(57)【要約】【課題】長期の使用に亘ってすぐれた耐欠損性と耐摩耗性を発揮するダイヤモンド被覆工具を提供する。【解決手段】  炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体表面に、下部ダイヤモンド皮膜、中間ダイヤモンド皮膜および上部ダイヤモンド皮膜が被覆された全体膜厚が７．５〜３０μｍのダイヤモンド被覆工具であって、（ａ）下部ダイヤモンド皮膜は、５〜１５μｍの膜厚を有する８００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の平均粒径の粗結晶層、（ｂ）中間ダイヤモンド皮膜は、６５０〜１０００ｎｍの一層平均膜厚を有し４０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の平均粒径の細粒結晶で構成された細結晶層と、５０〜３００ｎｍの一層平均膜厚を有する含非晶質炭素で構成された非晶質層との交互積層、（ｃ）上部ダイヤモンド皮膜は、１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の平均粒径の粗結晶層からなる。【選択図】  図１
2011104721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体表面に、下部ダイヤモンド皮膜、中間ダイヤモンド皮膜および上部ダイヤモンド皮膜が被覆された全体膜厚が７．５〜３０μｍのダイヤモンド被覆工具であって、
（ａ）下部ダイヤモンド皮膜は、５〜１５μｍの膜厚を有する８００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の平均粒径の粗結晶層からなり、
（ｂ）中間ダイヤモンド皮膜は、６５０〜１０００ｎｍの一層平均膜厚を有し４０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の平均粒径の細粒結晶で構成された細結晶層と、５０〜３００ｎｍの一層平均膜厚を有する含非晶質炭素で構成された非晶質層との交互積層構造からなり、
（ｃ）上部ダイヤモンド皮膜は、１．０〜５．０μｍの膜厚を有する１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の平均粒径の粗結晶層からなる、
ことを特徴とするダイヤモンド被覆工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメット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工具に関し、特に、金属材料よりも比強度、比剛性の高いＣＦＲＰ（Carbon  Fiber  Reinforced  Plastics。炭素繊維強化プラスチック）あるいは溶着性の高いＡｌ合金等の切削加工において、長期の使用に亘って、すぐれた耐欠損性および耐摩耗性を発揮するダイヤモンド被覆工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化タングステン基（ＷＣ基）超硬合金または炭窒化チタン基（ＴｉＣＮ基）サーメットなどの工具基体に、ダイヤモンド皮膜を被覆したダイヤモンド被覆工具が知られており、
例えば、工具基体表面に、ダイヤモンドの結晶成長の起点となる核付着工程およびダイヤモンドを結晶成長させる結晶成長工程とを繰り返し行うことにより、結晶粒径が微細なダイヤモンド皮膜を被覆したダイヤモンド被覆工具が知られており、この被覆工具を用いたＡｌ合金の切削加工で、ダイヤモンド皮膜表面の凹凸が低減されることから、すぐれた面精度を得られることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７９４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の切削加工装置のＦＡ化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴って、切削条件はますます厳しいものとなってきている。上記の従来被覆工具は、これを通常条件での切削加工に用いた場合には特段の問題は生じないが、これを、一般の金属材料に比して、比強度、比剛性にすぐれるＣＦＲＰの切削加工、軟質で溶着性の高いＡｌ合金等の切削加工に用いた場合には、ＣＦＲＰは炭素繊維とエポキシ系樹脂の複合材であるため工具摩耗が激しく、また、Ａｌ合金等は、切削時の切刃への溶着、欠損を生じやすく、工具寿命が短命となるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に難削材であるＣＦＲＰあるいは溶着性の高いＡｌ合金等の切削加工において、長期の使用に亘って、すぐれた耐欠損性、耐摩耗性を発揮するダイヤモンド被覆工具を開発すべく鋭意研究を行った結果、以下の知見を得た。
