金刚石包覆硬质合金切削工具的制作方法

本发明涉及一种金刚石包覆碳化钨(wc)基硬质合金制切削工具，其通过在cfrp(碳纤维强化塑料)等难切削材料的高速切削加工中，具备优异的耐冲击性及密合性，从而发挥优异的耐崩刀性及耐剥离性，并改善工具寿命。

本申请主张基于2017年3月22日在日本申请的专利申请2017-056084号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

以往，已知有在由wc基硬质合金(以下，称为“硬质合金”)构成的工具基体上包覆有金刚石膜的金刚石包覆硬质合金制切削工具(以下，称为“金刚石包覆工具”)，为了改善工具基体与金刚石膜的密合性，提出有在工具基体上形成金刚石膜等各种提议。

例如，专利文献1中公开有切削工具，该切削工具通过在具有凹凸的硬质基材的表面，隔着防止硬质基材的构成成分扩散的中间层，包覆金刚石皮膜来获得。

而且，专利文献2中公开有如下内容：为了以较高的表面加工精度进行加工，层叠金刚石皮膜并将表面的晶体粒径设为2μm以下。

专利文献1：日本特开平11-193479号公报

专利文献2：日本特开2002-79406号公报

在近年的切削加工的技术领域中对省力化及节能化以及低成本化的要求强烈，伴随此，切削加工处于越来越高速化的趋势。另一方面，将以往的金刚石包覆工具例如用于以高加工精度对cfrp等难切削材料进行高速切削的情况时，对钻头要求锐利的刀尖，因此尤其要求较高的刀尖强度，但以往的金刚石包覆工具的刀尖强度并不充分，并且，易产生金刚石膜的剥离。因此，在长期使用中无法发挥令人满意的耐崩刀性及耐磨性，很难维持高加工精度，其结果，通常会在比较短的时间内达到使用寿命。

在专利文献1中公开的在基体表面设置凹凸而包覆金刚石的工具中，说明了该工具适用于铝板的切削加工中，但并没有说明该工具适用于cfrp等难切削材料的切削加工中。若基体表面的凹凸大，则由于产生崩刀的可能性和随着金刚石皮膜的生长而金刚石皮膜的表面粗糙度变粗糙，因此很难将该文献中记载的技术直接适用于cfrp等难切削材料的切削加工中。

并且，专利文献2对铝合金等非铁金属的切削加工的加工面的粗糙度进行了说明，但并没有说明适用于cfrp等难切削材料。若工具表面金刚石的微晶粒的比例变高，则耐磨性有可能下降，无法直接适用于cfrp等难切削材料。

即，处于如下情况：无法充分断言通过在cfrp等难切削材料的高速切削加工中，具备优异的耐冲击性及密合性，从而发挥优异的耐崩刀性及耐剥离性，并获得高寿命的金刚石包覆wc基硬质合金制切削工具。

技术实现要素：

因此，本发明欲解决的技术课题即本发明的目的在于提供一种金刚石包覆工具，该金刚石包覆工具提高金刚石皮膜与工具基体的密合性并且提高金刚石包覆工具的刀尖强度(耐冲击性)，在cfrp等难切削材料的高速切削加工中，耐崩刀性及耐剥离性得到提高且切削寿命长。

为了解决上述以往的金刚石包覆工具所具有的课题，本发明人反复进行了深入研究和实验。即，对在cfrp的立铣刀加工中产生突发性崩刀且提前达到工具的寿命的现象进行了详细分析，其结果得出如下见解，即，通过兼顾金刚石皮膜的平滑性和密合力，抑制金刚石皮膜工具的崩刀并提高耐剥离性，延长工具寿命。

