KR19990007993A - 기상 합성에 의해 형성된 다이아몬드 피복물 - Google Patents

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다나베 히로까즈
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Abstract

견고하게 고착한 다이아몬드 피복물은 피복의 어떠한 휨도 야기하지 않고 기상 합성에 의해 기저 재료상에 다이아몬드 피복을 형성함으로써 제조된다. 다이아몬드 피복층은 전기 방전이나 레이저 빔에 의해 형성된 다수의 공극을 가지며 0.0001 내지 0.2 ㎜ 의 깊이 및 0.001 내지 0.2 ㎜ 의 직경을 갖는 기저 재료의 표면상에 형성된다. 공극은 그루브를 형성하기 위해 상호 결합될 수 있다. 기저 재료의 적당한 보기는 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘, 텅스텐 카바이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 또한 텅스텐 카바이드와 코발트 및/또는 니켈로 주로 이루어진 초경합금을 포함한다.

Description

기상 합성에 의해 형성된 다이아몬드 피복물
본 발명은 다이아몬드 피복용 기저 재료 및 절삭 칩, 드릴 및 엔드 밀과 같은 절삭 공구용으로 사용되는 다이아몬드 피복의 제조 공정에 관한 것이다. 특히, 다이아몬드 피복 및 어떠한 휨 (warpage) 이 없는 평판형상을 가지고 형성시 다이아몬드 피복속에 형성되는 내부 응력의 분산 감소로 기저 재료와 단단하게 고착하는 다이아몬드 피복의 제조 방법에 관한 것이다.
다이아몬드의 기상 합성의 전개에 따르면, 기상 합성으로 형성된 다이아몬드 피복 공구의 발전은 활발하게 진행되었으며, 다이아몬드는 절삭 칩, 드릴 및 엔드 밀과 같은 공구용 기저 재료상에 피복되었다. 직접 기상으로 공구용 기저 재료상에 다이아몬드를 피복하는 경우에 있어서, 다이아몬드 피복은 기저 재료와 다이아몬드간의 다른 열팽창 계수로 인해 발생하는 응력, 즉 피복후 냉각시로부터 기저 재료상에 다이아몬드의 피복시 온도 차이로부터 발생하는 잔류 응력에 기인하는 몇가지 방법으로 기저 재료로부터 박리될 수 있기 때문에, 실용적인 사용이 곤란하다. 반면에, 다이아몬드는 기상 합성으로 특정 기저 재료에 우선 피복되고, 그 후 얻어진 다이아몬드 피복의 기저 재료가 기저 재료와 공구로써 직접적으로 부착하는 것과 같이 공구로써 납땜되거나, 기저 재료가 다이아몬드 표면과 공구로써 직접적으로 부착하는 것과 같이 공구로써 납땜후 연마에 의해 제거되거나, 또는 단지 다이아몬드 피복이 다이아몬드가 피복된 기저 재료로부터 다이아몬드 박리에 의해 공구로써 납땜된다. 이러한 방법에 있어서, 다이아몬드 피복의 두께가 두꺼울수록, 잔류 응력이 증가하며, 또한 얇은 기저 재료의 경우에, 다이아몬드 피복의 기저 재료의 휨이 생긴다. 한번 휨이 일어난다면, 평탄함이 많은 시간과 노동력을 필요로하는 만큼 피복 표면을 연마하는 것과 같은 곤란함이 증가하거나, 다이아몬드 피복은 공구로써 납땜시 균열이 발생하기 쉽다. 예를 들면, 일본 공개 공보 헤이 1-167211, 헤이 3-197677 및 헤이 4-99278 호에 피복의 형성이 기저 재료상에 다이아몬드 피복을 형성할시 견고한 고착을 향상시키기 위해서 복수의 단계로 행해지며, 또한 석출된 피복이 다층 구조라는 것을 개시하였다. 게다가, 일본 공개 공보 헤이 5-306195 호는 다이아몬드 피복을 형성할시 피복의 휨 방지에 관해 개시하였다.
