金剛石包覆工具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的金剛石包覆工具包含基材及包覆所述基材的表面的金剛石層，所述金剛石層含有金剛石、1.0×1018～1.0×1022個(gè)原子/cm3的硼和1.0×1017～1.0×1021個(gè)原子/cm3的氮。
【專(zhuān)利說(shuō)明】金剛石包覆工具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基材的表面包覆有金剛石層的金剛石包覆工具。

【背景技術(shù)】
[0002] 金剛石在現(xiàn)有物質(zhì)中具有最高的硬度，并且以天然金剛石、超高壓金剛石燒結(jié)體 等形式長(zhǎng)期應(yīng)用于切割工具、研磨工具、耐磨工具等中。自20世紀(jì)80年代通過(guò)化學(xué)氣相淀 積（CVD)制造金剛石薄膜的技術(shù)確立以來(lái)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)比較高的形狀自由度，并且技術(shù)開(kāi)發(fā) 已經(jīng)朝向?qū)?yīng)用擴(kuò)展到諸如鉆頭及端銑刀的具有復(fù)雜曲面的切割工具和諸如拉模的耐磨 工具進(jìn)展。近年來(lái)，需求已經(jīng)擴(kuò)展到在對(duì)飛機(jī)產(chǎn)業(yè)中需求日益增加的纖維增強(qiáng)塑料（FRP)， FRP與諸如Al、Ti等的容易在加工期間粘著的金屬的復(fù)合構(gòu)造材料，以及諸如非金屬、玻璃 及陶瓷的難切割的材料進(jìn)行加工時(shí)的應(yīng)用。
[0003] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)的未包覆的硬質(zhì)合金工具、陶瓷包覆工具等相比，將多晶金剛石 包覆工具用于上述難切割的材料或耐磨應(yīng)用導(dǎo)致顯著改善的壽命。然而，即使在包覆層由 金剛石制成時(shí)，根據(jù)加工件或加工方法，在加工期間也會(huì)發(fā)生磨損或缺損。
[0004] 已經(jīng)提出若干方案來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，例如，在日本特開(kāi)2006-150572號(hào)公報(bào)（專(zhuān)利 文獻(xiàn)1)中，通過(guò)用硼摻雜金剛石層，在金剛石層的表面上形成氧化硼，從而改善耐氧化性。 日本特開(kāi)2009-280421號(hào)公報(bào)（專(zhuān)利文獻(xiàn)2)也公開(kāi)了通過(guò)用硼摻雜金剛石層來(lái)提高金剛 石層的斷裂強(qiáng)度以防止微碎裂的實(shí)例。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 技術(shù)文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2006-150572號(hào)公報(bào)
[0008] 技術(shù)文獻(xiàn)2 ：日本特開(kāi)2009-280421號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 技術(shù)問(wèn)題
[0010] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用如專(zhuān)利文獻(xiàn)1或2中所述的常規(guī)方法向金剛石層中添加硼 時(shí)，雖然耐氧化性及斷裂強(qiáng)度提高，但是另一方面，金剛石層與基材之間的粘附性通常低于 在不添加硼的情況下獲得的粘附性。
[0011] 作為這個(gè)原因的仔細(xì)研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，這是由于當(dāng)向金剛石層中添加硼時(shí)，金剛 石的多晶體的晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)、晶粒尺寸或取向與不添加硼的情況相比明顯改變，這 導(dǎo)致金剛石層中的殘余應(yīng)力增加。
