(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コバルトおよび/またはニッケルを主成分とする結合相と、炭化タングステン、または炭化タングステンを含有する硬質相とからなる合金内部と、該合金内部と異なる構成の表面層とを有する超硬合金であって、該表面層が、厚さ少なくとも３μmで形成されており、該表面層には、アスペクト比が３以上の板状晶炭化タングステンを主成分として含有し、該合金内部と該表面層との界面に対して垂直状および／または傾斜状に形成された該板状晶炭化タングステンが該表面層中に存在し、該表面層の表面をＸ線回折して得られる炭化タングステンの回折線のうち、（００１）結晶面のピーク強度をｈ（００１）、（１０１）結晶面のピーク強度をｈ（１０１）で表したとき、式（Ｉ）：
【数１】
0004230572.tif 000009
の関係が成立し、
上記表面層に開孔が存在し、該表面層の最表面側における単位面積当たりの空隙率が３０〜９８％である
ことを特徴とする、板状晶炭化タングステン含有層が形成された超硬合金。
【請求項２】
上記合金内部にも板状晶炭化タングステンが含有され、該合金内部中の板状晶炭化タングステンの含有率が、上記表面層中の板状晶炭化タングステンの含有率よりも低く、かつ該合金内部中の上記結合相の含有率が、該表面層中の該結合相の含有率よりも多い、請求項１記載の超硬合金。
【請求項３】
上記合金内部に、板状晶炭化タングステンを含有せず、かつ該合金内部中の上記結合相の含有率が、上記表面層中の該結合相の含有率よりも多い、請求項１記載の超硬合金。
【請求項４】
上記合金内部が、上記結合相１０重量％以下、ならびに炭化タングステン、または炭化タングステンを硬質相中５０重量％以上と、周期律表の４ａ、５ａもしくは６ａ族金属の炭化物、炭窒化物、炭酸化物およびこれら相互の固溶体の少なくとも１種（炭化タングステンを除く）の残余量とからなる硬質相９０重量％以上からなる、請求項１〜３のいずれか１項記載の超硬合金。
【請求項５】
上記表面層中の上記板状晶炭化タングステンの含有率が、該表面層の最表面側から上記合金内部側に向かって漸増している、請求項１〜４のいずれか１項記載の超硬合金。
【請求項６】
上記表面層中の板状晶炭化タングステンの含有率が７０体積％以上であり、かつアスペクト比が６以上の板状晶炭化タングステンを５０体積％以上含有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の超硬合金。
【請求項７】
表面層の表面粗さが、ＪＩＳ  Ｂ０６０１によるＲmaxとして５〜５０μmである、請求項１〜６のいずれか１項記載の超硬合金。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の板状晶炭化タングステン含有層を形成された超硬合金の表面層上に、ダイヤモンドおよび／またはダイヤモンド状カーボンの被膜が被覆された被覆超硬合金。
【請求項９】
（１）炭化タングステン含有超硬合金の表面に、下記（ａ）、（ｂ）または（ｃ）によって表面層の前駆物質を形成させる工程；
（ａ）該超硬合金の表面に、化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法によって、タングステンおよび／または炭化タングステンの被膜からなる表面層の前駆物質を形成させる；
（ｂ）該超硬合金を脱炭雰囲気中で加熱処理して、該超硬合金の表面部に、タングステンと、コバルトおよび／またはニッケルと、炭素とを主成分とする脱炭層である表面層の前駆物質を形成させる；
（ｃ）該超硬合金の表面に、下記（ｉ）または（ii）を行った後、非酸化性雰囲気中で加熱処理し、該超硬合金の表面に該複合物および／またはタングステンからなる表面層の前駆物質を形成させる；
（ｉ）タングステンと、コバルトおよび／またはニッケルと、炭素とを主成分とする複合物粉末および／またはタングステン粉末を配置する；
（ii）該複合物粉末および／またはタングステン粉末に該超硬合金を埋設する；
（２）上記（１）で得られた、表面層の前駆物質が形成された超硬合金を、非酸化性雰囲気中で加熱処理し、該表面層の前駆物質から、タングステンと、コバルトおよび／またはニッケルと、炭素とを主成分とする複合物を形成させる工程；ならびに
（３）上記（２）で得られた複合物からなる表面層が付与された超硬合金を、さらに非酸化性雰囲気中で加熱処理し、該複合物から、（００１）結晶面が成長した、アスペクト比が３以上の板状晶炭化タングステンが析出した表面層を形成させる工程
