鉄族金属と反応して、基体
内部に固溶拡散し遊離カーボンを生じさせるため
に、基体の強度低下及び基体と被覆層との密着性
を低下させるという問題がある。また、基体の表
面に鉄族金属が存在すると、この鉄族金属が気相
合成法のための供給炭化水素ガスの分解の触媒と
して作用するのと、又は、ダイヤモンド合成法の
ための供給水素ガスを吸収するために被覆層の質
を低下させるという問題がある。
このような問題点を解決しようと試みたものに
特開昭58−126972号公報がある。この特開昭58−
126972号公報は、超硬合金の表面に4a、5a、6a
族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物及び
これらの化合物、混合物並びにAl2O3、AlN、
B4C、SiC、Si3N4、SiO2から選ばれた１種以上
の内層を形成した後、更に内層の表面にダイヤモ
ンドの外層を形成するダイヤモンド被覆超硬合金
である。この特開昭58−126972号公報は、超硬合
金と外層との間に内層を形成することによつて、
超硬合金の表面に存在する鉄族金属の影響を除去
したものである。しかしながら、共有結合で、他
の物質と殆んど反応しないダイヤモンドからなる
外層が内層の表面に形成されているために、内層
と外層との密着性が悪く、非常に低い応力でもつ
て外層が剥離し、実用化できないという問題があ
る。
特開昭58−126972号公報がある。この特開昭58−
126972号公報は、超硬合金の表面に4a、5a、6a
族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物及び
これらの化合物、混合物並びにAl2O3、AlN、
B4C、SiC、Si3N4、SiO2から選ばれた１種以上
の内層を形成した後、更に内層の表面にダイヤモ
ンドの外層を形成するダイヤモンド被覆超硬合金
である。この特開昭58−126972号公報は、超硬合
金と外層との間に内層を形成することによつて、
超硬合金の表面に存在する鉄族金属の影響を除去
したものである。しかしながら、共有結合で、他
の物質と殆んど反応しないダイヤモンドからなる
外層が内層の表面に形成されているために、内層
と外層との密着性が悪く、非常に低い応力でもつ
て外層が剥離し、実用化できないという問題があ
る。
このような、問題点を、更に解決しようと試み
たものに特開昭59−93869号公報がある。
たものに特開昭59−93869号公報がある。
（発明が解決しようとする問題点）
特開昭59−93869号公報は、被膜の30体積％〜
95体積％をダイヤモンドもしくはダイヤモンド状
の相が占め、残部を鉄族金属又は無機硬質金属化
合物が占めたダイヤモンドを含有する硬質被膜で
母材表面を被覆した構造物である。この特開昭59
−93869号公報に開示の構造物は、他の物質と殆
んど反応しないダイヤモンドを鉄族金属又は無機
硬質金属化合物と混合又は分散させてなる被覆層
にすることにより、ダイヤモンド粒子を保持する
面積が増大して被覆層中のダイヤモンド粒子と母
材との密着性を高めているものと思われる。しか
しながら、鉄族金属を含有したダイヤモンド被覆
層は、前述したように、鉄族金属の影響で被覆層
中にアモルフアス状カーボンが混在して被覆層の
強度及び硬度などの諸特性を低下させるという問
題がある。また、無機硬質金属化合物とダイヤモ
ンドとの被覆層は、無機硬質金属化合物粒子とダ
イヤモンド粒子との混合物であつて、これらの各
粒子間の密着性が悪いのと、又は無機硬質金属化
合物粒子とダイヤモンド粒子との間に気孔が生じ
るために被覆層内強度が低いという問題がある。
95体積％をダイヤモンドもしくはダイヤモンド状
の相が占め、残部を鉄族金属又は無機硬質金属化
合物が占めたダイヤモンドを含有する硬質被膜で
母材表面を被覆した構造物である。この特開昭59
−93869号公報に開示の構造物は、他の物質と殆
んど反応しないダイヤモンドを鉄族金属又は無機
硬質金属化合物と混合又は分散させてなる被覆層
にすることにより、ダイヤモンド粒子を保持する
面積が増大して被覆層中のダイヤモンド粒子と母
材との密着性を高めているものと思われる。しか
しながら、鉄族金属を含有したダイヤモンド被覆
層は、前述したように、鉄族金属の影響で被覆層
中にアモルフアス状カーボンが混在して被覆層の
強度及び硬度などの諸特性を低下させるという問
題がある。また、無機硬質金属化合物とダイヤモ
ンドとの被覆層は、無機硬質金属化合物粒子とダ
イヤモンド粒子との混合物であつて、これらの各
粒子間の密着性が悪いのと、又は無機硬質金属化
合物粒子とダイヤモンド粒子との間に気孔が生じ
るために被覆層内強度が低いという問題がある。
本発明は、上述のような問題点を解決したもの
で、具体的には、基体とダイヤモンドの外層との
間に、ダイヤモンドの外層を形成しやすく、しか
も、外層との密着性がすぐれる中間層を介在させ
てなるダイヤモンド被覆部材の提供を目的とする