일본 공개 공보 헤이 1-167211 호는 다이아몬드류의 카본 피복 및 비정질 카본의 고농도를 함유하는 다이아몬드류 카본층과 비정질 카본의 저농도를 함유하는 다이아몬드류의 카본층으로 이루어져 있는 작은 피복 응력과 부드럽고 평탄한 표면을 갖는 그것의 합성을 게재하였다. 본 발명의 목적은 렌즈나 창 및 자기 디스크의 방어막의 피복을 위해 평탄한 표면과 고광투과율을 갖는 다이아몬드류 카본과, 또한 기저 재료의 온도, 마이크로웨이브와 주파수등과 같은 전자기 웨이브 에너지, 원탄소의 농도, 또한 반응 압력을 주기적으로 변화함으로써 얻어진 비정질 카본의 저농도를 함유하는 다이아몬드류 카본층과 비정질 카본의 고농도를 함유하는 다이아몬드류 카본층으로부터 선택적으로 석출한 다이아몬드류 카본층을 얻는 것이다. 그러나, 본 발명의 목적은 평탄한 표면과 고광 투과율을 갖는 다이아몬드류 카본층을 얻는 것이며, 또한 피복을 형성한 후 랩핑 (lapping) 과 같은 표면 연마없이 부드럽고 평탄한 표면을 갖는 피복을 얻기 위해서, 가장 상단의 표면층은 고농도 비정질 카본을 함유하는 다이아몬드류 카본층의 낮은 경도를 제외하고 부드럽고 평탄한 표면을 가지는 것이 요구되며, 따라서, 불충분한 내마모성 때문에 공구용으로 단단한 피복층으로서 이용하기에는 적당하지 않다.
일본 공개 공보 헤이 제 3-197677 호는 다이아몬드 피복 공구 및 초경합금, 서밋 (cermit), 실리콘 질화물 신터링 (sintering), 또는 알루미늄 산화물 신터링과 같은 기저 재료상에 피복된 다층 다이아몬드를 가지는 그것의 제조 공정을 개시하였으며, 기저 재료는 제 1 층의 불순물 조성이 제 2 층의 불순물 조성보다 더 높고 제 1 층의 다이아몬드 결정립의 크기가 제 2 층의 다이아몬드 결정립의 크기보다 더 작다. 본 발명은, 제 1 층의 피복이 필라멘트 CVD 로 형성되고, 그 후 제 2 층의 피복이 플라즈마 CVD 로 형성되는 것과 같이, 각기 다른 형성 공정을 필요로 한다. 따라서, 예를 들면, 생산성의 결여 및 제 1 층의 형성후 피복 표면상에 먼지 입자와 같은 불순물의 증착에 기인하여 제 2 층에 결점을 형성할 수 있는 것과 같은 몇가지 문제를 가진다.
일본 공개 공보 헤이 제 4-99278 호는 단단한 재료로 형성된 다층 다이아몬드 피복층을 갖는 다이아몬드 피복 공구를 개시하였으며, 다층 다이아몬드 피복층은 다이아몬드를 제외하고 탄소 화합물을 각기 포함하고 포함하지 않는 다이아몬드 피복층의 직경이 0.5-200㎛ 인 일층보다 더 작지 않다. 본 발명은 수용된 전체 피복층의 충격을 완화하고 다이아몬드를 제외한 카본 화합물을 포함하지 않는 다이아몬드층과 기저 재료사이의 다이아몬드와 동일 화합물인 비정질 카본형의 카본 화합물로 이루어진 높은 인성 다이아몬드층을 형성함으로써 동 시간에서 내마모성과 내박리를 가지도록 하는 것이다. 그러나, 피복속에 형성된 내부 응력은 피복의 두께를 증가함으로서 증가되고, 따라서, 피복이 쉽게 박리되는 문제를 가진다.
