JPS61291493A - ダイヤモンド被覆硬質材料 - Google Patents
ダイヤモンド被覆硬質材料Info
- Publication number
- JPS61291493A JPS61291493A JP13064085A JP13064085A JPS61291493A JP S61291493 A JPS61291493 A JP S61291493A JP 13064085 A JP13064085 A JP 13064085A JP 13064085 A JP13064085 A JP 13064085A JP S61291493 A JPS61291493 A JP S61291493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- hard material
- coated
- coefficient
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 19
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 2
- 241000473391 Archosargus rhomboidalis Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910005091 Si3N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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、M4i合金の様な軽合金を高速で切削可能な
ダイヤモンド被覆硬質材料に関する。
ダイヤモンド被覆硬質材料に関する。
ダイヤモンドは極めて硬度が高く、かつ化学的に安定な
ためAJ、Cuや実用に供される該金属の合金と殆ど反
応しない、ダイヤモンドを用いてこの様な金属を高速で
切削すると、被削材の仕上げ面が極めて良好に仕上がる
ため、単結晶あるいは焼結ダイヤモンドが切削工具材料
として広(実用に供している。
ためAJ、Cuや実用に供される該金属の合金と殆ど反
応しない、ダイヤモンドを用いてこの様な金属を高速で
切削すると、被削材の仕上げ面が極めて良好に仕上がる
ため、単結晶あるいは焼結ダイヤモンドが切削工具材料
として広(実用に供している。
近年、水素と炭化水素の混合ガスをプラズマ中で分解励
起することによって、即ちプラズマCvD法によって基
板上にダイヤモンドを被覆する技術が開発されている。
起することによって、即ちプラズマCvD法によって基
板上にダイヤモンドを被覆する技術が開発されている。
軟質合金を切削することを考えると、被削材とダイヤモ
ンドとの硬度差がきわめて大きく、かつ、工具刃先温度
も低く、かつ、被削材との反応もほとんどないことから
高価な単結晶や、焼結体ダイヤモンド工具ではなく超硬
合金を基材に、その表面にダイヤモンドを被覆した工具
で十分に実用に耐えるのではないかと考えられた。
ンドとの硬度差がきわめて大きく、かつ、工具刃先温度
も低く、かつ、被削材との反応もほとんどないことから
高価な単結晶や、焼結体ダイヤモンド工具ではなく超硬
合金を基材に、その表面にダイヤモンドを被覆した工具
で十分に実用に耐えるのではないかと考えられた。
この考えに従うて、実際にダイヤモンド被覆超硬合金を
作成し、M−51合金を高速で切削したところ、ダイヤ
モンド被覆膜が初期に剥離してしまい、はとんど効果が
認められなかった。
作成し、M−51合金を高速で切削したところ、ダイヤ
モンド被覆膜が初期に剥離してしまい、はとんど効果が
認められなかった。
そのため、ダイヤモンド被覆膜と超硬合金基材との間の
接着強度を高めるために種々の改良がこころみられた。
接着強度を高めるために種々の改良がこころみられた。
vPに超硬合金基材とダイヤモンド被覆膜との間に、接
着強度を向上させるべく各種金属(T i + M o
+ Wl S iなど)や、各種化合物(TiC,T
iN。
着強度を向上させるべく各種金属(T i + M o
+ Wl S iなど)や、各種化合物(TiC,T
iN。
wc、 AftO,など)を下地被覆することがこころ
みられた。しかしながら、これ等の試みは、はとんど効
果が認められなかった。
みられた。しかしながら、これ等の試みは、はとんど効
果が認められなかった。
発明者等は、長年、被覆超硬合金に関し研究を続けてき
た。そして、被覆膜と基材との接着強度を左右する最大
の要因は、被覆膜と基材との熱膨張であり、基材と被覆
膜との熱膨張係数に差が大きいと接着強度が低下し、特
に被覆膜の方が熱膨張係数が小さい時は、被覆処理後冷
却時に被覆膜に圧縮の残留熱応力が加わるため、基材と
の接着強度を特に低下させるという知見を得た。
た。そして、被覆膜と基材との接着強度を左右する最大
の要因は、被覆膜と基材との熱膨張であり、基材と被覆
膜との熱膨張係数に差が大きいと接着強度が低下し、特
に被覆膜の方が熱膨張係数が小さい時は、被覆処理後冷
却時に被覆膜に圧縮の残留熱応力が加わるため、基材と
の接着強度を特に低下させるという知見を得た。
超硬合金の熱膨張係数が5〜6 X 10−” / d
egであるのに対し、ダイヤモンドは3 X 10−6
/ degときわめて小さいため、基材と被覆膜との接
着強度が十分でないと考えられる。
egであるのに対し、ダイヤモンドは3 X 10−6
/ degときわめて小さいため、基材と被覆膜との接
着強度が十分でないと考えられる。
中間層として考慮した物質の熱膨張係数もいずれも超硬
合金相等、もしくはそれより大きいため、接着強度の向
上につながらなかったものと考えられる。そこで発明者
は種々検討を行ったところ、ダイヤモンドを被覆する硬
質母材を該母材の線膨張係数が、ダイヤモンドにより近
い物質を用いれば良いとの考えに至り、実際に実行した
ところ線膨張係数が4.0 X 10−’ / deg
以下の硬質母材を用いれば十分な接着強度が得られると
いう知見を得た。
合金相等、もしくはそれより大きいため、接着強度の向
上につながらなかったものと考えられる。そこで発明者
は種々検討を行ったところ、ダイヤモンドを被覆する硬
