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JPH01153228A - 気相合成ダイヤモンド工具の製造法 - Google Patents

気相合成ダイヤモンド工具の製造法

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Publication number
JPH01153228A
JPH01153228A JP62312985A JP31298587A JPH01153228A JP H01153228 A JPH01153228 A JP H01153228A JP 62312985 A JP62312985 A JP 62312985A JP 31298587 A JP31298587 A JP 31298587A JP H01153228 A JPH01153228 A JP H01153228A
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JP
Japan
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diamond
tool
vapor phase
film
present
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JP62312985A
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Ayanori Okuzumi
奥住　文徳
Junichi Matsuda
順一 松田
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Asahi Diamond Industrial Co Ltd
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Asahi Diamond Industrial Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は気相合成ダイヤモンド膜を装着した切削工具な
らびに耐摩耗工具等に関するものである。
［従来の技術］ 従来、非鉄材料や非金属材料の切削加工工具又は高耐摩
耗性を要する耐摩耗工具には超硬合金、多結晶焼結体ダ
イヤモンド及び天然若しくは合成の単結晶ダイヤモンド
などが用いられている。
このうち、ダイヤモンド工具は、高硬度、高耐摩耗性お
よび被削材との耐溶着性に優れているなどの特徴があり
、好まれている。
これに対して、最近、ダイヤモンド工具として、気相合
成法によるダイヤモンド薄膜を金属製又は超硬合金製基
体上に析出させて、これらの用途に適用しようとする新
しい試みがある。しかし、この試みにより、実用に堪え
る工具を製造することに成功していない。
［発明が解決しようとする問題点］ ダイヤモンド薄膜を金属製工具基体又は超硬合金製工具
基体上にコーティングして切削工具並びに耐摩耗工具を
製作する場合、ダイヤモンド膜とそれらの工具基体との
接着を強固に保つことは困難である。すなわち、ダイヤ
モンド膜の厚さを厚くすればする程、それだけ基板との
接着強度は低下する傾向にある。
例えば、超硬合金上にダイヤモンドをコーティングした
切削用チップは、切削加工中にダイヤモンド膜がすぐに
剥離してしまう。
さらに気相合成法によるダイヤモンド膜の合成は鉄系金
属上には析出し難い等、基体の種類によって大きく影響
をおよぼされ、どのような基体上にもダイヤモンドが析
出するとは限らず基体物質の種類の選択に制約があるな
どの問題点がある。
また、気相合成法によるダイヤモンド膜は、結晶性の良
い膜程表面がざらざらしていて被覆したままで切削工具
や耐摩耗工具として利用出来る分野は少なく、後加工と
して膜の表面を研磨する必要かあり、膜厚としては研磨
代を含めて１０μｍ以上は必要となる。ところが、前述
したように、膜厚１０μｍ以上の場合、気相合成法によ
るダイヤモンド膜は、工具基体に十分な接着力で被膜す
ることは困難である。
本発明は、全く新しい手法により、これらの問題点を解
決して、気相合成法によるダイヤモンド膜を装着した工
具を提供することを□目的とするものである。
ｃ問題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記ダイヤモンド膜と基体との接着力な
らびに基体種類の制約などの問題点を解決するために、
鋭意研究の結果、ダイヤモンドが最も哲出しやすい析出
