專利名稱：耐剝離性和耐磨性優(yōu)異的金剛石包覆工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及一種在由碳化鎢基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體表面包覆金剛石薄膜的金剛 石包覆工具，尤其涉及一種在高速切削比強(qiáng)度、比剛性高于金屬材料的CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics.碳素纖維強(qiáng)化塑料)或溶敷性高的Al合金等難切削材料時(shí)，在長(zhǎng) 期使用中發(fā)揮優(yōu)異的耐剝離性和優(yōu)異的耐磨性的金剛石包覆工具。
背景技術(shù)：
以往公知有在由碳化鎢基(WC基)硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體包覆金剛石薄膜的金剛石 包覆工具，例如公知有如下金剛石包覆工具在基體表面反復(fù)進(jìn)行成為金剛石的結(jié)晶生長(zhǎng) 的起點(diǎn)的核附著工序及使金剛石結(jié)晶生長(zhǎng)的結(jié)晶生長(zhǎng)工序，由此包覆結(jié)晶粒徑微細(xì)的金剛 石薄膜，并且公知有在使用該包覆工具的Al合金的切削加工中可獲得優(yōu)異的表面精度。并且，還公知有交替層壓金剛石薄膜，即交替層壓根據(jù)拉曼光譜的非金剛石碳的 峰值強(qiáng)度I2對(duì)金剛石的峰值強(qiáng)度I1的強(qiáng)度比I2A1為0. 7以下的層和I2A1為0. 9以上的 層的金剛石包覆工具，并且還公知有將該包覆工具使用于Al合金的切削加工中時(shí)，韌性、 耐缺損性、耐磨性優(yōu)異。專利文獻(xiàn)1 日本專利公開(kāi)2002-79406號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利公開(kāi)平6497207號(hào)公報(bào)近幾年的切削加工裝置的FA化非常顯著，另一方面對(duì)切削加工的節(jié)省勞力化及 節(jié)能化以及低成本化的要求強(qiáng)烈，伴隨此切削條件逐漸高速化。上述以往包覆工具在將此 使用于通常條件下的切削加工中時(shí)，雖然沒(méi)有產(chǎn)生特別的問(wèn)題，但將此使用于與一般的金 屬材料相比，比強(qiáng)度、比剛性優(yōu)異的CFRP、溶敷性高的Al合金等難切削材料的高速切削中 時(shí)，由于CFRP為碳素纖維和環(huán)氧類樹(shù)脂的復(fù)合材料，所以工具磨損強(qiáng)烈。此外，存在如下問(wèn) 題點(diǎn)由于金剛石的熱膨脹系數(shù)小，且與由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體的熱膨脹差大，所以 根據(jù)切削加工時(shí)的高熱在基體-金剛石膜的界面產(chǎn)生熱應(yīng)力，尤其在長(zhǎng)時(shí)間使用之后，隨 著金剛石包覆的膜厚變薄，變得容易產(chǎn)生基于上述應(yīng)力的金剛石膜的剝離，工具壽命變短。因此，在長(zhǎng)期使用中，期望不會(huì)產(chǎn)生金剛石膜的剝離，同時(shí)發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性的金 剛石包覆工具。本發(fā)明者們從如上所述的觀點(diǎn)出發(fā)，為了開(kāi)發(fā)如下金剛石包覆工具進(jìn)行了深入研 究的結(jié)果，獲得了以下見(jiàn)解該開(kāi)發(fā)目的的金剛石包覆工具尤其在難切削材料CFRP或溶敷 性高的Al合金等的高速切削加工中，金剛石膜具有優(yōu)異的耐剝離性的同時(shí)具有耐磨性，在 長(zhǎng)期使用中發(fā)揮優(yōu)異的切削性能。本發(fā)明的金剛石包覆工具通過(guò)在由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體(基材)表面，例如 根據(jù)熱燈絲法等金剛石氣相合成法交替層壓結(jié)晶性分別不同的金剛石膜A層及B層(與A 層相比，B層的結(jié)晶性相對(duì)高)來(lái)構(gòu)成，但在交替層壓A層、B層時(shí)，若以如下方式形成交替 層壓，即在WC基硬質(zhì)合金基體(基材)側(cè)，A層的合計(jì)層厚La和B層的合計(jì)層厚Lb滿足 0. 