(57)【要約】【課題】ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工であっても、チッピング、欠損、剥離等を抑制し、優れた耐摩耗性を長期の使用にわって発揮することができるダイヤモンド被覆超硬合金製工具を提供する。【解決手段】工具基体表面にダイヤモンド皮膜が被覆されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具であって、前記工具基体は、ＷＣ：７２．４〜９３．６質量％、Ｃｏ：４．０〜１２．０質量％、Ｃｒ：２．４〜１５．６質量％、粒成長抑制剤：１．０質量％以下を含有し、残部が不可避的不純物である組成を有し、前記ダイヤモンド皮膜との界面に、Ｃｒの窒化物および／または炭窒化物を含む界面層を有し、前記界面層は、工具基体を５０面積％以上覆っている、ことを特徴とするダイヤモンド被覆超硬合金製工具。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具基体表面にダイヤモンド皮膜が被覆されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具であって、
前記工具基体は、ＷＣ：７２．４〜９３．６質量％、Ｃｏ：４．０〜１２．０質量％、Ｃｒ：２．４〜１５．６質量％、粒成長抑制剤：１．０質量％以下を含有し、残部が不可避的不純物である組成を有し、
前記工具基体は、前記ダイヤモンド皮膜との界面に、Ｃｒの窒化物および／または炭窒化物を含む界面層を有し、
前記界面層は、工具基体を５０面積％以上覆っている、
ことを特徴とするダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
【請求項２】
前記工具基体にＣｏがＭＣｏ質量％、ＣｒがＭＣｒ質量％、それぞれ、含有されるとき、０．６≦ＭＣｒ／ＭＣｏ≦１．３であることを特徴とする請求項１に記載されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
【請求項３】
前記界面層が、０．５〜３．０μｍの平均厚さであって、柱状結晶粒を有し、その柱状結晶粒の平均粒子幅が５００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
【請求項４】
工具刃先の任意の逃げ面に垂直な断面にて工具基体のすくい面と逃げ面とが交差する稜線の曲率半径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削刃先に高負荷が作用するＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）とＡｌ合金等からなる難削複合材（以下、「ＣＦＲＰ／Ａｌ材」という）等の高速高送り切削加工であっても切削時のバリが低減し、工具寿命を改善したダイヤモンド被覆超硬合金製工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＷＣ基超硬合金からなる工具基体に、ダイヤモンド皮膜を被覆したダイヤモンド被覆超硬合金製工具（以下、「ダイヤモンド被覆工具」ということがある）が知られており、工具としての特性を改善するために、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｃｏを３〜６質量％含む炭化タングステン超硬合金製基体を村上試薬にてエッチングした後、硫酸と過酸化水素でエッチングした基体表面にダイヤモンド皮膜を有する多結晶ダイヤモンド被覆工具が記載されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、ＷＣとＣｏからなる基材と、その上に適用された中間層と、前記中間層に適用されたＣＶＤ法によるダイヤモンド皮膜を備えた切削工具であって、前記中間層は、主に金属を含んだものであり、前記中間層の金属部分は、主にＷおよび／またはＣｒからなり、前記中間層は、０．５μｍ−３．０μｍのＲｚ値によって規定される面粗度を有する、ことを特徴とするダイヤモンド被覆工具が記載されている。
【０００５】
さらに、例えば、特許文献３には、超硬合金の表面から１００μｍまでの間の結合相量を該超硬合金内部の結合相量に比較して減少させるとともに該超硬合金表面にダイヤモンド皮膜を被覆させたことを特徴とするダイヤモンド被覆工具が記載されている。
【０００６】
