JPH05230657A - ダイヤモンド多結晶粒子の析出方法及びダイヤモンド工具 - Google Patents
ダイヤモンド多結晶粒子の析出方法及びダイヤモンド工具Info
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5001—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】本発明は、基材に対するダイヤモンド多結晶粒
子の密着性が良好であって研削性に優れたダイヤモンド
ビット、ダイヤモンドホイール、ダイヤモンドポイント
等のダイヤモンド工具、特には歯科用ダイヤモンド研削
工具を提供する。 【構成】気相ダイヤモンド合成法によりダイヤモンド多
結晶粒子を基体表面上に析出させるに際し、予め該基材
表面をダイヤモンド砥粒により研磨し、さらに当該研磨
面を粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカーバ
イドの砥粒により研磨した後、該合成法によるダイヤモ
ンド多結晶粒子の析出を制御するダイヤモンド多結晶粒
子の析出方法および基体材質としてWC焼結体、 Si3N4焼
結体を用い、前記析出方法により基体表面にダイヤモン
ド多結晶粒子を析出して成るダイヤモンド工具。
子の密着性が良好であって研削性に優れたダイヤモンド
ビット、ダイヤモンドホイール、ダイヤモンドポイント
等のダイヤモンド工具、特には歯科用ダイヤモンド研削
工具を提供する。 【構成】気相ダイヤモンド合成法によりダイヤモンド多
結晶粒子を基体表面上に析出させるに際し、予め該基材
表面をダイヤモンド砥粒により研磨し、さらに当該研磨
面を粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカーバ
イドの砥粒により研磨した後、該合成法によるダイヤモ
ンド多結晶粒子の析出を制御するダイヤモンド多結晶粒
子の析出方法および基体材質としてWC焼結体、 Si3N4焼
結体を用い、前記析出方法により基体表面にダイヤモン
ド多結晶粒子を析出して成るダイヤモンド工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相ダイヤモンド合成
法により基体表面上へダイヤモンド多結晶粒子を析出さ
せるに際し、その分布密度を調整する方法に関するもの
であり、さらには、基材に対するダイヤモンド多結晶粒
子の密着性が良好であって研削性に優れたダイヤモンド
ビット、ダイヤモンドホイール、ダイヤモンドポイント
等のダイヤモンド工具、特には歯科用ダイヤモンド研削
工具に関するものである。
法により基体表面上へダイヤモンド多結晶粒子を析出さ
せるに際し、その分布密度を調整する方法に関するもの
であり、さらには、基材に対するダイヤモンド多結晶粒
子の密着性が良好であって研削性に優れたダイヤモンド
ビット、ダイヤモンドホイール、ダイヤモンドポイント
等のダイヤモンド工具、特には歯科用ダイヤモンド研削
工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年歯科医療用及び技工の分野において
研削工具の駆動源としてエアタービンが広く用いられて
いる。エアタービンは高速回転の駆動が得られ、先端に
研削工具を取り付けて使用される。この歯科用研削具と
しては、鋼あるいはステンレススチールよりなる棒状支
持体に、基体表面にメタルボンドを介してダイヤモンド
粒子を固着した回転研削具を固定したダイヤモンドポイ
ントを工具の先端に取り付けてエアタービンで高速回転
することにより、人歯、ニッケル・クロム等の鋳造物、
補填材であるコンポジットレジンを研削加工している。
研削工具の駆動源としてエアタービンが広く用いられて
いる。エアタービンは高速回転の駆動が得られ、先端に
研削工具を取り付けて使用される。この歯科用研削具と
しては、鋼あるいはステンレススチールよりなる棒状支
持体に、基体表面にメタルボンドを介してダイヤモンド
粒子を固着した回転研削具を固定したダイヤモンドポイ
ントを工具の先端に取り付けてエアタービンで高速回転
することにより、人歯、ニッケル・クロム等の鋳造物、
補填材であるコンポジットレジンを研削加工している。
【０００３】この様なダイヤモンド工具を製造するには
電着方式が一般的である。即ち、通常、まず天然ダイヤ
モンド原石を粉砕した後、分級して得られた粒径10〜 3
00μｍのダイヤモンド粒子を入れた網状のメッシュ槽を
硫酸ニッケルを主体とするメッキ液中に浸漬し、ダイヤ
モンド粒子が分散したメッキ液を得る。次いでこのメッ
キ液に基体の研削面を浸漬し、電解メッキにより析出す
るニッケルを結合相としてダイヤモンド粒子を研削面に
適度の分布密度で電着させることで図１（ｃ）に示す様
なダイヤモンド粒子が付着したダイヤモンド工具が得ら