基板上にダイヤモンドを厚く成膜きせ、そのダイヤモン
ドの表面を所望の基体上にロウ付けし、しかる後にダイ
ヤモンドを成膜させた元の析出基板を研磨等により除去
する間接的蒸着手法に想到して、これを追究して本発明
を完成した。
すなわち、本発明は、気相合成法により、析出基板上に
１０−１０００μｍの厚さにダイヤモンド膜を析出させ
、該析出基板を着けたまま該ダイヤモンド膜を工具基体
上にロウ付けした後、該析出基板を除去することを特徴
とする気相合成ダイヤモンド工具の製造法よりなるもの
である。
本発明は、例えば、バイト、ダイス、タップ、ゲージ、
抜き型、線引きダイスなど硬度と耐摩耗性を必要とする
工具類の製造に総て適用することができる。
本発明に用いる最初にダイヤモンド膜を析出させる基板
は、ダイヤモンドが析出しやすく、後に研磨等により除
去できるものであればどのようなものでも使用すること
ができる。
本発明においては、このような析出基板として、例えば
、シリコン、モリブデン、タングステンなどを好適に使
用することができる。この中でもシリコンは研磨により
除去しやすい点からも好ましい。
本発明における特徴は、ダイヤモンドが析出しやすい析
出基板を用いて、気相合成法により、ダイヤモンドを間
接的に該基板の上に析出させるものであるので、材質が
限定された工具基体の上に直接成膜する場合と異なり、
析出基板の上ではダイヤモンド膜を厚く成膜することが
非常に容易である。
本発明において、析出基板上に析出させるダイヤモンド
膜の厚さは１０−１０００μｍであり、この厚さが１０
μｍ未満ではロウ付は後の研磨等による除去が行い難く
、一方、１０００μｍを越える場合は工具としての性能
上の向上はない上、気相合成による成膜工程に時間がか
かり効率的でない。
本発明に用いる析出基板上のダイヤモンド膜の合成は、
物理蒸着方法及び化学蒸着方法を使用することができ、
化学蒸着（ＣＶ　Ｄ）では、熱分解Ｃ’ＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ、イオンビームＣＶＤ法などの公知のダイヤモン
ド気相成長法を採用することができる。
本発明に用いる工具基体は、強度的に工具としての使用
に堪える硬度及び強度を有し、ダイヤモンドをロウ付け
することができるものであれば、どのような材質の工具
基体でも使用することができる。
従来より、工具又は工具の基体として使用されているも
の、例えば、炭化タングステンなどの超硬合金基体、炭
素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼などの金属基体又
はアルミナ、ジルコニアなどの非金属ファインセラミッ
クよりなる基体など工具として使用できるものは少なく
とも本発明の工具基体として使用することができる。
本発明の第二の特徴は、析出基板上に成膜したダイヤモ
ンド膜は、析出基板を着けたまま、そのダイヤモンド膜
表面の方を所望の工具基体上に口ウ付けすることにより
、単なる蒸着による接着と異なり、ダイヤモンド膜と工
具基体とは強固に接着することができる点にある。
本発明において、ロウ付けに用いるロウ材は、融点７０
０〜９００　’Ｏ程度のものが望ましく、ダイヤモンド
膜と使用する基体との良好な接着を行うものであれば、
特に制限はないが、通常、天然ダイヤモンドまたは単結
晶ダイヤモンドを接着するときに使用されていたものは
総て好適に使用することができる。
本発明においては、使用する工具基体の種類に応じて、
ロウ材の種類を選択する必要がある。
本発明において、金属製工具基体又は超硬合金製工具基
体との間に使用するロウ材として、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇ系
ロウ材、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系ロウ材、Ａｇ−Ｃｕ−Ｐｄ
系ロウ材などを挙げることができる。
また、本発明において、ファインセラミック製工具基体
とダイヤモンド膜との接着に用いるロウ材としては、Ｔ
ｉ−Ｃｕ−Ａｇ系ロウ材が適している。
本発明に他の材質の工具基体を用いたときは、それに対
応して適宜ロウ材を選択して使用することができる。
本発明のロウ付けは、常法により溶融ロウ材を介在させ
て、両者の面を押し付けて接着することにより行う。
本発明に用いる工具基体は、必ずしも平板状のものに限
定されない。本発明におけるダイヤモンドの気相合成法
の特徴は、どのような形の曲面であっても、蒸着により