ものである。
で、具体的には、基体とダイヤモンドの外層との
間に、ダイヤモンドの外層を形成しやすく、しか
も、外層との密着性がすぐれる中間層を介在させ
てなるダイヤモンド被覆部材の提供を目的とする
ものである。
（問題点を解決するための手段）
一般に、ダイヤモンドは、他の物質との濡れ性
が著しく悪いこと、熱膨張率が小さいこと、及び
ダイヤモンド中への他原子の拡散が少ないことか
ら基体の表面に密着性の高いダイヤモンド及び／
又はダイヤモンド状カーボンからなる被覆層を形
成するのが非常に困難である。そこで、本発明者
は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カー
ボンからなる被覆層の形成しやすい物質並びにダ
イヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンか
らなる被覆層の密着性を高める物質について検討
していた所、周期律表4a、5a、6a族の金属又は
Siの中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、6a
族の金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの相
互固溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド及
び／又はダイヤモンド状カーボンからなる物質の
表面には、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド
状カーボンからなる被覆層が形成しやすくなるこ
と並びに密着性もすぐれているという知見を得
て、本発明を完成するに至つたものである。
が著しく悪いこと、熱膨張率が小さいこと、及び
ダイヤモンド中への他原子の拡散が少ないことか
ら基体の表面に密着性の高いダイヤモンド及び／
又はダイヤモンド状カーボンからなる被覆層を形
成するのが非常に困難である。そこで、本発明者
は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カー
ボンからなる被覆層の形成しやすい物質並びにダ
イヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンか
らなる被覆層の密着性を高める物質について検討
していた所、周期律表4a、5a、6a族の金属又は
Siの中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、6a
族の金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの相
互固溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド及
び／又はダイヤモンド状カーボンからなる物質の
表面には、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド
状カーボンからなる被覆層が形成しやすくなるこ
と並びに密着性もすぐれているという知見を得
て、本発明を完成するに至つたものである。
すなわち、本発明のダイヤモンド被覆部材は、
基体の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンでなる外層を形成する被覆部材にお
いて、前記基体と前記外層との間に１層又は多層
で構成される中間層を介在させ、前記外層に隣接
する該中間層が周期律表4a、5a、6a族の金属又
はSiの中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド
及び／又はダイヤモンド状カーボンでなる密着強
化層によつて形成されていることを特徴とする。
基体の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンでなる外層を形成する被覆部材にお
いて、前記基体と前記外層との間に１層又は多層
で構成される中間層を介在させ、前記外層に隣接
する該中間層が周期律表4a、5a、6a族の金属又
はSiの中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド
及び／又はダイヤモンド状カーボンでなる密着強
化層によつて形成されていることを特徴とする。
ここで用いる基体は、後述する製造条件に耐え
ることが可能な材質ならば特別に制限されるもの
でなく、例えば、各種の金属、合金、焼結ハイ
ス、超硬合金、サーメツト又はセラミツクスなど
を用途によつて使い分けることができる。
ることが可能な材質ならば特別に制限されるもの
でなく、例えば、各種の金属、合金、焼結ハイ
ス、超硬合金、サーメツト又はセラミツクスなど
を用途によつて使い分けることができる。
これらの基体と外層との間に介在させる中間層
は、外層に隣接する中間層が密着強化層により形
