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JP3033169B2 - Diamond-coated indexable insert and method for producing the same - Google Patents

Diamond-coated indexable insert and method for producing the same

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Publication number
JP3033169B2
JP3033169B2 JP2269214A JP26921490A JP3033169B2 JP 3033169 B2 JP3033169 B2 JP 3033169B2 JP 2269214 A JP2269214 A JP 2269214A JP 26921490 A JP26921490 A JP 26921490A JP 3033169 B2 JP3033169 B2 JP 3033169B2
Authority
JP
Japan
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diamond
treated
heat
base material
flank
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2269214A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH04146005A (en
Inventor
直也 大森
俊雄 野村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE69131846T priority patent/DE69131846T2/en
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Priority to US07/910,094 priority patent/US5328761A/en
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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 イ.発明の目的 (a) 産業上の利用分野 本発明は、Al−Si合金を始めとする各種の軽合金を高
速にて長時間切削可能とするダイヤモンド被覆高硬度材
料およびスローアウェイチップに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a diamond-coated high-hardness material and a throw-away insert that can cut various light alloys such as an Al-Si alloy at a high speed for a long time. .

(b) 従来の技術 表面被覆工具として、超硬合金基材の表面にPVD法やC
VD法によりTi、Hf、Zrの炭化物、窒化物、炭窒化物、お
よびAlの酸化物の単層もしくは複層を形成させた表面被
覆スローアウェイチップが広く実用に供されている。
(B) Conventional technology As a surface coating tool, PVD method or C
Surface-coated indexable inserts in which a single layer or multiple layers of carbides, nitrides, carbonitrides, and oxides of Al, Ti, Hf, and Zr are formed by the VD method are widely used.

また、ダイヤモンドは極めて硬度が高く、かつ化学的
に安定しているため、Al、Cuや実用に供されている軽金
属の合金とはほとんど反応しない。そのため、切削工具
に適応させた場合、ダイヤモンドを用いてこのような軽
金属、もしくはこれらの合金を高速にて切削すると、被
削材の仕上げ面が極めて良好に仕上がるため、単結晶、
焼結ダイヤモンド切削工具あるいはダイヤモンド被覆切
削工具が広く実用に供されている。
In addition, since diamond has extremely high hardness and is chemically stable, it hardly reacts with Al, Cu and alloys of light metals used for practical use. Therefore, when adapted to a cutting tool, when cutting such light metals or their alloys at high speed using diamond, the finished surface of the work material is extremely excellent, so that a single crystal,
Sintered diamond cutting tools or diamond coated cutting tools are widely used in practice.

(c) 発明が解決しようとする課題 ところが、ダイヤモンド被覆工具の多くは基材とダイ
ヤモンド被覆層の密着強度が不足しているため、ダイヤ
モンド被覆層が剥離することにより寿命にいたる場合が
多い。この原因として、 1)ダイヤモンドは極めて安定な物質であり、あらゆる
物質と化合物をつくらないため、ダイヤモンド被覆層と
基材は分子間引力にて接合されているためと考えられ
る。分子間引力は、化学的な化合物を形成することによ
り接合されている被覆層に比べて、基材との密着強度は
低い。
(C) Problems to be Solved by the Invention However, since many diamond-coated tools have insufficient adhesion strength between the substrate and the diamond-coated layer, the life of the diamond-coated layer is often extended by peeling of the diamond-coated layer. The reasons for this are as follows: 1) Diamond is an extremely stable substance and does not form a compound with any substance, so that the diamond coating layer and the base material are joined by intermolecular attraction. As for the intermolecular attractive force, the adhesion strength to the substrate is lower than that of the coating layer bonded by forming a chemical compound.

2)ダイヤモンドと基材の熱膨張係数が大きく異なり、
ダイヤモンド被覆層中に残留応力が発生している。この
ため、密着強度が低い。
2) The coefficient of thermal expansion between the diamond and the substrate is significantly different,
Residual stress is generated in the diamond coating layer. Therefore, the adhesion strength is low.

