(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体材料（１０）にダイヤモンド層（３０）を被覆する方法であって、基体材料が、硬質物質粒子（２０）および結合材料（２２）を含む構成のものにおいて、
−第１工程において、結合材料の選択的エッチングを実施し、この場合、基体（１０）の表面ゾーン（１２）において結合材料（２２）を除去し、
−第２工程において、硬質物質の選択的エッチングを実施し、この場合、表面ゾーン（１２）において硬質物質粒子（２０）を完全に除去し、かくして、凸部（１６）および凹部（１８）を含む表面プロフィルを形成し、
−第３工程において、結合材料の選択的エッチングを実施し、この場合、表面の結合材料の富んだ部分を除去し、
−後の工程で、基体（１０）にダイヤモンド層（３０）を被覆する
方法。
【請求項２】
−第３工程で実施したエッチングが、第１工程で実施したエッチングよりも小さいエッチング深さを有する
請求項１の方法。
【請求項３】
−第１工程において、下記化学品、即ち、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４およびＨ２Ｏ２の混合物、ＨＣｌおよびＨ２Ｏ２の混合物の１つを使用してエッチングを実施する
請求項１又は２の方法。
【請求項４】
−第１工程において、１〜２０μｍの平均エッチング深さを達成する
請求項１〜３のいづれか１つの方法。
【請求項５】
−第１工程において、２〜１０μｍの平均エッチング深さを達成する
請求項４の方法。
【請求項６】
−第１工程において、３〜７μｍの平均エッチング深さを達成する
請求項４の方法。
【請求項７】
−第２工程において、下記化学品、即ち、過マンガン酸カリウムおよび苛性ソーダの混合物、赤血塩および苛性ソーダの混合物、苛性ソーダ、苛性カリおよび／または炭酸ナトリウムの１つを使用してエッチングを実施する
請求項１〜６のいづれか１つの方法。
【請求項８】
−第３工程において、硫酸および／または塩酸による電気化学的エッチングとして、
−あるいは、ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２またはＨ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２による化学的エッチングとして、エッチングを実施する
請求項１〜７のいづれか１つの方法。
【請求項９】
基体材料（１０）にダイヤモンド層（３０）を被覆する方法であって、基体材料（１０）が、硬質物質粒子（２０）およびこれを囲む結合材料（２２）を含む構成のものにおいて、
−第１工程において、結合材料の選択的エッチングを実施し、
−次の機械的除去工程において、噴射粒子による噴射法によって硬質物質粒子（２０）を除去し、
−後の工程で、基体（１０）にダイヤモンド層（３０）を被覆する
方法。
【請求項１０】
−機械的除去工程後、結合材料の選択的エッチング工程を実施する
請求項９の方法。
【請求項１１】
−被覆前にクリーニング工程を実施する
請求項９又は１０の方法。
【請求項１２】
−噴射粒子が、ＳｉＣからなり、１００μｍよりも小さい粒径を有する
請求項９〜１１のいづれか１つの方法。
【請求項１３】
−第１工程において、１〜２０μｍの平均エッチング深さを達成する
請求項９〜１２のいづれか１つの方法。
【請求項１４】
−第１工程において、２〜１０μｍの平均エッチング深さを達成する
請求項９〜１２のいづれか１つの方法。
【請求項１５】
−第１工程において、３〜７μｍの平均エッチング深さを達成する
請求項９〜１２のいづれか１つの方法。
【請求項１６】
−第１工程において、下記化学品、即ち、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４およびＨ２Ｏ２の混合物、ＨＣｌおよびＨ２Ｏ２の混合物の１つを使用してエッチングを実施する