기저 재료가 석출된 다이아몬드 피복의 표면 형성이 기저 재료로부터 제거되어 얻어진 다이아몬드 박막과, 또한 기저 재료의 곡률 방향과 반대하여 휜 기저 재료로부터 제거되는 박막속으로 미리 예측 가능한 내부 인장 강도를 보정하는 곡률 반경을 갖는 철부 형상이기 때문에, 일본 공개 공보 헤이 제 5-306195 호는 풀어진 내부 인장 강도 및 평탄성을 갖는 CVD 다이아몬드 박막의 제조 공정을 개시하였다. 본 발명의 특징은 기저 재료상에 다이아몬드 피복의 석출시 피복내 내부 응력에 의해 형성된 피복의 휨을 보정하기 위해 철부 형상으로서 기저 재료를 수행하는 것이다. 그러나, 피복속에 형성된 내부 응력은 형성 속도를 증가함으로서 증가되고 다이아몬드 피복의 형성 조건은 다이아몬드 피복의 형성 장비와 형성 조건에 의해 변화하기 때문에 기저 재료의 철부 형상의 정도에 따라 정밀하게 조절되어야 할 필요가 있으며, 따라서 실용성이 저하된다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 피복의 어떠한 휨을 야기함이 없이 기상 합성에 의해 기저 재료상에 다이아몬드 피복을 형성하여 견고하게 고착한 다이아몬드 피복을 제공하는 것이다.
본 발명에서 다이아몬드 피복층은 기상 합성에 의해 다수의 공극을 갖는 기저 재료의 표면상에 형성된 다이아몬드 피복층을 가진다.
공극은 전기 방전 또는 레이저 빔에 의해 형성되는 것이 바람직하고 0.0001-0.2 ㎜, 특히 0.01-0.15 ㎜ 의 깊이와 0.001-0.2 ㎜, 특히 0.01-0.1 ㎜ 의 직경을 갖는 것이 바람직하다.
게다가, 공극은 그루브를 형성하기 위해 상호 결합되는 것이 바람직하다.
기저 재료의 적당한 보기는 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘, 텅스텐 카바이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 및 주로 텅스텐 카바이드와 코발트 및/또는 니켈로 구성되는 초경합금의 어느 하나를 포함한다.
본 발명으로부터, 전기 방전이나 레이저 빔 방사에 의해 형성된 다수의 공극을 갖는 기상 합성으로 기저 재료상에 다이아몬드 피복을 형성하여 만들어진 앵커 (anchor) 효과에 의해 기저 재료를 갖는 견고하게 고착한 다이아몬드 피복을 얻는 것이 가능하다.
도 1 은 기저 재료상에 도시된 지그재그로서 배열된 점의 패턴도.
도 2 는 기저 재료상에 도시된 지그재그로서 배열된 원의 패턴도.
도 3 은 기저 재료상에 도시된 직사각형 격자의 패턴도.
도 4 는 기저 재료상에 도시된 벌집 모양의 패턴도.
본 발명은 이하에 언급된 보기에 의해 더 상세히 서술될 것이다.
본 발명에서 기상 합성에 의해 다이아몬드 피복을 형성하는데 사용할 수 있는 기저 재료는 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 철, 구리, 은, 금, 백금, 망간, 니켈, 코발트, 탄타륨, 티타늄, 크롬, 및 지르코늄과 같은 금속, 붕소와 흑연과 같은 비금속 원소, 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드, 및 탄타륨 카바이드와 같은 카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아와 같은 산화물, 붕소 질화물, 실리콘 질화물, 티타늄 질화물과 같은 질화물, 및 텅스텐 카바이드와 코발트 및/또는 니켈로 주로 구성되어 있거나 부가적으로 티타늄 카바이드 및/또는 탄타륨 카바이드로 구성되어 있는 초경합금을 포함한다. 그러나, 기저 재료상에 석출하는 다이아몬드와 다른 작은 열팽창계수를 가지는 상기 보기가 바람직하며 또한 경제성과 실용성의 관점으로부터, 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘, 텅스텐 카바이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 및 주로 텅스텐 카바이드와 코발트로 이루어진 초경합금은 본 발명에 있어서 다이아몬드를 형성하는 기저 재료로서 적당하다.
