(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高圧・高温下で焼結されたダイヤモンド焼結体を工具母材上にロウ付け接合した切削工具であって、該ダイヤモンド焼結体素材の８５以上９９体積％以下が相互に結合したダイヤモンド結晶よりなり、その残部が空孔よりなる刃先近傍部分と、ダイヤモンド結晶とその残部が該結晶中に含浸したロウ材よりなる刃先近傍以外の部分から構成されており、前記刃先近傍部分は厚み方向でダイヤモンド焼結体素材厚みの０．１％以上９９％以下の幅、横方向で刃先先端とロウ材層との最短距離の０．５％以上１００％未満の幅をもった領域が相互に結合したダイヤモンド結晶とその残部が空孔よりなることを特徴とする多結晶ダイヤモンド工具。
【請求項２】
ダイヤモンド粒子の粒度が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【請求項３】
ダイヤモンド焼結体素材の厚みが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【請求項４】
上記ダイヤモンド焼結体と工具母材とを接合するロウ材が０．５〜２０重量％のＴｉまたはＺｒの１種または２種と、残部がＣｕ，Ａｇの１種または２種と不可避不純物からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【請求項５】
前記ロウ材が２０〜３０重量％のＴｉと２０〜３０重量％のＺｒを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に耐熱性、強度ならびに耐溶着性に優れた多結晶ダイヤモンド工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダイヤモンドはその高硬度・高熱伝導率という優れた特性を活かし、古くから切削工具、ダイス、ビットといった工具に利用されている。特に、コバルト等の鉄族金属を主たる成分とする結合材を用いて超高圧・高温下で焼結されたダイヤモンド焼結体は、単結晶ダイヤモンドの欠点であるへき開による破損が生じにくいため、非鉄金属、プラスチック、セラミックの切削、ドレッサー、ドリルビット、伸線ダイスなどに幅広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、コバルト等の鉄族金属を結合材とするダイヤモンド焼結体は耐熱性が不十分であるという欠点がある。即ち、この焼結体は７５０℃以上の温度に加熱するとマイクロクラックの発生や硬度・強度の低下が見られ、さらに９００℃以上の温度では焼結体が破壊する。
この現象は、（１）Ｃｏ等の鉄族金属によりダイヤモンドの黒鉛化が促進されて粒子間の結合力や粒子の硬度が低くなる、及び（２）Ｃｏ等の鉄族金属の熱膨張率（例えばＣｏの線膨張係数は１８×１０-6）とダイヤモンドのそれ（熱膨張係数４．５×１０-6）と比べて大きいため、高温使用時にその熱膨張係数に起因した亀裂が発生して粒子間の結合力を弱める、という２つの作用が複合して実用に耐えうる性能が発揮されない。これらの問題点を除き、耐熱性を向上させるためにいくつかの方法が提示されている。
【０００４】
例えば、特開昭５３−１１４５８９号公報には、Ｃｏ等の結合材を用いて焼結した後に、酸処理等によってＣｏ等の鉄族金属を取り除いたダイヤモンド焼結体が開示されている。しかしながら、このダイヤモンド焼結体は、その残留金属量や空孔の量によっては耐欠損性が著しく低下するという問題があるため、その用途は限定されたものであった。
さらに、特開昭６０−１８７６０３号公報にはＣｏ等の鉄族金属からなる結合材を酸処理等によって除去した後、焼結体中に残留した空孔にＣｕ又はＡｇを主成分とする金属ロウ材を含浸させ空孔をなくした焼結体ダイヤモンドが開示されている。この場合、空孔がなくなることにより、焼結体ダイヤモンドの強度、耐欠損性は改善されると報告されているが、加工中工具刃先への被削材の溶着により加工面の品質が著しく悪く実用的でないため工具として適用できる範囲が限られているという問題があった。
