(57)【要約】  本発明は、単結晶の成長及び加工に関する。本発明によって製造されるシリコンカーバイドは、電子産業及び宝石市場だけでなく、腕時計や腕時計のケース用のガラスとしても使用可能である。本方法は、モールディンググラファイトのハニカムモールド内に複数のモアッサイト結晶ブランクを同時に成長させるステップと、ブランクを個々の結晶に分離するステップと、結晶をファセット加工、研削及び研磨するステップとを備える。ファセット加工の前に、ブランクの一方の側をマンドレル上に接着して、次に反対側をマンドレル上に接着する。傷の深さがスペクトルの可視光の波長未満となるように０．１２５〜０．４５μｍの粒径のダイヤモンド粉末スプレーを用いて２００から３００ｒｐｍの速度で回転するセラミックホイール上で研磨を行い、ファセット加工に不適切なカッティング及び劈開されたエッジ及び欠陥のあるブランクは粉砕されて、成長ステップに戻される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成シリコンカーバイド、モアッサナイトから複数の宝石を同時に製造する方法であって、モールディンググラファイトのハニカムモールド内に複数のモアッサナイト結晶ブランクを同時に成長させるステップと、ブランクを個々の結晶に分離するステップと、結晶の粗いカッティング、研削及び研磨の三段階のファセット加工を行うステップとを備え、ファセット加工を行う前に、ブランクの一方の側がマンドレルに接着され、次に、他方の側がマンドレルに接着され、傷の深さがスペクトルの可視光の波長未満になるように０．１２５〜０．４５μｍの粒径のダイヤモンド粉末スプレーを用いて２００〜３００ｒｐｍの速度で回転するセラミックホイールの上でモアッサナイトの研磨が行われ、ファセット加工に適していないカッティング及び劈開されたエッジ及び欠陥のあるブランクが粉砕されて、成長ステップに戻される、方法。
【請求項２】
０．２５μｍの粒径の研削ペーストが研削に用いられる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶の成長及び加工に関する。
【０００２】
本発明の方法によって製造されたシリコンカーバイド（ＳＩＣ）は、電子産業及び宝石市場においてだけではなくて、腕時計用のガラス、携帯電話、眼鏡、プレーヤ及び他のアクセサリ用としても使用可能である。
【背景技術】
【０００３】
ＳｉＣ（カーボランダム）は、シリコン及び炭素の二成分無機化合物であり、モアッサナイトと呼ばれる非常に希少な鉱物内に天然では生じる。粉末化ＳｉＣは１８９３年に初めて観測され、研磨剤、半導体、合成法世紀において使用される。研磨剤に使用されることが多いが、最近では、この物質は、半導体及び宝石品質のダイヤモンドの模造品としても使用されている。
【０００４】
宝石として使用される場合、ＳｉＣは、“合成モアッサナイト”又は単純に“モアッサナイト”と呼ばれる。モアッサナイトは、透明で硬く（ダイヤモンドの１０のモース硬度に対して、９〜９．５のモース硬度）、２．６５〜２．６９の屈折率（ダイヤモンドでは２．４２）を有する点において、ダイヤモンドに似ている。モアッサナイトは一般的なキュービックジルコニウムよりもやや複雑な構造を有している。ダイヤモンドとは対照的に、モアッサナイトは高い複屈折性を有する。この特徴は、宝石においてもよりも一部の光学構造において望ましいものとなり得る。このため、宝石を製造する場合には、結晶を光学軸に沿ってカッティングして、複屈折効果を最少化する。モアッサナイトは３．２１ｇ／ｃｍ３の低い密度（ダイヤモンドの３．５３ｇ／ｃｍ３に対して）を有し、はるかに耐熱性である。結果として、輝きが強くて、きれいな面を有して、環境耐性の高い宝石が得られる。８００℃で燃え始めるダイヤモンドとは異なり、モアッサナイトは、最大１８００℃までそのままである（比較として、１０６４℃が純金の融点である）。モアッサイトは、その熱伝導率が他のダイヤモンド代替物のものよりもはるかにダイヤモンドの熱伝導率に近いので、ダイヤモンド代替物として一般的になっており、ダイヤモンドと間違えられる。ファセット加工されたモアッサナイトは、その複屈折性及び紫外線での非常に低いレベルの緑色又は黄色蛍光性によって、ダイヤモンドと区別可能である（非特許文献１）。
【０００５】
例えば、多結晶（特許文献１（Ｃ３０Ｂ  ３３／００、２００５年））及び単結晶（特許文献２（Ｃ３０Ｂ  ３３／００、２０００年））のＳｉＣを製造する方法が当該分野において知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】露国特許第２３２７２４８号明細書
【特許文献２】露国特許第２１５６３３０号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｏ’Ｄｏｎｏｇｈｕｅ，  Ｍ．Ｇｅｍｓ．  Ｅｌｓｅｖｉｅｒ，２００６，ｐａｇｅ  ８９；  ＩＳＢＮ  ０−７５−０６５８５６−８
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る方法は、グラファイトモールド内に複数の単結晶を同時に成長させることによって、結晶品質を改善するという技術的効果が達成される点において、全ての従来技術の方法と異なっている。また、ブランクが培養から直に得られ、カッティング工程が省かれるので、生産性が上昇する。つまり、生産コスト及びカッティングに起因した物質の損失が減る。
【０００９】
上記の効果は、合成シリコンカーバイド、つまりモアッサナイトから複数の宝石を同時に製造する方法を提供することによって達成され、本方法は、モールディンググラファイトのハニカムモールド内に複数のモアッサナイト結晶ブランクを同時に成長させるステップと、ブランクを個々の結晶に分離するステップと、結晶の粗いカッティング、研削及び研磨の三段階のファセット加工（宝石の小平面を形成すること）を行うステップとを備え、ファセット加工を行うステップの前に、ブランクの一方の側をマンドレルに接着させて、次に、その反対側の面をマンドレルに接着させ、そのモアッサナイトの研磨は、傷の深さがスペクトルの可視光の波長未満となるように０．１２５〜０．４５μｍの粒径のダイヤモンド粉末スプレーを用いて２００〜３００ｒｐｍの速度で回転するセラミックホイールで行われ、ファセット加工に適していないカッティング及び劈開されたエッジ及び欠陥のあるブランクは粉砕されて、成長ステップに戻される。
【００１０】
好ましくは、０．２５μｍの粒径の研削ペーストが、研削用に用いられる。
【００１１】
本発明によると、合成シリコンカーバイド、つまりモアッサナイトから複数の宝石を同時に製造する方法は以下のように行われる：  複数のモアッサナイト結晶ブランクをモールディンググラファイトのハニカムモールド内で同時に成長させる。ブランクを個々の結晶に分離して、それをファセット加工、研削及び研磨することは以下のように行われる：  各ブランクを金属マンドレルに接着して、その上側を加工して、ブランクの加工された側を他のマンドレルに再接着して、残りの側に対して、ファセット加工、研削及び研磨の工程を繰り返す。傷の深さがスペクトルの可視光の波長未満になるように０．１２５〜０．４５μｍの粒径のダイヤモンド粉末スプレーを用いて２００から３００ｒｐｍの速度で回転するセラミックホイールでブランクの研磨を行う。ファセット加工に適していないカッティング及び劈開されたエッジ及び欠陥のあるブランクは粉砕されて、成長ステップに戻される。
【００１２】
好ましくは、５から１０μｍの粒径のダイヤモンド研削ペーストが研削用に用いられる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本方法について、以下の例によって更に説明する。
【００１４】
［実施例１］
複数のモアッサナイト結晶ブランクを、モールディンググラファイトのハニカムモールド内で同時に成長させた。成長させた結晶を個々のブランクに分離した。ファセット加工は、特別なマンドレルに予め接着されているブランクの粗いカッティング、研削及び研磨の三段階で行われ、次に、ブランクの反対側が再接着されて同じ様に加工された。モアッサナイトを研磨する工程は、０．２５μｍの粒径の研削ペーストを用いて２００ｒｐｍの速度で回転するスチールホイールで行われ、ファセット加工に適していないカッティング及び劈開されたエッジ及び欠陥のあるブランクは粉砕されて、成長ステップに戻された。
【００１５】
［実施例２］
複数のモアッサナイト結晶ブランクを、モールディンググラファイトのハニカムモールド内で同時に成長させた。成長させた結晶を個々のブランクに分離した。ファセット加工の前に、ブランクを基板上に接着して、次に、その反対側もファセット加工された。これらのモアッサナイトブランクを、０．４５μｍの粒径の研削ペーストを用いて２８０ｒｐｍの速度で回転するスチールホイールで研磨して、ファセット加工に適していないカッティング及び劈開されたエッジ及び欠陥のあるブランクは粉砕されて、成長ステップに戻された。
【００１６】
［実施例３］
０．２５μｍの粒径の研削ペーストを用いた点を除いては、全ての段階を実施例２の段階のように行った。
【００１７】
結果物の単結晶は、宝石市場における使用に適していた。
【００１８】
ダイヤモンドはファセット加工中に非常に高温になり、このため、ファセット加工ヘッドのコレット内に機械的に固定されるが、モアッサナイトは熱溶融性接着剤を用いて金属マンドレル上に単純に接着されるだけという点において、ダイヤモンドとモアッサナイトのファセット加工が異なっている点に留意されたい。
【００１９】
ダイヤモンドは、３０００ｒｐｍ以上の速度の重い鋳鉄ホイールでカッティングされて、カッティング及び研磨の両方が同じホイールで実施される。対照的に、モアッサナイトのファセット加工は、はるかに低い速度の異なるホイールで実施される粗いカッティング、研削及び研磨という三段階を備える。
【００２０】
本発明によるファセット加工された宝石ピースの生成は多数の段階を備える。実際、得られたシリコンカーバイドのサンプルは、粗い仕上げ加工（粗いカッティング）を受ける。この段階は、ブランクのサイズ、研削される物質の品質に応じて、２０から１００μｍの粒径で摩耗ホイールで行われる。粗いカッティングによって、適切な形状のファセット加工されるピースが得られる。
【００２１】
ピース面を互いにより正確にするため、任意の中間加工を、３〜１０μｍの粒径で研削用ホイール又はカッティング用ホイールで行うことができる。本発明によると、ファセット加工されたピースの面のより細かな研削、つまり研磨は、その深さがスペクトルの可視光の波長に匹敵する複数の傷を形成することを防止するため、０．１２５〜０．５μｍの粒径のより細かな研磨剤を用いて行われる。この場合、０．５〜３μｍの粒径の研磨剤が研磨用に用いられている従来技術とはもう一つの違いが存在することになる。研磨ホイールの回転速度は、高くてはいけなくて（略２００〜３００ｒｐｍ）、ホイール表面に対するピースの押圧は、エッジが丸くなること及び面が歪むことを防止するように低くなければならない。
【００２２】
上記段階は、ピースの一方の側（上側又は下側）の全ての面に対して行われて、反対側に対して繰り返される。
【００２３】
０．５μｍ以上の粒径のダイヤモンド、酸化金属又は他の硬質物質の粒を備えた研磨粉末（スプレー、ペースト、乳濁液等）を研磨に用いるのが一般的なファセット加工である。しかしながら、このようなサイズの粒は、光束が部分的に散乱するような深さに匹敵する複数の傷を残し得る。これとは対照的に、本発明によって製造されたファセット加工済みのピースは、０．１２５〜０．２５μｍの粒径の研磨粉末で研磨されるので、研磨法に応じて、所望の表面仕上げ（ＧＯＳＴ  ２７８９‐５９に準拠した１１等級の仕上げに対応する）が可能になり、光の散乱が防止される。この場合、入射角に応じて、ファセット面に入射する光は、反射又は透過し、屈折して、内部反射に寄与して、輝きを生じさせる。言い換えると、傷の深さがスペクトルの可視光の波長の長さ（０．４μｍ）未満であると、こうした傷は、入射光の経路に顕著な影響を与えない。傷が深くなると、入射する光束が僅かに散乱して、色の煌めき（色の変化、輝き）が劣ってしまう。
【００２４】
以上のように、品質が改善される。
【００２５】
本発明は、ファセット加工に適していない物質を再利用することによってシリコンカーバイド製品の製造コストを減らすことに留意されたい。
【国際調査報告】
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