成されていることを特徴とするもので、使用する
基体の材質又は本発明のダイヤモンド被覆部材の
用途もしくは形状により各種の構成にすることが
できる。
は、外層に隣接する中間層が密着強化層により形
成されていることを特徴とするもので、使用する
基体の材質又は本発明のダイヤモンド被覆部材の
用途もしくは形状により各種の構成にすることが
できる。
例えば、第１の構成としては、外層に隣接する
中間層が周期律表4a、5a、6a族の金属又はSiの
中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、6a族の
金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド及び／
又はダイヤモンド状カーボンとでなる密着強化層
により形成されているものである。この場合は、
基体と外層との間に密着強化層が介在しているも
のである。この密着強化層は、周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの中の少なくとも１種と周期律
表4a、5a、6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物
及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種と
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
とでなる混合物であつても、密着強化層と外層と
の密着性の効果及び外層の合成を促進する効果に
すぐれているが、特に、密着強化層中にダイヤモ
ンド型構造を含有している場合には、それらの効
果が一層すぐれると共に密着強化層の強度を高め
るので好ましいものである。この第１の構成でな
る中間層の場合は、密着強化層との密着性にすぐ
れる基体、例えば、各種のセラミツクスでなる基
体に適用することができる。
中間層が周期律表4a、5a、6a族の金属又はSiの
中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、6a族の
金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド及び／
又はダイヤモンド状カーボンとでなる密着強化層
により形成されているものである。この場合は、
基体と外層との間に密着強化層が介在しているも
のである。この密着強化層は、周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの中の少なくとも１種と周期律
表4a、5a、6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物
及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種と
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
とでなる混合物であつても、密着強化層と外層と
の密着性の効果及び外層の合成を促進する効果に
すぐれているが、特に、密着強化層中にダイヤモ
ンド型構造を含有している場合には、それらの効
果が一層すぐれると共に密着強化層の強度を高め
るので好ましいものである。この第１の構成でな
る中間層の場合は、密着強化層との密着性にすぐ
れる基体、例えば、各種のセラミツクスでなる基
体に適用することができる。
第２の構成としては、中間層が外層に隣接する
密着強化層と密着強化層に隣接する密着補助層と
からななり、この密着強化層が周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物、ホウ化物及
びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種から
なるものである。この場合は、基体と外層との間
に密着強化層と密着補助層が介在し、基体に密着
補助層が隣接し、外層に密着強化層が隣接してい
るもので、密着補助層との密着性にすぐれている
基体、例えば、SiC系セラミツクス、Si3N4系セ
ラミツクス、TiC系セラミツクス、超硬合金、サ
ーメツト又は各種の工具鋼もしくは非鉄金属材料
などの基体に適用すると、外層のすぐれた特性を
発揮することができる。特に、密着強化層と密着
補助層とに同一元素を含有している場合、例え
ば、密着強化層中にTiを含有し、密着補助層中
にTiC、TiN、TiCN又はTiB2を含有している
と、更に、密着性から好ましいものである。
密着強化層と密着強化層に隣接する密着補助層と
からななり、この密着強化層が周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物、ホウ化物及
びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種から
