JPS6012969B2 - 硼素構造材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は棚素構造材の製造方法に関するもので、棚素構
造材を構成する棚素の膜質や機械的性質および製造上の
歩どまりの向上をはかり、音響材料、特にカートリッジ
用カンチレバーとして好適な棚素横造村を提供するもの
である。

棚素はダイヤモンド‘こ次ぐ硬質をもち、かつ、その耐
摩耗性を非常に大きいものであるため、切削工具や摺動
機織部品、軸受けなどに有用な材料であると共に、また
、比弾性率（弾性率／密度）が現在知られている物質中
では最大という優れた特徴をもっている。

この性質は音波の伝播速度が既存の物質中で最大である
ということを意味し、音響材料、特にカートリッジ用カ
ンチレバーとして有用である。従来、カートリッジ用カ
ンチレバーとしてはたとえばアルミ合金あるいはチタン
合金などの金属が使用されているがいずれも比弾性率が
棚素に比べて小さく、その周波数特性において、高城共
振周波数ｆｏ（通常１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ）以下の水
批〜１０ｋ位の範囲でレスポンスの低下いわゆる中だる
み現象が生じ易く、平坦な周波数特性を得ることが簸か
しいと云う欠点があった。

さらにはピックアップカートリッジの追従性を左右する
過渡特性も良好なものが得られないと云う欠点があった
。これら公知の材料における欠点を解消するものとして
棚素を用いた力−トリツジ用カンチレバーの出現が待た
れていた。中でもとりわけ棚素テーパーパイプのカート
リッジ用カンチレバーはフラットな棚素パイプのカート
リッジ用カンチレバーに比べて４肌舷以上の高域におけ
る周波数特性の平坦化における寄与度は大きいとされ、
出現が切望されているが、棚素応用製品を、鋳造や圧延
といった方法によって、繊密な構造物の状態で得ること
は困難であり、このために、種々の棚素応用製品に当っ
ては、ほとんどの場合、棚素以外の材料からなる基体上
に蒸着法やスパッタリング法、化学蒸着法（ＣＶＤ）な
どによって、棚素皮膜を形成した複合体として用いられ
る。上記、従来の棚素皮膜形成法のうちでもＣＶＤ法が
最も良質な被膜を得ることができると考えられている。
ＣＶＤ法では結晶質（８−ロンポヘドラル、Ｑ−ロンボ
ヘドラル、テトラゴナル）の棚素や非晶質（アモルファ
ス）の棚素、あるいはこれらの混在した棚素を生成条件
を変えることにより得ることができるが、一般的には主
としてアモルファスからなる棚素が抗張力等の機械的性
質の点から優れていると評価されている。しかしながら
一般的に棚素を生成するＣＶＤ法は熱分解反応を利用す
るため基体に角錘および円錘形状のテーパを設けて、通
電による加熱をおこなった場合、基体の発熱にむらが生
じ、該基体に析出する生成膜は発熱むらに比例あるいは
反比例して性質の異なる膜が析出し、外観ならびに機械
的強度を著しく損なうものである。また、従来一般的に
基体上に析出させた棚素は内在的な歪、マイクロクラッ
ク等により機械的性質が劣弱である場合がいまし‘まで
ある。また発明者らは適当な方法で基体を除去した場合
、これら従来法による棚素は、基体の除去の過程で例外
なく破壊された。これは内在的な歪の大きさを物語るも
のである。発明者らは、基体に適当な処理をほどこすと
ともに相対向しかつ頂点を共有する２ケの角錘もしくは
円錘状に成型し、かつその頂点近傍に放熱体を設けるこ
とによりこれら従来例の問題点を解決したものである。

本発明の方法により従来のように棚素横造材の破壊もな
く、優れた機械的性質を示し、かつ、外観もよい柵素単
独からなるテーパーパィプ構造材を提供するものである
。また該棚素単独からなるテーパーパィプ構造材はカー
トリッジ用カンチレバーとして優れたものであった。以
下に本発明の方法について具体的に説明する。まず、タ
ンタル、ニオブ、チタン、タングステン、モリブデン、
ニッケルの合金よりなる基板を相対向し、かつ頂点を共
有する２つの角錘もしくは円錘形状に成型する。

その方法としては、例えば強酸などによる化学的エッチ
ングによってテーパを形成してもよく、また他の方法と
しては所望形状の金型を作成し、加重あるいは、たたき
出しによって形成する方法、又は研摩によって所望の形
状を形成する方法など種々の方法がある。次に上記の方
法により得られたテーパー状の基体にク。ム、クロムの
棚化物、クロムと鉄からなる合金あるいはこの合金から
なる棚化物を被覆する。この棚化物被膜の厚みは０．２
〜１０山肌が望ましい。被覆の方法は種々の方法すなわ
ちメッキや浸棚処理、スパッタ一法、蒸着法、ＣＶＤ法
がとられるが、制御のしやすさからはスパッタ法が最も
すぐれている。

次に、第１図に示すように被覆されたテーパー状基体Ａ
の前記頂点近傍に融点６５０℃以上の金属からなる放熱
板Ｂを設置し、これを支持基板となしＣＶＤを行なうも
のである。