6 ^ La/(La+Lb)的關(guān)系，并且在金剛石包覆表面?zhèn)?，A層的合計(jì)層厚La和B層的合計(jì)層厚Lb滿足0. 6 ^ Lb/(La+Lb)的關(guān)系，則由這種交替層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的金剛石包覆工具即使 長(zhǎng)時(shí)間使用也看不到金剛石薄膜的剝離，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)期使用中發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性。在圖1示出本發(fā)明的金剛石包覆工具的側(cè)截面的簡(jiǎn)要圖，但在圖1所示的金剛石 包覆工具的側(cè)截面觀察時(shí)，若對(duì)形成交替層壓的A層、B層的層厚分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使在基 體側(cè)，沿層厚方向形成的A層所占的層厚比例多于B層所占的層厚比例，另一方面，在金剛 石包覆表面?zhèn)?，沿層厚方向形成的B層所占的層厚比例多于A層所占的層厚比例，則可通過(guò) 切削加工時(shí)的高熱緩和根據(jù)WC基硬質(zhì)合金基體(基材)與金剛石膜的熱膨脹差產(chǎn)生的界 面的熱應(yīng)力，其結(jié)果，即使在長(zhǎng)時(shí)間使用之后也能夠抑制產(chǎn)生金剛石薄膜的剝離，可以謀求 工具的長(zhǎng)壽命化的同時(shí)，在金剛石包覆表面?zhèn)纫愿弑壤嬗信cA層相比硬度相對(duì)高的B層， 由此在長(zhǎng)時(shí)間切削加工中，能夠發(fā)揮充分的耐磨性。并且，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了如下內(nèi)容關(guān)于構(gòu)成形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層的 金剛石膜，在利用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡測(cè)定并制作的結(jié)晶面的傾斜角度數(shù)分布圖 中，(110)面或(111)面由該傾斜角度數(shù)分布圖的以0 10度的傾斜角劃分占50%以上度 數(shù)的取向金剛石膜構(gòu)成時(shí)，B層的硬度進(jìn)一步提高，其結(jié)果，耐磨性更進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
該發(fā)明是基于上述見(jiàn)解而完成的，其具有如下特征“ (1) 一種金剛石包覆工具，是在由碳化鎢基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體表面交替層壓包 覆結(jié)晶性互不相同的A層和B層的兩種金剛石膜，所述A層的一層平均層厚為0.03 5 μ m、 所述B層的一層平均層厚為0. 1 5 μ m，金剛石膜的合計(jì)包覆層厚為10 30 μ m的金剛石 包覆工具，其特征在于，在對(duì)構(gòu)成上述A層和B層的金剛石膜進(jìn)行測(cè)定波長(zhǎng)514. 5nm的拉曼光譜時(shí)，根據(jù) 測(cè)定得到的1333 士 5cm-l的峰值最大值I1與1400 1600cm-l的峰值最大值I2之比值I2/ I1,在上述A層中為0. 7 < I2A1 < 0.9，并且在上述B層中為I2A1 < 0.6，另外，形成于基體側(cè)的金剛石膜中的A層的合計(jì)層厚La和B層的合計(jì)層厚Lb滿 足0. 6彡La/(La+Lb)的關(guān)系，并且形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊慕饎偸ぶ械腁層的合計(jì)層 厚La和B層的合計(jì)層厚Lb滿足0. 6彡Lb/ (La+Lb)的關(guān)系。