JPH10146703A

JPH10146703A - Ｃｖｄダイヤモンド層

Info

Publication number: JPH10146703A
Application number: JP9206397A
Authority: JP
Inventors: John Lloyd Collins; ロイドコリンズジョン
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1998-06-02
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: ATE206488T1; KR100497693B1; ZA976542B; AU714582B2; CA2211705C; GB9616043D0; US5981057A; EP0822269A1; CA2211705A1; TW378167B; AU2943097A; JP4588129B2; JP2009039856A; DE69707071D1; EP0822269B1; DE69707071T2; KR980009531A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＶＤダイヤモンド層を提供すること。【解決手段】研磨工具へのインサートとして用いるた
めのＣＶＤダイヤモンド層であって、（ｉ）層が少なく
とも０．０５原子％の濃度でホウ素ドーパント原子を含
有すること；及び（ii）長さ１８ｍｍ、幅２ｍｍ及び厚
さ１．４ｍｍ以下のサンプルに対して三点曲げ試験によ
って測定して、テンション状態にある成核相による少な
くとも６００ＭＰａの平均引張り破断強度と、テンショ
ン状態にある成長面による少なくとも３００ＭＰａの平
均引張り破断強度を特徴とするＣＶＤダイヤモンド層。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はダイヤモンドに関
し、更に詳しくは、研磨工具のインサート（差込み工
具）としての使用に適する、化学蒸着（以下「ＣＶＤ」
と表す）によって得られるダイヤモンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶＤによって基体上に例えばダイヤモ
ンドのような物質を付着させる方法は現在充分に確立さ
れており、特許その他の文献に広範囲に述べられてい
る。ダイヤモンドを基体上に付着させる場合には、この
方法は一般に、解離時に原子形の水素又はハロゲン（例
えば、Ｆ、Ｃｌ）と、ラジカルを含有するＣ即ち炭素
と、例えばＣＨ_x、ＣＦ_x（ｘは１〜４でありうる）の
ような、他の反応性種とを生じ得るガス混合物を形成す
ることを含む。更に、酸素含有源は窒素の源及びホウ素
の源と同様に存在し得る。多くの工程では、ヘリウム、
ネオン、アルゴン等の不活性ガスも存在する。従って、
典型的な源のガス混合物は炭化水素Ｃ_xＨ_y（式中、ｘ
とｙはそれぞれ１〜１０でありうる）又はハロ炭化水素
Ｃ_xＨ_yＨａｌ _z（例えば、ＣＦ₄）又はＣＯ_x（式
中、ｘは１〜３でありうる）と、任意に下記：Ｏ₂、Ｈ
₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｂ₂Ｈ₆及び不活性ガスの１種以上
とを含有する。各ガスはその天然の同位体比で存在し得
る、又は相対的同位体比を人為的に制御し得る。例え
ば、水素はジュウテリウム又はトリチウムとして存在し
得、炭素は¹²Ｃ又は¹³Ｃとして存在し得る。源のガス混
合物の解離は例えばマイクロ波、レーザー、ＲＦエネル
ギー、フレーム、ホットフィラメント(hot filament)等
のエネルギー源によってもたらされ、かくして生成した
反応性ガス種は基体上に付着させられ、ダイヤモンドを
形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】研磨工具、特に切断工
具のインサートとしてＣＶＤダイヤモンド層が提案され
ている。ＣＶＤダイヤモンド層はこのような用途のため
に限定された商業的支持を見い出している。この理由の
１つは、ＣＶＤダイヤモンド層が不良な導電性を有し、
このことが通常のＥＤＭ技術を用いてこれらを切断イン
サートのために望ましい形に切断し、造形することを困
難にするからである。導電性を改良するためにホウ素ド
ーパント原子をＣＶＤダイヤモンド層に導入することが
提案されているが、これは層の強度の劣化をもたらして
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によると、研磨工
具のインサートとして用いるためのＣＶＤダイヤモンド
層は下記特徴：（ｉ）層が少なくとも０．０５原子％の濃度でホウ素ド
ーパント原子を含有し、実質的に全てのホウ素ドーパン
ト原子が好ましくは結晶格子内の置換位置に存在するこ
とと；（ii）好ましくは、１８ｍｍ長さ、２ｍｍ幅及び１．４
ｍｍ以下の厚さのサンプルに対して三点曲げ試験によっ
て測定して、テンション状態にある成核相による少なく
とも６００ＭＰａの平均引張り破断強度及びテンション
状態にある成長面による少なくとも３００ＭＰａの平均
引張り破断強度と；（iii)少なくとも１ｍｍ／分の放電加工（ＥＤＭ）切断
速度とを特徴とする。

