JPH062199A - Ｃｖｄダイヤモンド製の水噴射ノズルの製作に使用する基材面の滑らかなマンドレルを製造する方法 - Google Patents
Ｃｖｄダイヤモンド製の水噴射ノズルの製作に使用する基材面の滑らかなマンドレルを製造する方法Info
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- JPH062199A JPH062199A JP5039715A JP3971593A JPH062199A JP H062199 A JPH062199 A JP H062199A JP 5039715 A JP5039715 A JP 5039715A JP 3971593 A JP3971593 A JP 3971593A JP H062199 A JPH062199 A JP H062199A
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- electrode
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水噴射ノズル等に使用されるＣＶＤダイヤモ
ンド製の環状部品の蒸着基材となる金属マンドレルの表
面を滑らかにする為の方法を提供する。 【構成】 電解研摩用の電解槽として中空の円筒電極(1
0)を用い、その開口端に尖端を穿孔した円錐状キャップ
(14,16) を嵌め、蒸着基材となるべきマンドレル(12)を
キャップ(14,16) の穿孔を通して電極(10)の軸心に沿っ
て固定し、電極(10)及びマンドレル(12)に電圧をかけ、
電極(10)内に電解液を流して電解研摩を行なう。電極(1
0)の内壁面から等距離の軸心位置にマンドレル(12)を固
定したので、その表面が均等に滑らかとなり、このマン
ドレル(12)を蒸着基材として用いると、内壁が滑らかで
あり従って寿命が長く噴射水流に散乱を生じにくい、Ｃ
ＶＤダイヤモンド製の噴射ノズルが得られる。
ンド製の環状部品の蒸着基材となる金属マンドレルの表
面を滑らかにする為の方法を提供する。 【構成】 電解研摩用の電解槽として中空の円筒電極(1
0)を用い、その開口端に尖端を穿孔した円錐状キャップ
(14,16) を嵌め、蒸着基材となるべきマンドレル(12)を
キャップ(14,16) の穿孔を通して電極(10)の軸心に沿っ
て固定し、電極(10)及びマンドレル(12)に電圧をかけ、
電極(10)内に電解液を流して電解研摩を行なう。電極(1
0)の内壁面から等距離の軸心位置にマンドレル(12)を固
定したので、その表面が均等に滑らかとなり、このマン
ドレル(12)を蒸着基材として用いると、内壁が滑らかで
あり従って寿命が長く噴射水流に散乱を生じにくい、Ｃ
ＶＤダイヤモンド製の噴射ノズルが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、環状の内壁面が使用中
に摩耗条件下に置かれる処の環状部品に関し、更に詳細
には、水噴射ノズル等の如きＣＶＤ環状部品の製造に使
用されるマンドレルを電解研摩する方法に関する。
に摩耗条件下に置かれる処の環状部品に関し、更に詳細
には、水噴射ノズル等の如きＣＶＤ環状部品の製造に使
用されるマンドレルを電解研摩する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドが種々の工業材料として有
用なのは、硬度、熱特性に優れるという理由だけに依る
のではない。それらはダイヤモンドの諸特性のうちの二
つに過ぎないのである。当初、種々の研摩技術分野では
天然ダイヤモンドが使用されていた。ダイヤモンドの合
成が可能になると、更に多岐に亙る製品が市場の人気を
集めるようになった。その合成法は、ダイヤモンドが炭
素の熱安定相となる条件下で触媒および焼結を補助利用
する高温高圧（ＨＰ／ＨＴ）技術によるものであった。
更にダイヤモンドの製品系列を拡張したのは多結晶ダイ
ヤモンド成形体であった。この成形体は円筒形あるいは
環形で、炭化タングステンの支持体に固定されている場
合が多い。しかし、高圧および高温という製造必要条件
が、例えば製品形態上の制約となっていた。
用なのは、硬度、熱特性に優れるという理由だけに依る
のではない。それらはダイヤモンドの諸特性のうちの二
つに過ぎないのである。当初、種々の研摩技術分野では
天然ダイヤモンドが使用されていた。ダイヤモンドの合
成が可能になると、更に多岐に亙る製品が市場の人気を
集めるようになった。その合成法は、ダイヤモンドが炭
素の熱安定相となる条件下で触媒および焼結を補助利用
する高温高圧（ＨＰ／ＨＴ）技術によるものであった。
更にダイヤモンドの製品系列を拡張したのは多結晶ダイ
ヤモンド成形体であった。この成形体は円筒形あるいは
環形で、炭化タングステンの支持体に固定されている場
合が多い。しかし、高圧および高温という製造必要条件
が、例えば製品形態上の制約となっていた。
【０００３】近年、低圧下で準安定のダイヤモンドを成
長させようとする工業的研究が目覚ましく増加してい
る。低圧合成技術を用いてダイヤモンドを製造できるこ
とは既に数十年来知られていたが、ダイヤモンドの成長
速度が極端に緩慢である等の欠点があって、商業的に広
く受け入れられるに到らなかった。ところが最近の研究
で成長速度が向上し、改めて工業界の注目を浴び始め
た。加えて、これらの研究から派生して「ダイヤモンド
状(dimanod-like)」炭素および炭化水素として知られる
ようになった全く新しいタイプの固体が発見された。
長させようとする工業的研究が目覚ましく増加してい
る。低圧合成技術を用いてダイヤモンドを製造できるこ
とは既に数十年来知られていたが、ダイヤモンドの成長
速度が極端に緩慢である等の欠点があって、商業的に広
く受け入れられるに到らなかった。ところが最近の研究
で成長速度が向上し、改めて工業界の注目を浴び始め
た。加えて、これらの研究から派生して「ダイヤモンド
状(dimanod-like)」炭素および炭化水素として知られる
ようになった全く新しいタイプの固体が発見された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ダイヤモンドの低圧成
長法は、当業界で「化学蒸着」或いは「ＣＶＤ」と称さ
れる。文献によると、主として二種のＣＶＤ技術がよく
利用されている。第一の技術では、炭化水素ガス（代表
的にはメタン）と水素との希釈混合物を使用する。この
とき炭化水素の含有量は総体積流のうち約 0.1％乃至
2.5％に亙るのが通例である。この混合気体を、約1750
°乃至2150℃の温度に電気加熱した熱タングステンフィ
ラメントの直上に位置する石英管を通じて注入する。混
合気体はフィラメント表面で解離し、上記の熱タングス
テンフィラメントの直下に位置する熱基材にダイヤモン
ドとなって凝集する。この基材は、抵抗加熱された支持
台（モリブデンである場合が多い）に固定されていて、
約 500°乃至1100℃に加熱されている。
長法は、当業界で「化学蒸着」或いは「ＣＶＤ」と称さ
れる。文献によると、主として二種のＣＶＤ技術がよく
利用されている。第一の技術では、炭化水素ガス（代表
的にはメタン）と水素との希釈混合物を使用する。この
とき炭化水素の含有量は総体積流のうち約 0.1％乃至
2.5％に亙るのが通例である。この混合気体を、約1750
°乃至2150℃の温度に電気加熱した熱タングステンフィ
ラメントの直上に位置する石英管を通じて注入する。混
合気体はフィラメント表面で解離し、上記の熱タングス
テンフィラメントの直下に位置する熱基材にダイヤモン
ドとなって凝集する。この基材は、抵抗加熱された支持
台（モリブデンである場合が多い）に固定されていて、
約 500°乃至1100℃に加熱されている。
【０００５】第二の技術では、上述のフィラメント法に
対してプラズマ放電を利用する。プラズマ放電は核生成
密度および成長速度の増大に役立ち、不連続なダイヤモ
ンド粒子ではなくダイヤモンドフィルムの形成を促進す
ると考えられている。当業界で利用されてきたプラズマ
システムのうち、基本的なシステムは三種ある。第一は
マイクロ波プラズマシステム、第二はＲＦ（誘導結合あ
るいは容量結合）プラズマシステム、第三はＤＣプラズ
マシステムである。このうちマイクロ波およびＲＦプラ
ズマシステムは、電気エネルギーを生成プラズマに電気
的に結合する為の複雑な調節回路或いは整合回路を通常
必要とする処の、複雑で高価な設備を用いる。更に、こ
れらの両システムではダイヤモンド成長速度がかなり緩
慢なことがある。
対してプラズマ放電を利用する。プラズマ放電は核生成
密度および成長速度の増大に役立ち、不連続なダイヤモ
ンド粒子ではなくダイヤモンドフィルムの形成を促進す
ると考えられている。当業界で利用されてきたプラズマ
システムのうち、基本的なシステムは三種ある。第一は
マイクロ波プラズマシステム、第二はＲＦ（誘導結合あ
るいは容量結合）プラズマシステム、第三はＤＣプラズ
マシステムである。このうちマイクロ波およびＲＦプラ
ズマシステムは、電気エネルギーを生成プラズマに電気
的に結合する為の複雑な調節回路或いは整合回路を通常
必要とする処の、複雑で高価な設備を用いる。更に、こ
れらの両システムではダイヤモンド成長速度がかなり緩
慢なことがある。
【０００６】ＣＶＤ技術は大きく進展してきたことが報
告されているが、それらの方法の殆どに一つの厄介な問
題がある。ダイヤモンドフィルムの基材への付着力の問
題である。特に基材の冷却時、基材からＣＶＤダイヤモ
ンド層が層剥離(spall) することが稀ではない。ダイヤ
モンドと基材の熱膨張係数の差が原因となって、層剥離
を不可避的に生じる層内部の応力がしばしば発生してし
まうのである。
告されているが、それらの方法の殆どに一つの厄介な問
題がある。ダイヤモンドフィルムの基材への付着力の問
題である。特に基材の冷却時、基材からＣＶＤダイヤモ
ンド層が層剥離(spall) することが稀ではない。ダイヤ
モンドと基材の熱膨張係数の差が原因となって、層剥離
を不可避的に生じる層内部の応力がしばしば発生してし
まうのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】概略的には、本発明は電
解槽(electrolytic cell) 内で細長い金属マンドレルを
電解研摩する方法を提供する。電解研摩された金属マン
ドレルは、水噴射ノズル及び類似の流量制御装置を製造
する際に、自身上にＣＶＤダイヤモンドを成長させる為
の基材として申し分なく適切である。本発明の方法で
は、電解槽内で中心決めを行う為の一対のキャップの間
に細長い円筒マンドレルを位置付ける。この電解槽には
細長い中空の円筒電極（好適には陰極）が備えられてい
る。その両端は開口しており、そこに上記キャップが嵌
め込まれて上記マンドレルを円筒電極の中心軸の位置に
固定している。またこの電解槽には電解研摩用の電解液
の循環源に連結した流入口と流出口とが備えられてい
る。更に上記マンドレル及び円筒電極を電力源に接続
し、両者に電力を与えると電解槽が成立する。最終的
に、電解研摩用の電解液源が円筒電極の内部を通って循
環し、マンドレルが電解研摩される。
解槽(electrolytic cell) 内で細長い金属マンドレルを
電解研摩する方法を提供する。電解研摩された金属マン
ドレルは、水噴射ノズル及び類似の流量制御装置を製造
する際に、自身上にＣＶＤダイヤモンドを成長させる為
の基材として申し分なく適切である。本発明の方法で
は、電解槽内で中心決めを行う為の一対のキャップの間
に細長い円筒マンドレルを位置付ける。この電解槽には
細長い中空の円筒電極（好適には陰極）が備えられてい
る。その両端は開口しており、そこに上記キャップが嵌
め込まれて上記マンドレルを円筒電極の中心軸の位置に