れる。
電着方式が一般的である。即ち、通常、まず天然ダイヤ
モンド原石を粉砕した後、分級して得られた粒径10〜 3
00μｍのダイヤモンド粒子を入れた網状のメッシュ槽を
硫酸ニッケルを主体とするメッキ液中に浸漬し、ダイヤ
モンド粒子が分散したメッキ液を得る。次いでこのメッ
キ液に基体の研削面を浸漬し、電解メッキにより析出す
るニッケルを結合相としてダイヤモンド粒子を研削面に
適度の分布密度で電着させることで図１（ｃ）に示す様
なダイヤモンド粒子が付着したダイヤモンド工具が得ら
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な電着方式で得られたダイヤモンド工具を歯科用研削具
として人歯等の研削に用いた場合、基材表面に対する
ダイヤモンド粒子の密着性が必ずしも十分ではない為
に、人歯等の研削中にダイヤモンド粒子が欠落して研削
効果が著しく低下し、患者に不快感をあたえる。電着
方式ではダイヤモンド粒子の付着状態が均一でなく、人
歯等に深い傷が生じやすい。等の欠点があった。本発明
はかかる欠点を解決し、ダイヤモンド粒子が適度な分布
密度で基体表面に付着しており、密着性が良好で研削性
に優れたダイヤモンド工具を提供しようとするものであ
る。
な電着方式で得られたダイヤモンド工具を歯科用研削具
として人歯等の研削に用いた場合、基材表面に対する
ダイヤモンド粒子の密着性が必ずしも十分ではない為
に、人歯等の研削中にダイヤモンド粒子が欠落して研削
効果が著しく低下し、患者に不快感をあたえる。電着
方式ではダイヤモンド粒子の付着状態が均一でなく、人
歯等に深い傷が生じやすい。等の欠点があった。本発明
はかかる欠点を解決し、ダイヤモンド粒子が適度な分布
密度で基体表面に付着しており、密着性が良好で研削性
に優れたダイヤモンド工具を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明者等は、気相ダイヤ
モンド合成法を用いてダイヤモンド多結晶粒子を適度な
分布密度で基体表面に析出させる方法について、基体の
材質、析出条件について検討を重ねた結果、前処理とし
て特定の材質の基体表面をダイヤモンド砥粒により一様
に研磨した後、さらに同研磨面をアルミナまたはシリコ
ンカーバイド砥粒により研磨する２段階研磨を施した基
体表面に該合成法を用いてダイヤモンド多結晶粒子を析
出させると良いことを見出した。さらにWC焼結体または
Si3N4焼結体を基材とした場合、研削中におけるダイヤ
モンド多結晶粒子の脱落が極めて少なく、密着性に優れ
ていることを見出し本発明を完成するに至った。
モンド合成法を用いてダイヤモンド多結晶粒子を適度な
分布密度で基体表面に析出させる方法について、基体の
材質、析出条件について検討を重ねた結果、前処理とし
て特定の材質の基体表面をダイヤモンド砥粒により一様
に研磨した後、さらに同研磨面をアルミナまたはシリコ
ンカーバイド砥粒により研磨する２段階研磨を施した基
体表面に該合成法を用いてダイヤモンド多結晶粒子を析
出させると良いことを見出した。さらにWC焼結体または
Si3N4焼結体を基材とした場合、研削中におけるダイヤ
モンド多結晶粒子の脱落が極めて少なく、密着性に優れ
ていることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００６】即ち本発明の要旨は、第１の発明として
は、気相ダイヤモンド合成法によりダイヤモンド多結晶
粒子を基体表面上に析出させるに際し、予め該基体表面
をダイヤモンド砥粒により研磨し、さらに当該研磨面を
粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカーバイド
の砥粒により研磨した後、該合成法によるダイヤモンド
多結晶粒子の析出を制御することを特徴とするダイヤモ
ンド多結晶粒子の析出方法であり、第２の発明として
は、WC焼結体、 Si3N4焼結体を基体材質とし、前述のダ
イヤモンド多結晶粒子の析出方法を用いてダイヤモンド
多結晶粒子を析出し成ることを特徴とするダイヤモンド
工具である。
は、気相ダイヤモンド合成法によりダイヤモンド多結晶
粒子を基体表面上に析出させるに際し、予め該基体表面
をダイヤモンド砥粒により研磨し、さらに当該研磨面を
粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカーバイド
の砥粒により研磨した後、該合成法によるダイヤモンド
多結晶粒子の析出を制御することを特徴とするダイヤモ
ンド多結晶粒子の析出方法であり、第２の発明として
は、WC焼結体、 Si3N4焼結体を基体材質とし、前述のダ
イヤモンド多結晶粒子の析出方法を用いてダイヤモンド
多結晶粒子を析出し成ることを特徴とするダイヤモンド
工具である。