加えて、例えば、特許文献４には、ＷＣ粒子と３〜１５質量％のＣｏ結合相を含むＷＣ基超硬合金からなる工具基体表面に、平均膜厚３〜３０μｍのダイヤモンド皮膜が被覆形成されたダイヤモンド被覆工具において、（ａ）前記ＷＣ粒子は、微粒ＷＣ粒子と粗粒ＷＣ粒子の混粒からなり、かつ、平均粒径は０．５〜２．５μｍであり、（ｂ）前記工具の逃げ面に垂直な縦断面観察で逃げ面を１辺とする刃先の先端から５０μｍ四方の縦断面観察において、少なくとも、逃げ面のダイヤモンド皮膜と工具基体の界面から、前記工具基体の内部へ１〜５μｍの深さ領域におけるＣｏ結合相の一部が除去され、該Ｃｏ結合相の一部が除去された領域では、ＷＣ粒子間の接合界面長がＷＣ粒子の周囲長の０．２０以上０．６０以下であることを特徴とするダイヤモンド被覆工具が記載されている。
【０００７】
そして、例えば、特許文献５には、ＷＣ粒子を主体とする硬質相と、その硬質相を結合するＣｏを主体とする結合相と、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖ及びＴｉから選択される１種以上の元素とを含有し、前記ＷＣ粒子は、フィッシャー法で測定される平均粒子径が０．４μｍ〜０．６μｍの細粒と、フィッシャー法で測定される平均粒子径が１．２μｍ〜１．４μｍの粗粒とから実質的に構成され、前記細粒および前記粗粒は、質量比が前記細粒／前記粗粒＝２５／７５〜１５／８５であり、前記Ｃｏは、含有量が０．７質量％〜２質量％であり、前記元素は、含有量が０．０９質量％〜０．９質量％であることを特徴とするダイヤモンド被覆工具が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５０４６７５号公報
【特許文献２】特表２０１３−５３２２２７号公報
【特許文献３】特許第２５３９９２２号公報
【特許文献４】特開２０１６−８７７２６号公報
【特許文献５】特開２０１７−３９９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年の切削加工における面品位の要求は高まっており、例えば、ＣＦＲＰ／Ａｌ材の穴あけ加工やトリミング加工においてはバリ（アンカットファイバー）の発生は許されないものとなっている。
そのため、従来は、突発欠損の発生を抑制する目的で、切削工具には、ホーニングと呼ばれる刃先に丸みが付与されていたが、最近は、面品位を確保すべく切れ味向上のために、刃先のシャープエッジ化が進められている。
しかし、前記各特許文献に記載されたダイヤモンド被覆工具に対して、刃先のシャープエッジ化を行うと、以下に述べるような問題点があった。
【００１０】
すなわち、特許文献１に記載のダイヤモンド被覆工具は、酸に浸漬することにより工具基体表面のＣｏが除去されているため、工具基体表面近傍は脆化相となり、刃先の強度不足が発生して、特に、ＣＦＲＰ／Ａｌ材の高速高送り切削加工においてはダイヤモンド皮膜の脱落やチッピングが生じてしまう。
【００１１】
また、特許文献２に記載のダイヤモンド被覆工具は、ＰＶＤ法により中間層を設けているが、工具基体と中間層との密着性が十分とはいえず、ダイヤモンド皮膜が剥離することがあり、特に、ＣＦＲＰ／Ａｌ材の高速高送り切削加工においては十分な工具寿命を有していない。
【００１２】
さらに、特許文献３に記載のダイヤモンド被覆工具は、ダイヤモンド皮膜と工具基体との密着強度向上と強度低下抑制をバランスさせることが難しく、ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工のように、刃先に短時間に繰り返し衝撃が強く作用する切削に用いた場合には、チッピング、欠損、剥離等の異常損傷が発生しやすく、早期に寿命に至ってしまう。また、この被覆工具を製造するに当たり、結合相の液相出現温度を超える１４００℃の浸炭性の雰囲気で工具基体の処理を行っているため、この被覆工具は高精度な寸法精度を要求する加工への使用は難しい。
【００１３】
加えて、特許文献４に記載されているダイヤモンド被覆工具は、ダイヤモンド皮膜と工具基体との密着性が向上し長寿命を有するが、工具基体表面に存在するＣｏを珪化物にする処理を必要とし、ダイヤモンド被覆工具を形成する工程が煩雑である。
【００１４】
そして、特許文献５に記載されているダイヤモンド被覆工具は、工具基体表面に存在するＣｏを珪化物にする処理を必要とせず、ダイヤモンド被覆工具を形成する工程を簡素化できるものの、ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工のように、刃先に短時間に繰り返し衝撃が強く作用する切削条件に用いた場合には、チッピング、欠損、剥離等の異常損傷が発生しやすく、早期に寿命に至るという問題があった。