の2つが考えられる。There are two possibilities.

基材とダイヤモンド被覆層との境界にて、双方の接触
面積が大きいほど、分子間引力が強くなり、ダイヤモン
ド被覆層の基材への密着強度は高くなる。また、基材表
面でのダイヤモンドの核発生密度が高いほど、基材とダ
イヤモンド被覆層との接触面積が大きくなる。
As the contact area between the substrate and the diamond coating layer increases, the intermolecular attraction increases, and the adhesion strength of the diamond coating layer to the substrate increases. The higher the nucleation density of diamond on the surface of the substrate, the larger the contact area between the substrate and the diamond coating layer.

これらを実現する手段として、具体的には、ダイヤモ
ンド砥粒にて、基材に傷つけ処理を行なったり、ダイヤ
モンド砥粒と基材を水中に投じ、超音波振動を与え、ダ
イヤモンド砥粒によって基材に傷つけ処理を行なった
り、基材を酸、アルカリ等にてエッチングし、基材表面
に微少な凹凸をつけ、基材表面の面積を大きくする等の
処理がなされてはいるが、いまだ母材と充分な密着強度
をもったダイヤモンド被覆層は得られていないのが現状
である。
As means for realizing these, specifically, a diamond abrasive grain is used to damage the base material, or the diamond abrasive grain and the base material are thrown into water, ultrasonic vibration is applied, and the base material is The surface of the base material has been treated, for example, by damaging the base material or etching the base material with an acid or alkali to make fine irregularities on the base material surface and increasing the surface area of the base material. At present, a diamond coating layer having sufficient adhesion strength has not been obtained.

また、ダイヤモンドとほぼ同じ熱膨張係数をもった基
材として特開昭61−291493号公報では、Si3N4を主成分
とする焼結体、およびSiCを主成分とする焼結体を提案
している。これらを用いることにより、熱残留応力によ
るダイヤモンド被覆層の剥離現象は見られなくなった
が、依然表面処理の問題があり、いまだ母材と充分な密
着強度をもったダイヤモンド被覆層は得られていないの
が現状である。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-291493, a sintered body mainly composed of Si 3 N 4 and a sintered body mainly composed of SiC are proposed as substrates having substantially the same thermal expansion coefficient as diamond. doing. By using these, the peeling phenomenon of the diamond coating layer due to residual thermal stress was not observed, but there was still a problem of surface treatment, and a diamond coating layer having sufficient adhesion strength with the base material has not yet been obtained. is the current situation.

ロ.発明の構成 そこで、すぐれた耐剥離性を持ったダイヤモンド被覆
層および基材を研究、開発する上で、前述の理由によ
り、本発明者たちは基材の表面状態に着目し、研究を重
ねた結果、基材をSi3N4を主成分とする混合粉末を成
型、焼結し、表面が焼結肌状態となっている基材にダイ
ヤモンド被覆層を形成した場合、高い密着強度を持つこ
とを発見した。
B. Structure of the invention Therefore, in researching and developing a diamond coating layer and a substrate having excellent peeling resistance, for the reasons described above, the present inventors focused on the surface state of the substrate and repeated the research. As a result, when the base material is formed by molding and sintering a mixed powder mainly composed of Si 3 N 4 , and when the diamond coating layer is formed on the base material whose surface is in a sintered skin state, it has a high adhesion strength Was found.

さらに、焼結後、一度研削した基材に対しても、再度
熱処理し、表面状態を研削する前の焼結肌(以後、熱処
理肌と呼ぶ)状態にしても、先程同様、ダイヤモンド被
覆層を形成した場合に、高い密着強度を持つことを発見
した。
Furthermore, after sintering, the substrate once ground is heat-treated again to obtain a sintered surface before grinding the surface (hereinafter referred to as a heat-treated surface). It has been found that when formed, it has high adhesion strength.