請求項９〜１５のいづれか１つの方法。
【請求項１７】
−ＣＶＤによってダイヤモンド層（３０）を被覆する
請求項１〜１６のいづれか１つの方法。
【請求項１８】
−基体材料が、ＷＣ硬質物質粒子（２０）およびＣｏ含有結合材（２２）を含み、
−この場合、硬質物質粒子（２０）の粒径が、０．８μｍよりも小さい
請求項１〜１７のいづれか１つの方法。
【請求項１９】
硬質物質粒子（２０）の粒径が、０．５μｍよりも小さい
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
−結合材料（２２）が、３〜１２％のコバルトを含む
請求項１〜１９のいづれか１つの方法。
【請求項２１】
−結合材料（２２）が、６％よりも多量のコバルトを含む
請求項２０の方法。
【請求項２２】
−結合材料（２２）が、８〜１０％のコバルトを含む
請求項２１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、部材の被覆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  機械的性質の改善のため部材または部材の部分に表面被覆層を設けることは公知である。特に、工具について、作用面にダイヤモンド層を設けることは公知である。この場合、公知の方法では、ＣＶＤ（化学蒸着）法によってダイヤモンド層を被覆する。このような被覆法は、例えば、ＷＯ９８／３５０７１に記載されている。【０００３】  被覆された部材は、基体材料および基体材料に被覆されるダイヤモンド層を含む。本発明の枠内において、基体材料として、超硬合金およびサーメット、即ち、硬質物質粒子および結合材料からなる焼結材料、特に、Ｃｏ含有マトリックス中にＷＣ粒子を含む焼結材料が対象となる。ダイヤモンドを被覆した超硬合金工具またはサーメット工具は、特に、切削において使用される。この場合、特に、ダイヤモンドの大きい硬度が、工具の磨耗からの保護に関してプラスに作用する。【０００４】  基体上にダイヤモンド層の良好な付着を達成するため、各種の前処理法が知られている。【０００５】  ＵＳ−Ａ−６０９６３７７には、超硬合金基体にダイヤモンド層を被覆する方法が記載されている。この方法は、ＷＣの選択的エッチング工程およびＣｏの選択的エッチング工程による基体の前処理を含む。ダイヤモンド層の被覆のため、ダイヤモンド粒子による核形成および次のダイヤモンド被覆が提案される。この場合、Ｃｏの選択的エッチング工程、ＷＣの選択的エッチング工程および核形成工程を任意の順序で行うことができるとしている。【０００６】  ＤＥ１９５２２３７１には、超硬合金基体にダイヤモンド層を被覆するため、まず、Ｃｏの選択的エッチング工程、これに続く、エッチングした基体表面のクリーニング、次いで、ＷＣの選択的エッチング工程、これに続く、クリーニングを提案する。このように準備した超硬合金基体上に、ＣＶＤ法によって、ダイヤモンド層を被覆する。【０００７】  上述の双方の公報に関して、第１のＣｏの選択的エッチング工程および次のＷＣの選択的エッチング工程を含む二工程前処理法は、多くの場合、十分な層付着性を誘起しないと云うことが確認される。なぜならば、第２のＷＣの選択的エッチング工程において、表面にあるＷＣ粒子の完全なエッチングが行われた場合、関連して、表面は、良好な層付着を阻害するＣｏ富化部分を含むからである。他方、ＷＣエッチングが、部分的にのみ行われた場合、表面において、即ち、基体とダイヤモンド層との間の移行領域において、粒界のＷＣ粒子がエッチングされる。この場合、しかしながら、完全なＷＣ骨格は存在せず、従って、層付着性および機械的強度が低下することになる。【０００８】  ＷＯ９７／０７２６４には、超硬合金のＣＶＤダイヤモンド被覆のための前処理法が記載されている。