超硬工具材料とは、切削工具として使用できる超硬材料を指します。現在、ダイヤモンド切削工具材料と立方晶窒化ホウ素切削工具材料の2つのカテゴリに分けられます。適用済みまたは試験中の新材料は主に5種類あります。
（1）天然および人工合成大型単結晶ダイヤモンド
（２）ポリダイヤモンド（PCD）とポリダイヤモンド複合ブレード（PDC）
（３）CVDダイヤモンド
（４）多結晶立方晶ホウ素アンモニア（PCBN）
（５）CVD立方晶ボロンアンモニアコーティング
1、天然および合成の大きな単結晶ダイヤモンド
天然ダイヤモンドは、内部に粒界のない均一な結晶構造を有しています。そのため、工具刃先は理論上、原子レベルの滑らかさと鋭さを実現し、強力な切削能力、高精度、そして小さな切削抵抗を有しています。天然ダイヤモンドは、硬度、耐摩耗性、耐腐食性、そして化学的安定性に優れているため、工具の長寿命を確保し、長時間の正常な切削を保証し、工具摩耗が加工部品の精度に与える影響を軽減します。また、高い熱伝導性により、切削温度と部品の熱変形を低減します。天然大型単結晶ダイヤモンドの優れた特性は、精密・超精密切削工具材料に対するほとんどの要求を満たすことができます。価格は高価ですが、それでもなお理想的な精密・超精密工具材料として認められており、原子炉加工などのハイテクノロジー分野、鏡、ミサイル・ロケット、コンピューターのハードディスク基板、加速器電子銃の超精密加工、そして伝統的な時計部品、宝飾品、ペン、パッケージの金属装飾精密加工などに広く使用されています。さらに、眼科、脳外科用メス、極薄生体用刃などの医療器具の製造にも用いられています。現在、高温高圧技術の発展により、一定の大きさの大型単結晶ダイヤモンドを製造することが可能になりました。このダイヤモンド工具材料の利点は、良好なサイズ、形状、そして性能の一貫性にあり、これは天然ダイヤモンド製品では達成できません。大型天然ダイヤモンドの供給不足と高価格のため、合成大型単結晶ダイヤモンド工具材料は超精密切削加工において天然大型単結晶ダイヤモンドの代替品として急速に応用が進むでしょう。
2、多結晶ダイヤモンド（PCD）および多結晶ダイヤモンド複合ブレード（PDC）は、工具材料として大型単結晶ダイヤモンドと比較して、以下の利点があります：（1）結晶粒の無秩序な配列、等方性、劈開面がない。そのため、大型単結晶ダイヤモンドのような結晶表面強度や硬度の差がありません。
そして耐摩耗性が大きく異なり、劈開面が存在するため脆いのです。
（2）高強度、特にPDC工具材は炭化物マトリックスの支持により耐衝撃性に優れているため、衝撃を受けても単結晶ダイヤモンドのような大きな崩壊は発生せず、小さな粒子の破砕のみが発生します。そのため、PCD工具やPDC工具は精密切削や通常の半精密加工だけでなく、大量の粗加工や断続加工（フライス加工など）にも使用でき、ダイヤモンド工具材の用途範囲を大幅に拡大します。
（３）フライスカッターなどの大型加工工具のニーズに合わせて大型PDCツールブランクを作製することができます。
（4）様々な加工ニーズに合わせて、特殊形状のビレットを製作できます。PDC工具ビレットと加工技術の向上（例えば、電気火花、レーザー切断技術など）により、三角形、ヘリンボーン、切妻形などの特殊形状の刃ビレットを加工・成形できます。また、特殊切削工具のニーズを満たすため、ラップド、サンドイッチ、ロールなどのPDC工具ビレットの設計も可能です。
（5）製品の性能を設計または予測することができ、製品には特定の用途に適応するために必要な特性が付与されます。例えば、細粒PDC工具材料を選択すると工具の刃先品質が向上し、粗粒PDC工具材料を選択すると工具の耐久性が向上します。
結論として、PCDおよびPDC工具材料の開発により、PCDおよびPDC工具の用途は急速に多くの製造業に拡大しました。
業界では、非鉄金属（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、マグネシウム合金、亜鉛合金など）、炭化物、セラミックス、非金属材料（プラスチック、硬質ゴム、炭素棒、木材、セメント製品など）、複合材料（繊維強化プラスチック、CFRP、金属マトリックス複合材、MMCなど）の切削加工に広く使用されており、特に自動車や木材加工業界では、従来の炭化物の高性能な代替品となっています。
投稿日時: 2025年3月27日
