(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド工具による切削加工が行われる際に表面層にクラック及び剥離が発生するのを抑制する被切削加工用被覆体において、基材の表面上に形成された被切削加工用被覆体であって、リンの含有率が１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下、銅の含有率が１０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下、残りの主成分がニッケルである表面層を有することを特徴とする被切削加工用被覆体。
【請求項２】
前記表面層の銅の含有率が２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項３】
前記表面層が非晶質であることを特徴とする請求項１又は２に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項４】
前記表面層の引張応力が１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
【請求項５】
前記表面層が無電解メッキ法により形成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の被切削加工用被覆体。
【請求項６】
前記基材の一部にニッケル材を接触させた状態で、前記無電解メッキ法により前記表面層を形成したことを特徴とする請求項５に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項７】
前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキからなる下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに被切削加工用被覆体。
【請求項８】
前記下引層を形成した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成したことを特徴とする請求項７に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項９】
前記下引層は、ニッケルとリンとを含有し、ニッケル含有率が７０％以上、層厚０．０１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項７又は８に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項１０】
前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ法により下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
【請求項１１】
前記下引層を形成した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成したことを特徴とする請求項１０に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項１２】
前記下引層は、層厚０．０１μｍ〜１００μｍの層であって、ニッケル含有率が８０％以上の層であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の被切削加工用被覆体。
【請求項１３】
前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキからなる下引層を形成し、該下引層上に電解ニッケルメッキ法により中間層を形成し、該中間層上に前記表面層を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
【請求項１４】
前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ法により下引層を形成し、該下引層上に無電解ニッケルメッキからなる中間層を形成し、該中間層上に前記表面層を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被切削加工用被覆体に関し、特に、リン、銅及びニッケルを含む表面層（最外層）を有し、この表面層がダイヤモンド工具により切削加工された際に優れた切削性を発揮する被切削加工用被覆体に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、均一な厚みの被切削加工用被覆体としては、ニッケルとリンからなる無電解ニッケルメッキ層を表面層に用いることがよく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
被切削加工用被覆体は、その表面形状を整える切削加工を行うとき、一般にダイヤモンド工具が用いられる。このダイヤモンド工具は高価なものであるため、ダイヤモンド工具の刃先ができる限り損耗・損壊せずに長期にわたって鋭敏に維持させて、ダイヤモンド工具を長寿命化させることが重要であるといえる。