【０００５】ＣＶＤダイヤモンド層中のホウ素ドーパン
ト原子は典型的に０．０５〜０．５原子％、好ましくは
０．１〜０．３重量％の量で存在する。ホウ素ドーパン
ト原子の実質的に全ては好ましくは置換位置に存在する
が、ホウ素ドーパント原子の一部は粒界に存在する。ホ
ウ素ドーパント原子の少なくとも８０％、好ましくは少
なくとも９０％がダイヤモンド層の結晶格子内の置換位
置に存在することができる。達成可能な、高いＥＤＭ切
断速度がこの証拠である。

【０００６】ホウ素ドーパント原子が層全体に均一に分
散することが好ましい。均一性が、層内の任意の１ｍｍ
³中のドーパント原子の濃度が他の１ｍｍ³量の濃度か
ら５〜１０％より大きく異ならないような均一性であ
る。ＣＶＤダイヤモンド層は高い強度をも特徴とする。
この強度は、成核面、即ち、ダイヤモンドの成核が生ず
る領域であるか、それとも成長面、即ち、成核領域上で
のダイヤモンドの成長が生ずる面であるかによって異な
る引張り破断強度によって測定される。

【０００７】層の厚さは、この層を配置すべき用途の性
質に応じて変化する。典型的に、この層は０．１〜３．
０ｍｍの厚さを有する。ＣＶＤダイヤモンド層は好まし
くは、例えば１００μｍ未満、典型的には５０μｍの平
均粒度を有する微粒子である。ＣＶＤダイヤモンド層は
単結晶であってもよいが、好ましくは多結晶である。

【０００８】この層はバッキングなし(unbacked)でも、
又は適当な炭化物形成金属若しくは焼結炭化物合金 (ce
mented carbide，超硬合金）によるバッキングつき(bac
ked)でもよい。典型的には、このような金属は遷移金属
族であり、このような炭化物は炭化タングステン、炭化
タンタル、炭化チタン又は炭化モリブデンである。この
層は一般に供給される場合のバッキングに結合される。

【０００９】さらに本発明によると、研磨工具は、この
工具の切断縁（cutting edge, 切削端）を与える、上述
したようなＣＶＤダイヤモンド層をその上に取り付けた
支持体を含む。工具は切断工具、バイト、フライス削り
工具又はドリルビットであることができる。支持体上へ
のＣＶＤ層の取付けはブレージング(brazing) 又は他の
方法によって行うことができる。本発明のＣＶＤダイヤ
モンド層は非鉄材料、プラスチック、木材、金属マトリ
ックス複合体（ＭＭＣ）の切断と旋盤加工、及び岩石掘
削に特別な用途を持つ。

【００１０】本発明のＣＶＤダイヤモンド層を用いる切
断工具の例を図１によって説明する。この図に関して、
切断工具はその１端部に溝１２を有する支持体又はシャ
ンク(shank) １０を含む。ＣＶＤダイヤモンド層１４は
溝に配置され、支持体に結合する。この層は切断点１６
を与える。この実施態様では、バッキングなしＣＶＤダ
イヤモンド層が示される。この層はバッキングつき層で
あることもでき、その場合にはバッキングは工具のＣＶ
Ｄダイヤモンド層１４と支持体１２との間に挟まれる。