【０００５】
また、Ｃｏ等の鉄族金属以外の結合材を用いる方法としては、ＳｉＣを結合材として用いる方法がある。ＳｉＣを結合材とするものとしては、米国特許第４１２４４０１号明細書に開示されているが、これはホットプレスなどにより比較的低圧低温の条件で焼結されたもので、ダイヤモンド粒子間の結合はなく工具として使用した場合には耐摩耗性に劣る。
更に高圧高温の条件下でダイヤモンドに液相Ｓｉを含浸せしめて耐熱性の高いダイヤモンド焼結体を得る試みは特開昭６１−３３８６５号公報に開示されている。しかし、この方法では、Ｓｉとダイヤモンドが反応して生成するＳｉＣをバインダーとするものであるが、未反応のＳｉが残留するため、強度と耐摩耗性に劣るという欠点がある。
【０００６】
また、未反応の残留Ｓｉの影響を除去するために焼結体の結合材の原料としてＳｉ3 Ｎ4 を使用する試みが特開昭６３−２６０８５８号公報に開示されている。しかし、この方法でもＳｉ3 Ｎ4 とＳｉＣとの結合が十分に強くないため、強度と耐摩耗性が十分でない。
また、最近になってＣｏ等の鉄族金属だけでなく、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及びＢａ等のアルカリ土類金属の炭酸塩がＣｏ等の鉄族金属と同様にダイヤモンドの生成に有効であるとの知見が得られており、これらを結合材として使用した焼結体が提案されている（例えば特開平４−７４７６６号公報、特開平６−９２７１号公報、特開平６−９２７２号公報）。この方法によって得られたダイヤモンド焼結体は耐熱性、強度及び耐摩耗性ともに優れているが、これらの炭酸塩を結合材としてダイヤモンド焼結体を得るためには圧力、温度条件がそれぞれ７〜１０ＧＰａ、２０００〜２５００℃とＣｏ等の鉄族金属を結合材とした場合の５ＧＰａ、１４００℃と比べ非常に高温高圧の条件が必要となりコスト的な観点から実用的ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来からダイヤモンド焼結体の結合材、特に結合材中の空孔の存在若しくは空孔に充填する材料に着目した提案が数多くなされているが、該ダイヤモンド焼結体を用いたダイヤモンド工具の適用領域とか耐熱性、耐溶着性等の点で優れた性能を有するものは開発されていない。
本発明は、ダイヤモンド焼結体の結合材中の空孔量を更に改変し、工具としての耐熱性、強度ならびに耐溶着性を改良した多結晶ダイヤモンド工具を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、特開昭６０−１８７６０３号公報に記載の耐熱性焼結体ダイヤモンドの組成を改良することにより工具性能を飛躍的に向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記従来技術の問題点に鑑み、従来のダイヤモンド工具の適用領域はもちろん、さらに耐熱性、耐溶着性の問題で性能的に満足されていなかった条件下でも優れた性能をもつ新規な多結晶ダイヤモンド焼結体工具を得るべく開発を行った。
先ず、本発明者らは特開昭６０−１８７６０３号公報に記載の焼結体ダイヤモンドを工具として使用したときの問題点について解析した。その結果、加工時には工具刃先近傍では加工熱により高温になるため、ダイヤモンド焼結体中に含浸させた金属ロウ材と被削材との反応が起こることを見出した。この反応の結果、加工中に工具刃先への金属の溶着が生じ、被削材の加工面の品質に対して悪影響を及ぼすことが明らかになった。従って、本発明では耐溶着性に影響を及ぼす要因について改良を行うことにより、上記の目的を達成しうることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明の特徴は、（１）超高圧・高温下で焼結されたダイヤモンド焼結体を工具母材上にロウ付け接合した切削工具であって、該ダイヤモンド焼結体素材の８５以上９９体積％以下が相互に結合したダイヤモンド結晶よりなり、その残部が空孔よりなる刃先近傍部分と、ダイヤモンド結晶とその残部が該結晶中に含浸したロウ材よりなる刃先近傍以外の部分から構成されており、前記刃先近傍部分は厚み方向でダイヤモンド焼結体素材厚みの０．１％以上９９％以下の幅、横方向で刃先先端とロウ材層との最短距離の０．５％以上１００％未満の幅をもった領域が相互に結合したダイヤモンド結晶とその残部が空孔よりなることを特徴とする多結晶ダイヤモンド工具にある。
