JPH0238304A - 改良された微細ダイヤモンド砥粒およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細ダイヤモンド砥粒、特に精密加工に利用可
能な、結晶性の改良された粒径６０Ｉｉ１１以下のダイ
ヤモンド砥粒の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年精密加工の進展に伴い、研摩材料として粒径が６０
μ以下のミクロンサイズダイヤモンドが多量に用いられ
るようになった。これらの微細ダイヤモンド砥粒は、高
圧合成法において核の形成数を多くし、成長割合を小さ
く抑えることにより結晶性の良好な粒子として合成する
ことも可能ではあるが、より一般的な製法としては合成
または天然ダイヤモンドの整粒工程で生じた破片や、粗
いサイズの砥粒としての利用ができ−ない粒子を原料と
して、これらに破砕・整粒・分級の諸工程を加えて、一
定の粒度範囲の砥粒とすることが行われている。これら
の砥粒の多くは工具の形に成型されて使用に供され、ま
た一部は遊離砥粒としても用いられている。

これらの微細ダイヤモンド砥粒はダイヤモンド結晶の襞
解くへきかい）面に沿って割れた形状の不規則な粒子が
多く、工具として用いる際の切刃の形に統一性が少なく
、また破砕工程時の衝撃によって粒子内にクラックも生
じているため、物性から予想されるほどの研削能率が発
揮されず、また一方では研削作業時に割れによる脱落も
生じるので、ダイヤモンドの研摩材料としての使用につ
いては、改善の余地が残されていた。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

従って本発明は微細ダイヤモンドの形状ないし結晶性を
改善し、一方では表面のクラックを無くすことにより強
度的に安定したｖ＆細な、特に６０ｕ以下のダイヤモン
ド砥粒を提供することを、主な目的とする。

〔本発明の要旨〕

本発明の要旨はこうして、不規則な形状を示す微小な種
子ダイヤモンド粒子上に、気相析出法でダイヤモンド状
炭素の析出を行うことにより成長させ自形を呈せしめた
微細ダイヤモンド砥粒、またこの様な気相析出工程を反
応速度論的平衡に近い条件下で（半径方向における平均
成長速度を数μ／ｈｒとして）行うことを特徴とする、
この様な砥粒の製造方法にある。

本発明においては、種子として各種の不規則な微小ダイ
ヤモンド粒子が用い得るが、目的の観点から、破砕され
た片状のダイヤモンドがより適切である０粒度は２０μ
以下のものが好ましく、これらの粒子は予め整粒してお
くと、工程で得られる粒子を、分級を行わずにそのまま
砥粒として使用できるので、好都合である。このような
種子ダイヤモンドは各種の気相合成（ＣＶＯ）装置に入
れられる。支持板上に置いた種子粒子上に炭素を含むガ
ス、例えばにＣ１１４を始めとするいくつかの炭化水素
、あるいはＣＯやアルコール、ケ°トン等を導入する。

これらのガスは活性化に寄与する水素、生成結晶の結晶
性向上に寄与する酸素、あるいは酸素を発生するガスと
共に使用するのが有利である。

反応を活性化するために、熱電子照射、紫外線照射、グ
ロー放電、アーク放電、プラズマ化等を利用できる。

本発明において粒子の粒度の規定に用いる粒径はＪＩＳ
　Ｒ６００２ｒ研摩材の粒度試験方法」に記載の拡大写
真試験方法によって測定される。一方反応には二次核形
成の生じない条件、即ち炭素化合物の濃度の比較的低い
領域、または炭素化合物に対して充分に高濃度の酸素を
含む組成ガスを用いる。

析出反応は種子結晶のエネルギー状態の比較的高い箇所
、つまりクラックや凹みのある部分から優先的に進行す
るので、結局全体として欠陥が少なく、かつ対称性の高
い、換言すれば二軸は比が１に近い外形を呈する結晶に
成長する。［二軸比Ｊは上記ＪＩＳ　Ｒ６００２に記載
の試験方法によって測定した粒子の長軸径と短軸径との
比である。この値が１に近いほど結晶の対称性が高く、
これに伴い強度も大きいので好ましい砥粒ということが
できる。この観点から本発明においては、工程条件の調
節によってこの二軸比を１，３以下とする。このために
は特に、反応速度論的に平衡に近い条件下で、ダイヤモ
ンドの析出速度が小さい条件を用いて行うことが重要で
ある。この様な条件下では元の粒子サイズの２倍以内の
成長を行う過程で、はぼ完全な自形具が得られる。これ
以上の成長を行うのは、比較的低い成長速度を用いてい
ることから、反応時間の点で好ましくないだけでなく、
またこの間に消費される原料ガス、エネルギーを考慮す
ると、望ましいことではない。

次に本発明を図面に基づいて説明する。第１図は本発明
の実施に用い得る装置の概略を示す模式図、第２図は本
発明による処理前の、また第３図は処理後における種子
ダイヤモンド粒子の形状を示す電子顕微鏡写真である０
図において石英管から成る縦形反応室１は導波管２を介
してマグネトロン３と連結されている。管１は下部にお
いて減圧用の真空ポンプ４と連結され、・上部には反応
ガス導入のための配管５が接続されている。管１の中に
は種子粒子を保持するための台６が設置されている０台
６付近の管１壁には冷却水を通すためのスリーブ７を設
けることができる。メタンおよび水素ガスが、それぞれ
の供給源８．９から、調合器１０を介して供給される。

〔実施例〕

１、第１図の装置を用いた０石英管は外径４８ｍｍ、管
の中央部には直径１５閣の石英円板を置き、この上に平
均粒径１０μのダイヤモンド粒子を分散した。

これは静的超高圧法により合成されたもので、第２図に
示すように、片状の不規則な形状を有する。

マグネトロンは２．４５　ＣＨ２のマイクロ波を発生す
る。

２２０　Ｗのマイクロ波で受は台を９００℃に加熱し、
管内に１００部（容量）の１１２と１部のＣ！１４とか
ら成る混合ガスを毎分１７０ｍ１の割合で導入した。ガ
スは適宜排出して、管内の圧力を約２．５にＰａに保っ
た。この操作を約２時間続けて、第３図に示すような、
平均粒径が約１５−の粒子とした。このダイヤモンド粒
子を用いて電着により°製作した内周刃切断砥石は、有
効に使用された。

２、上記装置および同様の種子粒子を用いて、実、施例
１を繰り返した。

マグネトロンにより受は台を９００℃に加熱し、ここへ
今回はＨ２−ＣＨ，の二元系に代えて０２を１．５部（
対水素比）を加えたＨ、−Ｃ１１４の三元系組成の混合
ガスを、毎分１００ｍ１の割合で導入した。管内の圧力
を約２．５　ＫＰａに保ちつ−１この操作を約３時間続
けて、平均粒径が約１８ｐｍの粒子とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用い得る装置の概略を示す模式
図、第２図は本発明による処理前の、第３図は処理後に
おける種子ダイヤモンド粒子の形状を示す電子顕微鏡写
真である。 ・・・反応室； ・・・マグネトロン： ・・・反応ガス導入管： ・・・冷却水スリーブ； ・・・調合器。 ・・・導波管： ・・・真空ポンプ： ・・・種子粒子台： ・−ガス供給源：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧法で形成されたダイヤモンドからなる芯部と、
   気相からの析出によりこの外方に隣接して形成された本
   質的にダイヤモンドないしダイヤモンド状炭素から成る
   成長部を有する自形粒子であって、全体としての粒径が
   芯部の粒径の２倍以内であり、かつ６０μｍを超えず、
   また全体粒子の二軸比が１．３以下である微細ダイヤモ
   ンド砥粒。 ２、不規則な形状を示す微小な種子ダイヤモンド粒子上
   に気相法により、反応速度論的平衡に近い条件下で（半
   径方向における平均成長速度を数μｍ／ｈｒとして）ダ
   イヤモンド状炭素の析出を行うことにより、これらの粒
   子を成長させると共に自形を呈せしめることを特徴とす
   る、微細ダイヤモンド砥粒の製造方法。 ３、上記析出速度が３μｍ／ｈｒ以下である、特許請求
   の範囲第２項記載の微細ダイヤモンド砥粒の製造方法。 ４、上記種子ダイヤモンド粒子の平均粒径が２０μｍ以
   下である、請求項１に記載された微細ダイヤモンド砥粒
   の製造方法。 ５、上記種子ダイヤモンド粒子の成長が、平均粒径にお
   いて２倍以下である、請求項１に記載された微細ダイヤ
   モンド砥粒の製造方法。