即ち、図１は、本発明のダイヤモンド被覆工具の側断面の概略図を示すが、図１において、ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体表面に、
（ａ）厚膜（５〜１５μｍ）の粗結晶層を下部ダイヤモンド皮膜として形成し、
この上に、
（ｂ）細結晶層と、含非晶質炭素で構成された非晶質層との交互積層からなる中間ダイヤモンド皮膜を形成し、
更にこの上に、
（ｃ）粗結晶層を上部ダイヤモンド皮膜として形成すると、
下部ダイヤモンド皮膜が厚膜、かつ、粗粒であるため、ダイヤモンド被覆全体としての耐摩耗性向上が維持され、一方、中間ダイヤモンド皮膜は、細結晶層と非晶質層との交互積層から構成されているために、ダイヤモンド膜中に発生したクラックの伝播・進展を抑制でき、かつ、上部ダイヤモンド皮膜の結晶粒の過度の粗大化を防止するとともに、さらに、上部ダイヤモンド皮膜は表面平滑性を失わない程度に粗粒であって耐摩耗性に優れ、しかも、欠損の発生もなく仕上げ面精度を向上させることができるため、このようなダイヤモンド皮膜を被覆したダイヤモンド被覆工具は、すぐれた耐欠損性、耐摩耗性を備え、長期の使用に亘って、すぐれた切削性能を示すことを見出したのである。
【０００６】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「  炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体表面に、下部ダイヤモンド皮膜、中間ダイヤモンド皮膜および上部ダイヤモンド皮膜が被覆された全体膜厚が７．５〜３０μｍのダイヤモンド被覆工具であって、
（ａ）下部ダイヤモンド皮膜は、５〜１５μｍの膜厚を有し、８００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の平均粒径の粗結晶層からなり、
（ｂ）中間ダイヤモンド皮膜は、６５０〜１０００ｎｍの一層平均膜厚を有し４０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の平均粒径の細粒結晶で構成された細結晶層と、５０〜３００ｎｍの一層平均膜厚を有する含非晶質炭素で構成された非晶質層との交互積層構造からなり、
（ｃ）上部ダイヤモンド皮膜は、１．０〜５．０μｍの膜厚を有し、１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の平均粒径の粗結晶層からなる、
ことを特徴とするダイヤモンド被覆工具。」
に特徴を有するものである。
【０００７】
つぎに、この発明のダイヤモンド被覆工具の被覆層について、詳細に説明する。
【０００８】
本発明のダイヤモンド皮膜を構成する粗結晶層、細結晶層および非晶質層は、いずれも、例えば、通常の熱フィラメント法を用いた化学蒸着によって形成することができる。
【０００９】
下部ダイヤモンド層（粗結晶層）：
下部ダイヤモンド層（粗結晶層）は、例えば、工具基体表面直上に、以下の条件の熱フィラメント法により蒸着形成することができる。
成膜圧力  ：  ２×１０−２〜９×１０−２  Ｐａ、
Ｈ２流量   ：  ２０００〜４０００  ｍｌｎ、
ＣＨ４流量  ：  ２０〜５０  ｍｌｎ、
フィラメント電流値  ：  １５０〜２００  Ａ、
成膜温度  ：  ６００〜９００  ℃、
上記条件で形成された下部ダイヤモンド層（粗結晶層）は、柱状結晶を有し、平均粒径８００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の粗結晶層として形成される。
なお、この発明でいう平均粒径とは、各層の膜厚の中心部分における結晶粒径を透過型電子顕微鏡にて測定し、その平均値を各層の平均粒径であると定義する。
下部ダイヤモンド層（粗結晶層）は、主として、切削加工時の耐摩耗性の維持向上に寄与するが、下部ダイヤモンド皮膜の粗結晶層の膜厚が５μｍ未満では、長期の使用に亘っての耐摩耗性を十分に確保することはできず、一方、膜厚が１５μｍを超えると、交互積層構造からなる中間ダイヤモンド皮膜が形成されていたとしても、上部ダイヤモンド皮膜の粗大化、表面粗さの増大を招き、チッピング（微小欠け）が発生し易くなることから、下部ダイヤモンド皮膜の膜厚は５〜１５μｍと定めた。
【００１０】
中間ダイヤモンド皮膜の非晶質層：