기저 재료와 앵커 효과에 의해 표면상에 형성된 다이아몬드 피복과의 견고한 고착성을 향상하기 위해서, 상기 언급된 기저 재료의 표면은 0.0001-0.2 ㎜, 바람직하게는 0.01-0.15 ㎜ 의 깊이와 0.001-0.2 ㎜, 바람직하게는 0.01-0.1 ㎜ 의 직경을 갖는 다수의 공극 (단일 공극, 간헐적으로 결합된 공극, 또는 상호 연속적으로 결합한 공극에 의해 형성된 그루브) 을 가진다.
이러한 공극은 다수의 점, 선 (직선이나 곡선), 원, 크립스 (cllipses), 다각형, 및 그것의 조화된 기하학적 패턴이나 일정치 않는 패턴을 가진다. 예를 들면, 공극에 의해 형성된 기하학적 패턴은 점, 원, 및 다각형에 의해 일정한 피치 (pitch) 로 지그재그로서 배열될 수 있거나 일련의 공극에 의해 형성되고, 그루브는 상호 연속적으로 결합하고, 또한 동일 거리로 두 종류의 평행선으로서 형성되고, 상호 90 도 각도로 교차할 수 있으며, 또한 정사각형 실 (square stitch) 격자의 그루브를 형성할 수 있다. 게다가, 다수의 그루브는 다이아몬드 숫돌로써 기저 재료의 표면을 연마함으로써 일정치 않게 배열될 수 있다.
0.0001 ㎜ 보다 작은 공극의 깊이는 충분한 앵커 효과를 얻을 수 없으며, 특히 형성된 두꺼운 다이아몬드 피복의 경우에, 피복의 박리가 쉽게 발생한다.
반면에, 공극의 깊이가 0.2 ㎜ 이상일 경우, 피복의 견고한 고착효과의 향상이 포화되므로, 따라서 더 깊은 공극이 필요하지 않다.
또한, 공극을 형성하기 위해서 YAG 를 방사하는 경우에, 빔이 집중되었다 할지라도, 0.001㎜ 이하로 형성된 공극의 직경을 생산하는 것은 곤란하다. 그러나, 공극의 깊이가 0.2㎜ 이상일 경우, 충분한 앵커 효과는 얻어질 수 없으며, 따라서, 피복의 박리가 쉽게 발생한다.
게다가, 단일 공극 또는 기하학적인 패턴의 피치, 형성된 공극, 격자, 또는 기하학적인 패턴의 거리, 또는 기하학적인 패턴의 긴 직경이 5㎜ 길이 이하일 때, 피복의 충분하고 견고한 고착이 얻어진다.
상술한 바와 같이, 깊이가 0.0001-0.2㎜ 인 공극을 기저 재료의 표면상에 형성한다면, 기저 재료와 다이아몬드 피복간의 견고한 고착이 앵커 효과에 의해 얻어질 수 있다.
기저 재료의 표면상에 공극을 형성하기 위한 방법으로서, 예를 들면, YAG 레이저를 사용하는 것이 바람직하고 엑시머 (excimer) 레이저 및 탄산 가스 레이저와 같은 레이저가 사용될 수 있으며, 또한 다이아몬드 숫돌, 이온 빔, 및 포토레지스트와 같은 방법을 사용하는 것이 가능할 수 있다.
다이아몬드를 피복하기 위해서 미리 와이어 방전 기계와 같은 전기 방전으로 절단된 기저 재료의 표면을 사용하는 것이 가능하고, 또한 기저 재료와 다이아몬드 피복간의 고착이 상술한 바와 같이 표면상에 공극을 만듬으로써 더욱 견고하게 된다.
