(57)【要約】【課題】ダイヤモンド工具の長寿命化を図ることが可能な、ダイヤモンド工具の製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】ダイヤモンド工具の製造方法は、単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなるダイヤモンド工具の製造方法であって、単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなる工具母材を形成する工程と、工具母材を、大気圧で４００Ｋから７００Ｋの温度で、１−１０Ｐａの圧力で４００Ｋから１１００Ｋの温度で、または、１０−３Ｐａ以下の圧力で７００Ｋから１４００Ｋの温度で熱処理をしてダイヤモンド工具を製造する工程とを備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなるダイヤモンド工具の製造方法であって、
前記単結晶ダイヤモンドまたは前記バインダレス多結晶ダイヤモンドからなる工具母材を形成する工程と、
前記工具母材を、大気圧で４００Ｋから７００Ｋの温度で、１−１０Ｐａの圧力で４００Ｋから１１００Ｋの温度で、または、１０−３Ｐａ以下の圧力で７００Ｋから１４００Ｋの温度で熱処理をしてダイヤモンド工具を製造する工程とを備えた、ダイヤモンド工具の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理時間は１０分以上５時間以下である、請求項１に記載のダイヤモンド工具の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理は空気雰囲気で行われる、請求項１または２に記載のダイヤモンド工具の製造方法。
【請求項４】
前記ダイヤモンド工具は、Ｎｉ−Ｐ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅおよび超硬合金のいずれかを切削する、請求項１から３のいずれか１項に記載のダイヤモンド工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド工具の製造方法に関し、より特定的には、ダイヤモンド工具を長寿命化させるための熱処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイヤモンド工具の熱処理は、例えば特開平８−２９９７号公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、高温高圧法で製造され、重度の腐食や傷がない市販の合成単結晶ダイヤモンドグリットを原料として用いる。粒径は１５０から８５０ミクロンで、金属皮膜をも備え、歪みや結晶欠陥、製造触媒等の不純内包物を有し得る。このような原料グリットから、磁性内包物を含有するダイヤモンド粒子を磁気分離した上で、残りの高純度部分を、不活性雰囲気中、約９００から２０００℃、約１０００から７００００バールで充分時間、熱処理することにより、歪み及び転移等の結晶欠陥を除いて、純度及び靭性を高めることが開示されている。
【０００５】
より詳細には、原料のグリット或いはダイヤモンド粒子は、不適当な内包物を含有する部分を除去するために処理される。加熱時にダイヤモンドの内部に体積膨張差をもたらすことがあるため不適当な、磁性の内包物を含む粒子は分離される。不適当な内包物は、代表的には、触媒としてダイヤモンド製造に用いられることのある、ニッケル、鉄或いはコバルトを含んで成る。原料グリットを充分な強さの磁場に晒すことにより、不適当な内包物を含有するダイヤモンド粒子は磁気的に誘引されて、有害な物質を含む内包物の少ない、残りの高純度部分から分離できる。
【０００６】
残りの高純度部分は、充分な時間、充分な温度と圧力とで焼きなましされてダイヤモンド格子中の欠陥を除去され、それによりダイヤモンド粒子の靭性が向上して粒子は破壊しにくくなる。本発明により、ダイヤモンド格子の残留歪（ひず）みが減少し、格子転移が部分的に除去されることが理論上想定される。強度の向上に必要な時間、温度、圧力、雰囲気の諸条件は、ダイヤモンド粒子の内包物の種類や、処理前にダイヤモンドに存在する歪み及び転移の有無に依存する。
【０００７】
しかしながら、従来の方法では、温度および圧力が高すぎるために、ダイヤモンドが炭化または燃焼してダイヤモンド工具の寿命を十分に向上されることが困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は上述のような問題点を解消するためになされたものであり、ダイヤモンド工具の長寿命化を図ることが可能な、ダイヤモンド工具の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題点を解決するために、この発明に従ったダイヤモンド工具の製造方法は、単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなるダイヤモンド工具の製造方法であって、単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなる工具母材を形成する工程と、工具母材を、大気圧で４００Ｋから７００Ｋの温度で、１−１０Ｐａの圧力で４００Ｋから１１００Ｋの温度で、または、１０−３Ｐａ以下の圧力で７００Ｋから１４００Ｋの温度で熱処理をしてダイヤモンド工具を製造する工程とを備える。