【００１１】本発明のＣＶＤダイヤモンド層は炭素含有
ガスを解離させるためのエネルギー源として、例えば高
マイクロ波プラズマ蒸着、低周波数プラズマ蒸着、熱フ
ィラメント、ＤＣアークジェット、プラズマジェット等
のような方法を利用する、ＣＶＤダイヤモンド成長の周
知の条件を用いて製造することができる。このような方
法では、所望の特徴を有するＣＶＤダイヤモンド層を製
造するために、次の一般的条件が優先されるべきであ
る。

【００１２】（ｉ）ダイヤモンド成長が窒素又は酸素を
実質的に含まない（即ち、２ｐｐｍ未満）雰囲気の存在
下でおこなわれる。したがって、高度に純粋なガスのみ
が用いられるべきである。用いられるガスの流入窒素レ
ベルと酸素レベルとは１ｐｐｍ未満であるべきである。
存在する残留窒素又は酸素はプラズマ励起下で生じる脱
ガス(outgassing)現象に関係する。（ii）ホウ素ドーパントの源は例えば酸素及び窒素のよ
うな残留物の好ましくない源を実質的に含まないもので
あるべきであり、好ましくはホウ素と水素又は炭素とを
含有する化合物である。このような化合物の例はジボラ
ン（Ｂ₂Ｈ₆）である。ドーパントはインシトゥ(in si
tu) で気化又は加熱され、適当量のホウ素ドーパントを
反応ガス中に放出する純ホウ素金属であってもよい。（iii)マイクロ波出力ＣＶＤの場合には、高マイクロ波
出力（例えば、３〜３０ＫＷ）と高いガス圧（例えば、
４７０ｘ１０²Ｐａ、好ましくは１００〜３５０ｘ１０
²Ｐａ）とを用いて、高いプラズマ出力密度を得る。次
に、下記実施例を用いて本発明を説明する。

【００１３】

【実施例】実施例１この実施例では、マイクロ波プラズマＣＶＤ合成反応器
（ＣＶＤ技術分野では周知である）を主要蒸着装置とし
て用いた。ホウ素ドーピング済みＣＶＤダイヤモンドの
約２ｍｍ厚さまでの層を種々な基体上に付着させた。こ
の実施例では工学等級(engineering grade) タングステ
ンである炭化物形成基体上にＣＶＤダイヤモンド層を付
着させた。用いた基体は典型的に４〜８μｍの表面ざら
つき（Ｒ_a）を有した。これらの基体は全て、種々のグ
リース溶解性溶剤で清浄化し、脱イオン水で洗浄してか
ら、オーブン中で１２０℃において１〜２時間焼成し
た。これらの基体はダイヤモンド又は他の如何なる粉末
によっても摩滅されなかった、即ち、これらはＣＶＤダ
イヤモンド付着の前に如何なる意味でも接種されなかっ
た。

【００１４】基体をマイクロ波プラズマＣＶＤダイヤモ
ンド付着反応器中に装入し、ポンプ−パージ(pump-purg
e)操作をパージガスとしてＨ₂／Ａｒを用い、２時間に
渡って完成させたところ、２ｘ１０^-5ｍｂａｒ未満の系
の極限基底圧(ultimate basepressure)が生じ、１０分
間に渡ってリークアップ(leak-up) 率は０であった。Ｈ
₂／Ａｒの混合物を反応室に１６００：５０ｓｃｃｍの
Ｈ₂／Ａｒ比で導入し、プラズマを生成しながら、５ｍ
ｂａｒの圧力に維持した。次に、系へのマイクロ波出力
を適当に増加させ、基体の全面に広がるプラズマを維持
しながら、ガス圧を２７０ｍｂａｒの極限合成圧に上昇
させた。

【００１５】圧力を２７０ｍｂａｒに維持しながら、基
体をマイクロ波プラズマによって約９００℃の温度に達
するまで加熱した。この温度に達するや否や、１６０
０：４０ｓｃｃｍのＨ₂／ＣＨ₄比でＣＨ₄を導入し
た。メタンレベルは４０ｓｃｃｍよりも低くし得るが、
ＣＶＤダイヤモンド成長速度の低下に比べ性質又は性能
の改善は全く見い出されなかった。

