JPH0568548B2 - - Google Patents
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- JPH0568548B2 JPH0568548B2 JP15678286A JP15678286A JPH0568548B2 JP H0568548 B2 JPH0568548 B2 JP H0568548B2 JP 15678286 A JP15678286 A JP 15678286A JP 15678286 A JP15678286 A JP 15678286A JP H0568548 B2 JPH0568548 B2 JP H0568548B2
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ダイヤモンド被覆層の付着強度が
著しく高く、したがつてきわめて長期に亘つてす
ぐれた切削性能を発揮するダイヤモンド被覆炭化
タングステン基超硬合金製切削工具チツプに関す
るものである。 〔従来の技術〕 近年、各種基体の表面にダイヤモンド被覆層を
形成する研究が多く行なわれ、その方法として、
CH4などのガスの熱分解によるCVD法（化学蒸
着法）や、カーボンイオンを基体に衝突させる
PVD法（物理蒸着法）などの低圧気相合成法が
提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の低圧気相合成法によつて形成さ
れたダイヤモンド被覆層は、基体との付着強度が
低いために、これを高負荷のかかる切削工具チツ
プとして実用化することは不可能であるのが現状
である。 （問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、基体に対する付着強度を高いダイヤモンド被
覆層を形成し、もつて切削工具としての利用を可
能とすべく、特に基体として炭化タングステン
（以下WCで示す）基超硬合金に着目し、研究を
行なつた結果、 (a) WC基超硬合金基体の表面での低圧気相合成
法におけるダイヤモンド核の発生は、WC上で
起り、Co上ではダイヤモンドの一部がグラフ
アイト化してしまうこと。 (b) したがつて、WC基超硬合金基体における結
合相としてのCoはできるだけ少ない方がよい
が、あまり少なくすると合金強度の低下をきた
すようになることと考え合わせ、Co含有量を
１〜４重量％とした場合に、ダイヤモンド被覆
層の付着強度が高く、かつ切削工具としての強
度も確保できること。 (c) WC基超硬合金におけるWCの粒径を粗粒と
して、２〜10μｍの平均粒径をもつものとする
と、ダイヤモンド被覆層の形成を速くなり、か
つその付着強度も高くなること。 (d) WC基超硬合金基体中に、微量の遊離炭素、
好ましくはISO（International
Standardization Organizitaon）規格CO1〜
CO8、さらに望ましくは同CO1〜CO4に相当す
る遊離炭素を均一微細に分散しておくと、ダイ
ヤモンドがグラフアイト化しにくくなると共
に、形成されたダイヤモンド被覆層が剥離しに
くくなること。 (e) さらに、WC基超硬合金基体の表面をエツチ
ングして、結合相形成成分としてのCoを除い
たエツチング層、望ましくは0.1〜1μｍの平均
層厚を有するエツチング層を介してダイヤモン
ド被覆層を形成すると、このダイヤモンド被覆
層の前記基体への付着強度が一段と向上するよ
うになること。 以上(a)〜(e)に示される知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、 Co：１〜４重量％を含有し、残りが実質的に
WCと微量の遊離炭素からなる組成、並びに前記
遊離炭素が微細均一に分散し、かつWCの平均粒
径が２〜10μｍの粗粒組織を有するWC基超硬合
金基体の表面に、エツチング層を介して低圧気相
合成ダイヤモンド被覆層を形成してなるダイヤモ
ンド被置WC基超硬合金製切削工具チツプに特徴
を有するものである。 なお、この発明のダイヤモンド被覆WC基超硬
合金製切削工具チツプ（以下、被覆切削チツプと
略記する）において、Co含有量を１〜４重量％
と限定したのは、上記のようにその含有量が１重
量％未満では切削工具チツプに要求される基体強
度を確保することができず、一方その含有量が４
重量％を越えると、ダイヤモンド被覆層の形成速
度が遅くなるばかりでなく、ダイヤモンドの一部
がグラフアイト化して、所望のすぐれた耐摩耗性
および付着強度を確保することができなくなると
いう理由によるものであり、またWCの平均粒径
を２〜10μｍの粗粒としたのは、その平均粒径が
2μｍ未満では、上記のようにダイヤモンド被覆
層の形成速度が著しく遅くなるばかりでなく、そ
の付着強度も低いものとなり、一方10μｍを越え
た平均粒径を有するWC基超硬合金の製造は困難
であることから、その平均粒径を２〜10μｍと定
めたのである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の被覆切削チツプを実施例に
より具体的に説明する。 まず、原料粉末として、２〜10μｍの範囲内の
所定の平均粒径を有する各種のWC粉末、同1.2μ
ｍのCo粉末、および微細なカーボンブラツクを
用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合