而且，已知通过热丝cvd法在硬质合金基体上气相生长的金刚石皮膜以柱状生长，关于与金刚石皮膜相接的基体界面的凹凸的性状对金刚石皮膜的平滑性带来的影响进行了详细检查，其结果如图1所示，若与金刚石皮膜相接的基体界面的凹凸大，则从基体界面以柱状生长的金刚石粒子的晶体在其生长过程中与相邻的金刚石粒子的晶体相冲突，内包畸变而生长，并且，在金刚石皮膜的外表面产生较大的凹凸而平滑性大幅受损，导致易产生崩刀。

因此，本发明人进行了进一步的研究，其结果发现如下内容：为了使金刚石皮膜的外表面性状平滑，除了基体界面的凹凸的性状以外，金刚石皮膜的生长初期的晶粒的大小、之后的生长方向和/或取向率也会带来影响。

本发明中，将硬质合金基体的界面的凹凸的性状设为规定性状，而且将金刚石皮膜的生长初期的晶体粒径设为规定的范围，进一步将之后生长的金刚石的生长方向或取向率中的至少一个设为规定的范围，由此减少金刚石皮膜中内包的畸变，并确保兼顾金刚石皮膜与基体的密合性和平滑性，能够抑制金刚石包覆工具的崩刀并提高金刚石皮膜的耐剥离性，延长工具寿命。

即，本发明如下。

(1)一种金刚石包覆硬质合金切削工具，其在包含3～15质量％的co的wc基硬质合金基体包覆形成金刚石皮膜而成，该金刚石包覆硬质合金切削工具的特征在于，在该金刚石包覆硬质合金切削工具的金刚石皮膜厚度方向的切断面中，

(a)构成所述基体的wc粒子的平均粒径为0.5～0.9μm，

(b)与所述金刚石皮膜相接的所述基体的界面的凹凸的最大高低差(rz)为0.5～1.0μm，该界面中的相邻的所述基体的凹凸之间的距离的最大值(δ)为0.5～1.5μm，且基体中去除结合相的区域在金刚石皮膜的厚度方向上的长度(ye)为0.5～2.0μm，

(c)将与所述金刚石皮膜相接的各wc粒子在所述界面中所占的面积之和设为100面积％时，界面中的与金刚石皮膜相接的wc粒子的顶点间距离的最大值(l1)为0.4～0.8μm、与wc粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值(l2)为0.2～0.4μm、且(l1)/(l2)为1.5～2.5的wc粒子的面积和为70面积％以上，

(d)从所述基体界面朝向金刚石皮膜在0.5～1.5μm的区域中的金刚石晶体的平均粒径为0.1～0.3μm，

(e)具有与所述金刚石晶体的上部相接且构成金刚石皮膜的柱状晶，该柱状晶满足以下条件中的至少一种：该柱状晶的生长方向相对于金刚石皮膜的厚度方向偏离10度以内的角度的比例为90％以上或＜110＞取向率为30～70％。

(2)根据(1)所述的金刚石包覆硬质合金切削工具，其特征在于，所述金刚石皮膜的平均膜厚为3～30μm。

本发明能够发挥如下的显著效果：即，能够实现金刚石皮膜与工具基体的密合力的提高和金刚石皮膜中内包的畸变的减少以及其外表面的高平滑性，因此能够抑制金刚石包覆切削工具的崩刀，能够延长切削工具寿命。

附图说明

图1是表示硬质合金基体的凹凸的性状对金刚石皮膜的凹凸的性状带来影响的现象的金刚石皮膜的厚度方向剖面(纵剖面)的示意图。

图2是放大表示本发明的一实施方式所涉及的金刚石包覆工具的纵剖面的示意图(由于是示意图，因此标尺并不准确，为了强调结合相的存在而将其面积显示为比实际大)。

图3是说明金刚石皮膜与基体的界面中的wc粒子的凹凸之间的距离的图。

图4是图2的去除结合相的区域的wc粒子的形状的示意图，是说明wc粒径的顶点间距离的最大值(l1)及与wc粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的最小距离(l2)的图。

具体实施方式

如上述，本发明是基于如下新发现的发明，即，通过实现金刚石皮膜与工具基体的密合性的提高、内包的畸变的减少和该金刚石皮膜的外表面的高平滑性，抑制金刚石皮膜工具的崩刀并提高金刚石皮膜的耐剥离性，延长工具寿命。

