JPH0596401A - 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法 - Google Patents
気相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐剥離性の優れた気相合成ダイヤモンド被覆
切削工具およびその製造法を提供する。 【構成】 表面から5μmの範囲内の厚さを有し、Co
含有量が1重量%以下のCo不足層、および上記Co不
足層から内部に向ってCo濃度が漸増するCo濃度勾配
を有し厚さ10μm以下のCo濃度勾配層で被覆された
WC基超硬合金基体の上記Co不足層の表面に気相合成
ダイヤモンド膜を形成してなる切削工具。通常のWC基
超硬合金切削工具を、さらに圧力:5〜1000気圧の
不活性ガス雰囲気中、温度:液相出現温度以上1500
℃以下の温度で二次焼結したのち、突沸可能な温度で超
音波研磨し、ついで、気相合成ダイヤモンドを被覆する
上記切削工具の製造法。
切削工具およびその製造法を提供する。 【構成】 表面から5μmの範囲内の厚さを有し、Co
含有量が1重量%以下のCo不足層、および上記Co不
足層から内部に向ってCo濃度が漸増するCo濃度勾配
を有し厚さ10μm以下のCo濃度勾配層で被覆された
WC基超硬合金基体の上記Co不足層の表面に気相合成
ダイヤモンド膜を形成してなる切削工具。通常のWC基
超硬合金切削工具を、さらに圧力:5〜1000気圧の
不活性ガス雰囲気中、温度:液相出現温度以上1500
℃以下の温度で二次焼結したのち、突沸可能な温度で超
音波研磨し、ついで、気相合成ダイヤモンドを被覆する
上記切削工具の製造法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐剥離性に優れた気
相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法に関
するものである。
相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、Coを結合相形成成分として含有
し、残りが炭化タングステン(以下、WCと記載す)ま
たは周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1
種または2種以上含むWC主体の炭化物および不可避不
純物からなる通常のWC基超硬合金基体の表面に、気相
合成法によりダイヤモンド被覆層を形成したダイヤモン
ド被覆切削工具が提供されており、このダイヤモンド被
覆切削工具は、主としてAlまたはAl合金の切削に用
いられている。このダイヤモンド被覆切削工具の表面に
形成されているダイヤモンド被覆層は、剥離しやすいた
めに工具寿命が短く、このダイヤモンド被覆切削工具の
工具寿命を延ばすためにはWC基超硬合金基体表面に形
成されるダイヤモンド被覆層の密着強度を向上させる工
夫がいろいろとなされている。
し、残りが炭化タングステン(以下、WCと記載す)ま
たは周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1
種または2種以上含むWC主体の炭化物および不可避不
純物からなる通常のWC基超硬合金基体の表面に、気相
合成法によりダイヤモンド被覆層を形成したダイヤモン
ド被覆切削工具が提供されており、このダイヤモンド被
覆切削工具は、主としてAlまたはAl合金の切削に用
いられている。このダイヤモンド被覆切削工具の表面に
形成されているダイヤモンド被覆層は、剥離しやすいた
めに工具寿命が短く、このダイヤモンド被覆切削工具の
工具寿命を延ばすためにはWC基超硬合金基体表面に形
成されるダイヤモンド被覆層の密着強度を向上させる工
夫がいろいろとなされている。
【0003】例えば、通常の真空雰囲気中で焼結して得
られたWC基超硬合金基体の表面を化学エッチングする
ことにより基体表面のCoを除去し、WC粒を結合相の
Coよりも0.05〜0.5μmの段差で突出させたW
C基超硬合金基体表面を形成し、WC基超硬合金基体表
面に突出しているWCに気相合成ダイヤモンド被覆層を
付きやすくする方法(特開昭63−14869号公報参
照)、通常の真空雰囲気中で焼結して得られた状態のW
C基超硬合金基体または上記WC基超硬合金基体の表面
を研削したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中
で液相の発生する温度以上に加熱し、得られた熱処理表
面を化学エッチングして表面のCoを除去したのち、気
相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成する方法(特
開平1−246361号公報参照)、などがある。
られたWC基超硬合金基体の表面を化学エッチングする
ことにより基体表面のCoを除去し、WC粒を結合相の
Coよりも0.05〜0.5μmの段差で突出させたW
C基超硬合金基体表面を形成し、WC基超硬合金基体表
面に突出しているWCに気相合成ダイヤモンド被覆層を
付きやすくする方法(特開昭63−14869号公報参
照)、通常の真空雰囲気中で焼結して得られた状態のW
C基超硬合金基体または上記WC基超硬合金基体の表面
を研削したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中
で液相の発生する温度以上に加熱し、得られた熱処理表
面を化学エッチングして表面のCoを除去したのち、気
相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成する方法(特
開平1−246361号公報参照)、などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭63−14
869号公報および特開平1−246361号公報記載
の製造方法で得られたダイヤモンド被覆切削工具のダイ
ヤモンド被覆層は、いずれも付着強度が十分でない。本
発明者等がその原因を調べた結果、上記製造方法で得ら
れたダイヤモンド被覆切削工具は、図2に示されるよう
に、ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の
表面にCoが集り、Co濃度の高濃度域が形成されてお
り、そのためにダイヤモンド被覆層の付着強度が十分に
得られないことが分かったのである。
869号公報および特開平1−246361号公報記載
の製造方法で得られたダイヤモンド被覆切削工具のダイ
ヤモンド被覆層は、いずれも付着強度が十分でない。本
発明者等がその原因を調べた結果、上記製造方法で得ら
れたダイヤモンド被覆切削工具は、図2に示されるよう
に、ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の
表面にCoが集り、Co濃度の高濃度域が形成されてお
り、そのためにダイヤモンド被覆層の付着強度が十分に
得られないことが分かったのである。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の表面
にCo濃度の高濃度域が形成されず、気相合成ダイヤモ
ンド被覆層の超硬合金基体表面に対する付着強度および
WC基超硬合金基体の靭性がともに優れ、連続および断
続切削に際して工具寿命の長いダイヤモンド被覆切削工
具を提供すべく研究を行った結果、(1)原料粉末とし
て、いずれも0.5〜10μmの範囲内の平均粒径を有
するWC粉末およびCo粉末を用意し、これら原料粉末
を、Co:4〜20重量%、残り:WCおよび不可避不
純物となるように配合し、混合し、プレス成形して圧粉
体を成形し、この圧粉体を通常の真空または低圧不活性
ガス中で一次焼結することにより焼結体を製造し、この
焼結体を所定の形状に研削することにより通常のWC基
超硬合金切削工具を製造し、この通常のWC基超硬合金
切削工具を、圧力:5〜1000気圧の不活性ガス雰囲
気中望ましくは10〜200気圧の不活性ガス雰囲気
中、液相出現温度以上1500℃以下の温度範囲内の条
件で二次焼結してWC基超硬合金基体を製造し、二次焼
結して得られたWC基超硬合金基体を焼結処理面のまま
通常の化学エッチングを行ない、この化学エッチングし
たWC基超硬合金基体表面を更に微細硬質粒子が浮遊分
散した常温または沸騰温度直下の突沸可能な温度に加熱
された溶液中で超音波研磨し、ついで超音波研磨したW
C基超硬合金基体の表面に、気相合成法によりダイヤモ
ンド被覆層を形成することにより得られた上記ダイヤモ
ンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層と接するWC
基超硬合金基体の表面に、図1に示されるように、ダイ
ヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体表面のCo
量が1重量%以下で厚さ5μm以下のCo不足層および
上記Co不足層から内部に向かってCo濃度漸増する厚
さ10μm以下のCo濃度勾配層で形成されており、W
C基超硬合金基体の表面に形成されたダイヤモンド被覆
層はCo含有量の極めて少ないCo不足層の上に形成し
ているために付着強度が優れ、かつ靭性の優れたダイヤ
モンド被覆切削用工具を得ることができる、という知見
を得たのである。
ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の表面
にCo濃度の高濃度域が形成されず、気相合成ダイヤモ
ンド被覆層の超硬合金基体表面に対する付着強度および
WC基超硬合金基体の靭性がともに優れ、連続および断
続切削に際して工具寿命の長いダイヤモンド被覆切削工
具を提供すべく研究を行った結果、(1)原料粉末とし
て、いずれも0.5〜10μmの範囲内の平均粒径を有
するWC粉末およびCo粉末を用意し、これら原料粉末
を、Co:4〜20重量%、残り:WCおよび不可避不
純物となるように配合し、混合し、プレス成形して圧粉
体を成形し、この圧粉体を通常の真空または低圧不活性
ガス中で一次焼結することにより焼結体を製造し、この
焼結体を所定の形状に研削することにより通常のWC基
超硬合金切削工具を製造し、この通常のWC基超硬合金
切削工具を、圧力:5〜1000気圧の不活性ガス雰囲
気中望ましくは10〜200気圧の不活性ガス雰囲気
中、液相出現温度以上1500℃以下の温度範囲内の条
件で二次焼結してWC基超硬合金基体を製造し、二次焼
結して得られたWC基超硬合金基体を焼結処理面のまま
通常の化学エッチングを行ない、この化学エッチングし
たWC基超硬合金基体表面を更に微細硬質粒子が浮遊分
散した常温または沸騰温度直下の突沸可能な温度に加熱