質母材を該母材の線膨張係数が、ダイヤモンドにより近
い物質を用いれば良いとの考えに至り、実際に実行した
ところ線膨張係数が4.0 X 10−’ / deg
以下の硬質母材を用いれば十分な接着強度が得られると
いう知見を得た。
本発明の目的は、主にAI、Cuや実用に供される該金
属の合金を切削するダイヤモンド被覆工具を提供するこ
とにある。その切削条件は通常の鯛などを切削する場合
と異なり、工具刃先の温度は高々 500〜600℃と
低いため、工具と被削材との化学反応によるいわゆる拡
散摩耗は殆ど問題とならない、また同じ理由で通常セラ
ミック工具の欠点とされている熱亀裂に起因する刃先の
欠損も生じ難い。従って、通常拡散摩耗あるいは熱亀裂
による欠損によって鋼の切削には向かないSi3N、や
SiCがダイヤモンド被覆用硬質母材として、使用可能
と考えられた。これらの焼結体の線膨張係数は原材料や
製造方法によって異なり、ある範囲の値を持つが本発明
においては4.0X 10−”/deg以下の線膨張係
数の焼結体を母材に用いて、実際にダイヤモンドを被覆
したところ、従来のものよりも接着強度の大幅な向上が
認められた。
属の合金を切削するダイヤモンド被覆工具を提供するこ
とにある。その切削条件は通常の鯛などを切削する場合
と異なり、工具刃先の温度は高々 500〜600℃と
低いため、工具と被削材との化学反応によるいわゆる拡
散摩耗は殆ど問題とならない、また同じ理由で通常セラ
ミック工具の欠点とされている熱亀裂に起因する刃先の
欠損も生じ難い。従って、通常拡散摩耗あるいは熱亀裂
による欠損によって鋼の切削には向かないSi3N、や
SiCがダイヤモンド被覆用硬質母材として、使用可能
と考えられた。これらの焼結体の線膨張係数は原材料や
製造方法によって異なり、ある範囲の値を持つが本発明
においては4.0X 10−”/deg以下の線膨張係
数の焼結体を母材に用いて、実際にダイヤモンドを被覆
したところ、従来のものよりも接着強度の大幅な向上が
認められた。
また、該ダイヤモンド被覆硬質材料を用いてM合金を切
削したところ、ダイヤモンドを被覆したことによる耐摩
耗性向上の効果が認められた。
削したところ、ダイヤモンドを被覆したことによる耐摩
耗性向上の効果が認められた。
本発明において硬質母材の線膨張係数を4.0×10−
’/deg以下と限定したのは、線膨張係数が4.0X
10−h/degより大きいと被覆処理後冷却時に被覆
膜に加わる圧縮の残留応力が大きくなり、母材と被覆膜
の接着強度が低下し、被覆膜が剥離しやすくなるため、
本発明の目的とする被覆切削工具として、寿命の延長が
認められないからである。
’/deg以下と限定したのは、線膨張係数が4.0X
10−h/degより大きいと被覆処理後冷却時に被覆
膜に加わる圧縮の残留応力が大きくなり、母材と被覆膜
の接着強度が低下し、被覆膜が剥離しやすくなるため、
本発明の目的とする被覆切削工具として、寿命の延長が
認められないからである。
以下実施例で詳細に説明する。
線膨張係数が2.6 X 10−/ degであるSi
3N<焼結体及び線膨張係数が4.0X10−’/de
gであるStC焼結体を作製し、これらを型番5PG4
22のスローアウェイチップに加工した。これらのチッ
プ表面を200番のレジンボンドダイヤモンド砥石で粗
研磨したのち、20μの厚さだけ800番のレジンボン
ドダイヤモンド砥石で仕上げ研磨をした。 2.45G
Hzのマイクロ波プラズマCVD装置を用いて、水素及
びメタンの混合プラズマ中にて、これらの硬質母材表面
にダイヤモンドを1μの厚さに被覆した。
3N<焼結体及び線膨張係数が4.0X10−’/de
gであるStC焼結体を作製し、これらを型番5PG4
22のスローアウェイチップに加工した。これらのチッ
プ表面を200番のレジンボンドダイヤモンド砥石で粗
研磨したのち、20μの厚さだけ800番のレジンボン
ドダイヤモンド砥石で仕上げ研磨をした。 2.45G
Hzのマイクロ波プラズマCVD装置を用いて、水素及
びメタンの混合プラズマ中にて、これらの硬質母材表面
にダイヤモンドを1μの厚さに被覆した。
この際硬質母材はプラズマによって約950℃に加熱さ
れていた。またSi3N4. SiC硬質母材の表面に
析出した被覆膜は反射電子線回折によって、ダイヤモン
ドであることを確認した。
れていた。またSi3N4. SiC硬質母材の表面に
析出した被覆膜は反射電子線回折によって、ダイヤモン
ドであることを確認した。
5j3Na+ sicにダイヤモンドを被覆した試料を
各々A、Bとし、また比較のために130 K−10
超硬合金(線膨張係数5.0 X 10−6/ deg
)、型番5PG422を用いて、同様の研磨処理を施し
同一の装置でダイヤモンドを1μの厚さに被覆したもの
を用意し、これを試料Cとした。またダイヤモンドの被
覆を施さなかった5iJa、 sic、超硬合金の同一
母材を用意し、各々試料A’、 B’及びC′とした
。
各々A、Bとし、また比較のために130 K−10
超硬合金(線膨張係数5.0 X 10−6/ deg
)、型番5PG422を用いて、同様の研磨処理を施し
同一の装置でダイヤモンドを1μの厚さに被覆したもの
を用意し、これを試料Cとした。またダイヤモンドの被
覆を施さなかった5iJa、 sic、超硬合金の同一
母材を用意し、各々試料A’、 B’及びC′とした
。
これらの試料を用いて表1に示す条件で切削試験を行っ
た。
た。
表 1
その結果10分間切削後のフランク摩耗幅はAが0.0
9mmBが0.1)mmであるのに対し、A’、 B
’では2分間切削後のフランク摩耗幅は各々0.22m
m、0.281であった。一方C及びC′では30秒切
削後のフランク摩耗幅は各々0.22mts、 0.2
Qtsmであった。ffQ チ、S+Ja、SiCにダ
イヤモンドを被覆した場合は著しい寿命の延長が認めら
れるが、超硬合金にダイヤモンドを被覆した場合は被覆
層の効果が認められなかった。
9mmBが0.1)mmであるのに対し、A’、 B
’では2分間切削後のフランク摩耗幅は各々0.22m
m、0.281であった。一方C及びC′では30秒切
削後のフランク摩耗幅は各々0.22mts、 0.2