この場合、第１工程において、超硬合金の電気化学的エッチングを行う。この場合、電解液（例えば、１０％ＮａＯＨ）中で、基体を陽極として接続し、電気化学的にエッチングする。第２工程において、Ｃｏ結合材料をエッチングする。更に、ＣＶＤ法において、ダイヤモンド層を被覆する。【０００９】  最初のＷＣエッチングおよび次のＣｏエッチングを行う上記のまたは同等の二工程前処理法によって得られる結果は、若干の用例については、完全に受いれ��れる層付着性を示す。しかしながら、応力、特に、剪断応力および動的圧縮応力が大きい場合、上記の前処理によって達成される強度は、不十分である。【特許文献１】ＵＳ−Ａ−６０９６３７７
【特許文献２】ＤＥ１９５２２３７１
【特許文献３】ＷＯ９７／０７２６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明の課題は、各種の機械的応力において大きい耐性を有する、部材の被覆方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  この課題は、請求項１、９に記載の方法によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態に関する。【００１２】  本発明にもとづき、基体材料（超硬合金またはサーメット）とダイヤモンド層との間の移行領域の特殊な性状を提案する。構造の説明のため、被覆した部材のダイヤモンド層に垂直な断面を考察する。この場合、説明のため、基体が下方に配置され、ダイヤモンド層が上方に配置されていると云うことから出発する。これは、もちろん、単に判り易さに役立つに過ぎず、部材のジオメトリおよび部材のダイヤモンド被覆層の配置に関して制限を行うものではないと理解すべきである。【００１３】  本発明に係る部材の場合、まず、完全な基体材料の第１領域を設ける。完全な基体材料の場合、硬質物質粒子が結合材料中に埋込まれているか結合材料によって囲まれており、硬質物質粒子の相境界が完全であると解釈される。【００１４】  第１領域の上方には、ダイヤモンド層が設けてある。この場合、第１領域の移行領域、即ち、第１領域の上部境界面は、深さ方向プロフィル、即ち、凹部および凸部を備えた荒さを有する。上記凹部および凸部は、例えば、横断面において見られる。ダイヤモンド層が凹部内に成長することによって、ダイヤモンド層は、基体に絡合い状態で固定される。かくして、断面で見て、完全な基体材料、即ち、硬質物質粒子および結合材料を含む第１基体領域の凸部よりも深く基体内に配置されたダイヤモンド層部分が存在すると解釈される。【００１５】  この絡合い状態によって、ダイヤモンド層の良好な付着が達成される。噛合いまたは絡合いによって、圧縮応力および剪断応力は良好に吸収されることになる。移行領域の深さ方向プロフィルによって、圧縮応力は、より大きい面積に分散される。凸部は、剪断力に対して抵抗として作用する。【００１６】  本発明に係る部材の場合、移行領域、即ち、基体表面に、研削欠陥がなく、移行領域に、例えば、研削によって形成される如き、破砕された硬質物質粒子も存在しない。更に、表面に、研削起因の気孔および研削起因の結合材富化部分があってはならない。【００１７】  層付着に関して、移行領域に、ダイヤモンド層に向かって結合材料を全く含まない表面のみが存在すれば好ましい。結合材料富化が起きてはならない。【００１８】  本発明の実施例にもとづき、第１領域とダイヤモンド層との間には、硬質物質粒子を含み結合材料を含まない多孔質ゾーンを設ける。多孔質ゾーンにおいて、硬質物質粒子が完全であり、その粒界がエッチングによって弱化されてないことが好ましい。この場合、多孔質ゾーンには、ダイヤモンド層が続く。多孔質ゾーンにおける結合材料の除去にもとづき、層付着性が改善される。【００１９】  この場合、過度に厚いゾーンは、同じく、移行領域の層付着性または強度を弱化することになると云うことに留意すべきである。