JPH04127913A - ダイヤモンドダイス - Google Patents

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１ 本発明は新規なダイヤモンドダイス、さらに詳しくは、
寿命が長く、かつ線引き用ダイスとして用いｔ；場合、
線肌のよい伸線を与えることができ、例えば伸線工業に
おける線引き用などに好適に用いられるダイヤモンドダ
イスに関するものである。

［従来の技術］ ダイヤモンドダイスとしては、例えば線引き用に用いら
れる線引きダイス、電線にビニールを被覆する際に用い
られる押し出しニップル、銅線にスズを被覆する際に用
いられるスズ引きガイドダイス、ワイヤ放電加工機で使
用されるワイヤガイドダイス、撚り線を製造する際に用
いられる撚り線用ガイドダイス、つオータジェット加工
に使用されるウォータジェットノズルなどが知られてお
り、そしてこれらのダイヤモンドダイスには、従来天然
又は合成単結晶ダイヤモンド、あるいは焼結体ダイヤモ
ンドが使用されている。

前記ダイヤモンドダイスの中で、単結晶ダイヤモンドダ
イスは、天然又は超高圧法により得られた合成の単結晶
ダイヤモンドに孔加工と孔成形を施すことにより作成さ
れ、耐摩耗性に優れているので、工具寿命が比較的長く
、またダイス内面が極めて平滑なため、線引きダイスと
して用いる場合、線肌の美しい伸線を与えるという特徴
を有し、仕上げダイスとして用いられる。

しかしながら、この単結晶ダイヤモンドダイスは、前記
したように線引きダイスとして用いる場合、線肌の美し
い伸線が得られるものの、工具寿命については、必ずし
も十分に満足しうるものではない。

一方、焼結体ダイヤモンドダイスは、ダイヤモンド微粉
末と約１０重量％の金属質結合剤との混合物を超高圧法
で焼結して得られた焼結体ダイヤモンドに、孔加工と孔
成形を施すことにより作成され、前記単結晶ダイヤモン
ドより工具寿命が長く、その上大きな素材（直ｑ１５ｍ
ｍまで）が入手可能であるので、孔径の大きなダイヤモ
ンドダイスとして使用しうるという特徴を有している。

しかしながら、この焼結体ダイヤモンドダイスは、前記
単結晶ダイヤモンドダイスに比べて寿命が長いものの、
線引きダイスに用いる場合、得られる伸線は線肌が悪く
、いわゆるギラなどが発生するため、仕上げダイスとし
て使用することができないという欠点を有している。こ
こでいうギラとは線引き後の伸線表面に現れる細かい斑
点状の模様のことであり、コイル状に巻線した際、ギラ
のないものに比ベギラギラするところからこの表現が用
いられている。このようなギラが発生すると、伸線の商
品価値が損なわれるので、ギラのないものが要求される
。

さらに、前記焼結体ダイヤモンドは超高圧法により製造
されるため、超高圧装置を必要とし、コスト高になるの
を免れず、また単結晶ダイヤモンドダイスの素材は、該
焼結体ダイヤモンドよりもさらに高価であり、これらは
経済的にも不利である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような事情のもとで、焼結体ダイヤモン
ドダイスよりも寿命か長く、かつ線引きダイスとして用
いる場合、線肌のよい伸線を与える上、経済的に有利な
ダイヤモンドダイスを提供することを目的としてなされ
Ｉこものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記の好ましい性質を有するダイヤモン
ドダイスを開発すべく鋭意研究を重ねた結果、素材とし
て気相合成法により作成した板状ダイヤモンドを用いる
ことにより、その目的を達成しうろことを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、気相合成法により作成した板状ダ
イヤモンドを用いたことを特徴とするダイヤモンドダイ
スを提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のダイヤモンドダイスにおいては、素材として、
気相合成法により作成された板状ダイヤモンドが用いら
れる。該気相合成法については特に制限はなく、従来膜
状ダイヤモンドの形成に慣用されている方法、例えば種
々の化学蒸着法（ＣＶＤ法）やイオン化蒸着法などの物
理蒸着法の中から任意の方法を選んで用いることができ
るが、ＣＶＤ法が好適である。