中間ダイヤモンド皮膜の交互積層構造を構成する、含非晶質炭素からなる非晶質層は、例えば、以下の条件の熱フィラメント法により形成する。
成膜圧力  ：  ２×１０−２〜９×１０−２  Ｐａ、
Ｈ２流量   ：  ２０００〜４０００  ｍｌｎ、
ＣＨ４流量  ：  ８０〜１５０  ｍｌｎ、
フィラメント電流値  ：  １５０〜２００  Ａ、
成膜温度  ：  ６００〜９００  ℃、
上記条件で形成された非晶質層について、透過型電子顕微鏡により観察したところ、ハローパターンを示すことから該層中には非晶質構造の炭素の存在することが確認される。
上記非晶質層は、交互積層構造を形成する細結晶層の結晶粒が粗大化することを抑制するとともに、両層界面近傍での応力分散効率が高くなり、両層間での密着性が向上する。さらに、細結晶層との交互積層構造によって、クラックの伝播・進展を抑制する作用も有する。
この非晶質層の一層膜厚が５０ｎｍ未満では核生成密度の向上が少なく、また、密着性向上効果を期待できず、一方、非晶質層の一層膜厚が３００ｎｍを超えると、ダイヤモンド皮膜の硬度低下が生じるようになるため、非晶質層の一層膜厚は５０〜３００ｎｍとすることが必要である。
【００１１】
中間ダイヤモンド皮膜の細結晶層：
中間ダイヤモンド皮膜の交互積層構造を構成する細結晶層は、例えば、以下の条件の熱フィラメント法により蒸着形成する。
成膜圧力  ：  ２×１０−２〜９×１０−２  Ｐａ、
Ｈ２流量   ：  ２０００〜４０００  ｍｌｎ、
ＣＨ４流量  ：  ７０〜１５０  ｍｌｎ、
Ｏ２流量  ：  ２０〜４０  ｍｌｎ、
フィラメント電流値  ：  １５０〜２００  Ａ、
成膜温度  ：  ６００〜９００  ℃、
即ち、この細結晶層は、上記非晶質層の成膜条件に比し、２０〜４０ｍｌｎのＯ２を装置内に導入することによって、平均粒径４０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の細結晶層を形成することができる。
細結晶層は、ダイヤモンド皮膜表面の平坦性向上に寄与し、特に切削加工時における耐欠損性を向上させる。
ただ、細結晶層の一層膜厚が６５０ｎｍ未満では、皮膜の耐摩耗性が維持されず、一方、一層膜厚が１０００ｎｍを超えると、結晶粒が粗大化しやすくなりダイヤモンド皮膜表面の平坦性が低下するようになることから、細結晶層の一層膜厚は、６５０〜１０００ｎｍとする必要がある。
【００１２】
中間ダイヤモンド皮膜の交互積層構造：
上記の細結晶層と非晶質層を交互に形成することにより、交互積層構造からなる中間ダイヤモンド皮膜を形成する。
交互積層構造からなる中間ダイヤモンド皮膜においては、成膜が進行し積層数が増加するにつれ、細結晶層の結晶粒が成長・粗大化しやすくなるので、これを防止するため、細結晶層の膜厚を、成膜の進行による積層数の増加に対応して薄膜化するように膜厚調整をしながら成膜を行い、交互積層に伴う細結晶層の成長・粗大化を防止する。
その結果、中間ダイヤモンド皮膜は、結晶粒の成長・粗大化が抑えられ、平滑平面が得られるようになることからすぐれた耐欠損性を備えるようになる。
交互積層数は５〜２５、また、中間ダイヤモンド皮膜の全体膜厚は、１．５〜１０μｍであることが望ましい。
なお、下部ダイヤモンド皮膜の上に中間ダイヤモンド皮膜を成膜する際、また、中間ダイヤモンド皮膜の上に上部ダイヤモンド皮膜を成膜する際、相隣接する皮膜間の密着性を高めるという点からは、下部ダイヤモンド皮膜の直上には、中間ダイヤモンド皮膜の交互積層の非晶質層をまず形成することが望ましく、また、中間ダイヤモンド皮膜の最上面には交互積層の非晶質層を形成しておき、この上に上部ダイヤモンド皮膜を成膜することが望ましい。
【００１３】
上部ダイヤモンド皮膜（粗結晶層）：
上部ダイヤモンド皮膜（粗結晶層）は、下部ダイヤモンド層（粗結晶層）の場合と同様に、熱フィラメント法により蒸着形成することができ、柱状結晶を有する平均粒径１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の粗結晶層として形成される。
上部ダイヤモンド皮膜（粗結晶層）は、下部ダイヤモンド層（粗結晶層）と同様、切削加工時の耐摩耗性の維持向上に寄与するが、その膜厚は、１．０μｍ未満では、長期の使用に亘っての耐摩耗性を十分に発揮することはできず、一方、膜厚が５．０μｍを超えると、交互積層構造からなる中間ダイヤモンド皮膜が形成されていたとしても、上部ダイヤモンド皮膜の粗大化が避けられず、また、表面粗さも過度に大きくなり、耐欠損性、仕上げ面精度が低下することから、上部ダイヤモンド皮膜の膜厚は１．０〜５．０μｍと定めた。