従って、厚さの薄い多孔質ゾーンが好ましい。３−７μｍの厚さが、特に好ましい。本発明の実施例にもとづき、多孔質ゾーンの平均厚さｄは、最大荒さＲｍａｘ以下であり、更に、移行領域の平均荒さＲｚ以下であれば好ましい。かくして、良好な絡合い、良好な付着性および機械的安定性が得られる。この場合、最大荒さＲｍａ���および平均荒さＲｚは、断面図において、それぞれ、“山”と“谷”との間の間隔の最大値および平均値と見なされる。【００２０】  本発明に係る方法の請求項１に開示の第１バリエーションの場合、硬質物質粒子および周囲の結合材料を含む基体材料において、第１工程で、結合材料の選択的なエッチングを実施し、第２工程で、硬質物質の選択的エッチングを実施し、第３工程で、結合材料の選択的エッチングを実施する。次いで、このように前処理した基体にダイヤモンド層を被覆する。【００２１】  この場合、第１工程において、基体の表面ゾーンの結合材料を除去するのが好ましい。この表面ゾーンが、深さ方向プロフィルを有していれば好ましい。第２工程において、表面ゾーンの硬質物質粒子を除去し、かくして、第１工程のエッチングプロフィルから、凸部および凹部を有する表面プロフィルが生ずる。第１エッチング工程において遊離された硬質物質粒子は、完全に除去するのが好ましい。硬質物質粒子の除去によって、表面に、結合材料富化部分が生じ、この富化部分は、第３工程において除去される。この場合、第３工程において実施されたエッチングが、第１工程において実施されたエッチングよりも小さいエッチング深さを有していれば好ましい。かくして、パタン化された表面には、僅かな多孔質ゾーンのみが形成される。このような構造上には、この構造上に被覆されたダイヤモンド層の良好な付着性が得られる。この方法は、ＷＣ硬質物質粒子およびＣｏ含有結合材料を含む超硬合金に特に好ましい。【００２２】  本発明に係る方法の、請求項９に開示の第２バリエーションの場合、まず、第１バリエーションの場合と同様、結合材料の選択的エッチングを実施する。かくして、結合材料が除去された深さ方向プロフィルを有する多孔質表面ゾーンを形成すれば好ましい。次の機械的除去工程において、このように前処理した基体表面を、噴射法で噴射粒子によって処理する。１００μｍよりも小さい、特に、７０μｍよりも小さい、特に好ましくは、３０μｍよりも小さいＳｉＣ粒子を使用するのが好ましい。かくして、表面の、特に好ましくは、第１工程で形成された表面ゾーンの硬質物質粒子が除去される。機械的除去工程後、凸部および凹部を含む深さ方向プロフィルを有する表面が得られる。この表面は、好ましくは、クリーニング工程後、ダイヤモンド層の被覆のために直接に使用できる。なぜならば、噴射法によって、表面に、付着性を減少する結合材料富化部分は現れないからである。この場合、噴射後も、僅かな深さの多孔質ゾーンが残存することになる。本発明の実施例にもとづき、好ましくは、付着性の改善のため、結合材料の選択的エッチングによって多孔質ゾーンの深さを増大することができる。【００２３】  本発明にもとづき考察した基体材料は、焼結硬質物質粒子および結合材料を含む超硬合金またはサーメットである。結合材料としては、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを使用でき、硬質物質としては、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣを使用できる。本発明に係る部材および本発明に係る方法のために使用される好ましい基体材料は、焼結ＷＣ硬質物質粒子およびＣｏ含有結合材料を含む超硬合金である。Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ結合材を含む材料が、特に好ましい。��の場合、Ｃｏ含量が、０．