【０００７】以下本発明を詳しく説明する。本願発明で
用いられる基体の材質（以下、基材と略す）としてはW
C、Si3N4、 Al2O3を主体とするWC焼結体、 Si3N4焼結
体、 Al2O3焼結体等が例示される。これらの基材を研削
基体として用いて基材の表面全体をダイヤモンド砥粒に
より一様に研磨した後、さらに同研磨面を一様に粒径 #
80〜 #800 アルミナ又は、シリコンカーバイドの砥粒で
研磨することにより気相ダイヤモンド合成法を用いてダ
イヤモンド多結晶粒子の析出する分布密度を調整するこ
とができる。
用いられる基体の材質（以下、基材と略す）としてはW
C、Si3N4、 Al2O3を主体とするWC焼結体、 Si3N4焼結
体、 Al2O3焼結体等が例示される。これらの基材を研削
基体として用いて基材の表面全体をダイヤモンド砥粒に
より一様に研磨した後、さらに同研磨面を一様に粒径 #
80〜 #800 アルミナ又は、シリコンカーバイドの砥粒で
研磨することにより気相ダイヤモンド合成法を用いてダ
イヤモンド多結晶粒子の析出する分布密度を調整するこ
とができる。
【０００８】上記以外の SiCを主体とする SiC焼結体
や、Ｗの金属材料を基材として用いた場合には本願発明
の２段階研磨を行うと、気相ダイヤモンド合成法により
析出するダイヤモンド多結晶粒子の生長点数を十分に低
減する効果を得ることができず、したがって基体表面上
に析出するダイヤモンド多結晶粒子の分布密度を調整す
る効果が得られない。また Al2O3焼結体を基材として用
いた場合は、２段階研磨を施して置いても研削中に容易
にダイヤモンド多結晶粒子が脱離、欠落して研削効率が
著しく低下してしまう。さらに、歯科用研削工具に限定
した場合にはNi、Cuの金属材料を基材として用いた場
合、基材の強度が不十分であり高速回転で用いられるこ
とが多いので振動を起こし易く切傷等の危険性の点で不
適である。
や、Ｗの金属材料を基材として用いた場合には本願発明
の２段階研磨を行うと、気相ダイヤモンド合成法により
析出するダイヤモンド多結晶粒子の生長点数を十分に低
減する効果を得ることができず、したがって基体表面上
に析出するダイヤモンド多結晶粒子の分布密度を調整す
る効果が得られない。また Al2O3焼結体を基材として用
いた場合は、２段階研磨を施して置いても研削中に容易
にダイヤモンド多結晶粒子が脱離、欠落して研削効率が
著しく低下してしまう。さらに、歯科用研削工具に限定
した場合にはNi、Cuの金属材料を基材として用いた場
合、基材の強度が不十分であり高速回転で用いられるこ
とが多いので振動を起こし易く切傷等の危険性の点で不
適である。
【０００９】上記基材となるWCを主体とする焼結体は、
WCを80重量％以上含有したものが好ましい。同焼結体中
には結合相としてCo、Ni等の金属が含有され、これらは
１種または２種以上適宜選択して用いられ、その含有量
は１〜10重量％、好ましくは３〜８重量％が望ましい。
１重量％未満では強度不足となり、10重量％を超える
と、研削時に基体表面から析出したダイヤモンド粒子の
脱離、欠落が生じ易くなるという不都合が生じる。ま
た、同焼結体中には硬度、靭性、耐熱性を向上させる目
的で TaC、TiC、VC、CrC 等から選択される１種または２種
以上を１〜15重量％配合しても良い。
WCを80重量％以上含有したものが好ましい。同焼結体中
には結合相としてCo、Ni等の金属が含有され、これらは
１種または２種以上適宜選択して用いられ、その含有量
は１〜10重量％、好ましくは３〜８重量％が望ましい。
１重量％未満では強度不足となり、10重量％を超える
と、研削時に基体表面から析出したダイヤモンド粒子の
脱離、欠落が生じ易くなるという不都合が生じる。ま
た、同焼結体中には硬度、靭性、耐熱性を向上させる目
的で TaC、TiC、VC、CrC 等から選択される１種または２種
以上を１〜15重量％配合しても良い。
【００１０】また、 Si3N4焼結体は、 Si3N4を50重量％
以上含有したもの、好ましくは80重量％以上含有したも
のが良い。同焼結体中には結合相として MgO、Al2O3、Y2O
3 等が１〜20重量％の割合で含有される。これらの中で
Al2O3、Y2O3は必須成分として１〜15重量％の割合で含
有されており、 Al2O3の含有量が12重量％を超えると研
削中に基体表面から析出したダイヤモンド粒子の脱離、
欠落が生じ易くなり好ましくない。また同焼結体中に硬
度、靭性、耐熱性を向上させる目的で SiC、βサイアロ
ン、ZrO2、ZrN、BN等から選択される１種または２種以上を
１〜40重量％、好ましくは１〜20重量％の割合で配合し
ても良い。
以上含有したもの、好ましくは80重量％以上含有したも
のが良い。同焼結体中には結合相として MgO、Al2O3、Y2O
3 等が１〜20重量％の割合で含有される。これらの中で
