JPS59229227A - 合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイス - Google Patents
合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイスInfo
- Publication number
- JPS59229227A JPS59229227A JP10302983A JP10302983A JPS59229227A JP S59229227 A JPS59229227 A JP S59229227A JP 10302983 A JP10302983 A JP 10302983A JP 10302983 A JP10302983 A JP 10302983A JP S59229227 A JPS59229227 A JP S59229227A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- die
- diamond
- single crystal
- hole
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels for metal drawing
- B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
- B21C3/025—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof comprising diamond parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は、銅線、アルミ線、ステンレスなどの鉄系合金
線、ピアノ線などの高炭素鋼線等の金属細線を伸線又は
、押出加工する為のダイヤモンドダイスに関するもので
ある。
線、ピアノ線などの高炭素鋼線等の金属細線を伸線又は
、押出加工する為のダイヤモンドダイスに関するもので
ある。
（ロ）従来技術とその問題点
ダイヤモンドは現存する物質の中で最も硬く、耐摩耗性
が優れている為、上述の如き金属線を製造するのに必要
なダイスとして天然ダイヤモンドが従来より用いられて
いる。これらのダイスに用いられるダイヤモンドの大き
さは概略１／４ｏ カラ１ツト〜１／ｌｏ カラッ
トと比較的小さなものではあ工、が、現在工業的規模で
生産されるに至っていなど、＼“為、天然ダイヤモンド
が依然として使用されている。
が優れている為、上述の如き金属線を製造するのに必要
なダイスとして天然ダイヤモンドが従来より用いられて
いる。これらのダイスに用いられるダイヤモンドの大き
さは概略１／４ｏ カラ１ツト〜１／ｌｏ カラッ
トと比較的小さなものではあ工、が、現在工業的規模で
生産されるに至っていなど、＼“為、天然ダイヤモンド
が依然として使用されている。
伸線ダイスの構造を第１図に示す。貫通孔２を有するダ
イヤモンドｌはダイスケース３に焼結材４によって固定
されている。固定を確実なものとする為に、平行な上下
２面が必要とされる。
イヤモンドｌはダイスケース３に焼結材４によって固定
されている。固定を確実なものとする為に、平行な上下
２面が必要とされる。
ダイヤモンドの耐摩耗性は、結晶の方位により大幅に変
わる事が知られている。ところが第３図に示す様に、天
然ダイヤモンドは産出過程で溶解作用を受ける為、平滑
な結晶面を有する事は少く、一般に丸味を帯び、溶解の
程度に応じて様々な形状を呈する。その為表面に現われ
るスジの状態とか概略の外形形状などにより、熟練者が
ダイスの上下面とすべき平行な２面５，５′の方向′、
及び貫通孔２をあけるべき方向を決定しているのが現状
である。この様に、天然ダイヤモンドを用いるダイスで
は貫通孔２をあける方向を一定に揃えることは非常な困
難を伴う為、耐摩耗性の点でバラツキが大きく、伸線を
行った場合に性能面で安定性を欠゛くという欠点があっ
た。
わる事が知られている。ところが第３図に示す様に、天
然ダイヤモンドは産出過程で溶解作用を受ける為、平滑
な結晶面を有する事は少く、一般に丸味を帯び、溶解の
程度に応じて様々な形状を呈する。その為表面に現われ
るスジの状態とか概略の外形形状などにより、熟練者が
ダイスの上下面とすべき平行な２面５，５′の方向′、
及び貫通孔２をあけるべき方向を決定しているのが現状
である。この様に、天然ダイヤモンドを用いるダイスで
は貫通孔２をあける方向を一定に揃えることは非常な困
難を伴う為、耐摩耗性の点でバラツキが大きく、伸線を
行った場合に性能面で安定性を欠゛くという欠点があっ
た。
＝ｔｑた、天然ダイヤモンドは不純物として窒素を多く
含む。通常ダイス用に用いられるものはＩａ型と公称さ
れ、窒素含有量は原子比で数１０ ｐｐｍから数１１０
００ｐｐ の範囲にわたっている。ダイヤモンドの硬さ
は窒素含有量が多くなると低下することが知られており
、これも性能面で安定性を欠く一つの要因であった。
含む。通常ダイス用に用いられるものはＩａ型と公称さ
れ、窒素含有量は原子比で数１０ ｐｐｍから数１１０
００ｐｐ の範囲にわたっている。ダイヤモンドの硬さ
は窒素含有量が多くなると低下することが知られており
、これも性能面で安定性を欠く一つの要因であった。
更に天然ダイヤモンドでは不純物として含有される窒素
は（１００）面に平行に薄板状に析出した状態で存在す
る。その為、天然ダイヤモンドは窒素が固溶状態で存在
する合成ダイヤモンドに比べ、応力が作用した場合に、
へき開を起しやすいという欠点も有していた。
は（１００）面に平行に薄板状に析出した状態で存在す
る。その為、天然ダイヤモンドは窒素が固溶状態で存在
する合成ダイヤモンドに比べ、応力が作用した場合に、
へき開を起しやすいという欠点も有していた。
（ハ）発明の開示
本発明は、高温高圧下で合成された特定の結晶面からな
るダイヤモンド単結晶をダイスとして用いた場合に、上
述の天然ダイヤモンドが持つ欠点を解消できることを発
見した事によるものである。
るダイヤモンド単結晶をダイスとして用いた場合に、上
述の天然ダイヤモンドが持つ欠点を解消できることを発
見した事によるものである。
２１馴ち、合成ダイヤモンドは第２図に示す様に、主と
して図中０で示される（１１１）面とＣで示される（１
００）面の２つの面から構成された形状を呈し、夫々の
面の発達の程度により色々な形となる。（イ）及び（ホ
）は夫々（ｉ ｏ ｏ）面だけ、（１１１）面だけによ
り構成された場合の形であり、（ロ）、（ハ）、に）は
その中間的な形であり、（ロ）−（ハ）−に）の順で（
１１１）面がよく発達していく順゛の形を示す。超高圧
高温下で通常合成されるダイヤモンドの形状は、（イ）
、（ホ）はほとんどす＜、（ロ）、（ハ）、に）が一般
的である。しかるに形状を構成する面はすべて平面であ
り、第３図に示される天然ダイヤの様に曲面でない為、
熟練の必要なく、−見して面を同定する事が可能である
。それと共に、天然ダイヤモンドの場合には、平行な２
面がそれ自体では存在しない為に貫通孔をあけるに先立
ち、貫通孔をあけるべき方向に対し垂直な２面を研摩に
より作り出す必要があるのに対し、合成ダイヤモンドの
場合には、結晶自体ｉ；上下２面の平行面を有するので
、これらの平面ノ［摩工程を省略することができるとい
う非常に太′きな加工上の利点がある。特に（１１１）
面に垂直に穴をあける場合には、ダイヤモンドの（１１
１）面はほとんど研摩不可能な面である為、研摩工程の
省略が可能なことはダーイス加工の合理化に大きな効果
がある。
して図中０で示される（１１１）面とＣで示される（１
００）面の２つの面から構成された形状を呈し、夫々の
面の発達の程度により色々な形となる。（イ）及び（ホ
）は夫々（ｉ ｏ ｏ）面だけ、（１１１）面だけによ
り構成された場合の形であり、（ロ）、（ハ）、に）は
その中間的な形であり、（ロ）−（ハ）−に）の順で（
１１１）面がよく発達していく順゛の形を示す。超高圧
高温下で通常合成されるダイヤモンドの形状は、（イ）
、（ホ）はほとんどす＜、（ロ）、（ハ）、に）が一般
的である。しかるに形状を構成する面はすべて平面であ
り、第３図に示される天然ダイヤの様に曲面でない為、
熟練の必要なく、−見して面を同定する事が可能である
。それと共に、天然ダイヤモンドの場合には、平行な２
面がそれ自体では存在しない為に貫通孔をあけるに先立