なるものである。この場合は、基体と外層との間
に密着強化層と密着補助層が介在し、基体に密着
補助層が隣接し、外層に密着強化層が隣接してい
るもので、密着補助層との密着性にすぐれている
基体、例えば、SiC系セラミツクス、Si3N4系セ
ラミツクス、TiC系セラミツクス、超硬合金、サ
ーメツト又は各種の工具鋼もしくは非鉄金属材料
などの基体に適用すると、外層のすぐれた特性を
発揮することができる。特に、密着強化層と密着
補助層とに同一元素を含有している場合、例え
ば、密着強化層中にTiを含有し、密着補助層中
にTiC、TiN、TiCN又はTiB2を含有している
と、更に、密着性から好ましいものである。
その他の中間層の構成としては、中間層が密着
強化層と金属層とでなる場合又は密着強化層と密
着補助層との金属層とからなる場合など各種の構
成にすることができる。この場合は、ガラス、鉄
族金属材料又は非鉄金属材料などの基体の表面
に、例えば、Fe、Ni、Co、Cu、Ti、Taなどの
金属層を形成して、この金属層の表面に密着強化
層又は密着補助層を形成することができる。
強化層と金属層とでなる場合又は密着強化層と密
着補助層との金属層とからなる場合など各種の構
成にすることができる。この場合は、ガラス、鉄
族金属材料又は非鉄金属材料などの基体の表面
に、例えば、Fe、Ni、Co、Cu、Ti、Taなどの
金属層を形成して、この金属層の表面に密着強化
層又は密着補助層を形成することができる。
これらの中間層の厚さは、外層の合成の促進性
及び外層と基体との密着性の媒介的作用が可能
で、しかも強度低下の生じない50Å〜10μｍ厚さ
が好ましく、特に、密着強化層の厚さは50Å〜
5μｍが好ましい。
及び外層と基体との密着性の媒介的作用が可能
で、しかも強度低下の生じない50Å〜10μｍ厚さ
が好ましく、特に、密着強化層の厚さは50Å〜
5μｍが好ましい。
これらの中間層の表面に形成する外層は、ダイ
ヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンから
なり、その厚さは、ダイヤモンド被覆部材の用途
及び形状によつて異なり、特に、切削工具として
のドリルのように鋭角な刃先を有する部材には
0.1μｍ〜5μｍ厚さが好ましく、耐摩耗工具又はエ
レクトロニクス用部材には用途及び形状によつて
0.1μｍ〜50μｍとすることができる。
ヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボンから
なり、その厚さは、ダイヤモンド被覆部材の用途
及び形状によつて異なり、特に、切削工具として
のドリルのように鋭角な刃先を有する部材には
0.1μｍ〜5μｍ厚さが好ましく、耐摩耗工具又はエ
レクトロニクス用部材には用途及び形状によつて
0.1μｍ〜50μｍとすることができる。
本発明のダイヤモンド被覆部材は、次のような
方法により製造することができる。まず、各種の
基体の表面を必要に応じて研摩、洗浄した後、密
着補助層を形成する必要がある場合は、化学蒸着
法（CVD法）又は物理蒸着法（PVD法）により
形成し、次いで、密着強化層を形成する場合は、
膜状のダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンを形成することができる。例えば、熱フイ
ラメントCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、
高周波プラズマCVD法又は磁界分離によるイオ
ンビーム蒸着法などによるダイヤモンド及び／又
はダイヤモンド状カーボンの合成と同時に周期律
表4a、5a、6a族の金属又はSiの中の少なくとも
１種と周期律表4a、5a、6a族の金属又はSiの炭
化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの相互固溶体
の中の少なくとも１種とが形成されるようにした
後、周期律表4a、5a、6a族の金属又はSiの中の
少なくとも１種と周期律表4a、5a、6a族の金属
又はSiの炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも１種との形成を中止
して、例えば、周期律表4a、5a、6a族の元素又
はSiを含む水素化物もしくはハロゲン化物などの
ガスの供給を中止して、ダイヤモンド及び／又は
ダイヤモンド状カーボンの合成のみを継続するこ
とにより外層が形成される。
方法により製造することができる。まず、各種の
基体の表面を必要に応じて研摩、洗浄した後、密
着補助層を形成する必要がある場合は、化学蒸着
法（CVD法）又は物理蒸着法（PVD法）により
形成し、次いで、密着強化層を形成する場合は、
膜状のダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンを形成することができる。例えば、熱フイ
ラメントCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、
高周波プラズマCVD法又は磁界分離によるイオ
ンビーム蒸着法などによるダイヤモンド及び／又
はダイヤモンド状カーボンの合成と同時に周期律
表4a、5a、6a族の金属又はSiの中の少なくとも
１種と周期律表4a、5a、6a族の金属又はSiの炭
化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの相互固溶体
の中の少なくとも１種とが形成されるようにした
後、周期律表4a、5a、6a族の金属又はSiの中の
少なくとも１種と周期律表4a、5a、6a族の金属
又はSiの炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも１種との形成を中止
して、例えば、周期律表4a、5a、6a族の元素又
はSiを含む水素化物もしくはハロゲン化物などの
ガスの供給を中止して、ダイヤモンド及び／又は
ダイヤモンド状カーボンの合成のみを継続するこ
とにより外層が形成される。
基体の材質又は形状の関係から基体と中間層と
の密着性を、更に、補助する目的で、例えば、基
体の表面に金属層を形成する必要がある場合は、
メツキ法、蒸着法又はPVD法により行なうこと
ができる。
の密着性を、更に、補助する目的で、例えば、基
体の表面に金属層を形成する必要がある場合は、
メツキ法、蒸着法又はPVD法により行なうこと
ができる。
（作用）
本発明の被覆部材は、中間層としての密着強化
層が外層の合成を促進し、外層の形成後には、中
間層と外層との密着性を著しく高めることができ
るものである。また、基体の材質又は形状によ
り、基体と密着強化層との密着性が劣る場合は、
基体と密着強化層との間に密着補助層や金属層な
どの中間層を介在させることにより、基体と密着
強化層との密着性を高めることができるものであ
る。
層が外層の合成を促進し、外層の形成後には、中
間層と外層との密着性を著しく高めることができ
るものである。また、基体の材質又は形状によ
り、基体と密着強化層との密着性が劣る場合は、
基体と密着強化層との間に密着補助層や金属層な
どの中間層を介在させることにより、基体と密着
強化層との密着性を高めることができるものであ
る。
（実施例）
実施例 １
ISO分類のK10相当の超硬合金からなる基体を
研摩、洗浄及び乾燥後、マイクロ波プラズマ
CVDの反応容器内に設置し、8vol％TiCl4−5vol
％CH4−87vol％H2雰囲気中、圧力20Torr、温度
1000℃、保持時間30分にて基体の表面にTiC層を
被覆した。次いで、反応容器内を真空排気した
後、５ml／minTiCl4−２ml／minCH4−300ml／
minH2雰囲気中、外部加熱900℃、フイラメント
温度2000℃、保持時間35分にて被覆層を形成し、
次に、２ml／minCH4−300ml／minH2雰囲気中、
外部加熱900℃、フイラメント温度2000℃、保持
時間145分にて、更に被覆層を形成することによ
り本発明品１を得た。
研摩、洗浄及び乾燥後、マイクロ波プラズマ
CVDの反応容器内に設置し、8vol％TiCl4−5vol
％CH4−87vol％H2雰囲気中、圧力20Torr、温度
1000℃、保持時間30分にて基体の表面にTiC層を
被覆した。次いで、反応容器内を真空排気した
後、５ml／minTiCl4−２ml／minCH4−300ml／
minH2雰囲気中、外部加熱900℃、フイラメント
温度2000℃、保持時間35分にて被覆層を形成し、
次に、２ml／minCH4−300ml／minH2雰囲気中、
外部加熱900℃、フイラメント温度2000℃、保持
時間145分にて、更に被覆層を形成することによ
り本発明品１を得た。
比較として、上記超硬合金の基体を上記反応容
器内に設置し、8vol％TiCl4−5vol％CH4−87vol
％H2雰囲気中、圧力20Torr、温度1000℃、保持
時間30分にて基体の表面にTiC層を被覆した後、
反応容器内を２ml／minCH4−300ml／minH2雰
囲気にして、外部加熱900℃、フイラメント温度
2000℃、保持時間145分にて被覆層を形成するこ
とにより比較品１を得た。
器内に設置し、8vol％TiCl4−5vol％CH4−87vol
％H2雰囲気中、圧力20Torr、温度1000℃、保持
時間30分にて基体の表面にTiC層を被覆した後、
反応容器内を２ml／minCH4−300ml／minH2雰
囲気にして、外部加熱900℃、フイラメント温度
2000℃、保持時間145分にて被覆層を形成するこ
とにより比較品１を得た。
この本発明品１と比較品１の各被覆層を走査型
電子顕微鏡、ラマン分光分析及び電子線マイクロ
アナライザーにて調べた所、本発明品１は外層が
2μｍ厚さのダイヤモンド層で、中間層が0.5μｍ厚
さのダイヤモンドとTiと炭化チタンとのダイヤ
モンド型構造を主とする密着強化層と0.5μｍ厚さ