その曲面通りに膜を製造できる点にある。
従って、曲面又は角面を有する工具基体であっても、こ
れを型にとり、この型に合わせて析出基板を形成して、
これに気相合成によりダイヤモンド膜を該型通り成膜さ
せれば、曲面又は角面を有する工具基体にも適合するダ
イヤモンド膜を基体の上に接着することができる。
［実施例］ 本発明を実施例により、さらに、詳細に説明する。
実施例１ 第１図に示すようにシリコン出基板上に直流プラズマＣ
ＶＤ法により、圧力は２００　Ｔｏｒｒとし、温度８０
０℃において、メタン濃度としてメタン／水素−１／Ｚ
ｏｏ（モル比）を維持し、合成時間５時間の条件で、ダ
イヤモンドを１００μｍの厚さに成膜した。
つぎにその成膜したダイヤモンド膜の膜面を第２図に示
すように超硬合金の切削チップ上に直接、真空ロウ付け
した。
ロウ付は法は天然ダイヤモンドのシャンクへの直接ロウ
付けと同様の手法により実施した。
ＷＥＳＧＯ社製商品名ＴＩＣＵＳＩＬを用いｉｏ−’〜
１０−’Ｔｏｒｒで真空ロウ付けを常法により行った。
しかる後、第３図に示すようにシリコン析出基板を研磨
加工によって除去し、さらに刃付けを行うことによって
第４図に示すように気相合成ダイヤモンドチップを作成
した。
この気相合成ダイヤモンドチップのバイトを装着した株
式会社大隈鉄工所製ＬＳ旋盤により、Ａｌ−８％Ｓｉ合
金の切削試験を行った。
本実施例の工具の切削条件は、切削速度３４０ｇ／ｗｉ
ｎ、送り０　、１５　ｍｍ／　ｒｔｖ、、切り込み０．
１５ｍｒａとした。その結果、この気相合成ダイヤモン
ドチップの逃げ面摩耗は１００分間の連続切削後２μｍ
であり、焼結体ダイヤモンドチップと同等の性能を示し
た。
実施例２ ダイヤモンドの析出基板をモリブデンとし、実施例１と
同様にダイヤモンドを５０μｍの厚さに成膜し、高速度
鋼バイト工具基体上に直接、真空ロウ付けした。しかる
後、モリブデン析出基板を研磨加工によって除去し、さ
らに刃付けを行うことによって、第５図に示すような気
相合成ダイヤモンドバイトを作製した。
この気相合成ダイヤモンドバイトにて、実施例１と同様
な条件でＡｌ−８％Ｓｉ合金の切削試験を行った結果、
上記実施例と同じく焼結ダイヤモンドチップと同等の遜
色ない性能が得られた。
実施例３ ダイヤモンドの析出基板をタングステンとし、実施例１
と同様にダイヤモンドを３０μｍの厚さに成膜し、ダイ
ス鋼製ブロックシュー上に直接、真空ロウ付けした。し
かる後、タングステン析出基板を研唐加工によって除去
し、第６図に示す耐摩耗工具を作製した。
［発明の効果］ 本発明によれば、バインダーを含有、しない緻密なダイ
ヤモンド膜を工具基体の種類に制約されることなく、し
かも基体と強固に接着することができるので、その効果
は顕著である。
気相合成により作成したダイヤモンド膜は緻密な多結晶
体であり、ダイヤモンドの微粉末をＧ。
などのバインダーとともに焼結した焼結体多結晶ダイヤ
モンドのようにバインダーを含んでいないのできわめて
高い耐摩耗性を有する一方、単結晶ダイヤモンドの様な
異方性がないので、刃付は加工等が容易で安定した性能
を有する。
さらに、気相合成法の特徴であるダイヤモンド膜の形が
被覆面により自由な形状に形成することができるので、
どのような形の工具も本発明の製造法により製作するこ
とができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の実施例の
工具を製造する手順を示す工程説明図であり、第５図は
本発明の他の実施例の高速度鋼バイトの斜視図であり、
第６図は本発明の実施例に係るダイス鋼製ブロックシュ
ーの斜視図である。 図中の符号は、ｌ；析出基板、２：ダイヤモンド膜、３
；工具基体、４；ロウ付は部である。 特許出願人　旭ダイヤモンド工業株式会社代　　理　　
人　　　　内　　　山　　　　　充第５図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １　気相合成法により、析出基板上に１０〜１０００μ
    ｍの厚さにダイヤモンド膜を析出させ、析出基板を着け
    たまま該ダイヤモンド膜を工具基体上にロウ付けした後
    、該析出基板を除去することを特徴とする気相合成ダイ
    ヤモンド工具の製造法。
JP62312985A 1987-12-10 1987-12-10 気相合成ダイヤモンド工具の製造法 Granted JPH01153228A (ja)

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