を含む、板状晶炭化タングステン含有層が形成された超硬合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面層と合金内部からなる超硬合金であって、表面層に、該表面層と合金内部との界面に対して垂直状および／または傾斜状に形成された板状晶炭化タングステンを含有する板状晶炭化タングステン含有層が形成された超硬合金およびその製造方法に関する。また、本発明は、このような合金の表面に、ダイヤモンドおよび／またはダイヤモンド状カーボン（硬質カーボンともいう）の被膜を被覆した被覆超硬合金に関する。
【０００２】
なお、本明細書において、以下、特にことわらないかぎり、「ダイヤモンド」はダイヤモンド状カーボンを包含する概念として用いる。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、炭化タングステンを主成分とする硬質相と、コバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合相とからなる炭化タングステン含有超硬合金は、硬さ、耐摩耗性、耐欠損性、靭性、強度などに優れた特性を有していることから、切削工具、耐摩耗工具、土木鉱山工具に代表される工具として用いられている。また、該超硬合金を基体として、その表面にダイヤモンド被膜を被覆したダイヤモンド被覆炭化タングステン含有超硬合金は、さらに高硬度の被削材を切削するのに用いられている。
【０００４】
しかしながら、このような従来の被覆超硬合金は、硬さを高めて耐摩耗性を向上させると、靭性が低下する傾向になり、逆に靭性を高めて耐衝撃性、耐チッピング性を向上させると、硬さおよび耐摩耗性が低下するという、二律背反的な傾向を示す。このような問題を解消しようとして、下記の公報に代表される各種の方法が提案されている。
【０００５】
すなわち、特開平１−２４６３６１号公報には、焼結して得られた超硬合金を研磨加工した後、非酸化性雰囲気で液相発生温度以上の温度まで加熱することにより、超硬合金表面の炭化タングステン粒子を０．３〜３μmの大きさに成長させて、合金表面を粗面化したものを基体としてダイヤモンド被覆を行い、ダイヤモンド被膜を炭化タングステン粒子の間隙に入り込ませることにより、ダイヤモンド被膜の超硬合金基体への密着性を高めることが開示されている。しかしながら、このような方法によっても、炭化タングステン含有超硬合金とダイヤモンド被膜との間の結合強度が小さく、該被膜の密着性は、十分には改善されていない。
【０００６】
また、特開平５−３３０９５９号公報には、研磨加工した超硬合金を、窒素と一酸化炭素の混合ガス雰囲気中で加熱処理して、合金表面の厚さ０．１〜２００μmの範囲に改質層を形成することにより、合金表面を粗面化する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、改質層が等方的に成長して、粒子が成長した改質層表面の粒子は丸みを帯びた形状となる。そのため、該改質層が薄いと、粒子どうしの間隔が小さく、かつ浅いものとなる。また、該改質層を厚くしても、粒子の大きさは１０μm以下であり、かつ断面の凹部の開口径と深さの比が１／１程度である。それゆえ、たとえば、このような超硬合金の表面をダイヤモンドで被覆した際に、ダイヤモンド被膜が改質層粒子の間隙に入り込んでも、十分な結合強度が得られない。また、改質層を厚くすると、該改質層は炭化タングステンよりも脆いので、切削の際に改質層が破壊され、改質層から剥離しやすくなる。
【０００７】
さらに、特開平８−１９９２８５号公報には、炭化タングステンからなる硬質相と、コバルト、ニッケルおよび鉄の１種以上を主成分とする結合相からなる多面体形状の超硬合金であって、該多面体形状の１個の面をｐ面、それと垂直な面をｈ面としたとき、それぞれの炭化タングステン結晶の（００１）面および（１０１）面のＸ線回折法によるピーク強度をそれぞれｐ（００１）、ｐ（１０１）、ｈ（００１）およびｈ（１０１）で表したとき、式（II）：
【数２】
0004230572.tif 000002