다음으로, 다이아몬드 피복이 수소와 탄화수소로 이루어진 작동 가스에서 기상 합성에 의해 상술한 기저 재료의 표면상에 형성된다. 마이크로웨이브 플라즈마 CVD, 필라멘트 CVD, DC 플라즈마 CVD, 및 RF 플라즈마 CVD 가 기상 합성으로서 적용될 수 있고, 또한 마이크로웨이브 플라즈마 CVD 가 형성 조건을 쉽게 제어하기 때문에 본 발명에 사용하는 것이 바람직하다. 메탄, 에탄, 프로판, 및 부탄과 같은 포화 탄화수소, 에틸렌, 프로필렌, 및 아세틸렌과 같은 불포화 탄화수소, 메탄올, 부탄올, 및 이소프로판올과 같은 알코올, 아세톤과 메틸 에틸 케톤과 같은 케톤, 및 벤젠과 톨루엔과 같은 방향족 화합물은 작동 가스에서 원 탄소와 마찬가지로 탄화수소로서 사용될 수 있고, 또한 경제성과 실용성의 관점에서, 메탄의 사용이 바람직하다. 탄화수소는 일정한 부피비로 수소와 혼합된다. 사정에 따라서, 아르곤과 같은 비활성 가스를 더 혼합함으로써 혼합 가스를 묽게하는 것이 가능하다. 혼합 가스는 일정 압력으로 반응 챔버속으로 공급된다. 마이크로웨이브 출력은 작동 가스에 인가되고 다이아몬드 피복은 기저 재료상에 형성된다.
상술한 바와 같이 얻어진 다이아몬드 피복은 숫돌 공구 사용의 경우에 다이아몬드 피복을 형성함으로써 사용된다. 반면에, 절삭 공구와 내마모성 연마 공구 사용의 경우에 있어서, 다이아몬드 피복의 표면은 랩핑후에 공급된다.
보기 1 :
94% 의 텅스텐 카바이드와 6% 의 코발트로 이루어진 직경이 20㎜ 인 초경합금은 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 선택되고 와이어 전기 방전 기계에 의해 두께가 0.7㎜ 로 절단된다.
일정하지 않게 배열된 패턴 (공극 1번), 도 1-4 에 도시된 바와 같이 지그재그로 배열된 점의 패턴 (공극 2, 3번), 지그재그로 배열된 원의 패턴 (공극 4, 5번), 직사각형 격자 패턴 (공극 6, 7번), 또는 표 1 의 조건에서 YAG 레이저에 의해 기저 재료의 표면상에 벌집 모양의 패턴 (공극 8번) 및 공극을 형성하지 않는기저 재료는 각각 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 생산된다.
이러한 기저 재료는 아세톤속에서 초음파적으로 씻겨지고, 그 후 두께가 0.25-0.3㎜ 인 다이아몬드 피복이 마이크로웨이브 플라즈마 CVD 에 의해 형성된다.
얻어진 다이아몬드 피복의 휨이 이차원 표면 조성 (粗性) 미터기에 의해 최대 편향 (휨) 으로서 측정되고 피타고라스 정리로부터 계산된 곡률반경 (R) 에 의해 평가된다.
또한, 다이아몬드 피복과 기저 재료간의 고착은 형성된 다이아몬드 피복의 박리 정도를 시각적으로 조사함으로써 평가된다. 이런 결과가 표 2 에 도시되었다.
곡률반경의 측정
측정 장비 : TOKYO SEMITSU Co,Ltd. 에 의해 제조된 이차원 조도 미터기 Surcom 1500 A.
측정 방법 :
1. 측정 표면 : 기저 재료 표면 또는 석출된 다이아몬드 피복 표면.
2. 측정 방법 및 계산법 :
거리를 갖는 두점 사이의 휨 (최대 편향 : h) : 기저 재료 표면 또는 다이아몬드 피복 표면상 L (21) 이 측정되고 곡률반경 (R) 은 피타고라스 정리를 사용하여 언급된 방정식으로부터 계산된다. 즉,
(R-h)2+ 12= R2; R = (12+ h2)/2h
R 의 값이 500 보다 작다면, 형성된 다이아몬드 피복의 휨이 더욱 커지고, 따라서, 본 발명에 있어서, 500 이하가 통과 등급이다.
보기 2 :
99% 의 텅스텐 카바이드와 1% 의 코발트로 이루어진 직경이 20㎜ 인 초경합금은 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 선택되고 다이아몬드 절단기에 의해 두께가 0.7㎜ 로 절단되고, 그 후 표면은 표면 연마 공구로 표면을 거울같이 연마한다.