固定している。またこの電解槽には電解研摩用の電解液
の循環源に連結した流入口と流出口とが備えられてい
る。更に上記マンドレル及び円筒電極を電力源に接続
し、両者に電力を与えると電解槽が成立する。最終的
に、電解研摩用の電解液源が円筒電極の内部を通って循
環し、マンドレルが電解研摩される。
【０００８】本発明のもう一つの見地からは、細長い金
属マンドレルを電解研摩する為の電解槽が提供される。
斯かる電解槽は、開口端を備えた細長い中空の円筒電極
と、流出口および流入口と、上記の開口端に嵌め込まれ
て上記円筒マンドレルを上記円筒電極の軸心位置に固定
すべく該マンドレルを受容支持する一対のキャップと、
上記円筒電極に備えられた流出口および流入口を経由し
て該電極内部を流動する電解研摩用の電解液の循環源
と、上記マンドレルに接続すると同時に上記の円筒電極
にも接続可能な電力源と、を備えている。そして上記マ
ンドレル及び上記円筒電極に電力を付与して電解槽を成
立させると共に、該マンドレルを電解研摩すべく電解研
摩用の上記の電解液源を上記円筒電極を通して循環させ
ることにより該マンドレルが電解研摩される。
属マンドレルを電解研摩する為の電解槽が提供される。
斯かる電解槽は、開口端を備えた細長い中空の円筒電極
と、流出口および流入口と、上記の開口端に嵌め込まれ
て上記円筒マンドレルを上記円筒電極の軸心位置に固定
すべく該マンドレルを受容支持する一対のキャップと、
上記円筒電極に備えられた流出口および流入口を経由し
て該電極内部を流動する電解研摩用の電解液の循環源
と、上記マンドレルに接続すると同時に上記の円筒電極
にも接続可能な電力源と、を備えている。そして上記マ
ンドレル及び上記円筒電極に電力を付与して電解槽を成
立させると共に、該マンドレルを電解研摩すべく電解研
摩用の上記の電解液源を上記円筒電極を通して循環させ
ることにより該マンドレルが電解研摩される。
【０００９】本発明の利点はまず、電解研摩によって細
長い金属ロッド上に均等に滑らかな表面を製作し得るこ
とである。また、細長いロッドマンドレルを陰極セルの
内壁面から実際に等距離の軸心位置に固定することによ
り、上記の如く電解研摩を均等に達成し得る電解槽設計
が提供される利点もある。更に、水噴射ノズル等の環状
のＣＶＤダイヤモンド部品を自身上で成長させる為の基
材として理想的に滑らかな細長いマンドレルを製作する
ことができる利点もある。これら及びその他の利点は、
本明細書に含まれた開示内容に基づき当業者には直ちに
明らかとなろう。
長い金属ロッド上に均等に滑らかな表面を製作し得るこ
とである。また、細長いロッドマンドレルを陰極セルの
内壁面から実際に等距離の軸心位置に固定することによ
り、上記の如く電解研摩を均等に達成し得る電解槽設計
が提供される利点もある。更に、水噴射ノズル等の環状
のＣＶＤダイヤモンド部品を自身上で成長させる為の基
材として理想的に滑らかな細長いマンドレルを製作する
ことができる利点もある。これら及びその他の利点は、
本明細書に含まれた開示内容に基づき当業者には直ちに
明らかとなろう。
【００１０】
【実施例】通常のモリブデンロッドを用いてその上にＣ
ＶＤダイヤモンド層を成長させる場合、得られる環状部
品を水噴射ノズルとして使用すると環の内壁がざらつい
て滑らかでないので切削性能が劣る。特に、粗い内壁の
ノズルにより生成する噴射水流は短時間で散乱してしま
う。現時点で、サファイアの水噴射ノズルは約２時間の
使用で性能が劣化して交換しなければならない。ところ
が、ＣＶＤ環状部品の内壁を均等で滑らかにすることが
できれば、約 200時間の寿命を持つＣＶＤダイヤモンド
ノズルを製作することができよう。更に、ＣＶＤダイヤ
モンドノズルの内壁がざらついていると、短時間で水流
にレイリー(Rayleigh)不安定性が生じ、切削能力の劣る
不均一で散開した噴射水流が生じてしまう。
ＶＤダイヤモンド層を成長させる場合、得られる環状部
品を水噴射ノズルとして使用すると環の内壁がざらつい
て滑らかでないので切削性能が劣る。特に、粗い内壁の
ノズルにより生成する噴射水流は短時間で散乱してしま
う。現時点で、サファイアの水噴射ノズルは約２時間の
使用で性能が劣化して交換しなければならない。ところ
が、ＣＶＤ環状部品の内壁を均等で滑らかにすることが
できれば、約 200時間の寿命を持つＣＶＤダイヤモンド
ノズルを製作することができよう。更に、ＣＶＤダイヤ
モンドノズルの内壁がざらついていると、短時間で水流
にレイリー(Rayleigh)不安定性が生じ、切削能力の劣る
不均一で散開した噴射水流が生じてしまう。
【００１１】図１に示された、独自に構成された電解槽
は、モリブデンロッドマンドレル等のマンドレルの電解
研摩に使用することができ、このマンドレルは次にＣＶ
Ｄダイヤモンド環状部品を自身上に成長させる為の基材
として使用することができる。詳細には、まずステンレ
ス鋼の円筒10を、好適には陰極として使用する。ロッド
マンドレル12は、例えば直径 0.020或いは 0.040インチ
のモリブデン製であるので、円筒10は内径 0.375イン
チ、外径 0.5インチ、長さ約12インチとすれば好適であ
る。円筒10の開口端に丁度合う端部キャップ14及び16に
より、ロッドマンドレル12は実質的に円筒10の軸心の位
置に固定される。円錐状のキャップ14及び16の尖端はマ
ンドレルロッド12を差し込めるように穿孔されているの
で、該マンドレルを円筒10の軸心に沿って固定すること
ができる。
は、モリブデンロッドマンドレル等のマンドレルの電解
研摩に使用することができ、このマンドレルは次にＣＶ
Ｄダイヤモンド環状部品を自身上に成長させる為の基材
として使用することができる。詳細には、まずステンレ
ス鋼の円筒10を、好適には陰極として使用する。ロッド
マンドレル12は、例えば直径 0.020或いは 0.040インチ