基材として、Si3N4を主成分とする焼結体を選んだ理
由は、Si3N4の熱膨張係数がダイヤモンドのそれに近
く、熱膨張係数が発生しにくい為である。
The reason why the sintered body containing Si 3 N 4 as a main component was selected as the base material is that the thermal expansion coefficient of Si 3 N 4 is close to that of diamond and the thermal expansion coefficient is hardly generated.

さらに、Si3N4を主成分とする混合粉末を成型、焼結
することにより作成された基材の表面はSi3N4の柱状晶
組織が自由成長するため、粗大な柱状晶が存在する。自
由成長した柱状晶組織の存在による効果として、以下の
2点が考えられる。
Furthermore, the surface of the base material created by molding and sintering a mixed powder containing Si 3 N 4 as a main component has coarse columnar crystals because the columnar crystal structure of Si 3 N 4 grows freely. . The following two points can be considered as effects due to the presence of the columnar crystal structure that has grown freely.

1) 表面のSi3N4の柱状晶組織が自由成長するため、
粗大な柱状晶となる。このため、表面は、研削肌に比べ
て凹凸があり、基材とダイヤモンド被覆層との接触面積
が大きくなる。
1) Since the columnar structure of Si 3 N 4 on the surface grows freely,
It becomes a coarse columnar crystal. For this reason, the surface has irregularities as compared with the ground surface, and the contact area between the substrate and the diamond coating layer increases.

2) 結晶粒界が特異点となり、ダイヤモンドの核発生
が生じ易い。
2) The crystal grain boundary becomes a singular point, and nucleation of diamond is likely to occur.

研削肌においては、自由成長したSi3N4の柱状晶組織
の存在はまったく見られず、また焼結肌ほど面に凹凸は
なく、結晶粒の粒界も明瞭ではない。
On the ground surface, no columnar structure of free-grown Si 3 N 4 is seen at all, and the surface is not as uneven as the sintered surface, and the grain boundaries of the crystal grains are not clear.

また、基材の具体的組成として、α−Si3N4を50%以
上含むSi3N4粉末を主成分とし、Al2O3、Y2O3、MgO、Al
N、SiO2から選ばれた焼結助剤を少なくとも1種以上、
計1〜50wt%含有する混合粉末を焼結したものが望まし
い。まず、α−Si3N4を50%以上のは、いかなる条件に
て焼結しても、β−Si3N4の柱状晶組織化が不十分とな
り、基材そのものの強度、靭性ともに低下するためであ
る。また、Si3N4は共有結合性物質であり、焼結性が悪
いことが知られている。しかし、焼結助剤としてAl
2O3、Y2O3、MgO、AlN、SiO2のうち少なくとも一種以
上、計1〜50wt%を混合した場合、良好な焼結性を示
し、かつβ−Si3N4の柱状晶組織化も促進されることが
判った。
Further, as a specific composition of the base material, Si 3 N 4 powder containing 50% or more of α-Si 3 N 4 as a main component, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, Al
N, at least one sintering aid selected from SiO 2 ,
It is desirable that the mixed powder containing a total of 1 to 50% by weight be sintered. First, when α-Si 3 N 4 is 50% or more, the columnar crystal structure of β-Si 3 N 4 becomes insufficient and the strength and toughness of the base material are reduced even if sintered under any conditions. To do that. Also, Si 3 N 4 is a covalent substance and is known to have poor sinterability. However, Al as a sintering aid
When at least one of 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, AlN, and SiO 2 , a total of 1 to 50 wt% is mixed, good sinterability is exhibited, and a columnar crystal structure of β-Si 3 N 4 It was also found that the promotion of the conversion was promoted.

