JPH0466838B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、切削用工具及び耐摩耗用工具に適し
たダイヤモンド被覆部品に関する。 〔従来の技術〕 ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状カーボン
薄膜の製造方法は、特開昭53−10394、特開昭56
−22616及び特開昭58−91100で開示され、これら
の方法を工具に応用しようという試みが特開昭57
−100989で行なわれている。この特開昭57−
100989は、Si3N4及び／又はSiCを基体とし、こ
の基体にダイヤモンドを被覆した被覆セラミツク
ス工具に関するものである。この被覆セラミツク
ス工具は、高温強度が高く、高温化で塑性変形し
難いSi3N4及び／又はSiCを基体とすることによ
つて線引ダイスや切削用工具としての効果を狙つ
たものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 セラミツクス焼結体は、大別して酸化物系焼結
体と非酸化物系焼結体がある。この内、前者とし
ては、例えばAl2O3系セラミツクス焼結体、ZrO2
系セラミツクス焼結体があり、後者としては、例
えばSi3N4系セラミツクス焼結体、SiC系セラミ
ツクス焼結体、TiC系セラミツクス焼結体があ
る。酸化物系セラミツクス焼結体を基体として、
その表面に直接ダイヤモンド被覆層を形成するこ
とは可能ではあるけれどもダイヤモンド被覆層の
核生成密度が低すぎるためにダイヤモンド被覆層
の効果を充分に発揮できないという問題がある。 非酸化物系セラミツクス焼結体を基体とする場
合、その基体が窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素
のみによるセラミツクス焼結体では、窒化ケイ素
及び炭化ケイ素が共有結合性の高い化合物である
ために構成原子の自己拡散係数が小さく、又、高
温で分解及び蒸発し、更にはイオン結晶や金属結
晶のものに比べて粒界エネルギーと表面エネルギ
ーの比が大きいということから本質的に焼結し難
く、従つて緻密な焼結体が得られず、靱性の乏し
いものである。この窒化ケイ素及び／又は炭化ケ
イ素のみによるセラミツクス焼結体からなる基体
の表面にダイヤモンド被覆層を形成した被覆工具
は、基体そのものが脆性であるために切削用工具
や耐摩耗用工具に使用してもダイヤモンド被覆層
の効果を充分に発揮できないという問題がある。 また、基体の靱性を高め、緻密な焼結体にする
ために窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素に金属、
合金又は金属化合物からなる焼結助剤を添加した
非酸化物系セラミツクス焼結体、例えば窒化ケイ
素にAl2O3、AlN、MgO、Y2O3などの焼結助剤
を添加した焼結体があり、この焼結体からなる基
体の表面にダイヤモンド被覆層を形成した被覆工
具は、基体に含有している焼結助剤が基体内部の
靱性を向上させているけれども基体とダイヤモン
ド被覆層との境界にも焼結助剤がガラス状物質も
しくは低級ケイ酸塩となつて所々存在しているた
めに基体とダイヤモンド被覆層の付着強度を阻害
したり、あるいは緻密なダイヤモンド被覆層を形
成し難くしている。このために焼結助剤を含有し
た緻密な非酸化物系セラミツクス焼結体の表面に
直接ダイヤモンド被覆層を形成した被覆工具は、
被覆層と基体との付着性及び被覆層の緻密性が劣
るために、特に使用条件の苛酷な切削用工具等に
使用しても充分な効果を発揮できないという問題
がある。 本発明のダイヤモンド被覆部品は、上記のよう
な問題点を解決したもので、具体的にはダイヤモ
ンド被覆層とセラミツクス焼結体からなる基体と
の間にダイヤモンド被覆層及びセラミツクス焼結
体の両方に対して付着性のすぐれた内層を形成さ
せることによつて従来の問題点を解決したもので
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 一般に、ダイヤモンドは、他物質との濡れ性が
著しく悪く、又、熱膨張率も小さく、更にダイヤ
モンド中への他原子の拡散が少ないなどのために
他の物質からなる基体表面にダイヤモンドを被覆
するのが困難といわれている。そこで本発明者ら
は、ダイヤモンド被覆層を形成するのに最適な相
手材について追究したところ、相手材によつて、
ダイヤモンドの核形成時の核形成密度が大きく異
なり、この核形成密度の高い程ダイヤモンド被覆
層と相手材との付着強度が高く、しかもダイヤモ