された溶液中で超音波研磨し、ついで超音波研磨したW
C基超硬合金基体の表面に、気相合成法によりダイヤモ
ンド被覆層を形成することにより得られた上記ダイヤモ
ンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層と接するWC
基超硬合金基体の表面に、図1に示されるように、ダイ
ヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体表面のCo
量が1重量%以下で厚さ5μm以下のCo不足層および
上記Co不足層から内部に向かってCo濃度漸増する厚
さ10μm以下のCo濃度勾配層で形成されており、W
C基超硬合金基体の表面に形成されたダイヤモンド被覆
層はCo含有量の極めて少ないCo不足層の上に形成し
ているために付着強度が優れ、かつ靭性の優れたダイヤ
モンド被覆切削用工具を得ることができる、という知見
を得たのである。
【0006】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、(1)Co:4〜20重量%含有し、
残りがWCまたは周期律表4a,5aおよび6a族金属
の炭化物を1種または2種以上含むWC主体の炭化物お
よび不可避不純物からなるWC基超硬合金基体の表面に
気相合成ダイヤモンド被覆層が形成されているダイヤモ
ンド被覆切削工具において、上記WC基超硬合金基体
は、表面から5μmの範囲内の厚さを有しCo含有量が
1重量%以下のCo不足層、上記Co不足層から内部に
向かってCo濃度が漸増するCo濃度勾配を有する厚さ
10μm以下のCo濃度勾配層で被覆されており、上記
気相合成ダイヤモンド被覆層は、上記Co不足層の上に
形成されている、気相合成ダイヤモンド被覆切削工具、
(2)Co粉末:4〜20重量%、残り:WC粉末また
は周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1種
または2種以上含むWC主体の炭化物粉末からなる組成
の圧粉体を通常の条件下で一次焼結することにより焼結
体を製造し、この焼結体を所定の形状に研削することに
より通常のWC基超硬合金切削工具を製造し、このWC
基超硬合金切削工具を、さらに、圧力:5〜1000気
圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上1500℃
以下の温度範囲内の条件下で二次焼結してWC基超硬合
金基体を製造し、このWC基超硬合金基体の表面を研削
することなく焼結処理面のまま通常の方法で化学エッチ
ングし、この化学エッチングしたWC基超硬合金基体表
面を更に微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温
度直下の突沸可能な温度に加熱されている溶液中で超音
波研磨し、ついで、超音波研磨したWC基超硬合金基体
の表面に、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成
する気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法、に特
徴を有するものである。
たものであって、(1)Co:4〜20重量%含有し、
残りがWCまたは周期律表4a,5aおよび6a族金属
の炭化物を1種または2種以上含むWC主体の炭化物お
よび不可避不純物からなるWC基超硬合金基体の表面に
気相合成ダイヤモンド被覆層が形成されているダイヤモ
ンド被覆切削工具において、上記WC基超硬合金基体
は、表面から5μmの範囲内の厚さを有しCo含有量が
1重量%以下のCo不足層、上記Co不足層から内部に
向かってCo濃度が漸増するCo濃度勾配を有する厚さ
10μm以下のCo濃度勾配層で被覆されており、上記
気相合成ダイヤモンド被覆層は、上記Co不足層の上に
形成されている、気相合成ダイヤモンド被覆切削工具、
(2)Co粉末:4〜20重量%、残り:WC粉末また
は周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1種
または2種以上含むWC主体の炭化物粉末からなる組成
の圧粉体を通常の条件下で一次焼結することにより焼結
体を製造し、この焼結体を所定の形状に研削することに
より通常のWC基超硬合金切削工具を製造し、このWC
基超硬合金切削工具を、さらに、圧力:5〜1000気
圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上1500℃
以下の温度範囲内の条件下で二次焼結してWC基超硬合
金基体を製造し、このWC基超硬合金基体の表面を研削
することなく焼結処理面のまま通常の方法で化学エッチ
ングし、この化学エッチングしたWC基超硬合金基体表
面を更に微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温
度直下の突沸可能な温度に加熱されている溶液中で超音
波研磨し、ついで、超音波研磨したWC基超硬合金基体
の表面に、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成
する気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法、に特
徴を有するものである。
【0007】この発明で用いるWC基超硬合金基体は、
一般に知られているCo:4〜20重量%、残り:WC
および不可避不純物からなる成分組成の所定の形状に研
削したWC基超硬合金切削工具をさらに圧力:5〜10
00気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上15
00℃以下の温度範囲内で二次焼結することにより得ら
れる。この時の圧粉体を焼結する条件は、不活性ガス雰
囲気中の圧力が5気圧未満であるとその効果が十分でな
く、一方、200気圧を越えると変形しやすくなり、精
度の要求される製品には公差の範囲外のものができるの
で好ましくない。
一般に知られているCo:4〜20重量%、残り:WC
および不可避不純物からなる成分組成の所定の形状に研
削したWC基超硬合金切削工具をさらに圧力:5〜10
00気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上15
00℃以下の温度範囲内で二次焼結することにより得ら
れる。この時の圧粉体を焼結する条件は、不活性ガス雰
囲気中の圧力が5気圧未満であるとその効果が十分でな
く、一方、200気圧を越えると変形しやすくなり、精
度の要求される製品には公差の範囲外のものができるの
で好ましくない。
【0008】また、焼結温度は、液相出現温度以上15
00℃以内の温度範囲内であり、通常の焼結温度の範囲
内である。
00℃以内の温度範囲内であり、通常の焼結温度の範囲
内である。
【0009】このようにして得られたWC基超硬合金基
体は、5%硝酸水溶液中で通常の方法で化学エッチング
し、表面から3〜15μmの深さのCoを除去する。
体は、5%硝酸水溶液中で通常の方法で化学エッチング
し、表面から3〜15μmの深さのCoを除去する。
【0010】上記化学エッチングしたWC基超硬合金基
体は、微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温度
直下の高温溶液中で超音波研磨され、その表面を活性化
する。このとき使用される微細硬質粒子は、例えば、平
均粒径10μmのダイヤモンド粒子が用いられ、超音波
研磨液は常温または沸騰温度直下の温度に加熱された状
態で超音波研磨される。上記沸騰温度直下の温度に加熱
された超音波研磨液を用いると、超音波研磨時に突沸が
起り、常温で行うよりも超音波研磨効果が大幅に向上す
る。上記高温溶液中に界面活性剤を添加すると一層効果
がある。このようにして得られたWC基超硬合金基体の
表面に通常の低圧気相合成法によりダイヤモンド被覆層
が形成される。
体は、微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温度
直下の高温溶液中で超音波研磨され、その表面を活性化
する。このとき使用される微細硬質粒子は、例えば、平
均粒径10μmのダイヤモンド粒子が用いられ、超音波
研磨液は常温または沸騰温度直下の温度に加熱された状
態で超音波研磨される。上記沸騰温度直下の温度に加熱
された超音波研磨液を用いると、超音波研磨時に突沸が
起り、常温で行うよりも超音波研磨効果が大幅に向上す
る。上記高温溶液中に界面活性剤を添加すると一層効果
がある。このようにして得られたWC基超硬合金基体の
表面に通常の低圧気相合成法によりダイヤモンド被覆層
が形成される。
【0011】この発明の製造法により得られた気相合成
ダイヤモンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層がW
C基超硬合金基体と接合する部分のCo量が1重量%以
下のCo不足層、および内部に向かってCo濃度が漸増
する厚さ4μm以下のCo濃度勾配層を介することによ
りWC基超硬合金基体表面に極めて付着強度の優れたダ
イヤモンド被覆層が形成され、かつWC基超硬合金基体
自体の靭性も優れたものとなる。上記Co不足層のダイ
ヤモンド被覆層と接合する部分のCo量が1重量%を越
えると、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下するので
好ましくなく、さらに、上記Co不足層の厚さが1μm
を越えるとWC基超硬合金基体が欠損しやすくなり、ま
た、Co濃度勾配層の厚さが4μmを越えると切削中に
変形し十分に機能しなくなるので好ましくない。
ダイヤモンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層がW
C基超硬合金基体と接合する部分のCo量が1重量%以
下のCo不足層、および内部に向かってCo濃度が漸増
する厚さ4μm以下のCo濃度勾配層を介することによ
りWC基超硬合金基体表面に極めて付着強度の優れたダ
イヤモンド被覆層が形成され、かつWC基超硬合金基体
自体の靭性も優れたものとなる。上記Co不足層のダイ
ヤモンド被覆層と接合する部分のCo量が1重量%を越
えると、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下するので
好ましくなく、さらに、上記Co不足層の厚さが1μm
を越えるとWC基超硬合金基体が欠損しやすくなり、ま
た、Co濃度勾配層の厚さが4μmを越えると切削中に
変形し十分に機能しなくなるので好ましくない。
【0012】なお、この発明の気相合成ダイヤモンド被
覆切削工具のWC基超硬合金基体を、図1にもとづいて