【００１０】
以下、上記本発明（１）の具体的態様を要約して示す。
（２）ダイヤモンド粒子の粒度が０．１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする上記（１）に記載の多結晶ダイヤモンド工具。
（３）ダイヤモンド焼結体素材の厚みが０．１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の多結晶ダイヤモンド工具。
（４）厚み方向でダイヤモンド焼結体素材厚みの５０％以上９９％以下の幅、横方向で刃先先端とロウ材層との最短距離の５０％以上１００％未満の幅をもった領域が相互に結合したダイヤモンド結晶とその残部が空孔よりなる刃先近傍部分であることを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【００１１】
（５）上記ダイヤモンド焼結体と工具母材とを接合するロウ材が０．５〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０重量％のＴｉまたはＺｒの１種または２種と、残部がＣｕ，Ａｇの１種または２種と不可避不純物からなることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
（６）前記ロウ材が２０〜３０重量％のＴｉと２０〜３０重量％のＺｒを含み、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施にあたって、超高圧・高温下で焼結された金属結合層を含むダイヤモンド焼結体を素材として使用する。当該ダイヤモンド焼結体から酸処理などの手法を用いて、金属結合層が除去された部分を刃先に有する本発明によるダイヤモンド焼結体工具は、特に刃先が高温となる用途において、金属層による黒鉛化の促進や被削材成分と金属層の反応がなく、また、ダイヤモンド粒子同士の直接接合により熱伝導性に優れるため、市販の多結晶ダイヤモンド焼結体工具に対して、耐熱性および耐溶着性が大幅に改善される。加えて、支持母材との接合に使用する金属ロウ材を真空中で加熱接合せしめる際に、刃先近傍以外にロウ材を含浸させることにより、支持母材と焼結体の接合強度を高めるとともに、切削工具として使用する際の刃先強度の安定性を向上させることが可能となるため、金属層を完全に除去したダイヤモンド焼結体工具や金属層を除去した後に金属ロウ材を真空中で含浸させたダイヤモンド焼結体工具に対して、耐熱性および耐溶着性が改善される。
【００１３】
本発明によるダイヤモンド焼結体の素材としては、ダイヤモンドの含有率が８５以上９９体積％以下のものを用いることが望ましい。ダイヤモンド含有率が８５体積％未満の素材を用いた場合、金属結合層が除去された後の焼結体の強度が不十分であるため、切削工具としての性能が低下し好ましくない。また、ダイヤモンド含有率が９９体積％を超えた素材を得ることは現状では技術的に困難である。
【００１４】
ダイヤモンド焼結体の素材におけるダイヤモンド粒子の粒度は０．１μｍ以上５０μｍ以下であるものを用いる。その理由は、ダイヤモンド粒子の粒度が０．１μｍ未満のものでは、超高圧・高温下で焼結体を作製する際に、ダイヤモンド粒子の異常粒成長が起こりやすく、工業的に製造するにあたって歩留まりが著しく低下するため適当でない。また、ダイヤモンド粒子の粒度が５０μｍを越えるものでは、金属結合層を除去した後のダイヤモンド焼結体素材の強度が低いために切削工具としての性能が低下してしまう。
また、ダイヤモンド粒子の粒度が、０．１μｍ以上１０μｍ以下のものでは、金属結合層を除去した後においても比較的高い強度を保っており、切削工具として優れた性能を発揮することができるので、より好ましい。
【００１５】
