JPH06170435A

JPH06170435A - ダイヤモンド線引きダイスおよびダイヤモンド線引きダイスの製造方法

Info

Publication number: JPH06170435A
Application number: JP21132693A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Takahashi; 利也高橋; Akihiko Ikegaya; 明彦池ケ谷; Keiichiro Tanabe; 敬一朗田辺; Naoharu Fujimori; 直治藤森
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】強度、耐摩耗性、耐熱性に優れ、かつ、安価
で、耐用寿命の長いダイヤモンド線引きダイスを提供す
る。【構成】線引きされるべき線に接触するように設けら
れるダイヤモンドを含むダイヤモンド線引きダイス９で
あって、ダイヤモンドは気相合成法によって析出される
気相合成ダイヤモンド７を含み、気相合成ダイヤモンド
７は、線引きされるべき線に接触する部分が最も微細な
構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド線引きダ
イスに関し、特に、気相合成法により合成されるダイヤ
モンドを含むダイヤモンド線引きダイスおよびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイスは、金属線等の伸線に用いられる
工具であり、一般に、次のような特性を具備しなければ
ならない。

【０００３】・線引き強度に耐える強度を有すること。・耐摩耗性が優れていること。

【０００４】・適切な構造と形状に加工が可能で、内面
は最高に仕上げられること。ダイヤモンドは、このよう
な諸条件を有する優れたダイス素材である。

【０００５】従来、ダイヤモンド線引きダイスの中心部
としては、天然ダイヤモンドや、ダイヤモンド焼結体が
用いられている。

【０００６】図４は、従来のダイヤモンド線引きダイス
の中心部の穴部の内部構造を示す概略的な断面図であ
る。

【０００７】図４を参照して、このダイヤモンド線引き
ダイスの中心部１４の穴部１５の内部構造は、導入部１
６、絞り部１７、および、出口部１８から構成される。

【０００８】導入部１６は、エントランス部またはベル
部と呼ばれる部分１９と、アプローチ部２０とからな
る。エントランス部またはベル部と呼ばれる部分１９
は、線引きされるべき線２１の導入部であり、また、潤
滑材の流入を容易にするために設けられる。アプローチ
部２０は、線引きされるべき線２１の振動を止め姿勢を
整え、また、潤滑材の流入を容易にするために設けられ
る。

【０００９】絞り部１７は、リダクション部２２と、ベ
アリング部２３とからなる。リダクション部２２は、線
引きされるべき線２１を絞る部分であり、ダイヤモンド
線引きダイスの性能と、線引きされた線の品質を決定す
る重要な部分である。ベアリング部２３は、線引きされ
るべき線２１の線径を決定したり、線引き後の線の表面
粗さを左右する部分である。

【００１０】出口部１８は、バックリリーフ部２４と、
エクジット部２５とからなる。バックリリーフ部２４
は、線引きされるべき線２１の線引き時のベアリング部
２３を補強する部分である。エクジット部２５は、口出
し作業（線引き前の線２１の先端を細くしてダイスに通
す作業）のガイド的役割をする。

【００１１】図４を参照して、以下に、線引きされるべ
き線２１の線引き作業の工程について説明する。

【００１２】まず、線引きされるべき線２１は、導入部
１６に通される。次に線引きされるべき線２１は、絞り
部１７と接触し、所望の形状、線径、表面の粗さを有す
る線に塑性加工され、出口部１８より引抜かれる。

【００１３】線引きされるべき線２１は、この線引き作
業の工程により、線径を小さくしていくとともに、線の
引張強さ等の物理的特性を高められたり、線表面の面の
粗さが向上されたりする。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、天然ダイヤモ
ンドは、高価である上に、結晶の大きさに限界があり、
劈開しやすく、割れやすいという欠点をもっている。

【００１５】また、ダイヤモンド焼結体は、天然ダイヤ
モンドが有する欠点を克服しているものの、結合助材を
含んでいるために、耐摩耗性や耐熱性に問題がある。

【００１６】たとえば、タングステンやモリブデンを線
引きするときは、引抜き加工性をよくするために、タン
グステンやモリブデンは、高温で引抜かれることが多
い。しかしながら、温度を上げすぎると、ダイヤモンド
焼結体は、結合助材を含んでいるために、耐熱性が低
く、ダイスの中心部として、ダイヤモンド焼結体が用い
られているダイヤモンド線引きダイスでは、ダイスの寿
命が著しく低下することが知られている。

【００１７】最近では、気相合成法によってダイヤモン
ドを合成することができるようになってきており、その
特質を生かした応用製品の開発が活発である。しかし、
線引きダイスに関しては、気相合成ダイヤモンドの適用
が本格的に行なわれていないのが現状である。

【００１８】気相合成法により合成されるダイヤモンド
を線引きダイスへ応用するとき、一般的には、基板上に
単純に気相合成したダイヤモンドをそのまま使用するこ
とを思いつく。

【００１９】ダイヤモンド線引きダイスの中心部とし
て、この方法により製造される気相合成ダイヤモンドが
用いられているダイヤモンド線引きダイスでも、使用で
きる範囲は広い。

【００２０】しかし、気相合成ダイヤモンドが柱状に成
長することを考えると、ダイスの絞り部分が比較的粒径
の大きな柱状組織で構成されることになる。このため、
単結晶ダイヤモンド同様に劈開しやすくなったり、強度
的な問題が生じたり、またダイヤ粒が脱落しやすくなっ
てしまう。

【００２１】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものであって、強度、耐熱性、耐摩耗性に
優れ、かつ安価なダイヤモンド線引きダイスおよびその
ようなダイヤモンド線引きダイスの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決するために鋭意検討した結果、一旦基板上に
気相合成したダイヤモンドの基板を除去した後、そのダ
イヤモンド板を基板として、最初の合成とは逆方向にダ
イヤモンドを合成することにより、線引きダイスに適し
た構造となることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００２３】また、気相合成ダイヤモンドの組織制御
は、気相合成条件によって、ある程度は組織制御するこ
とができるが、ダイヤモンドとしての機械的性質を有し
たまま、粒径の微細な均一組織を実現することは、極め
て困難である。

【００２４】しかしながら、ダイヤモンドを気相合成法
により基板上に成長させる場合、まず微小な核が発生
し、それが成長して、膜状になる。そして、この初期の
ダイヤモンド粒径は、基板の処理条件や、気相合成条件
によって大きく左右されるが、０．５μｍ以下にするこ
とが可能である。

【００２５】本発明者らは、この粒径の小さな領域が、
線引きされるべき線に接触するようにダイヤモンド線引
きダイスを構成すれば、高い性能が期待できることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【００２６】本願発明のダイヤモンド線引きダイスは、
線引きされるべき線に接触するように設けられるダイヤ
モンドを含むダイヤモンド線引きダイスであって、ダイ
ヤモンドは気相合成によって析出される気相合成ダイヤ
モンドを含み、気相合成ダイヤモンドは、線引きされる
べき線に接触する部分が最も微細な構造を有することを
特徴とする。

【００２７】本願発明のダイヤモンド線引きダイスは、
好ましくは、線引きされるべき線に接触する部分の気相
合成ダイヤモンドの平均粒径が、３０μｍ以下であるこ
とを特徴とする。

【００２８】本願発明のダイヤモンド線引きダイスの製
造方法は、基板上に気相合成法により第１のダイヤモン
ド多結晶体層を形成する工程と、基板を除去する工程
と、第１のダイヤモンド多結晶体層の、基板を基板除去
工程により除去した側の面上に、気相合成法により第２
のダイヤモンド多結晶体層を形成する工程と、第１のダ
イヤモンド多結晶体層と第２のダイヤモンド多結晶体層
との接合面に交差する方向に、第１のダイヤモンド多結
晶体層と第２のダイヤモンド多結晶体層とを貫通する穴
部を形成する工程とを備える。

【００２９】本願発明のダイヤモンド線引きダイスの製
造方法は、基板上に気相合成法により第１のダイヤモン
ド多結晶体層を形成する工程と、基板を除去する工程
と、第１のダイヤモンド多結晶体層の、基板を基板除去
工程により除去した側の面上に、気相合成法により第２
のダイヤモンド多結晶体層を形成する工程と、第１のダ
イヤモンド多結晶体層と第２のダイヤモンド多結晶体層
との接合面方向に、該接合面を中心面として、第１のダ
イヤモンド多結晶体層と第２のダイヤモンド多結晶体層
とにまたがる貫通孔を形成する工程とを備える。

【００３０】

【作用】本願発明のダイヤモンド線引きダイスは、線引
きされるべき線に接触するように設けられるダイヤモン
ドが気相合成によって析出される気相合成ダイヤモンド
を含んでいる。この気相合成ダイヤモンドは、緻密で、
しかもダイヤモンドからなるため、結合助材を含む焼結
ダイヤモンドに比べて耐摩耗性および耐熱性により優
れ、しかも欠損が生じにくい。

【００３１】すなわち、気相合成ダイヤモンドは、結合
助材を含まないダイヤモンドであるため、天然ダイヤモ
ンドに近い熱伝導率を実現できるので、ダイヤモンド焼
結体よりも耐熱性に優れている。このため、気相合成ダ
イヤモンドは、線引きダイス用素材として適している。

【００３２】また、気相合成ダイヤモンドは、成長初期
は、微細な粒径を有するが、成長するに従って、その粒
径は大きくなる傾向にある。そして、本願発明によれ
ば、気相合成ダイヤモンドは、線引きされるべき線に接
触する部分が、最も微細な構造を有するように構成され
ている。

【００３３】しかしながら、線引きされるべき線に接触
する部分は、線引きされるべき線の太さにより、その接
触する部分の領域が変動する。

【００３４】また、線引きされるべき線に接触する部分
のダイヤモンドの粒径は、ダイヤモンドの合成条件によ
っても異なってくる。

【００３５】本願発明者らは、線引きされるべき線に接
触する部分のダイヤモンドの粒径は、小さい程好まし
く、線引きされるべき線に接触する部分の気相合成ダイ
ヤモンドの平均粒径が、３０μｍ以下のときに、線引き
ダイスとして、優れた性能を発揮することを知見した。
また、ダイヤモンド焼結体が用いられているダイヤモン
ド線引きダイス以上の性能を発揮するためには、線引き
されるべき線に接触する部分の気相合成ダイヤモンドの
平均粒径が、１０μｍ以下である方がなお好ましいとい
うことを知見した。

【００３６】また、ダイヤモンドを気相合成すると、基
板上に形成されるダイヤモンドは、基板からの成長初期
においては、微細な結晶構造を有し、成長するにしたが
って柱状に発達して粒径が大きくなる傾向にある。本願
発明のダイヤモンド線引きダイスは、その製造方法にお
いて、基板上に気相合成法により第１のダイヤモンド多
結晶体層を形成した後、基板を除去し、第１のダイヤモ
ンド多結晶体層の、基板を除去した側の面上にさらに、
気相合成法により第２のダイヤモンド多結晶体層を形成
する。したがって、この第１のダイヤモンド多結晶体層
と第２のダイヤモンド多結晶体層とは、その接合面を中
心に、微細な結晶構造のダイヤモンドが多く配向されて
いる。

【００３７】本願発明によれば、第２のダイヤモンド多
結晶体層の成長を、第１のダイヤモンド多結晶体層の成
長初期側の面上に行なうため、第２のダイヤモンド多結
晶体層は、第１のダイヤモンド多結晶体層の最も微細な
微粒子結晶粒の表面の核発生位置に優先的に核発生が起
こる。このため、第２のダイヤモンド多結晶体層も、微
細な結晶粒から成長が始まることとなる。したがって、
この第１のダイヤモンド多結晶体層と第２のダイヤモン
ド多結晶体層とは、その接合面付近が、微細な結晶構造
のダイヤモンドで構成されることになる。そして、ダイ
ヤモンドの上にダイヤモンドを成長させるため、異種の
中間層を挟む場合よりも、この接合面の結合力は大き
い。

【００３８】そして、本願発明のダイヤモンド線引きダ
イスは、第１のダイヤモンド多結晶体層と第２のダイヤ
モンド多結晶体層の接合面を中心に、微細な結晶構造の
ダイヤモンドが多く生成されている部分が、絞り部の線
引きされるべき線に接触する部分を形成するように穴部
を形成した結果、硬く、かつ、劈開割れが生じにくく、
その結果、剥離したダイヤモンド自体による引掻き摩耗
も生じにくく、したがって、耐摩耗性に優れる。

【００３９】

【実施例】

実施例１〜２および比較例１〜２実施例１図１は、本願発明のダイヤモンド線引きダイスの製造方
法の一実施例を模式的に示す工程図である。なお、図１
中、各々のステップ（１０１）〜（１０５）に示される
断面図は、本願発明に用いる気相合成ダイヤモンドの結
晶構造を模式的に示しており、それぞれの断面図中、線
密度の濃い部分および線の長さの短い部分ほど、微細な
結晶構造であることを示す。

【００４０】図１を参照して、本願発明のダイヤモンド
線引きダイスの製造方法について説明する。

【００４１】ステップ（１０１）において、基板１上に
気相合成法により、第１のダイヤモンド多結晶体層２を
形成した。第１のダイヤモンド多結晶体層２は、熱フィ
ラメントＣＶＤ法により、基板１として、Ｓｉ基板を用
い、この基板上に、５００μｍの膜厚で合成した。な
お、合成は、以下の条件で行なった。

【００４２】

【表１】

【００４３】ステップ（１０２）において、基板１を除
去した。第１のダイヤモンド多結晶体層２が形成された
Ｓｉ基板を弗硝酸中に浸漬し、Ｓｉ基板を溶解除去し
た。

【００４４】ステップ（１０３）において、第１のダイ
ヤモンド多結晶体層２の基板１を除去した面３側に、気
相合成法により、第２のダイヤモンド多結晶体層４を合
成し、積層体５を形成した。第２のダイヤモンド多結晶
体層４は、熱フィラメントＣＶＤ法により、面３側に、
５００μｍの膜厚で合成した。なお、合成は、第１のダ
イヤモンド多結晶層２を形成するのと同じ条件で行なっ
た。

【００４５】ステップ（１０４）において、積層体５を
第１のダイヤモンド多結晶体層２と、第２のダイヤモン
ド多結晶体層４との接合面６が横方向になるように、所
望の形状、大きさに、中心部７を形成した。この中心部
７の加工には、レーザ加工法、研削加工法を用いた。

【００４６】ステップ（１０５）において、中心部７に
穴部８を形成した、中心部７に、レーザ加工、超音波加
工を施して、第１のダイヤモンド多結晶体層２と第２の
ダイヤモンド多結晶体層４との接合面に交差する方向に
第１のダイヤモンド多結晶体層２と第２のダイヤモンド
多結晶体層４とを貫通する穴部８を形成した。

【００４７】以上の工程により形成されるダイヤモンド
線引きダイスの中心部７は、図１より明らかなように、
気相合成法により合成されるダイヤモンドであって、ダ
イヤモンドに貫通して設けられる穴部８の絞り部８Ｓの
表面側が、最も微細な構造を有する。

【００４８】次に、穴部８を有する中心部７を用い、図
２にその断面を示すダイヤモンド線引きダイスを作成し
た。

【００４９】図２を参照して、このダイヤモンド線引き
ダイス９は、中心部７と、補強マウント部１０と、ケー
ス１１を含み、中心部７は、補強マウント部１０に固着
され、補強マウント部１０は、ケース１１にろう付けさ
れ収容される。

【００５０】なお、このダイヤモンド線引きダイス９の
規格を表２に示す。

【００５１】

【表２】

【００５２】実施例２図３は、本願発明のダイヤモンド線引きダイスの製造方
法の一実施例を模式的に示す工程図である。

【００５３】図３を参照して、本願発明のダイヤモンド
線引きダイスの製造方法について説明する。なお、図３
にその工程を示す実施例２は、以下の点を除けば、図１
にその工程を示す実施例１と同様であるので相当する工
程については、同一の参照符号を付して、その説明を省
略する。

【００５４】図３に、その工程を示す実施例２が、図１
にその工程を示す実施例１と異なっている点は、ステッ
プ（２０４）において、積層体５を第１のダイヤモンド
多結晶体層２と、第２のダイヤモンド多結晶体層４との
接合面６が縦方向になるように所望の形状、大きさに、
中心部１２を形成している点である。

【００５５】そして、ステップ（２０５）において、中
心部１２に、穴部１３を形成する際に、積層体５の第１
のダイヤモンド多結晶体層２と、第２のダイヤモンド多
結晶体層４との接合面方向に、接合面を中心面として、
第１のダイヤモンド多結晶体層２と、第２のダイヤモン
ド多結晶体層４とにまたがる貫通孔を形成して、穴部１
３を形成している点である。

【００５６】以上の工程により形成されるダイヤモンド
線引きダイスの中心部１２は、図３より明らかなよう
に、気相合成法により合成されるダイヤモンドであっ
て、ダイヤモンドに貫通して設けられる穴部１３の絞り
部１３Ｓの表面側が最も微細な構造を有する。なお、穴
部１３の大きさ形状等については、実施例１と同一規格
にした。

【００５７】次に、実施例２で作製した穴部１３を有す
る中心部１２を用いる以外は、実施例１と同様のダイヤ
モンド線引きダイスを作成した。比較例１実施例１の第１のダイヤモンド多結晶体層を合成した時
と同一の条件下、熱フィラメントＣＶＤ法により、Ｓｉ
基板上にダイヤモンド多結晶体層を１ｍｍの膜厚で合成
した後、Ｓｉ基板を弗硝酸で溶解除去した後、レーザ加
工、研削加工、超音波加工を施して、実施例１と同一形
状、大きさの規格のダイヤモンド線引きダイスの中心部
および穴部を形成し、実施例１と同様のダイヤモンド線
引きダイスを作成した。比較例２実施例１と同一形状、大きさの規格のダイヤモンド線引
きダイスの中心部および穴部を有する焼結ダイヤモンド
を用いる以外は、実施例１と同様のダイヤモンド線引き
ダイスを作成した。

【００５８】以上の方法により作成したダイヤモンド線
引きダイスの性能を評価するために、以下の条件でダイ
ヤモンド線引きダイスの性能試験を実施した。

【００５９】線引きされるべき線として、直径０．２２
ｍｍのステンレス鋼線を用いた。

【００６０】線引き速度５０ｍ／ｍｉｎで線引きを行な
った。実施例１、実施例２、比較例２は、同等の性能を
示したが、比較例１は欠損した。

【００６１】次に、より詳しいダイヤモンド線引きダイ
スの性能試験を実施した。線引きされるべき線として、
直径０．２２ｍｍのステンレス鋼線を用い、ステンレス
鋼線の直径が、０．２０ｍｍになるように線引きした。

【００６２】線引き速度は、２００ｍ／ｍｉｎとして、
伸線量は、４トン（ｔ）とした。線引き速度２００ｍ／
ｍｉｎで、伸線量４トン（ｔ）の線引きを行なった時点
で、実施例１、実施例２、比較例２は、同等の性能を示
したが、比較例１は欠損が認められた。

【００６３】以上の結果により明らかなように、本願発
明のダイヤモンド線引きダイスは、単純に気相合成ダイ
ヤモンドを中心部に使用したダイヤモンド線引きダイス
よりもダイスの絞り部分が粒度の細い部分で構成される
結果、優れた強度を有する。

【００６４】次に、線引き速度８０ｍ／ｍｉｎで線引き
を行なった。比較例２では、著しい摩耗の進行が認めら
れたが、実施例１、実施例２では、問題を生じなかっ
た。

【００６５】次に、実施例１，実施例２および比較例２
に対して、より詳しいダイヤモンド線引きダイスの性能
試験を実施した。

【００６６】線引きされるべき線として、直径０．２２
ｍｍのステンレス鋼線を用い、ステンレス鋼線の直径
が、０．２０ｍｍになるように線引きした。

【００６７】線引き速度は、３００ｍ／ｍｉｎとして、
伸線量は、５トン（ｔ）とした。線引き速度３００ｍ／
ｍｉｎで、伸線量５トン（ｔ）の線引きを行なった時点
で、比較例２では、著しい摩耗の進行が認められたが、
実施例１、実施例２では、問題を生じなかった。

【００６８】以上の結果より明らかなように、本願発明
のダイヤモンド線引きダイスは、ダイヤモンド焼結体線
引きダイスのように中心部が結合助材を含んでいない結
果、耐熱性に優れており、線引き速度を上げることが可
能である。

【００６９】実施例３〜４実施例３〜４は、ダイヤモンド線引きダイスの線引きさ
れるべき線に接触する部分の気相合成ダイヤモンドの粒
径として、好ましい範囲を調べるために行なった例を示
している。

【００７０】実施例３実施例１と同様の、ダイヤモンド線引きダイスを作成し
た。

【００７１】まず、Ｓｉ基板上に第１のダイヤモンド多
結晶体層を５００μｍの膜厚で合成した。なお、合成
は、核発生密度を高めるために、０．５μｍのダイヤモ
ンド粉末で、傷付け処理を施したＳｉ基板に、以下の条
件で行なった。

【００７２】

【表３】

【００７３】次に、第１のダイヤモンド多結晶体層が形
成されたＳｉ基板を弗硝酸中に浸漬し、Ｓｉ基板を溶解
除去した。

【００７４】次に、第１のダイヤモンド多結晶体層のＳ
ｉ基板を除去した面側、すなわち、第１のダイヤモンド
多結晶体層の成長初期面側に、第２のダイヤモンド多結
晶体層を５００μｍの膜厚で合成した。なお、合成は、
第１のダイヤモンド多結晶体層を形成するのと同じ条件
で行なった。これにより、厚さ１ｍｍの線引きダイス用
素材（積層体）を得た。

【００７５】図５に、この線引きダイス用素材（以下、
タイプＡという）の粒径分布図を示す。

【００７６】タイプＡを用い、実施例１と同じように加
工して、実施例１と同一規格のダイヤモンド線引きダイ
スを作成した。

【００７７】実施例４実施例３とは、第１のダイヤモンド多結晶体層および第
２のダイヤモンド多結晶体層の気相合成条件を変える以
外は同様にして、実施例３と同様のダイヤモンド線引き
ダイスを作成した。

【００７８】まず、Ｓｉ基板上に第１のダイヤモンド多
結晶体層を５００μｍの膜厚で合成した。なお、合成
は、４０μｍのダイヤモンドペーストで傷付け処理を施
したＳｉ基板に、以下の条件で行なった。

【００７９】

【表４】

【００８０】次に、第１のダイヤモンド多結晶体層が形
成されたＳｉ基板を弗硝酸中に浸漬し、Ｓｉ基板を溶解
除去した。

【００８１】次に、第１のダイヤモンド多結晶体層のＳ
ｉ基板を除去した面側、すなわち、第１のダイヤモンド
多結晶体層の成長初期面側に、第２のダイヤモンド多結
晶体層を５００μｍの膜厚で合成した。なお、合成は、
第１のダイヤモンド多結晶体層を形成するのと同じ条件
で行なった。これにより、厚さ１ｍｍの線引きダイス用
素材（積層体）を得た。

【００８２】図６に、この線引きダイス用素材（以下、
タイプＢという）の粒径分布図を示す。

【００８３】タイプＢを用い、実施例１と同じように加
工して、実施例１と同一規格のダイヤモンド線引きダイ
スを作成した。

【００８４】図５および図６を参照して、タイプＡの線
引きされるべき線が接触する部分（図５中、Ｃに示され
る領域）は、タイプＢの線引きされるべき線が接触する
部分（図６中、Ｃに示される領域）よりも微細なダイヤ
モンドで構成されている。

【００８５】実施例３および実施例４で作成したダイヤ
モンド線引きダイスの性能を評価するために、以下の条
件で、ダイヤモンド線引きダイスの性能試験を実施し
た。

【００８６】線引きされるべき線として、直径０．２２
ｍｍのステンレス鋼線を用い、ステンレス鋼線の直径
が、０．２０ｍｍになるように線引きした。

【００８７】線引き速度は、２００ｍ／ｍｉｎとして、
伸線量は、４トン（ｔ）とした。タイプＡを用いたダイ
ヤモンド線引きダイスでは、線引きされるべき線に接触
する部分のダイヤモンドの粒径が、約５μｍであったの
に対し、タイプＢを用いたダイヤモンド線引きダイスで
は、線引きされるべき線に接触する部分のダイヤモンド
の粒径が、約５０μｍであった。

【００８８】上記した性能試験終了後、タイプＡを用い
たダイヤモンド線引きダイスには、何ら問題はなかった
が、タイプＢを用いたダイヤモンド線引きダイスでは、
中心部に使用したタイプＢのダイヤモンド粒の一部に欠
損が認められた。

【００８９】上記した性能試験により、線引きされるべ
き線が接触する部分のダイヤモンド粒径は、小さい程、
ダイス素材としては好ましいことがわかった。

【００９０】上記した実施例３および実施例４と同様の
試験を種々行なった結果、線引きされるべき線に接触す
る部分の気相合成ダイヤモンドの平均粒径は、３０μｍ
以下とすることが好ましいことがわかった。また、ダイ
ヤモンド焼結体線引きダイス以上の性能を発揮するに
は、線引きされるべき線に接触する部分の気相合成ダイ
ヤモンドの平均粒径が、１０μｍ以下であることが好ま
しいことがわかった。

【００９１】また、線引きされるべき線に応じて、第１
のダイヤモンド多結晶体層と第２のダイヤモンド多結晶
体層との合成条件を変化させることにより、線引きされ
るべき線に接触する部分の気相合成ダイヤモンドの結晶
構造を最適構造にすることが重要であることがわかっ
た。

【００９２】なお、本実施例では、気相合成によるダイ
ヤモンドの合成法として、熱フィラメントＣＶＤ法のみ
を示しているが、このような気相合成ダイヤモンドの合
成方法としては、種々の低圧気相法を適用できる。たと
えば、熱電子放射や、プラズマ放電を利用して原料ガス
を分解・励起させる方法や、燃焼炎を用いた成膜方法を
適用できる。

【００９３】また、原料ガスとしては、たとえば、メタ
ン、エタン、プロパン等の炭化水素類、メタノール、エ
タノールなどのアルコール類、または、エステル類等の
有機炭素化合物と、水素とを主成分として混合したガス
等を用いることができる。また、これら以外に、アルゴ
ン等の不活性ガスや、酸素、一酸化炭素、水などをダイ
ヤモンドの合成反応や、その特性を阻害しない範囲で原
料中に混合してもよい。

【００９４】本願発明のダイヤモンド線引きダイスは、
金、銀、白金等の貴金属線をはじめ、銅、真鍮、りん青
銅、真鍮被覆鉄線、ニッケル線、ステンレス線、タング
ステン線、モリブデン線などの線引きに適用できる他、
化学繊維用ノズル、錫や、ビニール等の絞り用にも好適
に使用することができる。

【００９５】また、本実施例では、ステップ（１０２）
において、基板１を除去する工程として、化学的方法を
用いているが、このような基板１は、機械的加工、また
は、化学的処理による分離・溶解等により、分離または
除去すればよく、本実施例に限定されることはない。

【００９６】また、本願発明のダイヤモンド線引きダイ
スは、中心部が、気相合成ダイヤモンドにより形成され
るため、絞り部分が最も微細な構造となるように、第１
のダイヤモンド多結晶体層の膜厚と第２のダイヤモンド
多結晶体層の膜厚を気相合成の条件を変えることにより
調整することができる。したがって、線引きされるべき
線の材質や、線径により異なってくる中心部の穴部の形
状に合わせて、線引きされるべき線に接触する部分の気
相ダイヤモンドの結晶構造が最も微細な構造を有するよ
うに構成することができる。

【００９７】なお、気相合成ダイヤモンドは、その合成
条件によって、非ダイヤモンド成分（主に無定形炭素）
が多く含まれる場合がある。このような場合、耐摩耗性
が著しく低下し、線引きダイス素材としては適用できる
範囲が限定されてしまう。したがって、非ダイヤモンド
成分が多く含まれないように注意しなければならない点
を付記しておく。

【００９８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ダイヤモンド線引きダイスの中心部が気相合成ダ
イヤモンドであって、しかも、気相合成ダイヤモンド
は、線引きされるべき線に接触する部分が最も微細な構
造を有するように構成される結果、本発明に従うダイヤ
モンド線引きダイスは、強度、耐摩耗性、耐熱性に優れ
ている。

【００９９】また、この発明によれば、ダイヤモンド線
引きダイスの中心部のダイヤモンドは、気相合成法によ
り合成される結果、天然ダイヤモンドを用いる場合に比
べ、生産コストを低く押えることができる。

【０１００】また、本発明に従うダイヤモンド線引きダ
イスは、強度、耐摩耗性、耐熱性に優れる結果、耐用寿
命が長い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うダイヤモンド線引きダイスの中心
部の製造方法の一実施例を模式的に示す工程図である。

【図２】実施例１で作成したダイヤモンド線引きダイス
を概略的に示す断面図である。

【図３】本発明に従うダイヤモンド線引きダイスの中心
部の製造方法の一実施例を模式的に示す工程図である。

【図４】ダイヤモンド線引きダイスの中心部の穴部の内
部構造を概略的に示す断面図である。

【図５】実施例３で作成した線引きダイス用素材の粒径
分布図を示す。

【図６】実施例４で作成した線引きダイス用素材の粒径
分布図を示す。

【符号の説明】

１基板２第１のダイヤモンド多結晶体層３基板１を除去した側４第２のダイヤモンド多結晶体層５積層体６接合面７、１２、１４中心部８、１３、１５穴部８Ｓ、１３Ｓ、１７絞り部９ダイヤモンド線引きダイス１０補強マウント１１ケース１６導入部１８出口部１９エントランス部またはベル部２０アプローチ部２１線引きされるべき線２２リダクション部２３ベアリング部２４バックリリーフ部２５エクジット部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤森直治兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線引きされるべき線に接触するように設
けられるダイヤモンドを含むダイヤモンド線引きダイス
であって、前記ダイヤモンドは気相合成によって析出される気相合
成ダイヤモンドを含み、前記気相合成ダイヤモンドは、線引きされるべき線に接
触する部分が最も微細な構造を有することを特徴とす
る、ダイヤモンド線引きダイス。
【請求項２】前記線引きされるべき線に接触する部分
の気相合成ダイヤモンドの平均粒径が、３０μｍ以下で
あることを特徴とする、請求項１に記載のダイヤモンド
線引きダイス。
【請求項３】基板上に気相合成法により第１のダイヤ
モンド多結晶体層を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記第１のダイヤモンド多結晶体層の、前記基板を前記
基板除去工程により除去した側の面上に、気相合成法に
より第２のダイヤモンド多結晶体層を形成する工程と、前記第１のダイヤモンド多結晶体層と前記第２のダイヤ
モンド多結晶体層との接合面に交差する方向に、前記第
１のダイヤモンド多結晶体層と前記第２のダイヤモンド
多結晶体層とを貫通する穴部を形成する工程とを備え
る、ダイヤモンド線引きダイスの製造方法。
【請求項４】基板上に気相合成法により第１のダイヤ
モンド多結晶体層を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記第１のダイヤモンド多結晶体層の、前記基板を前記
基板除去工程により除去した側の面上に、気相合成法に
より第２のダイヤモンド多結晶体層を形成する工程と、前記第１のダイヤモンド多結晶体層と前記第２のダイヤ
モンド多結晶体層との接合面方向に、該接合面を中心面
として、前記第１のダイヤモンド多結晶体層と前記第２
のダイヤモンド多結晶体層とにまたがる貫通孔を形成す
る工程とを備える、ダイヤモンド線引きダイスの製造方
法。