다음으로, YAG 레이저에 의해 표 1 에 도시된 바와 같이 공극 6번을 형성하는 기저 재료와 공극을 형성하지 않는 기저 재료가 각각 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 생산된다. 기저 재료는 아세톤속에서 초음파적으로 씻겨지고, 그 후 두께가 0.25-0.3㎜ 인 다이아몬드 피복이 서술된 보기 1과 동일 조건에서 마이크로웨이브 플라즈마 CVD 에 의해 형성된다. 얻어진 다이아몬드 피복의 휨 (곡률반경 R) 과 형성된 다이아몬드 피복의 박리 정도가 표 3 에 도시되었다.
보기 3:
직경이 20㎜ 인 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 카바이드, 및 실리콘 카바이드가 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 선택되고 와이어 전기 방전 기계로 0.6-0.7㎜의 두께로 절단된다. 보기 1 과 마찬가지로, 서술된 표 1 의 조건에서 YAG 레이저에 의해 공극 3번과 공극 4번을 형성하는 기저재료와 공극을 형성함이 없는 기저 재료가 각각 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 생산된다.
기저 재료는 아세톤속에서 초음파적으로 씻겨지고, 그 후 두께가 0.25-0.3㎜ 인 다이아몬드 피복이 서술된 보기 1과 동일 조건에서 마이크로웨이브 플라즈마 CVD 에 의해 형성된다. 얻어진 다이아몬드 피복의 휨 (곡률반경 R) 과 형성된 다이아몬드 피복의 박리 정도가 표 4 와 표 5 에 도시되었다.
보기 4 :
두께가 1㎜ 인 상업적인 실리콘 웨이퍼와 실리콘 질화물 웨이퍼가 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 선택되고 30㎜ 의 정사각형으로 절단된다. 보기 1 과 마찬가지로, 서술된 표 1 의 조건에서 YAG 레이저에 의해 공극 8번을 형성하는 기저재료와 공극을 형성함이 없는 기저 재료가 각각 다이아몬드 피복의 기저 재료용으로 생산된다.
기저 재료는 아세톤속에서 초음파적으로 씻겨지고, 그 후 두께가 0.25-0.3㎜ 인 다이아몬드 피복이 서술된 보기 1과 동일 조건에서 마이크로웨이브 플라즈마 CVD 에 의해 형성된다. 얻어진 다이아몬드 피복의 휨 (곡률반경 R) 과 형성된 다이아몬드 피복의 박리 정도가 표 6 에 도시되었다.
보기에 나타낸 바와 같이, 적은 휨과 평탄한 형상의 다이아몬드 피복이 다이아몬드 숫돌이나 YAG 레이저에 의해 기저 재료의 표면상에 얻어진다. 견고하게 고착한 다이아몬드 피복이 또한 얻어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 피복의 어떠한 휨을 야기함이 없이 기상 합성으로 기저 재료상에 다이아몬드 피복을 형성함으로서 만들어진 견고하게 고착한 다이아몬드 피복을 제공하는 것이 가능하다.

Claims (6)

  1. 다수의 공극을 갖는 기저 재료의 표면상에 기상 합성에 의해 형성된 다이아몬드 피복층을 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 피복.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공극이 전기 방전이나 레이저 빔에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 피복.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공극이 0.0001-0.2㎜ 의 깊이와 0.001-0.2㎜ 의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 피복.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공극이 0.01-0.15㎜ 의 깊이와 0.01-0.1㎜ 의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 피복.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 공극이 그루브를 형성하기 위해서 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 피복.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 기저 재료는 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘, 텅스텐 카바이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 및 텅스텐 카바이드와 코발트 및/또는 니켈로 이루어진 초경합금의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 피복.