[0012] 因此，本發(fā)明人操控金剛石層的生長(zhǎng)條件而改善金剛石層與基材之間的粘附性， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用特定條件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)與在不添加硼的情況下獲得的殘余應(yīng)力接近的殘 余應(yīng)力。然而，顯示使用這種條件具有許多制約，例如金剛石層的結(jié)晶性、即耐磨性的極端 劣化程度，以及不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)上實(shí)用的金剛石層的生長(zhǎng)速率。
[0013] 考慮到上述情況作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供金剛石包覆工具，其中 即使在向金剛石層中添加硼的情況下，所述金剛石包覆工具也可以在確保對(duì)基材的粘附性 及生產(chǎn)率等于或高于在不添加硼的情況下獲得的金剛石層的對(duì)基材的粘附性及生產(chǎn)率的 同時(shí)，具有在添加硼的情況下獲得的金剛石層的特性。
[0014] 解決問(wèn)題的手段
[0015] 本發(fā)明人對(duì)金剛石層生長(zhǎng)之后的殘余應(yīng)力進(jìn)行了研究，所述殘余應(yīng)力決定金剛石 層與基材之間的粘附性，并且因此確認(rèn)當(dāng)金剛石層的殘余應(yīng)力超過(guò)一定值時(shí)，金剛石層從 基材剝離。特別地，發(fā)現(xiàn)在使用硬質(zhì)合金作為本發(fā)明要獲得的金剛石包覆工具中的基材時(shí)， 壓應(yīng)力殘留在金剛石層生長(zhǎng)之后的金剛石層中，而拉伸應(yīng)力殘留在作為基材的硬質(zhì)合金 中。此外，當(dāng)除了向金剛石層中添加硼以外的金剛石層的生長(zhǎng)條件與不添加硼的情況下的 生長(zhǎng)條件相同時(shí)，與在不添加硼的情況下獲得的金剛石層相比，在添加硼的情況下獲得的 金剛石層在金剛石層中具有增加的殘余壓應(yīng)力。因此發(fā)現(xiàn)，這造成金剛石層在生長(zhǎng)金剛石 層后即刻或在加工期間更容易剝離。
[0016] 另一方面，還發(fā)現(xiàn)，盡管需要在金剛石層的生長(zhǎng)期間添加含硼氣體以向金剛石層 中添加硼，但金剛石的結(jié)晶性由于氣相中的硼的影響而改變，這造成殘余應(yīng)力增加。
[0017] 本發(fā)明人基于如上所述的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加氮與硼可降低 添加硼時(shí)的殘余應(yīng)力，并基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步研究，從而完成本發(fā)明。
[0018] 換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明的金剛石包覆工具包含基材及包覆基材的表面的金剛石層，所 述金剛石層含有金剛石、1.0X1018?1.0X 1022個(gè)原子/cm3的硼和1.0X1017?1.0X1021 個(gè)原子/cm3的氮。
[0019] 根據(jù)X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定，所述金剛石層優(yōu)選在其表面上具有500MPa?2500MPa的殘 余壓應(yīng)力，并且所述金剛石層優(yōu)選在其表面上具有0. 05 μ m?3 μ m的金剛石粒子的最大粒 徑。
[0020] 所述金剛石層優(yōu)選含有3. OX 1019?3. OX 1021個(gè)原子/cm3的硼，并且優(yōu)選含有 1.0X1018 ?1. ΟΧΙΟ20 個(gè)原子/cm3 的氮。
[0021] 根據(jù)X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定，所述金剛石層優(yōu)選在其表面上具有800MPa?2000MPa的殘 余壓應(yīng)力，并且所述基材優(yōu)選由硬質(zhì)合金制成。
[0022] 所述基材的表面優(yōu)選具有0. 1 μ m?10 μ m的算術(shù)平均粗糙度Ra和1 μ m?100 μ m 的粗糙度輪廓要素 （roughness profile element)的平均長(zhǎng)度RSm,并且所述金剛石層的厚 度優(yōu)選為0. 1 μ m?30 μ m。
[0023] 發(fā)明效果
[0024] 由于如上所述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的金剛石包覆工具展示如下優(yōu)異效果：在添加硼的 情況下展示改善耐氧化性及耐缺損性，同時(shí)即使在向金剛石層中添加硼的情況下也確保足 夠的粘附性及生產(chǎn)率，由此改善工具壽命。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0026] <金剛石包覆工具>
[0027] 本發(fā)明的金剛石包覆工具包含基材及包覆該基材的表面的金剛石層。金剛石包覆 工具可包含任何其它構(gòu)成元件，只要其具有這些構(gòu)成元件即可。盡管在本發(fā)明中用金剛石 層包覆基材的表面，但本發(fā)明不限于用金剛石層包覆基材的整個(gè)表面的情況，而且還包括 基材的表面的一部分未用金剛石層包覆的情況。
[0028] 本發(fā)明的金剛石包覆工具可用作例如切割工具如刀片（insert)、車(chē)刀、切割機(jī)、鉆 頭、端銑刀等，或用作耐磨工具如模具、彎曲模、拉模、焊頭等。
[0029] <金剛石層>
[0030] 本發(fā)明的金剛石層的特征在于，其含有金剛石、1. 0X 1018?1. 0X 1022個(gè)原子/ cm3 (不小于1. 0 X 1018個(gè)原子/cm3并且不大于1. 0 X 1022個(gè)原子/cm3 ；當(dāng)在本文中以這樣的 數(shù)值范圍指示數(shù)值時(shí)，下限及上限值也包括在范圍內(nèi))的硼和1.0父1017?1.0父1021個(gè)原 子/cm3的氮。
[0031] 如本文中所提及的，硼和氮各自包括其所有的同位素，并且因此，如上所述的硼含 量和氮含量是包括所有各同位素的值。由于本發(fā)明的金剛石層因此含有特定量的氮與硼， 所以其殘余應(yīng)力被抑制在一定范圍內(nèi)，從而解決由于添加硼而引起的如上所述的問(wèn)題。盡 管添加氮顯示該有利效果的詳細(xì)機(jī)制尚不清楚，但推測(cè)這是因?yàn)椋ㄟ^(guò)添加氮抵消了由添 加硼引起的金剛石結(jié)晶性（取向、晶格常數(shù)或熱膨脹系數(shù)）的改變。
[0032] 本發(fā)明的金剛石層可包含任何其它組分，只要其具有上述結(jié)構(gòu)并且實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 效果即可。
[0033] 如果本發(fā)明的金剛石層具有小于1. 0 X 1018個(gè)原子/cm3的硼含量（密度），則不顯 示足夠的耐氧化性。另一方面，如果硼含量超過(guò)1. OX 1022個(gè)原子/cm3，則金剛石的結(jié)晶性 可能劣化，這導(dǎo)致耐磨性降低。更優(yōu)選的硼含量為3. OX 1019?3. OX 1021個(gè)原子/cm3。
[0034] 此外，如果本發(fā)明的金剛石層具有小于1. OX 1017個(gè)原子/cm3的氮含量（密度）， 則金剛石層上的殘余壓應(yīng)力會(huì)增加，并且不能獲得足夠的對(duì)基材的粘附性。另一方面，如果 氮含量超過(guò)1. OX 1021個(gè)原子/cm3，則金剛石的結(jié)晶性可能劣化，這導(dǎo)致耐磨性降低。更優(yōu) 選的氮含量為1.0X1018?1.0X 1020個(gè)原子/cm3。
[0035] 形成本發(fā)明的金剛石層的金剛石為多晶形式，并且認(rèn)為上述硼和氮通過(guò)置換碳而 混入各晶體內(nèi)。然而，硼和氮可混入金剛石的晶粒界面中，或可在不在晶格中進(jìn)行置換的情 況下存在于晶體內(nèi)。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明中的硼含量（硼密度）和氮含量（氮密度）是基于 整個(gè)金剛石層而與硼和氮的混入形式無(wú)關(guān)。
[0036] 盡管硼含量（密度）和氮含量（密度）可使用任何已知的測(cè)定方法測(cè)定，但尤其 優(yōu)選使用次級(jí)離子質(zhì)譜法（SMS)，因?yàn)槠淇扇菀椎販y(cè)定密度。在這些密度的測(cè)定中，金剛石 層的測(cè)定點(diǎn)沒(méi)有特別限制，并且可為例如金剛石層的橫截面中的任意厚度點(diǎn)或金剛石層的 表面上的任意點(diǎn)，并且如果在任一測(cè)定點(diǎn)都測(cè)得在上述范圍內(nèi)的硼含量和氮含量，則可實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的上述效果。
[0037] 根據(jù)X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定，本發(fā)明的金剛石層優(yōu)選在其表面上具有500MPa? 2500MPa(不小于500MPa并且不大于2500MPa)的殘余壓應(yīng)力。由于金剛石層含有如上所限 定的特定量的硼和氮，因此可將表面上的殘余壓應(yīng)力控制在這個(gè)范圍內(nèi)。因此，與在不添加 硼的情況下獲得的金剛石包覆工具相比，可以更可靠地保持對(duì)基材的粘附性，同時(shí)改善耐 氧化性和斷裂強(qiáng)度。
[0038] 如果殘余壓應(yīng)力小于500MPa，則金剛石層的韌性可能劣化，這容易導(dǎo)致在加工期 間碎裂。另一方面，如果殘余壓應(yīng)力超過(guò)2500MPa，則金剛石層會(huì)顯示容易剝離的趨勢(shì)。更 優(yōu)選的殘余壓應(yīng)力為800MPa?2000MPa。
[0039] 上述殘余壓應(yīng)力可使用X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定來(lái)確定?？墒褂萌魏我阎挠?jì)算方法進(jìn)行 計(jì)算。在本發(fā)明中，當(dāng)使用硬質(zhì)合金（WC)作為基材時(shí)，優(yōu)選采用使用源自金剛石的（311) 衍射線(xiàn)的sin2 Ψ方法（同傾法），以區(qū)分源自硬質(zhì)合金和金剛石的衍射線(xiàn)。在殘余壓應(yīng)力 的測(cè)定中，如果金剛石層的表面上的任一測(cè)定點(diǎn)處的殘余壓應(yīng)力都在上述范圍內(nèi)，則可實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的上述效果。
[0040] 本發(fā)明的金剛石層優(yōu)選在其表面上具有0. 05 μ m?3 μ m的金剛石粒子的最大粒 徑。當(dāng)金剛石粒子的最大粒徑在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，可有利地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述效果。如果最 大粒徑小于0. 05 μ m，則金剛石層的耐磨性可能鋰化，這導(dǎo)致工具壽命縮短。如果最大粒徑 超過(guò)3 μ m,則金剛石層的耐碎裂性可能劣化。更優(yōu)選的最大粒徑為0. 2 μ m?1. 5 μ m。
[0041] 如本文中所使用的，金剛石粒子的最大粒徑是指存在于金剛石層的最外表面上的 金剛石粒子在與金剛石層的表面平行的方向上的最大長(zhǎng)度。該最大長(zhǎng)度可用諸如掃描電子 顯微鏡（SEM)或光學(xué)顯微鏡的任何顯微鏡測(cè)定。
[0042] 如上所述的本發(fā)明的金剛石層優(yōu)選具有0. 1 μ m?30 μ m的厚度。當(dāng)厚度在這個(gè) 范圍內(nèi)時(shí)，可獲得既具有耐磨性又具有耐缺損性的金剛石包覆工具。如果厚度小于0. 1 μ m， 則金剛石層的強(qiáng)度可能劣化，這導(dǎo)致在切割期間容易發(fā)生碎裂。如果厚度超過(guò)30 μ m,則金 剛石層可能剝離。更優(yōu)選的厚度為lym?20μπι。
[0043] < 基材 >
[0044] 作為本發(fā)明的金剛石包覆工具的基材，可使用作為這種工具的基材常規(guī)已知的基 材而沒(méi)有特別限制。這種基材的實(shí)例可包括硬質(zhì)合金（包括例如基于WC的硬質(zhì)合金，以及 除WC以外還含有Co的硬質(zhì)合金，其可進(jìn)一步含有例如Ti、Ta或Nb的碳氮化物）、金屬陶 瓷（主要由TiC、TiN、TiCN等構(gòu)成)、高速鋼、工具鋼、陶瓷（例如碳化鈦、碳化硅、氮化硅、 氮化鋁、氧化鋁及其混合物）、立方晶型氮化硼燒結(jié)體及金剛石燒結(jié)體。
[0045] 作為本發(fā)明的基材，在這些常規(guī)已知的基材中，尤其優(yōu)選使用硬質(zhì)合金。換句話(huà) 說(shuō)，本發(fā)明的基材有利地由硬質(zhì)合金制成。這是由于，金剛石層的表面的殘余壓應(yīng)力由此可 有利地控制在上述范圍內(nèi)。
[0046] 本發(fā)明的基材的表面優(yōu)選具有0. 1 μ m?10 μ m的算術(shù)平均粗糙度Ra和1 μ m? 100 μ m的粗糙度輪廓要素的平均長(zhǎng)度RSm。如本文中所使用的，上述"表面"是指被金剛石 層包覆的表面，它是與金剛石層形成其界面的部分。算術(shù)平均粗糙度Ra和粗糙度輪廓要素 的平均長(zhǎng)度RSm均規(guī)定在JIS B0601:2001 (IS04287)中。
[0047] 當(dāng)本發(fā)明的基材的表面的算術(shù)平均粗糙度Ra和粗糙度輪廓要素的平均長(zhǎng)度RSm 在上述范圍內(nèi)時(shí)，可更穩(wěn)固地保持基材與金剛石層之間的粘附性，從而獲得具有較長(zhǎng)壽命 的工具。
[0048] 如果算術(shù)平均粗糙度Ra小于0. 1 μ m，則不能獲得所謂的"錨固效應(yīng)"，并且可能 促進(jìn)金剛石層的剝離。如果算術(shù)平均粗糙度Ra超過(guò)10 μ m，則金剛石層的表面粗糙度可 能劣化，因此當(dāng)用作切割工具時(shí)，切屑排出性可能劣化。更優(yōu)選的算術(shù)平均粗糙度Ra為 0. 3 μ m ?5 μ m。
[0049] 另一方面，如果粗糙度輪廓要素的平均長(zhǎng)度RSm在上述范圍以外，則在兩種情況 下均不能獲得所謂的錨固效果，并且可能促進(jìn)金剛石層的剝離。更優(yōu)選的粗糙度輪廓要素 的平均長(zhǎng)度RSm為2 μ m?50 μ m。
[0050] 作為測(cè)定算術(shù)平均粗糙度Ra和粗糙度輪廓要素的平均長(zhǎng)度RSm的方法，可使用能 夠根據(jù)JISB0651:2001 (IS03274)進(jìn)行參數(shù)分析的裝置。盡管例如記錄針型和光學(xué)（激光、 干涉等）型測(cè)定裝置可商購(gòu)獲得，但激光顯微鏡尤其適于測(cè)定本發(fā)明的上述數(shù)值（基材的 表面粗糙度），因?yàn)槠渚哂懈呖臻g分辨率，并且使得可容易地進(jìn)行數(shù)值分析。如本文中所使 用的，Ra和RSm表示通過(guò)用激光顯微鏡進(jìn)行測(cè)定而獲得的數(shù)值，所述激光顯微鏡的激光波 長(zhǎng)為408nm，水平方向的空間分辨率為120nm，并且高度分辨率為10nm。
[0051]〈制造方法〉
[0052] 盡管制造本發(fā)明的金剛石包覆工具的方法沒(méi)有特別限制，但所述金剛石包覆工具 可通過(guò)例如使用化學(xué)氣相淀積方法在基材上形成金剛石層來(lái)制造。
[0053] 具體地，在金剛石的氣相生長(zhǎng)時(shí)，可將含硼氣體和含氮?dú)怏w引入氣相中。例如，可 直接引入諸如B2H6( 二硼烷）、N2(氮?dú)猓?、NH3(氨）等的氣體，或可通過(guò)用任何載氣使液體 B(CH3)3(三甲基硼：TMB)鼓泡而將其作為混合氣體引入。因此，可制造其中基材表面用含 有預(yù)定量的硼和氮的金剛石層包覆的本發(fā)明的金剛石包覆工具。
[0054] 實(shí)施例
[0055] 將參考實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，所述實(shí)施例不旨在限制本發(fā)明。
[0056] 盡管在下文中使用熱燈絲CVD法形成金剛石層，但可使用常規(guī)已知的CVD法如微 波等離子體CVD或等離子體噴射CVD形成金剛石層。
[0057] 在實(shí)施例和比較例的金剛石包覆工具的制造中，使用由等價(jià)于JIS K10型硬質(zhì)合 金（WC-6%Co)的材料制成并且具有等價(jià)于SPGN090308 (JIS B4120:1998)的形狀的刀片作 為金剛石包覆工具的基材。
[0058] 首先，作為基材的表面粗糙化處理，用各種SiC微粉末（平均粒徑：4μπι? 100 μ m)對(duì)基材的表面進(jìn)行噴砂處理。噴射壓力為0. 15MPa?0. 35MPa，并且照射時(shí)間為10 秒?30秒。隨后，將基材在30質(zhì)量％硝酸中浸潰10分鐘以除去基材表面上的Co。使用光 學(xué)激光顯微鏡（產(chǎn)品名稱(chēng)："LEXT 0LS3500"，由奧林巴斯株式會(huì)社制造），測(cè)定這些處理后 的基材的表面粗糙度參數(shù)Ra(算術(shù)平均粗糙度）和RSm(粗糙度輪廓要素的平均長(zhǎng)度）（將 結(jié)果顯示于表1中的"基材Ra"和"基材RSm"欄中）。
[0059] 隨后進(jìn)行用金剛石粉末涂布基材的表面的播種（seeding)處理。通過(guò)以下進(jìn)行 播種處理：用平均粒徑為5μπι的金剛石粉末摩擦基材的表面，隨后在乙醇中洗滌基材，然 后干燥。然后，將經(jīng)歷上述播種處理的基材安置在已知的熱燈絲CVD裝置中。對(duì)于實(shí)施例 1的基材，在形成金剛石層時(shí)，將3體積％的CH4氣體以及0. 1體積％的N2氣體和0. 05體 積％的B2H6氣體根據(jù)這些氣體與H2氣體之間的比率引入CVD裝置中。利用氣體流量和壓 力調(diào)整機(jī)構(gòu)使壓力保持在1. 3 X104Pa，并且利用基材保持器的冷卻機(jī)構(gòu)將基材的溫度調(diào)整 到850°C。將燈絲溫度設(shè)置為2080°C，并且金剛石層的膜形成時(shí)間為20小時(shí)。
[0060] 在除實(shí)施例1以外的實(shí)施例和比較例中，根據(jù)需要改變氣體混合物比率、壓力、基 材溫度、燈絲溫度和膜形成時(shí)間，以調(diào)節(jié)所得金剛石層的厚度、粒徑、硼密度、氮密度和殘余 壓應(yīng)力。
[0061 ] 由此制造實(shí)施例和比較例的金剛石包覆工具，所述金剛石包覆工具各自包含基材 和包覆基材的表面的金剛石層。使用Θ/2Θ法的X射線(xiàn)衍射確認(rèn)，所有制造的金剛石包覆 工具均被多晶金剛石包覆。對(duì)于實(shí)施例1的金剛石包覆工具，用掃描電子顯微鏡（SEM)觀(guān) 察到，基材包覆有最大粒徑為1. 3 μ m的多晶金剛石作為金剛石層，并且根據(jù)橫截面觀(guān)察包 覆厚度為11 μ m。通過(guò)SMS進(jìn)行的金剛石層表面的元素分析確認(rèn)，金剛石層含有4. 5X1020 個(gè)原子/cm3的硼和1.3X1019個(gè)原子/cm3的氮。通過(guò)使用源自金剛石的（311)衍射線(xiàn)的 sin2￥方法測(cè)定的金剛石層表面的殘余壓應(yīng)力為llOOMPa。將如實(shí)施例1中的實(shí)施例2? 13和比較例1?7獲得的結(jié)果顯示于表1中。在表1中，"金剛石層的壓應(yīng)力"表示金剛石 層的表面的殘余壓應(yīng)力，"金剛石的最大粒徑"是指金剛石層的表面上的金剛石粒子的最大 粒徑，并且"金剛石層厚度"表示金剛石層的厚度。
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種金剛石包覆工具，包含： 基材；及 包覆所述基材的表面的金剛石層， 所述金剛石層含有金剛石、1.0X1018?1.0X 1022個(gè)原子/cm3的硼和1.0X1017? 1. 0X1021個(gè)原子/cm3的氮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石包覆工具，其中， 根據(jù)X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定，所述金剛石層在其表面上具有500MPa?2500MPa的殘余壓應(yīng) 力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金剛石包覆工具，其中， 所述金剛石層在其所述表面上具有0. 05 μ m?3 μ m的金剛石粒子的最大粒徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的金剛石包覆工具，其中， 所述金剛石層含有3.0X1019?3.0X1021個(gè)原子/cm3的硼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的金剛石包覆工具，其中， 所述金剛石層含有1.0X1018?1.0X 1020個(gè)原子/cm3的氮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的金剛石包覆工具,其中， 根據(jù)X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)定，所述金剛石層在其所述表面上具有800MPa?2000MPa的殘余壓 應(yīng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的金剛石包覆工具，其中， 所述基材由硬質(zhì)合金制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的金剛石包覆工具，其中， 所述基材的所述表面具有0. 1 μ m?10 μ m的算術(shù)平均粗糙度Ra和1 μ m?100 μ m的 粗糙度輪廓要素的平均長(zhǎng)度RSm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的金剛石包覆工具，其中， 所述金剛石層的厚度為0. 1 μ m?30 μ m。
【文檔編號(hào)】B23B27/20GK104053517SQ201280066661
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】目黑貴一 申請(qǐng)人:住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社