【００１６】非ドーピングなしＣＶＤダイヤモンドの３
０分間の初期付着期間後に、純粋なＨ₂中で希釈した
０．０５％ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）ガスをガス混合物中に
１６００：５０：４０：２５ｓｃｃｍのＨ₂／Ａｒ／Ｃ
Ｈ₄／Ｂ₂Ｈ₆−Ｈ₂比で導入した。反応ガス圧は２７
０ｍｂａｒに維持し、基体温度は９５０℃に維持し、マ
イクロ波出力は４ｋＷに蒸着作業を通して維持した。最
初にＢ₂Ｈ₆−Ｈ₂をスイッチアウトした(switching-o
ut) 後に、ＣＨ₄をスイッチアウトすることによって、
蒸着作業を停止させ、次にスタート−アップの逆工程に
従い、基体温度を約１０分間に渡って４５０℃未満に低
下させた。

【００１７】ジボランガスはホウ素ドーパントと残留水
素とに比較的容易に分解するので、ジボランガスを用い
た。プラズマ中の活性化ホウ素は、成長がこれらの条件
下に維持されるならば、容易にＣＶＤダイヤモンドに取
り込まれる。他の有用なホウ素ドーパントの例はトリメ
チルホウ素と単体ホウ素であり、単体ホウ素の場合に
は、ホウ素金属の熱フィラメントを用いて、必要なガス
状又は単体ホウ素原子を得る。しかし、容易に分解され
ない又は好ましくない残留物（例えば、酸素又は窒素）
を含有する他のドーパント源は、これらの好ましくない
残留物の導入がＣＶＤダイヤモンドの質を低下させるの
で、攻撃的で（aggressive) 機械的な用途（例えば、金
属、木材、ＭＭＣ等の切断、フライス削り若しくは旋盤
加工）に適するＢドーピング済みＣＶＤダイヤモンドを
生じない。ガス相中に高レベルのジボランを用いた（及
び他のＢ含有ドーパントを用いた）、ＣＶＤダイヤモン
ド層中の対応する高レベルのホウ素を有するホウ素ドー
ピング済みＣＶＤダイヤモンド層は、一貫した物性を有
して、又は有用な切断工具若しくは他の機械的な用途製
品を製造するために必要な、高い物質の機械的強度と機
械的用途の性能を有して成長するとは報告されていな
い。

【００１８】１３８時間の合成作業の終了時に判明した
成長速度は、１．０２ｍｍの層厚さに対応して、約７．
４μｍ／時であった。その後の層の分析は、層が充分に
インターグローした(intergrown)、純粋な結晶の＜１１
０＞の好ましい配向を示した、これらの結晶は（１０
０）、（１１０）及び（１１１）面の均一に分布された
混合物であるように見られ、各々が公称粒度５０〜１０
０のほぼ同じサイズであった。この層はタングステン基
体に良好に付着し、離層又はクラッキングの徴候を示さ
なかった。ＳＥＭによる成長面の検査は層中に目立つ暴
露粒界又は他の大きな欠陥を示さなかった。ＳＥＭ設備
を用いたＥＤＸによる化学分析は、この装置ではＢは容
易に検出されないので、Ｃ以外の物質が存在しない
（０．１％レベル未満）ことを示した。

【００１９】層のホウ素含量の化学分析をＣａｍｅｃａ
３ｆＳＩＭＳ系を用いるＳＩＭＳによって実施した、こ
れはディスクの中央における０．１６原子％と外縁にお
ける０．３原子％のような、中央に比べて縁において２
倍多いホウ素というディスクを横切るホウ素濃度の変化
があることを示した。これはディスクの中央と縁との間
の僅かな温度差のために中央よりも縁においてダイヤモ
ンド中にホウ素が入りやすいことによると考えられる。

【００２０】ホウ素取り込みのこの変化は、ディスクの
縁での１．６Ω・ｃｍ（３．８ｘ１０²⁰ｃｃ^-1の測定さ
れたＢ取り込みに相当）の電気抵抗と、３．９ｍｍ／分
のＥＤＭ切断速度（ＳｏｎｄｉｃｋＥＤＭ装置を用い
る）とに比較した、四点プローブ法を用いたディスク中
央での３．７Ω・ｃｍ（１．７ｘ１０²⁰ｃｃ^-1の測定さ
れたＢ取り込みに相当）の測定された層の電気抵抗と、
２．２ｍｍ／分のＥＤＭ切断速度（ＳｏｎｄｉｃｋＥ
ＤＭ装置を用いる）とに表れる。高いＥＤＭ切断速度は
ホウ素の少なくとも８０％が置換位置にあることを実証
する。