しかしながら、従来の無電解ニッケルメッキ層では、切削加工においてダイヤモンド工具の刃先を損耗・破壊しており、非常にダイヤモンド工具の寿命が短いものであった。
【０００４】
本発明者らは、上記した状況を鑑み、先ず、ダイヤモンド工具による被削性が表面層のどのような性質に依存するのかを検討した結果、表面層が有する内部応力に大きく依存しているという性質があるとの知見を得た。即ち、内部応力、特に引張応力を内在させることで被削性を驚異的に高め、ダイヤモンド工具の損耗を大幅に減少できることを見いだしたものである。
本発明は、ダイヤモンド工具の切削加工具の損耗を大幅に減少することのできる表面層を有する被切削加工用被覆体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る被切削加工用被覆体は、下記の構成を有する。
１．ダイヤモンド工具による切削加工が行われる際に表面層にクラック及び剥離が発生するのを抑制する被切削加工用被覆体において、基材の表面上に形成された被切削加工用被覆体であって、リンの含有率が１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下、銅の含有率が１０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下、残りの主成分がニッケルである表面層を有することを特徴とする被切削加工用被覆体。
２．前記表面層の銅の含有率が２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であることを特徴とする前記１に記載の被切削加工用被覆体。
３．前記表面層が非晶質であることを特徴とする前記１又は２に記載の被切削加工用被覆体。
４．前記表面層の引張応力が１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
５．前記表面層が無電解メッキ法により形成されたことを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の被切削加工用被覆体。
６．前記基材の一部にニッケル材を接触させた状態で、前記無電解メッキ法により前記表面層を形成したことを特徴とする前記５に記載の被切削加工用被覆体。
７．前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキからなる下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形成したことを特徴とする前記１〜６のいずれかに被切削加工用被覆体。
８．前記下引層を形成した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成したことを特徴とする前記７に記載の被切削加工用被覆体。
９．前記下引層は、ニッケルとリンとを含有し、ニッケル含有率が７０％以上、層厚０．０１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする前記７又は８に記載の被切削加工用被覆体。
１０．前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ法により下引層を形成し、該下引層上に前記表面層を形成したことを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
１１．前記下引層を形成した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を施し、その後に前記表面層を形成したことを特徴とする前記１０に記載の被切削加工用被覆体。
１２．前記下引層は、層厚０．０１μｍ〜１００μｍの層であって、ニッケル含有率が８０％以上の層であることを特徴とする前記１０又は１１に記載の被切削加工用被覆体。
１３．前記基材の表面上に無電解ニッケルメッキからなる下引層を形成し、該下引層上に電解ニッケルメッキ法により中間層を形成し、該中間層上に前記表面層を形成したことを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
１４．前記基材の表面上に電解ニッケルメッキ法により下引層を形成し、該下引層上に無電解ニッケルメッキからなる中間層を形成し、該中間層上に前記表面層を形成したことを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載の被切削加工用被覆体。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳述する。
本発明は、ダイヤモンド工具による切削加工が行われる際に表面層にクラック及び剥離が発生するのを抑制する被切削加工用被覆体である。