し、以後、通常の条件で混合し、プレス成形し、
焼結し（焼結温度：1430〜1500℃の範囲内の所定
温度）、ついで研磨して、CIS（超硬工具協会）規
格SPP422の形状を有し、かつそれぞれ第１表に
示される成分組成（この場合遊離炭素の含有は
CIS規格による）、WCの平均粒径、およびロツク
ウエル硬さ（Ａスケール）をもつたWC基超硬合
金基体としてのスローアウエイチツプを形成し、
引続いて、同じく第１表に示される条件にてエツ
チングを行ない、前記スローアウエイチツプの表
面にエツチング層を形成し、このスローアウエイ
チツプの表面に、CVD法を用い、 反応容器：直径120mmの石英管、 使用フイラメント：金属Ｗ、 フイラメント温度：2000℃、 基体温度：700℃、 雰囲気：10torrのCH4＋H2、 反応ガス割合：CH4／H2＝0.005、 反応時間：３〜６時間 の条件でダイヤモンド被覆を行ない、同じく第１
表に示される平均層厚を有するダイヤモンド被覆
層を形成することによつて、本発明被置切削チツ
プ１〜７および比較被覆切削チツプ１〜３をそれ
ぞれ製造した。 なお、比較被覆切削チツプ１〜３は、いずれも
基体の成分組成およびWCの平均粒径のうちのい
ずれかの条件がこの発明の範囲から外れたもので
ある。 つぎに、この結果得られた本発明被覆切削チツ
プ１〜７および比較被覆切削チツプ１〜３につい
て、 被削材：Al−16重量％Si合金 カツタ径：直径160mmのダブルポジタイプ、
著しく高く、したがつてきわめて長期に亘つてす
ぐれた切削性能を発揮するダイヤモンド被覆炭化
タングステン基超硬合金製切削工具チツプに関す
るものである。 〔従来の技術〕 近年、各種基体の表面にダイヤモンド被覆層を
形成する研究が多く行なわれ、その方法として、
CH4などのガスの熱分解によるCVD法（化学蒸
着法）や、カーボンイオンを基体に衝突させる
PVD法（物理蒸着法）などの低圧気相合成法が
提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の低圧気相合成法によつて形成さ
れたダイヤモンド被覆層は、基体との付着強度が
低いために、これを高負荷のかかる切削工具チツ
プとして実用化することは不可能であるのが現状
である。 （問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、基体に対する付着強度を高いダイヤモンド被
覆層を形成し、もつて切削工具としての利用を可
能とすべく、特に基体として炭化タングステン
（以下WCで示す）基超硬合金に着目し、研究を
行なつた結果、 (a) WC基超硬合金基体の表面での低圧気相合成
法におけるダイヤモンド核の発生は、WC上で
起り、Co上ではダイヤモンドの一部がグラフ
アイト化してしまうこと。 (b) したがつて、WC基超硬合金基体における結
合相としてのCoはできるだけ少ない方がよい
が、あまり少なくすると合金強度の低下をきた
すようになることと考え合わせ、Co含有量を
１〜４重量％とした場合に、ダイヤモンド被覆
層の付着強度が高く、かつ切削工具としての強
度も確保できること。 (c) WC基超硬合金におけるWCの粒径を粗粒と
して、２〜10μｍの平均粒径をもつものとする
と、ダイヤモンド被覆層の形成を速くなり、か
つその付着強度も高くなること。 (d) WC基超硬合金基体中に、微量の遊離炭素、
好ましくはISO（International
Standardization Organizitaon）規格CO1〜
CO8、さらに望ましくは同CO1〜CO4に相当す
る遊離炭素を均一微細に分散しておくと、ダイ
ヤモンドがグラフアイト化しにくくなると共
に、形成されたダイヤモンド被覆層が剥離しに
くくなること。 (e) さらに、WC基超硬合金基体の表面をエツチ
ングして、結合相形成成分としてのCoを除い
たエツチング層、望ましくは0.1〜1μｍの平均
層厚を有するエツチング層を介してダイヤモン
ド被覆層を形成すると、このダイヤモンド被覆
層の前記基体への付着強度が一段と向上するよ
うになること。 以上(a)〜(e)に示される知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、 Co：１〜４重量％を含有し、残りが実質的に
WCと微量の遊離炭素からなる組成、並びに前記
遊離炭素が微細均一に分散し、かつWCの平均粒
径が２〜10μｍの粗粒組織を有するWC基超硬合
金基体の表面に、エツチング層を介して低圧気相
合成ダイヤモンド被覆層を形成してなるダイヤモ
ンド被置WC基超硬合金製切削工具チツプに特徴
を有するものである。 なお、この発明のダイヤモンド被覆WC基超硬
合金製切削工具チツプ（以下、被覆切削チツプと
略記する）において、Co含有量を１〜４重量％
と限定したのは、上記のようにその含有量が１重
量％未満では切削工具チツプに要求される基体強
度を確保することができず、一方その含有量が４
重量％を越えると、ダイヤモンド被覆層の形成速
度が遅くなるばかりでなく、ダイヤモンドの一部
がグラフアイト化して、所望のすぐれた耐摩耗性
および付着強度を確保することができなくなると
いう理由によるものであり、またWCの平均粒径
を２〜10μｍの粗粒としたのは、その平均粒径が
2μｍ未満では、上記のようにダイヤモンド被覆
