JPH01319680A

JPH01319680A - ダイヤモンドコートペン

Info

Publication number: JPH01319680A
Application number: JP15155388A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yanagii; 楊井　清志
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1989-12-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野］本発明は、セラミックス、ガラス等の硬質＋Ａ料の表面
に印、文字、記号、線等を記すのに用いるペンに関し、
詳しくは針状体または棒状体の先端部分にダイヤモンド
の微結晶を被着したに記目的のペンに関する。

［従来技術および発明が解決しようとする課題］従来よ
り、ガラス、セラミックスなどの表面に印、文字、記号
等を書き記す道具として、様々なものが使用されている
。

（１）　　最も一般的に使用されているものは、ダイヤ
モンドの単結晶を先端部に取り付け、ペンのような形に
したものであるが、単結晶のダイヤモンドには結晶自体
の有する面の方向性により滑り易い方向ができ、所望す
る線とは異なった傷をつりることになったり、また円な
どを描く場合は非常に描きにくいという問題点がある。

（２）　　そのため、一つの工夫としてダイヤモンド単
結晶を研摩加工して先端部を丸くして方向性をなくして
いるが、先端部が丸くなったため従来の単結晶をそのま
ま使ったものに比べると、やはり傷つけにくくなってし
まう。

（３）　　また、タングステンカーハイＩ・等の超硬材
料を先端部につけたものもあるが、これらはガラス、石
英等には使用可能であるが、アルミナ、炭化珪素等の硬
質材料には使用できないという問題点がある。

［問題を解決するだめの手段１本発明は、上述のような現状において種り検耐を重ねた
結果、化学奈着法により鋭い頂角を有する複数個のダイ
ヤモンド徹結晶を先端部に被着することにより、セラミ
ックス等の表面に記述する際、どのような方向にも書き
易い記述具となることを見いだし、本発明に到達したも
のである。

ずなわぢ本発明は、少なくとも基材の先端部に、無配向
性のダイヤモンド多結晶体を、化学蒸着法により被着し
てなるペンである。

本発明で使用する基材として、種々の材料が考えられる
が、それらの中でタングステン、モリブデン、タンタル
等や、それらを含有する金属が析出するダイヤモンドと
の密着性もよいため、本発明の場合好ましい。

上述の材料は材料自身をそのまま用いてもよく、また他
の材料１例えば炭化珪素、アルミナタングステンカーハ
イＩＳ等のセラミックスや鉄ＳＵＳ等の金属材料の上に
ＣＶＤ、ＰｖＤ、スパッタリング等、種々の手段により
、十記タングステン等の＋Ａ料を被覆することによって
も目的を達成することができる。

また、これら基材先端の形状は、筆記に適したような形
状であればどのようなものでもかまわないが、先端を円
錐状に加工したものはその中でも書き易い形状の一つで
ある。

本発明で暴利上に化学蒸着する場合、その方法としては
いわゆるプラズマジェ、ｌ、法、Ｅ　Ａ　ＣＶ　＋〕法
、熱フイラメント法、ブラスマ法等、種々のものが通用
できるが、熱フイラメント法とプラズマ法で行うのがよ
り好ましく、その条件は以下に述べるようなものである
。

ます熱フイラメント法では、反応器内に、タングステン
、クンタル、モリブデン、レニウ１、等の高融点金属も
しくはこれらの金属を含有する金属よりなるフィラメン
トを設置し、これよりガス下流側０５〜３０ｍｍ離れた
場所に基材を置く。反応に供する原料のうち、炭素源と
してはメタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、
プロピレン、アセチレン等の飽和または不飽和炭化水素
、メタノール、エタノール、プ１コバノール、ブクノー
ル、アセトン、メチルエチルケトン等の含酸素有機化合
物を使用することができ、特にメタン、エタノール、ア
セトンが好ましい。

一方稀釈ガスとしては水素を用いるが、その他、反応系
に水、酸素、−酸化炭素、−酸化窒素等の含酸素物質を
添加することもできる。

導入原料全体に占める炭素源化合物の比率は０、１−５
０ｖｏｌχであるが、好ましくは０．５〜］、０ｖｏｌ
Ｚである。炭素源の比率が低すぎる場合、成膜速度が非
常に遅くなり、−力比率が高すぎるとダイヤモンドが生
成しにくくなる。

反応容器内の圧力は、１０〜８００Ｔｏｒｒに保つ必要
があり、好ましくは３００〜７６０１’ｏｒｒである。

圧力が１．ＯＴ　ｏ　ｒ　ｒより低い場合、結晶の成長
速度が遅すぎて実用的でなく、一方圧力が８００Ｔｏｒ
ｒより高い場合、ｍｌ圧強度が要求されるため、装置が
高価となり好ましくない。

フィラメンｌ−には、交流または直流電圧を印加して、
温度が１８００°Ｃ以上、好ましくは２０００’Ｃ以−
にになるように加熱し、同時に基材の温度を６００〜１
１００’Ｃ１好ましくは８００〜９００°Ｃに保つよう
に加熱を行う。

＝　５− フィラメントの温度が低ずぎると、原料ガスの分解が不
充分で目的とするダイヤモンドが析出しにくく、また基
材の温度が低ずぎるとダイヤモンドとは異なる炭素膜が
生成し、一方基材の温度が高すぎると、基材へのダイヤ
モンドの生成が妨げられる。