のTiCの密着補助層とからなつており、比較品１
は外層が1.6μｍ厚さのダイヤモンド層で、中間層
が0.5μｍ厚さのTiC層であつた。
電子顕微鏡、ラマン分光分析及び電子線マイクロ
アナライザーにて調べた所、本発明品１は外層が
2μｍ厚さのダイヤモンド層で、中間層が0.5μｍ厚
さのダイヤモンドとTiと炭化チタンとのダイヤ
モンド型構造を主とする密着強化層と0.5μｍ厚さ
のTiCの密着補助層とからなつており、比較品１
は外層が1.6μｍ厚さのダイヤモンド層で、中間層
が0.5μｍ厚さのTiC層であつた。
この本発明品１と比較品１をダイヤモンド圧子
による引掻き試験を行なつて被覆層の耐剥離性を
比較した結果、比較品１は1.7Kg荷重にて被覆層
の剥離が生じたのに対して、本発明品１は5.2Kg
荷重まで被覆層の剥離が生じなかつた。
による引掻き試験を行なつて被覆層の耐剥離性を
比較した結果、比較品１は1.7Kg荷重にて被覆層
の剥離が生じたのに対して、本発明品１は5.2Kg
荷重まで被覆層の剥離が生じなかつた。
実施例 ２
実施例１で用いたと同様の基体の表面に、1.3
×10-3TorrN2−1.5×10-4TorrC2H2雰囲気中、
基体に20Vのバイアス電圧を印加したホローカソ
ード型電子ビームによりTiを蒸発させた後、５
ml／minTiCl4−５ml／minCH4−500ml／minH2、
圧力40Torr、出力350W、温度920℃、保持時間
15分によるマイクロ波プラズマCVD法で、被覆
層を形成し、次に、５ml／minCH4−500ml／
minH2、圧力40Torr、出力350W、温度920℃、
保持時間180分によるマイクロ波プラズマCVD法
で、更に被覆層を形成することにより本発明品２
を得た。
×10-3TorrN2−1.5×10-4TorrC2H2雰囲気中、
基体に20Vのバイアス電圧を印加したホローカソ
ード型電子ビームによりTiを蒸発させた後、５
ml／minTiCl4−５ml／minCH4−500ml／minH2、
圧力40Torr、出力350W、温度920℃、保持時間
15分によるマイクロ波プラズマCVD法で、被覆
層を形成し、次に、５ml／minCH4−500ml／
minH2、圧力40Torr、出力350W、温度920℃、
保持時間180分によるマイクロ波プラズマCVD法
で、更に被覆層を形成することにより本発明品２
を得た。
比較として、上述の本発明品の製造行程の内、
５ml／minTiCl4−５ml／minCH4−500ml／
minH2雰囲気中で行なつた被覆層の形成のみ省
略して、比較品２を得た。
５ml／minTiCl4−５ml／minCH4−500ml／
minH2雰囲気中で行なつた被覆層の形成のみ省
略して、比較品２を得た。
この本発明品２と比較品２の各被覆層を実施例
１と同様にして調べた所、本発明品２は外層が
2μｍ厚さのダイヤモンド層で、中間層がダイヤ
モンドとTiと炭化チタンとのダイヤモンド型構
造を主とする1μｍ厚さの密着強化層と2.0μｍ厚さ
のTiCNからなるの密着補助層とからなつてお
り、比較品２は外層が1.5μｍ厚さのダイヤモンド
層で、中間層が2μｍ厚さのTiCN層であつた。
１と同様にして調べた所、本発明品２は外層が
2μｍ厚さのダイヤモンド層で、中間層がダイヤ
モンドとTiと炭化チタンとのダイヤモンド型構
造を主とする1μｍ厚さの密着強化層と2.0μｍ厚さ
のTiCNからなるの密着補助層とからなつてお
り、比較品２は外層が1.5μｍ厚さのダイヤモンド
層で、中間層が2μｍ厚さのTiCN層であつた。
この本発明品２と比較品２を被削材Al−18％
Si、切削速度250ｍ／min、送り速度0.1mm／rev、
切込み量0.5mmの条件で旋削試験を行なつた結果、
比較品２は切削初期に被覆層の剥離が生じたのに
対して、本発明品２は30分間切削後も摩耗が殆ん
ど生じていなかつた。
Si、切削速度250ｍ／min、送り速度0.1mm／rev、
切込み量0.5mmの条件で旋削試験を行なつた結果、
比較品２は切削初期に被覆層の剥離が生じたのに
対して、本発明品２は30分間切削後も摩耗が殆ん
ど生じていなかつた。
実施例 ３
Si3N4−５％AlN−5wt％Y2O3組成のセラミツ
クスからなる基体を研摩、洗浄、乾燥後、プラズ
マCVDの反応容器内に設置し、10vol％Si3N4−
5vol％CH4−400vol％H2、圧力30Torr、温度900
℃、保持時間30分にて基体の表面に被覆層を形成
した後、反応容器内へのSiCl4の供給を中止し、
5vol％CH4−400vol％H2雰囲気中、保持時間200
分、他は同条件にて被覆層を形成させることによ
り本発明品３を得た。
クスからなる基体を研摩、洗浄、乾燥後、プラズ
マCVDの反応容器内に設置し、10vol％Si3N4−
5vol％CH4−400vol％H2、圧力30Torr、温度900
℃、保持時間30分にて基体の表面に被覆層を形成
した後、反応容器内へのSiCl4の供給を中止し、