【００２１】タングステン基体に強く付着した層を上述
した速度で切断した。また、この層をタングステンの化
学的エッチングによって層から取り外して、次に試験片
に切断して、この物質の機械的性質と、ディスクを横切
るその均一性と、旋盤加工とフライス削り用途における
その機械的性能とを測定した。ＥＤＭ切断速度はタング
ステン基体からの取り外しによって影響されず、２．２
〜３．９ｍｍ／分に留まった。

【００２２】ディスクを横切る機械的強度は高レベルの
ホウ素取り込みによって影響されないように思われ、成
長面強度は典型的に５５０〜６００ＭＰａであり、成核
面強度は１０５０〜１１００ＭＰａ（両方とも±５０Ｍ
Ｐａ）であった。これらの強度は１８ｍｍ長さ、２ｍｍ
幅のサンプルに対する三点曲げ試験によって測定された
引張り破断強度であった。フライス削り用途では、Ｂド
ーピング済みＣＶＤダイヤモンドは、ＭＭＣ及び１８％
Ｓｉ−Ａｌを旋盤加工する場合に、相当する高品質加工
物表面仕上げを有する同じ用途に用いられる商業的に入
手可能なＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）に比べて緩慢な
摩耗速度を示すことが判明している。

【００２３】実施例２実施例１に述べた条件と同様な条件を用いＣＶＤダイヤ
モンド層を製造した。但し、この場合、基体は典型的に
−２００Ｖ〜−４００Ｖのバイアス電圧において０．５
〜１ｍＡの典型的なバイアス電流によって負に偏って残
留した。このバイアスはプラズマに影響を与えなかった
が、ＣＶＤダイヤモンド層の粒度は層全体で１０〜３０
μｍに減少した。この微粒度はこの層を例えば旋盤加
工、フライス削り及び磨砕のような制御された機械的破
壊用途に理想的に適したものにする。更に、ＣＶＤダイ
ヤモンド層は、層内の任意の１ｍｍ³量中のドーパント
原子濃度が他の１ｍｍ³量中の濃度から５〜１０％より
大きく異ならないような、層を通してのホウ素ドーパン
ト原子分散の均一性を有することが判明した。同様な成
長条件は、例えばプラズマジェット、熱フィラメント、
ＤＣアーク等のような他のＣＶＤダイヤモンド成長方法
に適用可能である。

【００２４】実施例３エッジフライス削り実地試験では、実施例１に述べた方
法によって製造されたホウ素ドープトＣＶＤダイヤモン
ドを用いた、積層酸化物被覆床板（高い耐摩耗性と最少
の維持費のために販売) の切断は、６倍長さの床板を切
断することによってドーピングなしＣＶＤダイヤモンド
よりも性能が優れていた。切断ｍ当たりの初期工具フラ
ンク(flank) 摩耗も、同等なエッジ切断性能を有するド
ーピングなし工具の０．０３４ｍｍ／ｍに比べて０．０
２ｍｍ／ｍとかなり低く、このことはホウ素ドーピンズ
済みＣＶＤダイヤモンドの非常に高い耐摩滅性を示唆し
ており、その結果、非常に改良された工具寿命が可能に
なる。

【００２５】次の４種類の異なる層からラミネートを構
成した：ラミネートに耐摩耗性を与えるための保護アル
ミナ含浸ペーパー上部層（２５〜６２ｇ／ｍ²の種々な
重量（この耐摩滅性を工業用標準Ｔａｂｅｒ試験によっ
てモニターする）；マラミンを含浸させた装飾的層；厚
い（８〜１５ｍｍ）耐湿性ＭＤＦ（中密度ファイバーボ
ード）及びパネル平面度を保証するためのメラミンアン
ダーレイ。４層の全てを接着させ、圧縮し、高温結合さ
せて（約２１０℃）、容易に切断及びプロファイルされ
る(profiled)約２．５ｘ２ｍｍのボードを形成した。