Qtsmであった。ffQ チ、S+Ja、SiCにダ
イヤモンドを被覆した場合は著しい寿命の延長が認めら
れるが、超硬合金にダイヤモンドを被覆した場合は被覆
層の効果が認められなかった。
Claims (3)
- (1)気相より硬質材料表面にダイヤモンドを析出させ
て被覆したダイヤモンド被覆硬質材料において、基体と
なる該硬質材料の線膨張係数が4.0×10^−^6d
eg^−^1以下であることを特徴とするダイヤモンド
被覆硬質材料。 - (2)硬質材料がSi_3N_4であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載のダイヤモンド被覆硬質
材料。 - (3)硬質材料がSiCであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載のダイヤモンド被覆硬質材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13064085A JPS61291493A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13064085A JPS61291493A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61291493A true JPS61291493A (ja) | 1986-12-22 |
Family
ID=15039088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13064085A Pending JPS61291493A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61291493A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62107067A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-18 | Kyocera Corp | ダイヤモンド被覆切削工具 |
WO1988007599A1 (en) * | 1987-03-23 | 1988-10-06 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Composite diamond particles |
US5071708A (en) * | 1987-10-20 | 1991-12-10 | Showa Denko K.K. | Composite diamond grain |
US5137398A (en) * | 1990-04-27 | 1992-08-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Drill bit having a diamond-coated sintered body |
WO1992014689A1 (fr) * | 1991-02-18 | 1992-09-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Materiau dur a revetement en diamant, pointe a jeter et procede de fabrication de ce materiau et de cette pointe |
US5318836A (en) * | 1989-06-15 | 1994-06-07 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated body |
US5334453A (en) * | 1989-12-28 | 1994-08-02 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated bodies and process for preparation thereof |
JP2601711B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1997-04-16 | 昭和電工株式会社 | 複合ダイヤモンド粒子 |
JP2021142575A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | 日本特殊陶業株式会社 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
Citations (3)
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 |
JPS61117281A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-06-04 | サントレ−ド リミテイド | ダイヤモンドクラツド複合物体を製造するcvd法 |
JPS61124573A (ja) * | 1984-11-21 | 1986-06-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ダイヤモンド被覆基材及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP13064085A patent/JPS61291493A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61117281A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-06-04 | サントレ−ド リミテイド | ダイヤモンドクラツド複合物体を製造するcvd法 |
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 |