Al2O3、Y2O3は必須成分として１〜15重量％の割合で含
有されており、 Al2O3の含有量が12重量％を超えると研
削中に基体表面から析出したダイヤモンド粒子の脱離、
欠落が生じ易くなり好ましくない。また同焼結体中に硬
度、靭性、耐熱性を向上させる目的で SiC、βサイアロ
ン、ZrO2、ZrN、BN等から選択される１種または２種以上を
１〜40重量％、好ましくは１〜20重量％の割合で配合し
ても良い。
【００１１】本発明における、研削基体の形状について
は、特に制限は無いが通常は円錐、円板、円筒状のもの
が使用される。次に研削基体の表面にダイヤモンド多結
晶粒子を析出させる方法について述べる。本発明ではま
ず前処理として研削基体の表面を２段階研磨することを
最大の特徴とする。第１段階の研磨はダイヤモンド砥粒
により一様に研磨した後、第２段階として同研磨面の全
面を粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカーバ
イドの砥粒により一様に研磨する。このダイヤモンド砥
粒の粒度、形状については特に制限はないが、平均粒径
で 0.2〜10μｍの範囲のものが好ましく、形状について
はニードル、フラット、プレートのものを用いるのが好
ましい。この第１段階の研磨方法についても特に制限は
無く、通常のラッピング研磨の他、バレル研磨、超音波
研磨等を用いれば良い。ダイヤモンド砥粒による研磨
で、基材表面粗さは特に限定されるものではないが、通
常0.01μｍ以上である。
は、特に制限は無いが通常は円錐、円板、円筒状のもの
が使用される。次に研削基体の表面にダイヤモンド多結
晶粒子を析出させる方法について述べる。本発明ではま
ず前処理として研削基体の表面を２段階研磨することを
最大の特徴とする。第１段階の研磨はダイヤモンド砥粒
により一様に研磨した後、第２段階として同研磨面の全
面を粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカーバ
イドの砥粒により一様に研磨する。このダイヤモンド砥
粒の粒度、形状については特に制限はないが、平均粒径
で 0.2〜10μｍの範囲のものが好ましく、形状について
はニードル、フラット、プレートのものを用いるのが好
ましい。この第１段階の研磨方法についても特に制限は
無く、通常のラッピング研磨の他、バレル研磨、超音波
研磨等を用いれば良い。ダイヤモンド砥粒による研磨
で、基材表面粗さは特に限定されるものではないが、通
常0.01μｍ以上である。
【００１２】第２段階の研磨は、アルミナまたはシリコ
ンカーバイド砥粒を用いるが、その粒径は #80〜#800、
好ましくは#240〜#600の範囲に限定され、 #80未満であ
っても#800を越えてもダイヤモンド多結晶粒子を析出さ
せようとしても基体表面全体がダイヤモンド膜で被覆さ
れた状態となり、研削性が著しく低下してしまう。その
理由は、アルミナまたはシリコンカーバイド砥粒の研磨
により基体表面に脆性破壊痕が生じるが、これはラッピ
ング、ポリッシング等の研磨により生ずる滑らかな条痕
とは異なり、基体表面への砥粒の衝突により生じた微小
な欠けの発展により生ずる不整な引っ掻き痕である。こ
れを基とするダイヤモンド多結晶粒子の析出生長点の数
は、粒径 #80〜 #800 の砥粒で研磨した場合、研磨され
ていない部分に比較して1/100 〜 1/10000と極度に減少
しており、そこで脆性破砕痕の基体表面に占める面積の
割合を30〜95％とすることにより生長点を減らせば、基
体表面全体にダイヤモンド多結晶粒子が析出し、一つの
ダイヤモンド膜で被覆されるのを防止し得ることを見出
した。さらにこの時のダイヤモンド多結晶粒子の析出分
布密度を測定すると１×102 〜１×104 個/mm2の範囲に
調整することができた。脆性破壊痕の基体表面に占める
面積の割合が30％未満であるとダイヤモンド多結晶粒子
の析出分布密度が１×104 個/mm2を超えて析出するダイ
ヤモンド多結晶粒子は膜状となり、研削高さを得ること
ができない。また95％を超えると１×102 個/mm2未満と
なり研削効果を挙げることができない。この第２段階の
研磨方法としては固定砥粒（グラインダー）を用いた研
磨の他、バレル研磨、サンドブラスト等を用いることが
できる。この第２段階の研磨による基体表面粗さは特に
限定されるものではないが、通常0.1 〜50μｍである。
ンカーバイド砥粒を用いるが、その粒径は #80〜#800、
好ましくは#240〜#600の範囲に限定され、 #80未満であ
っても#800を越えてもダイヤモンド多結晶粒子を析出さ
せようとしても基体表面全体がダイヤモンド膜で被覆さ
れた状態となり、研削性が著しく低下してしまう。その
理由は、アルミナまたはシリコンカーバイド砥粒の研磨