１〜２０％、好ましくは、３〜１２％、より良好には、６〜１２％、特に好ましくは、１０〜１２％であれば好ましい。Ｃｏ含量が６％を越える、衝撃応力に対して堅牢な基体材料の場合、特に利点が得られる。更に、微粒超硬合金の場合、上記超硬合金がクロムおよびバナジウムも有していれば好ましい。【００２４】  基体材料として、基本的に、粗粒種（粒径２．５〜６μｍ）、中粒種（粒径１．３〜２．５μｍ）および微粒種（０．８〜１．３μｍ）の超硬合金も使用できる。しかしながら、微粒種（粒径０．５〜０．８μｍ）および超微粒種（０．２〜０．５μｍ）が好ましい。微粒種および超微粒種は、大きい硬度および曲げ強度を特徴とする。【００２５】  第１領域の深さ方向プロフィルは、実施例にもとづき、１〜２０μｍ、好ましくは、２〜１０μｍの平均荒さＲｚを有する。３〜７μｍの平均荒さＲｚが、特に好ましい。本発明の実施例にもとづき、深さ方向プロフィルの平均荒さＲｚは、超硬合金基体の粒径よりも大きい。微粒種および超微粒種の場合は特に、Ｒｚが粒径の５倍よりも大きく、１０倍よりも大きければ更に好ましい。【００２６】  本発明に係る方法の場合、実施例にもとづき、第１エッチング工程において、１〜２０μｍの平均エッチング深さが達成される。２〜１０μｍ、特に好ましくは、３〜７μｍの平均エッチング深さが好ましい。第１工程において、酸は、基体の表面近傍の領域に多様な速さで浸透し、かくして、深さ方向プロフィルを有する多孔質表面ゾーンが生ずる。かくして、エッチングによって、移行領域の荒さが定められる。この場合、酸の最大浸透深さが、荒さ値Ｒｍａｘ、エッチング深さバリエーションＲｚおよびＲａ値を決定する。浸透深さ（かくして、特に、Ｒｍａｘ値）は、酸の適切な選択およびエッチング時間の調節によって制御できる。数値ＲａおよびＲｚは、同じく、酸の選択および、特に、酸の希釈度の選択によって制御するのが好ましい。電気化学的方法の場合、電気的パラメータの選択によっても、Ｒパラメータを調節できる。【００２７】  第１工程において実施するエッチングには、基本的に、結合材料、特に、Ｃｏをエッチングするすべての酸を使用できる。ＨＣｌまたはＨ２ＳＯ４を使用する電気化学的直流または交流エッチング法が、特に好ましい。同じく、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４希釈溶液を使用する電気化学的エッチング法も好ましい。エッチングのため、更に、ＨＮＯ３および、好ましくは、Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２、ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２およびＨＣｌ／ＨＮＯ３からなる混合物を使用できる。【００２８】  本発明に係る方法の第１バリエーションにおいて実施した第２エッチング工程において、硬質物質粒子、特に、炭化タングステン粒子をエッチングする。このため、ＷＣを選択的にエッチングする化学品を使用できる。赤血塩／アルカリ溶液・混合物、好ましくは、過マンガン酸カリウム／アルカリ溶液・混合物によって、対応する処理が可能である。アルカリ溶液混合物、例えば、苛性ソーダ、苛性カリおよび／または炭酸ナトリウムの混合物を使用する電気化学的方法が、特に好ましい。【００２９】  本発明に係る方法の第１バリエーションの場合且つまた第２バリエーションの場合もオプションで、Ｃ���を選択的にエッチングする第３工程を実施する。第３エッチング工程は、硫酸または塩酸を使用する電気化学的エッチングとして実施するのが好ましい。この場合、双方の第１工程によって既にパタン化された基体の表面には、結合材料が除去された多孔質ゾーンが形成される。この多孔質ゾーンの厚さが僅かであれば好ましい。【００３０】  ＣＶＤによって被覆を行うのが好ましい。この場合、ダイヤモンドが、加工された表面上で成長する。