ダイヤモンド焼結体素材の厚みついては、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。厚みが０．１ｍｍ未満となると、ダイヤモンド焼結体素材を母材に接合する際に亀裂が生じやすくなるため、適当でない。また、切削工具として一般的な要求と、形状加工コストの面を考慮すると、ダイヤモンド焼結体素材の厚みが０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であれば、より好ましい。特に刃先近傍部分のダイヤモンド焼結体層の厚みは０．１μｍ〜１５００μｍ程度とするのが好ましい。ダイヤモンド焼結体素材の形状としては通常のスローアウェイチップ、バイト、ドリル、リーマ等任意のものが用いられる。
【００１６】
添付の図面に模式図が示されるように本発明における多結晶ダイヤモンド工具においては、ダイヤモンド焼結体の刃先近傍部分に、ダイヤモンド粒子が相互に結合したダイヤモンド結晶と残部が空孔よりなる領域（これをＬ領域と呼ぶ）を有することを特徴としている。Ｌ領域は、厚み方向で工具すくい面上から母材との接合部に向かう垂直方向に０．１％以上９９％以下、かつ工具すくい面に沿った方向における刃先先端から母材との接合部までの最短距離の０．５％以上１００％未満からなる領域であることが望ましい。Ｌ領域が厚み方向で工具すくい面上から母材との接合部に向かう垂直方向に０．１％未満、または工具すくい面に沿った方向における刃先先端から母材との接合部までの最短距離の０．５％未満からなる領域である場合、Ｌ領域以外の部分には、ダイヤモンド焼結体と母材を接合する際に使用するロウ材の成分が含浸しており、切削工具として使用した際にこれらの化学的に活性に富んだロウ材成分は被削材成分を工具表面上に付着させることにより、切削工具としての性能を低下させてしまい適当でない。また、Ｌ領域を厚み方向で工具すくい面上から母材との接合部に向かう垂直方向に９９％をこえる、または工具すくい面に沿った方向における刃先先端から母材との接合部までの最短距離の１００％からなる領域とすることは、本発明における多結晶ダイヤモンド工具を作製する工程から考えると、技術的に困難である。
上記の構成は、真空ロウ付けの際に支持母材＋ロウ材＋ダイヤモンド焼結体素材を挟む圧力とロウ付け温度での保持時間により調整することができる。
【００１７】
ダイヤモンド焼結体素材と工具母材を接合するロウ材の成分は、本発明におけるダイヤモンド焼結体素材と工具母材が直接接合できること、ならびに接合強度の信頼性の観点から規定されたものである。上記観点から、ロウ材の成分としては、ＡｇやＣｕなどの成分にＴｉやＺｒなどの活性金属を添加することで、硬質焼結体素材とロウ材との濡れ性を改善でき、ダイヤモンド焼結体素材と工具母材の接合強度を高めることができる。
【００１８】
本発明による多結晶ダイヤモンド工具は、従来の多結晶ダイヤモンド工具に対して、耐摩耗性、耐欠損性、耐熱性を大幅に改善したことを特徴としている。従って、このような特性を得るためには、ロウ材自身の特性も重要となる。
特に剛性や靱性が必要な場合は、０．５〜２０重量％のＴｉまたはＺｒの１種または２種と残部がＣｕ，Ａｇの１種または２種と不可避的不純物からなるロウ材がもっとも好ましい。ただし、Ａｇは弾性率が低く変形が大きいため、剛性を要求する場合にＡｇ量を少なくしたものが好ましい。また、活性金属であるＴｉまたはＺｒの１種または２種の含有量が０．５重量％未満では、ロウ材の濡れ性を十分に向上させることができないため、適切でない。一方、２０重量％を越えると、硬質のＴｉ又はＺｒ化合物が析出しやすくなり、ロウ材の靱性を低下させるので好ましくない。より好ましくは０．５〜１０重量％のＴｉ又はＺｒを含有する。
【００１９】
また、特にロウ材に耐熱性と剛性を要求する場合は、前記ロウ材に対し強度と高温特性に優れるＴｉまたはＺｒを多く含み、残部がＣｕと不可避不純物からなるロウ材が適当であり、好ましくは２０〜３０重量％のＴｉと２０〜３０重量％のＺｒを含み、残部がＣｕと不可避的不純物からなるロウ材を使用する。この場合、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ三元共晶による融点降下が顕著に現れ、より低温での接合が可能になる。