【００１４】
この発明のダイヤモンド被覆工具の全体膜厚：
下部ダイヤモンド膜、中間ダイヤモンド膜および上部ダイヤモンド膜からなるこの発明のダイヤモンド被覆工具のダイヤモンド膜は、その全体膜厚が７．５μｍ未満の場合には、すぐれた切削性能を長期の使用に亘って維持することができず、一方、その全体膜厚が３０μｍを超える場合には、チッピング、欠損等を発生しやすくなるので、ダイヤモンド膜の全体膜厚は７．５〜３０μｍと定めた。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のダイヤモンド被覆工具は、粗結晶層からなる厚膜の下部ダイヤモンド皮膜と、その上に形成された細結晶層と非晶質層の交互積層からなる中間ダイヤモンド膜と、さらにその上に形成された粗結晶層からなる上部ダイヤモンド皮膜からなり、厚膜の下部ダイヤモンド皮膜が長期の使用に亘っての耐摩耗性を担保し、中間ダイヤモンド膜が結晶粒の粗大化を防止しつつクラックの伝播・進展を抑制し、上部ダイヤモンド皮膜は耐摩耗性を維持しつつ欠損の発生もなく仕上げ面精度を向上させることができるので、このようなダイヤモンド皮膜を被覆したダイヤモンド被覆工具は、比強度、非剛性の高いＣＦＲＰあるいは溶着性の高いＡｌ合金等の切削加工において、長期の使用に亘って、すぐれた耐欠損性および耐摩耗性を発揮する
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のダイヤモンド被覆工具の層構造（側断面）を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、この発明のダイヤモンド被覆工具を実施例により具体的に説明する。
ここでは、ダイヤモンド被覆工具を、エンドミル、ドリルに適用した場合について述べるが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種の切削工具に適用することが可能である。
【実施例１】
【００１８】
原料粉末として、平均粒径：５．５μｍを有する中粗粒ＷＣ粉末、同０．８μｍの微粒ＷＣ粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、同１．２μｍのＮｂＣ粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ３Ｃ２粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、および同１．８μｍのＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で所定形状の各種の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体を、６Ｐａの真空雰囲気中、７℃／分の昇温速度で１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この温度に１時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が１３ｍｍの工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記の丸棒焼結体から、研削加工にて、切刃部の直径×長さが１０ｍｍ×３０ｍｍの寸法、並びにねじれ角１０度の４枚刃スクエア形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
【００１９】
ついで、これらの工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した後、酸溶液によるエッチングおよび／またはアルカリ溶液によるエッチング処理を行なった後、
（ａ）まず、
成膜圧力：  ５×１０−２  Ｐａ、
Ｈ２流量：  ３０００  ｍｌｎ、
ＣＨ４流量：  ４０  ｍｌｎ、
フィラメント電流値：  １８０  Ａ、
成膜温度：  ７００  ℃
の条件で、平均粒径１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の粗結晶層からなる下部ダイヤモンド膜を形成し、
（ｂ）ついで、成膜条件を変更し、上記粗結晶層の表面に、
成膜圧力：  ５×１０−２  Ｐａ、
Ｈ２流量：  ３０００  ｍｌｎ、
ＣＨ４流量：  １００  ｍｌｎ、
フィラメント電流値：  １８０  Ａ、
成膜温度：  ６８０  ℃
の条件で、非晶質層を形成し、
（ｃ）ついで、
成膜圧力  ：  ５×１０−２  Ｐａ、
Ｈ２流量   ：  ３０００  ｍｌｎ、
ＣＨ４流量  ：  １００  ｍｌｎ、