其中，金刚石皮膜的密合性通过将作为基体的wc基硬质合金基体中的以下各因素设为规定值来实现：(1)co含量；(2)wc粒子的平均粒径；(3)基体界面的凹凸的最大高低差(rz)；(4)该界面中的相邻的基体的最大凹凸之间的距离(δ)；(5)基体中去除结合相的区域在金刚石皮膜的厚度方向上的长度(ye)；(6)界面中与金刚石皮膜相接的wc粒子的顶点间距离的最大值(l1)、与同一wc粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的最小距离(l2)；(7)(l1)/(l2)；(8)符合上述(6)及(7)的wc粒子的面积比例。另一方面，关于金刚石皮膜表面的平滑性的实现，除了将对所述密合性带来影响的因素设为规定值以外，还通过如下方法来实现：(9)从所述基体界面朝向金刚石皮膜在0.5～1.5μm的区域中的金刚石晶体的平均粒径为0.1～0.3μm；(10)具有与所述金刚石晶体的上部相接(与上述(9)中记载的金刚石晶体相接)且构成金刚石皮膜的柱状晶，该柱状晶满足以下条件中的至少一种：该柱状晶的生长方向相对于金刚石皮膜的厚度方向偏离10度以内的角度的比例(生长方向与金刚石皮膜的厚度方向所呈的角度在10度以内的柱状晶的比例)为90％以上或＜110＞取向率为30～70％。

因此，本发明中，具有如下发明特征：为了使金刚石皮膜获得规定的密合力，控制对密合力带来影响的因素，另一方面，还考虑这些对密合力带来影响的因素对平滑性带来的影响，为了实现密合性的提高和内包的畸变的减少、平滑性的提高，找出所述各因素的最佳范围，从而获得抑制崩刀的产生并提高耐剥离性、工具寿命长的金刚石包覆硬质合金制切削工具。

以下，包括所述各因素的最佳范围的说明在内，对本发明的一实施方式进行详细说明。

1.wc基硬质合金基体(工具基体)

首先，对wc基硬质合金基体1进行说明。

(1)co的含量

本实施方式的wc基硬质合金基体1包含wc和co，co的含量为3～15质量％。确定co的含量的数值范围的理由如下。构成基体1的硬质合金的co的含量小于3质量％时，工具基体1的韧性变低，切削时易产生缺损，因此不优选。另一方面，若超过15质量％，则在蚀刻处理之后，空隙在co被去除的区域中所占的体积比例变多，co被去除的区域变得脆弱，因此金刚石膜与工具表面的密合力下降，从而不优选。因此，硬质合金中的co的含量确定为3～15质量％。co的含量优选为5～7质量％。

(2)wc的平均粒径

本实施方式的wc基硬质合金基体1的wc的平均粒径为0.5～0.9μm。将平均粒径设为该范围的理由是因为，若小于0.5μm，则基体1的韧性下降，另一方面，若超过0.9μm，则预处理工序中的蚀刻之后的基体的凹凸变大，对金刚石皮膜2的平滑性带来不利影响，易引起崩刀。wc的平均粒径优选为0.6～0.8μm。

其中，wc的粒径在未受到蚀刻处理的基体1的任意部位相同，以如下方式求出wc的粒径。即，对在距离基体1的表面(基体1与金刚石皮膜2的界面3)为10μm的基体侧的边长50μm见方的区域的剖面(沿着金刚石皮膜2的厚度方向(与金刚石皮膜2的表面垂直的方向)的切断面)中未受到蚀刻处理的各个wc粒子1a的粒径，用电子背散射衍射法(electronbackscatterdiffractionpatterns：ebsd)，以步长0.1μm的条件测定晶体取向，将相邻的测定点的晶体取向偏离5度的部位视作粒界，将被粒界包围的区域设为一个粒子。并且，分别在上述基体剖面的任意三个部位中，对10μm的线段中包含的(与10μm的线段重叠的)wc粒子1a的数量进行计数，并且10μm除以所获得的wc粒子1a的数量，将所获得的三个数值的平均值设为wc的平均粒径。