のモリブデン製であるので、円筒10は内径 0.375イン
チ、外径 0.5インチ、長さ約12インチとすれば好適であ
る。円筒10の開口端に丁度合う端部キャップ14及び16に
より、ロッドマンドレル12は実質的に円筒10の軸心の位
置に固定される。円錐状のキャップ14及び16の尖端はマ
ンドレルロッド12を差し込めるように穿孔されているの
で、該マンドレルを円筒10の軸心に沿って固定すること
ができる。
【００１２】円筒10の内部で電解槽又は電池(cell)を成
立させる為に、好適には円筒10を陰極、ロッドマンドレ
ル12を陰極とする。このため、円筒10及びロッド12は各
々電線18及び20を通じて電力源22に接続される。電力源
22としては電解槽技術で使用されるＤＣ電力源が好適で
ある。円筒10の上端にはゴム管24に連結した流出口があ
って、下端にはゴム管26に連結した同様の流入口があ
る。次に、ゴム（好適にはNeoprene（登録商標）或いは
類似の材料）製の導管24及び26は、図示例によると、電
解液を管26を経由して円筒10の底部に送り込み、円筒10
の軸に沿って押し上げ、円筒10から管24に流出するよう
に配された電解液循環ポンプ28に連結されている。
立させる為に、好適には円筒10を陰極、ロッドマンドレ
ル12を陰極とする。このため、円筒10及びロッド12は各
々電線18及び20を通じて電力源22に接続される。電力源
22としては電解槽技術で使用されるＤＣ電力源が好適で
ある。円筒10の上端にはゴム管24に連結した流出口があ
って、下端にはゴム管26に連結した同様の流入口があ
る。次に、ゴム（好適にはNeoprene（登録商標）或いは
類似の材料）製の導管24及び26は、図示例によると、電
解液を管26を経由して円筒10の底部に送り込み、円筒10
の軸に沿って押し上げ、円筒10から管24に流出するよう
に配された電解液循環ポンプ28に連結されている。
【００１３】電解研摩用の電解液は円筒10の内部に収納
されてポンプ28により連続的に循環している。電解液と
して好適な組成の例は、硫酸13体積部とメタノール87体
積部とから成る溶液であり、これは電解研摩処理中、陰
極円筒10を通じてポンプで押し流され続ける。流動によ
り生じる電解液の撹拌により、マンドレルロッド12の均
等な電解研摩が促進される。電解液の好適流速は約10mL
／秒である。本願に記載された電解槽によって適切に電
解研摩を行なう為の代表的電解条件は、直径 0.020イン
チのマンドレルについては10アンペアで12秒、直径 0.0
40インチのマンドレルについては15アンペアで20秒であ
る。
されてポンプ28により連続的に循環している。電解液と
して好適な組成の例は、硫酸13体積部とメタノール87体
積部とから成る溶液であり、これは電解研摩処理中、陰
極円筒10を通じてポンプで押し流され続ける。流動によ
り生じる電解液の撹拌により、マンドレルロッド12の均
等な電解研摩が促進される。電解液の好適流速は約10mL
／秒である。本願に記載された電解槽によって適切に電
解研摩を行なう為の代表的電解条件は、直径 0.020イン
チのマンドレルについては10アンペアで12秒、直径 0.0
40インチのマンドレルについては15アンペアで20秒であ
る。
【００１４】本発明に従って電解研摩された電解研摩マ
ンドレルを使用して環状ダイヤモンド部品を製作するの
に有用な習用のＣＶＤ法では、第一段階として炭化水素
／水素混合気体をＣＶＤ反応器中に注入する。炭化水素
源には、メタン系気体、例えばメタン、エタン、プロパ
ン、或いは不飽和炭化水素、例えばエチレン、アセチレ
ン、シクロヘキセン、ベンゼン等が含まれ得るが、好適
なのはメタンである。炭化水素と水素のモル比は約１：
10乃至約１：1,000 と広範であるが、約１：100 が好適
である。選択によってはこの混合気体を例えばアルゴン
等の不活性気体で希釈してもよい。この混合気体の少な
くとも一部を、当業界で公知の種々の技術の何れかによ
り熱分解する。この技術の一つでは通常タングステン、
モリブデン、タンタル、或いは、これらの合金で作られ
た熱フィラメントを使用する。この手法については米国
特許第 4,707,384号に記載がある。
ンドレルを使用して環状ダイヤモンド部品を製作するの
に有用な習用のＣＶＤ法では、第一段階として炭化水素
／水素混合気体をＣＶＤ反応器中に注入する。炭化水素
源には、メタン系気体、例えばメタン、エタン、プロパ
ン、或いは不飽和炭化水素、例えばエチレン、アセチレ
ン、シクロヘキセン、ベンゼン等が含まれ得るが、好適
なのはメタンである。炭化水素と水素のモル比は約１：
10乃至約１：1,000 と広範であるが、約１：100 が好適
である。選択によってはこの混合気体を例えばアルゴン
等の不活性気体で希釈してもよい。この混合気体の少な
くとも一部を、当業界で公知の種々の技術の何れかによ
り熱分解する。この技術の一つでは通常タングステン、
モリブデン、タンタル、或いは、これらの合金で作られ
た熱フィラメントを使用する。この手法については米国
特許第 4,707,384号に記載がある。
【００１５】また混合気体の斯かる部分的解離はＤＣ放
電あるいは無線周波数電磁放射を利用したプラズマ生成
によっても誘導することができる。これについては米国
特許第 4,749,587号、第 4,767,608号、第 4,830,702号
に提案されており、マイクロ波の使用については米国特
許第 4,434,188号に記載がある。また米国特許第 4,74
0,263号によればＣＶＤ析出処理中に基材に電子衝撃を
与えてもよい。
電あるいは無線周波数電磁放射を利用したプラズマ生成
によっても誘導することができる。これについては米国
特許第 4,749,587号、第 4,767,608号、第 4,830,702号
に提案されており、マイクロ波の使用については米国特
許第 4,434,188号に記載がある。また米国特許第 4,74
0,263号によればＣＶＤ析出処理中に基材に電子衝撃を
与えてもよい。
【００１６】部分的に解離した混合気体を何れの方法で
生成するにせよ、基材温度は、粒径を最小化すべくダイ
ヤモンドを最高速で成長させる処の、典型的には約 500
°乃至1100℃、好適には 850°乃至 950℃なるＣＶＤダ
イヤモンド形成高温にこれを保持する。圧力については
約0.01乃至1000Torr、更に約 100乃至 800Torrが好適で
あり、低圧の方が好適であることが当業界で教示されて
いる。またＣＶＤ法の詳細については以下の参考文献に
より吟味できる。Angus らによる“ダイヤモンド及び
‘ダイヤモンド状’相の低圧準安定成長”、「サイエン
ス(Science) 」第 241巻、第 913〜 921頁（1988年８月
19日号）、及び、Bachmannらによる“ダイヤモンド薄
膜”、「化学工学新報(Chemical and Engineerign New
s) 」第24〜39頁（1989年５月15日号）。これらの開示
内容を援用する。
生成するにせよ、基材温度は、粒径を最小化すべくダイ
ヤモンドを最高速で成長させる処の、典型的には約 500
°乃至1100℃、好適には 850°乃至 950℃なるＣＶＤダ
イヤモンド形成高温にこれを保持する。圧力については
約0.01乃至1000Torr、更に約 100乃至 800Torrが好適で
あり、低圧の方が好適であることが当業界で教示されて
いる。またＣＶＤ法の詳細については以下の参考文献に
より吟味できる。Angus らによる“ダイヤモンド及び
‘ダイヤモンド状’相の低圧準安定成長”、「サイエン
ス(Science) 」第 241巻、第 913〜 921頁（1988年８月
19日号）、及び、Bachmannらによる“ダイヤモンド薄
膜”、「化学工学新報(Chemical and Engineerign New
s) 」第24〜39頁（1989年５月15日号）。これらの開示
内容を援用する。
【００１７】ダイヤモンド環状部品の製造については、
使用されるＣＶＤ法の処理時に必要なＣＶＤダイヤモン
ド形成高温に於て、関連の構成材料が安定なことが必須
条件であると認められよう。そのため、適切な基材に
は、例えば金属（例：タングステン、モリブデン、ケイ
素、白金）、合金、セラミクス（例：炭化ケイ素、窒化
ホウ素、窒化アルミニウム）、ガラス、カーボンが含ま
れる。またＣＶＤ処理中に析出ダイヤモンド層が破砕す
る危険性を最小限に食い止めるには、環状の基材側の熱
膨張係数がダイヤモンドのそれよりも大き過ぎてはなら
ないことも認められよう。尤も、ＣＶＤ処理中は高温な
ので、斯かる処理の実施にあたり、安定な環状基材の殆
どは適度な熱膨張係数を有すると考えられる。このと
き、析出するＣＶＤダイヤモンド層の厚みは約１乃至50
μｍであることが多く、典型的には約10乃至20μｍがで
あることが認められよう。
使用されるＣＶＤ法の処理時に必要なＣＶＤダイヤモン
ド形成高温に於て、関連の構成材料が安定なことが必須
条件であると認められよう。そのため、適切な基材に
は、例えば金属（例：タングステン、モリブデン、ケイ
素、白金）、合金、セラミクス（例：炭化ケイ素、窒化
ホウ素、窒化アルミニウム）、ガラス、カーボンが含ま
れる。またＣＶＤ処理中に析出ダイヤモンド層が破砕す
る危険性を最小限に食い止めるには、環状の基材側の熱
膨張係数がダイヤモンドのそれよりも大き過ぎてはなら
ないことも認められよう。尤も、ＣＶＤ処理中は高温な
ので、斯かる処理の実施にあたり、安定な環状基材の殆
どは適度な熱膨張係数を有すると考えられる。このと
き、析出するＣＶＤダイヤモンド層の厚みは約１乃至50
μｍであることが多く、典型的には約10乃至20μｍがで
あることが認められよう。
【００１８】ＣＶＤ処理中に、ダイヤモンドは露出面ば
かりでなく、流量制御部品を構成する穿孔部の内側や凹
面に沿った部分に於ても成長を行なう。加工片の所期の
位置だけに選択的にダイヤモンドが成長／析出するよう
に前記の混合気体を一定の方向に向けることもできる。
充分に析出が行なわれたら、基材温度を周囲温度まで下
げてダイヤモンド成長を終結させる。こうして冷却する
と、ダイヤモンドの熱膨張係数が金属等の環状基材のそ
れよりもかなり小さい為にダイヤモンド層と基材との間
に応力が生じ、ダイヤモンド被覆が基材表面から自然に
層剥離することがしばしばである。但し、もし存在した
とすれば、穿孔部の内側やその他の凹面上に析出したダ
イヤモンド構造には圧縮力が働くので、ダイヤモンド構
造は収縮により実質的に強化されて付着したままの状態
を保つ。この位置は最大噴射速度および最大圧力低下の
生じる箇所であるため、最も激しく摩耗する領域である
ことが多い。ダイヤモンドは既知物質の中で最も硬いの
で、将にこの部分をダイヤモンドで被覆するのが最も望
ましい。また例えば環状の線引ダイスを製作する際にも
これと同じことが言える。
かりでなく、流量制御部品を構成する穿孔部の内側や凹
面に沿った部分に於ても成長を行なう。加工片の所期の
位置だけに選択的にダイヤモンドが成長／析出するよう
に前記の混合気体を一定の方向に向けることもできる。
充分に析出が行なわれたら、基材温度を周囲温度まで下
げてダイヤモンド成長を終結させる。こうして冷却する
と、ダイヤモンドの熱膨張係数が金属等の環状基材のそ
れよりもかなり小さい為にダイヤモンド層と基材との間
に応力が生じ、ダイヤモンド被覆が基材表面から自然に
層剥離することがしばしばである。但し、もし存在した
とすれば、穿孔部の内側やその他の凹面上に析出したダ
イヤモンド構造には圧縮力が働くので、ダイヤモンド構
造は収縮により実質的に強化されて付着したままの状態
を保つ。この位置は最大噴射速度および最大圧力低下の
生じる箇所であるため、最も激しく摩耗する領域である
ことが多い。ダイヤモンドは既知物質の中で最も硬いの