Ｏ２流量  ：  ３０  ｍｌｎ、
フィラメント電流値  ：  １８０  Ａ、
成膜温度  ：  ６５０  ℃、
の条件で、平均粒径４０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の細結晶層を形成し、
（ｄ）上記（ｂ）、（ｃ）の条件で、非晶質層、細結晶層の成膜を、膜厚調整（成膜時間の調整）を行いつつ所定回数繰り返し行うことにより、非晶質層と細結晶層の交互積層構造からなる中間ダイヤモンド皮膜を形成し、
（ｅ）ついで、上記（ａ）と同様の成膜条件で粗結晶層からなる下部ダイヤモンド膜を形成することにより、
表２にそれぞれ示される下部ダイヤモンド皮膜、中間ダイヤモンド皮膜および上部ダイヤモンド皮膜からなるダイヤモンド皮膜を被覆した、本発明のダイヤモンド被覆エンドミル（以下、本発明エンドミルという）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２０】
比較の目的で、上記の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−４の表面に、前記特許文献１に記載される従来方法によりダイヤモンド皮膜を形成した比較ダイヤモンド被覆エンドミル（以下、比較エンドミルという）１〜４を製造した。
従来方法によるダイヤモンドの成膜条件は、次のとおりである。
即ち、反応ガスとしてのメタン（ＣＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）、一酸化炭素（ＣＯ）を供給できるようにしたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置において、
まず、
反応圧力：２．７ラ１０2 〜２．７ラ１０3 Ｐａ、
反応ガス：１０％〜３０％ＣＨ4、残部Ｈ2、
成膜温度：７００℃〜９００℃
の条件で、核付着処理を行い、
ついで、
反応圧力：１．３ラ１０3 〜６．７ラ１０3 Ｐａ、
反応ガス：１％〜４％ＣＨ4、残部Ｈ2、
成膜温度：８００℃〜９００℃
の条件で、結晶粒径１μｍ以下のダイヤモンド結晶を形成する結晶成長処理を行い、
ついで、上記核付着処理と上記結晶成長処理を繰り返し、
上記工具基体（エンドミル）の表面に、表３に示される目標膜厚のダイヤモンド皮膜を蒸着形成することにより、比較エンドミル１〜４をそれぞれ製造した。
【００２１】
つぎに、上記本発明エンドミル１〜８および上記比較エンドミル１〜４のダイヤモンド皮膜について、各層の膜厚を走査型電子顕微鏡により測定し、また、各層の膜厚中心部分における結晶粒径を透過型電子顕微鏡にて測定した。
表２、表３に、測定値の平均値を膜厚および平均粒径として示す。
【００２２】
つぎに、上記本発明エンドミル１〜８および上記比較エンドミル１〜４のそれぞれについて、
[切削条件１]  被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの、炭素繊維と熱硬化型エポキシ系樹脂が積層構造を持つ炭素繊維強化樹脂複合材（ＣＦＲＰ）の板材、
切削速度：  ５００  ｍ／ｍｉｎ．、
切断加工：（５  ｍｍ）、
テーブル送り：  ６５０  ｍｍ／ｍｉｎ．、
エアブロー、
の条件での上記ＣＦＲＰの乾式高速切断加工試験、
[切削条件２]  被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの、ＪＩＳ・ＡＤＣ１４の板材、
切削速度：  ６００  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：径方向（ae）２．５ｍｍ，軸方向（ap）８ｍｍ、
テーブル送り：  １０００  ｍｍ／ｍｉｎ．、
エアーブロー、
の条件での上記Ａｌ合金の乾式高速側面切削加工試験、
をそれぞれ行い、いずれの切削加工試験でも切刃部の欠損に伴う被削材のムシレが発生するまでの切削溝長（ｍ）を求めた。
これらの測定結果を表４にそれぞれ示した。
【００２３】
【表１】
2011104721.tif 000003
【００２４】
【表２】
2011104721.tif 000004
【００２５】
【表３】
2011104721.tif 000005
【００２６】
【表４】
2011104721.tif 000006
【実施例２】
【００２７】
上記の実施例１で製造した直径が１３ｍｍの丸棒焼結体を用い、この丸棒焼結体から、研削加工にて、溝形成部の直径×長さが１０ｍｍ×２２ｍｍの寸法、並びにねじれ角３０度の２枚刃形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。