で示される結晶配向性超硬合金が開示されている。しかしながら、このような超硬合金は、板状晶炭化タングステン相互の間隔が小さく、たとえば該超硬合金の表面をダイヤモンドで被覆した際に、上述と同様の問題を生じる。また、ｐ面とｈ面とではダイヤモンド被膜の付着強度に差異が生ずるので、ダイヤモンドを被覆するための基体としては、不適当である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、その表面にダイヤモンド層を被覆したときに、該ダイヤモンド層が、基体として用いる炭化タングステン含有超硬合金より剥離しにくい合金およびその製造方法を提供することである。本発明の他の目的は、そのような超硬合金を基体として用いて、その表面にダイヤモンド層を被覆し、耐剥離性が高く、切削工具として用いた場合に長い寿命を有するダイヤモンド被覆超硬合金を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、超硬合金の表面層を改質して、表面層と合金内部との界面から垂直状および／または傾斜状に、表面に向かって板状晶炭化タングステンが成長するような状態に結晶成長した炭化タングステンを含有させた表面層を形成させることにより、結晶成長した炭化タングステンの結晶相互間に空隙が形成されること、この空隙部分に個体潤滑剤や油などを含有させると軸受け材料として効果が発揮されること、またこの表面層上に親和性に劣る物質を被覆層とする場合、特にダイヤモンド層を被覆する場合に、被覆層との結合強度が優れ、最適な被覆超硬合金となるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、コバルトおよび/またはニッケルを主成分とする結合相と、炭化タングステン、または炭化タングステンを含有する硬質相とからなる合金内部と、該合金内部と異なる構成の表面層とを有する超硬合金であって、該表面層が、厚さ少なくとも３μmで形成されており、該表面層には、アスペクト比が３以上の板状晶炭化タングステンを主成分として含有し、該合金内部と該表面層の界面に対して垂直状および／または傾斜状に形成された該板状晶炭化タングステンが該表面層中に存在し、該表面層の表面をＸ線回折して得られる炭化タングステンの回折線のうち、（００１）結晶面のピーク強度をｈ（００１）、（１０１）結晶面のピーク強度をｈ（１０１）で表したとき、式（Ｉ）：
【数３】
0004230572.tif 000003
の関係が成立する、板状晶炭化タングステン含有層が形成された超硬合金に関し、また、このような超硬合金の製造方法に関する。さらに、本発明は、該超硬合金を基板として、その表面層上にダイヤモンド被膜が被覆されたダイヤモンド被覆板状晶炭化タングステン含有超硬合金に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の炭化タングステン含有超硬合金は、主として炭化タングステンからなる硬質相と、コバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合相を有する超硬合金であり、代表的には、超硬合金全体として、硬質相７０〜９７重量％と結合相３〜３０重量％からなる。
【００１２】
該合金は、表面より厚さ少なくとも３μmに至る表面層と、合金内部とから構成され、該表面層の表面のＸ線回折を行って得られる炭化タングステンの回折線のうち、（００１）結晶面のピーク強度をｈ（００１）、（１０１）結晶面のピーク強度をｈ（１０１）としたとき、式（Ｉ）：
【数４】
0004230572.tif 000004
の関係が成立するように、表面層に板状晶炭化タングステンを含有している。該表面層全体に対する該表面層中の板状晶炭化タングステンの含有率は、合金内部全体に対する該合金内部の板状晶炭化タングステンの含有率よりも多い。また、該板状晶炭化タングステンの含有量は、該表面層の最表面側から、合金内部側に向かって漸増していることが好ましい。
【００１３】
表面層に存在する板状晶炭化タングステンの含有率は、該表面層全体の７０体積％以上が好ましく、９８体積％以上がさらに好ましい。また、そのうちアスペクト比が６以上の板状晶炭化タングステンの含有率は、該表面層全体の５０体積％以上が好ましく、９０体積％以上がさらに好ましい。なお、ここでアスペクト比とは、粒子の最大長と最小長の比をいう。
【００１４】
このような板状晶炭化タングステンは、表面層に隣接する合金内部との界面に対して垂直または傾斜状に配向され、該板状晶炭化タングステンの最表面部における結晶相互の間隔が３〜１５μmであることが好ましい。特に、該表面層の最表面部に存在する板状晶炭化タングステンは、該界面に対して板状晶炭化タングステンの（００１）面が傾斜する角度が、平均５０〜９０度に配向されていることが好ましい。このことによって、最表面部に存在する炭化タングステンの合計表面積が著しく増大し、ダイヤモンド被膜との結合強度が改善される。