【００２０】
工具母材としては５〜２５重量％のＣｏを含み残部がＷＣを主成分とする超硬合金、鋼、例えば０．３〜０．６重量％の炭素のほかにＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される少なくとも一つを含む鋼等を用いるのが好ましい。
【００２１】
【実施例】
次に本発明の詳細を実施例により説明するが、これにより本発明を限定するものではない。
（実施例１）
粒子径が０．１〜１０μｍのダイヤモンド粒子と鉄族金属（コバルト、鉄およびニッケル）の粒子からなる焼結助剤を準備した。ダイヤモンド粒子と鉄族金属とを所定の割合でボールミルにより混合し、混合粉末を形成した。この混合粉末を真空中で温度８００℃で１時間熱処理した後、Ｔａ製のカプセルに充填して圧力５５ｋｂ、温度１４５０℃の超高圧・高温下で焼結させ、ダイヤモンド焼結体素材を得た。この手法を用いて、ダイヤモンド粒子と鉄族金属の配合比を変化させ、表１に示すようにダイヤモンド含有率の異なる焼結体素材を作製した。
得られたダイヤモンド焼結体素材を放電加工により所定の形状に切断したものを、モル濃度が３０％の硝酸とモル濃度が４５％のフッ化水素酸を４：１の割合で混合したフッ硝酸溶液とともに密閉容器に投入し、温度１３０℃で１２時間保持し、ダイヤモンド焼結体素材に含まれるダイヤモンド以外の成分を溶出させた。
【００２２】
こうして得られたダイヤモンド焼結体素材を重量％で７０％Ａｇ−２８％Ｃｕ−２％Ｔｉからなるロウ材を使用して、真空中で温度８５０℃で１０分間保持することにより、超硬合金製の工具母材にロウ付けし、所定の形状、すなわち、内接円９．５２５ｍｍの正三角形、チップ逃げ角１１°（全周）、厚み３．１８ｍｍの超硬合金の１コーナーにダイヤモンド焼結体がロウ付けされた形状で刃先は半径０．４ｍｍのＲ形状に加工し切削工具を作製した。超硬合金としては、Ｃｏを４〜６重量％を含み残部がＷＣを主成分とするものを用いた。
得られた切削工具を使用し、以下に示す条件で切削性能の評価を行った。
被削材：Ａｌ−１６重量％Ｓｉ合金丸棒
被削材表面の回転速度：９００ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さ：０．５ｍｍ
送り速度：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：５ｍｉｎ
【００２３】
作製したダイヤモンド焼結体素材の組成および切削性能の評価結果をまとめて表１に示す。ただし、表１中の試料番号Ｈは、本発明品に対する比較用として、得られた焼結体素材を放電加工に切断したものを大気中でＡｇを主成分とする一般的な銀ロウを使用して、超硬合金製の工具母材にロウ付けし、所定の形状に加工し切削工具を作製したものであり、金属結合層成分の溶出は一切行っていない。試料１，２，３において、ロウ材成分は接合部から５０〜１００μｍの範囲で含浸していた。
【００２４】
【表１】
0004045014.tif 000002
【００２５】
本発明による試料２，３は、従来の多結晶ダイヤモンド焼結体に対して、優れた耐摩耗性を示すことがわかる。また、ダイヤモンド含有率が８５％未満である試料１は、金属結合層成分の溶出による強度低下のために刃先に欠損が生じ、切削不可能となった。
【００２６】
（実施例２）
表２に示すように、粒子径の異なるダイヤモンド粒子に無電解メッキ法により、焼結助剤（後記）を被覆した粉末を準備し、真空中１２００℃で１時間熱処理を行った。この粉末を、超硬合金製のカプセルに充填し、５０ｋｂ、１４００℃の条件下で焼結を行い、ダイヤモンド焼結体素材を得た。
得られたダイヤモンド焼結体素材を放電加工により、切削工具用の素材形状および強度測定用の素材形状に切断したものを、モル濃度が３０％の硝酸とモル濃度が４５％のフッ化水素酸および蒸留水を２：０．０５：１の割合で混合したフッ硝酸溶液とともに密閉容器に投入し、温度１５０℃で２４時間保持し、ダイヤモンド焼結体素材に含まれるダイヤモンド以外の成分を溶出させ、切削工具用および強度測定用の素材を得た。