層の形成速度が著しく遅くなるばかりでなく、そ
の付着強度も低いものとなり、一方10μｍを越え
た平均粒径を有するWC基超硬合金の製造は困難
であることから、その平均粒径を２〜10μｍと定
めたのである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の被覆切削チツプを実施例に
より具体的に説明する。 まず、原料粉末として、２〜10μｍの範囲内の
所定の平均粒径を有する各種のWC粉末、同1.2μ
ｍのCo粉末、および微細なカーボンブラツクを
用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合
し、以後、通常の条件で混合し、プレス成形し、
焼結し（焼結温度：1430〜1500℃の範囲内の所定
温度）、ついで研磨して、CIS（超硬工具協会）規
格SPP422の形状を有し、かつそれぞれ第１表に
示される成分組成（この場合遊離炭素の含有は
CIS規格による）、WCの平均粒径、およびロツク
ウエル硬さ（Ａスケール）をもつたWC基超硬合
金基体としてのスローアウエイチツプを形成し、
引続いて、同じく第１表に示される条件にてエツ
チングを行ない、前記スローアウエイチツプの表
面にエツチング層を形成し、このスローアウエイ
チツプの表面に、CVD法を用い、 反応容器：直径120mmの石英管、 使用フイラメント：金属Ｗ、 フイラメント温度：2000℃、 基体温度：700℃、 雰囲気：10torrのCH4＋H2、 反応ガス割合：CH4／H2＝0.005、 反応時間：３〜６時間 の条件でダイヤモンド被覆を行ない、同じく第１
表に示される平均層厚を有するダイヤモンド被覆
層を形成することによつて、本発明被置切削チツ
プ１〜７および比較被覆切削チツプ１〜３をそれ
ぞれ製造した。 なお、比較被覆切削チツプ１〜３は、いずれも
基体の成分組成およびWCの平均粒径のうちのい
ずれかの条件がこの発明の範囲から外れたもので
ある。 つぎに、この結果得られた本発明被覆切削チツ
プ１〜７および比較被覆切削チツプ１〜３につい
て、 被削材：Al−16重量％Si合金 カツタ径：直径160mmのダブルポジタイプ、
第１表に示される結果から、本発明被覆切削チ
ツプ１〜７は、いずれもダイヤモンド被覆層の形
成が速く、かつ基体に対する付着強度も著しく高
いので、被覆層の剥離や、切刃に対する被削材の
溶着がほとんどなく、かつ切刃も正常に摩耗を示
し、さらにすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、
比較被覆切削チツプ１〜３に見られるように、基
体の成分組成およびWCの平均粒径とうちのいず
れかでもこの発明の範囲から外れると、ダイヤモ
ンド被覆層の形成速度が遅く、あるいは付着強度
が低下するようになることから、切削工具として
望ましくない現象が切刃に現われるようになり、
かつ所望の耐摩耗性を示さないことが明らかであ
る。 上述のように、この発明のダイヤモンド被覆
WC基超硬合金製切削工具チツプにおいては、ダ
イヤモンド被覆層のWC基超硬合金基体表面に対
する付着強度が著しく高いので、きわめて長期に
亘つてすぐれた切削性能を発揮するのである。
ツプ１〜７は、いずれもダイヤモンド被覆層の形
成が速く、かつ基体に対する付着強度も著しく高
いので、被覆層の剥離や、切刃に対する被削材の
溶着がほとんどなく、かつ切刃も正常に摩耗を示
し、さらにすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、
比較被覆切削チツプ１〜３に見られるように、基
体の成分組成およびWCの平均粒径とうちのいず
れかでもこの発明の範囲から外れると、ダイヤモ
ンド被覆層の形成速度が遅く、あるいは付着強度
が低下するようになることから、切削工具として
望ましくない現象が切刃に現われるようになり、
かつ所望の耐摩耗性を示さないことが明らかであ
る。 上述のように、この発明のダイヤモンド被覆
WC基超硬合金製切削工具チツプにおいては、ダ
イヤモンド被覆層のWC基超硬合金基体表面に対
する付着強度が著しく高いので、きわめて長期に
亘つてすぐれた切削性能を発揮するのである。
Claims (1)
- １ Co：１〜４重量％を含有し、残りが実質的
に炭化ダングステンと微量の遊離炭素からなる組
成、並びに前記遊離炭素が微細均一に分散し、か
つ炭化タングステンの平均粒径が２〜10μｍの粗
粒組織を有する炭化タングステン基超硬合金基体
の表面に、エツチング層を介して低圧気相合生ダ
イヤモンド被覆層を形成してなるダイヤモンド被
覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具チツ
プ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/066,698 US4731296A (en) | 1986-07-03 | 1987-06-24 | Diamond-coated tungsten carbide-base sintered hard alloy material for insert of a cutting tool |
| EP87109298A EP0251264B1 (en) | 1986-07-03 | 1987-06-28 | Diamond-coated tungsten carbide base sintered hard alloy material for insert of a cutting tool |
