DE2433526B2 - Nadel mit Diamantspitze und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nadel mit Diamantspiize nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine nach diesem Verfahren hergestellte Nadel nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.

Die Vorteile von Diamantnadeln gegenüber Saphirnadeln bei der Abtastung von Schallplatten sind bekannt. Ein Grund für die langsame Verbreitung ihrer Verwendung ist ihr hoher Preis, der auf der Seltenheit und der Kostspieligkeit des Ausgangsmaterials sowie auf den Bearbeitungsschwierigkeiten beruht.

Qualitätsdiamantnadeln bestehen aus einem kleinen

Diamantstäbchen mit geeigneten Abmessungen, im allgemeinen mit rechteckigen oder rundem Querschnitt, dessen eine Ende bearbeitet ist, um die gewünschte Form und Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten.

Für weniger teure Nadeln werden heute noch

kleinere Rohdiamantstückchen verwendet, die in einer metallischen Halterung gefaßt sind und bearbeitet werden, um der Spitze die gewünschte Form und Oberflächenbeschaffenheit zu geben. Da das spezifische Gewicht des verwendeten Metalls wesentlich höher ist als das des Diamants, aus dem der Schaft der Qualitätsnadeln besteht, sind diese Nadeln mit metallischer Halterung schwerer als die vollständig aus Diamant bestehenden, was von Nachteil ist. Die meisten der verwendeten Metalle sind mehr oder weniger stark magnetisch, was ein v/eiterer Nachteil bei der Verwendung in Tonköpfen magnetischer Wiedergabesystemeist.

Es wurde bereits vorgeschlagen, einen kleinen

Diamanten am äußeren Ende eines Saphirstabes mit einem Speziallot zu befestigen, was im Vakuum oder in einem Ofen mit Gasatmosphäre bei hoher Temperatur geschieht.

Die Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten

Metalle und Lote sind wesentlich höher, als der Ausdehnungskoeffizient des Diamants, so daß sich der Diamant leicht von dem stabförmigen Schaft löst.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es ziemlich kompliziert ist und trotz der Vorsichtsmaßnahmen und der aufwendigen Verfahrensschritte die Gefahr nicht beseitigen kann, daß sich der Diamant von dem Schaft sowohl bei der Bearbeitung als auch bei dem Gebrauch löst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Nadeln mit Diamantspitze zu schaffen, bei dem nur sehr kleine Diamanten benötigt werden, bei dem ein leichter, nicht magnetischer Schaft erhalten wird, der den Diamanten sowohl bei der Bearbeitung als auch beim Gebrauch festhält. Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahren gelöst. Die bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendete Masse, in welche das Diamantstückchen eingebettet wird, ist also unmagnetisch, da es eine nicht metallische Masse ist. Es ist vorteilhaft, bei dem Verfahren eine Masse zu verwenden, welche die im Anspruch 2 angegebenen Eigenschaften hat und das wenig kostspielig ist.
Solche Eigenschaften weisen bestimmte Spezialgläser auf, ferner Keramik- und Email-Materialien und bestimmte Kunststoffe wie Melamin- oder Epoxyd-Harze.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche ermöglichen, die Diamanten in die nicht metallische Masse einzubetten, sind in den Unteransprüchen 4—8 gekennzeichnet.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 bis 3 die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 5 eine Abwandlung des Verfahrens der F i g. 4, bei der der Schaft der Nadel verstärkt wird.

Kleine Diamantstückchen werden sorgfältig ausge-

sucht und nach der Größe sortiert, z. B. jeweils 300 bis 1000 Stückchen pro Karat Diese werden sorgfältig gereinigt, um alle Spuren von Verunreinigungen zu entfernen, die für ein gutes Anhaften schädlich wären. Die Stückchen werden innig mit dem Pulver des gewählten Spezialglases vermischt. Die gesamte Mischung wird in einen Tiegel gebracht und kommt in einen gewöhnlichen Ofen mit einer ausreichenden Temperatur, um eine pastenförmige halbweiche Masse zu erhalten, in der die kleinen Diamantstückchen gleichmäßig verteilt sind. Aus dieser Masse werden Glasstäbchen hergestellt, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Diamantstückchen. Dies kann z. B. durch ein einfaches Ziehverfahren geschehen oder durch Ausrollen mit Hilfe eines Spatels und einer Heizplatte oder durch irgendein anderes Verfahren.