で、将にこの部分をダイヤモンドで被覆するのが最も望
ましい。また例えば環状の線引ダイスを製作する際にも
これと同じことが言える。
【００１９】この点を更に進めると、ダイヤモンド被覆
ノズルは最も厳しい摩耗条件を伴う応用分野に最適であ
ると言える。摩耗には摩擦学的過程や化学的過程、或い
はこれらを組み合わせた過程も含まれ得る。但し本発明
は噴霧系(spraying system)だけに限定されるものでは
なく、ノズル、給送口(feed through)、流量制御弁、押
出し型用ライナ(extrusion die line)、プレス成型用ラ
イナ(pressing mold liner) 、砂吹き用ライナ、射出用
ライナ(injection liner) 等を含めあらゆる流量制御部
品に容易に拡張応用することができる。
ノズルは最も厳しい摩耗条件を伴う応用分野に最適であ
ると言える。摩耗には摩擦学的過程や化学的過程、或い
はこれらを組み合わせた過程も含まれ得る。但し本発明
は噴霧系(spraying system)だけに限定されるものでは
なく、ノズル、給送口(feed through)、流量制御弁、押
出し型用ライナ(extrusion die line)、プレス成型用ラ
イナ(pressing mold liner) 、砂吹き用ライナ、射出用
ライナ(injection liner) 等を含めあらゆる流量制御部
品に容易に拡張応用することができる。
【００２０】本明細書に開示した意図および指針の範囲
内で本発明に何らかの修正を加えることは可能であり、
斯かる変更も本開示および請求項に含まれることを認め
られたい。また文中の参考文献を全て本願中に取り入れ
る。
内で本発明に何らかの修正を加えることは可能であり、
斯かる変更も本開示および請求項に含まれることを認め
られたい。また文中の参考文献を全て本願中に取り入れ
る。
【図１】本発明において、細長い金属マンドレルの電解
研摩に使用される電解槽の側面図である。
研摩に使用される電解槽の側面図である。
１０ ステンレス鋼の円筒（陰極） １２ ロッドマンドレル １４、１６ 軸心位置決め用の端部キャップ １８、２０ 電線 ２２ 電力源 ２４、２６ 電解液の流れるゴム管 ２８ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイモンド・チャールズ・シュノア アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ロッテ ルダム、シャールウッド・ドライブ、224 番 (72)発明者 アンドリュー・スティーブン・ホリック アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ロウ・ロード、1375番
Claims (10)
- 【請求項１】 電解槽内で細長い金属マンドレルを電解
研摩する為の方法であって、 (a) 電解槽内で中心決めを行う為の一対のキャップの間
に細長い円筒マンドレルを位置付ける段階と、 該電解槽は、上記マンドレルを当該円筒電極の軸心位置
に固定する為の上記一対のキャップが夫々嵌め込まれた
開口端を有する細長い中空の円筒電極と、電解研摩用電
解液の循環源に連結された流出口および流入口とを備
え、 上記マンドレル及び上記円筒電極は電力源に接続されて
おり、 (b) 電解槽を成立させる為に上記マンドレル及び上記円
筒電極に上記電力を付与する段階と、 (c) 上記マンドレルを電解研摩する為に電解研摩用の上
記電解液を上記円筒電極を通して循環させる段階と、 を備えて成る方法。 - 【請求項２】 前記マンドレルは、タングステン、モリ
ブデン、ケイ素、白金、これらの合金、炭化ケイ素、窒
化ホウ素、窒化アルミニウム、カーボン、ガラスの何れ
かの材料から製作された、請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記円筒電極はステンレス鋼製である、
請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記円筒電極は陰極から成る、請求項１
の方法。 - 【請求項５】 電解研摩用の前記電解液は、硫酸のメタ
ノール溶液から成る、請求項１の方法。 - 【請求項６】 前記電力源はＤＣ電力源を含んで成る、
請求項１の方法。 - 【請求項７】 前記マンドレルの直径は 0.020或いは
0.040インチである、請求項１の方法。 - 【請求項８】 前記マンドレルはモリブデン製であって
直径は 0.020或いは0.040インチである、請求項６の方
法。 - 【請求項９】 電解研摩用の前記電解液は硫酸のメタノ
ール溶液から成り、 前記ＤＣ電力源は前記の直径 0.020インチのマンドレル
に対しては10アンペア、前記の直径 0.040インチのマン
ドレルに対しては15アンペアを生成する、請求項８の方
法。 - 【請求項１０】 細長い金属マンドレルを電解研摩する
為の電解槽であって、 (a) 両開口端、流出口、及び、流入口を備えた細長い中
空の円筒電極と、 (b) 上記開口端に夫々嵌め込まれて上記の細長い円筒マ
ンドレルを上記円筒電極の軸心位置に固定すべく該マン
ドレルを受容支持する、中心決めを行う為の一対のキャ
ップと、 (c) 上記円筒電極に備えられた流出口および流入口を経
由して該電極内部を流動する電解研摩用の電解液の循環
源と、 (d) 上記マンドレルに接続されると同時に上記円筒電極
にも接続可能な電力源と、を備え、 電解槽を成立させるべく上記マンドレル及び円筒電極に
電力を与え且つ該マンドレルを電解研摩すべく電解研摩
用の上記電解液源を上記円筒電極を通して循環させるこ
とにより、上記マンドレルは電解研摩される、 電解槽。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/815,478 US5176803A (en) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Method for making smooth substrate mandrels |