このＣＶＤ法には、原料ガスを活性化状態に導く手段に
よって、例えば（１）＊料ガスを赤熱したフィラメント
の近傍を通過させることによって活性化状態に導く熱分
解ＣＶＤ法、（２）原料ガスの導入部に高周波を印加し
、高周波によってプラズマを形成させることによって、
該原料ガスを活性化状態に導く高周波プラズマＣＶＤ法
、（３）前記高周波の代わりにマイクロ波を用いるマイ
クロプラズマＣＶＤ法、（４）電子線を照射して原料ガ
スを活性化状態に導く電子線照射ＣＶＤ法、（５）グロ
ー放電によって原料ガスを活性化状態に導くグロー放電
ＣＶＤ法、（６）イオンビームによって原料ガスを活性
化状態に導くイオンビニＣＶＤ法なとがあり、本発明に
おいてはいずれの方法も用いることができる。

前記ＣＶＤ法において用いられる原料ガスとしては、炭
素源ガスと水素との混合ガスが用いられる。炭素源ガス
については特に制限はなく、通常ＣＶＤ法によりダイヤ
モンドの形成に用いられているもの、例えば−酸化炭素
や二酸化炭素、あるいはアルカン類、アルケン類、アル
キン類、芳香族炭化水素類、シクロパラフィン類、フク
ロオレフィン類、含酸素炭素化合物、含窒素炭素化合物
などの中から選ばれた１種又は２種以上の混合物が用い
られる。またこれらの原料ガスには、所望に応じ窒素、
アルゴン、ネオン、キセノンなどの不活性ガスを含有さ
せてもよい。

このようにして得られた気相合成ダイヤモンドと単結晶
ダイヤモンド及び焼結体ダイヤモンドの特徴を第１表に
示す。

第 表 気相合成ダイヤモンドの硬さは単結晶ダイヤモンドに比
べて若干劣るものの、同じ構造（多結晶）の焼結体ダイ
ヤモンドより優れており、ダイヤモンドダイスの素材と
して焼結体ダイヤモンドに比べて耐摩耗性が高い。また
、焼結体ダイヤモンドは約１０ｗｔ％のダイヤモンドに
比べて軟質の金属質結合剤を含むため、ダイス内面でそ
の加工及び使用時にダイヤモンドと結合剤との間で凹凸
が生じるのに対して、気相合成ダイヤモンドは１００％
ダイヤモンドで構成されているので、単結晶ダイヤモン
ドと同等の滑らかなダイス内面が得られる。さらに、気
相合成ダイヤモンドの熱伝導率が焼結体ダイヤモンドよ
りかなり優れていることもダイヤモンドダイスの放熱効
果を高めダイス寿命の延長につながる。

このことは気相合成ダイヤモンドダイスは焼結体ダイヤ
モンドダイスより寿命が長く、線引きダイスとして使用
する場合は、得られる伸線の線肌が良くなることを示す
。

次に、本発明のダイヤモンドダイスの好適な製造方法の
１例について説明すると、まず、適当な基板、例えばシ
リコン基板などの表面に、ＣＶＤ法などによって、厚さ
０．５〜３ｍｍ程度のダイヤモンド膜を形成させたのち
、該基板を化学的に溶解して板状ダイヤモンドを得る。

次に、この板状ダイヤモンドに、通常のダイヤモンドダ
イスの製造工程に従って、金属枠へのマウント、レーザ
加工機による孔開け、超音波加工機による孔成形などの
処理を順次施すことにより、孔径０．０１〜４．０＋ｎ
ｍ程度のダイヤモンドダイスを得ることができる。

［実施例］ 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。

実施例１ 電子線照射ＣＶＤ法（ＥＡＣＶＤ法）により下記の条件
で、２５ｍｍＸ　２５ｍｍのシリコン基板上に厚さ１．
５＋ＩＩＩ＋１のダイヤモンドを合成した。

反応気体　　　　　　　　　メタン＋水素圧力（Ｔｏｒ
ｒ）　　　　　　　４０ 流量（ＳＣＣＭ）　　　　　　５０ メタン濃度（ＶＯＬ％）　　　１ 雰囲気温度（℃）　　　　　　７５０ フィラメント温度（’（り　　　　１８５０電流（ｍＡ
）　　　　　　　　１０ 加速電圧（Ｖ）　　　　　　　　ｌ　５０成膜時間（ｈ
ｒ）　　　　　　　ｔｓｏ。