(3)基体界面的最大高低差

对刀尖进行切断加工，用cross-sectionalpolisher(横截面磨光机，以下，称为cp)，对刀尖的剖面(沿着金刚石皮膜2的厚度方向的切断面)进行研磨加工，通过扫描型电子显微镜对三处包括基体1与皮膜2的界面3在内的边长50μm见方的区域进行观察来获得的根据jisb0601-1994的基体表面的凹凸的最大高低差(rz)(基体表面的凹凸的最大值)为0.5～1.0μm。将rz设为该范围的理由是因为，若小于0.5μm，则由于基体界面对金刚石皮膜2的锚定效果不充分，因此有可能无法获得金刚石皮膜2与基体1的充分的密合力，另一方面，若超过1.0μm，则对金刚石包覆的平滑性带来不利影响而易产生崩刀。最大高低差(rz)优选为0.6～0.8μm。

(4)基体界面的相邻的凹凸之间的距离的最大值(凹凸之间的最大距离)

对刀尖进行切断加工，用cp对刀尖的剖面(沿着金刚石皮膜的厚度方向的切断面)进行研磨加工，通过扫描型电子显微镜对三处包括基体1与皮膜2的界面3在内的边长50μm见方的区域进行观察来获得的基体界面(基体表面)的相邻的凹凸之间的距离的最大值(δ)为0.5～1.5μm。将δ设为该范围的理由是因为，若小于0.5μm，则有可能无法确保金刚石皮膜2的平滑性，另一方面，若超过1.5μm，则有时金刚石皮膜2与基体1的密合力变得不充分。δ优选为0.7～1.2μm。δ规定为高低差满足0.5～1.5μm范围的凹凸之间的距离。关于凹凸之间的距离，可参考图3。

(5)基体中去除结合相的区域在金刚石皮膜2的厚度方向上的长度(ye)

为了在硬质合金基体1上形成金刚石皮膜2，需要从硬质合金基体1与金刚石皮膜2的界面3去除作为硬质合金基体1的结合相成分的co。对金刚石涂布工具(金刚石包覆工具)的刀尖进行切断加工，用cp对刀尖的剖面(沿着金刚石皮膜的厚度方向的切断面)进行研磨加工，在通过扫描型电子显微镜观察三处包括基体1与皮膜2的界面3在内的边长50μm见方的区域来获得的剖面观察像中，如图2所示，将基体1中通过基于酸等的蚀刻处理去除结合相1b的区域的从wc基体1的最上端的wc粒子1a至wc基体1的最深的底部为止的金刚石皮膜2的膜厚方向的长度设为ye。ye小于0.5μm时，并未从硬质合金基体表面充分去除co层，因此在金刚石成膜时，co在硬质合金基体1与皮膜2的界面3扩散，金刚石皮膜2的密合力下降。并且，ye超过2.0μm时，硬质合金基体1与皮膜2的界面3变得脆弱，在基体侧易产生龟裂，成为剥离的原因。因此，将ye的值设为0.5～2.0μm。ye的值优选为0.7～1.5μm。

(6)基体界面的wc粒子的顶点间距离的最大值(l1)和与该粒子的wc粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值(l2)

l1表示连结该wc粒子1a的顶点上的最大距离(最大长度)的值，为0.4～0.8μm。wc粒子1a的最大长度(l1)取决于wc粒子1a的粒径，由于wc因蚀刻而受到侵蚀，因此其范围规定在不超过wc的粒径的范围内，若不在该范围内，则无法获得金刚石皮膜2的良好的密合性。l1优选为0.5～0.7μm。