【００１５】
本発明は、刃先に高負荷が作用するＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工であっても、チッピング、欠損、剥離等を抑制し、優れた耐摩耗性を長期の使用にわって発揮することができるダイヤモンド被覆超硬合金製工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工のように、切刃に高負荷が作用する切削条件に供した場合であっても、チッピング、欠損、剥離等を抑制し、耐摩耗性を発揮するダイヤモンド被覆超硬合金製工具を提供すべく、工具基体（ＷＣ超硬合金）の組成と工具基体とダイヤモンド皮膜との界面にある工具基体の界面の組織について検討を行った。その結果、ＷＣ超硬合金に含まれているＣｒの含有割合を従来の割合よりも大きくし、Ｃｒの窒化物および／または炭窒化物を含む層を前記界面に所定量形成すると、ダイヤモンド皮膜と工具基体との密着性が向上し、ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工のように切刃に高負荷が作用する切削条件に供した場合であっても、チッピング、欠損、剥離等を抑制し、優れた耐摩耗性を発揮するという新規な知見を得た。
【００１７】
本発明は、前記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）工具基体表面にダイヤモンド皮膜が被覆されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具であって、
前記工具基体は、ＷＣ：７２．４〜９３．６質量％、Ｃｏ：４．０〜１２．０質量％、Ｃｒ：２．４〜１５．６質量％、粒成長抑制剤：１．０質量％以下を含有し、残部が不可避的不純物である組成を有し、
前記工具基体は、前記ダイヤモンド皮膜との界面に、Ｃｒの窒化物および／または炭窒化物を含む界面層を有し、
前記界面層は、工具基体を５０面積％以上覆っている、
ことを特徴とするダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
（２）前記工具基体にＣｏがＭＣｏ質量％、ＣｒがＭＣｒ質量％、それぞれ、含有されるとき、０．６≦ＭＣｒ／ＭＣｏ≦１．３であることを特徴とする前記（１）に記載されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
（３）前記界面層が、０．５〜３．０μｍの平均厚さであって、柱状結晶粒を有し、その柱状結晶粒の平均粒子幅が５００ｎｍ以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のダイヤモンド被覆超硬合金製工具。
（４）工具刃先の任意の逃げ面に垂直な断面にて工具基体のすくい面と逃げ面とが交差する稜線の曲率半径が５μｍ以下であることを特徴とする前記(１)〜（３）のいずれかに記載されたダイヤモンド被覆超硬合金製工具。」
である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のダイヤモンド被覆超硬合金製工具は、ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工においても、ダイヤモンド皮膜の剥離を抑制し、工具の寿命が向上する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書および特許請求の範囲において、数値範囲を「Ｘ〜Ｙ」のように表現する場合、その範囲は上限および下限の数値を含む（すなわち、Ｘ以上Ｙ以下）ものとし、Ｘに単位の記載がなくＹにのみ単位の記載がなされているときは、Ｘの単位はＹの単位と同じである。
【００２０】
１．工具基体
本発明において、工具基体はＷＣを含む硬質相とＣｏを含む結合相を含む組成を有しており、その組成について説明する。
【００２１】
硬質相：
硬質相を構成するＷＣの含有割合は、７２．４〜９３．６質量％とする。この範囲とする理由は、ＷＣ含有量が７２．４質量％未満となると、工具基体としての硬さが不足し、一方、９３．６質量％を超えると、工具基体の靭性が低下し切削加工時にチッピングや欠損が発生するためである。ＷＣの含有割合は、７９．３〜９２．０質量％がより好ましい。