(2)如上述(1)記載的金剛石包覆工具，其特征在于，對(duì)上述B層中至少形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層用傾斜角度數(shù)分布圖表示，其中，所述傾斜角度數(shù)分布圖如下制作使用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡對(duì)存在 于相對(duì)基體表面垂直的薄膜截面研磨面的測(cè)定范圍內(nèi)的晶粒分別照射電子射線，測(cè)定所述 晶粒的結(jié)晶面(110)面及(111)面的法線對(duì)所述基體表面的法線形成的傾斜角，按0.25度 間距劃分所述測(cè)定傾斜角中處于0 45度范圍內(nèi)的測(cè)定傾斜角，同時(shí)總計(jì)存在于各劃分區(qū) 域內(nèi)的度數(shù)而形成傾斜角度數(shù)分布圖，此時(shí)，關(guān)于(110)面或(111)面的至少任一面表示如下傾斜角度數(shù)分布圖，即在 0 10度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域處存在最高峰值的同時(shí)，存在于所述0 10度范圍內(nèi)的 度數(shù)的合計(jì)占傾斜角度數(shù)分布圖中的度數(shù)整體的50 %以上比例。，，接著，對(duì)該發(fā)明的金剛石包覆工具的包覆層進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 被交替層壓的金剛石膜內(nèi)的A層，在進(jìn)行測(cè)定波長(zhǎng)514. 5nm的拉曼光譜時(shí)，根據(jù)測(cè)定得到的1333士5cm-l的峰值最大值I1與1400 1600cm-l的峰值最大值I2之比值I2A1 為0. 7 < VI1 < 0. 9，與后述的B層相比，結(jié)晶性相對(duì)低且由微粒金剛石構(gòu)成。這種結(jié)晶性低且由微粒金剛石構(gòu)成的A層，例如可以在如下條件下進(jìn)行成膜燈絲溫度2000 2300 °C、燈絲-基板間隔10 30mm、基板溫度750 950°C、反應(yīng)壓力0.9 1. 6kPa、反應(yīng)氣體(CH4/H2比)0. 025 0. 08。而且，該A層與B層相比，由于與由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體的熱膨脹系數(shù)差小， 在其界面難以產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，并且A層緩和在與基體的界面產(chǎn)生的熱應(yīng)力的作用大于B 層，所以即使在產(chǎn)生難切削材料的高速切削加工時(shí)的高熱的條件下，金剛石膜的剝離也被 抑制，但如果A層的一層平均膜厚不到0. 03 μ m，則無(wú)法充分發(fā)揮與基體的界面的熱應(yīng)力緩 和作用，另一方面，若A層的一層平均膜厚超過(guò)5 μ m,則作為金剛石包覆整體的硬度下降， 顯出耐磨性下降的傾向，因此將A層的一層平均膜厚定為0. 03 5 μ m。此外，在該發(fā)明中，為了進(jìn)一步發(fā)揮根據(jù)A層和B層的交替層壓的效果，如圖1所 示，將形成于基體側(cè)的金剛石膜中的A層的合計(jì)層厚La和B層的合計(jì)層厚Lb定為滿足 0.6^La/(La+Lb)的關(guān)系(即，將沿層厚方向形成的A層所占的層厚比例設(shè)為大于B層所 占的層厚比例)，并且進(jìn)一步提高金剛石膜對(duì)基體的耐剝離性。如果La/(La+Lb)的值不到0. 6，則雖然金剛石包覆具有優(yōu)異的硬度，但在難切削 材料的高速切削中卻無(wú)法發(fā)揮充分的耐剝離性，因此將La/(La+Lb)的值定為0. 6以上。并且，與A層交替層壓的金剛石膜的B層，在進(jìn)行測(cè)定波長(zhǎng)514. 5nm的拉曼光譜 時(shí)，根據(jù)測(cè)定得到的1333士5cm-l的峰值最大值I1與1400 1600cm-l的峰值最大值I2之 比值I2A1為0. 6 > I2ZI1,^ A層相比，結(jié)晶性高且由粗粒金剛石構(gòu)成。這種結(jié)晶性高且由粗粒金剛石構(gòu)成的B層，例如可以在如下條件下進(jìn)行成膜燈絲溫度2000 2400 V、燈絲-基板間隔10 30mm、基板溫度700 900 °C、反應(yīng)壓力:2.0 6. 67kPa、反應(yīng)氣體(CH4/H2比)0. 005 0. 05。而且，該B層與A層相比耐磨性優(yōu)異，但如果B層的一層平均膜厚不到0. 