本発明の被切削加工用被覆体において、表面層（最外層）は１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下のリンと、１０ｗｔ％以上７０ｗｔ％の銅と、残りの主成分としてニッケルを含有するものである。好ましくは、１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下のリンと、２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％の銅と、残りの主成分としてニッケルを含有する表面層である。
【０００７】
この表面層は、引張応力が強く、被削性を格段に向上させることができる。これにより、ダイヤモンド工具の切削による損耗・破損を抑えることができるものである。
【０００８】
本発明において、被切削加工用被覆体は、この表面層単体のみからなる単層構造であっても差し支えなく、勿論、本発明に包含されるものである。尚、以下の説明においても、「被切削加工用被覆体」と「表面層」とを使い分けているが、「被切削加工用被覆体」が「表面層」単体のみからなる単層構造である場合は、両者は同じものを指すものであり、その場合は、「表面層」を「被切削加工用被覆体」と読み替えるものとする。
【０００９】
ここで、本発明のＮｉ（ニッケル）−Ｃｕ（銅）−Ｐ（リン）表面層に関して、銅Ｃｕの含有率による内部応力の変化について説明する。
【００１０】
図１に、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ表面層の銅の含有率（ｗｔ％）と内部応力（ｋｇｆ／ｍｍ2）の関係を示す。図１は、標準試験片に片側２０μｍの無電解メッキ処理を施したときの代表的な内部応力（ｋｇｆ／ｍｍ2）をスパイラル応力計（山本鍍金試験器社製）によって計測した結果である。尚、内部応力が正とは、引張応力が作用しているものであり、内部応力が負とは、圧縮応力が作用しているものである。
【００１１】
表面層の内部応力は、Ｃｕ含有率が０ｗｔ％のとき、即ち通常の無電解ニッケルメッキではほぼゼロであるが、Ｃｕ含有率が１０ｗｔ％で引張応力の効力が現れ始め、Ｃｕ含有率が２５ｗｔ％から６０ｗｔ％にかけて図１に示したように、１０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の大きな引張応力を発生していることがわかった。また、図示していないが、Ｃｕ含有率が３５ｗｔ％付近で最も引張応力が大きくなり２５ｋｇｆ／ｍｍ2を越えることが分かった。また、このＣｕ含有率が３５ｗｔ％付近をピークにして、図１のようにＣｕ含有率が増えるにつれて引張応力が徐々に低下し、引張応力の効力が有るのはＣｕ含有率が７０ｗｔ％を過ぎた程度であった。
【００１２】
因みに、このときの代表的なＰ含有率は、Ｃｕ含有率が３０ｗｔ％付近で８ｗｔ％付近、Ｃｕ含有率が５０ｗｔ％付近で５ｗｔ％付近、Ｃｕ含有率が６０ｗｔ％付近で３ｗｔ％付近であった。
【００１３】
このことから、Ｃｕ含有率が１０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下で、表面層に有効な引張応力を内在させることができ、この表面層を切削加工した際の被削性に優れ、特にダイヤモンド工具の損耗や破壊を極めて抑えることができるものである。この被削性をより向上できる点で、Ｃｕ含有率が２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００１４】
また、引張応力は、好ましくは１０ｋｇｆ／ｍｍ2以上であり、更に好ましくは１５ｋｇｆ／ｍｍ2以上であり、被削性を向上できるので好ましい。また、引張応力の好ましい上限は、２５ｋｇｆ／ｍｍ2以下であり、表面層にクラックの発生や剥離が生じにくいので好ましい。
【００１５】
また更に、本発明の表面層は非晶質であることが好ましい。非晶質状態であるとは、メッキ層をＸ線回折測定を行い、ラウエ斑点が明瞭に見られない、若しくは全くみられない状態をいう。
【００１６】
また、本発明の表面層において、Ｐ（リン）を含有させることで特に表面層の非晶質化に寄与することが可能となる。このＰ含有率としては、１ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下で十分である。
【００１７】
また、本発明の表面層は無電解メッキ法によって形成されるのが好ましい。これによって、表面層を均一な厚さで非晶質に形成することができ、前述の望ましい効果を奏することが可能となる。
なお、本発明の被覆層は、本発明の効果を損なわない範囲で、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ以外に他の成分を含有しても良い。
【００１８】
また更に、本発明の表面層を形成する場合、次の点に留意することが好ましい。
本発明の表面層の銅の含有率が３５ｗｔ％で表面層の引張応力が最も大きくなるが、その驚異的な被削性が得られるのと引き替えに以下の現象が生じる場合がある。
（１）表面層の大きな内部応力により、表面層にクラックが発生しやすい。また、切削加工中に下地材料との密着性よりも引張応力が勝って表面層の剥離が発生しやすい。
（２）基材に、鋼材などの鉄系の材料を用いると、無電解メッキ法による表面層の形成において、ニッケルよりイオン化傾向の強い銅を析出しやすく、最初に基材上に銅の被膜ができてしまう。その後、ニッケルが析出し始めるが、この銅の被膜は極めて密着力が弱いため、表面層の剥離の原因となりやすい。