前処理した基体の深さ方向プロフィルにもとづき、ダイヤモンド層と基体との間に十分な絡合いが生ずる。【００３１】  この場合、前処理法によって形成された荒さは、基本的に、基体粒径とは無関係である。なぜならば、荒さは、第１エッチング工程において得られた深さ方向プロフィルによって形成されるからである。かくして、ダイヤモンド層と基体との間の優れた絡合いは、微粒種および超微粒種の場合も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  以下に、図面を参照して実施例を詳細に説明する。【００３３】  超硬合金製工具には、ダイヤモンド層を被覆する。工具材料（基体）１０は、０．５〜０．８μｍの範囲のＷＣ粒子およびＣｏ１０％を含むＣｏ結合材からなる。【００３４】  ダイヤモンド層を被覆する前に、基体１０を前処理する。この場合、基体１０について、まず、結合材料が完全に除去された多孔質ゾーン１２を表面に形成する第１エッチング工程を実施する。多孔質ゾーン１２は、図１に示した境界線１４によって示された深さ方向プロフィルを有する。この場合、使用した酸は、基体１０の異なる箇所において、表面に異なる深さまで浸透する。多孔質ゾーン１２は、６μｍの最大エッチング深さを有する。【００３５】  次いで、第２工程において、多孔質ゾーン１２のＷＣ粒子が完全に除去される。この場合、ＫＭＮＯ４／ＮａＯＨ（１００ｇ／ｌ、１００ｇ／ｌ）によって基体をエッチングする。かくして、多孔質ゾーン１２内で、炭化タングステンが除去される。図２の断面図に示した如き表面構造が生ずる。基体１０の表面は、荒く、一群の凸部１６および凹部１８を有する。生じた表面プロフィルは、図１の多孔質ゾーンのプロフィルに対応し、従って、第１エッチング工程のエッチングプロフィルに対応する。【００３６】  炭化タングステンの除去によって、第２エッチング工程の実施後、コバルト富化部分（ここでは、コバルトスポンジと呼ぶ）が存在する。コバルトスポンジは、第３工程において、濃硫酸によって電気化学的に除去される。濃硫酸による第３工程は、特に、コバルトスポンジ層が除去され、極く僅かな深さの多孔質ゾーン（即ち、結合材料が除去された表面）が生ずるよう、実施する。例えば、硫酸の希釈によってエッチング深さを調節する。エッチング深さについて、処理時間は、あまり重要ではない。なぜならば、コバルトが表面から完全に除去されると直ちに、不動態層が形成されるからである。【００３７】  これは、図３に模式的に示してある。基体１０は、ＷＣ硬質物質粒子２０および結合材料２２を含む。ＷＣ粒子は、ＷＣ骨格を形成する。下部の第１領域２４において、超硬合金基体は完全であり、即ち、ＷＣ粒子は、結合材料によって囲まれている。第１領域２４の上方には、多孔質ゾーン２６が続いている。多孔質ゾーン２６においては、ＷＣ粒子２０は結合材料によって囲まれていない。【００３８】  ここで注意するが、模式的に示した図３は、判り易さを意図するものであり、寸法的に正しくはない。【００３９】  最終的に、多孔質ゾーン２６の上方には、ダイヤモンド層３０が続いている。ダイヤモンド層３０は、前処理の終了後、前処理した基体表面上に被覆される。これは、例えば、ＷＯ９８／３５０７１に記載の如き、公知のＣＶＤ法によって行われる。この場合、水素雰囲気中にＣＨ４を供給し、ワイヤ状加熱素子を賦活し、かくして、約８５０℃の基体温度において、ダイヤモンド層が基体上に形成される。【００４０】  図３に示した如く、多孔質ゾーン２６において、結合材料２２が除去され、従って、基体１０上のダイヤモンド層３０の付着を阻害することはない。【００４１】  図４に、基体１０とダイヤモンド層３０との間の移行領域を同じく模式的に示した。この場合、図３の対応する範囲のうち、第１領域２４、多孔質ゾーン２６およびダイヤモンド層３０の境界線を破線で示した。