により基体表面に脆性破壊痕が生じるが、これはラッピ
ング、ポリッシング等の研磨により生ずる滑らかな条痕
とは異なり、基体表面への砥粒の衝突により生じた微小
な欠けの発展により生ずる不整な引っ掻き痕である。こ
れを基とするダイヤモンド多結晶粒子の析出生長点の数
は、粒径 #80〜 #800 の砥粒で研磨した場合、研磨され
ていない部分に比較して1/100 〜 1/10000と極度に減少
しており、そこで脆性破砕痕の基体表面に占める面積の
割合を30〜95％とすることにより生長点を減らせば、基
体表面全体にダイヤモンド多結晶粒子が析出し、一つの
ダイヤモンド膜で被覆されるのを防止し得ることを見出
した。さらにこの時のダイヤモンド多結晶粒子の析出分
布密度を測定すると１×102 〜１×104 個/mm2の範囲に
調整することができた。脆性破壊痕の基体表面に占める
面積の割合が30％未満であるとダイヤモンド多結晶粒子
の析出分布密度が１×104 個/mm2を超えて析出するダイ
ヤモンド多結晶粒子は膜状となり、研削高さを得ること
ができない。また95％を超えると１×102 個/mm2未満と
なり研削効果を挙げることができない。この第２段階の
研磨方法としては固定砥粒（グラインダー）を用いた研
磨の他、バレル研磨、サンドブラスト等を用いることが
できる。この第２段階の研磨による基体表面粗さは特に
限定されるものではないが、通常0.1 〜50μｍである。
【００１３】次にこのようにして２段階研磨の前処理を
施した基体表面に気相ダイヤモンド合成法を用いてダイ
ヤモンド多結晶粒子を析出させる。気相ダイヤモンド合
成法とは一般にガス状の炭化水素化合物と水素ガス、酸
素ガス、炭酸ガスまたはヘリウム、ネオン、アルゴン等
の不活性ガスとからなる混合原料ガスを励起させ、これ
を基体表面に接触させてダイヤモンド多結晶粒子を粒子
状または薄膜状に被覆する方法である。原料混合ガスの
励起方法としては、熱フィラメント法、高温プラズマCV
D 法、マイクロ波プラズマCVD 法、燃焼炎法、イオンビ
ーム蒸着法等が例示されるが、これらの中でも反応時間
中に基体表面のダイヤモンド多結晶粒子の生長点数が自
然増加することの少ないマイクロ波プラズマCVD 法を用
いるのが好ましい。
施した基体表面に気相ダイヤモンド合成法を用いてダイ
ヤモンド多結晶粒子を析出させる。気相ダイヤモンド合
成法とは一般にガス状の炭化水素化合物と水素ガス、酸
素ガス、炭酸ガスまたはヘリウム、ネオン、アルゴン等
の不活性ガスとからなる混合原料ガスを励起させ、これ
を基体表面に接触させてダイヤモンド多結晶粒子を粒子
状または薄膜状に被覆する方法である。原料混合ガスの
励起方法としては、熱フィラメント法、高温プラズマCV
D 法、マイクロ波プラズマCVD 法、燃焼炎法、イオンビ
ーム蒸着法等が例示されるが、これらの中でも反応時間
中に基体表面のダイヤモンド多結晶粒子の生長点数が自
然増加することの少ないマイクロ波プラズマCVD 法を用
いるのが好ましい。
【００１４】使用される混合ガスのうち炭化水素ガス
（Ａ）としてメタン、エタン、プロパン、エチレン、ア
セチレン等が例示され、これらと水素ガス（Ｂ）との混
合割合はA/(A+B)= 0.001〜0.06（モル比）の範囲である
ことが好ましい。また、不活性ガス（Ｃ）を併用して用
いる混合のガスの混合割合は上記（Ａ）と（Ｂ）のガス
混合条件に加えC/B ≦ 0.3（モル比）の範囲とするのが
好ましい。 さらに析出するダイヤモンド多結晶粒子の
純度向上に有効なエッチングガス（Ｄ）として、酸素ガ
ス、二酸化炭素ガス等の含酸素ガスが挙げられ、これら
を併用して用いる場合は、上記（Ａ）、（Ｂ）ガス混合
条件に加え D/(A+D)≦0.9 （モル比）の範囲とするのが
好ましい。
（Ａ）としてメタン、エタン、プロパン、エチレン、ア
セチレン等が例示され、これらと水素ガス（Ｂ）との混
合割合はA/(A+B)= 0.001〜0.06（モル比）の範囲である
ことが好ましい。また、不活性ガス（Ｃ）を併用して用
いる混合のガスの混合割合は上記（Ａ）と（Ｂ）のガス
混合条件に加えC/B ≦ 0.3（モル比）の範囲とするのが
好ましい。 さらに析出するダイヤモンド多結晶粒子の
純度向上に有効なエッチングガス（Ｄ）として、酸素ガ
ス、二酸化炭素ガス等の含酸素ガスが挙げられ、これら
を併用して用いる場合は、上記（Ａ）、（Ｂ）ガス混合
条件に加え D/(A+D)≦0.9 （モル比）の範囲とするのが
好ましい。
【００１５】前述の励起方法により得られる活性ガスを
基体表面に接触させる際の基体の表面温度は原料混合ガ
ス及び基体の材質により異なるが、通常 500〜 1,200
℃、好ましくは 700〜 1,100℃、より好ましくは 800〜
900℃である。 800〜 900℃であると耐欠損性の良好な
工具が得られる。この表面温度が 500℃未満ではダイヤ