| US815478 | 1992-03-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062199A true JPH062199A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=25217919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5039715A Withdrawn JPH062199A (ja) | 1992-03-04 | 1993-03-01 | Ｃｖｄダイヤモンド製の水噴射ノズルの製作に使用する基材面の滑らかなマンドレルを製造する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5176803A (ja) |
| EP (1) | EP0561522A1 (ja) |
| JP (1) | JPH062199A (ja) |
| KR (1) | KR930019857A (ja) |
| CA (1) | CA2089274A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA931108B (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5363687A (en) * | 1993-09-14 | 1994-11-15 | General Electric Company | Diamond wire die |
| US5361621A (en) * | 1993-10-27 | 1994-11-08 | General Electric Company | Multiple grained diamond wire die |
| US5890279A (en) * | 1996-05-13 | 1999-04-06 | Tenryu Technics Co., Ltd. | Abutment member with a diamond film for use in electronic component placement apparatus |
| US6447664B1 (en) * | 1999-01-08 | 2002-09-10 | Scimed Life Systems, Inc. | Methods for coating metallic articles |
| US6547167B1 (en) * | 1999-01-26 | 2003-04-15 | Jeffrey Fugere | Fluid dispense tips |
| US6957783B1 (en) | 1999-01-26 | 2005-10-25 | Dl Technology Llc | Dispense tip with vented outlets |
| US7207498B1 (en) | 2000-01-26 | 2007-04-24 | Dl Technology, Llc | Fluid dispense tips |
| US6511301B1 (en) | 1999-11-08 | 2003-01-28 | Jeffrey Fugere | Fluid pump and cartridge |
| US6981664B1 (en) | 2000-01-26 | 2006-01-03 | Dl Technology Llc | Fluid dispense tips |
| US6892959B1 (en) * | 2000-01-26 | 2005-05-17 | Dl Technology Llc | System and method for control of fluid dispense pump |
| DE10007567C2 (de) * | 2000-02-18 | 2003-08-07 | Graf & Co Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Drahtes |
| US6547945B2 (en) * | 2000-07-31 | 2003-04-15 | United Technologies Corporation | Method and apparatuses for electrochemically treating an article |
| US6652657B2 (en) * | 2000-07-31 | 2003-11-25 | United Technologies Corporation | Method for electrochemically treating articles and apparatus and method for cleaning articles |
| US6579439B1 (en) | 2001-01-12 | 2003-06-17 | Southern Industrial Chemicals, Inc. | Electrolytic aluminum polishing processes |
| US6660329B2 (en) * | 2001-09-05 | 2003-12-09 | Kennametal Inc. | Method for making diamond coated cutting tool |
| US6983867B1 (en) | 2002-04-29 | 2006-01-10 | Dl Technology Llc | Fluid dispense pump with drip prevention mechanism and method for controlling same |