ち、貫通孔をあけるべき方向に対し垂直な２面を研摩に
より作り出す必要があるのに対し、合成ダイヤモンドの
場合には、結晶自体ｉ；上下２面の平行面を有するので
、これらの平面ノ［摩工程を省略することができるとい
う非常に太′きな加工上の利点がある。特に（１１１）
面に垂直に穴をあける場合には、ダイヤモンドの（１１
１）面はほとんど研摩不可能な面である為、研摩工程の
省略が可能なことはダーイス加工の合理化に大きな効果
がある。
それと共に合成ダイヤモンドの場合は合成条件を適当に
選ぶことにより、ダイスとして必要な厚さく平行な２面
間の距離）と幅をもったものを合成することができる為
、天然ダイヤモンドの様に平行な２面を研摩により創生
しつつ所定の厚さに加工する必要がないことも大きな利
点である。ダイスに適切な合成ダイヤモンドの厚さと幅
の比は、貫通孔の大きさによっても変わるが、概略１：
１．５〜１：３の範囲のものが好ましい。この様な寸法
比をもつ合成ダイヤモンドは平行な２面を有し、かつダ
イスに必要な厚さと幅を具備している為、研摩加工を行
う必要がなく、ダイス加工の合理化に大きな効果を上げ
ることができる。
選ぶことにより、ダイスとして必要な厚さく平行な２面
間の距離）と幅をもったものを合成することができる為
、天然ダイヤモンドの様に平行な２面を研摩により創生
しつつ所定の厚さに加工する必要がないことも大きな利
点である。ダイスに適切な合成ダイヤモンドの厚さと幅
の比は、貫通孔の大きさによっても変わるが、概略１：
１．５〜１：３の範囲のものが好ましい。この様な寸法
比をもつ合成ダイヤモンドは平行な２面を有し、かつダ
イスに必要な厚さと幅を具備している為、研摩加工を行
う必要がなく、ダイス加工の合理化に大きな効果を上げ
ることができる。
Ｊ、％ｉ成ダイヤモンドは天然と同様に窒素を不純物と
して含有する。しかしながら、超高圧高温下で合成され
たダイヤモンドに含まれる窒素量は、合成ダイヤモンド
に特有な１１３０ｃＴＬ−１の赤外線の吸収から推定す
ると、原子比にて１０〜１１００ｐｐの範囲にあり、天
然に比べ非常にバラツキの範囲が小さく、かつ少い。更
に合成条件を精密に制御されたものは８０〜６０ ｐｐ
ｍの範囲にあり、バラツキはほとんどないといえる。そ
れ故、硬さのバラツキも少く、高い値を示す。また合成
ダイヤモンドに含まれる窒素は、天然ダイヤモンドの場
合と全く異なり、置換型固溶体の状態で存在する。それ
故に天然に比べ、へき開による割れが少いという利点も
有する。
して含有する。しかしながら、超高圧高温下で合成され
たダイヤモンドに含まれる窒素量は、合成ダイヤモンド
に特有な１１３０ｃＴＬ−１の赤外線の吸収から推定す
ると、原子比にて１０〜１１００ｐｐの範囲にあり、天
然に比べ非常にバラツキの範囲が小さく、かつ少い。更
に合成条件を精密に制御されたものは８０〜６０ ｐｐ
ｍの範囲にあり、バラツキはほとんどないといえる。そ
れ故、硬さのバラツキも少く、高い値を示す。また合成
ダイヤモンドに含まれる窒素は、天然ダイヤモンドの場
合と全く異なり、置換型固溶体の状態で存在する。それ
故に天然に比べ、へき開による割れが少いという利点も
有する。
以下実施例により、本発明を具体的に述べる。
実施例
、―高圧高温下で合成され、第２図（ハ）で示される形
状に近いダイヤモンドを使用した。その大きさは１個当
り１／２０ カラットで、厚さは約０．８＃Ｌであり
、赤外分光測定の結果、窒素を約３８ ｐｐｍ含有して
いた。この結晶は平行な２面を有していたので、上下２
面の研摩は行わなかった。第５図に示される様に、上下
２面が（１１１）面となる状態に配置してレーザー光線
により貫通孔２をあけた。
状に近いダイヤモンドを使用した。その大きさは１個当
り１／２０ カラットで、厚さは約０．８＃Ｌであり
、赤外分光測定の結果、窒素を約３８ ｐｐｍ含有して
いた。この結晶は平行な２面を有していたので、上下２
面の研摩は行わなかった。第５図に示される様に、上下
２面が（１１１）面となる状態に配置してレーザー光線
により貫通孔２をあけた。
このダイヤモンドを第１図に示す様にダイスケース３に
設置し、焼結材４を充填し、ホットプレスにより焼結固
定した。次いでダイヤモンド粉末を用いた超音波加工に