| DE8787109298T DE3765588D1 (de) | 1986-07-03 | 1987-06-28 | Diamant-beschichtetes gesintertes hartmetallmaterial auf der basis von wolframcarbid, geeignet als schneidwerkzeugeinsatz. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-95665 | 1986-04-24 | ||
| JP9566586 | 1986-04-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100182A JPS63100182A (ja) | 1988-05-02 |
| JPH0568548B2 true JPH0568548B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=14143788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15678286A Granted JPS63100182A (ja) | 1986-04-24 | 1986-07-03 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具チツプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100182A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2661149B2 (ja) * | 1988-06-20 | 1997-10-08 | 三菱マテリアル株式会社 | ＡｌおよびＡｌ合金材の深絞り加工金型 |
| JP2620971B2 (ja) * | 1989-04-21 | 1997-06-18 | 東芝タンガロイ 株式会社 | 密着性にすぐれたダイヤモンド被覆焼結体及びその製造方法 |
| JPH075406B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1995-01-25 | 東芝タンガロイ株式会社 | 付着性にすぐれたダイヤモンド被覆焼結体及びその製造方法 |
| WO1990015787A1 (en) * | 1989-06-15 | 1990-12-27 | Idemitsu Petrochemical Company Limited | Diamond-coated member |
| JP2539922B2 (ja) * | 1989-09-06 | 1996-10-02 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド被覆超硬合金 |
| US5334453A (en) * | 1989-12-28 | 1994-08-02 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated bodies and process for preparation thereof |
| JP2990218B2 (ja) * | 1991-03-26 | 1999-12-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ダイヤモンドコーティング部材作製方法 |
| US5236740A (en) * | 1991-04-26 | 1993-08-17 | National Center For Manufacturing Sciences | Methods for coating adherent diamond films on cemented tungsten carbide substrates |
| GB9112408D0 (en) * | 1991-06-10 | 1991-07-31 | De Beers Ind Diamond | Tool insert |
| WO1994013852A1 (en) | 1992-12-08 | 1994-06-23 | Osaka Diamond Industrial Co., Ltd. | Superhard film-coated material and method of producing the same |
| US5585176A (en) | 1993-11-30 | 1996-12-17 | Kennametal Inc. | Diamond coated tools and wear parts |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP15678286A patent/JPS63100182A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63100182A (ja) | 1988-05-02 |
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