ンド被覆層が微細な結晶で、かつ緻密な被覆層に
なることを確認することによつて本発明を完成す
るに至つたものである。 すなわち、本発明のダイヤモンド被覆部品は、
セラミツクス焼結体からなる基体の表面に周期律
表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物、窒化物、酸
化物、ホウ化物並びに酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ケイ
素及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種
の単層もしくは２種以上の多重層でなる第１内層
とこの第１内層の表面に窒化ケイ素、炭化ケイ
素、窒炭化ケイ素の中の少なくとも１種の単層も
しくは２種以上の多重層でなる第２内層とこの第
２内層の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモ
ンド状カーボンでなる外層とを被覆したものであ
る。 このような本発明のダイヤモンド被覆部品の各
構成間における理論的理由については明らかでな
いがダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カー
ボンからなる外層は、外層の有している耐摩耗性
を発揮できて、しかも脆性物質であるために生じ
やすい外層のチツピング又は欠損を出来るだけお
さえ、かつ外層の被覆工程時間が長くならないよ
うに0.1μｍ〜20μｍ厚さにすることが好ましい。
また、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層は、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、窒炭化ケイ素でなる第２内層の表面に形成す
ると微細な結晶粒子になりやすく、しかも緻密で
付着性のすぐれた被覆層になる。特に、第２内層
が窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素の場合には、
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
からなる外層の微細結晶化及び緻密化が著しい傾
向になり好ましいものである。このとき形成する
第２内層は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンからなる外層を被覆する工程で生ず
るグラフアイト又は非晶質カーボンのような軟質
カーボンの第１内層内への侵入を防ぐことがで
き、しかも第２内層の被覆工程時間及び第２内層
内の強度の関係から0.1μｍ〜20μｍ厚さにするこ
とが好ましい。この第２内層と基体との付着性を
高めるために周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の
炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物並びに酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒
化ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体で
なる第１内層を第２内層と基体との間に介在させ
るものである。この第１内層は、第２内層と基体
との付着性を高め、しかも第１内層内の強度が低
下しないように0.05μｍ〜50μｍ厚さにすることが
好ましい。これらの外層、第２内層及び第１内層
を合計した総被覆層厚さは、切削用工具のように
苛酷な条件で使用する場合には2μｍ〜10μｍが好
ましく、特に切刃のシヤープな部品、例えばドリ
ルのような穴あけ工具に利用する場合は2μｍ〜
5μｍの総被覆層厚さであることが好ましい。 基体としては、酸化物系セラミツクス焼結体で
あるAl2O3系焼結体、ZrO2系焼結体と非酸化物系
セラミツクス焼結体であるSi3N4系焼結体、SiC
系焼結体、TiC系焼結体、TiB2系焼結体、ZrB2
系焼結体などが使用できる。この基体の種類によ
つて、基体の表面に接触する第１内層の種類を選
定すればよく、例えば、Si3N4系焼結体からなる
基体の場合は、第１内層がTiN、TaN、AlN、
TiCN、TaCNのような窒素含有化合物が好まし
く、Al2O3系焼結体からなる基体の場合は、第１
内層がAlN、TiN、Tan、TiNC、TiNO、
TiCNO、のような化合物が好ましい。 本発明のダイヤモンド被覆工具の製造方法は、
セラミツクス焼結体からなる基体表面と研磨、洗
浄及び乾燥後、高温CVD法、プラズマCVB法、