【００２２】
結合相：
結合相を構成するＣｏの含有割合は、４．０〜１２．０質量％とする。この範囲とする理由は、４．０質量％未満であると、工具基体の靭性が低下し切削加工時にチッピングや欠損が発生し、一方、１２．０質量％を超えると工具基体の硬さが不足して脆弱になるためである。Ｃｏの含有割合は、５．０〜９．０質量％がより好ましい。
【００２３】
Ｃｒの含有割合：
従来のＣｒの含有目的は、硬質粒子（硬質相）の成長の抑制であって、工具基体には少量含有されているが、本発明では、工具基体とダイヤモンド皮膜との密着性を向上させる目的のために、従来の少量含有ではなく、２．４〜１５．６質量％と多量に含有させる。この多量の含有により工具基体とダイヤモンド皮膜との密着性が飛躍的に向上し、ＣＦＲＰ／Ａｌ材等の難削材の高速高送り切削加工においても、ダイヤモンド皮膜の剥離を抑制し、工具寿命が向上する。なお、Ｃｒの含有割合は４．５〜１５質量％がより好ましい。
【００２４】
ここで、Ｃｒは、工具基体形成後のガス窒化処理により、窒化物および／または炭窒化物として、工具基体表面近傍（例えば、工具基体表面から３μｍの範囲内）に層状に界面層として存在することが好ましい。界面層が存在することにより、工具基体とダイヤモンド皮膜との密着性が向上する。
【００２５】
この界面層は、工具基体の５０面積％以上を覆うことが好ましい。その理由は、５０面積％未満であると工具基体とダイヤモンド皮膜との密着性が十分ではないためである。ここで、工具基体の５０面積％以上を覆うとは、以下のとおりのことである。刃先近傍の任意の逃げ面に垂直な方向の断面（膜厚方向の断面である縦断面）をＣｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｅｒ（ＣＰ）にて加工し、加工した断面を走査電子顕微鏡により適切な倍率（例、倍率１０００倍）にて工具基体表面近傍（ダイヤモンド皮膜と工具基体の界面を含んだ領域）を反射電子像にて撮影し、画像処理ソフト（例えば、ＩｍａｇｅＪ）にて工具基体表面のプロファイルをＸＹ座標として出力し、その値を１次式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）としてフィッティングしたときにその直線の傾きが±１°以下となるように、走査電子顕微鏡の走査領域を修正することで走査領域の水平方向(Ｘ方向)が工具基体表面と平行となるように修正する。そして、この領域で１００μｍの工具基体表面に生じている界面層の幅を測定したとき、その界面層の幅が工具基体表面の幅に対して５０％以上であることをいう。
【００２６】
なお、界面層の厚さは、０．５〜３．０μｍが好ましい。その理由は、０．５μｍ未満であると工具基体とダイヤモンド皮膜の密着性が十分確保できず、３．０μｍを超えて界面層が厚くなりすぎると切削時に界面層への応力が集中し界面層の破壊が生じる為である。
ここで、界面層の厚さは、前記と同様に刃先近傍の任意の逃げ面に垂直な方向の断面（膜厚方向の断面である縦断面）を、前記面積％を求めたときと同様の処理を行い、界面層が生成されている領域を適切な倍率（例、倍率５０００倍）にて工具基体表面近傍（ダイヤモンド皮膜と工具基体の界面を含んだ領域）を反射電子像にて撮影し、ＷＣのプロファイルおよび界面層のプロファイルをＸＹ座標として出力し、その差から算出する。
【００２７】
また、走査電子顕微鏡により適切な倍率（例、倍率５０００倍）にて界面層を２次電子像にて観察することで、界面層の粒界をみることができ、該界面層が柱状結晶粒を有し、その平均粒子幅が５００ｎｍ以上であることが好ましい。その理由は、平均粒子幅が５００ｎｍ未満であると該界面層の粒界が多量に存在することとなり、ダイヤモンド皮膜の成膜中に前記結合層が粒界を通して該界面層の表面に拡散し、ダイヤモンド皮膜の密着性が大きく低下するためである。なお、平均粒子幅の上限は、好ましくは１００００ｎｍである。その理由は、平均粒子幅が１００００ｎｍを超えると、切削時に該界面層の粒子への応力集中により界面層の破壊が生じる為である。
【００２８】
加えて、前記密着性の向上は、Ｃｒの含有量がＣｏの含有量に対して所定の割合にあるとき、すなわち、ＣｏがＭｃｏ質量％、ＣｒがＭｃｒ質量％、それぞれ、工具基体に含有され、０．６≦Ｍｃｒ／Ｍｃｏ≦１．３を満足するときより一層確実に達成される。
【００２９】
粒成長抑制剤の含有割合：