1 μ m，則 無(wú)法繼續(xù)保持長(zhǎng)期使用中優(yōu)異的耐磨性，另一方面，若B層的一層平均膜厚超過(guò)5 μ m，則因 晶粒粗大化而表面的平滑性下降，變得容易產(chǎn)生缺損，并且導(dǎo)致加工表面精度的下降，因此 將B層的一層平均膜厚定為0. 1 5 μ m。此外，在該發(fā)明中，B層通過(guò)夾入A層而被交替層壓，由此不僅抑制了 B層的晶粒 粗大化，而且在B層產(chǎn)生的裂紋等的擴(kuò)展通過(guò)A層得到阻止，耐缺損性也得到提高。此外，在該發(fā)明中，為了進(jìn)一步發(fā)揮根據(jù)A層和B層的交替層壓的效果，如圖1所 示，如下成膜，即形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊慕饎偸ぶ械腁層的合計(jì)層厚La和B層的合 計(jì)層厚Lb滿足0.6<Lb/(La+Lb)的關(guān)系(即，將沿層厚方向形成的B層所占的層厚比例 設(shè)為大于A層所占的層厚比例)，避免耐缺損性、加工表面精度的下降而進(jìn)一步提高金剛石膜的耐磨性。如果金剛石包覆表面?zhèn)鹊慕饎偸ぶ械腖b/(La+Lb)的值不到0. 6，則在難切削材 料的高速切削中，在長(zhǎng)期使用中無(wú)法發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性，因此將Lb/(La+Lb)的值定為0. 6 以上。并且，對(duì)上述B層中至少形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層用傾斜角度數(shù)分布圖表 示，其中，所述傾斜角度數(shù)分布圖如下制作使用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡對(duì)存在于相對(duì) 基體表面垂直的薄膜截面研磨面的測(cè)定范圍內(nèi)的晶粒分別照射電子射線，測(cè)定所述晶粒的 結(jié)晶面(110)面及(111)面的法線對(duì)所述基體表面的法線形成的傾斜角，按0. 25度間距劃 分所述測(cè)定傾斜角中處于0 45度范圍內(nèi)的測(cè)定傾斜角，同時(shí)總計(jì)存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的 度數(shù)而形成傾斜角度數(shù)分布圖，此時(shí)，關(guān)于(110)面或(111)面的至少任一面，表示如下傾 斜角度數(shù)分布圖，即在0 10度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域處存在最高峰值的同時(shí)，存在于 所述0 10度范圍內(nèi)的度數(shù)的合計(jì)占傾斜角度數(shù)分布圖中的度數(shù)整體的50%以上比例，由 具有這種取向的粗粒金剛石構(gòu)成的B層兼具優(yōu)異的高硬度和耐熱性。在該發(fā)明中，如果由A層和B層的交替層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的金剛石膜的合計(jì)包覆層厚 不到10 μ m，則在難切削材料的高速切削中，無(wú)法在長(zhǎng)期使用中發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性，另一方 面，若金剛石膜的合計(jì)包覆層厚超過(guò)30 μ m，則產(chǎn)生缺損、剝離的危險(xiǎn)性提高，并且加工表面 精度也顯出下降傾向，因此將金剛石膜的合計(jì)包覆層厚定為10 30μπι。發(fā)明效果該發(fā)明的金剛石包覆工具的由微粒金剛石構(gòu)成的A層和由粗粒金剛石構(gòu)成的B層 形成交替層壓結(jié)構(gòu)，此外，在基體側(cè)，A層的合計(jì)層厚La的比率增高，另一方面，在金剛石包 覆表面?zhèn)?，B層的合計(jì)層厚Lb的比率增高，因此可謀求工具基體-金剛石膜界面處的應(yīng)力 緩和，并且具備如下特性耐剝離性優(yōu)異，防止晶粒的粗大化，不存在被切削材料加工表面 精度的下降，耐裂紋傳播性優(yōu)異。此外，B層具有(110)或(111)取向性，因此該發(fā)明的金剛石包覆工具兼具優(yōu)異的 高硬度和耐熱性。從而，即使將該發(fā)明的金剛石包覆工具使用于CFRP、Al合金等難切削材料的高 速切削加工中時(shí)，也具備優(yōu)異的耐剝離性、耐缺損性的同時(shí)，在長(zhǎng)期使用中發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性。