スパツター法、イオン注入法、直接窒化法又はイ
オンプレーテイング法などの従来の被覆方法によ
つて基体の表面に第１内層、この第１内層の表面
に第２内層を被覆する。第２内層を被覆後必要な
らば真空又は非酸化性雰囲気中で熱処理する。次
いで、被覆された第２内層の表面を金属ブラシ状
又は微粉末状のもので摩擦もしくは研磨すること
によつて第２内層の表面を活性化して外層を形成
するための核の発生の促進を行なつた後洗浄及び
乾燥し、その後熱フイラメントCVD法、プラズ
マCVD法、イオンビーム法、レーザビーム法、
電子ビーム法、イオン注入法、スパツタリング法
などの従来の被覆方法によつて第２内層の表面に
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
からなる外層を被覆する。一般に、外層を形成す
る工程では、ダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンの他に遊離カーボンの析出が生じや
すく、この遊離カーボンが付着性を阻害するけれ
ども本発明の場合、例えば、窒化ケイ素からなる
第２内層の表面に外層を形成すると外層に接触す
る側の第２内層は、次式(1)に示す反応によつて炭
化ケイ素となり、 Si3N4＋3C→3SiC＋2N2 (1) 第１内層に接触する側の第２内層は、窒化ケイ
素であるという第２内層が２層からなり、遊離カ
ーボンの析出がなく付着強度の高い被覆層とな
る。 ここで述べてきた第１内層及び第２内層は、化
学量論的組成のもの、又は、化学量論的組成に近
い非化学量論的組成のものまで含むものである。
特に外層と付着する第２内層の内、窒化ケイ素
は、α−Si3N4、β−Si3N4又はこれらの混合物
でもよく、炭化ケイ素はα−SiC、β−SiC又は
他の各種結晶構造のSiCもしくはこれらの混合物
でもよく、窒炭化ケイ素はSi4N4Ｃがある。外層
としてのダイヤモンド状カーボンとは、非晶質を
含むが或る程度結晶質のものも含有し、電気抵
抗、光透過率、硬度などの性質がダイヤモンドに
近いものを示す。 〔作用〕 本発明のダイヤモンド被覆部品は、外層が微細
結晶で緻密な層からなり、しかもこの外層が軟質
カーボンの含有しないダイヤモンド及び／又はダ
イヤモンド状カーボンからなるために高硬度で耐
摩耗性にすぐれたものである。また、この外層
は、第２内層の表面に形成するために付着性にす
ぐれているものである。さらに第２内層と基体と
の間には、第２内層と基体の両方に対して付着性
のすぐれた第１内層を介在させるために、第１内
層と第２内層と外層からなる総被覆層全体の耐剥
離性がすぐれたものである。第１内層を形成する
ための基体が、耐塑性変形性、強度及び高硬度が
ある程度あれば酸化物系セラミツクス焼結体又は
非酸化物系セラミツクス焼結体共に使用できるも
のである。このような本発明のダイヤモンド被覆
部品は、耐摩耗性、耐剥離性にすぐれており、し
かも耐塑性変形性、耐食性、耐酸化性にもすぐれ
た被覆部品である。 〔実施例〕 実施例 １ 基体として、重量％でSi3N4−５％AlN−10％
Y2O3セラミツクス焼結体（Si3N4系）、Al2O3−
20％TiC−５％MgOセラミツクス焼結体（Al2O3
系）、TiC−８％VC−８％NbCセラミツクス焼結
体（TiC系）を用いてCIS規格のSNG432形状に
研磨作成し、これを蒸留水及び有機溶剤で洗浄後
乾燥して、第１表に示すようなダイヤモンド被覆
部品を作成した。第１内層としてのTiN層の被
覆は、H2＋30％N2＋４％TiCl4雰囲気中、反応
系内圧力100Torr、基体温度1000℃のCVD法に
より行なつた。このときの析出速度は1μｍ／hr
であつた。また、第２内層としてのSi3N4層の被
覆は、周波数13.56MHzの高周波によるプラズマ
CVD法により行なつた。その被覆条件は、高周
波出力200W、反応系内圧力0.5TorrでN2＋15％
SiH4雰囲気中で行なつた。この場合被覆速度は、
0.5μｍ／hrであつた。さらに、外層であるダイヤ
モンド層の被覆は、周波数2450MHzのマイクロ波
でプラズマCVDにより行なつた。その被覆条件
は、マイクロ波出力300W、反応系内圧力30Torr
でH2＋１％CH4雰囲気中0.5μｍ／hrの被覆速度
で行ない本発明品とした。 比較用として、上記の内TiN層の第１内層及
びSi3N4層の第２内層の工程を除いて基体にダイ
ヤモンド層を直接被覆したものにSi3N4層の第２
内層の工程を除きTiN層の第１内層とダイヤモ
ンド層の外層を被覆したものを比較品とした。 これらの方法で得た本発明品と比較品を比削材