【００１５】
さらに、表面層の表面粗さは、表面層を形成するための前駆体物質の種類、その後の雰囲気および温度などの条件により、用途に応じて任意に調整できる。特に他物質との親和性に乏しいダイヤモンド被膜を被覆する場合には、ＪＩＳ  Ｂ０６０１で規定される表面粗さＲmaxとして、５〜５０μmであることが好ましく、１０〜３０μmがさらに好ましい。表面粗さのＲmaxが５μm未満では、ダイヤモンド被膜を被覆する場合、該被膜との密着性が十分でない。逆に５０μmを越えると、ダイヤモンド被膜を被覆して切削工具などとして用いる場合には、ダイヤモンド被膜の表面粗さが過大となって、切削の際の負荷が高くなり、被削材の加工表面の精度が低下したり、工具自体の被膜が剥離したりする。また、表面における凸部と凹部の間隔は、３〜２５μmが好ましい。
【００１６】
このように、表面層には、合金内部との界面に垂直状および／または傾斜状の板状晶炭化タングステンが存在するので、その最表面部の間隔に応じて開孔を生ずる。該開孔の存在による、該表面層の最表面側における単位面積当たりの空隙率は、３０〜９８％の範囲が好ましい。さらに好ましい範囲は、このようは表面層を有する超硬合金の使用目的によっても異なるが、ダイヤモンドの被膜を被覆する場合は６５〜９８％である。また、界面側の空隙率は、２％以下であることが好ましい。
【００１７】
一方、合金内部は、コバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合相１０重量％以下；および炭化タングステン、または炭化タングステンを硬質相中５０重量％以上と、周期律表の４ａ、５ａもしくは６ａ族金属の炭化物、炭窒化物、炭酸化物およびこれら相互の固溶体の少なくとも１種（炭化タングステンを除く）の残余量とからなる硬質相９０重量％以上からなることが好ましい。合金内部には、板状晶炭化タングステンが存在しても、存在しなくてもよいが、板状晶炭化タングステンが存在する場合、表面層に比べてその含有率が低いことが好ましい。また、結合相の含有率は、表面層の結合相の含有率よりも多いことが好ましい。
【００１８】
このような表面層と合金内部からなり、前述のような含有率と状態で板状晶炭化タングステンを含有する超硬合金は、たとえば次のような方法によって製造することができる。
【００１９】
まず、第１工程（１）において、炭化タングステン含有超硬合金の表面に、表面層の前駆物質を形成させて、該表面層の前駆物質と合金内部からなる超硬合金を構成させる。表面層の前駆物質を形成させる方法として、たとえば、下記の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の方法が挙げられる。
【００２０】
（ａ）は、焼結によって得られた超硬合金の表面に、化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法によって、タングステンおよび／または炭化タングステンからなる薄膜からなる表面層の前駆物質を形成する方法である。ＣＶＤ法としては、たとえば六フッ化タングステンまたは六塩化タングステンと水素を用いるプラズマＣＶＤ法が用いられる。成膜条件は、たとえばＷＦ6またはＷＣｌ6：Ｈ2：Ａｒのガス流量比が１：３〜４：４〜６、圧力が１００〜３００Torr、温度が４００〜５００℃である。このようにして、該超硬合金の表面に、厚さ３μm以上、好ましくは５〜５０μmのタングステン表面層が形成される。
【００２１】
（ｂ）は、焼結によって得られた超硬合金を脱炭雰囲気中で加熱処理して、該超硬合金の表面部の炭化タングステンを脱炭し、タングステンと、コバルトおよび／またはニッケルと、炭素とを主成分とする脱炭層である表面層の前駆物質を形成させる方法である。たとえば、該超硬合金を、酸素／水素雰囲気中で、８００〜１，２００℃に加熱する。このことによって、超硬合金の表面部に、厚さ３μm以上、好ましくは５〜５０μmの脱炭層である表面層の前駆物質が形成される。該脱炭層には、タングステンとコバルトおよび／またはニッケルとを含む複合炭化物が存在し、さらにＷ2Ｃのような炭化物が存在していてもよい。
【００２２】
