发明名称 钻石膜被覆工具及其制造方法
摘要 本发明系提供一种切削性能、耐磨性、耐焊接性、加工面粗糙度优良的钻石膜被覆工具及其制造方法。该钻石膜被覆工具系于基材的表面被覆钻石膜者,上述基材为超硬合金或金属陶瓷,构成上述钻石膜的成长表面之钻石晶粒的平均粒径为1.5μm以下,上述钻石膜的厚度为0.1μm以上20μm以下,上述钻石膜的平均表面粗糙度Ra为0.01μm以上0.2μm以下。这种钻石膜被覆工具可藉由渗碳处理由超硬合金或金属陶瓷所构成的基材使钻石膜成长而获得。
申请公布号 TWI268192 申请公布日期 2006.12.11
申请号 TW092131808 申请日期 2003.11.13
申请人 A.L.M.T.股份有限公司;住友电气工业股份有限公司 发明人 风早克夫;河合成宜;松本宁;石桥惠二;今井贵浩
分类号 B23P15/28(2006.01) 主分类号 B23P15/28(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种钻石膜被覆工具,其特征为于基材的表面被覆钻石膜者,且上述基材为超硬合金或金属陶瓷;构成上述钻石膜的成长表面之钻石晶粒的平均粒径为1.5m以下;上述钻石膜的厚度为0.1m以上20m以下;上述钻石膜的平均表面粗糙度Ra为0.01m以上0.2m以下。2.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中上述钻石晶粒系微细钻石集合所形成,在上述钻石膜的剖面上,微细钻石于钻石膜的成长方向细长地排列,且其短径为0.001m以上0.1m以下。3.如申请专利范围第2项之钻石膜被覆工具,其中上述微细钻石的长宽比系2以上20以下。4.如申请专利范围第2项之钻石膜被覆工具,其中上述微细钻石之至少一部份形成杉叶状。5.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中拉曼光谱分析上述钻石膜所获得的钻石之蜂値高度D与石墨或非晶相碳之峰値高度G之关系为5≧D/G≧0.5。6.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中X射线衍射测定上述钻石膜之际之钻石结晶面(220)的峰値强度I220与钻石结晶面(111)、(220)、(311)、(400)及(331)的峰値强度之合计It的比I220/It为0.6以上。7.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中上述钻石膜的含氢量系原子比1%以上5%以下。8.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中在上述钻石膜的剖面构造上,从基材至膜厚的70%为单层的被覆膜。9.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中使用含有0.1质量%以上6质量%以下的Co之超硬合金作为上述基材。10.如申请专利范围第9项之钻石膜被覆工具,其中上述基材的饱和磁化之値为{1900(合金中的结合相之比例(质量%))/100}(G.cm3/g)以上、{2023(合金中的结合相之比例(质量%))/100}(G.cm3/g)以下的値。11.如申请专利范围第9项之钻石膜被覆工具,其中以Cr置换上述Co的一部份之基材的饱和磁化之値为{1900(合金中的结合相之比例(质量%))/100}0.93(G.cm3/g)以上、{2023(合金中的结合相之比例(质量%))/100}(G.cm3/g)以下的値。12.如申请专利范围第9项之钻石膜被覆工具,其中上述钻石膜部分覆盖于基材表面;从钻石膜的外缘沿着基材表面离开5 mm以上的部分之基材的饱和磁化之値满足下述要件A:A:{1900(合金中的结合相之比例(质量%))/100}(G.cm3/g)以上、{2023(合金中的结合相之比例(质量%))/100}(G.cm3/g)以下。13.如申请专利范围第9项之钻石膜被覆工具,其中以Cr置换基材的Co的一部份;上述钻石膜部分覆盖于基材表面;从钻石膜的外缘沿着基材表面离开5 mm以上的部分之基材的饱和磁化之値满足下述要件B:B:{1900合金中的结合相之比例(质量%))/100}0.93(G.cm3/g)以上、{2023(合金中的结合相之比例(质量%))/100}(G.cm3/g)以下之値。14.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中以原子力显微镜测定上述钻石膜的表面之凹凸的RMS(均方根値)为15 nm以上200 nm以下。15.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中上述基材表面附近的结合相量构成比上述基材内部的结合相量少的组成,上述结合相量少的组成之部分的深度为1m以上20m以下。16.如申请专利范围第1项之钻石膜被覆工具,其中上述钻石膜系气相合成之钻石膜。17.一种钻石膜被覆工具之制造方法,其特征为在基材的表面被覆钻石膜者,且准备呈工具形状的超硬合金或金属陶瓷作为上述基材,于渗碳处理上述基材之后,在氢与碳氢化合物的混合气体中,以压力0.13至6.5kPa的气氛,在基材被覆钻石膜。18.如申请专利范围第17项之钻石膜被覆工具之制造方法,其中在上述渗碳处理之后,于上述基材表面涂敷平均粒径为500(50 nm)以下的钻石。19.如申请专利范围第18项之钻石膜被覆工具之制造方法,其中上述涂敷的钻石系多晶钻石。20.如申请专利范围第17项之钻石膜被覆工具之制造方法,其中在上述渗碳处理与上述钻石涂敷之间进行上述基材表面的酸处理,以除去结合相金属的一部份。图式简单说明:图1系本发明之钻石膜被覆工具的表面附近的剖面概念图。图2系本发明之制造方法的钻石之成长状态的模式说明图,(a)至(d)系表示其过程。图3系习知之制造方法的钻石之成长状态的模式说明图,(a)至(b)系表示其过程。图4系习知之其他制造方法的钻石之成长状态的模式说明图,(a)至(d)系表示其过程。图5(a)系表示本发明之钻石膜的表面状态之AFM的显微镜照片,(b)系其他表示本发明之钻石膜的表面状态之AFM的显微镜照片。图6(c)系表示比较例之钻石膜的表面状态之AFM的显微镜照片,(d)系表示本发明之钻石膜的表面状态之SEM的显微镜照片。图7(a)及(b)系任一本发明所获得的钻石膜之剖面的显微镜照片。图8系比较例的钻石膜之剖面的显微镜照片。图9系本发明所获得的钻石膜之拉曼光谱分析结果的图表。图10系本发明所获得的钻石膜之喇曼光谱分析结果的图表。图11(a)系本发明之锤头的正面图,(b)及(c)系本发明的锤头的剖面图。图12(a)、(b)及(c)系藉由LC、LSI封装加工用工具进行加工步骤的动作剖面图。
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