Al−18％Si、切削速度750m／min、送り0.1mm／
rev，切込み0.5mmの切削条件で施削試験を行なつ
た。この結果を第１表に併記した。
たダイヤモンド被覆部品に関する。 〔従来の技術〕 ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状カーボン
薄膜の製造方法は、特開昭53−10394、特開昭56
−22616及び特開昭58−91100で開示され、これら
の方法を工具に応用しようという試みが特開昭57
−100989で行なわれている。この特開昭57−
100989は、Si3N4及び／又はSiCを基体とし、こ
の基体にダイヤモンドを被覆した被覆セラミツク
ス工具に関するものである。この被覆セラミツク
ス工具は、高温強度が高く、高温化で塑性変形し
難いSi3N4及び／又はSiCを基体とすることによ
つて線引ダイスや切削用工具としての効果を狙つ
たものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 セラミツクス焼結体は、大別して酸化物系焼結
体と非酸化物系焼結体がある。この内、前者とし
ては、例えばAl2O3系セラミツクス焼結体、ZrO2
系セラミツクス焼結体があり、後者としては、例
えばSi3N4系セラミツクス焼結体、SiC系セラミ
ツクス焼結体、TiC系セラミツクス焼結体があ
る。酸化物系セラミツクス焼結体を基体として、
その表面に直接ダイヤモンド被覆層を形成するこ
とは可能ではあるけれどもダイヤモンド被覆層の
核生成密度が低すぎるためにダイヤモンド被覆層
の効果を充分に発揮できないという問題がある。 非酸化物系セラミツクス焼結体を基体とする場
合、その基体が窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素
のみによるセラミツクス焼結体では、窒化ケイ素
及び炭化ケイ素が共有結合性の高い化合物である
ために構成原子の自己拡散係数が小さく、又、高
温で分解及び蒸発し、更にはイオン結晶や金属結
晶のものに比べて粒界エネルギーと表面エネルギ
ーの比が大きいということから本質的に焼結し難
く、従つて緻密な焼結体が得られず、靱性の乏し
いものである。この窒化ケイ素及び／又は炭化ケ
イ素のみによるセラミツクス焼結体からなる基体
の表面にダイヤモンド被覆層を形成した被覆工具
は、基体そのものが脆性であるために切削用工具
や耐摩耗用工具に使用してもダイヤモンド被覆層
の効果を充分に発揮できないという問題がある。 また、基体の靱性を高め、緻密な焼結体にする
ために窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素に金属、
合金又は金属化合物からなる焼結助剤を添加した
非酸化物系セラミツクス焼結体、例えば窒化ケイ
素にAl2O3、AlN、MgO、Y2O3などの焼結助剤
を添加した焼結体があり、この焼結体からなる基
体の表面にダイヤモンド被覆層を形成した被覆工
具は、基体に含有している焼結助剤が基体内部の
靱性を向上させているけれども基体とダイヤモン
ド被覆層との境界にも焼結助剤がガラス状物質も
しくは低級ケイ酸塩となつて所々存在しているた
めに基体とダイヤモンド被覆層の付着強度を阻害
したり、あるいは緻密なダイヤモンド被覆層を形
成し難くしている。このために焼結助剤を含有し
た緻密な非酸化物系セラミツクス焼結体の表面に
直接ダイヤモンド被覆層を形成した被覆工具は、
被覆層と基体との付着性及び被覆層の緻密性が劣
るために、特に使用条件の苛酷な切削用工具等に
使用しても充分な効果を発揮できないという問題
がある。 本発明のダイヤモンド被覆部品は、上記のよう
な問題点を解決したもので、具体的にはダイヤモ
ンド被覆層とセラミツクス焼結体からなる基体と
の間にダイヤモンド被覆層及びセラミツクス焼結
体の両方に対して付着性のすぐれた内層を形成さ
せることによつて従来の問題点を解決したもので
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 一般に、ダイヤモンドは、他物質との濡れ性が
著しく悪く、又、熱膨張率も小さく、更にダイヤ
モンド中への他原子の拡散が少ないなどのために
他の物質からなる基体表面にダイヤモンドを被覆
するのが困難といわれている。そこで本発明者ら
は、ダイヤモンド被覆層を形成するのに最適な相
手材について追究したところ、相手材によつて、
ダイヤモンドの核形成時の核形成密度が大きく異
なり、この核形成密度の高い程ダイヤモンド被覆
層と相手材との付着強度が高く、しかもダイヤモ
ンド被覆層が微細な結晶で、かつ緻密な被覆層に