【００１９】
そこで、本発明者らは、これらの現象を抑えるためには以下の検討を行った。
（３）基材である鋼材に、電解ニッケルメッキ法を行ってニッケル被膜により鋼材を覆った後に、本発明の表面層を形成する。
（４）基材である鋼材に、無電解メッキ法で従来の無電解ニッケルメッキにより鋼材を覆った後に、本発明の表面層を形成する。
（５）基材である鋼材に、ニッケルを接触させて、表面電位をニッケルに合わせることで、銅とニッケルの析出を同時に開始させる。
【００２０】
上記（３）の場合では、クラックや剥離防止の効果があったが、電解ニッケルメッキの条件が非常に厳しく、電流密度は５Ａ／ｃｍ2より大きすぎても小さすぎても本発明の表面層のクラックや剥離の抑制効果が失われた。
【００２１】
上記（４）の場合では、リンの含有率が非常に重要で、リンの含有率が１０ｗｔ％以上となる無電解ニッケルメッキで鋼材表面を覆ったときには、本発明の表面層は形成されなかった。リンの含有率が７〜９ｗｔ％の中リン濃度となる無電解ニッケルメッキで鋼材表面の覆ったときには、本発明の表面層が形成され、クラックや剥離の抑制効果が見られた。また、リンの含有率が、６ｗｔ％以下となる無電解ニッケルメッキで鋼材表面を覆ったときには、本発明の表面層が形成されたが、クラックや剥離の抑制効果はほとんど見られなかった。
【００２２】
上記（５）の場合では、鋼材にニッケルを接触させることにより、本発明の表面層の形成当初から銅とニッケルとリンが所望の比率で形成され、クラックや剥離の抑制効果も非常に高かった。
【００２３】
これらの検討結果より、実用性をもって信頼性よく本発明の被切削加工用被覆体を得るには、表面層のクラックや剥離を防止するよう上述したような前処理や治工具の準備を行うことが好ましい。また、上記の検討項目を組み合わせて行うことにより、さらに本発明の被切削加工用被覆体がより実用性をもつ表面層の形成ができる。
【００２４】
更に、上記（３）や（４）の場合のように、電解ニッケルメッキ法や無電解メッキ法により下引層を形成した際には、その形成後に２００℃以上７００℃以下の熱処理（加熱処理）を施し、その後に本発明の表面層を形成することが、表面層で生じる大きな引っ張り応力（内部応力）による表面層の基材からの剥離やクラックの発生を防止して、基材と被覆層との密着性を向上させ、両者間に強固な付着力をもたせる上で特に好ましい。基材表面に大きな平面部が存在する場合にその効果の期待が大きい。
【００２５】
特に、下引層として電解ニッケルメッキ法による下引層は、無電解メッキ法による下引層に比べて表面層の密着性をより向上することができるが、前述のようにクラックや剥離防止の効果を得るための電解メッキの条件が非常に厳しかったり、基材と下引層との境界は、その電解ニッケルメッキ法が電気的な付着によるためにニッケル以外の他のイオンも付着し易く、また基材表面に酸化や汚れが存在すると、基材と下引層とに明瞭な境界を生じ、両者の付着力は弱く、剥離が生じることがある。
【００２６】
しかしながら、その下引層形成後に２００℃以上７００℃以下の熱処理を施すことにより、基材と下引層との構成材料である金属原子の一部を互いに拡散させて、両者の境界を一部不明瞭にすることで、両者の付着力を向上させ、その上に表面層を形成した後もその表面層を含めた付着力は良好で、剥離等の発生を有効に防止することができる。熱処理温度が２００℃以上で、基材中や下引層中の金属原子の拡散移動が生じ、基材と下引層との境界が明瞭のままとなることが少なくなり、両者の付着力を向上できる。一方、熱処理温度が７００℃以下で、基材の原子が下引層表面にまで拡散して、下引層と表面層との付着力が低下してしまったり、基材が大きく熱膨張し過ぎて下引層がかえって剥離したり下引層にクラックが発生することが防止され、両者の境界は不明瞭となり両者間の付着力を向上できる。また、熱処理時間（加熱時間）は処理温度によって適宜選択することができる。例えば、２００℃程度では数時間以上とすることが好ましく、７００℃程度の高温時は、基材と下引層の原子の拡散が活発に行われ、徐冷中（自然放冷でも良い）にも拡散するので、１分程度で付着強度が向上できる。３００〜４００℃程度の熱処理温度で２〜４時間加熱を行うことが、原子の拡散が確実で充分に行われ、下引層の剥離やクラック、基材の熱変形や組成変化を防止できるのでより好ましい。さらに、熱処理は下引層の酸化や汚れを避けるために真空炉で行うのが好ましい。この真空炉の真空度は１０-4Ｐａ以下でも良く、その場合には安価なロータリーポンプで充分達成できる。なお、表面層を形成した後に表面層が結晶化しない程度の熱処理（例えば２００℃で３時間）を行うことができ、密着性を向上する上で好ましい。
【００２７】