なお、該放熱板の材料の選択にあたっては、ＣＶＤが８
００午○〜１２５０００でおこなわれることから決めら
れるものであるが、放熱板の形状あるいは大きさにより
放熱度が異なるため、標準的なものより実計測されたも
のであり、この融点以下の金属も不可能とは断定できな
い。棚素をＣＶＤ法により基体上に形成する方法は、電
熱通電の方式により加熱し、次式に示すごとく還元分解
反応により棚素を析出させる。波Ｘ３（十）汎２一＄（
十）俳皮（ただし、ＸはＣＩ、Ｂｒ、１等のハロゲン元
素）、ＣＶＤ法に使用される原料ガスとしては、ＢＸ３
の他に水素化物等がある。次に上記の如く反応槽内で支
持基体の表面にＣＶＤ法により析出させたテーパー状棚
素被膜を有する試料を反応槽内より取り出し、放熱板を
除去し所望の長さに切断したのち、基体を除去して棚素
単独からなるテーパーパィプ構造材を製造するものであ
る。本発明の目的は外観に優れ、機械的性質の優れた棚
素単独からなるテーパ−パイプ構造材を得ることであり
、また本発明において棚素を析出させる方法として、Ｃ
ＶＤ法に限定した理由は、真空蒸着法では析出速度が遅
くコスト的に問題があるためであり、また、上言己製造
方法は減圧下のＣＶＤであっても、あるいは常圧下のＣ
ＶＤであっても有効である。

なお、製造された棚素単独からあるテーパーパィプ構造
材そのものの機械的性質の評価や、音響特性の評価のた
めに、基体を除去することをいよいよ行なったが、それ
には主として化学的な方法によつた。

以下、本発明の実施例について従来法を対比させてのべ
る。

最大径２５０仏の、最小径１５０仏仇、長さ５肌の円銭
形状をなし、前述のように頂点を共有するテーパー形状
を有するタンタル並びにタングステンの基体を研磨法に
より作成し、縦３柵、横１肋、厚み０．３肋のタンタル
又はアルミの放熱板を前記頂点近傍に設置した。このよ
うにして作成した基体は次に通りであるすなわち１タン
タル、２タングステン、３クロムを被覆したタンタル、
４クロムを被覆したタングステン、５鉄ークロムの合金
を被覆したタンタル、６タンタル放熱板を設置したタン
タル、７アルミ放熱板を設置したタンタル、８タンタル
放熱板を設置したクロムを被覆したタンタル、９アルミ
放熱板を設置したクロム被覆したタンタル、１１タンタ
ル放熱板を設置した鉄−クロム合金を被覆したタンタル
、１０タンタル放熱板を設置したクロム被覆したタング
ステンの１１種からなる線材を使用した。これらをそれ
ぞれ反応槽内に設置し、塩化側素（ＢＣ１３）と水素（
日２）との混合ガスを前者については２５０Ｍ／分の割
合で、また後者については１夕／分の割合で給供した。
そして支持基体に通電して１１５０ｑｏに加熱、発熱さ
せて、６明朗、間保持した支持基体表面に棚素を厚さ２
０ムの析出させた後、これを反応槽より取り出して、放
熱板を切断除去し、長さ５肌に切断した後、基体を除去
した。上記のようにして得られた試料について４肋スパ
ンの両端支持状態にして、中央に一点集中加重をかけ、
クラックを発生したときの荷重で、機械的強度を評価し
た。

試料数は各２止本とし、下表にはその平均値を示してい
る。なお、基体を除去し、棚素テーパーパィプ構造材を
得るときの収率についても下表に示した。※１）試料豚
Ｋ○印を記したものは本発明によるもの、その他のもの
は従来法である。

上表の結果から明らかなように、本発明の方法によれば
、機械的強度、棚素テーパーパィプ構造材の収率並びに
外観状態が、従釆法による場合に比べて格段に優れてい
ることがわかる。

また本発明による棚素テーパーパィプ構造材の音響的性
質を評価するために得られた棚素テーパーパイプ構造材
を加工して、カートリッジ用カンチレバーとなし、その
特性を評価した。その結果、第２図のように従来公知の
材料、例えばアルミ合金などで欠点とされていた周波数
特性におけるいわゆる中だるみ現象、さらには追従性を
左右する過渡特性等も数段と向上していた。また歪やマ
イクロクラックのない、高弾性率の棚素被膜は機械的部
材としても用途が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の一工程を示す側面図、第２
図は本発明にかかる棚素テーパーパィプ構造材をカート
リッジ用カンチレバーとなした時の周波数特性を従来の
材料と比較して説明する図である。 Ａ・・・・・・基体、Ｂ・・・・・・放熱板。 節１図豹２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持基板を相対向し、かつ頂点を共有する角錘およ
   び円錘形状のテーパ状に成型し、かつ上記基体の頂点近
   傍に放熱機能を有する金属からなる放熱体を設置し、し
   かるのちに通電によつて加熱し、該支持基体上に化学蒸
   着法によつて硼素を形成することを特徴とする硼素構造
   材の製造方法。 ２ 支持基体がタンタル、ニオブ、チタン、タングステ
   ン、モリブデンあるいはニツケルよりなる金属から形成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の硼
   素構造材の製造方法。 ３ 放熱体が融点６５０℃以上の金属よりなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の硼素構造材の製造
   方法。 ４ 支持基体がタンタル、ニオブ、チタン、タングステ
   ン、モリブデンもしくはニツケルをクロム、クロムの硼
   化物、クロムと鉄からなる合金もしくはこの合金の硼化
   物を被覆してなるものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の硼素構造材の製造方法。