なることを確認することによつて本発明を完成す
るに至つたものである。 すなわち、本発明のダイヤモンド被覆部品は、
セラミツクス焼結体からなる基体の表面に周期律
表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物、窒化物、酸
化物、ホウ化物並びに酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ケイ
素及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種
の単層もしくは２種以上の多重層でなる第１内層
とこの第１内層の表面に窒化ケイ素、炭化ケイ
素、窒炭化ケイ素の中の少なくとも１種の単層も
しくは２種以上の多重層でなる第２内層とこの第
２内層の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモ
ンド状カーボンでなる外層とを被覆したものであ
る。 このような本発明のダイヤモンド被覆部品の各
構成間における理論的理由については明らかでな
いがダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カー
ボンからなる外層は、外層の有している耐摩耗性
を発揮できて、しかも脆性物質であるために生じ
やすい外層のチツピング又は欠損を出来るだけお
さえ、かつ外層の被覆工程時間が長くならないよ
うに0.1μｍ〜20μｍ厚さにすることが好ましい。
また、ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カ
ーボンからなる外層は、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、窒炭化ケイ素でなる第２内層の表面に形成す
ると微細な結晶粒子になりやすく、しかも緻密で
付着性のすぐれた被覆層になる。特に、第２内層
が窒化ケイ素及び／又は炭化ケイ素の場合には、
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
からなる外層の微細結晶化及び緻密化が著しい傾
向になり好ましいものである。このとき形成する
第２内層は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンからなる外層を被覆する工程で生ず
るグラフアイト又は非晶質カーボンのような軟質
カーボンの第１内層内への侵入を防ぐことがで
き、しかも第２内層の被覆工程時間及び第２内層
内の強度の関係から0.1μｍ〜20μｍ厚さにするこ
とが好ましい。この第２内層と基体との付着性を
高めるために周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の
炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物並びに酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、窒
化ホウ素、酸化ケイ素及びこれらの相互固溶体で
なる第１内層を第２内層と基体との間に介在させ
るものである。この第１内層は、第２内層と基体
との付着性を高め、しかも第１内層内の強度が低
下しないように0.05μｍ〜50μｍ厚さにすることが
好ましい。これらの外層、第２内層及び第１内層
を合計した総被覆層厚さは、切削用工具のように
苛酷な条件で使用する場合には2μｍ〜10μｍが好
ましく、特に切刃のシヤープな部品、例えばドリ
ルのような穴あけ工具に利用する場合は2μｍ〜
5μｍの総被覆層厚さであることが好ましい。 基体としては、酸化物系セラミツクス焼結体で
あるAl2O3系焼結体、ZrO2系焼結体と非酸化物系
セラミツクス焼結体であるSi3N4系焼結体、SiC
系焼結体、TiC系焼結体、TiB2系焼結体、ZrB2
系焼結体などが使用できる。この基体の種類によ
つて、基体の表面に接触する第１内層の種類を選
定すればよく、例えば、Si3N4系焼結体からなる
基体の場合は、第１内層がTiN、TaN、AlN、
TiCN、TaCNのような窒素含有化合物が好まし
く、Al2O3系焼結体からなる基体の場合は、第１
内層がAlN、TiN、Tan、TiNC、TiNO、
TiCNO、のような化合物が好ましい。 本発明のダイヤモンド被覆工具の製造方法は、
セラミツクス焼結体からなる基体表面と研磨、洗
浄及び乾燥後、高温CVD法、プラズマCVB法、
スパツター法、イオン注入法、直接窒化法又はイ
オンプレーテイング法などの従来の被覆方法によ
つて基体の表面に第１内層、この第１内層の表面
