[发明专利]合成单晶金刚石、具备其的工具、及合成单晶金刚石的制造方法

说明书

一种包含氮的合成单晶金刚石，在X射线吸收精细结构光谱中，3/4值全宽为3eV以上的能量405±1eV处的峰的强度I₄₀₅与能量412±2eV处的峰的强度I₄₁₂的比I₄₀₅/I₄₁₂低于1.5。

技术领域

本公开涉及一种合成单晶金刚石、具备其的工具、及合成单晶金刚石的制造方法。本申请主张基于2019年11月26日申请的日本专利申请日本特愿2019-213282号的优先权。该日本专利申请中记载的全部记载内容通过参照引用于本说明书。

背景技术

单晶金刚石因具有高硬度而被广泛用于切割工具、研磨工具、耐摩工具等工具。用于工具的单晶金刚石具有天然金刚石和合成金刚石。

天然金刚石多包含作为杂质的凝聚型氮原子(Ia型)。金刚石结晶中的凝聚型氮原子能够抑制将金刚石用于工具时所产生的塑性变形及裂纹扩大。因此，天然金刚石的机械强度高。但是，天然金刚石的品质差异大，供应量不稳定。由此，其在工业用途中的利用受限。

合成金刚石的品质固定，可以稳定供应，在工业领域得到广泛应用。

普通合成金刚石包含作为杂质的孤立取代型氮原子(Ib型)。已知金刚石结晶中的孤立取代型氮原子的浓度越高，金刚石的机械特性越差。因此，在将Ib型合成金刚石用于工具的情况下，往往容易产生刀尖的磨耗及缺损。

另外，有些合成金刚石几乎不包含氮杂质(IIa型)。IIa型合成金刚石由于不包含抑制裂纹扩大的杂质及结晶缺陷，因此，在用于工具的情况下，刀尖往往容易产生缺损。

因此，研究了在合成金刚石中提高耐磨耗性及耐缺损性的技术。

专利文献1(日本特开2015-134718号公报)中公开了以下技术，为了提高金刚石的韧性及耐磨耗性，对Ib型合成金刚石材料照射电子束或照射中子束，以向金刚石材料提供孤立空位点缺陷之后进行退火。

非专利文献1：(A T Collins)著，金刚石中空位增强氮的聚集(Vacancy enhancedaggregation of nitrogen in diamond)，物理学C杂志：固态物理学(Journal of PhysicsC:Solid State Physics)，英国，英国物理学会(The Institute of Physics)，1980年，第13号，p.2641-50)中公开了对Ib型合成金刚石照射电子束之后进行热处理，从而使结晶中的孤立取代型氮原子向凝聚型氮原子转换的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-134718号公报

非专利文献

非专利文献1：A T Collins著，金刚石中空位增强氮的聚集(Vacancy enhancedaggregation of nitrogen in diamond)，物理学C杂志：固态物理学(Journal of PhysicsC:Solid State Physics)，英国，英国物理学会(The Institute of Physics)，1980年，第13号，p.2641-50

发明内容

本公开的一种方案的合成单晶金刚石为包含氮的合成单晶金刚石，

在X射线吸收精细结构光谱中，3/4值全宽为3eV以上的能量405±1eV处的峰的强度I₄₀₅与能量412±2eV处的峰的强度I₄₁₂的比I₄₀₅/I₄₁₂低于1.5。

本公开的一种方案的工具为具备上述的合成单晶金刚石的工具。