In F i g. 1 sind verschiedene Stufen dieses Verfahrens im Schnitt dargestellt Mit 1 ist die Glasmasse bezeichnet, in der sich das kleine DiamanU'.ückchen 2 befindet Diese Masse wird auf die Heizplatte 3 gebracht. In F i g. 2 ist gezeigt, wie mit Hilfe des Spatels 4, der unter Druck hin und her bewegt wird, der Glasstab bis auf den gewünschten Durchmesser ausgerollt wird, der in F i g. 3 dargestellt ist.

Ein anderes bequemes Verfahren benötigt keinen Ofen. Dabei wird ein kleines Kapillarröhrchen aus einem Spezialgas verwendet, das die oben angegebenen Bedingungen erfüllt Der Innendurchmesser des Röhrchens wird etwas größer als der Durchmesser der Diamantstückchen gewählt, z. B. 0,3 mm. Ein kleines Diamantstückchen wird in das Röhrchen eingeführt und dieses wird z. B. mit einem Brenner erhitzt, bis es genügend weich ist. Dann wird das Röhrchen, wie bei dem vorhergehenden Verfahren, mit einem Spatel unter starkem Druck gerollt, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist. Das kleine Diamantstückchen ist dadurch fest mit dem Spezialgas verbunden, an dem es besonders gut haftet.

Darauf wird der kleine Diamant durch ein übliches Verfahren spitzgeschliffen und in die gewünschte Form und polierte Oberflächenbeschaffenheit gebracht. Der Schaft der Nadel aus Spezialgas kann durch ein bekanntes Verfahren in einfacher Weise auf den gewünschten Durchmesser und die gewünschte Länge gebracht werden.

Anstelle von Spezialgläsern können auch andere Materialien verwendet werden, die ausreichende mechanische Eigenschaften, ein gutes Anhaftvermögen an Diamant, einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, der annähernd dem des Diamants entspricht, und eine ausreichend niedrige Schmelz- oder Erweichungstemperatur besitzen.

Bestimmte Keramik- und Email-Materialier; haben diese Eigenschaften und eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren. Die Gläser haben dagegen den Vorteil, daß sie durchsichtig sind, und daß daher die Verteilung, die Lage und das Verhalten der Diamanten besser beobachtet werden kann.

Auch Kunststoffe eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren, z. B. Melamin- oder Epoxyd-Harze. Es können ähnliche Herstellungsverfahren, wie die zuvor geschriebenen, angewendet werden, bei der Verwendung dieser Kunststoffe ist es jedoch vorteilhaft, sie in geeignete Formen zu spritzen.

Es wird z. B. eine Spritziorm mit mehreren Vertiefungen verwendet, wobei ein kleines Diamantstückchen auf den Boden jeder dieser zylindrischen Vertiefungen gebracht wird, deren unteres Ende konisch geformt sein kann, um die kleinen Diamantstückchen automatisch zu zentrieren. Durch Einspritzen von Kunststoff wird das kleine Diamantstückchen vollständig umhüllt und befindet sich am Ende eines kleinen zylindrischen Stabes aus diesem Kunststoff. Die weiten. Bearbeitung

ίο kann nach herkömmlichen Verfahren erfolgen.

Außer dem guten Haften des Diamanten ergibt sich hierbei der Vorteil, daß der Schaft der Nadel ein sehr geringes spezifisches Gewicht in der Größenordnung von 1,3 besitzt.

In F i g. 4 ist dieses Verfahren dargestellt. Mit 1 ist die Spritzform im Querschnitt bezeichnet, die eine zylindrische Vertiefung 2 aufweist, die am Ende konisch zuläuft, um das kleine Diamantstückchen 3 zu zentrieren. Die Vertiefung 2 wird mit dem Kunststoff in einem Spritzverfahren gefüllt.