【００２６】一定サイズに切断した後に、ボードにタン
グ(tongue)と溝プロフィルをミルする(mill)ために用い
たＨｏｍａｇエッジフライス削り機を用いて、パネルを
エッジフライス削りした。用いたカッターは、完成ボー
ドのエッジ品質が最高であるような微細仕上げ用カッタ
ーであり、操作者がボード切断長さの一定間隔におい
て、不良なボードエッジ品質のために使用から取り下げ
るべきかどうかを評価した。切断工具パラメータは下記
の通りであった。

【００２７】ブレード直径：２００ｍｍナイフ：８本クリアランス：１７゜フランク角度：１０゜レーク(lake)角度： −０．５゜〜−１゜ウェッジ角度：７８゜剪断角度：１５゜切断形式：上向きこれらの用途で、工具性能の質は切断ボードのかみ合い
エッジに関する許容可能なチップのサイズと数について
の操作者の評価により間接的に評価される。

【００２８】試験には標準エッジフライス削り操作を用
いて、ホウ素ドーピング済み及びドーピングなしダイヤ
モンドを用いた、８歯付きブレードを下記切断パラメー
タによってヘッド対ヘッドで(head-to-head)試験した。ブレード速度：６０００ｒｐｍ周辺速度：６２．８３ｍ／秒供給速度：５３ｍ／分供給／歯：１．１０ｍｍ／歯販売可能な積層床板製品を製造するためにおこなった４
回の試験の平均値は下記データを与え、これらはドーピ
ングなしダイヤモンド及び慣用的な多結晶ダイヤモンド
（ＰＣＤ）ナイフブレードの寿命に比べてホウ素ドーピ
ング済みダイヤモンドの寿命のかなりの増加を示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】切断ｍ当たりの初期工具フランク摩耗も、
同等なエッジ切断性能を有するドーピングなしダイヤモ
ンドの０．０３４ｍｍ／ｍに比べて０．０２ｍｍ／ｍと
かなり低く、このことはＢドーピング済みダイヤモンド
の非常に高い耐摩滅性を示唆しており、その結果、非常
に改良された工具寿命が可能になる。

【００３１】実施例４実施例１に述べた方法によって製造されたホウ素ドーピ
ング済みＣＶＤダイヤモンドの熱重量分析では、ホウ素
ドーピング済みＣＶＤダイヤモンドの酸化安定性が、同
じ方法で製造され、分析されたドーピングなしＣＶＤダ
イヤモンドの酸化安定性に比べて、かなり大きいことが
判明した。ホウ素ドーピンズ済みダイヤモンドは、ドー
ピングなしダイヤモンドに比べて、流動酸素流中で酸化
の進行の開始と完了の両方に対してかなり大きく耐性で
あった。

【００３２】ホウ素ドーピング済みＣＶＤダイヤモンド
とドーピングなしＣＶＤダイヤモンドとのディスクを
０．８ｍｍ厚さに合成し、成核面（約０．１ｍｍを除去
するため）と成長面（約０．２ｍｍを除去するため）と
を０．５ｍｍ厚さの最終厚さまで研磨した。その後、こ
れらをレーザー切断して、８．０ｘ２．０ｘ０．５ｍｍ
バー（約３０ｍｇ重量）を製造して、試験したサンプル
サイズと分析中に暴露されるサンプル面との均一さを保
証した。Ｂドーピング済みＣＶＤダイヤモンドバーのド
ーピングレベルはＣａｍｅｃａ３ｆ装置を用いるＳＩＭ
Ｓによって評価し（及びホウ素イオン注入済み天然ダイ
ヤモンドプレートと比較して）、約５ｘ１０²⁰／ｃｍ³
であることが判明した。ドーピングなしＣＶＤダイヤモ
ンドは同様に分析して、約１０¹⁴／ｃｍ³検出限界にお
いて検出可能なＢドーパントが存在しないことを保証し
た。両方の種類のＣＶＤダイヤモンド中に同様なレベル
（約１０¹⁶／ｃｍ³）で他の汚染物が存在することが判
明した。