5vol％CH4−400vol％H2雰囲気中、保持時間200
分、他は同条件にて被覆層を形成させることによ
り本発明品３を得た。
比較として、上記と同じ基体を上記と同反応容
器内に設置し、5vol％CH4−400vol％H2、圧力
30Torr、温度900℃、保持時間200分にて被覆層
を形成させることにより比較品３を得た。
器内に設置し、5vol％CH4−400vol％H2、圧力
30Torr、温度900℃、保持時間200分にて被覆層
を形成させることにより比較品３を得た。
この本発明品３と比較品３を実施例１と同様に
して調べた所、本発明品３は外層が厚さ3μｍの
ダイヤモンド層で、中間層がダイヤモンドとSiと
炭化ケイ素とでなるのダイヤモンド型構造を主と
する1.0μｍ厚さの密着強化層からなつており、比
較品３は厚さ2.3μｍのダイヤモンド層からなつて
いた。
して調べた所、本発明品３は外層が厚さ3μｍの
ダイヤモンド層で、中間層がダイヤモンドとSiと
炭化ケイ素とでなるのダイヤモンド型構造を主と
する1.0μｍ厚さの密着強化層からなつており、比
較品３は厚さ2.3μｍのダイヤモンド層からなつて
いた。
この本発明品３と比較品３を被削材Al−８％
Si合金、切削速度400ｍ／min、切込み量１mm、
送り速度0.15mm／revの条件で旋削試験を行なつ
た結果、比較品３は30分切削後に被覆層が剥離し
たのに対し、本発明品３は60分切削後も被覆層の
剥離が生じなく正常摩耗で摩耗量も非常に少なか
つた。
Si合金、切削速度400ｍ／min、切込み量１mm、
送り速度0.15mm／revの条件で旋削試験を行なつ
た結果、比較品３は30分切削後に被覆層が剥離し
たのに対し、本発明品３は60分切削後も被覆層の
剥離が生じなく正常摩耗で摩耗量も非常に少なか
つた。
（発明の効果）
以上の結果から、本発明のダイヤモンド被覆部
材は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層と基体との密着性が著しくす
ぐれていて、従来のダイヤモンド被覆部材の３倍
以上の耐剥離性があり、それに伴つて寿命も向上
しているものである。このために、苛酷な重負荷
の作用する切削工具として、例えば、旋削工具は
勿論のこと、フライス工具、ドリル、エンドミル
及びミクロンドリルなどの回転用工具にも応用で
き、又印字ピンの先端もしくは紙、テープなどの
切断用スリツターを含めた耐摩耗用工具にも応用
できる。さらに、ダイヤモンド自体が有している
高電気絶縁性及び高熱伝導性を利用してヒートシ
ンクをはじめとするエレクトロニクス用部材にも
応用できる産業上有用な材料である。
材は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層と基体との密着性が著しくす
ぐれていて、従来のダイヤモンド被覆部材の３倍
以上の耐剥離性があり、それに伴つて寿命も向上
しているものである。このために、苛酷な重負荷
の作用する切削工具として、例えば、旋削工具は
勿論のこと、フライス工具、ドリル、エンドミル
及びミクロンドリルなどの回転用工具にも応用で
き、又印字ピンの先端もしくは紙、テープなどの
切断用スリツターを含めた耐摩耗用工具にも応用
できる。さらに、ダイヤモンド自体が有している
高電気絶縁性及び高熱伝導性を利用してヒートシ
ンクをはじめとするエレクトロニクス用部材にも
応用できる産業上有用な材料である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基体の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤ
モンド状カーボンでなる外層を形成する被覆部材
において、前記基体と前記外層との間に１層又は
多層で構成される中間層を介在させ、前記外層に
隣接する該中間層が周期律表4a、5a、6a族金属
又はSiの中の少なくとも１種と周期律表4a、5a、
6a族の金属又はSiの炭化物、窒化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも１種とダイヤモンド
及び／又はダイヤモンド状カーボンとでなる密着
強化層によつて形成されていることを特徴とする
ダイヤモンド被覆部材。 ２ 上記中間層は、上記外層に隣接する上記密着
強化層と該密着強化層に隣接する密着補助層とか
らなり、該密着補助層が周期律表4a、5a、6a族
の金属又はSiの炭化物、窒化物及びホウ化物及び