わかりやすく説明したが、この発明の気相合成ダイヤモ
ンド被覆切削工具のWC基超硬合金基体は、上記図1に
限定されるものではない。
覆切削工具のWC基超硬合金基体を、図1にもとづいて
わかりやすく説明したが、この発明の気相合成ダイヤモ
ンド被覆切削工具のWC基超硬合金基体は、上記図1に
限定されるものではない。
【0013】
【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
【0014】原料粉末としていずれも平均粒径:0.7
〜0.9μmの範囲ないのWC粉末、TiC粉末、(T
i,Ta)C粉末およびCo粉末を用意し、これら原料
粉末を表1〜表3に示される成分組成となるように配合
し、この配合粉末をボールミルで72時間湿式混合し、
乾燥したのち、1.5 ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を通常の条件で一次焼結し、上記
表1〜表3の配合組成とほぼ同一の成分組成をもつWC
基超硬合金切削工具をそれぞれ製造した。これらWC基
超硬合金切削工具表面を研削加工し、その形状をISO
規格SPGN120308(K種)のチップに形成し、
このチップを表1〜表3に示される条件で二次焼結し、
ついでこのチップを5%HNO3 水溶液にて表面のCo
を除去する化学エッチングを行い、ついで、この化学エ
ッチングしたチップを、平均粒径:10μmのダイヤモ
ンド微粉末が浮遊分散している温度:65℃のアルキル
スルホン酸入り超音波研磨液に浸漬し、1MHz の超音波
をかけて表面を活性化した。
〜0.9μmの範囲ないのWC粉末、TiC粉末、(T
i,Ta)C粉末およびCo粉末を用意し、これら原料
粉末を表1〜表3に示される成分組成となるように配合
し、この配合粉末をボールミルで72時間湿式混合し、
乾燥したのち、1.5 ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を通常の条件で一次焼結し、上記
表1〜表3の配合組成とほぼ同一の成分組成をもつWC
基超硬合金切削工具をそれぞれ製造した。これらWC基
超硬合金切削工具表面を研削加工し、その形状をISO
規格SPGN120308(K種)のチップに形成し、
このチップを表1〜表3に示される条件で二次焼結し、
ついでこのチップを5%HNO3 水溶液にて表面のCo
を除去する化学エッチングを行い、ついで、この化学エ
ッチングしたチップを、平均粒径:10μmのダイヤモ
ンド微粉末が浮遊分散している温度:65℃のアルキル
スルホン酸入り超音波研磨液に浸漬し、1MHz の超音波
をかけて表面を活性化した。
【0015】このようにして得られたチップを、金属W
フィラメントを備えた石英製反応容器に装入し、 雰囲気圧力:30Torr、 基体温度:750℃、 反応ガス:メタンガス/水素ガス=1.0の混合ガス、 の条件で24時間保持し、気相合成反応を行って平均層
厚:3μmのダイヤモンド被覆層を有する表1〜表3の
本発明ダイヤモンド被覆チップ1〜27および比較ダイ
ヤモンド被覆チップ1〜9を作製した。これらチップの
ダイヤモンド被覆層直下のWC基超硬合金基体のCo不
足層のCo量および厚さ、並びにCo濃度が漸増するC
o濃度勾配層の厚さを測定し、それらの結果を表1〜表
3に示した。さらに、比較のために、通常の真空雰囲気
中で焼結して得られたWC基超硬合金基体の表面を研削
したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中で13
50℃または1400℃に加熱し、表面を化学エッチン
グして表面のCoを除去したのち通常の超音波洗浄し、
ついで、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成す
る方法により従来ダイヤモンド被覆チップ1〜3も作製
した。
フィラメントを備えた石英製反応容器に装入し、 雰囲気圧力:30Torr、 基体温度:750℃、 反応ガス:メタンガス/水素ガス=1.0の混合ガス、 の条件で24時間保持し、気相合成反応を行って平均層
厚:3μmのダイヤモンド被覆層を有する表1〜表3の
本発明ダイヤモンド被覆チップ1〜27および比較ダイ
ヤモンド被覆チップ1〜9を作製した。これらチップの
ダイヤモンド被覆層直下のWC基超硬合金基体のCo不
足層のCo量および厚さ、並びにCo濃度が漸増するC
o濃度勾配層の厚さを測定し、それらの結果を表1〜表
3に示した。さらに、比較のために、通常の真空雰囲気
中で焼結して得られたWC基超硬合金基体の表面を研削
したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中で13
50℃または1400℃に加熱し、表面を化学エッチン
グして表面のCoを除去したのち通常の超音波洗浄し、
ついで、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成す
る方法により従来ダイヤモンド被覆チップ1〜3も作製
した。
【0016】これらダイヤモンド被覆チップを用いて、 被削材:Al−12%Si、 切削速度V:1000m/min 、 切込みd:3.0mm、 送りSz:0.2mm/rev 、 の条件にて乾式連続切削試験を行い、さらに、 被削材:Al−12%Si、 切削速度V:1200m/min 、 切込みd:1.5mm、 送りSz:0.2mm/rev 、 の条件にて、湿式フライス切削試験を行い、チップのダ
イヤモンド被覆層がマクロな剥離をすることなく被削材
の面精度が良好に切削できるまでの時間を測定し、その
測定結果を表1〜表3に示した。
イヤモンド被覆層がマクロな剥離をすることなく被削材
の面精度が良好に切削できるまでの時間を測定し、その
測定結果を表1〜表3に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】表1〜表3に示された測定結果から、本
発明ダイヤモンド被覆チップ1〜27は、従来ダイヤモ
ンド被覆チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層がマク
ロ的に剥離することなく被削材の面精度が良好に切削で
きる時間が大きく、従来よりも一層長寿命の気相合成ダ
イヤモンド被覆切削工具を提供することができる。しか
し、この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆チ
ップ1〜9(この発明の条件から外れた値に*印を付し
て示した。)は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下
することがわかる。
発明ダイヤモンド被覆チップ1〜27は、従来ダイヤモ
ンド被覆チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層がマク
ロ的に剥離することなく被削材の面精度が良好に切削で
きる時間が大きく、従来よりも一層長寿命の気相合成ダ
イヤモンド被覆切削工具を提供することができる。しか
し、この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆チ
ップ1〜9(この発明の条件から外れた値に*印を付し
て示した。)は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下
することがわかる。
【0021】この発明の気相合成ダイヤモンド被覆切削
工具を用いて切削作業をすると、従来よりも切削工具の
交換回数を減らすことができ、作業効率を大幅に向上さ
せることができるなどの優れた効果がある。
工具を用いて切削作業をすると、従来よりも切削工具の
交換回数を減らすことができ、作業効率を大幅に向上さ
せることができるなどの優れた効果がある。
【図1】この発明の気相合成ダイヤモンド被覆切削工具
のWC基超硬合金基体のCo濃度分布曲線。
のWC基超硬合金基体のCo濃度分布曲線。
【図2】従来の気相合成ダイヤモンド被覆切削工具のW
C基超硬合金基体のCo濃度分布曲線。
C基超硬合金基体のCo濃度分布曲線。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年2月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】 この発明の製造法により得られた気相合
成ダイヤモンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層が
WC基超硬合金基体と接合する部分のCo量が1重量%
以下のCo不足層、および内部に向かってCo濃度が漸
増する厚さ10μm以下のCo濃度勾配層を介すること
によりWC基超硬合金基体表面に極めて付着強度の優れ
たダイヤモンド被覆層が形成され、かつWC基超硬合金
基体自体の靭性も優れたものとなる。上記Co不足層の
ダイヤモンド被覆層と接合する部分のCo量が1重量%
を越えると、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下する
ので好ましくなく、さらに、上記Co不足層の厚さが5
μmを越えるとWC基超硬合金基体が欠損しやすくな
り、また、Co濃度勾配層の厚さが10μmを越えると
切削中に変形し十分に機能しなくなるので好ましくな
い。 ─────────────────────────────────────────────────────
成ダイヤモンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層が
WC基超硬合金基体と接合する部分のCo量が1重量%
以下のCo不足層、および内部に向かってCo濃度が漸
増する厚さ10μm以下のCo濃度勾配層を介すること
によりWC基超硬合金基体表面に極めて付着強度の優れ
たダイヤモンド被覆層が形成され、かつWC基超硬合金
基体自体の靭性も優れたものとなる。上記Co不足層の
ダイヤモンド被覆層と接合する部分のCo量が1重量%
を越えると、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下する
ので好ましくなく、さらに、上記Co不足層の厚さが5
μmを越えるとWC基超硬合金基体が欠損しやすくな
り、また、Co濃度勾配層の厚さが10μmを越えると
切削中に変形し十分に機能しなくなるので好ましくな
い。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐剥離性に優れた気
相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法に関