【００３３】サンプルをＤｕＰｏｎｔ９９００ＴＧＡを
用いて、最大１１５０℃まで３０℃／分の温度ランプに
よって純粋な酸素流（７３ｓｃｃｍ）中で分析した。サ
ンプル温度（したがって、温度上昇時間）の関数として
物質の重量損失％が見られ、このことは酸化の開始と進
行が生じた温度を示唆する。ホウ素ドーピング済みＣＶ
Ｄダイヤモンドではドーピングなしダイヤモンドの約７
７５℃に比べて、約９２５℃で酸化が開始することがわ
かった。ホウ素ドーピング済みＣＶＤダイヤモンドはド
ーピングなしＣＶＤダイヤモンドの約９７５℃に比べ
て、約１１５０℃で完全に酸化された。これらの結果は
ホウ素ドーピングによる実質的な酸化安定性の増強を示
す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＣＶＤダイヤモンド層を用いた切断工
具の実施態様の透視図。

【符号の説明】

１０支持体１２溝１４ＣＶＤダイヤモンド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨工具へのインサートとして用いるた
めのＣＶＤダイヤモンド層であって、（ｉ）層が少なくとも０．０５原子％の濃度でホウ素ド
ーパント原子を含有すること；及び（ii）長さ１８ｍｍ、幅２ｍｍ及び厚さ１．４ｍｍ以下
のサンプルに対して三点曲げ試験によって測定して、テ
ンション状態にある成核相による少なくとも６００ＭＰ
ａの平均引張り破断強度と、テンション状態にある成長
面による少なくとも３００ＭＰａの平均引張り破断強度
を特徴とするＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項２】層中のホウ素ドーパント原子が０．０５
〜０．５原子％の量で存在する、請求項１記載のＣＶＤ
ダイヤモンド層。
【請求項３】層中のホウ素ドーパント原子が０．１〜
０．３原子％の量で存在する、請求項１記載のＣＶＤダ
イヤモンド層。
【請求項４】実質的に全てのホウ素ドーパント原子が
ダイヤモンド層の結晶格子内の置換位置に存在する、請
求項１〜３のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモンド
層。
【請求項５】ホウ素ドーパント原子の少なくとも８０
％がダイヤモンド層の結晶格子内の置換位置に存在す
る、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤ
モンド層。
【請求項６】ホウ素ドーパント原子の少なくとも９０
％がダイヤモンド層の結晶格子内の置換位置に存在す
る、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤ
モンド層。
【請求項７】ホウ素ドーパント原子が層全体に均一に
分散している、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＣ
ＶＤダイヤモンド層。
【請求項８】均一性が、層内の任意の１ｍｍ³中のド
ーパント原子の濃度が他の１ｍｍ³量の濃度から５〜１
０％より大きく異ならないような均一性である、請求項
７記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項９】少なくとも１ｍｍ／分の放電加工切断速
度を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＣＶ
Ｄダイヤモンド層。
【請求項１０】０．１〜３．０ｍｍの厚さを有する、
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモン
ド層。
【請求項１１】単結晶ダイヤモンドである、請求項１
〜１０のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１２】多結晶ダイヤモンドである、請求項１
〜１１のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１３】微粒子である、請求項１〜１２のいず
れか１項に記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１４】１００μｍ未満の平均粒度を有する、
請求項１３記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１５】５０μｍ未満の平均粒度を有する、請
求項１３記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１６】バッキングにまで曲げられている、請
求項１〜１５のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモン
ド層。
【請求項１７】バッキングが炭化物形成金属及び焼結
炭化物合金から選択される、請求項１６記載のＣＶＤダ
イヤモンド層。
【請求項１８】研磨工具のために切削点又は切削端を
与える請求項１〜１７のいずれか１項に記載のＣＶＤダ
イヤモンド層が、支持体の上に取り付けられた該支持体
を有する研磨工具。