合計での添加量を50wt%以上とした場合、本焼結体そ
のものの強度が低下するため、50wt%以下が望ましい。
また、本焼結助剤以外のその他の成分として、Tiの炭化
物、窒化物または炭窒化物を始めとする各種化合物や、
ホウ化物などの硬化物質、または/およびZrO2、HfO2
どの高温物性を向上させる添加物を用いることができる
ことは当然である。焼結温度については1600℃以下で
は、粒成長が不十分であり、焼結体の強度が著しく低下
し、また2000℃以上では、Si3N4の分解が始まるため、1
600〜2000℃とした。雰囲気ガスに関しては、ガス種に
関しては、N2ガス以外ではSi3N4が分解する。また、1at
m以下ではSi3N4が分解し、また3000atm以上は工業的実
用化が困難であるため1〜3000atmのN2ガス雰囲気中が
望ましい。
When the total amount of addition is 50 wt% or more, the strength of the present sintered body itself is reduced.
In addition, as other components other than the sintering aid, various compounds such as carbides, nitrides or carbonitrides of Ti,
Naturally, it is possible to use a hardened substance such as a boride, and / or an additive that improves high-temperature properties such as ZrO 2 or HfO 2 . At a sintering temperature of 1600 ° C or lower, grain growth is insufficient, the strength of the sintered body is significantly reduced, and at a temperature of 2,000 ° C or higher, decomposition of Si 3 N 4 starts.
600-2000 ° C. Regarding the atmospheric gas, Si 3 N 4 is decomposed except for N 2 gas. Also, 1at
decomposed Si 3 N 4 is m or less, also 3000atm above is desirable in an N 2 gas atmosphere 1~3000atm for industrial practical use is difficult.

また、焼結時間に関しては30分以下では結晶粒の緻密
化が不十分となり、また5時間以上では結晶粒が粗大化
し、強度が低下するため30分〜5時間の範囲が良好であ
る。
If the sintering time is less than 30 minutes, the densification of the crystal grains becomes insufficient, and if the sintering time is more than 5 hours, the crystal grains become coarse and the strength is reduced, so that the range of 30 minutes to 5 hours is good.

上記の焼結条件にて本基材を焼結した場合、基材表面
にはSi3N4の柱状晶の存在が認められた。
When this substrate was sintered under the above sintering conditions, existence of columnar crystals of Si 3 N 4 was recognized on the surface of the substrate.

焼結肌に被覆することは、経済的見地からも、研削仕
上げに用する加工費の分だけ製造費用を安価なものとす
ることが出来るという利点もある。このようにして得ら
れたダイヤモンド被覆高硬度材料は、スローアウェイチ
ップ、ドリル、エンドミル、耐摩工具、ボンディングツ
ール等の広い範囲に応用することができる。
Coating the sintered skin also has an advantage that the manufacturing cost can be reduced by the processing cost used for the grinding finish from an economical viewpoint. The diamond-coated high hardness material thus obtained can be applied to a wide range of throw-away tips, drills, end mills, wear tools, bonding tools and the like.

複雑な形状のスローアウェイチップ、高い寸法精度が
要求されるスローアウェイチップに関しては、一度焼結
したチップの一部、もしくは全面を研削し、必要に応じ
ては刃先処理を施したスローアウェイチップを1300〜20
00℃の温度範囲でN2ガスまたは/および不活性ガス雰囲
気中にて熱処理した。なお、ガス圧力範囲は1〜3000at
mにて行った。これにより、チップの全面を熱処理肌と
した。熱処理の条件として、温度が1300℃以下の場合、
研削肌の組織の変化は見られず、また、2000℃を越える
と、Si3N4の分解反応が生じるため、温度範囲を1300〜2
000℃に限定した。雰囲気ガス種に関してはN2ガスまた
は/および不活性ガス以外ではSi3N4の分解反応が生じ
る。
For throw-away inserts with complex shapes and those requiring high dimensional accuracy, a part or entire surface of the once-sintered insert is ground, and if necessary, a cut-away insert that has been subjected to cutting edge treatment is used. 1300-20
Heat treatment was performed in a temperature range of 00 ° C. in an atmosphere of N 2 gas and / or an inert gas. The gas pressure range is 1 to 3000at
m. As a result, the entire surface of the chip was heat treated. When the temperature is 1300 ° C or less,
No change in the texture of the ground surface is observed, and when the temperature exceeds 2000 ° C., a decomposition reaction of Si 3 N 4 occurs.
Limited to 000 ° C. Regarding the type of atmospheric gas, a decomposition reaction of Si 3 N 4 occurs except for N 2 gas and / or inert gas.