するものであり、上記気相合成ダイヤモンド被覆切削工
具はチップ、ドリル、エンドミルは勿論のこと、その他
あらゆる気相合成ダイヤモンドを被覆した切削工具を含
むものである。
相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法に関
するものであり、上記気相合成ダイヤモンド被覆切削工
具はチップ、ドリル、エンドミルは勿論のこと、その他
あらゆる気相合成ダイヤモンドを被覆した切削工具を含
むものである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。実施例1
に説明する。実施例1
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】表1〜表3に示された測定結果から、本発
明ダイヤモンド被覆チップ1〜27は、従来ダイヤモン
ド被覆チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層がマクロ
的に剥離することなく被削材の面精度が良好に切削でき
る時間が大きく、従来よりも一層寿命の気相合成ダイヤ
モンド被覆切削工具を提供することができる。しかし、
この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆チップ
1〜9(この発明の条件から外れた値に*印を付して示
した。)は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下する
ことがわかる。
明ダイヤモンド被覆チップ1〜27は、従来ダイヤモン
ド被覆チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層がマクロ
的に剥離することなく被削材の面精度が良好に切削でき
る時間が大きく、従来よりも一層寿命の気相合成ダイヤ
モンド被覆切削工具を提供することができる。しかし、
この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆チップ
1〜9(この発明の条件から外れた値に*印を付して示
した。)は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下する
ことがわかる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】実施例2 実施例1で用意した原料粉末を表3に示される割合とな
るように配合し、この配合粉末をボールミルで72時間
湿式混合し、乾燥したのち、押し出しプレスにて丸棒状
の圧粉体に成形し、この圧粉体を通常の条件で一次焼結
し、上記配合組成とほぼ同一の成分組成をもつ丸棒一次
焼結体を製造した。この丸棒一次焼結体を表面研削加工
し、その形状を外径:8mmの寸法を有するエンドミル形
状に成形してエンドミル形状一次焼結体を作製し、この
エンドミル形状一次焼結体をさらにArガス雰囲気中、
温度:1400℃、圧力:300kg/cm2 、30分間保
持の条件で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼
結体の表面に実施例1に示される条件で平均層厚:3μ
mの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明ダイ
ヤモンド被覆エンドミルを作製した。一方、比較のため
に、上記エンドミル形状一次焼結体を1×10-2torrの
真空雰囲気中、温度:1400℃、30分間保持の条件
で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼結体の表
面のCoを化学エッチングにより除去したのち通常の超
音波洗浄し、ついで気相合成法によりダイヤモンド層を
形成し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルを作製した。
るように配合し、この配合粉末をボールミルで72時間
湿式混合し、乾燥したのち、押し出しプレスにて丸棒状
の圧粉体に成形し、この圧粉体を通常の条件で一次焼結
し、上記配合組成とほぼ同一の成分組成をもつ丸棒一次
焼結体を製造した。この丸棒一次焼結体を表面研削加工
し、その形状を外径:8mmの寸法を有するエンドミル形
状に成形してエンドミル形状一次焼結体を作製し、この
エンドミル形状一次焼結体をさらにArガス雰囲気中、
温度:1400℃、圧力:300kg/cm2 、30分間保
持の条件で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼
結体の表面に実施例1に示される条件で平均層厚:3μ
mの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明ダイ
ヤモンド被覆エンドミルを作製した。一方、比較のため
に、上記エンドミル形状一次焼結体を1×10-2torrの
真空雰囲気中、温度:1400℃、30分間保持の条件
で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼結体の表
面のCoを化学エッチングにより除去したのち通常の超
音波洗浄し、ついで気相合成法によりダイヤモンド層を
形成し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルを作製した。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】追加
【補正内容】
【0022】上記本発明ダイヤモンド被覆エンドミルお
よび従来ダイヤモンド被覆エンドミルについてダイヤモ
ンド被覆層直下の基体のCo不足層のCo量および厚さ
を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆エンドミル
のCo不足層の厚さは3μmでダイヤモンド被覆層が接
する面のCo不足層のCo量は0.8重量%であるに対
し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルのダイヤモンド被
覆層直下の基体のCo量は3重量%を含有しており、C
o不足層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルおよび従来ダイヤモンド被覆エンドミルに
ついて、 被削材:Al−25%Si(鋳物)、 回転数:6000r.p.m 、 送 り:1500mm/min 、 の条件にて切削試験を行ない、エンドミルが寿命に至る
までの切削長を測定したところ、本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルは100mであったのに対し、従来ダイヤ
モンド被覆エンドミルは50mであり、本発明ダイヤモ
ンド被覆エンドミルは従来ダイヤモンド被覆エンドミル
よりも長寿命を示すことがわかる。
よび従来ダイヤモンド被覆エンドミルについてダイヤモ
ンド被覆層直下の基体のCo不足層のCo量および厚さ
を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆エンドミル
のCo不足層の厚さは3μmでダイヤモンド被覆層が接
する面のCo不足層のCo量は0.8重量%であるに対
し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルのダイヤモンド被
覆層直下の基体のCo量は3重量%を含有しており、C
o不足層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルおよび従来ダイヤモンド被覆エンドミルに
ついて、 被削材:Al−25%Si(鋳物)、 回転数:6000r.p.m 、 送 り:1500mm/min 、 の条件にて切削試験を行ない、エンドミルが寿命に至る
までの切削長を測定したところ、本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルは100mであったのに対し、従来ダイヤ
モンド被覆エンドミルは50mであり、本発明ダイヤモ
ンド被覆エンドミルは従来ダイヤモンド被覆エンドミル
よりも長寿命を示すことがわかる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】追加
【補正内容】
【0023】実施例3 実施例2で作製した丸棒一次焼結体の表面を研削加工し
て外径:5mmの寸法を有するドリル形状一次焼結体を作
製し、このドリル形状一次焼結体をArガス雰囲気中、
温度:1300℃、圧力:50kg/cm2 、10分間保持
の条件で二次焼結し、得られたドリル形状二次焼結体を
基体とし、その表面に実施例1と同じ条件で平均層厚:
2μmの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。一方、比較のため
に、上記ドリル形状一次焼結体を1×10-2torrの真空
雰囲気中、温度:1300℃、10分間保持の条件で二
次焼結し、ついで通常のエッチングおよび超音波洗浄し
たのち気相合成法によりダイヤモンド層を形成し、従来
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。上記本発明ダイヤ
モンド被覆ドリルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルの
ダイヤモンド層直下の基体のCo不足層のCo量および
厚さを測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆ドリル
のCo不足層の厚さは1μmでダイヤモンド被覆層が接
する面の基体のCo不足層のCo量は0.5重量%であ
るに対し、従来ダイヤモンド被覆ドリルのダイヤモンド
被覆層直下の基体のCo量は5重量%であり、Co不足
層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被覆ドリ
ルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルについて、 被削材:樹脂被覆Al板を6枚積層した積層板、 回転数:80,000r.p.m 、 送 り:72m/min 、 の条件で穴明け試験を行ない、ドリルが寿命に至るまで
の穴明け数を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆
ドリルは5000穴であったのに対し、従来ダイヤモン
ド被覆ドリルは1000穴しか明けられず、本発明ダイ
ヤモンド被覆ドリルは従来ダイヤモンド被覆ドリルに比
べて寿命が長いことがわかる。