| US7331482B1 (en) | 2003-03-28 | 2008-02-19 | Dl Technology, Llc | Dispense pump with heated pump housing and heated material reservoir |
| US8707559B1 (en) | 2007-02-20 | 2014-04-29 | Dl Technology, Llc | Material dispense tips and methods for manufacturing the same |
| US8864055B2 (en) | 2009-05-01 | 2014-10-21 | Dl Technology, Llc | Material dispense tips and methods for forming the same |
| CN102758241B (zh) * | 2011-04-29 | 2016-04-27 | 通用电气公司 | 去除金属或金属复合材料线材的外层的装置、系统及方法 |
| US9725225B1 (en) | 2012-02-24 | 2017-08-08 | Dl Technology, Llc | Micro-volume dispense pump systems and methods |
| US11746656B1 (en) | 2019-05-13 | 2023-09-05 | DL Technology, LLC. | Micro-volume dispense pump systems and methods |
| CN111455446B (zh) * | 2020-03-25 | 2022-07-01 | 贵州大学 | 一种用于金属圆柱形试样表面的电解抛光的方法及系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB557386A (en) * | 1942-05-11 | 1943-11-18 | Ernest Thomas James Tapp | An improved apparatus for electrolytically treating metal |
| DE900404C (de) * | 1943-11-03 | 1953-12-28 | Dr Josef Heyes | Anordnung zum elektrolytischen Polieren von Hohlkoerpern |
| NL235329A (ja) * | 1958-01-22 | |||
| DE1496727B2 (de) * | 1963-06-18 | 1972-03-02 | Benteler Werke AG, Werk Neuhaus, 4794 Schloß Neuhaus | Verfahren zur elektrolytischen behandlung der innen und aussenflaeche von rohren |
| US3740324A (en) * | 1971-01-29 | 1973-06-19 | Hughes Aircraft Co | Magnetic wire electropolishing process improvement |
| US4246088A (en) * | 1979-01-24 | 1981-01-20 | Metal Box Limited | Method and apparatus for electrolytic treatment of containers |
| US4690737A (en) * | 1986-06-10 | 1987-09-01 | Cation Corporation | Electrochemical rifling of gun barrels |
| US5002649A (en) * | 1988-03-28 | 1991-03-26 | Sifco Industries, Inc. | Selective stripping apparatus |
| JP2983468B2 (ja) * | 1996-07-09 | 1999-11-29 | 北河 宏枝 | トンネル工事における支保工の建込み方法 |
-
1992
- 1992-03-04 US US07/815,478 patent/US5176803A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-02-11 CA CA002089274A patent/CA2089274A1/en not_active Abandoned
- 1993-02-17 ZA ZA931108A patent/ZA931108B/xx unknown
- 1993-03-01 EP EP93301545A patent/EP0561522A1/en not_active Withdrawn
- 1993-03-01 JP JP5039715A patent/JPH062199A/ja not_active Withdrawn
- 1993-03-03 KR KR1019930003125A patent/KR930019857A/ko not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2089274A1 (en) | 1993-09-05 |
| KR930019857A (ko) | 1993-10-19 |
| ZA931108B (en) | 1993-12-13 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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