（ｃ）は、焼結によって得られた超硬合金の表面に、粉末の焼成によって表面層の前駆物質を被覆する方法である。すなわち、まず該超硬合金の表面に、（ｉ）タングステンと、コバルトおよび／またはニッケルと、炭素とを主成分とする複合物粉末および／またはタングステン粉末を配置し、あるいは（ii）該複合物粉末および／またはタングステン粉末に該超硬合金を埋設する。ついで、このような処理を行った超硬合金を、非酸化性雰囲気中で加熱処理し、該超硬合金の表面に該複合物および／またはタングステンからなる層を形成させる。
【００２３】
上記の複合物の場合、その組成は、原子比としてタングステン４３〜６７％、コバルトおよび／またはニッケル０〜４６％、炭素８〜３３％の範囲が好ましく、たとえばＣｏ3Ｗ9Ｃ4で表される複合炭化物である。複合物を塗布する便宜から、たとえば樹脂を有機溶媒に溶解させた溶液と混和したペーストを塗布し、あるいは噴霧してもよい。または、タングステン粉末を用いて、上記と同様にしてタングステン被膜からなる表面層を形成させてもよい。あるいは、複合物粉末とタングステン粉末を併用してもよい。非酸化性雰囲気としては、１×１０-2Torr以下の真空、窒素やアルゴンのような不活性雰囲気、浸炭雰囲気などが挙げられる。加熱温度は特に限定されないが、通常１，４００〜１，５００℃である。
【００２４】
このことによって、超硬合金の表面に、厚さ３μm以上、好ましくは５〜５０μmの、上述の複合物および／またはタングステンからなる表面層の前駆物質が形成される。
【００２５】
ついで、第２工程（２）において、（１）によって、たとえば（ａ）、（ｂ）または（ｃ）によって得られた表面層の前駆物質を有する超硬合金を、非酸化性雰囲気中で加熱処理する。非酸化性雰囲気としては、（１）（ａ）で挙げたような雰囲気が用いられる。なお、表面層の前駆物質が上記の（ｂ）で得られた脱炭層である場合は、非酸化性雰囲気として、浸炭雰囲気を用いることが好ましい。このような加熱処理により、上記の合金内部の結合相と、該結合相中に固溶している炭素とのそれぞれ一部を、該表面層に移行させる。ただし、表面層が上記の脱炭層である場合は、同様の工程により、合金内部の結合相に固溶している炭素を、表面の脱炭層に移行させる。また、非酸化性雰囲気の中でも浸炭雰囲気で使用する場合には、気相中からも炭素が供給される。加熱温度は、１，３５０〜１，６５０℃が好ましい。
【００２６】
このことによって、前述の表面層の前駆物質の組成は、主としてタングステン、ならびに該表面層を形成するときに存在し、または合金内部から移行した炭素、または雰囲気によっては一部気相より供給された炭素、ならびに結合相であるコバルトおよび／またはニッケルを含むようになる。
【００２７】
次に、第３工程（３）として、（２）で得られた超硬合金を、非酸化性雰囲気中でさらに加熱処理する。（３）の加熱は、（２）から連続して行うことが好ましいが、（２）とは別個に行ってもよい。非酸化性雰囲気としては、（２）と同様な雰囲気が用いられる。加熱温度は、（２）と同様に１，３５０〜１，６５０℃が好ましい。このことによって、表面層の前駆物質に移行した炭素が、該表面層のタングステン、上述の複合炭化物およびＷ2Ｃと反応して、板状晶炭化タングステンが析出する。
【００２８】
このようにして、（２）で得られた第２段階の表面層の前駆物質は、本発明において特徴的な含有率と状態により板状晶炭化タングステンを含有する表面層に転換され、板状晶炭化タングステンの含有率が、合金内部中の板状晶炭化タングステンの含有率よりも多い表面層を有する板状晶炭化タングステン含有超硬合金が形成される。
【００２９】
本発明のダイヤモンド被覆板状晶炭化タングステン含有超硬合金は、上述の板状晶炭化タングステン含有超硬合金を基体として用い、その表面層上に、ダイヤモンド被膜が形成されたものである。ダイヤモンド被膜の厚さは、通常５〜５０μmであり、好ましくは７〜３０μmである。
【００３０】
該ダイヤモンド被覆超硬合金は、前述のような表面層を有する超硬合金を基体として用い、その表面層上に、ＣＶＤ法、たとえばマイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、プラズマアーク法、ＰＶＤ法などにより、ダイヤモンド層を形成させることによって製造できる。マイクロ波プラズマＣＶＤ法による場合、たとえば温度９００〜１，０５０℃、圧力４０Torrのプラズマ発生器中に超硬合金を置き、プラズマを発生させて、メタンと水素の混合ガスを導入して表面層と接触させ、該表面層の上にダイヤモンド層を析出させる。
【００３１】
【作用】