て外径:5mmの寸法を有するドリル形状一次焼結体を作
製し、このドリル形状一次焼結体をArガス雰囲気中、
温度:1300℃、圧力:50kg/cm2 、10分間保持
の条件で二次焼結し、得られたドリル形状二次焼結体を
基体とし、その表面に実施例1と同じ条件で平均層厚:
2μmの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。一方、比較のため
に、上記ドリル形状一次焼結体を1×10-2torrの真空
雰囲気中、温度:1300℃、10分間保持の条件で二
次焼結し、ついで通常のエッチングおよび超音波洗浄し
たのち気相合成法によりダイヤモンド層を形成し、従来
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。上記本発明ダイヤ
モンド被覆ドリルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルの
ダイヤモンド層直下の基体のCo不足層のCo量および
厚さを測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆ドリル
のCo不足層の厚さは1μmでダイヤモンド被覆層が接
する面の基体のCo不足層のCo量は0.5重量%であ
るに対し、従来ダイヤモンド被覆ドリルのダイヤモンド
被覆層直下の基体のCo量は5重量%であり、Co不足
層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被覆ドリ
ルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルについて、 被削材:樹脂被覆Al板を6枚積層した積層板、 回転数:80,000r.p.m 、 送 り:72m/min 、 の条件で穴明け試験を行ない、ドリルが寿命に至るまで
の穴明け数を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆
ドリルは5000穴であったのに対し、従来ダイヤモン
ド被覆ドリルは1000穴しか明けられず、本発明ダイ
ヤモンド被覆ドリルは従来ダイヤモンド被覆ドリルに比
べて寿命が長いことがわかる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】追加
【補正内容】
【0024】
【発明の効果】この発明の気相合成タイヤモンド被覆切
削工具を用いて切削作業をすると、従来よりも切削工具
の交換回数を減らすことができ、作業効率を大幅に向上
させることができるなどの優れた効果がある。 ─────────────────────────────────────────────────────
削工具を用いて切削作業をすると、従来よりも切削工具
の交換回数を減らすことができ、作業効率を大幅に向上
させることができるなどの優れた効果がある。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐剥離性に優れた気
相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法に関
するものであり、上記気相合成ダイヤモンド被覆切削工
具はチップ、ドリル、エンドミルは勿論のこと、その他
あらゆる気相合成ダイヤモンドを被覆した切削工具を含
むものである。
相合成ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造法に関
するものであり、上記気相合成ダイヤモンド被覆切削工
具はチップ、ドリル、エンドミルは勿論のこと、その他
あらゆる気相合成ダイヤモンドを被覆した切削工具を含
むものである。
【0002】
【従来の技術】近年、Coを結合相形成成分として含有
し、残りが炭化タングステン(以下、WCと記載す)ま
たは周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1
種または2種以上含むWC主体の炭化物および不可避不
純物からなる通常のWC基超硬合金基体の表面に、気相
合成法によりダイヤモンド被覆層を形成したダイヤモン
ド被覆切削工具が提供されており、このダイヤモンド被
覆切削工具は、主としてAlまたはAl合金の切削に用
いられている。このダイヤモンド被覆切削工具の表面に
形成されているダイヤモンド被覆層は、剥離しやすいた
めに工具寿命が短く、このダイヤモンド被覆切削工具の
工具寿命を延ばすためにはWC基超硬合金基体表面に形
成されるダイヤモンド被覆層の密着強度を向上させる工
夫がいろいろとなされている。
し、残りが炭化タングステン(以下、WCと記載す)ま
たは周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1
種または2種以上含むWC主体の炭化物および不可避不
純物からなる通常のWC基超硬合金基体の表面に、気相
合成法によりダイヤモンド被覆層を形成したダイヤモン
ド被覆切削工具が提供されており、このダイヤモンド被
覆切削工具は、主としてAlまたはAl合金の切削に用
いられている。このダイヤモンド被覆切削工具の表面に
形成されているダイヤモンド被覆層は、剥離しやすいた
めに工具寿命が短く、このダイヤモンド被覆切削工具の
工具寿命を延ばすためにはWC基超硬合金基体表面に形
成されるダイヤモンド被覆層の密着強度を向上させる工
夫がいろいろとなされている。
【0003】例えば、通常の真空雰囲気中で焼結して得
られたWC基超硬合金基体の表面を化学エッチングする
ことにより基体表面のCoを除去し、WC粒を結合相の
Coよりも0.05〜0.5μmの段差で突出させたW
C基超硬合金基体表面を形成し、WC基超硬合金基体表
面に突出しているWCに気相合成ダイヤモンド被覆層を
付きやすくする方法(特開昭63−14869号公報参
照)、通常の真空雰囲気中で焼結して得られた状態のW
C基超硬合金基体または上記WC基超硬合金基体の表面
を研削したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中
で液相の発生する温度以上に加熱し、得られた熱処理表
面を化学エッチングして表面のCoを除去したのち、気
相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成する方法(特
開平1−246361号公報参照)、などがある。
られたWC基超硬合金基体の表面を化学エッチングする
ことにより基体表面のCoを除去し、WC粒を結合相の
Coよりも0.05〜0.5μmの段差で突出させたW
C基超硬合金基体表面を形成し、WC基超硬合金基体表
面に突出しているWCに気相合成ダイヤモンド被覆層を
付きやすくする方法(特開昭63−14869号公報参
照)、通常の真空雰囲気中で焼結して得られた状態のW
C基超硬合金基体または上記WC基超硬合金基体の表面
を研削したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中
で液相の発生する温度以上に加熱し、得られた熱処理表
面を化学エッチングして表面のCoを除去したのち、気
相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成する方法(特
開平1−246361号公報参照)、などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭63−14
869号公報および特開平1−246361号公報記載
の製造方法で得られたダイヤモンド被覆切削工具のダイ
ヤモンド被覆層は、いずれも付着強度が十分でない。本
発明者等がその原因を調べた結果、上記製造方法で得ら
れたダイヤモンド被覆切削工具は、図2に示されるよう
に、ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の
表面にCoが集り、Co濃度の高濃度域が形成されてお
り、そのためにダイヤモンド被覆層の付着強度が十分に
得られないことが分かったのである。
869号公報および特開平1−246361号公報記載
の製造方法で得られたダイヤモンド被覆切削工具のダイ
ヤモンド被覆層は、いずれも付着強度が十分でない。本
発明者等がその原因を調べた結果、上記製造方法で得ら
れたダイヤモンド被覆切削工具は、図2に示されるよう
に、ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の
表面にCoが集り、Co濃度の高濃度域が形成されてお
り、そのためにダイヤモンド被覆層の付着強度が十分に
得られないことが分かったのである。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の表面
にCo濃度の高濃度域が形成されず、気相合成ダイヤモ
ンド被覆層の超硬合金基体表面に対する付着強度および
WC基超硬合金基体の靭性がともに優れ、連続および断
続切削に際して工具寿命の長いダイヤモンド被覆切削工
具を提供すべく研究を行った結果、(1)原料粉末とし
て、いずれも0.5〜10μmの範囲内の平均粒径を有
するWC粉末およびCo粉末を用意し、これら原料粉末
を、Co:4〜20重量%、残り:WCおよび不可避不
純物となるように配合し、混合し、プレス成形して圧粉
体を成形し、この圧粉体を通常の真空または低圧不活性
ガス中で一次焼結することにより焼結体を製造し、この
焼結体を所定の形状に研削することにより通常のWC基
超硬合金切削工具を製造し、この通常のWC基超硬合金
切削工具を、圧力:5〜1000気圧の不活性ガス雰囲
気中望ましくは10〜200気圧の不活性ガス雰囲気
中、液相出現温度以上1500℃以下の温度範囲内の条
件で二次焼結してWC基超硬合金基体を製造し、二次焼
結して得られたWC基超硬合金基体を焼結処理面のまま
通常の化学エッチングを行ない、この化学エッチングし
たWC基超硬合金基体表面を更に微細硬質粒子が浮遊分
散した常温または沸騰温度直下の突沸可能な温度に加熱
された溶液中で超音波研磨し、ついで超音波研磨したW
C基超硬合金基体の表面に、気相合成法によりダイヤモ
ンド被覆層を形成することにより得られた上記ダイヤモ
ンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層と接するWC
基超硬合金基体の表面に、図1に示されるように、ダイ
ヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体表面のCo
量が1重量%以下で厚さ5μm以下のCo不足層および
上記Co不足層から内部に向かってCo濃度漸増する厚
さ10μm以下のCo濃度勾配層で形成されており、W
