KR20040035529A - Diamond etching with selective oxidation - Google Patents

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KR20040035529A
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KR1020020064704A
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송오성
이정임
홍석배
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송오성
이정임
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    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C3/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing ornamental structures
    • B44C3/10—Producing and filling perforations, e.g. tarsia plates

Abstract

PURPOSE: A method for processing diamonds by selective oxidization is provided to solve the problems of conventional mechanical polishing methods such as difficulties in forming a hole, a projection and a groove having a desired shape in diamonds. CONSTITUTION: The method comprises the steps of: coating a metal layer(2) which is not oxidized at a high temperature of 700 deg.C or more on the surface of a diamond(1) to be processed; selectively removing a part of the metal layer(2) corresponding to a desired part of the diamond to be removed; heating the metal-coated diamond sample under ambient atmosphere or in a furnace capable of controlling partial oxygen pressure at a temperature of 700 deg.C or more to oxidize the desired part of the diamond contacted with oxygen and removing the part selectively to form a fine groove, hole or pattern; and removing the metal layer(2) applied on the diamond(1).

Description

선택적 산화에 의한 다이아몬드 가공방법 {Diamond etching with selective oxidation}Diamond processing by selective oxidation {Diamond etching with selective oxidation}

본 발명은 천연 또는 합성 다이아몬드의 가공방법에 관한 것으로, 다이아몬드는 주로 공업용 용도로서 드릴팁이나 연마용으로 공구에 장착해야 될 필요가 있다 또한 장신구용으로 반사도를 크게 하기 위해서 예를 들어 58면을 갖는 라운드 브릴리언트형으로 커팅을 해야 할 필요가 있었다. 따라서 용도에 맞는 형상을 위해서 기존 방법으로는 경도지수 10으로 가장 경한 다이아몬드를 다이아몬드 분말을 이용하여 면방향에 따라 서로 다른 경도를 갖는 것을 이용하여 기계적으로 연마하여야만 한다. 따라서 조그만 다이아몬드 단결정에 원하는 형상의 구멍, 혹, 곡면등을 가공하기 위해서는 거의 가공이 불가능한 단점이 있었다.The present invention relates to a method for processing natural or synthetic diamond, the diamond of which is mainly for industrial use, it is necessary to be mounted on the tool for drilling tips or polishing. It was necessary to cut into round brilliant type. Therefore, in order to form a shape suitable for the purpose of the existing method, the diamond with the hardest index of 10 must be polished mechanically using diamond powder having different hardness along the surface direction using diamond powder. Therefore, in order to process holes, humps, curved surfaces, etc. of the desired shape in a small diamond single crystal, there was a disadvantage that it is almost impossible to process.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 기계적연마방법의 문제점을 고려하여 안출한 것으로써, 그 목적은 다이아몬드의 물성이 진공이나 불활성 가스분위기 하에서는 충분히 결합력이 우수하여 3000 ℃ 이상에서 분해되지만, 대기중이거나 산소가 충분히 있는 경우라면 C + O2→CO2의 연소반응에 의해서 700∼800 ℃ 부분에서 연소가 진행됨을 이용하여 부분적으로 연소시켜 다이아몬드를 원하는 형상으로 가공하는 방법에 관한 것이다. 상기 본 발명의 목적은 다이아몬드의 가공방법에 있어서, 다이아몬드의 가공을 위해 표면에 700 ℃ 이상의 고온에서 산화되지 않고 견딜 수 있는 금속층을 코팅하는 단계와; 금속 코팅된 다이아몬드 시료를 대기 중 또는 산소분압조절이 가능한 로에서 700 ℃ 이상에서 가열하여 산소와 접촉하는 다이아몬드가 산화되어 선택적으로 제거되어 최종적으로 미세 홈, 미세 구멍, 미세 패턴을 형성시키는 열처리단계와; 다이아몬드 제거를 사용한 금속층 코팅부분을 선택적으로 제거하는 열처리 후 코팅 제거단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 가공방법에 의해 달성될 수 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the conventional mechanical polishing method as described above, the object of which is that the physical properties of diamond under the vacuum or inert gas atmosphere is sufficiently excellent bonding force is decomposed at 3000 ℃ or more, but in the air Or when there is sufficient oxygen, it relates to a method of processing diamond to a desired shape by partially burning by using a combustion progressing at a portion of 700 to 800 ° C. by a combustion reaction of C + O 2 → CO 2 . An object of the present invention is a method for processing a diamond, comprising the steps of: coating a metal layer on the surface of the diamond to withstand the oxidation at a high temperature of 700 ℃ or more; A heat treatment step of heating the metal-coated diamond sample in the air or in a furnace capable of adjusting oxygen partial pressure to oxidize and selectively remove diamond in contact with oxygen by finally forming fine grooves, holes, and fine patterns; ; It can be achieved by a diamond processing method, characterized in that consisting of a coating removal step after heat treatment to selectively remove the metal layer coating portion using the diamond removal.

도 1은 본 발명에 따른 다이아몬드의 가공공정을 예시하는 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a diamond processing process according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 하나의 다이아몬드 산화실험 결과 그래프.Figure 2 is a graph of one diamond oxidation test result according to the present invention.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]

1: 다이아몬드 시편1: diamond specimen

2: 다이아몬드 시편에 씌운 금속코팅막2: metal coating on diamond specimen

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드의 가공방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a diamond processing method according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described.