另一方面，l2为与该wc粒子1a内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值。当构成该粒子的wc粒子1a的剖面形状的顶点为三个点时，l2为与该wc粒子内切的内切圆的直径的最大值，构成该粒子的wc粒子1a的剖面形状的顶点为四个点时，l2为对置面(在剖面中相互对置的边)的切线之间的距离的最小值。l2的范围为0.2～0.4μm。若l2小于0.2μm，则无法获得基体1中去除结合相1b的区域的基体强度，在基体1中去除结合相1b的区域易产生龟裂。并且，若l2超过0.4μm，则无法充分获得基体界面对金刚石皮膜2的锚定效果，因此有可能无法获得金刚石皮膜2与基体1的充分的密合力。l2优选为0.25～0.35μm。

关于wc粒子1a的顶点间距离的最大值(l1)和与该c粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值(l2)的定义，可参考图4。

(7)基体界面的wc粒子的顶点间距离的最大值(l1)和与该粒子的wc粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值(l2)之比

与金刚石皮膜2相接的基体1的wc粒子1a的顶点间距离的最大值(l1)和与该粒子的wc粒子1a内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值(l2)之比(l1)/(l2)为1.5～2.5。将该比设为该范围的理由是因为，若小于1.5，则基体界面对金刚石皮膜2的锚定效果不充分，因此有时无法获得金刚石皮膜2的充分的密合性，另一方面，若超过2.5，则金刚石皮膜2的平滑性有可能受损，易产生崩刀。(l1)/(l2)优选为1.7～2.2。

另外，关于基体界面的wc粒子1a的顶点间距离的最大值(l1)和与该粒子的wc粒子1a内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值(l2)，在距基体1的界面为10μm且与基体表面水平的方向上为50μm的基体1的纵剖面(沿着金刚石皮膜的厚度方向的切断面)中，用电子背散射衍射法(ebsd)以步长0.1μm的条件测定晶体取向，将相邻的测定点的晶体取向偏离5度的部位视作粒界，将被粒界包围的区域设为wc粒子1a的一个粒子，对同一纵剖面内的所有wc粒子1a，求出同一纵剖面内的该粒的(l1)及(l2)。

(8)满足上述(6)及(7)的wc粒子的面积比例

关于满足上述(6)及(7)的wc粒子1a的面积比例，在对三处包括金刚石皮膜2与基体1的界面3在内的边长50μm见方的区域进行观察来获得的纵剖面(沿着金刚石皮膜的厚度方向的切断面)观察像中，将与金刚石皮膜2相接的各个wc粒子1a在所述界面3中所占的面积之和设为100面积％时，若满足上述(6)及(7)的wc粒子1a在这些wc粒子1a中所占的面积不在70面积％以上，则即使满足上述(6)及(7)的规定，也无法获得金刚石皮膜2的密合性和平滑性。上述面积比例优选为85面积％以上，更优选为90～100面积％。

2.金刚石皮膜

接着，对金刚石皮膜2进行说明。

(1)金刚石皮膜的平均膜厚

金刚石皮膜2的平均膜厚为在与基体表面水平的方向(与基体表面平行的方向)上的50μm的区域中测定的皮膜厚度的五个点的平均值，该值优选为3～30μm。通过设为该范围，能够在长期使用中更加发挥充分的耐磨性和耐剥离性，更加可靠地消除刀片带圆弧的情况，可获得规定的加工精度。金刚石皮膜2的平均膜厚更优选为8～18μm。