本発明の超硬合金の表面層は、該表面層と合金内部との界面に対して垂直状および／または傾斜状の板状晶炭化タングステンを含有し、該板状晶炭化タングステンが、表面層の強度、耐摩耗性および耐衝撃性を高める作用をする。特に、表面層中の板状晶炭化タングステンの高い含有率と、ｈ（１０１）に対する（００１）の比が１未満であることから、表面層中に含有される炭化タングステン、特に板状晶炭化タングステンの表面積が大きく、耐摩耗性の向上に寄与している。
【００３２】
さらに、この板状晶炭化タングステンの結晶相互間に形成された空隙部分が開孔となり、この空隙部分に他の物質、たとえば固体潤滑剤、油類、親和性に劣るダイヤモンドなどが入り込むことにより、それぞれ入り込んだ物質の効果を発揮させる。一方、表面層と合金内部との界面は、結合相が合金内部から表面層側に浸透し、かつ界面側の表面層部分には空隙部分が非常に減少していることから、表面層と合金内部との界面における強度を高める作用をしている。
【００３３】
特に、本発明の超硬合金を基体とし、この基体上にダイヤモンドの被覆層を被覆させると、表面層に存在する空隙部分にダイヤモンド被覆層の粒子が楔状にくい込んでアンカー効果を発揮し、しかも板状晶炭化タングステンとダイヤモンドとの親和作用とともに、ダイヤモンド被覆層と基体との付着性が顕著に高まるという相乗作用がある。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって、本発明をさらに詳細に説明する。これらの例において、組成の％は、特にことわらないかぎり重量％を表す。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【００３５】
実施例１〜８、比較例１〜５
表１に示す組成の炭化タングステン含有超硬合金を、表１の表面層形成欄に示す方法および被覆材料によって、第１工程の表面層の前駆物質の形成を行った。ついで、加熱条件欄に示す雰囲気と温度による熱処理を行い、該表面層を、板状晶炭化タングステンを多く含有する表面層に転換して、転換された表面層と、残余の基体内部を含み、形状がＪＩＳ  Ｂ４１２０に規定されるＳＰＧＮ１２０３０８である、実施例１〜８の超硬合金基体を得た。なお、該熱処理は、前記の第２工程と第３工程を同一条件で連続的に行い、表１に示す加熱時間は、その合計時間を示す。表２に、得られた合金の表面状態、表面層のＸ線回折から得たｈ（００１）とｈ（１０１）の比、ならびに表面層および内部それぞれの板状晶炭化タングステンの含有率を示す。
【００３６】
表１に示す比較例１および２の試料は、窒素雰囲気中で加熱、焼結することによって作製されて、表面に浸炭層が形成されたものである。また、比較例３〜５の試料は、合金全体にほぼ均一に板状晶炭化タングステン層が含有されており、表面層が形成されていないものである。
【００３７】
【表１】
0004230572.tif 000005
【００３８】
【表２】
0004230572.tif 000006
【００３９】
得られた超硬合金をマイクロ波プラズマ発生器に置き、９００℃、４０Torrにおいてプラズマを発生させ、メタンと水素の混合ガスを該基体の表面と接触させることにより、表３に示す厚さのダイヤモンド被膜を形成させて、ダイヤモンド被覆超硬合金の切削工具を作製した。
【００４０】
上記のようにして得られた切削工具を用いて、表４に示す切削条件により、切削試験を行った。その結果は、表３に示すとおりであった。
【００４１】
【表３】
0004230572.tif 000007
【００４２】
【表４】
0004230572.tif 000008
【００４３】
表３に示されるように、比較例による切削工具の切削寿命が著しく短く、切削試験にダイヤモンド被膜の剥離および工具の著しい摩耗が観察されたのに対し、本発明による切削工具は、切削寿命が長く、切削試験後の摩耗状態も正常であった。
【００４４】
【発明の効果】
板状晶炭化タングステンを含有する表面層を有する本発明の超硬合金は、その表面にダイヤモンド層を被覆したときに、該ダイヤモンド層との間の密着性に優れ、切削工具としての使用条件で該ダイヤモンド層が剥離しにくい。したがって、このような表面層を有する超硬合金を基体として得られたダイヤモンド被覆炭化タングステン含有超硬合金は、優れた切削性能を示し、切削工具としてきわめて有用である。
【００４５】
また、上記の板状晶炭化タングステン含有表面層を有する本発明の超硬合金は、その表面粗さを利用して、ヤスリとして有用である。さらに、表面層に存在する空隙部分に固体潤滑剤や油類を含浸して、軸受材料としても有用である。