【００２７】
強度測定用の素材は長さ６ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．４ｍｍに加工されており、この試験片を使用して、スパン距離が４ｍｍの条件で３点曲げ試験により、焼結体素材の強度（抗折力）を測定した。
また、切削工具用の素材は重量％で９２％Ｃｕ−２％Ａｌ−３％Ｓｉ−３％Ｔｉからなるロウ材を使用して、真空中で温度１０５０℃で１０分間保持することにより、超硬合金製の工具母材にロウ付けし、所定の形状すなわち、φ１３．２ｍｍの円形で、ダイヤモンド焼結体部分と工具母材を合わせた厚みが３．１８ｍｍに加工し切削工具を作製した。超硬合金は、Ｃｏを６〜９重量％含み、残部がＷＣを主成分とするものを用いた。試料４，５，６，７において、ロウ材成分が接合部から５０〜１００μｍの範囲で含浸していた。
ただし、表２中の試料番号Ｈについては、実施例１に記載したものと同一試料であり、本発明による試料４〜７に対する比較用として同様の評価を行ったものであり、金属結合層の溶出は一切行っていない。
【００２８】
得られた切削工具を使用し、以下に示す条件で切削性能の評価を行った。
被削材：Ａｌ−１６重量％Ｓｉ合金丸棒
被削材表面の回転速度：６００ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さ：３．０ｍｍ
送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：４ｍｉｎ
【００２９】
【表２】
0004045014.tif 000003
【００３０】
試料番号４〜７についてはダイヤモンド粉末の割合が９３体積％、焼結助剤の割合が７体積％、焼結助剤の組成は重量％で９０．８５％Ｃｏ−５．０％Ｗ−４．０％Ｆｅ−０．０５％Ｐｂ−０．１０％Ｓｎで一定とした。
表２に示した結果から、従来のダイヤモンド焼結体に対し、本発明によるダイヤモンド焼結体である試料４〜６は、耐摩耗性および耐溶着性に優れていることがわかる。試料７については、ダイヤモンド粒子径が大きく強度が低いために、切削中に工具刃先に欠損が生じた。
【００３１】
（実施例３）
実施例２で作製した試料４のダイヤモンド焼結体素材を用いて、以下に示すようにロウ付け工程のみが異なる切削工具を作製した。
試料番号４Ａ：実施例２に記載したものと同様のもの。
試料番号４Ｚ：真空中でロウ付けを行う際に、工具母材上にロウ材、ダイヤモンド焼結体素材の順で積層させた状態で、それらを治具で挟み圧力をかけた状態でロウ付けを行ったもの。
得られた切削工具に対して、工具母材とダイヤモンド焼結体素材の接合部分における元素分析を行い、ロウ材成分の含浸状況を調査した。なお、作製した工具におけるダイヤモンド焼結体素材の厚みは１．０ｍｍであり、元素分析はエネルギー分散分光分析によりダイヤモンド焼結体工具の側面部分の分析を行った。
試料番号４Ａでは、接合部から約５０μｍの範囲でロウ材成分であるＣｕの含浸が確認された。試料番号４Ｚでは、ダイヤモンド焼結体全体にわたってロウ材の含浸が確認された。
工具母材としては、Ｃｏを１１〜１３重量％含み残部がＷＣを主成分とする超硬合金を用いた。
【００３２】
これらの試料を使用して、以下に示す条件により切削加工を行った。
被削材：アルミニウム合金（ＪＩＳ呼称Ａ６０６１，Ｔ６処理材）
被削材表面の回転速度：２００ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さ：０．５ｍｍ
送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：５ｍｉｎ
この切削加工により、工具すくい面および逃げ面の少なくとも一方に溶着が発生したかについて調べた。また、被削材の仕上げ面粗さの測定も行った。その結果をまとめて表３に示す。
【００３３】
【表３】
0004045014.tif 000004
【００３４】
