(57)【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；
（ｉｉ）０．１〜３．０ｍｍの厚さを有すること；
及び
（ｉｉｉ）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面による少なくとも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ダイヤモンド層であって、
ダイヤモンド成長が窒素及び酸素の２ｐｐｍ未満を含む雰囲気下で行なわれ、更にホウ素ドーパント源が実質的に酸素や窒素を含んでいないＣＶＤ法によって得ることができる、前記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】
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１〜３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１〜４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が層全体に均一に分散している、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】
均一性が、層内の任意の１ｍｍ3体積中のドーパント原子の濃度が他の１ｍｍ3体積の濃度から５〜１０％より大きく異ならないような均一性である、請求項６記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項８】
単結晶ダイヤモンドである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項９】
多結晶ダイヤモンドである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１０】
１００μｍ未満の平均粒度を有する、請求項９記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１１】
５０μｍ未満の平均粒度を有する、請求項９記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１２】
バッキングに結合されている、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】
バッキングが炭化物形成金属及び焼結炭化物から選択される、請求項１２記載のＣＶＤダイヤモンド層。
【請求項１４】
研磨工具のために切削点又は切削端を与える請求項１〜１３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。
【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ＣＨx 、ＣＦx （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Ｃx Ｈy （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Ｃx Ｈy Ｈａｌz （例えば、ＣＦ4 ）又はＣＯx （式中、ｘは１〜３でありうる）と、任意に下記：Ｏ2 、Ｈ2 、Ｎ2 、ＮＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 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１．４ｍｍ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１ｍｍ3 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 (cemented carbide，超硬合金）によるバッキングつき(backed)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ＣＶＤ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（Ｂ2 Ｈ6 ）である。ドーパントはインシトゥ(in situ) 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、４７０ｘ１０2 Ｐａ、好ましくは１００〜３５０ｘ１０2 Ｐａ）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（Ｒa ）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-purge)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、２ｘ１０-3Ｐａ（２ｘ１０-5ｍｂａｒ）未満の系の極限基底圧(ultimate base pressure)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。
Ｈ2／Ａｒの混合物を反応室に２．７０４：０．０８４５Ｐａ・ｍ３／ｓ（１６００：５０ｓｃｃｍ）のＨ2／Ａｒ比で導入し、プラズマを生成しながら、５００Ｐａ（５ｍｂａｒ）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２７０ｘ１０２Ｐａ（２７０ｍｂａｒ）の極限合成圧に上昇させた。
【００１５】
圧力を２７０ｘ１０２Ｐａ（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、２．７０４：０．０６７６Ｐａ・ｍ３／ｓ（１６００：４０ｓｃｃｍ）のＨ2／ＣＨ4比でＣＨ4を導入した。メタンレベルは０．０６７６Ｐａ・ｍ３／ｓ（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３０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２．７０４：０．０８４５：０．０６７６：０．０４２２５Ｐａ・ｍ３／ｓ（１６００：５０：４０：２５ｓｃｃｍ）のＨ2／Ａｒ／ＣＨ4／Ｂ2Ｈ6−Ｈ2比で導入した。反応ガス圧は２７０ｘ１０２Ｐａ（２７０ｍｂａｒ）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（即ち、Ｂ2Ｈ6−Ｈ2の流量をゼロにまで減少させた）後に、ＣＨ4をスイッチアウト（即ち、ＣＨ4の流量をゼロにまで減少）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（即ち、プラズマが消えるまで基体温度、マイクロ波出力や圧力をゆっくりと減少させる工程）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、層が充分な連晶で、純粋な結晶の＜１１０＞の好ましい配向を示した、これらの結晶は（１００）、（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５０〜１００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Ｃａｍｅｃａ３ｆＳＩＭＳ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（Ｓｏｎｄｉｃｋ  ＥＤＭ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（Ｓｏｎｄｉｃｋ  ＥＤＭ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±５０ＭＰａ）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１０〜３０μｍ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０．０２ｍｍ／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(即ち、同じ操作条件下での直接比較性能試験で)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】
0004588129.tif 000002
【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ＳＩＭＳ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（０．１２３３７Ｐａ・ｍ３／ｓ（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ＣＶＤダイヤモンドではドーピングなしダイヤモンドの約７７５℃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
１４  ＣＶＤダイヤモンド層
【図１】
0004588129.tif 000003