粒成長抑制剤とは、硬質粒子（硬質相）の成長を抑制する働きを有するものであって、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａの１種または２種以上、あるいは、これら元素の１または２以上の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または複数種、例えば、ＮｂＣ、ＴａＣ、（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ、ＴｉＣＮの１種または複数種である。粒成長抑制剤は含有しなくても（すなわち、０質量％であっても）よいが、含有するときは、１質量％以下とすることにより、粒の成長を抑制できる。含有割合は、０．０５〜０．９０質量％がより好ましい。
【００３０】
不可避的不純物：
製造工程で不可避的に混入する不純物があり、これを不可避的不純物という。この不可避的不純物は少ない方が好ましいが、含まれていたとしてもＷＣ、Ｃｏ、Ｃｒおよび粒成長抑制剤の含有割合が前記の範囲を満足し、前記した界面層が所定の面積％で存在していれば、本発明が解決すべき課題は解決される。
【００３１】
工具基体の刃先曲率：
この曲率は５μｍ以下のものが好ましい。その理由は、１０μｍを超えると、ダイヤモンド皮膜成膜後の刃先の曲率が大きくなりすぎ、加工面の品位が低下するためであり、本発明では加工品位を確実なものとするために５μｍ以下とする。
ダイヤモンド皮膜を成膜した工具の工具基体の刃先の曲率は次のように測定する。すなわち、すくい面と逃げ面とが交差する稜線を含む刃先近傍の任意の逃げ面に垂直な方向の断面（膜厚方向の断面である縦断面）をＣＰにて加工し、加工した断面を走査電子顕微鏡により適切な倍率（例、倍率５０００倍）にてすくい面と逃げ面とが交差する稜線を含む刃先近傍を反射電子像にて観察し、すくい面と逃げ面とが交差する稜線の曲率を画像解析により測定する。
ダイヤモンド被覆工具を製造する工程中に測定する場合は、後述するダイヤモンド皮膜成膜前に実施する前処理後の刃先に対して、すくい面と逃げ面とが交差する稜線を含む刃先近傍をレーザー顕微鏡で観察し、すくい面と逃げ面とが交差する稜線に対して垂直な線分を分析する。
【００３２】
２．ダイヤモンド被覆層
ダイヤモンド被覆層の厚さは特に制約がないが、平均層厚が３〜３０μｍのものが好ましい。その理由は、３μｍ未満では、長期の使用にわたって十分な耐摩耗性を発揮できず、一方、３０μｍを超えると、チッピング、欠損、剥離を生じやすくなり、刃先が丸みを帯びて加工精度が低下するためである。
ここで、ダイヤモンド皮膜の平均膜厚の測定は、工具基体に垂直な方向の断面（膜厚方向の断面である縦断面）をＣＰにて加工し、加工した断面を走査電子顕微鏡により適切な倍率（例：倍率５０００倍）で膜厚を測定し、例えば、観察視野内の５点の膜厚を測定して平均して求めることができる。
【００３３】
３．製造方法
本発明のダイヤモンド被覆超硬合金製工具は、例えば、以下のようにして製造することができる。
（１）原料粉末の準備
原料粉末として、平均粒径が１μｍ以下のＷＣ粉末、平均粒径が１〜３μｍのＣｏ粉末、Ｃｒ粉末、および、必要に応じて粒成長抑制剤を準備する。
（２）粉砕・混合
本発明で規定する組成となるように、前記原料粉末をボールミルにより粉砕・混合し、焼結体原料粉末を得る。
（３）成形、焼結、切削加工
得られた焼結体原料粉末を、所定圧力で成形して成形体を作製し、これを真空下で仮焼結し、その後、本焼結により焼結体を得る。その後、この焼結体を切削加工して所定形状の工具基体を製作する。
（４）ガス窒化処理
このようにして得られた、所定形状の工具基体を１１５０〜１２５０℃でガス窒化処理を行う。ここで、窒化処理温度がＣｏの液相出現温度に達しないため、所定の寸法精度を得ることができる。また、十分な高温で窒化処理を行うことで、Ｃｒの窒化物および／または炭窒化物が工具表面に生成される。
（５）ダイヤモンド被覆層の形成
前記工具基体にダイヤモンド皮膜を形成する。
【実施例】
【００３４】
次に、実施例について説明する。
ここでは、本発明に係るダイヤモンド被覆工具の実施例としてダイヤモンド被覆ドリルについて述べるが、本発明はこれに限られるものではなく、ダイヤモンド被覆合金インサート、ダイヤモンド被覆エンドミルなどの各種のダイヤモンド被覆工具に適用できることは云うまでもない。
【００３５】
工具基体の製造：