【００２８】
ついで、これらの工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の切刃に、ホーニングを施し、上記実施例１と同様のコーティング前処理を施した後、上記実施例１の（ａ）〜（ｅ）と同一の条件で、工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の表面に、表５にそれぞれ示される下部ダイヤモンド皮膜、中間ダイヤモンド皮膜および上部ダイヤモンド皮膜からなるダイヤモンド皮膜を被覆することにより、本発明のダイヤモンド被覆ドリル（以下、本発明ドリルという）１１〜１８をそれぞれ製造した。
【００２９】
比較の目的で、上記の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−４の表面に、ホーニングを施し、上記実施例１の比較エンドミルの成膜条件と同一の条件で、上記工具基体（ドリル）の表面に、表６に示される目標膜厚のダイヤモンド皮膜を蒸着形成することにより、比較ダイヤモンド被覆ドリル（以下、比較ドリルという）１１〜１４をそれぞれ製造した。
【００３０】
表５、表６には、本発明ドリル１１〜１８および上記比較ドリル１１〜１４のダイヤモンド皮膜の各層について測定した膜厚および各層の膜厚中心部分における結晶粒径の平均値を示す。
【００３１】
つぎに、上記本発明ドリル１１〜１８および比較ドリル１１〜１４のそれぞれについて、
[切削条件３]
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：２０ｍｍの、炭素繊維と熱硬化型エポキシ系樹脂が直交積層構造を持つ炭素繊維強化樹脂複合材（ＣＦＲＰ）の板材、
切削速度：  ２００  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．１  ｍｍ／ｒｅｖ、
貫通穴：（２０  ｍｍ）、
の条件での上記ＣＦＲＰの乾式穴あけ切削加工試験、
[切削条件４]
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：２５ｍｍの、ＪＩＳ・ＡＣ９Ａの板材                    
切削速度：  ３００  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．１５  ｍｍ／ｒｅｖ、
貫通穴：（２５  ｍｍ）、
の条件での上記Ａｌ合金の湿式穴あけ切削加工試験、
をそれぞれ行い、いずれの切削加工試験でも穴あけ加工数（穴）を求めた。
この測定結果を表７にそれぞれ示した。
【００３２】
【表５】
2011104721.tif 000007
【００３３】
【表６】
2011104721.tif 000008
【００３４】
【表７】
2011104721.tif 000009
【００３５】
表２〜７に示される結果から、本発明ダイヤモンド被覆工具（本発明エンドミル１〜８、本発明ドリル１１〜１８）は、厚膜の粗結晶層からなる下部ダイヤモンド皮膜と、非晶質層と細結晶層の交互積層からなる中間ダイヤモンド皮膜と、粗結晶層からなる上部ダイヤモンド皮膜が被覆され、下部ダイヤモンド皮膜が耐摩耗性を保持し、中間ダイヤモンド膜が結晶粒の粗大化を防止しつつクラックの伝播・進展を抑制し、上部ダイヤモンド皮膜は耐摩耗性を維持しつつ欠損の発生もなく仕上げ面精度を向上させることができるので、このようなダイヤモンド皮膜を被覆したダイヤモンド被覆工具は、比強度、非剛性の高いＣＦＲＰあるいは溶着性の高いＡｌ合金等の切削加工において、長期の使用に亘って、すぐれた耐欠損性および耐摩耗性を発揮する。
これに対して、核付着処理と粒径１μｍ以下のダイヤモンド結晶を形成する結晶成長処理の繰り返しにより形成されたダイヤモンド皮膜を備えた比較エンドミル１〜４、比較ドリル１１〜１４においては、耐欠損性、耐摩耗性に劣り、工具寿命が短命であると同時に仕上げ面精度の劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
上述のように、この発明のダイヤモンド被覆工具は、通常条件での切削加工は勿論のこと、金属材料よりも比強度、比剛性の高いＣＦＲＰあるいは溶着性の高いＡｌ合金等の切削加工においても、長期の使用に亘ってすぐれた耐欠損性、耐摩耗性を発揮し、ダイヤモンド皮膜の厚膜化も可能となるものであるから、切削加工装置のＦＡ化、並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。
【図１】
2011104721.tif 000010