金刚石拉丝模制造技术

一种金刚石拉丝模，其包括设置有用于拉拔丝材的孔的金刚石，所述金刚石是CVD单晶金刚石，所述孔的轴相对于所述金刚石的晶面的法线方向倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金刚石拉丝模
本申请要求基于2015年7月22日提交的日本专利申请2015-145027号的优先权，并通过引用的方式将其全部内容并入本文中。本专利技术涉及一种金刚石拉丝模。
技术介绍
以往，拉丝模公开于专利文献1至4。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-102917号公报专利文献2：日本特开平4-127913号公报专利文献3：日本特开平6-170435号公报专利文献4：日本特表2006-518699号公报
技术实现思路
技术问题本公开的一个实施方式的金刚石拉丝模包含设置有用于拉拔丝材的孔的金刚石，所述金刚石是CVD单晶金刚石，所述孔的轴相对于金刚石的晶面的法线方向倾斜。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的金刚石拉丝模的平面图。图2是沿着图1中的II-II线的横截面图。图3是示出图2中的金刚石的放大横截面图。图4示出单晶金刚石20的晶体缺陷。图5示出金刚石籽晶10和单晶金刚石20的晶体缺陷。图6示出金刚石籽晶10和单晶金刚石20的晶体缺陷。图7示出金刚石籽晶10和单晶金刚石20的晶体缺陷。图8是示出晶面排列的透视图。图9是说明切割面201的单晶金刚石20的透视图。图10是说明切割面201的单晶金刚石20的平面图。图11是示出当使用本专利技术的金刚石拉丝模的制品和比较制品的金刚石拉丝模进行拉丝时孔径相对于拉丝距离的变化的图。图12是示出当使用本专利技术的金刚石拉丝模的制品和比较制品的金刚石拉丝模进行拉丝时磨损量的图。图13是示出本专利技术的金刚石拉丝模的制品中磨损量关于相对于(110)面的倾斜度的变化的图。图14是说明切割面202的单晶金刚石20的透视图。图15是说明切割面202的单晶金刚石20的平面图。图16是说明切割面203的单晶金刚石20的透视图。图17是说明切割面203的单晶金刚石20的透视图。具体实施方式[本公开要解决的技术问题]专利文献1记载了采用单晶金刚石的拉丝模。不利的是，在使用天然金刚石作为单晶金刚石的情况下，近年来不能稳定地得到高品质的天然金刚石材料。因此，考虑使用人造金刚石，诸如高温高压合成金刚石；然而，与采用天然金刚石的金刚石拉丝模相比，取决于要被拉拔的丝材，采用这样的人造金刚石的金刚石拉丝模在其孔中被更大程度地磨损。这可能导致其寿命短。此外，在单晶金刚石拉丝模的情况下，取决于晶体取向的设定，会促进孔的磨损，或者在孔中更易于发生局部磨损。这样的现象的发生可能会导致拉丝模的寿命短。同时，还有采用作为多晶金刚石的金刚石烧结材料的金刚石拉丝模；然而，在这种情况下，与使用采用单晶金刚石的拉丝模的情况相比，丝材的表面粗糙度变得劣化。因此，采用金刚石烧结材料的这样的金刚石拉丝模目前在对丝材的品质有要求的领域中几乎不被使用。为了解决这样的问题，已经考虑使用专利文献2至4中记载的采用CVD金刚石的金刚石拉丝模。然而，专利文献2至4中记载的各金刚石拉丝模的使用都不能确保容易地获得具有长寿命且允许拉拔的丝材具有优异的表面粗糙度的金刚石拉丝模。此外，专利文献3示出一种示例性孔形状，其不一定是优选的形状。此外，在专利文献4中，拉丝模的内表面(即孔的表面)是磨损表面。据记载，为了降低磨损表面的磨损率，所述表面被构造成具有各种晶面如(100)面、(113)面、(111)面和(110)面。在设置有具有圆形横截面形状的孔的普通拉丝模的情况下，磨损的状态如上所述取决于设定的晶面而变化。因此，认为磨损不能被稳定地降低，这可能会导致诸如由于孔的一部分被剥离而造成丝材的表面粗糙度劣化或在拉丝期间丝材断开的担忧。根据以上说明，本公开提出一种金刚石拉丝模，其可以通过稳定地增加高精度金刚石拉丝模的寿命来改善丝材的品质并且防止丝材在拉丝期间断开。[本专利技术实施方式的说明]首先，列出并说明本申请专利技术的实施方式。本公开的一个实施方式的金刚石拉丝模包含设置有用于拉拔丝材的孔的金刚石，所述金刚石是CVD单晶金刚石，所述孔的轴相对于金刚石的晶面的法线方向倾斜。由于在金刚石中形成的孔的轴如此相对于金刚石的晶面的法线方向倾斜，所以在拉丝期间解理面相对于在孔的轴向方向上从丝材施加到缩小部(リダクション部)或定径部(ベアリング部)的应力倾斜，结果是金刚石不易于被解理并且孔的一部分不易于被剥离。当在金刚石中形成的孔的轴优选相对于金刚石晶面的法线方向倾斜0.1°至15°、更优选1°至8°、进一步优选1°至5°时，上述效果变得明显。此外，由于通过使用CVD单晶金刚石材料可以容易地进行用于使晶面倾斜的控制，所以获得了使用天然金刚石或高温高压合成金刚石无法获得的效果。以下说明通过使用CVD单晶金刚石材料可以容易地进行用于使晶面倾斜的控制的原因。