ダイヤモンド被覆工具の高速成膜技術

藤原　和崇　　大島　秀夫　　高島　英彰

High-speed Coating of Diamond Film on Cemented Carbide Tools

Kazutaka FUJIWARA　　Hideo OSHIMA　　Hideaki TAKASHIMA

Abstract

　With the demands of weight reduction on automobile, CFRP （Carbon Fiber Reinforced Plastics） is widely used as structural materials of automobile. Diamond-coated tools would be first choice for cutting and drilling CFRP because usual cutting tools life is extremely short due to the high strength of carbon fiber. Recently, long-life diamond-coated tools are strongly demanded, which requires thick coating technology of diamond films. However, it takes much time to coat thick diamond film, and it is essential to shorten coating time for increasing productivity. Hot-filament method is widely used as one of conventional methods for diamond coating tools. It is reported that diamond deposition rate increases by supplying high dense radical species, such as methane and hydrogen radical with raising filament tem-perature. However, it was difficult to apply existing method for cemented-carbide tools such as drills and end-mills due to the temperature limitation of cemented carbide.

　In this study, we have worked on the basic development for high-speed coating technology of diamond films for cutting tools by considering gas-condition, filament temperature, setting of tools.

キーワード：ダイヤモンド，工具，高速成膜

1.　はじめに
　ダイヤモンドは最も硬い物質であることから切削工具の材料として有用な材料である。ダイヤモンドは鉄と反応するため鉄系金属材料の加工には適さないが，アルミニウムや銅などの非鉄金属，FRP，セラミック等の加工に有効であることから，非鉄材料の加工にはダイヤモンドコーティング工具，ダイヤモンド焼結工具が使用されてきた。

　当社は，1980年からダイヤモンドコーティング切削工具の製品化を目的にダイヤモンドコーティング技術の研究開発に取り組んできた。1986年，化学気相成長（ Chemical Vapor Deposition，以下 CVD）法により，ダイヤモンド被覆超硬合金工具の開発に成功した。その後も，工具性能，生産性の向上を目的として，熱フィラメント気相成長（Hot Filament-CVD，以下 HF）法，マイクロ波プラズマ法や高周波プラズマ法等の各種成膜方法の研究開発がなされた。

　近年，自動車産業においても従来の鉄系材料より軽く比強度が高い CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）の使用頻度が年々高くなる傾向が有る。CFRPを構成する炭素繊維は鉄系材料に比べ強度および剛性が優れるため加工の難易度が高く，CFRPの切削は金属材料に比べて工具の摩耗が著しく進行する。このため CFRPを加工するための工具としてダイヤモンド工具が主に使用されており，自動車の軽量化要求の拡大と共にダイヤモンドコーティング工具の需要も高まっている。そのような環境において，拡大する CFRP材加工用工具市場での当社製のダイヤモンド被覆工具の工具性能の向上に取り組んでいる。そして，CFRP切削におけるダイヤモンド被覆工具（ドリル・エンドミル）には厚膜化による長寿命化の方向性から，低コスト・高生産性のための高速成膜技術の開発が求められている。

ものづくり・R&Dレビュー　第7号（2018）掲載

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