도 1은 본 발명에 따른 다이아몬드의 가공공정을 예시하는 개략도이고, 도 2는 다이아몬드에 대한 대기중 산화실험결과 그래프를 나타낸다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 다이아몬드의 가공방법은 다이아몬드 시편표면에 코팅처리하는 코팅단계와, 열처리단계 및, 열처리후 코팅부분 제거단계로 구성된다.Figure 1 is a schematic diagram illustrating a diamond processing process according to the present invention, Figure 2 shows a graph of the results of the atmospheric oxidation test for diamond. Referring to Figures 1 and 2, the diamond processing method according to the present invention comprises a coating step of coating the surface of the diamond specimen, heat treatment step, and removing the coating portion after the heat treatment step.

상기 코팅단계는 다이아몬드에 오목한 가공을 위해 표면에 백금(platinum)을 스퍼터링 방법으로 코팅한다. 이때 스퍼터링 방법은 전면에 코팅이 가능하도록 반복작업을 하거나, 화학기상증착법 등으로 변형시켜 시행할 수 있다. 백금 외에 700 ℃에서 산화되지 않는 코팅 가능한 재료도 포함한다. 리프트오프법으로 오목 가공은 원하는 곳의 백금코팅을 선택적으로 제거한다. 물론 증착전에 미리 선택적 제거가 가능한 마스크를 활용할 수도 있다. 상기 열처리단계는 전체 다이아몬드를 대기 중에서 약 700∼900 ℃ 범위에서 산화를 실시한다. 이때 산화되는 속도는 반응속도론적 예측과 [도 2]와 같은 실 실험에 의하여 예측되므로 정확한 시간조절에 의해 제거되고 깊이, 폭의 정량화가 가능하다. 상기 열처리 후 코팅 제거단계는 전체 다이아몬드를 왕수에 담가 백금만 선택적으로 제거한다. 상기의 다이아몬드 가공방법을 이용하여 기계적 연마로는 불가능한 조그만 다이아몬드 단결정에 사진식각을 이용하여 목적하는 크기 및 원하는 형상의 구멍, 홈, 곡면 등을 가공하는 것이 가능하며 최종적으로 이를 이용하여 치공구에 장착할 수 있다.The coating step is to coat the platinum (platinum) on the surface by the sputtering method for processing concave in diamond. At this time, the sputtering method may be performed by repeating the coating so as to be coated on the front surface, or by modifying the chemical vapor deposition method. In addition to platinum, coatable materials which do not oxidize at 700 ° C are included. Concave machining by lift off method selectively removes platinum coating where desired. Of course, a mask that can be selectively removed before deposition can be used. In the heat treatment step, the entire diamond is oxidized in the air at about 700 to 900 ° C. At this time, the rate of oxidation is predicted by the kinetic prediction and the actual experiment as shown in FIG. After the heat treatment, the coating removal step may selectively remove only platinum by dipping the whole diamond in aqua regia. Using the above diamond processing method, it is possible to process holes, grooves, curved surfaces, etc., of desired size and desired shape by using photolithography on small diamond single crystals that cannot be mechanically polished. Can be.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 기존 기계적 연마에 의해 가공하여 다이아몬드에 구멍을 뚫는 요소를 만들거나, 오목한 홈을 내어 지정된 위치에 고정시키는 것이 불리하였으나, 발명된 기술을 이용하여 정확한 크기로 가공하는것이 가능한 효과가 있다.According to the present invention described above, it is disadvantageous to make an element for drilling holes in the diamond by conventional mechanical polishing or to make a concave groove to fix it at a designated position, but it is difficult to process it to the correct size using the invention. There is a possible effect.

Claims (3)

다이아몬드의 가공을 위해 표면에 700 ℃ 이상의 고온에서 산화되지 않고 견딜 수 있는 금속층을 코팅하는단계와; 다이아몬드 제거를 위한 부위의 금속층을 선택적으로 제거하는 단계와; 금속 코팅된 다이아몬드 시료를 대기 중 또는 산소분압조절이 가능한 로에서 700 ℃ 이상에서 가열하는 단계로 산소와 접촉하는 다이아몬드가 산화되어 선택적으로 제거되어 최종적으로 미세 홈, 미세 구멍, 미세 패턴을 형성시키는 단계와; 다이아몬드 제거를 사용한 금속층 코팅부분을 선택적으로 제거하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 가공방법 발명.Coating a metal layer on the surface of the diamond to withstand the oxidation at a high temperature of 700 ° C. or more without oxidation; Selectively removing the metal layer at the site for diamond removal; Heating the metal-coated diamond sample in the air or in a furnace capable of regulating oxygen partial pressure at 700 ° C. or higher to oxidize and selectively remove diamond in contact with oxygen to finally form fine grooves, holes, and fine patterns Wow; Inventing a diamond processing method comprising the step of selectively removing the metal layer coating portion using the diamond removal. 제 1항에 있어서, 상기 고온에서 산화되지 않고 견딜 수 있는 금속층은 통상 백금족, 텅스텐, 실리콘, 금 등의 금속을 물리 ·화학적으로 증착하여 만드는 것을 특징으로하는 다이아몬드 가공방법 발명.The method of claim 1, wherein the metal layer that can withstand the oxidation at high temperatures is usually made by physically and chemically depositing a metal such as platinum group, tungsten, silicon, gold, and the like. 제 1항에 있어서, 상기 다이아몬드 금속코팅부의 원하는 임의 부분을 제거는 리프트오프법과 사진 식각법, 습식 및 건식 식각공정을 사용함을 특징으로 하는 다이아몬드 가공방법 발명.The method of claim 1, wherein the removal of any desired portion of the diamond metal coating portion uses a lift-off method, a photolithography method, a wet and dry etching process.
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