反応時間は１０分〜５時間が必要で、反応終了時にはフ
ィラメントに近い部分に、最も大きいもので２０〜３０
μｍの校長を有するダイヤモンド微結晶が凝集状態で析
出する。

次に、プラズマ法においてはマイクロ波を用いることに
より以下の方法で行う。

反応管は直径４　（ｌ　ｍ　ｍの石英管を使用し、中央
部に基材を設置し、この部分るこプラズマが発生ずるよ
うに、導波管を通してマイクロ波を投入する。原料、稀
釈ガスは熱フイラメント法の場合と同様である。

反応時の圧力は、１０〜１００Ｔｏｒｒの範囲、好まし
くは２０〜５０Ｔｏｒｒがよく、マイクロ波電力を］、
、　ＯＯ〜１、０００　Ｗの範囲で調節し、基材温度が
６００〜１１００°Ｃ１好ましくは８００〜９００°Ｃ
となるようにする。

圧力が上記の範囲を外れた場合は、プラズマが安定した
状態を保ちに＜＜、基材温度については、熱フィラメン
ト法と同じく、上記範囲外ではダイヤモンドが生成しに
くい。

この条件により、３０分から１０時間後、熱フイラメン
ト法と同様のダイＡ・モンド微結晶が析出する。

旧述のような方法によって金属表面に析出したダイヤモ
ンド多結晶体は、個々の結晶に配向性が無く、少なくと
も５μｍ以上の粒子を複数個含んでおり、鋭い稜を有し
ているため、記述時にどのような方向にも書き易く、ま
た基材と析出した結晶との結合力が強いため、長間間の
使用においても結晶の剥離、欠落等がなく、耐久性に優
れるものである。

第１図にＧ４、熱フイラメント法により析出したダイヤ
士ント微結晶の結晶構造のＳＥＭ写真を承ず。

［実施例」以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明は係る実施例に限定されるものではない。

実施例１ガラス反応管に、先端を６０度の円錐状に加工した直径
１ｍｍのタングステン棒を、タングステンフィラメント
から１ｍｍ離して設置した。

常圧でエタノールｌｓｃ［’Ｍ、水素９９ＳＣＣＭを反
応管に導入し、フィラメン］・を杓２０００’Ｃで１時
間保持した。この操作により、材料先端の円１１（状部
分−面に、ダイヤモンドの微結晶が多数析出した。この
時の析出ダイヤモンドの結晶構造のＳＥＸ写真を第１し
１に示す。

このタングステン棒で、ガラス、石英板、タングステン
カーハイＩ・、アルミナ、炭化珪素の表面に、文字、記
号、線等を描いたところ、明瞭にこれらの記号、文字等
をＢ’Ａ　ｈ取ることができた。　また、上述の記述行
為を頁間以上繰り返し４ｊっだ後、ｉｌ状物の先端を顕
微鏡で観察したところ、何の変化もなく、その後繰り返
して使用することが充分可能であった。

実施例２直径４０　ｍ　ｍの石英管の中央に、先端を９０度の円
錐状にした直径１ｍｍのタングステン製の棒を尖端を原
料ガスの」１流に向ｉＪて置く。

原料ガスとして、メタンＩＳＣＣＭ　　水素９９　Ｓ　
ＣＣＭで導入し、反応管を３０Ｔｏｒｒに保ちながらマ
イクロ波電力３００ｔＪを投入した。この時の基材温度
は約８００　’Ｃであった。

２時間の反応後、取り出したタングステン棒の先端には
ダイヤモンドの耐集品が析出していた。　　この棒によ
り、ガラス、石英板、タングステンカーハイＩ・、アル
ミナ、炭化珪素の表面に、文字、記号、線等を描いたと
ころ、明瞭にこれらの記号、文字等を読み取ることがで
きた。

また、に述の記述行為を頁間以上繰り返し行った後、釧
状物の先端を顕微鏡で観察したところ、何の変化もなく
、その後繰り返して使用することが充分可能であった。

実施例３９　一実施例１と同様の形状のモリブデン製の棒を用い、使用
した化合物をアセＩ・ンＩ　ＳＣＣＭに変えた他は実施
例１と同様の操作を行った。

その結果、棒の先端乙こ実施例１と同様に、ダイヤモン
ドの微結晶が析出し、そのペンとしての機能および耐久
性は実施例１と同様に充分に満足すべきものであった。

実施例４実施例１と同様の形状のタンタル製の棒を用い、その他
は実施例１と同様の操作を行った。

その結果、棒の先端に実施例１と同様に、ダイヤモンド
の微結晶が析出し、そのペンとしての機能および耐久性
は実施例１と同様に充分に満足すべきものであった。

［発明の効果１本発明は、比較的簡単な装置と、メタン等の安価な材ネ
４を用いて、材料の一部の表面にのめダイヤモンＩの微
結晶体を析出さセだペンであり、このペンはセラミック
スのような硬ｔ　４Ｊ　ｉ４の表面に、どのような方向
にも記述できる届き　・読了のよい高硬度で安価な記述
貝で、その耐久性にも優れているため、極めて有用なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１によりタングステン捧の先端に析出
したダイヤモンド微結晶の結晶構造のＳＥＭ写真である
。特許出願人　　センＩ・ラル硝子株弐会社代理人　　　
弁理士　　坂　木　栄　−第　　１　　図

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも基材の先端部に、無配向性のダイヤモンド多
結晶体を、化学蒸着法により被着してなるペン。