モンドの析出が遅くなったり析出物の結晶性、均質性が
失われたりする。 1,200℃を越えると析出速度が充分で
なく、形成されたダイヤモンドが炭化されてしまうこと
がある。
基体表面に接触させる際の基体の表面温度は原料混合ガ
ス及び基体の材質により異なるが、通常 500〜 1,200
℃、好ましくは 700〜 1,100℃、より好ましくは 800〜
900℃である。 800〜 900℃であると耐欠損性の良好な
工具が得られる。この表面温度が 500℃未満ではダイヤ
モンドの析出が遅くなったり析出物の結晶性、均質性が
失われたりする。 1,200℃を越えると析出速度が充分で
なく、形成されたダイヤモンドが炭化されてしまうこと
がある。
【００１６】反応圧力は、通常10-2〜 103Torr、好まし
くは10-1〜 300Torrである。反応圧力が10-2Torr未満で
はダイヤモンドの析出が遅くなったり、析出が見られな
くなったりする。一方、 103Torrを超えても析出が見ら
れない。また、原料混合ガスの流量は通常１〜 1,000cc
/min、好ましくは10〜 300cc/minである。反応時間は基
体表面上に析出するダイヤモンド多結晶粒子の粒径に直
接関係しており、適宜に設定されるが通常３〜 150時間
である。研削具として用いられる場合、析出するダイヤ
モンド多結晶粒子の粒径の範囲は３〜 300μｍ、好まし
くは10〜 100μｍである。粒径が３μｍ未満の場合、粒
径が小さすぎて研削性が不十分であり、一方 300μｍを
超えると研削中にダイヤモンド多結晶粒子が容易に脱
落、欠落してしまう不都合が生じる。なお、マイクロ波
プラズマ CVD法を用いた場合、印加するマイクロ波の電
力は、用いる基材、反応圧力により、大きく異なるが通
常は0.1〜 2.0KWの範囲である。
くは10-1〜 300Torrである。反応圧力が10-2Torr未満で
はダイヤモンドの析出が遅くなったり、析出が見られな
くなったりする。一方、 103Torrを超えても析出が見ら
れない。また、原料混合ガスの流量は通常１〜 1,000cc
/min、好ましくは10〜 300cc/minである。反応時間は基
体表面上に析出するダイヤモンド多結晶粒子の粒径に直
接関係しており、適宜に設定されるが通常３〜 150時間
である。研削具として用いられる場合、析出するダイヤ
モンド多結晶粒子の粒径の範囲は３〜 300μｍ、好まし
くは10〜 100μｍである。粒径が３μｍ未満の場合、粒
径が小さすぎて研削性が不十分であり、一方 300μｍを
超えると研削中にダイヤモンド多結晶粒子が容易に脱
落、欠落してしまう不都合が生じる。なお、マイクロ波
プラズマ CVD法を用いた場合、印加するマイクロ波の電
力は、用いる基材、反応圧力により、大きく異なるが通
常は0.1〜 2.0KWの範囲である。
【００１７】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
【実施例】（実験番号１〜７）表１記載の材質を用いて
図１ (ａ) に示す様な円錐状の基体を作製した。これを
平均粒径1.0 μｍ、形状フラットのダイヤモンド研磨砥
粒を0.25重量％に分散させたエタノール中に浸漬し、超
音波洗浄器（波長 26KHz、出力150W）に入れて基体表面
を核として30分間超音波研磨処理をした。この時の基体
表面粗さは0.5μｍであった。次いで表１に示す条件の
研磨方法を用いてシリコンカーバイド（GC）またはアル
ミナ（WA）砥粒で基体表面全面を一様に研磨した後、50
倍の偏光顕微鏡でその表面を観察し、脆性破壊痕の面積
の割合を調べてその結果を表１に示めした。
図１ (ａ) に示す様な円錐状の基体を作製した。これを
平均粒径1.0 μｍ、形状フラットのダイヤモンド研磨砥
粒を0.25重量％に分散させたエタノール中に浸漬し、超
音波洗浄器（波長 26KHz、出力150W）に入れて基体表面
を核として30分間超音波研磨処理をした。この時の基体
表面粗さは0.5μｍであった。次いで表１に示す条件の
研磨方法を用いてシリコンカーバイド（GC）またはアル
ミナ（WA）砥粒で基体表面全面を一様に研磨した後、50
倍の偏光顕微鏡でその表面を観察し、脆性破壊痕の面積
の割合を調べてその結果を表１に示めした。
【００１８】次にこの基体をマイクロ波プラズマ CVD装
置の反応器内に設置し反応系内の圧力を３×10-3Torrま
で減圧した後、水素ガス、メタンガス、及び炭酸ガスの
混合ガス（H2:CH4:CO2＝93：５：２モル比）を 100cc/m
in. の速度で流通させつつ、反応系内の圧力を25Torrに
維持した。この状態で反応器外部より周波数 2.45GHZの
マイクロ波を 0.6〜 1.4KW印加して基体の周辺にプラズ
マを発生させ、表１に示しめした基体表面温及び処理時
間でダイヤモンド多結晶粒子を析出させた。この基体表
面を光学顕微鏡(500倍）で析出したダイヤモンド多結晶
粒子の平均粒径と多結晶粒子の分布密度（個／mm2 ）を
調べてその結果を表２に示した。
置の反応器内に設置し反応系内の圧力を３×10-3Torrま
で減圧した後、水素ガス、メタンガス、及び炭酸ガスの
混合ガス（H2:CH4:CO2＝93：５：２モル比）を 100cc/m
in. の速度で流通させつつ、反応系内の圧力を25Torrに
維持した。この状態で反応器外部より周波数 2.45GHZの
マイクロ波を 0.6〜 1.4KW印加して基体の周辺にプラズ
マを発生させ、表１に示しめした基体表面温及び処理時
間でダイヤモンド多結晶粒子を析出させた。この基体表
面を光学顕微鏡(500倍）で析出したダイヤモンド多結晶
粒子の平均粒径と多結晶粒子の分布密度（個／mm2 ）を
調べてその結果を表２に示した。
【００１９】次にこのダイヤモンド多結晶粒子が析出し
た円錐状の基体図１（ａ）を図１（ｂ）に示した研削具
柄部（SUS304製）に熱硬化型エポキシ系接着剤を用いて
接合し、 100℃に加熱したオーブン内で３時間硬化させ
た後、図１（ｃ）に示した形状のダイヤモンド研削具を
作製し、下記の条件で研削試験を行い、研削量の測定、
基体表面のダイヤモンド多結晶粒子の付着状況及び被研
削面表面の研削状況を観察して表２に示した。
た円錐状の基体図１（ａ）を図１（ｂ）に示した研削具
柄部（SUS304製）に熱硬化型エポキシ系接着剤を用いて
接合し、 100℃に加熱したオーブン内で３時間硬化させ
た後、図１（ｃ）に示した形状のダイヤモンド研削具を
作製し、下記の条件で研削試験を行い、研削量の測定、
基体表面のダイヤモンド多結晶粒子の付着状況及び被研
削面表面の研削状況を観察して表２に示した。
【００２０】（研削試験方法）JIST5210に準じて下記に
示す条件で側刃切削試験による研削量を測定した。 被削材：フリントガラス（硬度 425HK）、研削具回転
数：30万rpm 、 研削荷重：77gf、注水：５cc/min、研削時間：10分。 研削後のダイヤモンド粒子の付着状況の目視による観察
評価 ○：ダイヤモンド多結晶粒子の欠落が全く見られなかっ
た。 △：ダイヤモンド多結晶粒子の欠落が一部見られた。 ×：ダイヤモンド多結晶粒子の欠落が著しかった。 研削中の被研削材表面の研削状況の光学顕微鏡（50倍）
による観察評価 ○：被研削材表面に幅が 200μｍを超える傷が全く観察
されなかった。 ×：被研削材表面に幅が 200μｍを超える傷が観察され
た。
示す条件で側刃切削試験による研削量を測定した。 被削材：フリントガラス（硬度 425HK）、研削具回転
数：30万rpm 、 研削荷重：77gf、注水：５cc/min、研削時間：10分。 研削後のダイヤモンド粒子の付着状況の目視による観察
評価 ○：ダイヤモンド多結晶粒子の欠落が全く見られなかっ
た。 △：ダイヤモンド多結晶粒子の欠落が一部見られた。 ×：ダイヤモンド多結晶粒子の欠落が著しかった。 研削中の被研削材表面の研削状況の光学顕微鏡（50倍）
による観察評価 ○：被研削材表面に幅が 200μｍを超える傷が全く観察
されなかった。 ×：被研削材表面に幅が 200μｍを超える傷が観察され
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】 （表１、２の註） ※１：基体表面全体がダイヤモンド膜で被覆されてしま
い、ダイヤモンド多結晶の平均粒径が測定できない。 ※２：基体表面全体がダイヤモンド膜で被覆されてい
る。 ※３：第１段階のダイヤモンド砥粒による研磨をせず、
直接第２段階のシリコンカーバイド砥粒による研磨を施
した。
い、ダイヤモンド多結晶の平均粒径が測定できない。 ※２：基体表面全体がダイヤモンド膜で被覆されてい
る。 ※３：第１段階のダイヤモンド砥粒による研磨をせず、
直接第２段階のシリコンカーバイド砥粒による研磨を施
した。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、気相ダイヤモンド合成
法による基材表面へのダイヤモンド多結晶粒子の析出す
る分布密度を調整することができる。さらにWC焼結体、
またはSi3N4焼結体を研削工具の基材として用いた場
合、析出したにダイヤモンド多結晶粒子は基体表面に良
く密着し研削性が良好であり、耐欠損性の高いダイヤモ
ンド被覆工具が提供可能となった。本発明によるダイヤ
モンド被覆工具を用いて研削した場合、被研削材表面に
傷が生じることがない。従って本発明のホイール、ダイ
ス、ブード、ダイヤモンドポイント等の研削研磨工具分
野における利用価値は極めて高く、特に歯科用研削工具
に用いた場合は有用である。
法による基材表面へのダイヤモンド多結晶粒子の析出す