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Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9703571D0 (en) * 1997-02-20 1997-04-09 De Beers Ind Diamond Diamond-containing body
DE19843344A1 (de) * 1998-09-22 2000-03-23 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
FR2801234A1 (fr) * 1999-06-22 2001-05-25 Gaillard Jacques Outils de coupe avec revetement diamant cvd pour l'usinage sur machines outils (cvd=chimique vapeur deposition)
US6592985B2 (en) 2000-09-20 2003-07-15 Camco International (Uk) Limited Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material
KR100865271B1 (ko) 2000-09-20 2008-10-27 캠코 인터내셔널 (유케이) 리미티드 촉매 물질이 고갈된 면을 갖는 다결정 다이아몬드
US6595506B1 (en) * 2000-11-17 2003-07-22 Epion Corporation Apparatus and method for reduced particulate generation during workpiece handling
US8220489B2 (en) 2002-12-18 2012-07-17 Vapor Technologies Inc. Faucet with wear-resistant valve component
US8555921B2 (en) 2002-12-18 2013-10-15 Vapor Technologies Inc. Faucet component with coating
US7866342B2 (en) 2002-12-18 2011-01-11 Vapor Technologies, Inc. Valve component for faucet
US7866343B2 (en) 2002-12-18 2011-01-11 Masco Corporation Of Indiana Faucet
JP5208419B2 (ja) 2003-05-27 2013-06-12 エレメント シックス （ピーティーワイ） リミテッド 多結晶ダイアモンドの研磨要素
GB2408735B (en) 2003-12-05 2009-01-28 Smith International Thermally-stable polycrystalline diamond materials and compacts
US7824498B2 (en) * 2004-02-24 2010-11-02 Applied Materials, Inc. Coating for reducing contamination of substrates during processing
US7647993B2 (en) 2004-05-06 2010-01-19 Smith International, Inc. Thermally stable diamond bonded materials and compacts
US7730977B2 (en) * 2004-05-12 2010-06-08 Baker Hughes Incorporated Cutting tool insert and drill bit so equipped
US7608333B2 (en) 2004-09-21 2009-10-27 Smith International, Inc. Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions
EP1815042A2 (en) * 2004-10-21 2007-08-08 Element Six Limited Diamond coated surfaces
US8197936B2 (en) 2005-01-27 2012-06-12 Smith International, Inc. Cutting structures
US7497280B2 (en) * 2005-01-27 2009-03-03 Baker Hughes Incorporated Abrasive-impregnated cutting structure having anisotropic wear resistance and drag bit including same
US7493973B2 (en) 2005-05-26 2009-02-24 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond materials having improved abrasion resistance, thermal stability and impact resistance
US7377341B2 (en) 2005-05-26 2008-05-27 Smith International, Inc. Thermally stable ultra-hard material compact construction
US20070026205A1 (en) 2005-08-01 2007-02-01 Vapor Technologies Inc. Article having patterned decorative coating
US7726421B2 (en) 2005-10-12 2010-06-01 Smith International, Inc. Diamond-bonded bodies and compacts with improved thermal stability and mechanical strength
US8028771B2 (en) 2007-02-06 2011-10-04 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability
US7942219B2 (en) 2007-03-21 2011-05-17 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability
US9297211B2 (en) 2007-12-17 2016-03-29 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond construction with controlled gradient metal content
US8083012B2 (en) 2008-10-03 2011-12-27 Smith International, Inc. Diamond bonded construction with thermally stable region
EP2221515A1 (de) * 2009-02-24 2010-08-25 Grundfos Management A/S Gleitringdichtung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitringdichtung
US8951317B1 (en) 2009-04-27 2015-02-10 Us Synthetic Corporation Superabrasive elements including ceramic coatings and methods of leaching catalysts from superabrasive elements
WO2010129811A2 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Smith International, Inc. Cutting elements with re-processed thermally stable polycrystalline diamond cutting layers, bits incorporating the same, and methods of making the same
US9352447B2 (en) 2009-09-08 2016-05-31 Us Synthetic Corporation Superabrasive elements and methods for processing and manufacturing the same using protective layers
SA111320374B1 (ar) 2010-04-14 2015-08-10 بيكر هوغيس انكوبوريتد طريقة تشكيل الماسة متعدد البلورات من الماس المستخرج بحجم النانو