また、電解ニッケルメッキ法で下引層を形成する場合には、ニッケル含有率が８０ｗｔ％以上、層厚０．０１μｍ〜１００μｍの下引層とすることが好ましい。電解ニッケルメッキ法（ニッケルを電極に用いた電気メッキ法）は、Ｎｉストライクメッキで行うのが最も簡易的で確実であり、通常でもニッケル含有率９９ｗｔ％以上とすることができる。しかしながら、電解溶液の安定化や析出量の均一化のために、電解溶液中にニッケルよりもイオン化傾向の高い金属原子が溶解されていても良く、そのような場合には下引層形成に際してそれらの金属がニッケルとともに僅かに析出する。ニッケル以外の含有率は少ない方が好ましく、ニッケル含有率８０ｗｔ％以上であることがその本来の目的である付着力の向上には特に好ましい。また、下引層の形成が電解メッキである性質上、基材の形状や電極との距離により基材上で電荷が均一には分布しないが、下引層の平均層厚が０．０１μｍ以上で、基材の全面にわたって下引層が充分に被覆され、１００μｍ以下の平均層厚で、基材の表面形状を変えてしまったり、電流密度を大きくする必要により下引層中に粗密の差が大きくなり過ぎてしまったりすることが防止され、表面層を形成した際にその強い引張り応力で下引層に剥離が生じるおそれを少なくできる。下引層の平均の層厚は０．０１〜１００μｍ、より好ましくは０．３〜１０μｍが下引層の付着力を効果的に向上する上で好ましい。
【００２８】
また、無電解メッキ法による下引層は、層厚０．０１μｍ〜１００μｍで、ニッケルとリンとを含有し、そのニッケル含有率が７０ｗｔ％以上であることが好ましい。下引き層の形成に無電解メッキ法を用いた場合には、電解メッキ法と異なり電解を用いないので、基材表面に電解メッキ法よりもより均一な層厚の下引層を形成できる。この均一な層厚により表面層の内部応力を下引層が場所によらず均一に受けることができるので、表面層の剥離を防止する上で好ましい。この下引層のニッケル含有率は７０ｗｔ％以上で、そのニッケル以外にリンを含有することにより、表面層の組成に近くなり、また、その下引層の層厚を０．０１μｍ〜１００μｍとして熱処理を施すことで、基材と下引層との付着力を向上でき、その後に表面層を形成した際の付着力を向上でき、更に、表面層を形成した後に熱処理を施すと被覆層を含めた付着力の向上をより図ることができる。勿論、この下引層にはニッケルとリン以外の物質を含有されていてもよい。
【００２９】
この無電解メッキ法による下引層形成後に、基材と下引層との剥離を防止し付着力を向上するために２００℃以上７００℃以下の熱処理を施すことができるが、このニッケルとリンを含有する下引層は非晶質であることが好ましく、従って、基材にこの下引層を形成した後、５００℃以上で熱処理を施すと、下引層が結晶化し、硬度がＨｖ８００近くまで高くなって、下引層にクラックが入ったりし易すいことがある。以上ようなことから、下引層形成後に行う熱処理の条件としては、結晶化が起きないかもしくは結晶化が起きるにしても緩やかに結晶化する程度の加熱温度で行うのが好ましい。３００℃〜４００℃程度の温度で、２〜４時間の加熱時間をかけて、基材と無電解メッキ法による下引層との金属原子がある程度充分に拡散される熱処理を行うことが特に好ましい。
【００３０】
また、無電解メッキ法による下引層の層厚は、前述のように０．０１μｍ〜１００μｍで特に基材と下引層との付着力向上の効果が見られるが、この下引層の硬度は電解ニッケルメッキ法による下引層に対して比較的高いため、表面層を施した際の強力な引張り応力に耐えられずクラックや剥離が発生する場合がある。これを防止するために、下引層の層厚は０．３μｍ〜１０μｍであることが特に好ましい。さらに、この下引層は熱処理による加熱によって特に表面が酸化しやすく、それを防止するためには真空炉を用いて熱処理を行うことが必要である。その際の真空度しては１０-4Ｐａ以下でも良く、その程度で表面の酸化を防止できる。
【００３１】
また、本発明者らは、表面層の銅の含有率を５５ｗｔ％にすることで、３５ｗｔ％の銅含有率の時よりも被削性はわずかに劣るが、表面層の内部応力を１／２程度に低減できるため、表面層のクラックや剥離を大幅に減少させることができることも見いだしている。
上記した処方を行って表面層を形成することにより、高被削性と剥離抑制性が両立し、極めて実用的な被切削加工用被覆体を得ることができる。
【００３２】
次に、電解ニッケルメッキ法について説明する。
電解ニッケルメッキ法には、ウッド浴とワット浴の２種がある。
ウッド浴、溶液の主成分として、塩化ニッケル（１５０〜２５０ｇ／Ｌ）、塩酸（６０〜１５０ｍｌ／Ｌ）が用いられ、２０〜５０℃の温度範囲で行い、ｐＨは＜１．０に設定する。ウッド浴は、ステンレス鋼をはじめとして酸化膜を生じやすい成分（例えば、クロム、モリブデン、バナジウム）を含む基材に対し行うのに適している。電解時に陰極から水素ガスが、陽極から酸素ガスが発生する。緻密な析出被膜がえられ、電気効率が低い（２０〜３０％）といった特性がある。
【００３３】
ワット浴は、溶液の主成分として、硫酸ニッケル（１５０〜３００ｇ／Ｌ）、塩化ニッケル（３０〜６０ｇ／Ｌ）、ホウ酸（３０〜５０ｇ／Ｌ）が用いられ、４０〜６０℃の温度範囲で行い、ｐＨは３．５〜５．０に設定する。ワット浴は、銅、銅合金等の強酸に弱い基材に対し行うのに適している。電解時にガスの発生はなく、電流効率は９５〜９９％と高く、ウッド浴に比べ、所謂まとわりつきが良いという特性がある。
【００３４】