(2)从基体界面朝向金刚石皮膜在0.5～1.5μm的区域中的金刚石晶体的平均粒径

对金刚石涂布工具的刀尖进行切断加工，用cp对刀尖的剖面(沿着金刚石皮膜的厚度方向的切断面)进行研磨加工，在通过扫描型电子显微镜观察三处包括基体1与皮膜2的界面3在内的边长50μm见方的区域来获得的剖面观察像中，将沿着金刚石皮膜2的厚度方向从基体界面朝向金刚石皮膜2在0.5～1.5μm的区域即金刚石皮膜2的生长初期区域(图2的金刚石皮膜生长初期2b)中的金刚石晶体的平均粒径设为0.1～0.3μm。关于该金刚石晶体的平均粒径，是在用角选择性背散射电子(angleselectivebackscatteredelectron：以下，称为asb)观察的生长初期区域中，分别在任意的三处对3μm的线段中包含(与3μm的线段重叠)的金刚石晶体粒子的数量进行计数，并且3μm除以所获得的金刚石晶体粒子的数量来获得的数值的平均值。设为该数值范围的理由是因为，若小于0.1μm，则无法获得令人满意的密合力，若超过0.3μm，则该粒的外表面侧的金刚石粒子不会以柱状生长，即，不会沿金刚石皮膜2的厚度方向生长。金刚石皮膜2的生长初期区域中的金刚石晶体的平均粒径优选为0.15～0.25μm。

(3)在构成金刚石皮膜的柱状晶中，生长方向相对于金刚石皮膜的厚度方向偏离的角度在10度以内的金刚石晶体的比例和＜110＞取向率

如图2所示的皮膜2的晶体组织能够通过基于asb的组织观察来确认。在金刚石皮膜生长后期2a，金刚石皮膜2以柱状生长，晶体的粒径在相对于横向的膜厚方向上的生长比例(以下，纵横比)超过3，纵横比与膜厚一同变高。

以如下方式测定皮膜2的晶粒的生长方向的偏离及＜110＞取向率。关于金刚石皮膜2的生长方向，对金刚石涂布工具的刀尖进行切断加工，用cp对刀尖的剖面(沿着金刚石皮膜的厚度方向的切断面)进行研磨加工，在通过asb观察边长30μm见方的皮膜剖面的区域的三处来获得的皮膜2的组织观察像中，将皮膜2的生长方向(柱状晶的长轴方向)相对于膜厚方向的偏离在10度以内的晶体所占的面积除以测定区域内的皮膜2的总面积的值设为偏离10度以内的角度的比例。并且，通过ebsd，在边长30μm见方的皮膜剖面的区域，向存在于相对于三处皮膜表面垂直的皮膜剖面研磨面的测定范围内的各个晶粒照射电子束，测定皮膜2的各个晶粒的(110)面的法线所呈的角度与膜厚方向之间的倾斜角度，将倾斜角度存在于0～20°范围内的度数的合计设为＜110＞取向率。在构成金刚石皮膜2的柱状晶中，满足以下条件中的至少一种：通过上述方法测定的生长方向相对于基体1的法线方向(金刚石皮膜的厚度方向)偏离的角度在10度以内的金刚石晶体的比例为90％以上或＜110＞取向率为30～70％。设为该数值范围的理由是因为，若生长方向位于金刚石皮膜2的厚度方向的柱状晶的比例小于90％，则由于金刚石皮膜2中内包的畸变，切削加工时的金刚石晶体的脱粒变得显著，易产生崩刀。并且是因为，若＜110＞取向率小于30％，则金刚石皮膜2的耐磨性不充分，若超过70％，则金刚石晶粒粗大化而耐冲击性下降，易产生崩刀。但是，若在皮膜2的＜110＞取向率小于30％或者超过70％的状态下，皮膜2的生长方向的偏离在10度以内的晶体所占的面积超过90％，则可获得规定的切削性能。并且，若在皮膜2的生长方向的偏离在10度以内的晶体所占的面积不超过90％的状态下，＜110＞取向率为30％以上且70％以下，则也可获得规定的切削性能。因此，满足两者中的至少一个即可。生长方向相对于金刚石皮膜2的厚度方向偏离的角度在10度以内的柱状晶的比例优选为93％以上，更优选为95％以上且100％以下。＜110＞取向率优选为40％以上且60％以下。

实施例

接着，对实施例进行说明。

在此，作为本发明所涉及的金刚石包覆工具的具体例，对金刚石包覆立铣刀进行说明，但本发明并不限于此，当然能够适用于金刚石包覆合金刀片、金刚石包覆钻头等各种金刚石包覆工具。