C基超硬合金基体の表面に形成されたダイヤモンド被覆
層はCo含有量の極めて少ないCo不足層の上に形成し
ているために付着強度が優れ、かつ靭性の優れたダイヤ
モンド被覆切削用工具を得ることができる、という知見
を得たのである。
ダイヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体の表面
にCo濃度の高濃度域が形成されず、気相合成ダイヤモ
ンド被覆層の超硬合金基体表面に対する付着強度および
WC基超硬合金基体の靭性がともに優れ、連続および断
続切削に際して工具寿命の長いダイヤモンド被覆切削工
具を提供すべく研究を行った結果、(1)原料粉末とし
て、いずれも0.5〜10μmの範囲内の平均粒径を有
するWC粉末およびCo粉末を用意し、これら原料粉末
を、Co:4〜20重量%、残り:WCおよび不可避不
純物となるように配合し、混合し、プレス成形して圧粉
体を成形し、この圧粉体を通常の真空または低圧不活性
ガス中で一次焼結することにより焼結体を製造し、この
焼結体を所定の形状に研削することにより通常のWC基
超硬合金切削工具を製造し、この通常のWC基超硬合金
切削工具を、圧力:5〜1000気圧の不活性ガス雰囲
気中望ましくは10〜200気圧の不活性ガス雰囲気
中、液相出現温度以上1500℃以下の温度範囲内の条
件で二次焼結してWC基超硬合金基体を製造し、二次焼
結して得られたWC基超硬合金基体を焼結処理面のまま
通常の化学エッチングを行ない、この化学エッチングし
たWC基超硬合金基体表面を更に微細硬質粒子が浮遊分
散した常温または沸騰温度直下の突沸可能な温度に加熱
された溶液中で超音波研磨し、ついで超音波研磨したW
C基超硬合金基体の表面に、気相合成法によりダイヤモ
ンド被覆層を形成することにより得られた上記ダイヤモ
ンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層と接するWC
基超硬合金基体の表面に、図1に示されるように、ダイ
ヤモンド被覆層と接するWC基超硬合金基体表面のCo
量が1重量%以下で厚さ5μm以下のCo不足層および
上記Co不足層から内部に向かってCo濃度漸増する厚
さ10μm以下のCo濃度勾配層で形成されており、W
C基超硬合金基体の表面に形成されたダイヤモンド被覆
層はCo含有量の極めて少ないCo不足層の上に形成し
ているために付着強度が優れ、かつ靭性の優れたダイヤ
モンド被覆切削用工具を得ることができる、という知見
を得たのである。
【0006】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、(1)Co:4〜20重量%含有し、
残りがWCまたは周期律表4a,5aおよび6a族金属
の炭化物を1種または2種以上含むWC主体の炭化物お
よび不可避不純物からなるWC基超硬合金基体の表面に
気相合成ダイヤモンド被覆層が形成されているダイヤモ
ンド被覆切削工具において、上記WC基超硬合金基体
は、表面から5μmの範囲内の厚さを有しCo含有量が
1重量%以下のCo不足層、上記Co不足層から内部に
向かってCo濃度が漸増するCo濃度勾配を有する厚さ
10μm以下のCo濃度勾配層で被覆されており、上記
気相合成ダイヤモンド被覆層は、上記Co不足層の上に
形成されている、気相合成ダイヤモンド被覆切削工具、
(2)Co粉末:4〜20重量%、残り:WC粉末また
は周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1種
または2種以上含むWC主体の炭化物粉末からなる組成
の圧粉体を通常の条件下で一次焼結することにより焼結
体を製造し、この焼結体を所定の形状に研削することに
より通常のWC基超硬合金切削工具を製造し、このWC
基超硬合金切削工具を、さらに、圧力:5〜1000気
圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上1500℃
以下の温度範囲内の条件下で二次焼結してWC基超硬合
金基体を製造し、このWC基超硬合金基体の表面を研削
することなく焼結処理面のまま通常の方法で化学エッチ
ングし、この化学エッチングしたWC基超硬合金基体表
面を更に微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温
度直下の突沸可能な温度に加熱されている溶液中で超音
波研磨し、ついで、超音波研磨したWC基超硬合金基体
の表面に、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成
する気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法、に特
徴を有するものである。
たものであって、(1)Co:4〜20重量%含有し、
残りがWCまたは周期律表4a,5aおよび6a族金属
の炭化物を1種または2種以上含むWC主体の炭化物お
よび不可避不純物からなるWC基超硬合金基体の表面に
気相合成ダイヤモンド被覆層が形成されているダイヤモ
ンド被覆切削工具において、上記WC基超硬合金基体
は、表面から5μmの範囲内の厚さを有しCo含有量が
1重量%以下のCo不足層、上記Co不足層から内部に
向かってCo濃度が漸増するCo濃度勾配を有する厚さ
10μm以下のCo濃度勾配層で被覆されており、上記
気相合成ダイヤモンド被覆層は、上記Co不足層の上に
形成されている、気相合成ダイヤモンド被覆切削工具、
(2)Co粉末:4〜20重量%、残り:WC粉末また
は周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化物を1種
または2種以上含むWC主体の炭化物粉末からなる組成
の圧粉体を通常の条件下で一次焼結することにより焼結
体を製造し、この焼結体を所定の形状に研削することに
より通常のWC基超硬合金切削工具を製造し、このWC
基超硬合金切削工具を、さらに、圧力:5〜1000気
圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上1500℃
以下の温度範囲内の条件下で二次焼結してWC基超硬合
金基体を製造し、このWC基超硬合金基体の表面を研削
することなく焼結処理面のまま通常の方法で化学エッチ
ングし、この化学エッチングしたWC基超硬合金基体表
面を更に微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温
度直下の突沸可能な温度に加熱されている溶液中で超音
波研磨し、ついで、超音波研磨したWC基超硬合金基体
の表面に、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成
する気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法、に特
徴を有するものである。
【0007】この発明で用いるWC基超硬合金基体は、
一般に知られているCo:4〜20重量%、残り:WC
および不可避不純物からなる成分組成の所定の形状に研
削したWC基超硬合金切削工具をさらに圧力:5〜10
00気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上15
00℃以下の温度範囲内で二次焼結することにより得ら
れる。この時の圧粉体を焼結する条件は、不活性ガス雰
囲気中の圧力が5気圧未満であるとその効果が十分でな
く、一方、200気圧を越えると変形しやすくなり、精
度の要求される製品には公差の範囲外のものができるの
で好ましくない。
一般に知られているCo:4〜20重量%、残り:WC
および不可避不純物からなる成分組成の所定の形状に研
削したWC基超硬合金切削工具をさらに圧力:5〜10
00気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上15
00℃以下の温度範囲内で二次焼結することにより得ら
れる。この時の圧粉体を焼結する条件は、不活性ガス雰
囲気中の圧力が5気圧未満であるとその効果が十分でな
く、一方、200気圧を越えると変形しやすくなり、精
度の要求される製品には公差の範囲外のものができるの
で好ましくない。
【0008】また、焼結温度は、液相出現温度以上15
00℃以内の温度範囲内であり、通常の焼結温度の範囲
内である。
00℃以内の温度範囲内であり、通常の焼結温度の範囲
内である。
【0009】このようにして得られたWC基超硬合金基
体は、5%硝酸水溶液中で通常の方法で化学エッチング
し、表面から3〜15μmの深さのCoを除去する。
体は、5%硝酸水溶液中で通常の方法で化学エッチング
し、表面から3〜15μmの深さのCoを除去する。
【0010】上記化学エッチングしたWC基超硬合金基
体は、微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温度
直下の高温溶液中で超音波研磨され、その表面を活性化
する。このとき使用される微細硬質粒子は、例えば、平
均粒径10μmのダイヤモンド粒子が用いられ、超音波
研磨液は常温または沸騰温度直下の温度に加熱された状
態で超音波研磨される。上記沸騰温度直下の温度に加熱
された超音波研磨液を用いると、超音波研磨時に突沸が
起り、常温で行うよりも超音波研磨効果が大幅に向上す
る。上記高温溶液中に界面活性剤を添加すると一層効果
がある。このようにして得られたWC基超硬合金基体の
表面に通常の低圧気相合成法によりダイヤモンド被覆層
が形成される。
体は、微細硬質粒子が浮遊分散した常温または沸騰温度
直下の高温溶液中で超音波研磨され、その表面を活性化
する。このとき使用される微細硬質粒子は、例えば、平
均粒径10μmのダイヤモンド粒子が用いられ、超音波
研磨液は常温または沸騰温度直下の温度に加熱された状
態で超音波研磨される。上記沸騰温度直下の温度に加熱
された超音波研磨液を用いると、超音波研磨時に突沸が
起り、常温で行うよりも超音波研磨効果が大幅に向上す
る。上記高温溶液中に界面活性剤を添加すると一層効果
がある。このようにして得られたWC基超硬合金基体の
表面に通常の低圧気相合成法によりダイヤモンド被覆層
が形成される。
【0011】この発明の製造法により得られた気相合成
ダイヤモンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層がW
C基超硬合金基体と接合する部分のCo量が1重量%以
下のCo不足層、および内部に向かってCo濃度が漸増
する厚さ10μm以下のCo濃度勾配層を介することに
よりWC基超硬合金基体表面に極めて付着強度の優れた
ダイヤモンド被覆層が形成され、かつWC基超硬合金基