その後、シリコン基板を化学的に溶解して得た板状ダイ
ヤモンドを、レーザ切断機により直径４ｍｍに内接する
六角形に切断してダイヤモンドダイス素材を得た。六角
形に切断したのは材料歩留りを考慮したもので、三角形
、四角形、円形などに切断したものも同様に扱うことが
できる。

また、グロー放電ＣＶＤ法により下記の条件で、５１Ｉ
＋ｍＸ５ｍｍのシリコン基板上に厚さ２．０ｇ＋＊のダ
イヤモンドを合成した。

反応気体　　　　　　　　　メタン十水素圧力（Ｔｏｒ
ｒ）　　　　　　　２００流量（ＳＣＣＭ）　　　　　
　５０ メタン濃度（ＶＯＬ％）　　２ 基板表面温度（’Ｃ）　　　　　７５０電流（Ａ）　　
　　　　　　　０．５ 電圧（Ｖ）　　　　　　　　　１３００成膜時間（ｈｒ
）　　　　　　４００ その後、シリコン基板を化学的に溶解して板状ダイヤモ
ンドを得、ダイヤモンドダイス素材を得ｔこ。

これらのダイヤモンドダイス素材は、その後通常のダイ
ヤモンドダイスの製造工程に従って、金属枠へのマウン
ト、レーザ加工機による孔明け、超音波加工機による孔
成形を行い、孔径０．４ｍｍのダイヤモンドダイスに仕
上げた。

このようにして得られた気相合成ダイヤモンドダイスと
同一孔径の単結晶（天然）ダイヤモンドダイス及び焼結
体ダイヤモンドダイスの性能を銅線の伸線で比較した。

その結果を第２表に示す。

（以下余白） 第 表 気相合成ダイヤモンドダイス及び単結晶ダイヤモンドダ
イスでは、５トンの伸線を行ってもギラの発生がなく、
一方焼結体ダイヤモンドダイスでは最初からギラが発生
した。

一方、５トン伸線した場合の線径の拡大量比は、気相合
成ダイヤモンドダイス：焼結体ダイヤモンドダイス：単
結晶ダイヤモンドダイス＝１：２：５であり、気相合成
ダイヤモンドダイスは焼結体ダイヤモンドダイスに比べ
て２倍、単結晶ダイヤモンドダイスに比べて５倍の寿命
であった。また、単結晶ダイヤモンドダイスでは単結晶
のため、結晶方位の関係からダイス孔が多角形に摩耗す
る傾向があるのに対して、多結晶体である気相合成ダイ
ヤモンドダイスでは摩耗が均等に起こり、ダイス孔が多
角形に摩耗することはなかった。

さらに、本実施例では気相合成ダイヤモンドをシリコン
基板上に合成したのち、基板を除去して使用したが、超
硬合金、タングステン、モリブテンなどの硬質金属ある
い（ｔセラミックス基板上に気相合成ダイヤモンドを形
成した場合には基板を除去することなく、ダイス素材と
して使用することができた。

本発明において、板状ダイヤモンドの厚さは０．５ｍｍ
以上であれは、ダイヤモンドダイスとして製造可能であ
った。

［発明の効果コ 本発明のダイヤモンドダイスは、気相合成法により作成
した板状ダイヤモンドを素材とするものであって、従来
のダイヤモンドダイスに比べて耐摩耗性に優れ、工具寿
命が長く、かつ線引きダイスとして用いる場合、従来の
焼結体ダイヤモンドダイスでは不可能であった、ギラが
なく線肌の美しい伸線を得ることができ、しかも単結晶
ダイヤモンドダイスや焼結体ダイヤモンドダイスに比べ
て安価であるなどの特徴を有している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　気相合成法により作成した板状ダイヤモンドを用い
   たことを特徴とするダイヤモンドダイス。