1. ダイヤモンド表面コーティングのコンセプト
ダイヤモンド表面コーティングとは、表面処理技術を用いてダイヤモンド表面に他の材料の膜をコーティングすることを指します。コーティング材料としては通常、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、銅錫チタン合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルコバルトリン合金などの金属（合金を含む）が用いられます。また、セラミック、炭化チタン、チタンアンモニアなどの複合耐火性硬質材料などの非金属材料もコーティング材料として用いられます。コーティング材料が金属の場合、ダイヤモンド表面メタレーションとも呼ばれます。
表面コーティングの目的は、ダイヤモンド粒子に特殊な物理的・化学的特性を付与し、その使用効果を向上させることです。例えば、表面コーティングされたダイヤモンド研磨材を樹脂製研削ホイールに使用した場合、その耐用年数が大幅に延長されます。
2. 表面コーティング方法の分類
工業用表面処理方法の分類は下図を参照してください。実際に適用されている超硬質研磨表面コーティング法のうち、最も普及しているのは主に湿式化学めっき（電解めっきではない）とめっきであり、乾式めっき（真空めっきとも呼ばれる）は化学蒸着法（CVD）と物理蒸着法（PVD）で、真空粉末冶金液体焼結法を含め、すでに実用化されています。
3. メッキの厚さは方法を表す
ダイヤモンド研磨粒子の表面コーティングの厚さを直接測定することは難しいため、通常は重量増加率（％）で表されます。重量増加率の表し方には2つの方法があります。
ここで、Aは重量増加（％）、G1はめっき前の研削重量、G2はコーティング重量、Gは総重量（G=G1 + G2）です。
4. ダイヤモンド表面コーティングがダイヤモンド工具の性能に与える影響
Fe、Cu、Co、Niなどの材料で作られたダイヤモンド工具では、上記結合剤との化学親和性がないため、界面浸透がないため、ダイヤモンド粒子を結合剤マトリックスに機械的に埋め込むことしかできません。 研削力の作用下で、ダイヤモンド砥粒が最大断面に露出すると、タイヤ本体の金属はダイヤモンド粒子を失い、自然に脱落します。これにより、ダイヤモンド工具の耐用年数と加工効率が低下し、ダイヤモンドの研削効果が十分に発揮されません。 そのため、ダイヤモンド表面には金属化特性があり、ダイヤモンド工具の耐用年数と加工効率を効果的に向上させることができます。 その本質は、加熱と熱処理を通じて、Tiまたはその合金などの結合元素をダイヤモンド表面に直接コーティングし、ダイヤモンド表面に均一な化学結合層を形成することです。
ダイヤモンド砥粒をコーティングすることで、コーティングとダイヤモンドの反応によりダイヤモンド表面が金属化されます。一方、金属化されたダイヤモンド表面は金属体と結合剤によって金属冶金学的に結合しているため、冷間加圧液体焼結および熱間固相焼結におけるダイヤモンドコーティング処理は幅広い適用性を有し、タイヤ車体合金のダイヤモンド研削砥粒の凝集性が向上し、ダイヤモンド工具の研削加工時の摩耗量が低減し、ダイヤモンド工具の寿命と効率が向上します。
5.ダイヤモンドコーティング処理の主な機能は何ですか？
1. 胎児体のダイヤモンドをはめ込む能力を向上させます。
熱膨張と冷収縮により、ダイヤモンドとタイヤ本体の接触部分にかなりの熱応力が発生し、ダイヤモンドとタイヤ本体の接触ベルトに微細な線が生じ、ダイヤモンドでコーティングされたタイヤ本体の性能が低下します。ダイヤモンド表面コーティングは、ダイヤモンドと本体の界面の物理的および化学的性質を改善できます。エネルギースペクトル分析により、膜内の金属炭化物組成が内側から外側に向かって徐々に金属元素に遷移することが確認されました。MeC-Me膜と呼ばれる、ダイヤモンド表面と膜は化学結合しており、この組み合わせによってのみ、ダイヤモンドの結合能力、またはダイヤモンドのタイヤ本体の性能を向上させることができます。つまり、コーティングは2つの間に結合ブリッジとして機能します。
2.ダイヤモンドの強度を向上します。
ダイヤモンド結晶にはマイクロクラックや微細空洞などの内部欠陥がしばしば存在するため、結晶内部のこれらの欠陥はMeC-Me膜で埋めることで補われます。めっきは補強と強靭化の役割を果たします。化学めっきとめっきは、低強度、中強度、高強度製品の強度を向上させることができます。
3. ヒートショックを遅らせます。
金属コーティングはダイヤモンド研磨材よりも遅く、研削熱は研削粒子との接触時に樹脂結合剤に伝わり、瞬間的な高温衝撃によって樹脂結合剤が焼失することで、ダイヤモンド研磨材への保持力を維持します。
4. 隔離と保護効果。
高温焼結および高温研削中にコーティング層が分離してダイヤモンドを保護し、黒鉛化、酸化、その他の化学変化を防止します。
この記事は「超硬材料ネットワーク"
投稿日時: 2025年3月22日