GB2483475B (en) * 2010-09-08 2015-08-05 Dormer Tools Ltd Bore cutting tool and method of making the same
US8741010B2 (en) 2011-04-28 2014-06-03 Robert Frushour Method for making low stress PDC
US8858665B2 (en) 2011-04-28 2014-10-14 Robert Frushour Method for making fine diamond PDC
US8974559B2 (en) 2011-05-12 2015-03-10 Robert Frushour PDC made with low melting point catalyst
US8828110B2 (en) 2011-05-20 2014-09-09 Robert Frushour ADNR composite
US9061264B2 (en) 2011-05-19 2015-06-23 Robert H. Frushour High abrasion low stress PDC
CN102651331A (zh) * 2011-06-14 2012-08-29 京东方科技集团股份有限公司 基板托盘及柔性电子器件制造方法
US9144886B1 (en) 2011-08-15 2015-09-29 Us Synthetic Corporation Protective leaching cups, leaching trays, and methods for processing superabrasive elements using protective leaching cups and leaching trays
EP2722416A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-23 Sandvik Intellectual Property AB Coated cemented carbide cutting tool with patterned surface area
US9140072B2 (en) 2013-02-28 2015-09-22 Baker Hughes Incorporated Cutting elements including non-planar interfaces, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming cutting elements
US9550276B1 (en) 2013-06-18 2017-01-24 Us Synthetic Corporation Leaching assemblies, systems, and methods for processing superabrasive elements
US9789587B1 (en) 2013-12-16 2017-10-17 Us Synthetic Corporation Leaching assemblies, systems, and methods for processing superabrasive elements
US10807913B1 (en) 2014-02-11 2020-10-20 Us Synthetic Corporation Leached superabrasive elements and leaching systems methods and assemblies for processing superabrasive elements
US9908215B1 (en) 2014-08-12 2018-03-06 Us Synthetic Corporation Systems, methods and assemblies for processing superabrasive materials
US11766761B1 (en) 2014-10-10 2023-09-26 Us Synthetic Corporation Group II metal salts in electrolytic leaching of superabrasive materials
US10011000B1 (en) 2014-10-10 2018-07-03 Us Synthetic Corporation Leached superabrasive elements and systems, methods and assemblies for processing superabrasive materials
US12065357B2 (en) 2015-02-09 2024-08-20 Saeed Alhassan Alkhazraji Process for manufacturing a pure porous 3D diamond
US20160230310A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-11 Saeed Alhassan Alkhazraji Process of manufacturing pure porous diamond
US10723626B1 (en) 2015-05-31 2020-07-28 Us Synthetic Corporation Leached superabrasive elements and systems, methods and assemblies for processing superabrasive materials
RU2634098C2 (ru) * 2015-12-09 2017-10-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ получения алмазной плёнки на твердосплавных изделиях из карбида вольфрама
US10584412B2 (en) 2016-03-08 2020-03-10 Ii-Vi Delaware, Inc. Substrate comprising a layer of silicon and a layer of diamond having an optically finished (or a dense) silicon-diamond interface
US10900291B2 (en) 2017-09-18 2021-01-26 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond elements and systems and methods for fabricating the same
EP3501694A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-26 HIPtec AS A method for manufacturing a metal based component having a cavity, and a metal based component having a cavity
WO2023181106A1 (ja) * 2022-03-22 2023-09-28 国立大学法人名古屋工業大学 ダイヤモンド被覆体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5413772A (en) * 1987-03-30 1995-05-09 Crystallume Diamond film and solid particle composite structure and methods for fabricating same
JPH0597582A (ja) * 1991-10-09 1993-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd ダイヤモンド薄膜の堆積方法
JP2670000B2 (ja) * 1992-03-11 1997-10-29 昭和電工株式会社 ダイヤモンド薄膜形成法
JP3448884B2 (ja) * 1992-12-15 2003-09-22 日本精工株式会社 人工ダイヤモンド被覆材
US5554415A (en) * 1994-01-18 1996-09-10 Qqc, Inc. Substrate coating techniques, including fabricating materials on a surface of a substrate
US5551959A (en) * 1994-08-24 1996-09-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article having a diamond-like coating layer and method for making same

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Publication number Publication date
WO1996034131A1 (fr) 1996-10-31
AU5346596A (en) 1996-11-18
US5935323A (en) 1999-08-10

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