JPH07100858B2 - 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 - Google Patents
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Info
- Publication number
- JPH07100858B2 JPH07100858B2 JP15677986A JP15677986A JPH07100858B2 JP H07100858 B2 JPH07100858 B2 JP H07100858B2 JP 15677986 A JP15677986 A JP 15677986A JP 15677986 A JP15677986 A JP 15677986A JP H07100858 B2 JPH07100858 B2 JP H07100858B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- based cemented
- cemented carbide
- cutting tool
- tungsten carbide
- diamond
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔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、したがってきわめて長期に亘っ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
金製切削工具チップに関するものである。
く、したがってきわめて長期に亘っ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
金製切削工具チッ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。
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。
しかし、上記の低圧気相合成法によって形成されたダイ
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ッ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。
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ッ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。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、基体に
対する付着強度の高いダイヤモンド被覆層を形成し、も
っ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、研究を行なった結果、 （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。
対する付着強度の高いダイヤモンド被覆層を形成し、も
っ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、研究を行なった結果、 （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）したがって、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。
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
被覆層の形成も速くなり、かつその付着強度も高くなる
こと。
〜10μｍの平均粒径をもつものとすると、ダイヤモンド
被覆層の形成も速くなり、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 Organizatio
n）規格の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。
くはISO（International Standardization Organizatio
n）規格の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。
以上（ａ）〜（ｄ）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っ
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、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覆WC基超硬合
金製切削工具チップに特徴を有するものである。
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、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覆WC基超硬合
金製切削工具チッ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
工具チップ（以下、被覆切削チップと略記する）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ップに要
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。
工具チップ（以下、被覆切削チップと略記する）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ップに要
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。
つぎに、この発明の被覆切削チップを実施例により具体
的に説明する。
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1.2μｍのCo粉末、お
よび微細なカーボンブラックを用い、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量はCIS規格
による）、WCの平均粒径、およびロックウェル硬さ（Ａ
スケール）をもったWC基超硬合金基体としてのスローア
ウェイチップを形成した。
均粒径を有する各種のWC粉末、同1.2μｍのCo粉末、お
よび微細なカーボンブラックを用い、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量はCIS規格
による）、WCの平均粒径、およびロックウェル硬さ（Ａ
スケール）をもったWC基超硬合金基体としてのスローア
ウェイチップを形成した。
ついで、例えば特開昭58-91100号公報に記載され、かつ
第１図に概略説明図で示される通り、低圧気相合成法の
１種である熱電子放射材として熱フィラメントを用いた
化学蒸着装置を用い、これの反応容器（直径:120mmの石
英管）１内に設けられた金属タングステン製熱フィラメ
ント３の下方に位置した支持台４上に、上記のエッチン
グ処理後の基体５を載置し、前記熱フィラメント３の上
方位置に開口する反応混合ガス導入管２を通してCH4とH
2からなり、かつCH4／H2：容量比で0.005の反応混合ガ
スを導入し、基体温度:700℃、熱フィラメント温度:200
0℃、反応容器内雰囲気圧力:10torr、反応時間:3〜６時
間の範囲内の所定時間とした条件でダイヤモンド被覆を
行ない、上記基体の表面に第１表に示される平均層厚の
ダイヤモンド被覆層を形成することによって、本発明被
覆切削チップ１〜７および比較被覆切削チップ１〜３を
それぞれ製造した。
第１図に概略説明図で示される通り、低圧気相合成法の
１種である熱電子放射材として熱フィラメントを用いた
化学蒸着装置を用い、これの反応容器（直径:120mmの石
英管）１内に設けられた金属タングステン製熱フィラメ
ント３の下方に位置した支持台４上に、上記のエッチン
グ処理後の基体５を載置し、前記熱フィラメント３の上
方位置に開口する反応混合ガス導入管２を通してCH4とH
2からなり、かつCH4／H2：容量比で0.005の反応混合ガ
スを導入し、基体温度:700℃、熱フィラメント温度:200
0℃、反応容器内雰囲気圧力:10torr、反応時間:3〜６時
間の範囲内の所定時間とした条件でダイヤモンド被覆を
行ない、上記基体の表面に第１表に示される平均層厚の
ダイヤモンド被覆層を形成することによって、本発明被
覆切削チップ１〜７および比較被覆切削チップ１〜３を
それぞれ製造した。
なお、比較被覆切削チップ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。
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ップ１〜７
および比較被覆切削チップ１〜３について、 被削材:Al−18重量％Si合金、 カッタ径：直径160mmのダブルポジタイプ、 切削速度:530m/min、 送 り:0.15mm/刃、 切込み :1mm、 切削時間:100分、 の条件でフライス切削試験を行ない、試験後の切刃にお
けるダイヤモンド被覆層の剥離状態、被削材の溶着状
態、切刃自体の状態を観察し、さらに摩耗量を測定し
た。これらの結果を第１表に示した。
および比較被覆切削チップ１〜３について、 被削材:Al−18重量％Si合金、 カッタ径：直径160mmのダブルポジタイプ、 切削速度:530m/min、 送 り:0.15mm/刃、 切込み :1mm、 切削時間:100分、 の条件でフライス切削試験を行ない、試験後の切刃にお
けるダイヤモンド被覆層の剥離状態、被削材の溶着状
態、切刃自体の状態を観察し、さらに摩耗量を測定し
た。これらの結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆切削チップ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、比較被覆切削チップ１〜３に見られるよう
に、基体の成分組成およびWCの平均粒径のうちのいずれ
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。
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、比較被覆切削チップ１〜３に見られるよう
に、基体の成分組成およびWCの平均粒径のうちのいずれ
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
金製切削工具チップにおいては、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、きわめて長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する
のである。
金製切削工具チップにおいては、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、きわめて長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する
のである。
第１図は熱電子放射材として熱フィラメントを用いる化
学蒸着装置の概略説明図である。 1:反応容器、2:反応混合ガス導入管 3:熱フィラメント、4:支持台 5:基体
学蒸着装置の概略説明図である。 1:反応容器、2:反応混合ガス導入管 3:熱フィラメント、4:支持台 5:基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 博明 埼玉県大宮市北袋町１丁目297 三菱金属 株式会社中央研究所内 (72)発明者 吉村 寛範 東京都品川区西品川１−27−20 三菱金属 株式会社東京製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−91100（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Co:1〜４重量％を含有し、残りが実質的に
炭化タ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、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覆炭化タ
ングステン基超硬合金製切削工具チップ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-95662 | 1986-04-24 | ||
| JP9566286 | 1986-04-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345372A JPS6345372A (ja) | 1988-02-26 |
| JPH07100858B2 true JPH07100858B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=14143704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15677986A Expired - Lifetime JPH07100858B2 (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) | JPH07100858B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68916207T3 (de) * | 1988-12-21 | 1999-11-25 | Mitsubishi Materials Corp., Tokio/Tokyo | Diamantbeschichtetes Werkzeug, Substrate dafür und Verfahren zu dessen Herstellung. |
| 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 |
| US20240217000A1 (en) * | 2021-06-11 | 2024-07-04 | Kyocera Corporation | Coated tool and cutting tool |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP15677986A patent/JPH07100858B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6345372A (ja) | 1988-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |