TW200951069A - Polycrystalline diamond - Google Patents

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200951069 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種由非鑽石型碳在不添加燒結助劑或觸 媒之情況下進行轉換燒結所獲得之鑽石多晶體。 【先前技術】 先刖，天然或人工的單晶鑽石因其優異的性能而應用於 各種用途。作為利用單晶鑽石之工具，可舉出例如：喷水 (Water jet)用喷口（orifice)(專利文獻7)、凹版印刷用劃針 (stylus)工具（專利文獻2、3)、刻劃器（scriber)工具（專利文 獻4)、切削用鑽石工具（專利文獻5，6)、及8刻劃輪 wheel)(專利文獻7)等。 然而，單晶鑽石具有依存於其結晶方位而磨耗量不同 (偏磨耗）之性質。例如，對於（111)面與（1〇〇)面而言，其磨 耗量差異很大。因此，在將單晶鑽石應用於如上所述之工 具時，存在如下問題，即，隨著使用時間之經過，僅特定 _ 之面會於短時間内磨耗，從而無法獲得特定之效果。 又，單晶鑽石亦具有於（111)面解理（劈開）之性質。因 此，當應用於在使用中會產生應力之類的工具時，亦存在 會使該工具折斷或破裂之問題。 另方面，有時使用燒結鑽石來作為針對單結晶鑽石之 偏磨耗性、解理性之對策。該燒結鑽石係藉由使用銘等金 屬結合材來對鐵石粒子進行燒結所獲得，故於鑽石粒子間 存在該金屬結合材。然而，由於該金屬結合材部分相較鑽 石粒子更柔軟，因而會於短時間内產生磨耗。若結合材減 138353.doc 200951069 從而無法獲得長期穩定 ，金屬結合材部分與成 磨耗而無法進行長時間 少’則亦會引起鑽石粒子之脫落 之效果。又，亦存在如下問題，即 為加工對象之對象金屬材料會凝著 加工。 為解決上述金屬結合材之 ]題點’亦考慮用酸將金眉社 合材溶解去除而製成無黏合 、屬、 口削又麂結鑽石。然而， 在將金屬結合材去除後鑽 〜 躓石粒子自身之保持力會下降， 從而導致磨耗量增加。 之多晶鑽石，有藉由CVD法 晶鑽石。但是，由於該多晶 ，故存在磨耗量較多之問題 又，作為不含金屬結合材 (化學氣相蒸鑛法）所獲得之多 體鑽石之粒子間結合力較小 以下，對上述工具進行具體描述。 口，存在有隨著使用時間 之問題。 對於使用單晶鑽石之噴水用噴 之經過而無法獲得目標切斷寬度 此原因在於，對於單晶鑽石製喷口而言，其喷口孔内面 之鑽石結晶於周圍方向上顯示出各種各樣的結晶方位，故 即便最初開始使用時為圓筒狀，亦會由於易磨耗之面在短 時間内產生磨耗而導致圓筒形狀崩潰，内面擴展成為以 形等多角形。 又，作為針對上述偏磨耗所引起之多角形化之對策考 慮使用燒結鑽石（專利文獻8) ’但於此情形時，存在以下門 題點，即，隨著如上所述之結合材之減少，會產生鑽石粒 子之脫落，喷口孔擴展從而無法獲得長期穩定之切斷寬 138353.doc 200951069 度特別疋在以提高切斷效率為目的之噴水之情形時，將 向水中又添加有硬質粒子（氧化料）所成之液體進行高壓 喷射’故相較鑽石粒子更柔軟之金屬結合材部分會於短時 間内產生磨耗，從而無法獲得長期穩定之切斷寬度。 ❹ 進而為了將噴口内面製成不含金屬結合材之多晶鑽 =一方法，即，利用如上所述之CVD法(化學氣相蒸 •又二☆金屬製噴口孔之内面塗佈不含金屬結合材之鑽 ^频（參照專利文獻9)。然而，該鑽石薄膜之磨耗壽命 粒子間結合力小’故存在磨耗壽命短的問題點。 :’有如下另一例’即，使用天然或人工的單晶鑽石來 作為凹版印刷關針卫具之材質（參照專利文獻2、3)。然 二解理之特性’因而存在如下問題:在使用中 :力二乍用下，該工具會折斷或破裂。又，存在如下問 相·由於偏磨耗性，故隨著使用時間之經過， 面會於短時間内磨耗’從而無法進行長時間之加工： 進而’有如下另一例’即’使用鑽石單晶體之刻劃器工 :乍為二專利文獻4所示，例如翠晶鑽石以其多面體之頂點 二 =在對單晶基板或玻璃基板等進行損壞時使用。 進^:曰曰鐵石之刻劃器係以如下方法製作：對單晶鑽石 丁^ ，以使相對於特別是藍寶石等單晶材料之刻劃對 象：最具有耐磨耗性之⑴υ面成為與刻劃對象物相平行。 單晶鑽石製刻劃器中，如上所述，單晶鑽石 於⑴υ面解理之特性，故具有如下問題點，^若_ 劃之面稍微偏離㈤）面，則會破裂或者產生偏磨耗等/ I38353.doc 200951069 =’舉另—例’即’使用天然或人工的單晶鑽石來作 為刀_鑽石卫具之材質（參照專利文獻5、6)。然而，由 =述單晶鑽石之解理性、偏磨耗性之問題，故單晶鑽石 具存在如下問題：在使用中之應力之作用下，該工 具會折斷或破裂，隨著使用時間之經過，僅特定之面會於 短時間内磨耗，從而無法進行長時間之加工。 、 © 進而，舉另—例，即，使用單晶鑽石來作為刻劃輪之材 。如專利文獻7所示，例如以輪之v字形尖端部作為刀 刃’於液晶面板用玻璃等之脆性材料上形成刻劃。 然，而，與其他工具同樣，由於單晶鐵石之解理性之問 題’從而存在因使用中之應力而折斷或破裂之問題。 ❹ 進而’存在如下問題點：由於偏磨耗性，故隨著使用時 間之經過’僅特定之面會於短時間内磨耗，從而無法長時 間使用。因此，單晶鐵石製刻劃輪中，於v形尖端部之周 圍方向上存在各種結晶方位，即便最初開始使用時為正圓 形丄亦會由於易磨耗之面在短時間内產生磨耗而導致該正 圓朋/貝巾成多角形。其結果產生無法讓上述輪旋轉 題。 巧 作為針對上述各種工具之解理性及偏磨耗性之對策，考 慮使用將金屬用作結合材之鑽石燒結體來作為工具之材料 (專利文獻7、1〇)。 然而，考慮到如下問題點：即便使用燒結鑽石，亦會由 於銘等金屬結合材部分相_石粒子更錄而會於短時間 内磨耗、或者與鋼等對象金屬材料凝著磨耗，從而無法進 138353.doc -6 - 200951069 行長時間之加工。又’亦考慮用酸將該鑽石燒結體中之金 屬結合材溶解去除，但因鐵石粒子之保持力下降，故磨耗 量增加。 進而邁為，在藉由CVD法所獲得之不含金屬結合材之多 . a鑽石中因粒子間結合力小而存在磨耗壽命短的問題 點。 專利文獻1 :日本專利特開2000_061897號公報 φ 專利文獻2 :日本專利特開2006-123137號公報 專利文獻3··日本專利特開2〇〇6_518699號公報 專利文獻4 :日本專利特開2〇〇5_2897〇3號公報 專利文獻5:日本專利特開2〇〇4_181591號公報 專利文獻6 :日本專利特開2〇〇3 〇25118號公報 專利文獻7:曰本專利特開2〇〇7_〇312〇〇號公報 專利文獻8 :曰本專利特開平1〇_27〇4〇7號公報 專利文獻9 :日本專利特開2〇06_159348號公報 φ 專利文獻10 :國際公開第2003/〇51784號 【發明内容】 發明所欲解決之問題 本發明之課題在於，鑒於上述問題點而提供一種可應用 ^ 於多種用途之鑽石多晶體、以及使用其之噴水用噴口、凹 版印刷用劃針工具、刻劃器工具、切削用鑽石工具及刻劃 輪。 本發明之課題特別在於，相較先前之使用單晶鑽石或含 有金屬結合材之鑽石燒結體者，提供一種可獲得長期穩定 138353.doc 200951069 之 切削寬度之噴水用噴口、 凹版印刷用劃針工具、 劃輪 以及可獲得長期穩定之加工之 刻劃器工具、切削用鐵石工具及刻 解決問題之技術手段 本發明者等人為解決上述課題進行了銳意研究，其結果 發現一種鑽石多晶體， 上丄 體可有效地利用於各種用途，從而完 成本發明，該鑽石多曰 丄、A 少日日體係不含鈷等金屬結合材者，其構 成為’上述鑽石之平妁 也Ά 均板徑大於5〇 nm、未滿2500 nm，純 度為99%以上，且择社触， 疋、體粒徑之D90粒徑為（平均粒徑+〇 9x 平均粒徑）以下。 即’本案發明係如下所^ι丧+ μ 卜所5己载之鑽石多晶體及包含該鑽石 多晶體之可長期穩定地 進仃加工之喷水用喷口、凹版印刷 用劃針工具、刻劃器工、 旗 具' 切削用鑽石工具及刻劃輪。 <鑽石多晶體> ⑴-種鑽石多晶體，其特徵在於，其係於超高壓高溫 下由非鑽石型碳在不添加燒結助劑或觸媒之情況下進行 轉換燒結所獲得者’構成該鑽石多晶體之鑽石燒結粒子之 平㈣k大於50 nm、未滿25〇〇⑽，純度為朽％以上且 鑽石之副粒徑為（平均粒徑+平均粒徑復9)以下。 ⑺如上述⑴之鐵石多晶體，其中上述鑽石燒結粒子之 D90粒徑為（平均粒徑+平均粒徑功.乃以下。 (3) 如上述（1)之鑽石多s #丄 ;馈丨曰曰體，其中上述鑽石燒結粒子之 D90粒徑為（平均粒徑+平均粒徑刈5)以下。 (4) 如上述（1)至（3)中任—項之鑽 $ ^ 只、坤r 乂Τ夕日曰體，其中上述鑽石 138353.doc 200951069 多晶體之硬度為100 GPa以上。 (5) 如上述（1)至（4)中任一項之鑽石多晶體’其中上述非鑽 石型碳為石墨型層狀結構之碳物質。 <喷水用喷口 > (6) 一種喷水用噴口，其特徵在於，使用如上述（1)至（5)中 任一項之鑽石多晶體。 (7) 如上述⑹之噴水用喷口，其中於上述鑽石多晶體上所

形成之孔中，噴水流體所通過之喷口孔内面之表面粗度^ 為300 nm以下。 ⑻如上述⑹或⑺之喷水用噴口，其中於上述鐵石多晶體 上所形成之喷口孔之大小為彡1〇 _以上彡_以下。 ⑼如上述⑹至⑻中任—項之噴水用喷口，其中於上述鑽 石多晶體上所形成之噴口孔徑⑼與喷口高度(L)之比(L/D) 為10〜500 。 (10)如上述（6)或⑺之喷水用噴口，《中於上述鑽石多晶 所形成之噴D孔之大小為大於_、且為 μηι以下。 )上述（6)、（7)或（1〇)中任一項之喷水用噴口，其中 、上述鑽;5多晶體上所形成之噴口孔徑⑼ 之比（L/D)為〇.2〜1〇。 ； <凹版印刷用劃針工具> 種凹版印刷用劃針工具，其特徵在於，使用如上 )至(5)中任—項之鑽石多晶體。 <刻劃器工具> 138353.doc 200951069 使用如上述（1)至（5) (13)—種刻劃器工具，其特徵在於 中任一項之鑽石多晶體。 工具，其中尖端之切割面包含具 ’該多角形所具有之角中，一部 (14)如上述（13)之刻劃器 有3個以上之角的多角形 分或全部用作刀刀。 <切削用鑽石工具> ⑽-種切削用鑽石工具’其特徵在於，使用如上述⑴ 至（5)中任一項之鑽石多晶體。 <刻劃輪> (1 6) — 種刻劃輪，发 Αω. i_ 其特徵在於，使用如上述（1)至（5)中任 一項之鑽石多晶體。 發明之效果 本發明之鑽石多晶體不會產 用途。 生偏磨耗，故可應用於各種 根據本發明之噴水用喷口’與先前之使用單晶鑽石或含 有金屬結合材之鑽石燒結體之噴口相比，可獲得長期穩定 之切斷寬度。 根據本發明之凹版印刷用劃針工具、刻劃器工具、切削 用鑽石工具及刻劃輪，與先前之包含單結晶鐵石或含有金 屬結合材之鑽石燒結體的彼等工具相比，可獲得長期穩定 之加工。 【實施方式】 首先對本發明之鑽石多晶體加以詳細敍述。 本發明之鑽石多晶體係不含結等金屬結合材之實質上的 138353.doc 200951069 鑽石單相（純度99%以上）之鑽石多晶體，可藉由如下方式 獲得：使作為原料之石墨（graphite)或玻璃石墨（咖巧 carbon)、非晶形碳等非鑽石型碳於超高壓高溫下（溫度 1800〜2600°C，壓力12〜25 GPa)，在無觸媒及溶劑之情= - 下直接轉換為鑽石，同時使之燒結。以此獲得之鑽石多晶 體不會引起如單晶體中所見到的偏磨耗。 再者，以鑽石粉末、石墨作為原料而製造鑽石多晶體之 φ 彳法本身已為眾所周知。即，以鑽石粉末作為原料而製造 鑽石多晶體之方法、及藉此獲得之鑽石多晶體揭示於下述 文獻1〜4中。 文獻1 .日本專利特開2006-007677號公報 文獻2.日本專利特開2002-187775號公報 文獻3:日本專利第3855029號 文獻4:日本專利特開20〇4_168554公報 文獻1令揭示有一種鑽石多晶體，構成該鑽石多晶體之 © 鑽石粒子之平均粒徑為本發明所規定的數值範圍内，即80 ⑽至1 μΠ1。但文獻1中有如下記載··藉由文獻2中所記載 • t方法而獲传鑽石多晶體。並且，文獻2中記载之鑽石多 ‘ @體之製造方法係將碳酸鹽用作燒結助劑來燒結鑽石粉末 者’文獻2中有如下記載：於鑽石多晶體中燒結後仍殘留 有碳酸鹽。因此’文獻!中所揭示之鑽石多晶體之組織係 與本發明之鑽石多晶體之組織不同者。 此外’作為使用燒結助劑來燒結鑽石粉末之方法，有文 獻3中所揭示之方法，^曰令卢* 2 士 士， 万去但文獻3中有如下記載：藉由IR光譜 138353.doc 200951069 而確認在以此方法所獲得之鑽石多晶體中殘留有燒結助劑 之一部分，該鑽石多晶體之組織亦與本發明之鑽石多晶體 之組織不同。進而，於文獻4中有如下記述：文獻2及3之 燒結體之硬度與本發明之不含燒結助劑者相比較次，從而 顯示本發明之燒結體優異。 又上述文獻4中揭示有不使用燒結助劑之鑽石多晶體 之製造方法。該方法係以微粒鑽石粉末作為起始原料，其 燒結體粒子之粒徑為本發明所規定之數值範圍内之1〇〇 以下。然而’本發明係以非鑽石型碳作為起始原料，特別 疋在以石墨型層狀結構之碳物質作為起始原料時，可獲得 於文獻4所記載之鑽石多晶體中不存在之所謂層狀結構之 特徵性組織的鑽石多晶體。下述之文獻5揭示出於層狀結 構之刀龜裂之進展得以抑制。此情況與文獻4中所記載 者相比，表示本發明之鑽石多晶體難以破壞。 如上所述，本發明之鑽石多晶體與先前揭示之鑽石燒結 體相比，在組織上有根本不同，其結果使得機械特性亦遠 為優異。 又，與本發明之情形相同，於12 GPa以上、2200t以上 之超高壓高溫下，以非鑽石型碳材料作為起始物質而獲得 在不添加燒結助劑或觸媒之情況下經轉換燒結所成的鑽石 多晶體之方法，例如記載於下述文獻中。 文獻 5 : SEI Technical Review 165(2004)68(角谷等人） 文獻6 ·日本專利特開2007-22888號公報 文獻7·曰本專利特開2003-292397號公報 138353.doc 200951069 使用上述文獻5〜7中記載之方法所獲得之鑽石來製作各 種工具，對其性能進行檢查後可知，因文獻5之記载中具 有平均粒徑之約10倍左右之異常成長粒，並且文獻6中: 載中含有由所添加之粗原料轉換而成之粗粒鑽石，故首先 ‘ 該較大粒子部分會過度地進行磨耗。 因此，為了消除過度磨耗之部分而反覆進行了研究，其 結果可知，必須控制構成鑽石多晶體之燒結粒子之粒徑分 ❹ 布。因此，在對粒徑分布加以控制而製作各種工具時，過 度磨耗之粒子會消失，從而可獲得長期穩定之性能。又， 因文獻7之記载亦為與文獻5相同之製造方法，故存在異常 粒成長，因而具有與文獻5之記載相同之問題。 上述問題可藉由使用如下的鑽石多晶體而解決，即，構 成該鑽石多晶體之燒結粒子之平均粒徑大於5〇 nm、未滿 2500 nm，純度為99%以上，且使燒結體粒徑之D9〇粒徑為 (平均粒徑+0·9χ平均粒徑）以下。此原因在於，藉由使鑽石 • 多晶體之燒結粒子之D90粒徑為（平均粒徑+0·9χ平均粒徑） 以下，從而可抑制異常磨耗。 . 本發明之平均粒徑係使用ΤΕΜ(透過型電子顯微鏡）進行 測定所獲得之數量平均粒子徑。平均粒徑及D9〇粒徑可藉 • 由控制起始原料之粒徑或燒結條件而加以控制。 關於鑽石多晶體，若將平均粒徑之數值與D90粒徑之數 值滿足上述關係之情形以具體數值來表示，則如下所述。 例1 .平均粒徑為60 nm時，D90粒徑為114 nm以下； 例2 ’平均粒徑為1〇〇 nm時’ D90粒徑為190 nm以下； 138353.doc -13- 200951069 下 下 例3 :平均粒徑為500 nm時，_粒徑為95〇nm以下。 又更好的是D90粒徑為（平均粒徑+〇 7χ平均粒徑 進而好的是D90粒徑為(平均粒徑+〇 5χ平均粒徑)以 另方面，右平均粒徑為50 nm以下及25〇〇 nm以上，

硬度未滿 1 〇〇 GPa，故會;& I T於短時間内產生磨耗，從而盔、、表 獲得長期穩定之切斷寬度。 …' 接著 本發明之喷σ 發明之噴水用噴 偏磨耗。 以下對本發明之噴水用喷口加以詳細敍述。 之材料係上述本發明之鑽石多晶體，故本 口不會弓I起如使用單晶之噴口中所見到的 本發明者等人使用上述文獻5〜7中記載之方法所獲得之 鑽石來製作喷口’並對其切斷寬度進行了檢查。以此可 夫如上所述，利用各文獻中記載之方法所獲得之鑽石中 含有較大之粒子，故首先該較大之粒子部分會過度地進行 磨耗。於此情形時，該部分會引起噴水溶劑之流速下降， 抓動方向改變。其結果存在如下問題點：隨著切斷時間經 過，切斷寬度會變窄或變寬等’導致切斷寬度不穩定，從 而無法獲得目標切斷寬度。 因而可知，為了獲得穩定的目標切斷寬度，必須消除過 度磨耗之部分，為此，必須控制燒結體粒徑之粒徑分布。 即，藉由使用平均粒徑大於50 nm、未滿25〇〇 nm，純度為 99%以上，且使燒結體粒徑之D9〇粒徑為（平均粒徑+〇扒平 均粒徑）以下的本發明之鑽石多晶體之粒徑分布得以控制 138353.doc -14- 200951069 之鑽石的喷口，使得過度磨耗之粒子消失’由此解決上述 問題’從而可獲得長期穩定之目標切斷寬度。 本發明之喷水用噴口所使用之鑽石多晶體之粒徑較好的 是在上述平均粒徑與D90粒徑之範圍内。 • 又，更理想的是，根據噴水時使用之流體中之硬質粒子 之平均粒子徑而選擇燒結體粒徑的D90粒徑。當硬質粒子 之平均粒徑係與燒結體組織之平均粒徑相同或者在其以下 φ 打，無法獲得長期穩定之切斷寬度。其原因在於，硬質粒 子與燒結體組織產生碰撞時，並非複數個面相碰，而是單 獨的燒結體粒子面相碰，對於容易磨耗之結晶方位，該粒 子會過度地磨耗。因此，以成為硬質粒子徑之l/i〇以下之 方式來選擇喷口之燒結體粒子徑D9〇。 右以具體數值來表示以上示例，則如下所述。 例4 :硬質粒子徑為5〇 μιη時，d9〇為5 μπι以下 構成噴水用喷口之鑽石多晶體之硬度較好的是丨〇〇 GPa 參 以上。若鑽石多晶體之硬度未滿1 〇〇 GPa，則噴口之壽命 會縮短。 又，噴水流體所通過之噴口孔内面之表面粗度Ra較奸的 是3 00 nm以下。若表面粗度Ra超過3〇〇 nm，則噴口之壽命 ' 會縮短。 當多晶鑽石上所形成之噴口孔之大小為#1〇 μηι以上、 彡500 μιη以下時，較好的是喷口孔徑（D)與喷口高度（^之 比（L/D)為10〜5〇〇 。 又’當多晶鑽石上上所形成之喷口孔之大小為大於#5〇〇 138353.doc -15- 200951069 μηι、且為05〇〇〇 μιη以下時 β 古 子的疋噴口孔徑（D)與喷口 冋度（L)之比（l/d)為0.2〜1〇。 述 接著，以下對本發明之凹版印刷㈣針卫具加以詳細敍 t發明之凹版印刷關針H料為上述本發明之鎮 :::體’故本發明之凹版印刷用劃針工具不會引起如使 用皁曰曰之劃針工具中所見到的偏磨耗。 ❿ 本：明者等人使用上述文獻5〜7中記載之方法所獲得之 f石來製作劃心具，並對其加卫性進行了檢查。以此可 2如上所通，利用各文獻中記栽之方法所獲得之鐵石中 :有較大之粒子’故首先該較大之粒子部分會過度地進行 ^耗。於此情形時’存在如下問題點：該部分會讓對象金 中產生紋理傷痕等，從而無法獲得目標加工。 立可头A 了獲得穩定的目標加工，必須消除過度磨 耗之部分，為此’必須控制燒結體粒徑之粒徑分布。因 ◎ 右製作使用粒役分布得以控制之本發明之鑽石多晶體 的』針m過度磨耗之粒子會消失，從而可獲得長期穩定 之目標加工。 本發明之鑽石多晶體t ’構成鑽石多晶體之鑽石燒結粒 子之D90粒徑為（平均粒徑地㈣均粒徑）以下，故可抑制 異常磨耗。 T構成凹版印刷用劃針工具之鑽石多晶體之硬度較好 查疋100 GPa以上。若鑽石多晶體之硬度未滿削Gpa，則 劃針之#命會縮短。若平均粒徑為50 nm以下及2500 mn以 138353.doc -16· 200951069 上’則硬度未滿100 GPa，故會於短時間内產生磨耗，從 而無法獲得長期穩定之加工。 接著，以下對本發明之刻劃器工具加以詳細敍述。 構成本發明之刻劃||卫具之材料係上述的本發明之鑽石 . ^晶體，故本發明之凹版印刷用劃針工具不會引起如使用 單晶之噴口工具中所見到的偏磨耗。 上述文獻1中揭示有包含鑽石多晶體之刻劃旨，構成該 Φ ㈣器之鑽石多晶體之鑽石粒子之平均粒徑為本發明所規 定之數值範圍内，即80 nmM μιη。然而，如上所述，藉 由文獻1中記載之製造方法（文獻2)所獲得之鑽石多晶體會 於燒結後殘留有碳酸鹽，該鐵石多晶體係與本發明之鑽石 多晶體之組織不同者。 π又，本發明者等人使用上述文獻5〜7中記載之方法所獲 知之鑽石來製作刻劃器，並對其加工性進行了檢查。以此 可知如上所述，利用各文獻中記載之方法所獲得之鑽石 ❿ 中含有較大之粒子，故首先該較大之粒子部分會過度地進 行磨耗。 因而可知，為了獲得穩定的目標加工，必須消除過度磨 耗之部分，為此，必須控制燒結體粒徑之粒徑分布。因 • 此，若製作使用粒徑分布得以控制之本發明之鑽石多晶體 之刻劃器，則過度磨耗之粒子會消失，從而可獲得長期穩 疋之目標加工。 構成刻劃器工具之鑽石多晶體之硬度較好的是丨00 GPa 以上，若平均粒徑為50 nm以下及2500 nm以上，則硬度未 138353.doc -17- 200951069 滿100 GPa。當硬度未滿100 GPa時，會於短時間内產生磨 耗從而無法獲得長期穩定之加工，因此刻劃器之壽命會 縮短。 接著，以下對本發明之㈣用鐵石工具加以詳細敍述。 作為本發明之鑽石工具之材料的鑽石多晶體係上述本發 月之鑽石夕日日冑’其係不含銘等金屬結合材之實質上的錯 石單相（純度99%以上）之鑽石多晶體。因此，本發明之切 削用鑽石卫具不會引起如使用單晶之鐵石工具中所見到的 偏磨耗。 本發明者等人使用上述文獻5〜？中記載之方法所獲得之 鑽石來製作鑽石卫具，並對其加工性進行了檢查。以此可 知，如上所述’利用各文獻甲記载之方法所獲得之鑽石令 含有較大之粒子，故首先該較大之粒子會過度地磨耗。於 此情形時，存在如下問題點：該部分會讓對象金屬中產生 紋理傷痕等，從而無法獲得目標加工。 而可知$ 了獲得穩定之目標加工，必須消除過度磨 耗之部分，為此，必須控制燒結體粒徑之粒徑分布。因 此’若製作㈣粒徑分布得以㈣之本發明之鑽石多晶體 鑽石工具’則過度磨耗之粒子會消失，從而可獲得長期 穩疋之目標加工。 構成切削用鑽石工具之鑽石多晶體之硬度較好的是⑽ 队以上。若鑽石多晶體之硬度未滿⑽GPa，則會於短時 間内產生磨耗，故無法獲得長期穩定之加卫，⑼而鑽石工 具之壽命會縮短。 138353.doc 200951069 因此，使鑽石多晶體之燒結粒子之平均粒徑大於50 nm、未滿2500 nm，使硬度為1〇〇咖以上。若平均粒徑為 50nm以下及2500 nm以上，則硬度未滿i〇〇Gpa。 其原因在於，使燒結體粒子之D9〇粒徑為（平均粒徑+〇9χ • 平均粒徑）以下時，可抑制異常磨耗。 接著，以下對本發明之刻劃輪加以詳細敍述。 作為本發明之刻劃輪之材料的鑽石多晶體係上述本發明 φ 之鑽石多晶體，其係不含銘等金屬結合材之實質上的鑽石 單相(純度99%以上)之鑽石多晶體。因此，本發明之刻劃 輪不會？丨起如制單晶之刻靠巾所見到的偏磨耗。 本發明者等人使用上述讀5〜7巾記狀方法所獲得之 鑽石多晶體來製作刻劃輪，並對其加卫性進行了檢查。以 此可知，如上所述，制各文獻中記載之方法所獲得之鑽 石中含有較大之粒子，故首先該較大之粒子部分會過度地 進行磨耗。 • 並且可知，為了獲得穩定之目標加工，必須消除過度磨 耗之部分，為此，必須控制燒結體粒徑之粒徑分布。因 此，若製作使用粒徑分布得以控制之本發明之鑽石多晶體 之亥丨劃輪’則過度磨耗之粒子會消失，從而可獲得長期穩 疋之目標加工。 構成刻劃輪之鑽石多晶體之硬度較好的是丨〇〇 Gpa以 上。若平均粒徑為50 rnn以下及2500 nm以上，則硬度未滿 1〇〇 GPa。當硬度未滿100 GPa時，會於短時間内產主磨 耗’從而無法獲得長期穩定之加工，因此刻劃輪之壽命會 138353.doc •19- 200951069 縮短。 實施例 以下，列舉將本發明之鑽石多晶體用作噴水用噴口、凹 版印刷用劃針工具、刻劃器工具、切削用鑽石工具及刻劃 輪工具材料之示例，來對本發明進行說明。 首先，對實施例及比較例中使用之測定方法及評價方法 加以說明。 〈平均粒徑、D90粒徑〉

本發明之原料石墨煅燒體中之石墨粒子與鑽石多晶體中 之鑽石燒結粒子之D50粒徑（平均粒徑）及D9〇粒徑，可藉由 如下方法而獲得··根據由透過型電子顯微鏡以1 〇〜5〇萬倍 之倍率所拍照片之攝影像，實施圖像解析。 以下表示其詳細方法。

首先，根據由透過型電子顯微鏡所拍攝之攝影像，對構 成燒結體之結晶粒之粒徑分布加以測定。具體而言，使用 圖像解析軟體（例如Scion c〇rp〇rati〇n公司製造， Sciomrnage)，選取各個粒子，將所選取之粒子進行二值化 處理’計算出各粒子之面積⑻。然後，將各粒子之粒徑 (D)作為具有相同面積之圓之直徑（Dy/p/Tt))而計算出。 其次，藉由資料解析軟體（例如，〇riginLab公司製造之 Origm、parametric Techn〇i〇gy公司製造之仏此㈣等）來 對上述已取得之粒好布進行處理，計算⑽粒徑、謂 粒徑。 以下記載之實施例、比較例中，使用日立製作所製造之 138353.doc -20· 200951069 H-9000作為透過型電子顯微鏡。 〈硬度> 於實施例、比較例中，硬度測定係使用努氏壓頭（Kn〇〇p indenter)，並讓測定荷重為4.9 Ν而實施。 . <表面粗度> • 喷口孔面之表面粗度之調整係藉由對進行研磨之研磨劑 之粒徑之調整而實施。又，表面粗度之測定係根據 φ JISB〇601 ’利用接觸式表面粗度計進行測定。但是，因噴 口孔内並不直接放人測定用劃針，故將另外準備之以相同 步驟所製造之喷口切斷而進行測定。 [實施例1 ]喷水用噴口 以下表示本發明之噴口之實施形態之例。 實施例1-1〜1-3係使表面粗度變化之例，實施例卜444 係使噴口孔徑變化之例，實施例…_12係使平均粒徑及 刪粒徑變化之例。又，實施例1-13、M4係將平均粒徑 參 及喷口孔徑一併擴大之例。 [實施例1-1] . 作為成為❹之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）以下之1 nm的石墨(graphlte)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 心、壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此獲得平均粒控為200 nm且D9〇粒徑為37〇 nm之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為"〇 利用所獲得之多晶體而製作喷口孔徑為多200 μιη、 138353.doc 21- 200951069 為5 mm、喷口孔面之表面粗度Ra為290 nm之噴 <喷口來5平^喷水切斷性。對喷口徑擴展至 ㈣為止之切斷時間加以測定後發現，時間較長，為⑽小 寺作為比李乂，利用以結晶平均粒徑$叫之燒結鑽石（含 有銘結合材)製造之噴口同樣對切斷性進行評價後發現， 時間非常短，為50小時左右。 .

[實施例1-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 rnn且〇9〇粒#為（平均粒徑地“平均粒徑）以下之⑽ 〇 二的石墨（graphhe)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 疋之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 匕獲得平均粒徑為2〇〇 nm且D9〇粒徑為谓⑽之鑽石多 晶體。以此所得之錢石多晶體之硬度非常高為"〇 山利用所獲得之多晶體而製作喷口孔徑為㈣〇叫、 噴门度為5 mm、噴口孔面之表面粗度以為5〇 nm之噴 】用雀噴口來评價噴水切斷性。對噴口徑擴展至^300 μ為止之切斷時間加以測定後發現，時間較長，為謂小 〇 1作為比較，利用以結晶平均粒徑為$叫之燒結鑽石 (3有H材）製造之嘴口同樣對切斷性進行評價後發 現，時間非常短，為7〇小時左右。 [實施例1-3] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 〇〇 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）以下之18〇 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鐵石於熱力學上 138353.doc •22- 200951069 穩疋之壓力條件下，使上述原料石直接轉換燒結為鑽石。 藉此，獲得平均粒徑為2〇〇 11111且〇9〇粒徑為打瓜之鑽石 多晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為ιι〇 GPa。利用所獲得之多晶體而製作噴口孔徑為卢200 μιη、 噴口高度為5 mm、噴口孔面之表面粗度Ra為5 nm之噴 . 利用該噴口來評價噴水切斷性。對喷口徑擴展至彳300 μΠ1為止之切斷時間加以測定後發現，時間較長，為520小 φ 時。作為比較，利用以結晶平均粒徑為5 μιη之燒結鑽石 (3有銘、..α合材）製造之噴口同樣對切斷性進行評價後發 現’時間非常短，為9〇小時左右。 [實施例1-4] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇9χ平均粒徑）之18〇 1^的 石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之 壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲 ❹ 得平均粒徑為2〇〇 nm且D90粒徑為37〇 nmi鑽石多晶體。 以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為il〇 Gpa。利用 所獲得之多晶體而製作噴口孔徑為045G㈣、喷口高度為5 、噴口孔面之表面粗度以為29〇 nm之喷口。利用該喷 口來評價噴水切斷性。對噴口徑擴展至05〇 為止之切 斷時間加以測定後發現，時間較長，為165小時。作為比 較’利用以結晶平均粒徑為5叫之燒結鑽石（含有始結合 材）製造之喷口同樣對切斷性進行評價後發現，時間非常 短，為55小時左右。 138353.doc -23- 200951069 [實施例1-5] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 〇 nm且D90粒杈為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）以下之 石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此獲彳于平均粒徑為200 徑為37〇 nm之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為ii〇 Gpa。 利用所獲得之多晶體而製作喷口孔徑為州叫、喷口高度 φ 為5 111111、嗔〇：?|;^1士_^|^_ 、 表面粗度Ra為290 nm之喷口。利用 〜喷口來。平仏喷水切斷性。對噴口徑擴展至^〇〇叫為止 之切斷時間加以测定後發現，時間較長為21〇小時。作 為比較’利用以結晶平均粒徑為5叫之燒結鑽石（含有錄 材）製之噴口同樣對切斷性進行評價後發現，時間 非常短，為7 5小時左右。 [實施例1-6] 乍為成為鑽石之原料之非鑽石型碳’準備其平均粒徑為 00 nm且D90粒徑為(平均粒徑+〇 9χ平均粒徑)以下之⑽ 、·墨（graphite)。將其作為原料，在鐵石於熱力學上 之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 L獲得平均粒徑為2〇〇 nm且⑽粒徑為37〇 nm之鑽石多 =體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為11〇必。 為用所獲得之多晶體而製作喷口孔徑為川㈣、喷口高度 為7 —噴口孔面之表面粗度μ·腿 該喷口來評價喷水切斷性。對喷口徑擴展至㈣㈣止^ 】38353.doc -24- 200951069 切斷時間加以測定後發現，時間較長，為230小時。作為 比較’利用以結晶平均粒徑為5 pm之燒結鑽石（含有鈷結 &材）製造之噴口同樣對切斷性進行評價後發現，時間非 常短’為8 0小時左右。 [實施例1-7] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 〇 nm且D90粒控為（平均粒握+〇.7X平均粒徑）以下之175 nm的石墨（graphite)e將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為230 11„1且〇9〇粒徑為38〇 nm之鑽石多 a曰體以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為丨丨5 Gpa。 利用所獲得之多晶體而製作喷口孔徑為02GG μιη、喷口高 度為5 mm、噴口孔面之表面粗度Ra為280 nm之噴口。利 用〆喷口來評價喷水切斷性。對噴口徑擴展至#300 μηι為 止之切斷時間加以測定後發現，時間較長，為刚小時。 [實施例1-8] 作為成為鑽石之原料之非鐵石型碳，準備其平均粒徑為 95咖且1390粒徑為(平均粒徑後5x平均粒徑)以下之135 '的石墨(graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 ^ ’獲得平均粒徑為⑽nm且D9G粒徑為 260 nm之鑽石多 以此所侍之鑽石多晶體之硬度非常高，為125 a ^利用所獲得之多晶體而製作噴口孔徑為^綱叫、 潰口高度為5 mni、喷口：f丨而+ * 貝 札面之表面粗度Ra為280 nm之喷 138353.doc -25· 200951069 口。利用該噴口來評價喷水切斷性。對喷口徑擴展至¢)300 μΠ1為止之切斷時間加以測定後發現，時間較長，為210小 時。 [實施例1-9] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 nm且D90粒径為（平均粒徑+〇 5χ平均粒徑）以下之打顶 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之堡力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此， 乂寻平句粒L為55 nm且D90粒徑為80 nm之鑽石多晶體。 以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為105 GPa。利用 所獲得之多晶體而製作噴口孔徑為㈣〇㈣、喷口高度為5 喷口孔面之表面粗度以為250 nm之嘴口。利用該喷 口來評價喷水切斷性。對喷口徑擴展至_叫為止之切 斷時間加以敎後發現，時間較長，為m小時。 [實施例1-10] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒經為 30⑽且D90粒徑為（平均粒徑+〇上平均粒徑）以下之4〇⑽ 的石墨(graphite)。將其作為原料，以相較實施形更長之 時間’在錢石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為56〇⑽且 D90粒徑為830 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高，為12〇 GPa。利用新權β a祕 A1 引用所獲得之多晶體而製作 喷口孔徑為多200 μιη、喷口高声氬ς 同度為5 mm、噴口孔面之表面 粗度Ra為240 nm之噴口。利用访喊„ ▲ J用°亥贺口來評價噴水切斷性。 138353.doc • 26 · 200951069 對噴口徑擴展至0300 μηι為止之切斷時間加以測定後發 現’時間較長，為160小時。 [實施例1-U] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 ' nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 5χ平均粒徑）以下之4〇 • 的石墨（graphlte)。將其作為原料，以相較實施例9更長之 時間，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 ❿ 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為1100咖且 D90粒徑為16〇〇 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高，為112 GPa。利用所獲得之多晶體而製作 噴口孔徑為02〇〇 μηι、噴口高度為5 mm、喷口孔面之表面 粗度Ra為250 nm之喷口。利用該喷口來評價喷水切斷性。 對噴口徑擴展至0300 μπι為止之切斷時間加以測定後發 現’時間較長，為15 0小時。 [實施例1-12] 〇 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇.5><平均粒徑）以下之4〇 nm 的石墨（graphite)。將其作為原料，以相較實施例9更長之 時間，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 . 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為2400⑽且 D90粒徑為3500 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高，為102 GPa。利用所獲得之多晶體而製作 噴口孔徑為多200 μηι、噴口高度為5 mm、喷口孔面之表面 粗度Ra為270 nm之喷口。利用該噴口來評價喷水切斷性。 138353.doc •27· 200951069 對喷口徑擴展至0300 μιη為止之切斷時間加以測定後發 現’時間較長，為1 1 0小時。 [實施例1-13] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒徑為（平均粒徑+0.5><平均粒徑）以下之4〇 的石墨（graphite)。將其作為原料，以相較實施例9更長之 時間，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為24〇〇 nm且 D90粒徑為3500 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高，為102 GPa。利用所獲得之多晶體而製作 噴口孔徑為01500 μηι、喷口高度為5 mm、喷口孔面之表 面粗度Ra為270 nm之噴口。利用該噴口來評價喷水切斷 性。對噴口徑擴展至02000 μιη為止之切斷時間加以測定後 發現，時間較長，為210小時。 [實施例1-14] 作為成為鑽石之原料之非鐵石型碳，準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇.5χ平均粒徑）以下之4〇 nm 的石墨（graphite)。將其作為原料，以相較實施例9更長之 時間，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為2400 nm且 D90粒徑為3 5 00 nm之鑽石多結晶體。以此所得之鑽石多晶 體之硬度非常高，為102 GPa。利用所獲得之多晶體而製 作喷口孔徑為#3500 μιη、喷口高度為〇.7 mm、喷口孔面 之表面粗度Ra為270 nm之噴口。利用該噴口來評價噴水切 138353.doc -28 · 200951069 斷丨生對噴口控擴展至多4500 μπι為止之切斷時間加以測定 後發現，時間較長，為160小時。 [比較例1 -1 ] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）以下之 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉

此，獲得平均粒徑為2〇〇 nmaD9〇粒徑為37〇 nm之鑽石多 曰曰體以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為1 1 〇 a利用所獲得之多晶體而製作喷口孔徑為多2〇〇 μηι、 噴回度為5 mm、喷口孔面之表面粗度…為35〇 nm之噴 利用該噴口來評價噴水切斷性。對喷口徑擴展至彡300 ㈣為止之切斷時間加以敎後發現，時間較短為％小 時。 L比較例1 _2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 〇 nm且D90粒徑為（平均粒徑+1. i X平均粒徑）左右之2 ^ 〇 ^ ^墨（graphlte)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 ，，獲得平均粒徑為200赠_粒徑為4〇〇⑽之鑽石多 體以此所传之鑽石多晶體之硬度非常高，為m㈣。 片用所獲传之多晶體而製作嘴口孔徑為叫、喷口高 又為5職、噴口孔面之表面粗度Ra為290 nm之噴口。利 用該噴口來評價噴水切斷性。對噴口徑擴展至卿㈣為 138353.doc -29- 200951069 之刀斷時間加以測定後發現，時間較短，為9〇小時。 [比較例1-3] 作為成為鑽石之原料之非鐵石型碳，準備其平均粒徑為 且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）左右之π订扭 的石《墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 ’力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此， 獲得平均粒徑為45 nm&D90粒徑為80 nm之鑽石多晶體。 、b所得之鑽石乡晶體之硬度稱微柔軟，為％ 。利用 所獲付之多晶體而製作喷口孔徑為叫、喷口高度為5 腿、喷σ孔面之表面粗度以為25〇⑽之喷口。利用該喷 口來評價喷水切斷性。對喷口徑擴展至_)叫為止之切 斷時間加以測定後發現’時間較短，為8〇小時。 [比較例1 -4] 作為成為鑽石之原料之非鐵石型碳，準傷其平均粒徑為 ⑽™90粒徑為(平均粒徑+〇9χ平均粒徑)左右之18〇 ⑽的石墨（graphite)。將其作為原料，在長時間且鑽石於 熱力學j穩定之Μ力條件下，使上述原料直接轉換燒結為 鑽石。藉此’獲得平均粒#為27〇〇⑽且請粒徑為3刚 nm之鑽石多晶體。以此所得 軟，為91 GPa。利用所獲得 卢200 μιη、喷口高度為5 mm 之鑽石多晶體之硬度稍微柔 之多晶體而製作噴口孔徑為 、嘴口面之表面粗度Ra為240 ⑽之喷口。利用該喷α來評價噴水切斷性。對嘴口徑擴展 至多300叫為止之切斷時間加以測定後發現，時間較短， 為8 5小時。 13S353.doc -30- 200951069

表1中顯示有上述實施例及比較例之鑽石多晶體之燒結 粒子之平均粒徑、D90粒徑、係數（K)、硬度及磨耗壽命之 各數值。再者，係數（K)係由下式（1)所定義者。 D90粒徑==平均粒徑+平均粒徑xK ---(1) [表1] 138353.doc -31- 200951069 含Co之鑽石壽命 時間(Η) Ο JQ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 咖 壽命 時間(Η) η 240 520 UO 210 o m (N § t-H 210 〇 s τ-Η 〇 T-^ 210 »〇 as g 00 L/D*1) IT) CN CN yr) (N r—H 〇 r-H 467 们 CN in CN in (N (N iT) CN in (N cn <N 〇 (N CN ^Ti (N m CN 喷口高度(L) (mm) in 卜 in *T) m 卜 o in in 喷口孔徑 (μιη) 200 200 200 450 〇 (N 200 200 200 200 200 1500 3500 200 200 o 宕 200 表面粗度 (nm) (Ν 〇 o <N 290 CN § CN 280 250 240 250 270 270 270 350 290 o w CN — 240 硬度 (GPa) Ο Ο O r—^ o 〇 〇 H m 1—4 T-H in CN (N r-H s s I 1 s r-H 〇 »—H r-H (N ON 係數 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.65 0.44 0.45 0.48 0.45 0.46 0.46 0.46 0.85 1.00 0.78 0.44 D90 (nm) 370 370 o 370 o m 〇 CO cn 260 o 〇〇 1600 3500 3500 3500 370 400 3900 平均粒徑 (nm) 200 200 200 〇 CN 200 200 O m CN t-H 560 1100 2400 2400 2400 200 200 2700 實施例1-1 1實施例1-2 1 實施例1-3 |實施例1-4 實施例卜5 |實施例1-6 實施例1-7 |實施例1-8 |實施例1-9 |實施例1-10 實施例1-11 實施例1-12 |實施例1-13 |實施例1-14 比較例1-1 比較例1-2 比較例1-3 比較例1-4 (1)刼砸 D_/(a)奧 ΊΝΓD_=a/1 (Γ 138353.doc -32- 200951069 [實施例2]凹版印刷用劃針工具 '下表丁本發明之凹版印刷用劃針工具之實施例及比較 例。 首先對針工具之耐磨耗性之評價方法加以說明。 <财磨耗性之評價> 吏用所獲知之鑽石多晶體而製作張開角度為120度之劃 針°以8 _之頻率驅動該劃針，對作為被削材之鋼進行 • 加玉，則疋單側稜線部分之磨耗深度擴展至10 μηι為止之 加工時間’並將該加工時間作為劃針之磨耗壽命而評價耐 磨耗性。 [實施例2-1] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 剛nm且D90粒徑為（平均粒徑刊如平均粒徑）以下之 石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 • Λ ’獲得平均粒徑為扇且D9〇粒徑為⑽之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為u〇 . ㈣。利用該鑽石多晶體而製作之劃針之磨耗壽命時間 長，為240小時。作為比較，利用以單晶鑽石製造之劃針 • ㈣對加工性進行評價後發理，時間非常短，為60小時左 右。 [實施例2-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 110 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 7χ平均粒徑）以下之175 138353.doc •33· 200951069 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此’獲得平均粒徑為230 11111且〇9〇粒徑為380 nm之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高， 為115 GPa。 矛J用該鑽石夕曰曰體製作之劃針之磨耗壽命時間長，為Mo 小時。 [實施例2-3] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為

m且D90粒徑為（平均粒徑+〇·$ χ平均粒徑）以下之13 $ 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鐵石於熱力學上 穩疋之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 ，，獲得平均粒徑為18〇邮且_粒徑為26〇⑽之鑽石多 曰體以此所得之鐵石多晶體之硬度非常高，為1Μ。 利用該鑽石多晶體製作之劃針之磨耗壽命時間長，為320 小時。 [實施例2-4]

作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其粒徑I m且D90粒徑為(平均粒徑+〇5χ平均粒徑)以下之⑴ 石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩」 屢力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鐵石。藉此， 得平均粒徑為55 nm且DQr^w- # 且D90粒徑為80 nm之鑽石多晶體。 此所得之鑽石多晶體之度 沒非承同，為1 〇5 GPa。使用 獲仔之鑽石多晶體而製作 表作張開角度為120度之劃針。利 該鑽石多晶體製作之查彳 之W針之磨耗哥命時間長，為2〇( 138353.doc -34- 200951069 時。 [實施例2-5] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒為（平均粒徑+〇5χ平均粒徑）以下之糾⑽ 墨（graphite)。將其作為原料，以相較實施例4更長之 時間，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石 〇« 泣 A頌石。藉此，獲得平均粒徑為56〇賊且 0 D90粒控為830 nm之嫌X夕曰碰 鑽石夕曰曰體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常咼’為l2〇 Gpa。南丨田兮應 利用§亥鑽石多晶體製作之劃 針之磨耗壽命時間長，為180小時。 [實施例2-6] 作為成域石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 30赠謂粒徑為（平均粒徑+〇5χ平均粒徑）以下之4〜 的石墨（graphhe)。將其作為原料，以相較實㈣5更長之 時間，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。葬士 權 错此，獲得平均粒徑為1100 nm且 D90粒控為1 600 nm之鑽石吝曰骑 質石多阳體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高，為112 GPa。剎田马磁 Λ 利用該鑽石多晶體製作之劃 針之磨耗壽命時間長，為17〇小時。 _ [實施例2-7] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準傷其平均粒徑為 3〇細且謂粒徑為（平均粒徑地_均粒徑）以下之4〇⑽ 的石墨(剛岭將其作為原料’以相較實施例6更長之 時間’在鑽石於熱力學上蚊之心條件下，使上述 138353.doc -35· 200951069 直接轉換燒結為鑽石。藉此’獲得平均粒徑為2400 nm且 D90粒徑為woo nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高’為102 GPa。利用該鑽石多晶體製作之劃 針之磨耗壽命時間長，為15〇小時。 [比較例2-1] 作為成為鑽石之原料之諸石型碳，準備其平均粒徑為 · 〇 nm且D90粒徑為（平均粒徑+1 1χ平均粒徑）以下之21〇 ， 石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上

穩疋之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。肖 Q 此，獲得平均粒徑為200 nmJ_D9〇粒徑為4〇〇 _之鑽石多 b曰體以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為112 GPa。利用該鑽石多晶體製作之劃針之磨耗壽命時間短， 為90小時。 [比較例2-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒裡為 20 nm且D90粒控為（平均粒徑+〇9><平均粒徑）以下之⑽ 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上敎❹ 之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此， 獲得平均粒徑為45⑽且⑽粒徑為8G⑽之鐵石多晶體。 . 以此所仵之鑽石多晶體之硬度稍微柔軟，為％ GPa。利用 /鑽石夕aa體製作之劃針之磨耗壽命時間短，為Μ小時。 [比較例2-3] 為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇9χ平均粒徑）以下之18〇 138353.doc •36- 200951069 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為2700 nm且D90粒徑為3900 nm之鑽石 多晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度稍微柔軟，為91 GPa。利用該鑽石多晶體製作之劃針之磨耗壽命時間短， 為70小時。 [比較例2-4] 以單晶鑽石作為劃針工具材料，並以與實施例1相同之 ® 方式對耐磨耗性進行試驗後發現，磨耗壽命為60小時。 表2中顯示有上述實施例及比較例之鑽石多晶體之燒結 粒子之平均粒徑、D90粒徑、係數（K)、硬度及磨耗壽命之 各數值。再者，係數（K)係由上式（1)所定義者。 [表2] 平均粒徑 D90 係數 硬度 磨耗壽命 (nm) (nm) (GPa) 時間(H) 實施例2-1 200 370 0.85 110 240 實施例2-2 230 380 0.65 115 280 實施例2-3 180 260 0.44 125 320 實施例2-4 55 80 0.45 105 200 實施例2-5 560 830 0.48 120 180 實施例2-6 1100 1600 0.45 112 170 實施例2-7 2400 3500 0.46 102 150 比較例2-1 200 400 1.00 112 90 比較例2-2 45 80 0.78 95 85 比較例2-3 2700 3900 0.44 91 70 比較例2-4 - - - - 80 [實施例3]刻劃器工具 以下表示本發明之刻劃器工具之實施例及比較例。 138353.doc -37- 200951069 首先’對刻劃器工具之耐磨耗性之評價方法加以說明。 <耐磨耗牲之評價> 利用所獲得之多晶體而製作4點之刻劃器，以藍寶石基 板作為對象材’於荷重50 g、刻劃速度1 cm/分、刻劃距離 I m之條件下進行磨耗試驗，根據磨耗量而評價耐磨耗 性。 [實施例3 -1 ] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒控為（平均粒裡+〇 9χ平均粒徑）以下之18〇 nm的石墨（graphitep將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩疋之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為2〇〇 nmaD90粒徑為37() nmi鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為11〇 GPa。 利用該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量非常少，為單晶 鑽石製造之刻劃器之1/70左右。 [實施例3-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 II 〇 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 7χ平均粒徑）以下之175 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此’獲得平均粒徑為230 nm且D90粒徑為380 nm之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為115 GPa。 利用該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量非常少，為單晶 鑽石製造之刻劃器之1/80左右。 138353.doc -38· 200951069 [實施例3-3] 乍為成為鑽石之原料之非鑽石型碳’製作其平均粒徑為 m且D90粒徑為（平均粒徑+〇.5χ平均粒徑）以下之us nm的石墨（graphite)，將其作為原料，在鑽石於熱力學上 . 穩、定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此獲得平均粒徑為180 11111且£)90粒徑為26〇 nm2鑽石多 曰曰體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為丨25 GPa。 • ㈣該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量非常少，為單晶 鑽石製造之刻劃器之1/90左右。 [實施例3-4] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 5χ平均粒徑）以下之4〇 nm 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此， 獲得平均粒徑為55 nmaD90粒徑為8〇 nm之鑽石多晶體。 ❹ 以此所知之鑽石多晶體之硬度非常高，為105 GPa。利用 該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量非常少’為單晶鑽石 製造之刻劃器之1/6〇左右。 »· [實施例3-5] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 5><平均粒徑）以下之4〇 的石墨（graphne)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之C力條件下，以相較實施例4更長之時間，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為56〇岣且 138353.doc -39- 200951069 D9〇粒徑為830 nm之鑽石多曰种 之硬Μ— β 以此所得之鑽石多晶體 .,„„ 利用邊鑽石多晶體製作之刻 一’j益之磨耗量非常少，為嚴曰雄τ… ^马早日日鑽石製造之刻劃器之1/S0左 右0 [實施例3·6] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 3〇咖且⑽粒徑為（平均粒徑+〇5χ平均粒徑）以下之4〇_ 的石墨（graph岭將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下，以相較實施例5更長之時間，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為· _ D90粒徑為觸nm之鑽石多晶體。以此所得之錢石多晶體 之硬度非常高，為112 Gpa 劃器之磨耗量非常少，為單 右。 。利用該鑽石多晶體製作之刻 晶鑽石製造之刻劃器之丨/50左 [實施例3-7] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳’準備其平均粒徑為 30 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇&平均粒徑）以下之_ 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下以相較實施例6更長之時間，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為期⑽且 90粒;U為3500 nm之鑽；5多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常咼’為1〇2 GPa。利用該鑽石多晶體製作之刻 劃器之磨耗量非常少，為單晶鑽石製造之刻劃器之1/4〇左 右0 138353.doc 200951069 [比較例3-1] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+1 1χ平均粒徑）以下之 nm的石墨（graphlte)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩'定之壓力條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為200 nm且D90粒徑為400 nm之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為Η? GPa。利用該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量為單晶鑽 β石製造之刻劃器之1/4左右。 [比較例3-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 20 nm且D90粒禮為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）以下之打爪 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為錢石。藉此， 獲得平均粒徑為45 nm且D90粒徑為8〇 nm之鑽石多晶體。 φ 以此所知之鑽石多晶體之硬度稍微柔軟，為95 GPa。利用 該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量為單晶鑽石製造之刻 劃器之1/3左右。 ’ [比較例3-3] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9χ平均粒徑）以下之18〇 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為2700 nmaD9〇粒徑為3900 nm之鑽石 138353.doc •41 · 200951069 多晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度稍微柔軟，為91 GPa。利用該鑽石多晶體製作之刻劃器之磨耗量為單晶鑽 石製造之刻劃器之1/2左右。 表3中顯示有上述實施例及比較例之鑽石多晶體之燒結 粒子之平均粒徑D90粒徑、係數（K)、硬度及磨耗量之各數 值。再者，係數（K)係由上式（1)所定義者。 [表3] 平均粒徑 D90 係數 硬度 磨耗量 [nm] [nm] (K) [Gpa] 單晶比(倒數） 實施例3-1 200 370 0.85 110 68.0 實施例3-2 230 380 0.65 115 79.3 實施例3-3 180 260 0.44 125 90.7 實施例3-4 55 80 0.45 105 56.7 實施例3-5 560 830 0.48 120 51.0 實施例3-6 1100 1600 0.45 112 48.2 實施例3-7 2400 3500 0.46 102 42.5 比較例3-1 200 400 1.00 112 3.6 比較例3-2 45 80 0.78 95 3.4 比較例3-3 2700 3900 0.44 91 2.8 [實施例4]切削用鑽石工具 以下表示本發明之切削用鑽石工具之實施形態之一例。 首先，對切削用鑽石工具之耐磨耗性之評價方法加以說 明。 <耐磨耗牲（工具壽命）> 由實施例及比較例中獲得之鑽石多晶體以尖端張開角度 90°而製作尖端R為100 nm之切削工具，以銅板上鍍鎳之金 屬板作為對象材，以深度5 μπι而實施5 μιη間距之槽加工， 138353.doc -42- 200951069 根據尖端磨耗至1 μιη左右為止之時間（工具壽命）而評價耐 磨耗性。 [實施例4-1] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9><平均粒徑）以下之18〇 nm的石墨（graphite)，將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 φ 此，獲得平均粒徑為200 且D90粒徑為37〇 nir^鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為u〇 ， 由該鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命非常長，為i5 小時。 [實施例4-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 110 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 7χ平均粒徑）以下之175 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 Ο 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為230 nm且D90粒徑為380 nm之鑽石多 , 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為115 GPa。 由該鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命非常長，為18 小時。 [實施例4-3] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 95 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 5 χ平均粒徑）以下之丨35 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 138353.doc •43- 200951069 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為180 nm且D90粒徑為260 nm之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為125 GPa。 由該鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命非常長，為20 小時。 [實施例4-4] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 3 0 nm且D90粒徑為（平均粒徑+0·5χ平均粒徑）以下之40 nm 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此， 獲得平均粒徑為55 nm且D90粒徑為80 nm之鑽石多晶體。 以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為105 GPa。由該 鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命非常長，為13小 時。 [實施例4-5] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 3 0 nm且D90粒徑為（平均粒徑+0.5x平均粒徑）以下之40 nm 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下，以相較實施例4更長之時間，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為560 nm且 D90粒徑為830 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高，為1 20 GPa。由該鑽石多晶體製作之切削 工具之工具壽命非常長，為11小時。 [實施例4-6] 138353.doc •44· 200951069 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 〇 nm且D90粒控為（平均粒徑+〇5><平均粒徑）以下之⑽ 的石墨㈣phhe)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條件下，以相較實施例5更長之時間，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為u⑼啦且 〇粒‘為1600 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體

之硬度非常高’為112 Gpa。由該鑽石多晶體製作之切削 工具之工具壽命非常長，為10小時。 [實施例4-7] 作為成為鐵石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 3〇 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇义平均粒徑）以下之4〇⑽ 的石墨（graphhe)。將其作為原料，在錢石於熱力學上穩定 之£力條件下，以相較實施例6更長之時間，使上述原料 直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為謂〇⑽且 D90粒徑為3500 nm之鑽石多晶體 以此所得之鑽石多晶體 之硬度非常高’為102 Gpa。由該鑽石多晶體製作之切削 工具之工具壽命非常長，為9小時。 [比較例4-1] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 ⑽且D90粒徑為(平均粒徑+1卜平均粒徑)以下之2ι〇 nm—的石墨（graphhe)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 ^ ’獲得平均粒徑為扇⑽且D9〇粒徑為彻⑽之鑽石多 晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為U2 GPa。 138353.doc -45- 200951069 由该鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命為6小時。 [比較例4-2] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 20 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇9χ平均粒徑）以下之37 的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定 之壓力條體下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此， - 獲得平均粒徑為45 nm且D90粒徑為80 nm之鑽石多晶體。 以此所得之鑽石多晶體之硬度稍微柔軟為％ Gpa。由該 鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命為5小時。 ❹ [比較例4-3] 作為成為鑽石之原料之非鑽石型碳，準備其平均粒徑為 100 nm且D90粒徑為（平均粒徑+〇 9><平均粒徑）以下之18〇 nm的石墨（graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上 穩定之壓力條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉 此，獲得平均粒徑為27〇〇 nm且D9〇粒徑為39〇〇 nm之鑽石 多b曰體。以此所得之鑽石多晶體之硬度稍微柔軟，為9 ^ GPa。由該鑽石多晶體製作之切削工具之工具壽命為4小 ❹ 時。 [比較例4-4] 以單鑽石作為工具材料，並以與實施例1相同之方式 對耐磨耗性進行試驗後發現，工具壽命為3小時。 表4中顯示有上述實施例及比較例中之鑽石多晶體之燒 、名。粒子之平均粒徑、D90粒徑、係數（K)、硬度及工具壽命 之各數值。再者，係數（K)係由上式（1)所定義者。 138353.doc -46· 200951069 [表4] 平均粒徑 Tnml D90粒徑 Μ 係數(Κ) 硬度 iGPal 工具壽命 m 實施例4-1 200 370 0.85 110 15 實施例4-2 230 380 0.65 115 18 實施例4-3 180 260 0.44 125 20 實施例4-4 55 80 0.45 105 13 實施例4-5 560 830 0.48 120 11 實施例4-6 1100 1600 0.45 112 10 實施例4-7 2400 3500 0.46 102 9 比較例4-1 200 400 1.00 112 6 比較例4_2 45 60 0.78 95 5 比較例4-3 1700 3900 0.44 91 4 比較例4-4 - - - 3 [實施例5]刻劃輪

以下表示本發明之刻劃輪之實施形態之一例。 首先，對刻劃輪之刻劃性之評價方法加以說明。 <刻劃性之評價> 由實施例及比較例中獲得之鑽石多晶體而製作直徑3 mm、厚度0.8 mm、刀刃尖端張開角度120°之刻劃輪，並 以玻璃基板作為對象材進行刻劃，求得可刻劃距離，評價 刻劃性。 [實施例5-1] 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為100 nm且D90粒徑 為（平均粒徑+0·9X平均粒徑）以下之180 nm的石墨 (graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力 條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平 均粒徑為200 nm且D90粒徑為370 nm之鑽石多晶體。以此 138353.doc -47- 200951069 所知之鑽石多晶體之硬度非當古 姐 < 叉沒非贯冋，為i j 0 GPa。對所 之多晶體進行刻書丨丨評價。盆处φ 』f價其結果為，該鑽石多晶體可刻割 300 km左右之長距離。 一 [實施例5-2] 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為110 nm且D90粒徑 為（平均粒徑+〇.7X平均粒徑）以下之175細的石墨 (㈣㈣。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之麼力 條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。冑&，獲得平 均粒徑為230 nmaD90粒徑為38〇 nm之鑽石多晶體。以此 所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為115 Gpa。對所獲得 之多曰曰體進行刻劃評價。其結果為，該鑽石多晶體可刻劃 350 km左右之長距離。 [實施例5-3] 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為95 nm且D9〇粒徑為 (平均粒徑+〇·5χ平均粒徑）以下之135 nm的石墨 (graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力 條件下’使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平 均粒徑為1 80 nm且D90粒徑為260 nm之鐵石多晶體。以此 所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為125 GPa。對所獲得 之多晶體進行刻劃評價。其結果為，該鑽石多晶體可刻劃 400 km左右之長距離。 [實施例5-4] 作為鑽石之原料’準備其平均粒徑為30 nm且D90粒徑為 (平均粒徑+0.5χ平均粒徑）以下之40 nm的石墨（graphite)。 138353.doc -48- 200951069 將其作為原料’在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，使 上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為55 nm且D90粒徑為8〇 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多 晶體之硬度非常高，為105 GPa。對所獲得之多晶體進行 刻劃評價。其結果為，該鑽石多晶體可刻劃25〇 km左右之 長距離。 [實施例5-5]