に第２内層を被覆する。第２内層を被覆後必要な
らば真空又は非酸化性雰囲気中で熱処理する。次
いで、被覆された第２内層の表面を金属ブラシ状
又は微粉末状のもので摩擦もしくは研磨すること
によつて第２内層の表面を活性化して外層を形成
するための核の発生の促進を行なつた後洗浄及び
乾燥し、その後熱フイラメントCVD法、プラズ
マCVD法、イオンビーム法、レーザビーム法、
電子ビーム法、イオン注入法、スパツタリング法
などの従来の被覆方法によつて第２内層の表面に
ダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
からなる外層を被覆する。一般に、外層を形成す
る工程では、ダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状カーボンの他に遊離カーボンの析出が生じや
すく、この遊離カーボンが付着性を阻害するけれ
ども本発明の場合、例えば、窒化ケイ素からなる
第２内層の表面に外層を形成すると外層に接触す
る側の第２内層は、次式(1)に示す反応によつて炭
化ケイ素となり、 Si3N4＋3C→3SiC＋2N2 (1) 第１内層に接触する側の第２内層は、窒化ケイ
素であるという第２内層が２層からなり、遊離カ
ーボンの析出がなく付着強度の高い被覆層とな
る。 ここで述べてきた第１内層及び第２内層は、化
学量論的組成のもの、又は、化学量論的組成に近
い非化学量論的組成のものまで含むものである。
特に外層と付着する第２内層の内、窒化ケイ素
は、α−Si3N4、β−Si3N4又はこれらの混合物
でもよく、炭化ケイ素はα−SiC、β−SiC又は
他の各種結晶構造のSiCもしくはこれらの混合物
でもよく、窒炭化ケイ素はSi4N4Ｃがある。外層
としてのダイヤモンド状カーボンとは、非晶質を
含むが或る程度結晶質のものも含有し、電気抵
抗、光透過率、硬度などの性質がダイヤモンドに
近いものを示す。 〔作用〕 本発明のダイヤモンド被覆部品は、外層が微細
結晶で緻密な層からなり、しかもこの外層が軟質
カーボンの含有しないダイヤモンド及び／又はダ
イヤモンド状カーボンからなるために高硬度で耐
摩耗性にすぐれたものである。また、この外層
は、第２内層の表面に形成するために付着性にす
ぐれているものである。さらに第２内層と基体と
の間には、第２内層と基体の両方に対して付着性
のすぐれた第１内層を介在させるために、第１内
層と第２内層と外層からなる総被覆層全体の耐剥
離性がすぐれたものである。第１内層を形成する
ための基体が、耐塑性変形性、強度及び高硬度が
ある程度あれば酸化物系セラミツクス焼結体又は
非酸化物系セラミツクス焼結体共に使用できるも
のである。このような本発明のダイヤモンド被覆
部品は、耐摩耗性、耐剥離性にすぐれており、し
かも耐塑性変形性、耐食性、耐酸化性にもすぐれ
た被覆部品である。 〔実施例〕 実施例 １ 基体として、重量％でSi3N4−５％AlN−10％
Y2O3セラミツクス焼結体（Si3N4系）、Al2O3−
20％TiC−５％MgOセラミツクス焼結体（Al2O3
系）、TiC−８％VC−８％NbCセラミツクス焼結
体（TiC系）を用いてCIS規格のSNG432形状に
研磨作成し、これを蒸留水及び有機溶剤で洗浄後
乾燥して、第１表に示すようなダイヤモンド被覆
部品を作成した。第１内層としてのTiN層の被
覆は、H2＋30％N2＋４％TiCl4雰囲気中、反応
系内圧力100Torr、基体温度1000℃のCVD法に
より行なつた。このときの析出速度は1μｍ／hr
であつた。また、第２内層としてのSi3N4層の被
覆は、周波数13.56MHzの高周波によるプラズマ
CVD法により行なつた。その被覆条件は、高周
波出力200W、反応系内圧力0.5TorrでN2＋15％
SiH4雰囲気中で行なつた。この場合被覆速度は、
0.5μｍ／hrであつた。さらに、外層であるダイヤ
モンド層の被覆は、周波数2450MHzのマイクロ波
でプラズマCVDにより行なつた。その被覆条件
は、マイクロ波出力300W、反応系内圧力30Torr
でH2＋１％CH4雰囲気中0.5μｍ／hrの被覆速度
で行ない本発明品とした。 比較用として、上記の内TiN層の第１内層及
びSi3N4層の第２内層の工程を除いて基体にダイ
ヤモンド層を直接被覆したものにSi3N4層の第２
内層の工程を除きTiN層の第１内層とダイヤモ
ンド層の外層を被覆したものを比較品とした。 これらの方法で得た本発明品と比較品を比削材
Al−18％Si、切削速度750m／min、送り0.1mm／
rev，切込み0.5mmの切削条件で施削試験を行なつ