圖1表示本發(fā)明的金剛石包覆工具的側(cè)截面的簡(jiǎn)要圖。圖2表示本發(fā)明立銑刀1的關(guān)于形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層(110)面的傾斜 角度數(shù)分布圖。圖3表示本發(fā)明立銑刀5的關(guān)于形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層(111)面的傾斜 角度數(shù)分布圖。
具體實(shí)施例方式接著，根據(jù)實(shí)施例具體說(shuō)明該發(fā)明的金剛石包覆工具。[實(shí)施例1]
作為原料粉末，準(zhǔn)備具有平均粒徑5. 5 μ m的中粗粒WC粉末、同0. 8 μ m的微粒WC 粉末、同1. 3 μ m的TaC粉末、同1. 2 μ m的NbC粉末、同1. 2 μ m的ZrC粉末、同2. 3 μ m的 Cr3C2 粉末、同 1.5μπι 的 VC 粉末、同 Ι.Ομπι 的(Ti、W)C[以質(zhì)量比計(jì)，TiC/WC = 50/50]粉 末、以及同1. 8 μ m的Co粉末，將這些原料粉末分別配合成表1所示的配合組成，另外加入 石蠟在丙酮中球磨混合M小時(shí)，減壓干燥之后以IOOMPa的壓力擠壓成型為預(yù)定形狀的各 種壓坯，將這些壓坯在6 的真空氣氛中以7°C /分鐘的升溫速度升溫至1370 1470°C范 圍內(nèi)的預(yù)定溫度，在該溫度保持1小時(shí)之后，在爐冷的條件下進(jìn)行燒結(jié)而形成直徑為13mm 的工具基體形成用圓棒燒結(jié)體，另外，從所述圓棒燒結(jié)體以磨削加工分別制造了刀刃部的 直徑X長(zhǎng)度為IOmmX 22mm的尺寸、以及具有螺旋角30度的2片刃四角形形狀的WC基硬 質(zhì)合金制工具基體(立銑刀)C-I C-8。接著，在丙酮中超聲波清洗這些工具基體(立銑刀)C-I C-8的表面，干燥之后 進(jìn)行基于酸溶液的蝕刻和/或基于堿溶液的蝕刻處理，另外使用金剛石粉末泥漿液在超聲 波清洗器中進(jìn)行超聲波處理之后，(al)首先，在燈絲溫度2200°C、燈絲-基板間隔15mm、基板溫度850°C、反應(yīng)壓力0.9kPa、反應(yīng)氣體CH4/H2 = 0.05(其中為體積比)的條件下，在工具基體表面成膜由微粒金剛石構(gòu)成的A層(根據(jù)拉曼光譜的峰值 強(qiáng)度比0. 7 < I2A1 <0.9)，(bl)接著，在燈絲溫度2200°C、燈絲-基板間隔15mm、基板溫度800°C、反應(yīng)壓力4kPa、反應(yīng)氣體CH4/H2 = 0. 035 (其中為體積比)的條件下，在上述A層上成膜由粗粒金剛石構(gòu)成的B層(根據(jù)拉曼光譜的峰值強(qiáng) 度比=I2A1 <0.6)，(cl)對(duì)A層、B層各自的一層膜厚進(jìn)行調(diào)整，以使在基體側(cè)滿足0.6彡La/ (La+Lb)，并且在金剛石包覆表面?zhèn)葷M足0. 6 ( Lb/(La+Lb)，同時(shí)將上述(al)、(bl)反復(fù)進(jìn) 行所需次數(shù)，成膜表2所示的、所希望的層壓數(shù)、所希望的合計(jì)包覆層厚的金剛石薄膜，從 而分別制造了作為本發(fā)明金剛石包覆工具的本發(fā)明金剛石包覆立銑刀(以下，稱為本發(fā)明 立銑刀)1 8。以比較的目的，在對(duì)上述工具基體(立銑刀)C-I C-8的表面施以與上述同樣的 涂覆前處理的狀態(tài)下，分別制造了以與上述實(shí)施例1的(al)相同的條件成膜金剛石薄膜的 比較立銑刀1，以與上述實(shí)施例1的(bl)相同的條件成膜金剛石薄膜的比較立銑刀2，將上 述實(shí)施例1的(al)、(bl)反復(fù)進(jìn)行所需次數(shù)(其中，La/(La+Lb)或Lb/(La+Lb)的值為在 膜厚方向幾乎一定的值)而成膜所希望的層壓數(shù)、所希望的合計(jì)包覆層厚的金剛石薄膜的比較立銑刀3 8。在表3示出各個(gè)薄膜的一層膜厚、層壓數(shù)、合計(jì)包覆層厚。