作為鐵石之原料，準備其平均粒徑為3〇 nm且d90粒徑為 (平均粒徑+0.5 X平均粒徑）以下之4〇 nm的石墨（graphhe)。 將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，以 相較實施例4更長之時間，使上述原料直接轉換燒結為鑽 石。藉此獲得平均粒徑為560 nm且D90粒徑為83〇 nm之鑽 石多晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為12〇 GPa。對所獲4之多晶體進行刻劃評價。其結果為，該鑽 石多晶體可刻劃23〇 km&右之長距離。 [實施例5-6] 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為nm& D9〇粒徑為 (平均粒徑+0.5χ平均粒徑）以下之4〇 nm的石墨（graphhe)。 nm且D90粒徑為1600 nm 將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，以 相較實把例5更長之時間，使上述原料直接轉換燒結為鑽 石。藉此，獲得平均粒徑為1100 之鑽石夕Ba體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為 112 GPa。對所獲得之多晶體進行刻劃評價。其結果為， 該鑽石多晶體可刻劃2lGkm左右之長距離。 138353.doc -49- 200951069 [實施例5-7] 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為3〇 11111且〇90粒徑為 (平均粒徑+0.5x平均粒徑）以下之40 nm的石墨（graphite)。 將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下，以 相較實施例6更長之時間，使上述原料直接轉換燒結為鑽 石。藉此’獲得平均粒徑為2400 nm且D90粒徑為3500 nm 之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多晶體之硬度非常高，為 102 GPa。對所獲得之多晶體進行刻劃評價。其結果為， 该鑽石多晶體可刻劃190 km左右之長距離。 [比較例5 -1 ] 作為鑽石之原料’準備其平均粒徑為100 nm且D90粒徑 為（平均粒徑+1.lx平均粒徑）以下之210 nm的石墨 (graphite) 〇將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力 條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平 均粒徑為200 11„1且〇90粒徑為4〇〇 nm之鑽石多晶體。以此 所知之鑽石多晶體之硬度非常高，為丨12 Gpa。對所獲得 之多晶體進行刻劃評價。其結果為，該鑽石多晶體僅可刻 劃120 km左右之短距離。 [比較例5-2] 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為2〇 nm&D9〇粒徑為 (平均粒徑+〇·9χ平均粒徑）以下之37 nm的石墨（叫_)〇 將其作為原料’在鑽石於熱力學上穩定之壓力條件下使 上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平均粒徑為45 nm且D90粒徑為80 nm之鑽石多晶體。以此所得之鑽石多 138353.doc 200951069 晶體之硬度稍微柔軟，為95 GPa。對所獲得之多晶體進行 刻劃評價。其結果為’該鑽石多晶體僅可刻劃110 km左右 之短距離。 [比較例5-3] • 作為鑽石之原料，準備其平均粒徑為100 nm且D90粒徑 . 為（平均粒控+0.9x平均粒徑）以下之180 nm的石墨 (graphite)。將其作為原料，在鑽石於熱力學上穩定之壓力 參 條件下，使上述原料直接轉換燒結為鑽石。藉此，獲得平 均粒徑為2700 nm且D9〇粒徑為39〇〇 nm之鑽石多晶體。對 所獲得之多晶體進行刻劃評價。其結果為，該鑽石多晶體 僅可刻劃90 km左右之短距離。 [比較例5-4] 使用單晶鑽石而製作刻劃輪，進行刻劃評價。其结果 為°亥單日日鑽石僅可刻劃100 km之短距離。 [比較例5 - 5 ] • 使用金屬結合鑽石燒結體而製作刻劃輪，進行刻劃評 價。其結果為，該鑽石燒結體僅可刻劃ό km之短距離。 • 表5中顯示有上述實施例及比較例之鑽石多晶體之燒結 粒子之平均粒徑、D9〇粒徑、係數、硬度及工具壽命之各 ^ 數值。再者，係數(K)係由上式⑴所定義者。 138353.doc •51 · 200951069 [表5] 平均粒徑 D90 係數(κ) 硬度 刻劃距離 『nml 『nml 『GPal [kml 實施例5-1 200 370 0.85 110 300 實施例5-2 230 380 0.65 115 350 實施例5-3 180 260 0.44 125 400 實施例5-4 55 80 0.45 105 250 實施例5-5 560 830 0.48 120 230 實施例5-6 1100 1600 0.45 112 210 實施例5-7 2400 3500 0.46 102 190 比較例5-1 200 400 1.00 112 120 比較例5-2 45 80 0.78 95 110 比較例5-3 2700 3900 0.44 91 90 比較例5-4 - - - 100 比較例5-5 - - - - 6 產業上之可利用性 與先前之單晶鑽石或含有金屬結合材之鑽石燒結體相 比，本發明中使用之多晶鑽石不會產生偏磨耗，從而可長 期穩定地進行加工。因此，可較好地用於喷水用喷口、凹 版印刷用劃針工具、刻劃器工具、切削工具及刻劃輪之用 途。 與先前之喷口相比，本發明之喷水用噴口可獲得長期穩 定之切斷寬度，因此可較好地用作為了高壓喷射添加有硬 質粒子（氧化鋁等）之流體而對材料進行切斷、加工之喷水 用噴口。 138353.doc -52·

Claims (1)

1. 200951069 七 、申請專利範圍 L —種鑽石多晶體’其特徵在於：其係於超高壓高溫下， 由非鑽石型碳在不添加燒結助劑或觸媒之情況下進行轉 換燒結所獲得者，制該鑽石多晶體^^燒結粒子之 平均粒徑大於50 nm、未滿25〇〇 nm，純度為鴨以上， 且鑽石之D90粒徑為（平均粒徑+平均粒徑χ〇 9)以下。 ❹ ❹ 2. 如請求項i之鑽石多晶體，其中上述鑽石燒結粒子之_ 粒徑為（平均粒徑+平均粒徑χ〇.7)以下。 3. 如請求们之鑽石多晶體，其中上述鑽石燒結粒子之D9〇 粒徑為（平均粒徑+平均粒徑x〇.5)以下。 其中上述鑽石多 4·如切求項1至3中任一項之鐵石多晶體 晶體之硬度為100 GPa以上。 其中上述非鑽石 5·如請求項1至3中任一項之鑽石多晶體 型石厌為石墨型層狀結構之碳物質。 6·如請求項4之鑽石多晶體’其中上述非鑽石型碳為石墨 型層狀結構之碳物質。 7. 一種噴水用喷口，其特徵在於：使用如請求項1至6中任 一項之鑽石多晶體。 8. 如請求項7之喷水用噴口，其令形成於上述鑽石多晶體 之孔中，噴水流體所通過之喷口孔内面之表面粗度⑽ 3 00 nm以下。 9. 如請求項7或8之噴水用喷口，其中形成於上述鑽石多晶 體之噴口孔之大小為以上、0〇〇μηι以下。 10·如請求項7或8之嘴水用噴口，其中形成於上述鑽石多晶 138353.doc 200951069 體之噴口孔徑（D)與噴口高度（L)之比（L/D)為i〇〜5〇〇。 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 如請求項9之噴水用噴口，其中形成於上述鑽石多晶體 之喷口孔徑（D)與噴口高度（L)之比（[/⑺為1〇〜5〇〇。 如β求項7或8之噴水用喷口，其中形成於上述鑽石多晶 體之噴口孔之大小為大於0500 μιη、且為#5〇〇〇 _以 下。 如明求項7或8之噴水用噴口，其中形成於上述鑽石多晶 體之喷口孔徑（D)與喷口高度（L)之比（L/D)為0.2〜1〇。 如請求項12之噴水用噴口，其中形成於上述鑽石多晶體 之喷口孔徑(D)與噴口高度（L)之比（L/D)為〇 2〜1〇。 一種凹版印刷用劃針工具，其特徵在於：使用如請求項 1至6中任一項之鑽石多晶體。 一種刻劃器工具’其特徵在於：使用如請求項1至6中任 一項之鑽石多晶體。 如凊求項16之刻劃器工具，其中尖端之切割面包含具有 3個以上之角的多角形，該多角形所具有之角中，—部 分或全部用作刀刀。 一種切削用鑽石工具，其特徵在於：使用如請求項丨至6 中任一項之鑽石多晶體。 一種刻劃輪，其特徵在於：使用如請求項1至6中任一項 之鑽石多晶體。 138353.doc 200951069 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 138353.doc