本基材の研削肌においては、Si3N4の柱状晶の存在は
認められなかったが、上記の熱処理条件にて、本スロー
アウェイチップを熱処理した場合、本基材表面の熱処理
肌には、焼結肌同様、Si3N4の柱状晶の存在が認められ
た。
On the ground surface of the present substrate, the presence of columnar crystals of Si 3 N 4 was not recognized, but under the above heat treatment conditions, when the present throw-away chip was heat-treated, As in the case of sintered skin, the presence of columnar crystals of Si 3 N 4 was recognized.

さらに、寸法精度の必要に応じては全面熱処理肌とな
ったスローアウェイチップの一部を研削した。
Further, if necessary for dimensional accuracy, a part of the throw-away tip, which had been entirely heat treated, was ground.

熱処理肌に関しても、ダイヤモンド被覆層を形成した
場合、研削肌と比べて、はるかに高い密着強度を示し、
また焼結肌と同等の密着強度を示した。これは、熱処理
肌においても、焼結肌と同様の柱状晶組織が存在するた
めである。
Regarding the heat-treated skin, when the diamond coating layer is formed, it shows a much higher adhesion strength than the ground skin,
In addition, it showed the same adhesive strength as that of the sintered skin. This is because even the heat-treated skin has the same columnar crystal structure as the sintered skin.

本発明においては、高い密着強度を持ち、熱残留応力
が存在しないダイヤモンド被覆層を形成できたため、一
般にされている硬質被覆層の層厚を上回る200μm以上
の層厚を設けることも可能となった。
In the present invention, it was possible to form a diamond coating layer having high adhesion strength and no thermal residual stress, so that it was possible to provide a layer thickness of 200 μm or more, which is larger than the thickness of a generally used hard coating layer. .

なお、層厚に関しては、0.1μm以下では被覆層によ
る耐摩耗性の向上が認められず、また200μm以上の被
覆層を形成した場合でも、もはや大きな耐摩耗性の向上
が認められないため、スローアウェイチップとしては不
経済であるため、0.1μm〜200μmの範囲が良好であ
る。
Regarding the layer thickness, if the coating thickness is 0.1 μm or less, no improvement in wear resistance due to the coating layer is observed, and even if a coating layer with a thickness of 200 μm or more is formed, no significant improvement in wear resistance is observed anymore. Since it is uneconomical as an away chip, the range of 0.1 μm to 200 μm is good.

なお、本願でスローアウェイチップの上面はすくい面
を意味し、下面は上面に対向する面を意味する。
In the present application, the upper surface of the throw-away chip means a rake surface, and the lower surface means a surface facing the upper surface.

以下実施例にて詳細に説明する。 Hereinafter, the embodiment will be described in detail.

〔実施例〕〔Example〕

次に、この発明の表面硬質部材を実施例により、具体
的に説明する。
Next, the surface hard member of the present invention will be specifically described with reference to examples.

母材として、組成はSi3N4基のセラミック(具体的に
はSi3N4−4wt%Al2O3−4wt%ZrO2−3wt%Y2O3)混合粉
末を1800℃、5atmのN2雰囲気ガス中で1hr焼結し、形状
がSPG422のスローアウェイチップ、素材表面に、短径2
μm、長さ4μmのSi3N4の柱状晶組織が認められた。
As a base material, a composition of ceramics based on Si 3 N 4 (specifically, Si 3 N 4 −4 wt% Al 2 O 3 −4 wt% ZrO 2 −3 wt% Y 2 O 3 ) mixed powder at 1800 ° C. and 5 atm and 1hr sintered in an N 2 atmosphere gas, the throw-away tip shape SPG422, the material surface, minor 2
[mu] m, columnar crystal structure the Si 3 N 4 of length 4μm was observed.