これらの相互固溶体の中の少なくとも１種からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ダイヤモンド被覆部材。 ３ 上記密着強化層は、50Å〜5μｍ厚さである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載のダイヤモンド被覆部材。 ３ 上記外層は、0.1μｍ〜50μｍ厚さであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載のダイヤモンド被覆部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27225285A JPS62133068A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | ダイヤモンド被覆部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27225285A JPS62133068A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | ダイヤモンド被覆部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133068A JPS62133068A (ja) | 1987-06-16 |
| JPH0558067B2 true JPH0558067B2 (ja) | 1993-08-25 |
Family
ID=17511253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27225285A Granted JPS62133068A (ja) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | ダイヤモンド被覆部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62133068A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2543132B2 (ja) * | 1988-04-26 | 1996-10-16 | 出光石油化学株式会社 | ダイヤモンド薄膜付き超硬合金およびその製造方法 |
| JPH01246118A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-10-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 高耐熱性の複合炭素被膜及びその作製方法 |
| DE4111238A1 (de) * | 1991-04-08 | 1992-10-15 | Hilti Ag | Werkzeug zur zerspanung von werkstoffen |
| GB9226568D0 (en) * | 1992-12-21 | 1993-02-17 | Univ Hull | Atomic beam coating of polymers |
| BE1008229A3 (nl) * | 1993-10-29 | 1996-02-20 | Vito | Werkwijze voor het aanbrengen van een tegen slijtage beschermende laag op een substraat. |
| JP5212416B2 (ja) * | 2000-02-25 | 2013-06-19 | 住友電気工業株式会社 | 非晶質炭素被覆部材 |
| JP4815065B2 (ja) * | 2001-05-30 | 2011-11-16 | 株式会社トクヤマ | ヒートシンク及びその製造方法 |
| DE10149588B4 (de) * | 2001-10-08 | 2017-09-07 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Verfahren zur Diamantbeschichtung von Substraten |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106494A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-24 | Kyocera Corp | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
-
1985
- 1985-12-03 JP JP27225285A patent/JPS62133068A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106494A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-24 | Kyocera Corp | ダイヤモンド被膜部材及びその製法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62133068A (ja) | 1987-06-16 |
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