この図面を参照して、移行領域の好ましい性質を説明する。【００４２】  多孔質ゾーン２６は、同図においてｄで示した平均厚さを有する。第１領域２４の表面は、凸部１６および凹部１８を有する表面プロフィルを有する。この場合、凸部１６と凹部１８との間の垂直方向へ測定した間隔をＲで示した。【００４３】  表面について、荒さ特性値Ｒａ、Ｒｍａｘ、Ｒｚを定義し、特に、触針法で測定した。ここで考察した被覆部材について、横断面において数値の測定を行った。測定は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ４２８７にもとづき行う。この場合、部材の外形に関する長波成分は、考慮しない。図４ａに示した如く、残存プロフィルのうち、５つの部分区画を考察する。各部分区画について、部分区画内の最高プロフィル凸部の高さおよび最大凹部の深さからなる和として、各荒さを求める。次いで、測定区画の各荒さの算術平均値として平均荒さＲｚを求め、各最大荒さとして最大荒さＲｍａｘを求める。【００４４】  さて、移行領域について、多孔質ゾーン２６の平均厚さｄが、凸部と凹部との間の最大間隔、即ち、Ｒｍａｘ値以下であれば好ましい。この場合、即ち、図３に示した如く、ダイヤモンド層３０と基体１０との良好な絡合いが得られる。この場合、ダイヤモンド層３０の部分（図４に示した如く、例えば、下部尖端３２）は、第１領域の凸部（例えば、図４の凸部１６）よりも低く配置されている。ｄも、平均荒さ値Ｒｚ以下であれば好ましい。【００４５】  図５に、ダイヤモンド層を被覆した図２の基体１０を示した。同図から明らかな如く、移行領域は、凸部および凹部を有する深さ方向プロフィルを有する。図５ａに、図５の範囲Ａの拡大図を示した。同図において、ダイヤモンド層３０と基体１０との絡合いが確認できる。【００４６】  上述の前処理法の場合、移行領域の形態は、使用した超硬合金の粒径とは無関係である。移行領域の荒さは、第１エッチング工程によって決定される。従って、粒径の異なる超硬合金について、同一の表面形態を達成できる。これを、図８および図９に模式的に示した。この場合、異なる粒径において、同一の深さ方向プロフィルが得られる。【００４７】  ダイヤモンド層３０と基体１０との上述の絡合いによって、特に良好な層付着が達成される。層付着状態は、更に、動的圧縮応力および剪断応力に対して特に堅牢である。模式的に示した図６から明らかな如く、圧縮応力は、表面荒さにもとづき、より大きい面積に分散され、従って、ダイヤモンド層３０から基体１０により良好に伝達されることになる。剪断応力の場合、ダイヤモンド層の凸部と凹部との絡合いが、基体１０に対する良好な付着性を与える。【００４８】  上述の実施例の場合、前処理法として３段のエッチング操作を行うが、代替法の場合、第２エッチング工程を、場合によっては、第３エッチング工程も、機械的除去工程で置換える。【００４９】  第１エッチング工程を実施し、深さ方向プロフィルを有する多孔質ゾーン１２（図１参照）を形成した後、被覆すべき基体にＳｉＣ粒子を噴射する。かくして、多孔質ゾーン１２内のＷＣ粒子が除���される。気孔率が極めて小さい荒い表面が生ずる。かくして形成された表面は全体として、Ｃｏ富化部分を有しておらず、従って、Ｃｏの選択的エッチング工程を更に行うことなく、被覆を実施することができる。もちろん、例えば、超音波浴において、全体的な基体のクリーニングを先行して行うのが、特に合目的である。【００５０】  代替法の場合、噴射後にも、表面の多孔質ゾーンの拡大のために、更に、結合材料の選択的エッチング工程を行うことができる。【００５１】  部材の前処理および次の被覆は、工具の場合、好ましくは、作用範囲についてのみ、即ち、例えば、切削工具の場合は、刃の範囲についてのみ行う。【００５２】  以下に、更に、若干の詳細な実施例を説明する。