接著，對(duì)上述本發(fā)明立銑刀1 8的形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層及上述比較 立銑刀2 8的粗粒金剛石薄膜制作了傾斜角度數(shù)分布圖，該傾斜角度數(shù)分布圖如下制作 使用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡對(duì)存在于相對(duì)基體表面垂直的薄膜截面研磨面的測(cè)定范 圍內(nèi)的晶粒分別照射電子射線，測(cè)定所述晶粒的結(jié)晶面(110)面及(111)面的法線對(duì)基體 表面的法線形成的傾斜角，按0. 25度間距劃分所述測(cè)定傾斜角中處于0 45度范圍內(nèi)的 測(cè)定傾斜角的同時(shí)，總計(jì)存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而形成。作為一例子，在圖2示出本發(fā)明立銑刀1的關(guān)于形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層 的(110)面的傾斜角度數(shù)分布圖，但本發(fā)明立銑刀1 8及比較立銑刀2 8的粗粒金剛 石薄膜的(110)面的傾斜角度數(shù)分布圖均表示幾乎相同的傾斜角度數(shù)分布圖，在0 10度 范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域處存在最高峰值的同時(shí)，存在于所述0 10度范圍內(nèi)的度數(shù)的合 計(jì)占傾斜角度數(shù)分布圖中的度數(shù)整體的50 %以上的比例。作為一例子，在圖3示出本發(fā)明立銑刀5的關(guān)于形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層 的(111)面的傾斜角度數(shù)分布圖，但本發(fā)明立銑刀1 8及比較立銑刀2 8的粗粒金剛 石薄膜的(111)面的傾斜角度數(shù)分布圖均表示幾乎相同的傾斜角度數(shù)分布圖，在0 10度 范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域處存在最高峰值的同時(shí)，存在于所述0 10度范圍內(nèi)的度數(shù)的合 計(jì)占傾斜角度數(shù)分布圖中的度數(shù)整體的50 %以上的比例。在表2、表3表示關(guān)于本發(fā)明立銑刀1 8及上述比較立銑刀1 8的粗粒金剛石 薄膜測(cè)定的存在最高峰值的傾斜角劃分區(qū)域、存在于0 10度范圍內(nèi)的度數(shù)比例等。并且，對(duì)本發(fā)明立銑刀1 8及比較立銑刀2 4的粗粒金剛石薄膜測(cè)定平均 金剛石粒徑的結(jié)果，在比較立銑刀2 8的粗粒金剛石薄膜中，平均金剛石粒徑為2. 9 7. 5 μ m，另一方面，在本發(fā)明立銑刀1 8的粗粒金剛石薄膜(B層)中，平均金剛石粒徑為 0.8 1.8μπι，因此可知，在本發(fā)明的粗粒金剛石薄膜(B層)中充分抑制了金剛石晶粒的 粗大化。接著，對(duì)上述本發(fā)明立銑刀1 8及上述比較立銑刀1 8分別進(jìn)行如下條件(切 削條件Α)，即碳素纖維和熱硬化型環(huán)氧類樹(shù)脂具有正交層壓結(jié)構(gòu)的被切削材料-平面尺寸 IOOmmX 250mm、厚度5mm的碳素纖維強(qiáng)化樹(shù)脂復(fù)合材料(CFRP)的板材、切削速度240m/min.、槽深(切深量)徑向(ae)2.5mm、軸向(ap)8mm、工作臺(tái)進(jìn)給速度1500mm/分鐘、送風(fēng)條件下的上述CFRP的干式高速側(cè)面切削加工試驗(yàn)，以及如下條件(切削條件B)，即被切削材料-平面尺寸100_X250mm、厚度50_的、JIS · ADC12的板材、切削速度420m/min.、槽深(切深量)徑向(ae)2.5mm、軸向(ap)8mm、工作臺(tái)進(jìn)給速度1200mm/分鐘、送風(fēng)條件下的上述Al合金的干式高速側(cè)面切削加工試驗(yàn)，在任意切削加工試驗(yàn)中都測(cè)定在刀刃部產(chǎn)生缺損為止的切削槽長(zhǎng)度或在被切削材料產(chǎn)生毛刺為止的切削槽長(zhǎng)度。將這些測(cè)定結(jié)果分別示于表4。[表 1]
類別工具基體S己合組成(質(zhì)量％)記號(hào)Co(Ti、W) CTaCNbCZrCCr3C2VCWC工 具C-I55-----中粗粒殘余C-26-10.5---微粒殘余基C-36-1-10.50.5微粒殘余體C-48----0.50.5微粒殘余■“·S 立C-5925101---中粗粒殘余銑C-610----1-微粒殘余刀C-I121791---中粗粒殘余C-86----0.5-中粗粒殘余