まず、焼結肌と研削肌の比較を行うため、以下の母材
チップを作製した。なお、チップの刃先処理の概略図を
第一図に示した。
First, in order to compare the sintered surface and the ground surface, the following base material chips were produced. In addition, the schematic diagram of the cutting edge processing of a chip is shown in FIG.

図中αは25゜、βは11゜、lは0.05mmとした。 In the figure, α was 25 °, β was 11 °, and 1 was 0.05 mm.

1.2.全面焼結肌のチップ 3. 刃先処理として、0.05×25゜のNL加工を施し、その
他の部分は焼結肌のままとしたチップ 4. 上下面研削と前述の刃先処理を施し、逃げ面は焼結
肌としたチップ 5. 逃げ面研削と前述の刃先処理を施し、上下面は焼結
肌としたチップ さらに熱処理肌の効果確認を行なうため、前述のチッ
プに対し、上下面および逃げ面を研削し、前述の0.05×
25゜のNL刃先処理を施したチップを作製した。このと
き、スローアウェイチップの研削肌表面には、柱状晶組
織が存在しないことを確認した。このチップを1700℃、
5atmN2ガス雰囲気にて1hr、熱処理を行なった。
1.2. Insert with a sintered surface on the whole surface. 3. As an edge treatment, a NL process of 0.05 x 25 mm is applied, and the other portion is a sintered surface. 4. Grinding the upper and lower surfaces and applying the above-mentioned edge treatment to escape. The surface is a chip with a sintered surface. 5. The flank surface is ground and the cutting edge processing is performed as described above, and the upper and lower surfaces are a chip with a sintered surface. Grind the surface and use the 0.05 ×
A tip with a 25 mm NL cutting edge was prepared. At this time, it was confirmed that no columnar crystal structure was present on the ground surface of the throw-away insert. 1700 ℃,
Heat treatment was performed in a 5 atmN 2 gas atmosphere for 1 hour.

6.7.全面を熱処理肌としたチップ 8. 刃先処理面(以下NL面と呼ぶ)のみを研削し、逃げ
面、すくい面ともに熱処理肌としたチップ 9. 上下面、およびNL面を研削し、逃げ面のみを熱処理
肌としたチップ 10. 逃げ面、およびNL面を研削し、上下面のみを熱処
理としたチップ 11. 逃げ面、上下面を研削し、NL面のみを熱処理肌と
したチップ 12. 逃げ面を研削し、上下面、NL面のみを熱処理肌し
たチップ 13. 上下面を研削し、逃げ面、NL面のみを熱処理肌し
たチップ 本熱処理条件では、熱処理前、柱状晶組織が認められ
なかったスローアウェイチップの研削肌表面に、短径1.
5μm、長さ3μmのSi3N4の柱状晶組織が認められた。
6.7. Insert with heat treated surface on whole surface 8. Grind only the edge-treated surface (hereinafter referred to as NL surface), and insert with heat treated skin on both flank and rake surface 9. Grind and relieve upper and lower surfaces and NL surface Chip with heat-treated skin only on the side 10. Chip with flank and NL surface ground and heat-treated only on upper and lower surfaces 11. Chip with flank, upper and lower surfaces ground and only heat-treated on NL surface 12. Chip with flank ground and heat-treated only upper and lower surfaces, NL surface 13. Chip with upper and lower surfaces ground and heat-treated only flank and NL surface Under these heat treatment conditions, a columnar crystal structure was observed before heat treatment. The short diameter 1.
A columnar crystal structure of Si 3 N 4 having a length of 5 μm and a length of 3 μm was observed.