JPS61124573A (ja) * | 1984-11-21 | 1986-06-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ダイヤモンド被覆基材及びその製造方法 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62107067A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-18 | Kyocera Corp | ダイヤモンド被覆切削工具 |
WO1988007599A1 (en) * | 1987-03-23 | 1988-10-06 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Composite diamond particles |
US5080975A (en) * | 1987-03-23 | 1992-01-14 | Showa Denko K. K. | Composite diamond granules |
JP2601711B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1997-04-16 | 昭和電工株式会社 | 複合ダイヤモンド粒子 |
US5071708A (en) * | 1987-10-20 | 1991-12-10 | Showa Denko K.K. | Composite diamond grain |
WO1993013015A1 (en) * | 1987-10-20 | 1993-07-08 | Kunio Komaki | Composite diamond grains and process for their production |
US5318836A (en) * | 1989-06-15 | 1994-06-07 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated body |
US5334453A (en) * | 1989-12-28 | 1994-08-02 | Ngk Spark Plug Company Limited | Diamond-coated bodies and process for preparation thereof |
US5137398A (en) * | 1990-04-27 | 1992-08-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Drill bit having a diamond-coated sintered body |
WO1992014689A1 (fr) * | 1991-02-18 | 1992-09-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Materiau dur a revetement en diamant, pointe a jeter et procede de fabrication de ce materiau et de cette pointe |
JP2021142575A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | 日本特殊陶業株式会社 | ダイヤモンド被覆切削工具 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20120140642A (ko) | 고속 기계가공 방법 및 피복 절삭공구 | |
Shibuki et al. | Diamond coating on WC-Co and WC for cutting tools | |
JPS61291493A (ja) | ダイヤモンド被覆硬質材料 | |
JPH03197677A (ja) | ダイヤモンドコーティング工具及びその製造法 | |
JPH09300105A (ja) | 表面被覆超硬合金製スローアウェイインサート | |
JPH0621360B2 (ja) | 耐剥離性にすぐれたダイヤモンド被覆燒結合金及びその製造方法 | |
JP7649468B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2595203B2 (ja) | 高密着性ダイヤモンド被覆焼結合金及びその製造方法 | |
JPS62107067A (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
JPS63306805A (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
JPH02192483A (ja) | ダイヤモンド炭化硅素複合体 | |
JPH04280974A (ja) | 窒化ホウ素被覆硬質材料 | |
JPS61270373A (ja) | ダイヤモンド被覆超硬合金 | |
JPS5925970A (ja) | 被覆超硬合金 | |
JP2844934B2 (ja) | 気相合成ダイヤモンド被覆切削工具の製造法 | |
JPS6257802A (ja) | 硬質炭素被覆部品 | |
KR102525082B1 (ko) | 다이아몬드 코팅 절삭 공구 | |
JPS61201778A (ja) | 被覆超硬合金 | |
Narutaki et al. | Wear Characteristics and Cultlng Performance of Diamond Coated Ceramic Tools | |
KR100576318B1 (ko) | 절삭공구용 다이아몬드 코팅막의 표면조도 개선방법 | |
JPH01259171A (ja) | 硬質被膜被覆切削工具部材 | |
JPH05125542A (ja) | ダイヤモンド薄膜工具の製造方法 | |
JPS6234704A (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
Vaidyanathan | Ceramic Coatings for Cutting Tool Applications | |
JP2001322067A (ja) | 金属炭化物被覆超砥粒の製造方法、金属炭化物被覆超砥粒および超砥粒工具 |