体自体の靭性も優れたものとなる。上記Co不足層のダ
イヤモンド被覆層と接合する部分のCo量が1重量%を
越えると、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下するの
で好ましくなく、さらに、上記Co不足層の厚さが5μ
mを越えるとWC基超硬合金基体が欠損しやすくなり、
また、Co濃度勾配層の厚さが10μmを越えると切削
中に変形し十分に機能しなくなるので好ましくない。
ダイヤモンド被覆切削工具は、ダイヤモンド被覆層がW
C基超硬合金基体と接合する部分のCo量が1重量%以
下のCo不足層、および内部に向かってCo濃度が漸増
する厚さ10μm以下のCo濃度勾配層を介することに
よりWC基超硬合金基体表面に極めて付着強度の優れた
ダイヤモンド被覆層が形成され、かつWC基超硬合金基
体自体の靭性も優れたものとなる。上記Co不足層のダ
イヤモンド被覆層と接合する部分のCo量が1重量%を
越えると、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下するの
で好ましくなく、さらに、上記Co不足層の厚さが5μ
mを越えるとWC基超硬合金基体が欠損しやすくなり、
また、Co濃度勾配層の厚さが10μmを越えると切削
中に変形し十分に機能しなくなるので好ましくない。
【0012】なお、この発明の気相合成ダイヤモンド被
覆切削工具のWC基超硬合金基体を、図1にもとづいて
わかりやすく説明したが、この発明の気相合成ダイヤモ
ンド被覆切削工具のWC基超硬合金基体は、上記図1に
限定されるものではない。
覆切削工具のWC基超硬合金基体を、図1にもとづいて
わかりやすく説明したが、この発明の気相合成ダイヤモ
ンド被覆切削工具のWC基超硬合金基体は、上記図1に
限定されるものではない。
【0013】
【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
【0014】実施例1 原料粉末としていずれも平均粒径:0.7〜0.9μm
の範囲ないのWC粉末、TiC粉末、(Ti,Ta)C
粉末およびCo粉末を用意し、これら原料粉末を表1〜
表3に示される成分組成となるように配合し、この配合
粉末をボールミルで72時間湿式混合し、乾燥したの
ち、1.5 ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、
この圧粉体を通常の条件で一次焼結し、上記表1〜表3
の配合組成とほぼ同一の成分組成をもつWC基超硬合金
切削工具をそれぞれ製造した。これらWC基超硬合金切
削工具表面を研削加工し、その形状をISO規格SPG
N120308(K種)のチップに形成し、このチップ
を表1〜表3に示される条件で二次焼結し、ついでこの
チップを5%HNO3 水溶液にて表面のCoを除去する
化学エッチングを行い、ついで、この化学エッチングし
たチップを、平均粒径:10μmのダイヤモンド微粉末
が浮遊分散している温度:65℃のアルキルスルホン酸
入り超音波研磨液に浸漬し、1MHz の超音波をかけて表
面を活性化した。
の範囲ないのWC粉末、TiC粉末、(Ti,Ta)C
粉末およびCo粉末を用意し、これら原料粉末を表1〜
表3に示される成分組成となるように配合し、この配合
粉末をボールミルで72時間湿式混合し、乾燥したの
ち、1.5 ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、
この圧粉体を通常の条件で一次焼結し、上記表1〜表3
の配合組成とほぼ同一の成分組成をもつWC基超硬合金
切削工具をそれぞれ製造した。これらWC基超硬合金切
削工具表面を研削加工し、その形状をISO規格SPG
N120308(K種)のチップに形成し、このチップ
を表1〜表3に示される条件で二次焼結し、ついでこの
チップを5%HNO3 水溶液にて表面のCoを除去する
化学エッチングを行い、ついで、この化学エッチングし
たチップを、平均粒径:10μmのダイヤモンド微粉末
が浮遊分散している温度:65℃のアルキルスルホン酸
入り超音波研磨液に浸漬し、1MHz の超音波をかけて表
面を活性化した。
【0015】このようにして得られたチップを、金属W
フィラメントを備えた石英製反応容器に装入し、 雰囲気圧力:30Torr、 基体温度:750℃、 反応ガス:メタンガス/水素ガス=1.0の混合ガス、 の条件で24時間保持し、気相合成反応を行って平均層
厚:3μmのダイヤモンド被覆層を有する表1〜表3の
本発明ダイヤモンド被覆チップ1〜27および比較ダイ
ヤモンド被覆チップ1〜9を作製した。これらチップの
ダイヤモンド被覆層直下のWC基超硬合金基体のCo不
足層のCo量および厚さ、並びにCo濃度が漸増するC
o濃度勾配層の厚さを測定し、それらの結果を表1〜表
3に示した。さらに、比較のために、通常の真空雰囲気
中で焼結して得られたWC基超硬合金基体の表面を研削
したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中で13
50℃または1400℃に加熱し、表面を化学エッチン
グして表面のCoを除去したのち通常の超音波洗浄し、
ついで、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成す
る方法により従来ダイヤモンド被覆チップ1〜3も作製
した。
フィラメントを備えた石英製反応容器に装入し、 雰囲気圧力:30Torr、 基体温度:750℃、 反応ガス:メタンガス/水素ガス=1.0の混合ガス、 の条件で24時間保持し、気相合成反応を行って平均層
厚:3μmのダイヤモンド被覆層を有する表1〜表3の
本発明ダイヤモンド被覆チップ1〜27および比較ダイ
ヤモンド被覆チップ1〜9を作製した。これらチップの
ダイヤモンド被覆層直下のWC基超硬合金基体のCo不
足層のCo量および厚さ、並びにCo濃度が漸増するC
o濃度勾配層の厚さを測定し、それらの結果を表1〜表
3に示した。さらに、比較のために、通常の真空雰囲気
中で焼結して得られたWC基超硬合金基体の表面を研削
したWC基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中で13
50℃または1400℃に加熱し、表面を化学エッチン
グして表面のCoを除去したのち通常の超音波洗浄し、
ついで、気相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成す
る方法により従来ダイヤモンド被覆チップ1〜3も作製
した。
【0016】これらダイヤモンド被覆チップを用いて、 被削材:Al−12%Si、 切削速度V:1000m/min 、 切込みd:3.0mm、 送りSz:0.2mm/rev 、 の条件にて乾式連続切削試験を行い、さらに、 被削材:Al−12%Si、 切削速度V:1200m/min 、 切込みd:1.5mm、 送りSz:0.2mm/rev 、 の条件にて、湿式フライス切削試験を行い、チップのダ
イヤモンド被覆層がマクロな剥離をすることなく被削材
の面精度が良好に切削できるまでの時間を測定し、その
測定結果を表1〜表3に示した。
イヤモンド被覆層がマクロな剥離をすることなく被削材
の面精度が良好に切削できるまでの時間を測定し、その
測定結果を表1〜表3に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】表1〜表3に示された測定結果から、本発
明ダイヤモンド被覆チップ1〜27は、従来ダイヤモン
ド被覆チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層がマクロ
的に剥離することなく被削材の面精度が良好に切削でき
る時間が大きく、従来よりも一層寿命の気相合成ダイヤ
モンド被覆切削工具を提供することができる。しかし、
この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆チップ
1〜9(この発明の条件から外れた値に*印を付して示
した。)は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下する
ことがわかる。
明ダイヤモンド被覆チップ1〜27は、従来ダイヤモン
ド被覆チップ1〜3よりもダイヤモンド被覆層がマクロ
的に剥離することなく被削材の面精度が良好に切削でき
る時間が大きく、従来よりも一層寿命の気相合成ダイヤ
モンド被覆切削工具を提供することができる。しかし、
この発明の条件から外れた比較ダイヤモンド被覆チップ
1〜9(この発明の条件から外れた値に*印を付して示
した。)は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が低下する
ことがわかる。
【0021】実施例2 実施例1で用意した原料粉末を表3に示される割合とな
るように配合し、この配合粉末をボールミルで72時間
湿式混合し、乾燥したのち、押し出しプレスにて丸棒状
の圧粉体に成形し、この圧粉体を通常の条件で一次焼結
し、上記配合組成とほぼ同一の成分組成をもつ丸棒一次
焼結体を製造した。この丸棒一次焼結体を表面研削加工
し、その形状を外径:8mmの寸法を有するエンドミル形
状に成形してエンドミル形状一次焼結体を作製し、この
エンドミル形状一次焼結体をさらにArガス雰囲気中、
温度:1400℃、圧力:300kg/cm2 、30分間保
持の条件で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼
結体の表面に実施例1に示される条件で平均層厚:3μ
mの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明ダイ
ヤモンド被覆エンドミルを作製した。一方、比較のため
に、上記エンドミル形状一次焼結体を1×10-2torrの
真空雰囲気中、温度:1400℃、30分間保持の条件
で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼結体の表
面のCoを化学エッチングにより除去したのち通常の超
音波洗浄し、ついで気相合成法によりダイヤモンド層を
形成し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルを作製した。
るように配合し、この配合粉末をボールミルで72時間
湿式混合し、乾燥したのち、押し出しプレスにて丸棒状
の圧粉体に成形し、この圧粉体を通常の条件で一次焼結
し、上記配合組成とほぼ同一の成分組成をもつ丸棒一次
焼結体を製造した。この丸棒一次焼結体を表面研削加工
し、その形状を外径:8mmの寸法を有するエンドミル形
状に成形してエンドミル形状一次焼結体を作製し、この