る分布密度を調整することができる。さらにWC焼結体、
またはSi3N4焼結体を研削工具の基材として用いた場
合、析出したにダイヤモンド多結晶粒子は基体表面に良
く密着し研削性が良好であり、耐欠損性の高いダイヤモ
ンド被覆工具が提供可能となった。本発明によるダイヤ
モンド被覆工具を用いて研削した場合、被研削材表面に
傷が生じることがない。従って本発明のホイール、ダイ
ス、ブード、ダイヤモンドポイント等の研削研磨工具分
野における利用価値は極めて高く、特に歯科用研削工具
に用いた場合は有用である。
【図１】（ａ）本発明の研削基体の１例を示す説明図で
ある。（ｂ）研削基体の支持部および柄部を示す説明図
である。（ｃ）研削工具の全体を示す説明図である。
ある。（ｂ）研削基体の支持部および柄部を示す説明図
である。（ｃ）研削工具の全体を示す説明図である。
１ 研削基体 ２ 支持部および柄部
Claims (2)
- 【請求項１】気相ダイヤモンド合成法によりダイヤモン
ド多結晶粒子を基体表面上に析出させるに際し、予め該
基体表面をダイヤモンド砥粒により研磨し、さらに当該
研磨面を粒径 #80〜 #800 のアルミナまたはシリコンカ
ーバイドの砥粒により研磨した後、該合成法によるダイ
ヤモンド多結晶粒子の析出を制御することを特徴とする
ダイヤモンド多結晶粒子の析出方法。 - 【請求項２】基体材質としてWC焼結体、 Si3N4焼結体を
用い、請求項１に記載のダイヤモンド多結晶粒子の析出
方法により基体表面にダイヤモンド多結晶粒子を析出し
て成ることを特徴とするダイヤモンド工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6921592A JPH05230657A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ダイヤモンド多結晶粒子の析出方法及びダイヤモンド工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6921592A JPH05230657A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ダイヤモンド多結晶粒子の析出方法及びダイヤモンド工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05230657A true JPH05230657A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=13396278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6921592A Pending JPH05230657A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ダイヤモンド多結晶粒子の析出方法及びダイヤモンド工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05230657A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102862122A (zh) * | 2012-05-08 | 2013-01-09 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种聚晶金刚石砂轮修整器及其制作方法 |
| CN113089093A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 化合积电(厦门)半导体科技有限公司 | 金刚石半导体结构的形成方法 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP6921592A patent/JPH05230657A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102862122A (zh) * | 2012-05-08 | 2013-01-09 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种聚晶金刚石砂轮修整器及其制作方法 |
| CN113089093A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 化合积电(厦门)半导体科技有限公司 | 金刚石半导体结构的形成方法 |
| CN113089093B (zh) * | 2021-04-01 | 2022-09-13 | 化合积电(厦门)半导体科技有限公司 | 金刚石半导体结构的形成方法 |
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