これらの切削チップを2.45GHzのμ波プラズマCVD装置
を用いて1000℃に加熱し、全圧を80Torrとした水素−メ
タン2%の混合プラズマ中にて4〜100時間保持し、ダ
イヤモンド被覆層をチップの上面全体、および逃げ面の
切れ刃近傍、およびNL面に形成することにより第1表に
示した本発明ダイヤモンドスローアウェイチップ6〜1
3、および比較チップ1〜7を準備した。
These cutting tips were heated to 1000 ° C. using a 2.45 GHz microwave plasma CVD apparatus, and kept in a mixed plasma of 2% hydrogen-methane at a total pressure of 80 Torr for 4 to 100 hours to form a diamond coating layer. The diamond throw-away inserts 6-1 of the present invention shown in Table 1 by being formed on the entire upper surface of the insert, near the cutting edge of the flank, and on the NL surface.
3, and comparative chips 1 to 7 were prepared.

なお、本試験において、基材の表面に析出した被覆層
はラマン分光分析法により、ダイヤモンドおよび/また
はダイヤモンド状カーボン被覆層の特徴である1333cm-1
にピークを示すことを確認した。
In this test, the coating layer deposited on the surface of the substrate was determined by Raman spectroscopy to be 1333 cm -1 which is a characteristic of diamond and / or a diamond-like carbon coating layer.
It was confirmed that a peak was shown.

これらの切削チップを用いて 被削材 :Al−24wt%Si合金 切削速度:300m/min. 送り :0.1mm/rev. 切込み :0.2mm の条件にて断続切削を行い、2分後および10分後の逃げ
面摩耗量、切り刃の摩耗状態、被削材の溶着状態を観察
した。これらの試験結果を第2表に示した。
Work material: Al-24wt% Si alloy using these cutting tips Cutting speed: 300m / min. Feeding: 0.1mm / rev. Depth of cut: 0.2mm The amount of flank wear afterwards, the state of wear of the cutting blade, and the state of welding of the work material were observed. Table 2 shows the test results.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

第2表に示した結果より、本発明ダイヤモンド被覆ス
ローアウェイチップ6〜13においては、いずれも比較チ
ップ1〜7と比べると、良好な耐剥離性、および耐摩耗
性を持つことが解かる。
From the results shown in Table 2, it can be seen that all of the diamond coated throwaway tips 6 to 13 of the present invention have better peeling resistance and wear resistance than the comparative tips 1 to 7.

本結果より、NL面および/または逃げ面を研削肌とし
た場合、微小剥離が認められた。このことからも、逃げ
面、NL面を焼結肌とした場合、ダイヤモンド被覆層の基
材への密着強度はかなり高いことがわかる。
From this result, when the NL surface and / or the flank were ground surfaces, minute peeling was observed. This also indicates that when the flank face and the NL face are sintered, the adhesion strength of the diamond coating layer to the substrate is considerably high.

また、ダイヤモンド被覆スローアウェイチップ1〜5
と6〜10を比べてみても、焼結肌と熱処理肌の間に性能
の差がないことも明らかである。
Also, diamond-coated indexable tips 1-5
It is also evident that there is no difference in performance between the sintered skin and the heat-treated skin when comparing Nos. 6 and 10.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は実施例で用いた刃先処理の例である。 α:ネガランド角 β:逃げ角 l:ネガランド巾 FIG. 1 shows an example of the blade edge processing used in the embodiment. α: negative land angle β: clearance angle l: negative land width