【００１０】
好ましくは、熱処理時間は１０分以上５時間以下である。
好ましくは、熱処理は空気雰囲気で行われる。
【００１１】
好ましくは、ダイヤモンド工具は、Ｎｉ−Ｐ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅおよび超硬合金のいずれかを切削する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明に従ったダイヤモンド工具の製造方法は、単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなるダイヤモンド工具の製造方法である。
【００１３】
ダイヤモンドにバインダが残存している場合には、熱処理による長寿命化の効果が小さくなる。この熱処理では、熱処理によりダイヤモンド格子の欠陥（マイクロクラック）を修正するものであり単結晶ダイヤモンドまたはバインダレスの多結晶ダイヤモンドにおいて、マイクロクラックによる性能低下が著しくなる。マイクロクラックは、切削の進行に伴って徐々に伸展してチッピングを発生させると考えられている。
【００１４】
単結晶ダイヤモンドまたはバインダレス多結晶ダイヤモンドからなる工具母材を、大気圧で４００Ｋから７００Ｋの温度で、１−１０Ｐａの圧力で４００Ｋから１１００Ｋの温度で、または、１０−３Ｐａ以下の圧力で７００Ｋから１４００Ｋの温度で熱処理をしてダイヤモンド工具を製造する。
【００１５】
マイクロクラックを消滅または減少させる熱処理は、３種類確認されている。大気圧で４００Ｋから７００Ｋの温度の熱処理、１−１０Ｐａの圧力で４００Ｋから１１００Ｋの温度の熱処理、および、１０−３Ｐａ以下の圧力で７００Ｋから１４００Ｋの温度の熱処理である。
【００１６】
大気圧で４００Ｋから７００Ｋの温度での熱処理は、高圧低温条件での熱処理である。マイクロクラックを修復するためには、ダイヤモンド工具の表面に発生するマイクロクラックにおける原子のエネルギーを上昇させる必要があると考えられる。高圧にすると、マイクロクラックに気体が作用してマイクロクラックを減少させることができる。そのため、高圧の場合には、熱処理温度を低く保つことができる。この場合、ダイヤモンド工具の炭化および燃焼を防止することが可能となる。
【００１７】
１−１０Ｐａの圧力で４００Ｋから１１００Ｋの温度での熱処理は、中圧中温での熱処理である。この熱処理では、大気圧の熱処理と比較して圧力が低いため、気体によるダイヤモンド工具の表面への作用は減少する。この減少を補うために、温度を高くしてマイクロクラック部分へエネルギを付与してマイクロクラックを減少させている。
【００１８】
さらに、大気圧での熱処理と比較して熱処理温度が高いために、表面からわずかに内部に入った部分におけるマイクロクラックに十分なエネルギを与えることができるという効果がある。
【００１９】
１０−３Ｐａ以下の圧力で７００Ｋから１４００Ｋの温度での熱処理は低圧高温での熱処理である。この場合は気圧が低いために、気体によるダイヤモンドクラックへのエネルギ付与が期待できない。その結果、温度を高くすることでダイヤモンドクラックへエネルギを付与してマイクロクラックを減少させている。
【００２０】
熱処理時間は１０分以上５時間以下であることが好ましく、１０分未満では熱処理の効果が不十分、５時間を超えても熱処理の効果が飽和してこれ以上の熱処理を続けることは不経済となる。
【００２１】
熱処理は空気雰囲気で行われることが好ましく、この場合には空気中の酸素とマイクロクラックを構成する炭素原子とが反応することで、早急にマイクロクラックを減少させることができる。
【００２２】
ダイヤモンド工具は、Ｎｉ−Ｐ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅおよび超硬合金のいずれかを切削することが好ましく、この場合、ダイヤモンド工具のチッピングを抑制することが可能となる。
【００２３】
この発明で製造されたダイヤモンド工具は、たとえばナノメータレベルの切り屑を出せる鋭利な刃を有する工具とすることができる。
【００２４】
また、フォトリソグラフィ法またはイオンビーム法では得られない表面粗さを実現することが可能な切削工具を提供することができる。具体的には、ホログラム回折格子、直線または曲線微細溝加工、液晶ディスプレイの導光板加工などに使用することが可能なダイヤモンド工具を提供することができる。
【００２５】
さらに刃先に丸みを付けることにより、球面または非球面のレンズ加工用のダイヤモンド工具を提供することができる。
【００２６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。