(a)基体的制造工序

作为原料粉末，以表1所示的比例配合具有0.5～0.9μm的范围内的规定的平均粒径的wc粉末、co粉末、tac粉末、nbc粉末或cr3c2粉末，而且作为粘合剂添加石蜡，作为溶剂添加甲苯、或二甲苯、或均三甲苯、或四氢化萘、或十氢化萘，在丙酮中进行24小时的球磨混合，并进行减压干燥。之后，均进行挤压冲压成型，设为直径为10mm且长度为150mm的圆棒压坯，以在1pa的真空气氛中以1380～1500℃的温度保持1～2小时的烧结条件对这些圆棒压坯进行烧结，由此获得烧结体。之后，通过对所述烧结体进行研磨加工来制造wc基硬质合金烧结体。

接着，以槽形成部的外径尺寸为φ10mm且长度为100mm的方式对所述wc基硬质合金烧结体进行磨削加工，由此制造wc硬质合金制立铣刀基体(以下，简称为“立铣刀基体”)。

(b)蚀刻处理工序

接着，为了在所述立铣刀基体的表面形成满足所述rz、δ、l1、l2、(l1)/(l2)及面积％各自的数值范围的微细的凹凸，进行蚀刻处理。

蚀刻处理为碱蚀刻处理及酸蚀刻处理这两个阶段，碱蚀刻处理通过电解蚀刻来进行，酸蚀刻处理通过在稀硝酸中浸渍基体来进行。

具体而言，蚀刻处理如下。

(第1预处理工序)

关于立铣刀基体，在包含naoh(4～8g)的蚀刻溶液1l中，以每单位面积的电流量成为1.5～2.5a/dm²的方式接通电流的状态下，进行10～20分钟的电解蚀刻，从而去除基体表面的wc。

(第2预处理工序)

关于所述立铣刀基体，在稀硝酸(0.5体积％)的溶液1l中，在室温(23℃)下浸渍8～12秒钟，用酸蚀刻去除钻头基体的表面附近的将co作为主成分的金属结合相的一部分。

(c)用于形成金刚石皮膜的预处理工序

作为用于形成金刚石皮膜的预处理，为了在金刚石成膜初期促进金刚石的核生成，将已实施所述蚀刻处理的立铣刀基体在包含1μm粒径的金刚石粉末的乙醇溶液中进行10分钟的超声波处理。

(d)成膜工序

将已实施所述预处理的立铣刀基体装入热丝cvd装置。并且，将灯丝温度设为2050～2100℃，并在气压1～3torr(133.3～399.9pa)下，调整氢气与甲烷气体的流量比，将基体温度维持在750～800℃且维持规定的时间(参考表2)，在将从基体界面朝向金刚石皮膜在0.5～1.5μm的区域中的金刚石粒子的粒径设为0.1～0.3μm的初期成膜条件(例如，从成膜开始起300分钟)下进行成膜，之后，将灯丝温度设为2100～2150℃，并在气压5～8torr(666.6～1066.4pa)下，调整氢气与甲烷气体的流量比，将基体温度维持在850～900℃且维持规定的时间(参考表2)，在将金刚石成膜形成为柱状的成膜条件(后期成膜条件)下进行成膜，从而制作本发明的金刚石皮膜立铣刀(以下，称为“本发明立铣刀”)。

为了比较，以表1所示的比例配合包含具有0.4～1.2μm的范围内的规定的平均粒径的wc粉末的原料粉，并且以上述(a)中记载的工序制造钻头基体。之后，进行相当于上述(b)～(d)的工序的处理(详细内容记载于表2)，制作比较例的金刚石皮膜立铣刀(以下，称为“比较立铣刀”)。