尚、上記の説明において、主成分の濃度範囲が広いのは、目的により濃度が異なるためで、一般的使用範囲として示した。
【００３５】
本発明の表面層の下引層（内層）としての電解ニッケルメッキ法の有効性について、更に詳細に説明する。その有効性は次のような作用に起因すると考えられる。先ず、密着性の問題である。無電解ニッケルメッキを要求される素材では、純鉄のごとき物は少なく、加工性、耐久性重視の観点から種々の成分が添加されているものが多く、実際にはすべての素材が鉄系合金といえる。この添加成分の多くは、酸化物を生じやすく、無電解・電解を問わずメッキの密着性に対して妨害成分として作用する。例えば、ステンレス鋼に単純に銅メッキや無電解ニッケルメッキを行っても、極めて容易に剥離してしまう。この作用を逆に利用したのが、電解銅箔やニッケル箔の製造方法である。剥離性の被膜を生じ易い成分としては、ニッケルの他に、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、マンガン、ケイ素、アルミニウム等が挙げられる。特にニッケルは、一度酸化被膜が形成されてしまうと、かなり強い酸化膜となり活性化しにくい特性を持っている。これらの酸化被膜はいずれも密着力の低下の原因となる。そこで、強力な酸化被膜が生じている素材に対して、電解ニッケルメッキ法（特にウッド浴）を前処理として行うことが有効であり、ステンレス系素材のメッキでは不可欠の工程といえる。
【００３６】
ウッド浴が有効なのは、前述したように、水素ガスの発生という特性にある。即ち、ウッド浴で電解すると、陰極（被メッキ側）にニッケルが電析すると同時に激しく水素ガスが発生する。これは水素イオンが極めて強力な還元作用を持っており、不動態面を形成している酸化物被膜を協力に還元・除去し、酸化被膜の再形成を防止する。このようにして、酸化被膜が除去された被メッキ素材の表面にニッケルが電析される結果、密着性が高められることになる。
【００３７】
尚、上述した電解ニッケルメッキ法と同様に、電解脱脂（陰極電解）でも、被メッキ素材の側から水素ガスが発生するので、酸化膜を除去する働きがある。
【００３８】
次に、電解ニッケルメッキ法の有効性の一つに、活性触媒被膜付与が挙げられる。即ち、微視的に見ると、本発明の表面層は、触媒活性点を中心に自己触媒作用により析出するが、単純に言えば、この接触活性点の数が多ければ多いほど全面カバーリング速度が速くなり、それだけにメッキ浴中での酸化物再発生が抑制されピンホールや密着不良を防止できることになる。電解ニッケルメッキ処理を行わない基材表面では、活性点で析出が開始されても、酸化被膜の部分が不活性となり析出が遅れ、或いは、ピンホールとなってしまうのに対し、電解ニッケルメッキ処理を行った基材表面では、不活性点が除去される結果、ほぼ全面から析出が開始され、基材表面まで貫通したピンホールが発生することはない。
【００３９】
基材がクロム、ニッケル、モリブデン、銅やアルミニウムを含有して、不動態化しやすい場合、又は強力な酸化膜を生じやすい成分を含有している場合には、メッキしようとすると、そのままでは密着不良の不安があり、被メッキ物として望ましい基材でないとしても、電解ニッケルメッキ法が可能であれば、ほぼ確実に密着した表面層を設けることが可能となる。但し、電解ニッケルメッキ法のウッド浴は、塩酸濃度が高いために、酸に弱い基材には不適である点が問題点として挙げられる。
【００４０】
上記した理由により、本発明の表面層を形成するためには、前処理として、電解ニッケルメッキ法を行うことが特に有効であり、その電解ニッケルメッキ法による下引層を形成した後に、本発明の表面層を形成する前に、熱処理を行うことが更に有効である。
【００４１】
【実施例】
実施例１
液組成１：
硫酸ニッケル                                            ３０ｇ／Ｌ
硫酸銅                                                ０．５ｇ／Ｌ
クエン酸ナトリウム                                      ６０ｇ／Ｌ
次亜リン酸ナトリウム                                    １５ｇ／Ｌ
チオ尿素                                                ５ｍｇ／Ｌ
（注）ｐＨ９．０  温度８２℃
【００４２】
厚さ１ｍｍの平板状の鉄系鋼材（ＨＲＣ４０）を被切削加工用被覆体を形成する基材として、その表面上に液組成１を用いて無電解メッキ法で処理し、厚さ１００μｍの表面層（リン７ｗｔ％、銅５５ｗｔ％、ニッケル３８ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。この表面層（被切削加工用被覆体）の形成の際には、最初から基材の被メッキ部以外の部分にニッケル材を接触させて表面層の形成を行った。
【００４３】
本発明の表面層を３ｋｍ長にわたってダイヤモンド工具で切削した段階で、ダイヤモンド工具の刃先稜を観察すると、図２に示すように、極めて鋭利な刃先稜がほとんど摩耗することなく維持されていた。また、この被切削加工用被覆体を設けた鉄系鋼材を９０゜に折り曲げてみたが、表面層（被切削加工用被覆体）の剥離は見られなかった。