【００５３】第１実施例  コバルト含量６％の粗粒超硬合金（粒径３μｍ）からなるフライス工具（径１０ｍｍ）を被覆する。【００５４】  第１工程において、希ＨＣｌ（３％）中で、０．１Ａの電流強度において、２分間、工具の作用範囲（浸漬深さ３０ｍｍ）を電気化学的にエッチングした。６μｍの最大エッチング深さを有する多孔質ゾーンが生じた。【００５５】  第２エッチング工程において、ＫＭＮＯ４／ＮａＯＨ（１００ｇ／ｌ／１００ｇ／ｌ、３０ｍｉｎ、５０℃）で工具の作用範囲をエッチングした。エッチングによって、多孔質ゾーン中の炭化タングステンが完全に除去され、最終的に、表面にはコバルト富化部分が生じた。【００５６】  このコバルトスポンジは、第３工程において、濃硫酸（９８％、３Ａ、３ｍｉｎ）によって電気化学的に除去した。濃硫酸によって、コバルト富化部分のみが除去された。厚さが極めて薄い多孔質ゾーンが生じた。【００５７】  このように前処理した基体に、クリーニング工程後、ＣＶＤプロセスにおいて、厚さ１０μｍのダイヤモンド層を被覆した。【００５８】第２実施例  コバルト含量１０％の超微粒超硬合金（粒径０．４μｍ）からなる工具（フライス、径１０ｍｍ）を被覆する。【００５９】  第１工程において、ＨＮＯ３（２５％、３ｍｉｎ）中で工具をエッチングした。１０μｍの最大エッチング深さを有する多孔質ゾーンが生じた。【００６０】  第２工程において、作用範囲のみをエッチングした。このエッチングにおいて、ＫＭＮＯ４／ＮａＯＨ（１００ｇ／ｌ／１００ｇ／ｌ、３０ｍｉｎ、５０℃）で多孔質ゾーンの炭化タングステンを除去した。炭化タングステンのエッチングによって多孔質ゾーンを除去した。【００６１】  第３工程において、表面に形成したコバルトスポンジを除去した。希塩酸（３％、０．１Ａ、５ｍｉｎ）によってコバルトスポンジを電気化学的に除去し、約６μｍの多孔質ゾーンが生じた。【００６２】    次いで、ＣＶＤプロセスにおいて、厚さ６μｍのダイヤモンド層を基体に被覆した。【００６３】第３実施例  第１工程において、ＨＮＯ３（２５％、３ｍｉｎ）によって、コバルト含量１０％の微粒超硬合金（粒径１μｍ）からなる工具をエッチングした。６μｍの最大エッチング深さを有する多孔質ゾーンが生じた。【００６４】  次いで、多孔質ゾーンの遊離ＷＣ粒子が除去されるまで、工具の作用範囲にＳｉＣをマイクロ噴射した。気孔率が極めて小さい荒いＷＣ表面が生じ、エタノール浴中の超音波処理による強��なクリーニング工程後、上記表面に厚さ８μｍのダイヤモンド層を基体に被覆した。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】多孔質ゾーンを含む超硬合金基体の横断面図である。
【図２】パタン化された表面を有する超硬合金基体の横断面図である。
【図３】基体およびダイヤモンド層を含む部材の模式的横断面図である。
【図４】図３の深さ方向プロフィルの模式的図面である。
【図４ａ】荒さ特性値を求めるための原理図である。
【図５】ダイヤモンドを被覆した部材の横断面図である。
【図５ａ】図５の範囲Ａの拡大図である。
【図６】移行領域のプロフィルに対する圧縮応力を模式的に示す図面である。
【図７】移行領域の深さ方向プロフィルに対する剪断応力を模式的に示す図面である。
【図８】粗粒超硬合金の場合の移行領域のプロフィルの模式的図面である。
【図９】微粒超硬合金の場合の移行領域のプロフィルの模式的図面である。
【符号の説明】
【００６６】  １０  基体  １６  凸部  １８  凹部  ２０  硬質物質粒子  ２２  結合材料  ２４  第１領域  ２６  多孔質ゾーン  ３０  ダイヤモンド層  ３２  ３０の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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