ダイヤモンドで工具をコーティングすることは、切削工具の耐久性と性能を大幅に向上させる高度なプロセスです。
5つのステップ
1.ダイヤモンドコーティングのための工具の準備
コーティング工程の前に、超硬工具は徹底的な洗浄と2段階の化学的準備を受けます。
最初のステップでは、ダイヤモンド層の機械的密着性を向上させるために、超硬合金の表面を粗くします。
これは、ダイヤモンド・コーティングが工具表面にしっかりと密着し、使用中に剥がれるのを防ぐために非常に重要です。
第二のステップは、超硬合金の表面からコバルトを除去することです。コバルトはダイヤモンドの成長に悪影響を及ぼすからです。
炭化タングステンのバインダーとしてよく使用されるコバルトは、CVDプロセス中のダイヤモンドの形成を阻害する可能性があるため、このステップは不可欠である。
2.ダイヤモンド・コーティング工程
実際のダイヤモンドコーティングは、マイクロ波プラズマCVD（MPCVD）、DCアークプラズマスプレーCVD（DAPCVD）、ホットワイヤーCVD（HFCVD）など、さまざまなCVD法によって実現される。
中でもHFCVD法は、比較的低コストで大面積を均一に成膜できるため、工業的に特に好まれている。
HFCVDプロセスでは、高温で低圧の気相反応が起こる。
炭素源として使用されるメタン（CH4）は、高温のフィラメントの存在下で水素と反応し、ダイヤモンド膜前駆体を生成する。
この前駆体は、準備された工具表面に蒸着され、緻密で均一なダイヤモンド層が形成される。
3.ダイヤモンド被覆工具の特徴と利点
ダイヤモンドコーティングされた工具は、典型的なコーティング厚が10～30μmで、コーティングされていない工具に比べて大きな利点がある。
耐摩耗性に優れ、切れ味を維持できるため、グラファイトや高シリコンアルミニウム合金などの難削材の切削に最適である。
これらの工具の生産サイクルは比較的短く、特に工具寿命と性能の向上という利点と比較すると、準備コストは中程度である。
4.適用と限界
ダイヤモンドコーティングされた工具は、幅広いサイズと形状の工具に適用できますが、実用的な限界もあります。
例えば、直径が0.500″(12.70mm)を超える工具は、他の種類の工具の方が適している可能性があるため、ダイヤモンドコーティングの費用対効果が低い可能性があります。
さらに、ダイヤモンドで効果的にコーティングできる工具形状の複雑さには限界があり、特定の製造工程での適用が制限される可能性があります。
5.まとめ
まとめると、ダイヤモンドによる工具のコーティングは、切削工具の耐久性と性能を大幅に向上させる高度なプロセスである。
CVD、特にHFCVDを使用することで、ダイヤモンド層を効率的かつ効果的に工具に成膜することができ、機械加工において精度と耐久性が要求される産業において、ダイヤモンドコーティングは不可欠なものとなっています。
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