原料粉末として、１μｍ以下の平均粒径を有するＷＣ粉末、１〜３μｍの平均粒径を有するＣｏ粉末、Ｃｒ粉末、および粒成長抑制剤を用意し、これらの原料粉末を表１に示される焼結後組成（ＳＥＭ−ＥＤＳ分析値）となるように配合し、ボールミルで９６時間湿式混合して乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を仮焼結後、６Ｐａの真空中、温度：１４００〜１５００℃に１時間保持の条件で本焼結し、直径が１０ｍｍの工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに、前記丸棒焼結体から、研削加工にて、直径７ｍｍのドリル形状の超硬合金製の工具基体（本発明工具基体）Ａ〜Ｆを製作した。なお、表１において、各成分の組成の和が１００質量％とならないものがある理由は、不可避的不純物が存在するためである。
【００３６】
ガス窒化処理：
引き続いて、この工具基体Ａ〜Ｆの表面をエタノール中で超音波洗浄し、乾燥した後、工具基体をガス処理室に載置して、以下の条件で窒化処理を行った。
Ｎ２ガス分圧：７０〜２００Ｔｏｒｒ
炉内温度：１１５０〜１２５０℃
処理時間：１．５〜５．０時間
【００３７】
刃先曲率の測定：
前記のとおり、工具基体Ａ〜Ｆに対して、刃先曲率をレーザー顕微鏡にて測定し、５μｍ以下であることを確認した。
【００３８】
前処理：
引き続いて、この工具基体Ａ〜Ｆの表面をエタノール中で超音波洗浄し、乾燥した後、粒径１〜２μｍのダイヤモンド粉末を含むイソプロピルアルコール液中で１０分間の超音波処理を行なった。
【００３９】
ダイヤモンド被覆層の形成：
前記前処理を施した工具基体Ａ〜Ｆを熱フィラメントＣＶＤ装置に装入した。そして、フィラメント温度を２０００〜２２００℃、ガス圧２〜６Ｔｏｒｒ（２６６．６〜８００．０Ｐａ）の下で、水素ガスとメタンガスとの流量比を調整し、基体温度を７５０〜９００℃に所定の時間維持しダイヤモンド皮膜を成膜して、それぞれ、本発明のダイヤモンド被覆ドリル（以下、「本発明被覆工具」という）Ａ１〜Ｆ１を作製した。
【００４０】
比較のために、１μｍ以下の平均粒径を有するＷＣ粉末を含む原料粉を表１に示される焼結後の組成になるように配合し、工具基体（比較工具基体）ａ〜ｆを前記工具基体Ａ〜Ｆと同様に製作して、前記本発明ドリルを製造した工程と同様の工程により、ぞれぞれ、比較例のダイヤモンド被覆ドリル（以下、「比較被覆工具」という）ａ１〜ｆ１を作製した。ここで、工具基体ａ〜ｆに対して、刃先曲率をレーザー顕微鏡にて測定し、５μｍ以下であることを確認した。なお、ダイヤモンド皮膜の平均厚さが１２〜１４μｍとなるようにダイヤモンド皮膜の成膜時間を調整した。
【００４１】
【表１】
2020157455.tif 000002
【００４２】
続いて、前記本発明被覆工具Ａ１〜Ｆ１および比較被覆工具ａ１〜ｆ１について、下記条件で穴開け回数の評価試験を行い、工具寿命を調べた。
被削材：ＣＦＲＰ（厚さ２０ｍｍ）と
Ａｌ合金（Ａ７０７５：厚さ７ｍｍ）からなる複合材
切削速度：ＶＣ＝１００ｍ／分
送り量：ｆｒ＝０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
【００４３】
工具寿命の判定方法：加工穴数５０毎に、ドリルの刃先とワーク（被削材）を観察し、刃先に基体の露出、欠損、チッピングが生じた時点でドリルの寿命とした。また、加工精度を保つ基準として、被削材の加工面のバリ高さが０．３ｍｍを超えない、層間剥離が加工面から１ｍｍ以内に抑えられた加工状態を合格判定とし、合格判定を満足しない加工穴数となった時点の穴数を表２に示す。
【００４４】
【表２】
2020157455.tif 000003
【００４５】
表３に示される結果から、本発明被覆工具Ａ１〜Ｆ１は、本発明で規定する事項を満足する工具基体を用いているため長期にわたり安定した加工穴を得ることができた。
これに対して、本発明の規定する事項を一つでも満足しない工具基体を用いている比較被覆工具ａ１〜ｆ１においては、いずれも、欠損・チッピングが発生するばかりか、切削長が短い（加工穴の数が少ない）、または短時間で使用寿命に至っている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
前述のとおり、本発明のダイヤモンド被覆超硬合金製工具は、難削材であるＣＦＲＰ／Ａｌ材等の切削において、長期の使用にわたり優れた耐溶着性、耐摩耗性を発揮するものであるから、切削加工装置のＦＡ化、ならびに、切削加工の省力化および省エネ化、さらには、低コスト化に十分に満足できる対応ができるものである。