【００４４】
一方、比較として、無電解ニッケルメッキによる厚さ１００μmの表面層（ニッケル９０ｗｔ％、リン１０ｗｔ％）からなる被切削加工用被覆体を基材上に形成し、この表面層を３ｋｍにわたってダイヤモンド工具で切削した段階で、ダイヤモンド工具の刃先稜を同じく観察すると、図３に示すように、刃先が不連続にチッピングしており、刃先稜が１００ｎｍほど後退していることが確認された。
【００４５】
実施例２
組成液２
硫酸ニッケル                                            １８ｇ／Ｌ
硫酸銅                                                ０．８ｇ／Ｌ
クエン酸ナトリウム                                      ３５ｇ／Ｌ
次亜リン酸ナトリウム                                    ３０ｇ／Ｌ
（注）ｐＨ１１    温度  ８５℃
【００４６】
調質ステンレスであるスタバックスを用いた厚さ１ｍｍの平板状の基材を用いて、下記の試料１〜５を作成した。
試料１．
基材に組成液２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００４７】
試料２．
基材に無電解ニッケルメッキによる厚さ２μmの下引層（Ｎｉ：９３ｗｔ％、Ｐ：７ｗｔ％）を形成させた後に、組成液２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００４８】
試料３．
基材に電解ニッケルメッキ法で厚さ５０μｍの下引層を形成させた後に、液組成２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００４９】
試料４．
基材に電解ニッケルメッキ法で厚さ５０μｍの下引層を形成させた後に、無電解ニッケルメッキによる厚さ２μmの中間層（Ｎｉ：９３ｗｔ％、Ｐ：７ｗｔ％）を形成させ、さらにその上に組成液２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００５０】
試料５．
基材に無電解ニッケルメッキによる厚さ２μmの下引層（Ｎｉ：９０ｗｔ％、Ｐ：１０ｗｔ％）を形成させた後に、電解ニッケルメッキ法で厚さ５０μｍの中間層（Ｎｉ：９５ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成させ、さらにその上に組成液２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００５１】
試料６．
基材に電解ニッケルメッキ法で厚さ５μｍの下引層を形成させた後、真空炉に入れ、３５０℃で３時間加熱して熱処理を行い常温まで自然放冷して取り出し、その後に、液組成２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００５２】
試料７．
基材に無電解ニッケルメッキ法で厚さ５μｍの下引層（Ｎｉ：９３ｗｔ％、Ｐ：７ｗｔ％）を形成させた後、真空炉に入れ、３５０℃で３時間加熱して熱処理を行い常温まで自然放冷して取り出し、その後に、液組成２を用いて無電解メッキ法で厚さ１００μｍの表面層（Ｃｕ：４２ｗｔ％、Ｎｉ：５３ｗｔ％、Ｐ：５ｗｔ％）を形成して被切削加工用被覆体を得た。
【００５３】
前述の試料１〜７のサンプルを９０゜に折り曲げて表面層の剥離性を評価した。結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
0004009424.tif 000002
【００５５】
表１に示されるように下引層や更に中間層を設けた場合、本発明の表面層は剥離しにくくなり、実用上より好ましい。特に、本発明の表面層を形成する前に、下引層に熱処理を施した場合、そのまま長時間放置しても表面層は剥離しにくく、付着力が強く安定した被切削加工用被覆体が得られ更に好ましい。
また、試料１〜７を実施例１と同様にダイヤモンド工具で切削して、ダイヤモンド工具の刃先稜を観察したところ、いずれも極めて鋭利な刃先稜がほとんど摩耗することなく維持されていた。実用上より好ましい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイヤモンド工具の切削工具の損耗・破損を大幅に減少することのできる実用的な被切削加工用被覆体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面層の銅の含有率と引張応力の関係の棒グラフ
【図２】本発明の被切削加工用被覆体の表面層を切削したダイヤモンド工具の刃先稜を原子間力顕微鏡で撮影した写真
【図３】従来の無電解ニッケルメッキの表面層を切削したダイヤモンド工具の刃先稜を原子間力顕微鏡で撮影した写真
【図１】
0004009424.tif 000003
【図２】
0004009424.tif 000004
【図３】
0004009424.tif 000005