た。この結果を第１表に併記した。
【表】
実施例 ２
基体として、重量％でSi3N4−４％MgO−４％
Y2O3セラミツクス焼結体（Si3N4系）、TiC−10
％TiN−10％NbC−10％VCセラミツクス焼結体
（TiC系）を用いてCIS規格SNG432形状に研磨作
成し、これを蒸留水及び有機溶剤で洗浄後乾燥し
て、第２表に示すような本発明のダイヤモンド被
覆工具を作成した。第１内層としてのTiCN層の
被覆は、H2＋15％N2＋４％CH4＋４％TiCl4雰囲
気中、系内圧力80Torr、基体温度1000℃のCVD
法により行なつた。このときの析出速度は、0.8μ
ｍ／hrであつた。また、第２内層としてのSi3N4
層の被覆は、スパツタ法により、Si3N4焼結体を
ターゲツトとし、Ar雰囲気中真空度５×10-2
Torr、高周波出力300W、析出速度1.8μｍ／hrに
て行なつた。この第２内層のSi3N4層を被覆後２
×10-5Torrの真空中900℃で１時間熱処理を行な
つた。次に外層であるダイヤモンド層は、圧力
20Torr、外部加熱900℃、Ｗフイラメント温度
2200℃、原料ガスH2＋0.5％C2H6による熱フイラ
メントCVD法で被覆した。このときの析出速度
は1.2μｍ／hrであつた。 比較用として、上記の内TiNC層の第１内層及
びSi3N4の第２内層の工程を除いて基体にダイヤ
モンド層を直接被覆したものとSi3N4の第２内層
の工程を除きTiNC層の第１内層とダイヤモンド
層の外層を被覆したものを比較品とした。 これらの方法で得た本発明品と比較品を等間隔
に４本のスロツトの入つたAl−10％Si合金を被
削材として、切削速度150m／min、送り0.1mm／
rev、切込み1.0mmの切削条件で断続による施削試
験を行なつた。この結果を第２表に併記した。
Y2O3セラミツクス焼結体（Si3N4系）、TiC−10
％TiN−10％NbC−10％VCセラミツクス焼結体
（TiC系）を用いてCIS規格SNG432形状に研磨作
成し、これを蒸留水及び有機溶剤で洗浄後乾燥し
て、第２表に示すような本発明のダイヤモンド被
覆工具を作成した。第１内層としてのTiCN層の
被覆は、H2＋15％N2＋４％CH4＋４％TiCl4雰囲
気中、系内圧力80Torr、基体温度1000℃のCVD
法により行なつた。このときの析出速度は、0.8μ
ｍ／hrであつた。また、第２内層としてのSi3N4
層の被覆は、スパツタ法により、Si3N4焼結体を
ターゲツトとし、Ar雰囲気中真空度５×10-2
Torr、高周波出力300W、析出速度1.8μｍ／hrに
て行なつた。この第２内層のSi3N4層を被覆後２
×10-5Torrの真空中900℃で１時間熱処理を行な
つた。次に外層であるダイヤモンド層は、圧力
20Torr、外部加熱900℃、Ｗフイラメント温度
2200℃、原料ガスH2＋0.5％C2H6による熱フイラ
メントCVD法で被覆した。このときの析出速度
は1.2μｍ／hrであつた。 比較用として、上記の内TiNC層の第１内層及
びSi3N4の第２内層の工程を除いて基体にダイヤ
モンド層を直接被覆したものとSi3N4の第２内層
の工程を除きTiNC層の第１内層とダイヤモンド
層の外層を被覆したものを比較品とした。 これらの方法で得た本発明品と比較品を等間隔
に４本のスロツトの入つたAl−10％Si合金を被
削材として、切削速度150m／min、送り0.1mm／
rev、切込み1.0mmの切削条件で断続による施削試
験を行なつた。この結果を第２表に併記した。
以上の結果、本発明のダイヤモンド被覆部品
は、耐摩耗性と被覆層の耐剥離性にすぐれている
ことから静的な耐摩耗用部品のみでなく或る程度
衝撃力が加わる用途、例えば施削工具は勿論のこ
と断続を共なうような施削工具、フライス具、エ
ンドミル、ドリル、半導体基板用ミクロンドリル
などの穴あけ工具を含めた切削用工具、又、印字
ピンのピン先端もしくは紙及びカセツト用テープ
等の切断用スリツターを含めた耐摩耗用工具に応
用できる産業上有用な材料である。
は、耐摩耗性と被覆層の耐剥離性にすぐれている
ことから静的な耐摩耗用部品のみでなく或る程度
衝撃力が加わる用途、例えば施削工具は勿論のこ
と断続を共なうような施削工具、フライス具、エ
ンドミル、ドリル、半導体基板用ミクロンドリル
などの穴あけ工具を含めた切削用工具、又、印字
ピンのピン先端もしくは紙及びカセツト用テープ
等の切断用スリツターを含めた耐摩耗用工具に応
用できる産業上有用な材料である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツク焼結体かなる基体の表面に周期律