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Diamantschleifscheiben mit Hilfe eines Kunstharzbindemittels Rohdiamanten verwendet werden können, daß es aber vorteilhafter ist, Diamanten mit metallisierter Oberfläche zu verwenden, wie dies heute überwiegend geschieht.

In gleicher Weise können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren metallisierte Diamanten zur Herstellung der Diamantnadeln verwendet werden.

Es kann weiter nach der Reinigung der Rohdiamanten eine chemische oder physikalische Behandlung vorgenommen werden, um die Oberfläche der Diamanten zu verändern und ihr Haftvermögen mit dem Material des Nadelschaftes zu verbessern. Bei einer einfachen chemischen Behandlung können z. B. gleichzeitig mehrere hundert oder sogar tausend Diamantstückchen einige Minuten in ein Oxydierbad getaucht, anschließend sorgfältig mit destilliertem Wasser gewaschen und dann getrocknet werden.

Die kleinen Diamantstückchen können auch mit einer dünnen Schicht eines nicht metallischen Bindemittels überzogen werden, das mit dem Material des Schaftes der Nadel verträglich ist, wie z. B. mit einem Epoxydharz. Das anschließende Herstellungsverfahren entspricht dem oben beschriebenen.

Wird der Schaft der Nadel aus Kunststoff hergestellt, so wird vorzugsweise ein Material mit hohem Elastizitätsmodul gewählt. Der Elastizitätsmodul kann auch durch Zugabe von geeigneten Zusätzen erhöht werden, z. B. durch die Zugabe von Pulver, Körnchen, Fäden oder Fasern, wie z. B. von Glasfasern oder Carbonfasern.

In F i g. 5 ist dieses Verfahren zur Verstärkung des Nadelschaftes dargestellt. Es wird die gleiche Form wie in Fig.4 verwendet, es werden jedoch vor dein Einspritzen des Kunststoffs in die zylindrische Vertiefung 2 Glasfasern 5 eingebracht, die nach dem Einspritzen des Kunststoffs diesen verstärken und den Elastizitätsmodul erhöhen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Nadeln mit Diamantspitze und nicht metallischem Schaft können in allen Fällen verwendet werden, wo eine Diamantspitze zweckmäßig ist, z. B. für die Wiedergabe und die Aufzeichnung von Tönen oder Bildern, in der Feinmechanikusw.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Nadel mit Diamantspitze, wobei ein die Spitze eines Nadelschaftes bildendes kleines Diamantstückchen vor der Bearbeitung in eine weiche Masse eingebettet wird, die sich anschließend verfestigt und im festen Zustand das Diamantstückchen festhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine nicht metallische, aus dem Material des Nadelschaftes bestehende Masse ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Schmelz- oder Erweichungstemperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur von Diamant und Graphit und ein gutes Eenetzungsvermögen für Diamant besitzt, einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der annähernd dem des Diamanten entspricht und im festen Zustand eine große Abriebfestigkeit und Steifheit aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht metallische Masse ein Spezialgas, ein Keramik- oder Email-Material oder eine Melamin- oder Epoxyd-Kunstharz ist

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht metallische Masse im Schaft der Nadel durch geeignete Zusätze verstärkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze Pulver, Körnchen oder Fasern, wie z. B. Glasfasern oder Carbonfasern, sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Diamantstückchen einer Oberflächenbehandlung, wie z. B. Metallisieren oder Oxydieren, unterworfen werden, die das Haftvermögen erhöht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Diamantstückchen zuerst mit einer dünnen, nicht metallischen Schicht eines Bindematerials umhüllt werden, das mit der nicht metallischen Masse verträglich ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht metallische Bindematerial Araldit ist.

9. Nadel mit Diamantspiize, die nach dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren hergestellt ist, mit einem Nadelschaft, dessen Spitze von einem kleinen Diamantstückchen gebildet ist, das in das eine Ende des Schaftes eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelschaft aus einem nicht metallischen Material mit geringem spezifischen Gewicht, großer Abriebfestigkeit und Steifheit besteht und daß das Diamantstückchen in das Material des Nadelschaftes eingebettet ist.