より貫通孔２の内面を仕上研摩し、直径０．０９Ｂのダ
イスを製作した。このダイスで銅線を伸線した所、寿命
に至るまでの伸線量は１０８９にノであった。又、同時
に（１１１）面に垂直に貫通孔をあけた天然ダイヤモン
ドのダイスで伸線を行った所、５３７Ｋｙであり、合成
ダイヤモンドは天然の約２倍の性能を示した。
設置し、焼結材４を充填し、ホットプレスにより焼結固
定した。次いでダイヤモンド粉末を用いた超音波加工に
より貫通孔２の内面を仕上研摩し、直径０．０９Ｂのダ
イスを製作した。このダイスで銅線を伸線した所、寿命
に至るまでの伸線量は１０８９にノであった。又、同時
に（１１１）面に垂直に貫通孔をあけた天然ダイヤモン
ドのダイスで伸線を行った所、５３７Ｋｙであり、合成
ダイヤモンドは天然の約２倍の性能を示した。
実施例２゜
＆成ダイヤモンドとして、第２図に）の形状に近すマも
ので、大きさ１／２０ カラット、厚さＱ、７ｆｉ、
窒素含有量５４ ｐｐｍのものを使用した。第４図に示
す′謙にこの結晶の（１００）面が上下２面となる様に
し、垂直に貫通孔をあけ、ダイスを製作した。このダイ
スで線径０．１０５ｍの銅線を伸線した所、寿命に至る
までの伸線量は４．１．５ Ｋｙであった。同時にテス
トを行った（１１１）面に垂直に貫通孔をあけた天然ダ
イヤモンドの伸線量は８０９ Ｋｙであり、合成ダイヤ
モンドは天然の約１．３ 倍の性能を示した。
ので、大きさ１／２０ カラット、厚さＱ、７ｆｉ、
窒素含有量５４ ｐｐｍのものを使用した。第４図に示
す′謙にこの結晶の（１００）面が上下２面となる様に
し、垂直に貫通孔をあけ、ダイスを製作した。このダイ
スで線径０．１０５ｍの銅線を伸線した所、寿命に至る
までの伸線量は４．１．５ Ｋｙであった。同時にテス
トを行った（１１１）面に垂直に貫通孔をあけた天然ダ
イヤモンドの伸線量は８０９ Ｋｙであり、合成ダイヤ
モンドは天然の約１．３ 倍の性能を示した。
実施例８゜
実施例１゛と同様の（１１１）面に垂直な貫通孔をあけ
た合成ダイヤモンドダイスを５ヶ製作した。このダイス
で線径０．０３ｒｎＸＬの銅線を伸線した所、それぞれ
の寿命に至るまでの伸線量は３５．’７Ｋｆ、 ８４・
ｉＫｙ、３３．４Ｋｇ、３３．２Ｋｐ、 ３１．９Ｋｐ
であり、最大と最小の差は３．８に９ であった。同時
に行った（１１１）面に垂直な貫通孔をあけた天然ダイ
ヤモンドダイスの場合は、Ｊ６、ｉＫｙ、２０．３に９
．２９．４．に９．３５．２に９．３８．８にりであり
、最大と最小の差は２２．７に９と非常に大きなバラツ
ギを示した。合成ダイヤモンドは平均値で天然の約１．
２倍の性能を示した。
た合成ダイヤモンドダイスを５ヶ製作した。このダイス
で線径０．０３ｒｎＸＬの銅線を伸線した所、それぞれ
の寿命に至るまでの伸線量は３５．’７Ｋｆ、 ８４・
ｉＫｙ、３３．４Ｋｇ、３３．２Ｋｐ、 ３１．９Ｋｐ
であり、最大と最小の差は３．８に９ であった。同時
に行った（１１１）面に垂直な貫通孔をあけた天然ダイ
ヤモンドダイスの場合は、Ｊ６、ｉＫｙ、２０．３に９
．２９．４．に９．３５．２に９．３８．８にりであり
、最大と最小の差は２２．７に９と非常に大きなバラツ
ギを示した。合成ダイヤモンドは平均値で天然の約１．
２倍の性能を示した。
実施例４・。
のダイスで線径０，１． Ｏｍｙｎのステンレス線（Ｓ
ＵＳ３１６）の伸線を行った。夫々の寿命に至るまでの
伸線量は、１０３．２ Ｋｙ、］、 ２８．７ Ｋｙ、
１３１．４ Ｋ９であった。（１１１）面に垂直な貫通
孔をあけた天然ダイヤモンドの場合は、６８．７Ｋｐ、
８０．５に９．１１．１．．３ Ｋｙであり、合成ダ
イヤモンドはバラツキも少く、性能も天然の約１．４・
倍を示した。
ＵＳ３１６）の伸線を行った。夫々の寿命に至るまでの
伸線量は、１０３．２ Ｋｙ、］、 ２８．７ Ｋｙ、
１３１．４ Ｋ９であった。（１１１）面に垂直な貫通
孔をあけた天然ダイヤモンドの場合は、６８．７Ｋｐ、
８０．５に９．１１．１．．３ Ｋｙであり、合成ダ
イヤモンドはバラツキも少く、性能も天然の約１．４・
倍を示した。
第１図はダイスの構造を模式的に示す図、第２図は合成
ダイヤモンドの具体的な形状を示す説明図、 第３図は天然ダイヤモンドの具体的な形状を示す説明図
、 第４図は本発明の（１００）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの平面図、 第５図は本発明の（１００）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの側面図、 第６図は本発明の（１１１）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの平面図、 第７図は本発明の（１１１）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの側面図。 １：貫通孔をあけたダイヤモンド 彰６、・＝１貫通孔 ′３＝ダイスケース ４：焼結材 ５．５′：平行な′２面 ０：（１１１）面 Ｃ： （１００）面 第１ 図 第２図 （イ） （Ｕ）
（ハ）第３回 第４回 第５図 第６図 第７図
ダイヤモンドの具体的な形状を示す説明図、 第３図は天然ダイヤモンドの具体的な形状を示す説明図
、 第４図は本発明の（１００）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの平面図、 第５図は本発明の（１００）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの側面図、 第６図は本発明の（１１１）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの平面図、 第７図は本発明の（１１１）面に垂直な貫通孔をあけた
合成ダイヤモンドの側面図。 １：貫通孔をあけたダイヤモンド 彰６、・＝１貫通孔 ′３＝ダイスケース ４：焼結材 ５．５′：平行な′２面 ０：（１１１）面 Ｃ： （１００）面 第１ 図 第２図 （イ） （Ｕ）
（ハ）第３回 第４回 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）超高圧高温下で合成されたダイヤモンド単結晶の
相対する略平行な面に垂直に穴をあけることを特徴とす
る合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイス。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の合成されたダイ
４・・ド単結晶が、その結晶中に窒素を原子比にて１．
００ｐｐｍ以下含有し、かつダイヤモンド結晶中に於け
る窒素の存在形態が置換型固溶体である事を特徴とする
′°°゛−° 合成ダイヤモンド単結晶を用いたダ
イス。 （３）特許請求の範囲第（］）項記載の垂直に穴をあけ
る面が（１００）面または（１１１）面であること、を
特徴とする合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302983A JPS59229227A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302983A JPS59229227A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229227A true JPS59229227A (ja) | 1984-12-22 |
Family
ID=14343218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10302983A Pending JPS59229227A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | 合成ダイヤモンド単結晶を用いたダイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229227A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-06-08 JP JP10302983A patent/JPS59229227A/ja active Pending
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