相互に結合したダイヤモンド粒子とその残部が空孔よりなる刃先近傍部分をもつ試料４Ａでは、工具刃先への溶着がなく、良好な仕上げ面粗さが得られている。一方、刃先近傍部分にもロウ材成分が含浸している試料４Ｚでは、工具刃先への溶着が激しく、仕上げ面粗さの悪化も顕著にみられる。
【００３５】
（実施例４）
ダイヤモンド焼結体素材の厚みの違いによる影響について調査した。試料は実施例３で作製した試料４Ａを基準にして、ダイヤモンド焼結体素材の厚みを以下のように変更した工具を実施例２に記載したものと同様の方法で作製した。
試料番号４Ｂ：素材厚み  ０．５ｍｍ、
試料番号４Ｃ：素材厚み  ０．１ｍｍ
試料４Ａ，４Ｂ，４Ｃについて、以下に示す条件でフライス加工を行った。
被削材：アルミニウム合金（ＪＩＳ呼称ＡＤＣ１２相当材）幅８０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、高さ１００ｍｍのブロック材
カッタの回転速度：２０００ｍ／ｍｉｎ
カッタ径，刃数：φ１００、１枚刃
切り込み深さ：１．５ｍｍ
送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：４０ｍｉｎ
【００３６】
試料４Ａ，４Ｂについては、工具の逃げ面摩耗幅もほぼ同程度で、溶着も少なく、刃先が欠損することなく加工可能であった。一方、試料４Ｃについては、加工途中でダイヤ焼結体中に亀裂が生じ、継続加工が不可能となった。つまり、ダイヤモンド焼結体素材の厚みが薄くなることで焼結体中の耐欠損性が低下し、実用的でない。
【００３７】
（実施例５）
ダイヤモンド焼結体素材と工具母材を接合する際に使用するロウ材の成分の違いによる影響について調査した。実施例２で作製した試料４のダイヤモンド焼結体素材を用いて、表４に示すようにロウ付け工程で使用するロウ材のみが異なる切削工具を作製した。
これらの工具に対して、実施例２に記載したものと同様の条件で切削加工を行った。その結果をまとめて表４に示す。
【００３８】
【表４】
0004045014.tif 000005
【００３９】
試料４Ｙは、本発明による試料４，４Ｄ，４Ｅに対して、ロウ付け時の濡れ性の問題により、工具母材とダイヤモンド焼結体素材を接合することができない。
【００４０】
（実施例６）
実施例２で記載した、試料４と試料Ｈを使用して以下の条件で切削加工を行った。
被削材：Ａｌ−ＳｉＣ合金（外径φ１２０、内径φ９０、高さ１３０の円筒スリーブの内径ボーリング加工）
工具の回転速度：５００ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さ：０．１ｍｍ
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：５ｍｉｎ
試料Ｈは、逃げ面摩耗幅が約１５０μｍに達し、微小チッピングが発生していた。また、すくい面には溶着が見られた。一方、試料４は、逃げ面摩耗幅が１００μｍ程度で、すくい面の溶着は極微量であった。つまり、本発明による工具が従来のダイヤモンド焼結体工具に対し、耐摩耗性、耐欠損性、耐溶着性に優れることがわかる。
【００４１】
（実施例７）
実施例６に記載した場合と同様の試料４および試料Ｈの素材を、建材用ボード加工用のカッタにロウ付けしたものを作製し、同一加工条件で同一時間切削した。試料Ｈは、工具逃げ面の磨耗の著しい進行に伴う切削抵抗の増加により、被削材に亀裂が発生した。一方、試料４では、試料Ｈよりも工具逃げ面の摩耗幅が小さく、被削材に亀裂は生じなかった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による多結晶ダイヤモンド焼結体は、切削工具材料として優れた耐熱性、耐溶着性、および耐欠損性を有しており、従来のダイヤモンド焼結体よりも大幅に改善されている。また、コスト的にも従来のダイヤモンド焼結体と同様のコストで製造できるため工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るダイヤモンド焼結体と工具母材との接合部分の断面図である。
【図１】
0004045014.tif 000006