エンドミル形状一次焼結体をさらにArガス雰囲気中、
温度:1400℃、圧力:300kg/cm2 、30分間保
持の条件で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼
結体の表面に実施例1に示される条件で平均層厚:3μ
mの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明ダイ
ヤモンド被覆エンドミルを作製した。一方、比較のため
に、上記エンドミル形状一次焼結体を1×10-2torrの
真空雰囲気中、温度:1400℃、30分間保持の条件
で二次焼結し、得られたエンドミル形状二次焼結体の表
面のCoを化学エッチングにより除去したのち通常の超
音波洗浄し、ついで気相合成法によりダイヤモンド層を
形成し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルを作製した。
【0022】上記本発明ダイヤモンド被覆エンドミルお
よび従来ダイヤモンド被覆エンドミルについてダイヤモ
ンド被覆層直下の基体のCo不足層のCo量および厚さ
を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆エンドミル
のCo不足層の厚さは3μmでダイヤモンド被覆層が接
する面のCo不足層のCo量は0.8重量%であるに対
し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルのダイヤモンド被
覆層直下の基体のCo量は3重量%を含有しており、C
o不足層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルおよび従来ダイヤモンド被覆エンドミルに
ついて、 被削材:Al−25%Si(鋳物)、 回転数:6000r.p.m 、 送 り:1500mm/min 、 の条件にて切削試験を行ない、エンドミルが寿命に至る
までの切削長を測定したところ、本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルは100mであったのに対し、従来ダイヤ
モンド被覆エンドミルは50mであり、本発明ダイヤモ
ンド被覆エンドミルは従来ダイヤモンド被覆エンドミル
よりも長寿命を示すことがわかる。
よび従来ダイヤモンド被覆エンドミルについてダイヤモ
ンド被覆層直下の基体のCo不足層のCo量および厚さ
を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆エンドミル
のCo不足層の厚さは3μmでダイヤモンド被覆層が接
する面のCo不足層のCo量は0.8重量%であるに対
し、従来ダイヤモンド被覆エンドミルのダイヤモンド被
覆層直下の基体のCo量は3重量%を含有しており、C
o不足層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルおよび従来ダイヤモンド被覆エンドミルに
ついて、 被削材:Al−25%Si(鋳物)、 回転数:6000r.p.m 、 送 り:1500mm/min 、 の条件にて切削試験を行ない、エンドミルが寿命に至る
までの切削長を測定したところ、本発明ダイヤモンド被
覆エンドミルは100mであったのに対し、従来ダイヤ
モンド被覆エンドミルは50mであり、本発明ダイヤモ
ンド被覆エンドミルは従来ダイヤモンド被覆エンドミル
よりも長寿命を示すことがわかる。
【0023】実施例3 実施例2で作製した丸棒一次焼結体の表面を研削加工し
て外径:5mmの寸法を有するドリル形状一次焼結体を作
製し、このドリル形状一次焼結体をArガス雰囲気中、
温度:1300℃、圧力:50kg/cm2 、10分間保持
の条件で二次焼結し、得られたドリル形状二次焼結体を
基体とし、その表面に実施例1と同じ条件で平均層厚:
2μmの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。一方、比較のため
に、上記ドリル形状一次焼結体を1×10-2torrの真空
雰囲気中、温度:1300℃、10分間保持の条件で二
次焼結し、ついで通常のエッチングおよび超音波洗浄し
たのち気相合成法によりダイヤモンド層を形成し、従来
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。上記本発明ダイヤ
モンド被覆ドリルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルの
ダイヤモンド層直下の基体のCo不足層のCo量および
厚さを測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆ドリル
のCo不足層の厚さは1μmでダイヤモンド被覆層が接
する面の基体のCo不足層のCo量は0.5重量%であ
るに対し、従来ダイヤモンド被覆ドリルのダイヤモンド
被覆層直下の基体のCo量は5重量%であり、Co不足
層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被覆ドリ
ルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルについて、 被削材:樹脂被覆Al板を6枚積層した積層板、 回転数:80,000r.p.m 、 送 り:72m/min 、 の条件で穴明け試験を行ない、ドリルが寿命に至るまで
の穴明け数を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆
ドリルは5000穴であったのに対し、従来ダイヤモン
ド被覆ドリルは1000穴しか明けられず、本発明ダイ
ヤモンド被覆ドリルは従来ダイヤモンド被覆ドリルに比
べて寿命が長いことがわかる。
て外径:5mmの寸法を有するドリル形状一次焼結体を作
製し、このドリル形状一次焼結体をArガス雰囲気中、
温度:1300℃、圧力:50kg/cm2 、10分間保持
の条件で二次焼結し、得られたドリル形状二次焼結体を
基体とし、その表面に実施例1と同じ条件で平均層厚:
2μmの気相合成ダイヤモンド被覆層を形成し、本発明
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。一方、比較のため
に、上記ドリル形状一次焼結体を1×10-2torrの真空
雰囲気中、温度:1300℃、10分間保持の条件で二
次焼結し、ついで通常のエッチングおよび超音波洗浄し
たのち気相合成法によりダイヤモンド層を形成し、従来
ダイヤモンド被覆ドリルを作製した。上記本発明ダイヤ
モンド被覆ドリルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルの
ダイヤモンド層直下の基体のCo不足層のCo量および
厚さを測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆ドリル
のCo不足層の厚さは1μmでダイヤモンド被覆層が接
する面の基体のCo不足層のCo量は0.5重量%であ
るに対し、従来ダイヤモンド被覆ドリルのダイヤモンド
被覆層直下の基体のCo量は5重量%であり、Co不足
層は存在しなかった。上記本発明ダイヤモンド被覆ドリ
ルおよび従来ダイヤモンド被覆ドリルについて、 被削材:樹脂被覆Al板を6枚積層した積層板、 回転数:80,000r.p.m 、 送 り:72m/min 、 の条件で穴明け試験を行ない、ドリルが寿命に至るまで
の穴明け数を測定したところ、本発明ダイヤモンド被覆
ドリルは5000穴であったのに対し、従来ダイヤモン
ド被覆ドリルは1000穴しか明けられず、本発明ダイ
ヤモンド被覆ドリルは従来ダイヤモンド被覆ドリルに比
べて寿命が長いことがわかる。
【0024】
【発明の効果】この発明の気相合成タイヤモンド被覆切
削工具を用いて切削作業をすると、従来よりも切削工具
の交換回数を減らすことができ、作業効率を大幅に向上
させることができるなどの優れた効果がある。
削工具を用いて切削作業をすると、従来よりも切削工具
の交換回数を減らすことができ、作業効率を大幅に向上
させることができるなどの優れた効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C30B 25/02 P 9040−4G 29/04 G 7821−4G
Claims (3)
- 【請求項1】 Co:4〜20重量%含有し、残りが炭
化タングステン(以下、WCと記す)または周期律表4
a,5aおよび6a族金属の炭化物を1種または2種以
上含むWC主体の炭化物および不可避不純物からなるW
C基超硬合金基体の表面に気相合成ダイヤモンド被覆層
が形成されているダイヤモンド被覆切削工具において、 上記WC基超硬合金基体は、Co含有量が1重量%以下
の気相合成ダイヤモンド被覆層が接する表面から5μm
の範囲内の厚さを有するCo不足層、および上記Co不
足層から内部に向かってCo濃度が漸増するCo濃度勾
配を有する厚さ10μm以下のCo濃度勾配層で被覆さ
れており、上記気相合成ダイヤモンド被覆層は、上記W
C基超硬合金基体の上記Co不足層の上に形成されてい
る、ことを特徴とする気相合成ダイヤモンド被覆切削工
具。 - 【請求項2】 Co粉末:4〜20重量%、残り:WC
粉末または周期律表4a,5aおよび6a族金属の炭化
物を1種または2種以上を含むWC主体の炭化物粉末か
らなる組成の圧粉体を通常の条件下で一次焼結すること
により焼結体を製造し、この焼結体を所定の形状に研削
することにより通常のWC基超硬合金切削工具を製造
し、 この通常のWC基超硬合金切削工具を、さらに、圧力:
5〜1000気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度
以上1500℃以下の温度範囲内の条件下で二次焼結し
てWC基超硬合金基体を製造し、 このWC基超硬合金基体の表面を研削することなく焼結
処理面のまま通常の方法で化学エッチングし、 この化学エッチングしたWC基超硬合金基体表面を更に
微細硬質粒子が浮遊分散した溶液中で超音波研磨し、 ついで超音波研磨したWC基超硬合金基体の表面に、気
相合成法によりダイヤモンド被覆層を形成する、ことを
特徴とする気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造
法。 - 【請求項3】上記微細硬質粒子が浮遊分散した溶液は、
沸騰温度直下の突沸可能な温度に加熱されている、こと
を特徴とする請求項2記載の気相合成ダイヤモンド被覆
切削工具の製造法。
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