表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物、窒化物、酸
化物、ホウ化物並びに酸化アルミニウム、窒化ア
ルミニウム、炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ケイ
素及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種
の単層もしくは２種以上の多重層でなる第１内層
と該第１内層の表面に窒化ケイ素、炭化ケイ素、
窒炭化ケイ素の中の少なくとも１種の単層もしく
は２種以上の多重層でなる第２内層と該第２内層
の表面にダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状
カーボンでなる外層とを被覆したことを特徴とす
るダイヤモンド被覆部品。 ２ 上記第１内層が0.05μｍ〜50μｍ厚さであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダイ
ヤモンド被覆部品。 ３ 上記第２内層が0.1μｍ〜20μｍ厚さであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載のダイヤモンド被覆部品。 ４ 上記外層が0.1μｍ〜20μｍ厚さであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第
３項記載のダイヤモンド被覆部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22732884A JPS61106478A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被覆部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22732884A JPS61106478A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被覆部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61106478A JPS61106478A (ja) | 1986-05-24 |
| JPH0466838B2 true JPH0466838B2 (ja) | 1992-10-26 |
Family
ID=16859086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22732884A Granted JPS61106478A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | ダイヤモンド被覆部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61106478A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2604155B2 (ja) * | 1986-05-28 | 1997-04-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆層を有するセラミックス工具 |
| US4801510A (en) * | 1987-09-02 | 1989-01-31 | Kennametal Inc. | Alumina coated silcon carbide whisker-alumina composition |
| JP2623611B2 (ja) * | 1987-11-17 | 1997-06-25 | 株式会社ニコン | 硬質炭素膜被覆を施した金属基体 |
| US5190824A (en) | 1988-03-07 | 1993-03-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating |
| US6224952B1 (en) | 1988-03-07 | 2001-05-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP22732884A patent/JPS61106478A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61106478A (ja) | 1986-05-24 |
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