表2的“先行预处理工序”是在稀硝酸(0.5体积％)的溶液1l中以8～15秒钟、室温(23℃)去除基体表面附近的结合相的一部分的工序，在前述第1预处理工序之前进行该先行预处理工序。表2的斜线表示未实施所对应的工序。比较立铣刀15及比较立铣刀18未能获得金刚石皮膜。

表3中，示出根据表2获得的本发明立铣刀和比较立铣刀中的基体的wc粒径、rz、δ、ye、l1、l2、(l1)/(l2)及wc粒子的面积％、以及金刚石皮膜的平均膜厚、0.5～1.5μm区域的粒径、10度以内的柱状晶的比例及＜110＞取向率。表3中，斜线表示未能测定所对应的项目。

[表1]

(注)栏中的“*”表示不满足权利要求1及2的规定。

[表2]

(注)栏中的“*”表示不满足权利要求1及2的规定。

[表3]

(注)栏中的“*”表示不满足权利要求1及2的规定。

栏中的“**”表示不满足权利要求2的规定。

接着，利用所述本发明立铣刀1～20、比较立铣刀1～25(外径均为φ10.0mm)，在以下的条件下进行cfrp高速槽加工试验。另外，以下的条件中记载的通常的切削速度是利用以往的包覆工具时的效率(通常，在达到工具寿命之前能够加工的组件的数量等)最佳的切削速度。

切削速度：300m/min

切削条件：空气排屑

突出长度：25mm

每刃进给量：0.03mm/tooth

在所述切削试验中，显示切削的异常声及切削时的荷载异常时，停止试验，并确认有无剥离、缺损等。确认到剥离、缺损等时，将至此为止的加工长度作为加工寿命。

并且，将在加工长度25m之前未发生缺损、切削刃的中央的后刀面的磨损形态正常(无缺损、崩刀)且毛刺的长度或加工孔周围的脱层的宽度不超过1mm的情况作为本发明立铣刀的合格条件。

在表4中示出它们的评价结果。

[表4]

从表4所示的结果可知，本发明立铣刀中，构成基体的co的含量及wc粒子的平均粒径均在规定范围内，并且，与金刚石皮膜相接的基体界面的凹凸的最大高低差和凹凸之间的最大距离、基体中去除结合相的区域在金刚石皮膜的厚度方向上的长度分别在规定范围内，而且，所述界面的70面积％以上的wc粒子满足规定范围内的顶点间距离的最大值、内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值、以及(基体界面的wc粒子的顶点间距离的最大值)/(与wc粒子内切的内切圆的直径或者对置面的切线之间的距离的最小值)，而且，金刚石皮膜的平均膜厚和凹凸的最大高低差、距基体界面为0.5～1.5μm的范围的金刚石晶体的平均粒径满足规定值，针对金刚石柱状晶位于膜厚方向和规定范围的角度的晶体比例或＜110＞取向率中的至少一个满足规定值，由此确保金刚石皮膜的密合性和平滑性，发挥优异的耐崩刀性及耐磨性，因此针对cfrp等难切削材料，本发明的金刚石包覆硬质合金制切削工具的工具寿命得到改善。相对于此，可知本发明的金刚石包覆硬质合金制切削工具应满足的事项缺少一个以上的比较立铣刀中，无法确保金刚石皮膜的密合性和平滑性，因此切削长度短，产生崩刀，工具寿命短。

产业上的可利用性

本发明的金刚石包覆硬质合金制切削工具不仅能够适用于金刚石包覆硬质合金制立铣刀，还能够适用于金刚石包覆硬质合金制刀片、金刚石包覆硬质合金制钻头等各种金刚石包覆工具。因此，本发明的金刚石包覆硬质合金制切削工具发挥优异的刀尖强度和耐磨性，因此能够十分满意地应对切削加工的节能化及低成本化，其产业上的可利用性极大。

符号说明

1硬质合金基体

1awc粒子

1b结合相

2金刚石皮膜

2a金刚石皮膜生长后期

2b金刚石皮膜生长初期

3硬质合金基体与金刚石皮膜的界面