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−306805(JP,A) 特開 平2−24005(JP,A) 特開 平2−48103(JP,A) 特開 昭64−58402(JP,A) 特開 昭62−251003(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23B 27/14 B23P 15/28 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-306805 (JP, A) JP-A-2-24005 (JP, A) JP-A-2-48103 (JP, A) JP-A-64-58402 (JP) , A) JP-A-62-251003 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23B 27/14 B23P 15/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Si3N4を主成分とするスローアウェイチッ
プ母材の表面に、気相より析出させたダイヤモンドまた
は/およびダイヤモンド状カーボンの被覆層を0.1〜200
μmの層厚で有するスローアウェイチップにおいて、焼
結されたスローアウェイチップ母材の一部表面、もしく
は全表面を研削し、刃先処理を施したスローアウェイチ
ップ母材を熱処理し、チップの全表面を熱処理肌とした
チップのすくい面、および刃先処理面、および逃げ面の
それぞれの一部表面もしくは全表面にダイヤモンドまた
は/およびダイヤモンド状カーボンの被覆層を形成した
ことを特徴とするダイヤモンド被覆スローアウェイチッ
プ。
1. A coating layer of diamond and / or diamond-like carbon deposited from a gas phase on a surface of a throw-away chip base material containing Si 3 N 4 as a main component in a thickness of 0.1 to 200 mm.
In the case of a throwaway insert having a layer thickness of μm, a part or all of the surface of the sintered throwaway tip base material is ground, and the heat treatment is applied to the edge of the throwaway insert base material, and the entire surface of the insert is subjected to heat treatment. Characterized in that a diamond or / and diamond-like carbon coating layer is formed on a partial or entire surface of each of a rake face, an edge-treated face, and a flank face of a chip having heat treated skin. Chips.
【請求項2】前項における熱処理肌の一部表面、もしく
は全表面をさらに研削した後、チップのすくい面、およ
び刃先処理面、および逃げ面のそれぞれの一部表面もし
くは全表面にダイヤモンドまたは/およびダイヤモンド
状カーボンの被覆層を形成したことを特徴とする請求項
(1)記載のダイヤモンド被覆スローアウェイチップ。
(2) After further grinding a part or all of the heat-treated skin in the preceding paragraph, a diamond or / and / or a rake face, a cutting edge treated face, and a flank face of each of the chips are provided on a part or all of the flank. The diamond-coated indexable insert according to claim 1, wherein a diamond-like carbon coating layer is formed.
【請求項3】ダイヤモンドチップ母材表面に自由成長し
たSi3N4の柱状晶組織が存在することを特徴とする請求
項(1)または(2)記載のダイヤモンド被覆スローア
ウェイチップ。
3. The diamond-coated indexable insert according to claim 1, wherein a columnar crystal structure of Si 3 N 4 is present on the surface of the base material of the diamond chip.
【請求項4】基材としてα−Si3N4を50%以上含むSi3N4
粉末を主成分とし、Al2O3、Y2O3、MgO、AlN、SiO2から
選ばれた焼結助剤を少なくとも一種以上、計1〜50wt%
含有する混合粉末を、1600〜2000℃の温度範囲にて、1
〜3000atmのN2ガス雰囲気中にて30分〜5時間焼結し、
少なくとも逃げ面は熱処理面とし、少なくとも該逃げ面
にダイヤモンドを被覆することを特徴とするダイヤモン
ド被覆スローアウェイチップの製造法。
Si 3 N 4 including wherein alpha-Si 3 N 4 50% or more as a substrate
Powder as a main component, at least one or more sintering aids selected from Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, AlN, SiO 2 , 1-50 wt% in total
The mixed powder contained in a temperature range of 1600 to 2000 ° C.
And 30 minutes to 5 hours sintered at an N 2 gas atmosphere ~3000Atm,
A method of manufacturing a diamond-coated indexable insert, characterized in that at least a flank is a heat-treated surface and at least the flank is coated with diamond.
【請求項5】熱処理面が窒化珪素焼結体の研削後1300〜
2000℃の温度範囲にて、1〜3000atmのN2ガスまたは/
および不活性ガス雰囲気中にて行うことを特徴とする請
求項(4)記載のダイヤモンド被覆スローアウェイチッ
プの製造法。
5. The heat-treated surface has a thickness of 1300 after grinding of the silicon nitride sintered body.
In a temperature range of 2000 ° C., 1 to 3000 atm of N 2 gas or /
The method according to claim 4, wherein the method is performed in an inert gas atmosphere.
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