權(quán)利要求
1.一種金剛石包覆工具，是在由碳化鎢基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體表面交替層壓包覆結(jié)晶 性互不相同的A層和B層的兩種金剛石膜，所述A層的一層平均層厚為0. 03 5 μ m、所述 B層的一層平均層厚為0. 1 5 μ m，金剛石膜的合計(jì)包覆層厚為10 30 μ m的金剛石包覆 工具，其特征在于，在對(duì)構(gòu)成上述A層和B層的金剛石膜進(jìn)行測(cè)定波長(zhǎng)514. 5nm的拉曼光譜時(shí)，根據(jù)測(cè)定 得到的1333士5cm-l的峰值最大值I1與1400 1600cm_l的峰值最大值I2之比值12/11; 在上述A層中為0. 7 < I2A1 < 0. 9，并且在上述B層中為I2A1 < 0. 6，另外，形成于基體側(cè)的金剛石膜中的A層的合計(jì)層厚La和B層的合計(jì)層厚Lb滿足 0. 6 ^ La/(La+Lb)的關(guān)系，并且形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊慕饎偸ぶ械腁層的合計(jì)層厚 La和B層的合計(jì)層厚Lb滿足0. 6彡Lb/ (La+Lb)的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的金剛石包覆工具，其特征在于，對(duì)上述B層中至少形成于金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層用傾斜角度數(shù)分布圖表示， 其中，所述傾斜角度數(shù)分布圖如下制作使用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡對(duì)存在于相 對(duì)基體表面垂直的薄膜截面研磨面的測(cè)定范圍內(nèi)的晶粒分別照射電子射線，測(cè)定所述晶粒 的結(jié)晶面(110)面及(111)面的法線對(duì)所述基體表面的法線形成的傾斜角，按0. 25度間距 劃分所述測(cè)定傾斜角中處于0 45度范圍內(nèi)的測(cè)定傾斜角，同時(shí)總計(jì)存在于各劃分區(qū)域內(nèi) 的度數(shù)而形成傾斜角度數(shù)分布圖，此時(shí)，關(guān)于(110)面或(111)面中的至少任一面表示如下傾斜角度數(shù)分布圖，即在0 10度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域處存在最高峰值的同時(shí)，存在于所述0 10度范圍內(nèi)的度數(shù) 的合計(jì)占傾斜角度數(shù)分布圖中的度數(shù)整體的50 %以上比例。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐剝離性和耐磨性優(yōu)異的金剛石包覆工具，其在難切削材料的高速切削加工中，發(fā)揮優(yōu)異的耐剝離性、耐磨性。一種在由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的基體表面交替層壓結(jié)晶性互不相同的A層和B層的兩種金剛石膜的金剛石包覆工具，根據(jù)拉曼光譜的1333±5cm-1的峰值最大值I1與1400～1600cm-1的峰值最大值I2之比值，在A層中為0.7＜I2/I1＜0.9，并且在B層中為I2/I1＜0.6，另外在基體側(cè)，A層的合計(jì)層厚(La)和B層的合計(jì)層厚(Lb)滿足0.6≤La/(La+Lb)，并且在金剛石包覆表面?zhèn)?，A層的合計(jì)層厚(La)和B層的合計(jì)層厚(Lb)滿足0.6≤Lb/(La+Lb)，此外，根據(jù)情況金剛石包覆表面?zhèn)鹊腂層在(110)或(111)具有取向性。
文檔編號(hào)B23P15/28GK102059361SQ201010529479
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者大島秀夫, 松木竜一 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社