CVD单晶金刚石材料通常通过在由单晶金刚石构成的基体基板上进行同质外延生长且然后分离基体基板而获得。单晶金刚石可以是天然单晶金刚石或通过高温高压合成(HPHT)方法或化学气相沉积(CVD)方法制造的单晶金刚石。此外，根据作为单晶金刚石中的杂质的氮的混入状态来区分单晶金刚石的类型。对于基体基板，可以使用任何类型的单晶金刚石如Ia型、Ib型、IIa型或IIb型。同质外延生长法的实例包括微波等离子体CVD法、热丝CVD法、直流放电等离子体CVD法、电弧放电喷射CVD法、高频等离子体CVD法等，可以使用它们中的任一种方法。为了从基体基板上分离，可以使用采用激光的切割加工方法。在同质外延生长中，基体基板的晶面取向是决定所获得的CVD单晶金刚石材料的品质的因素之一。(100)面是允许高品质地进行生长的基体基板的晶面；然而，不一定必须使用(100)面来进行生长。根据气体流量、基体基板温度和其他生长条件而存在适当的晶面。对于该平面，使用相对于(100)面以20°以下的角度倾斜的偏离面。因此，在使用如上所述精密地控制了晶面取向的基体基板时，可以容易地识别通过同质外延生长而获得的CVD单晶金刚石的晶体取向，从而在对金刚石拉丝模进行机械加工时也容易进行用于使晶面倾斜的控制。优选地，在本申请专利技术的一个实施方式中，金刚石的上下表面是相对于(110)面倾斜0.1°至15°的表面。上下表面是指金刚石的上表面和下表面，并且拉丝模的孔从上表面延伸到下表面。通过采用如此倾斜的表面，不易于发生孔的局部磨损，并且真圆度也不易于劣化，由此改善寿命。金刚石的上下表面相对于(110)面倾斜更优选1°至8°且进一步优选1°至5°。优选地，金刚石的上下表面是相对于(100)面倾斜0.1°至15°的表面。通过采用如此倾斜的表面，不易于发生孔的局部磨损，并且真圆度也不易于劣化，由此改善寿命。金刚石的上下表面相对于(100)面倾斜更优选1°至8°且进一步优选1°至5°。优选地，金刚石的上下表面是相对于(111)面倾斜0.1°至15°的表面。通过采用这样的晶面取向，抑制孔的磨损，同时维持不易于发生局部磨损的状态，因此获得不易于增加孔径的效果。金刚石的上下表面相对于(111)面倾斜更优选1°至8°且进一步优选1°至5°。优选地，在从丝材流动的上游侧到下游侧的方向上，所述孔包括缩小部、具有直径D的定径部、出口角部(バックリリーフ部)和出口部(エクジット部)以限定所述孔，并且在沿着孔的轴的横截面中的孔的形状中，定径部的长度为0.4D以上且1.5D以下。通过以这种方式使定径部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石拉丝模，其包含设置有用于拉拔丝材的孔的金刚石，所述金刚石为CVD单晶金刚石，所述孔的轴相对于所述金刚石的晶面的法线方向倾斜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.22 JP 2015-1450271.一种金刚石拉丝模，其包含设置有用于拉拔丝材的孔的金刚石，所述金刚石为CVD单晶金刚石，所述孔的轴相对于所述金刚石的晶面的法线方向倾斜。2.一种金刚石拉丝模，其中，所述孔的轴相对于所述金刚石的晶面的法线方向倾斜0.1°至15°。3.根据权利要求1或2所述的金刚石拉丝模，其中，所述金刚石的上下表面是相对于(110)面倾斜0.1°至15°的表面。4.根据权利要求1或2所述的金刚石拉丝模，其中，所述金刚石的上下表面是相对于(100)面倾斜0.1°至15°的表面。5.根据权利要求1或2所述的金刚石拉丝模，其中，所述金刚石的上下表面是相对于(111)面倾斜0.1°至15°的表面。6.根据权利要求1至5中任一项所述的金刚石拉丝模，其中，在从所述丝材流动的上游侧到下游侧的方向上，所述孔包括缩小部、具有直径D的定径部、出口角部和出口部以限定所述孔，并且在沿着所述孔的轴的横截面中的所述孔的形状中，所述定径部的长度为0.4D以上且1.5D以下。7.根据权利要求1至6中任一项所述的金刚石拉丝模，其中，所述直径D小于50μm，并且从所述出口角部到所述出口部的所述孔的横截面形状是凹的曲线形状。8.根据权利要求1至7中任一项所述的金刚石拉丝模，其中，所述金刚石拉丝模以在拉丝期间面积缩小率为8％以上且25％以下的方式使用。9.根据权利要求1至8中任一项所述的金刚石拉丝模，其中，所述金刚石拉丝模用于拉拔金属丝或设置有各种类型的金属镀层的所述金属丝的丝中的任一种，所述金属丝包括铜基金属丝、铁基金属丝、金丝、银丝、黄铜丝、铝丝、铝合金丝和钨丝。10.根据权利要求1至9中任一项所述的金刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤川实，末光文也，木下卓哉，住本繁俊，小林丰，植田晓彦，辰巳夏生，西林良树，角谷均，
申请(专利权)人：住友电工硬质合金株式会社，住友电气工业株式会社，联合材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP