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业务通讯 2012年

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SEI WORLD 2012年4月号(vol.415)

合成金刚石单晶体“SUMICRYSTAL”

钻石是所有天然物质中最硬的一种物质。除具备高硬度和高强度之外,还具有良好的导热性和导电性等物理特性,号称“材料之王”。

成功合成世界最大级别的金刚石单晶体

  在本公司的主打产品——电线的制造过程中,有一道拔丝工序,即使用冲模对线材进行拉拔(拉拔线材使其直径变细)。本公司在1970年左右开始考虑用金刚石来替代制作冲模的材料——超硬合金。从那时开始,进入了合成金刚石的开发阶段。1982年本公司成功合成了当时最大级别的 1.2克拉金刚石单晶体,并作为世界最大的合成金刚石载入1984年版的吉尼斯世界纪录大全中。当时的结晶受到不纯物质的影响而呈黄色,而现在可以成功合成10克拉左右的高纯度无色透明的高质量大型结晶(其纯度为目前世界最高级别)。

  金刚石单晶体   载入1984年版吉尼斯世界纪录大全的认证证书  

合成金刚石一般都用在什么地方?

用于制作超薄切片样品的金刚石刀具

  充分利用合成金刚石的硬度、出色的物理特性以及人工合成的高结晶性和品质的稳定性等特点,广泛运用于非铁金属和陶瓷、半导体结晶等的切削加工、光学镜片模具的镜面加工、电子设备用超细电线的拔丝加工、工业用砥石的维护等方面。

  本公司一直以来致力于更高纯度和更大型合成金刚石的开发活动,自 2000 年左右成功合成出直径 1cm(8克拉)无色透明的大型高纯度结晶以来,不但扩大了在传统工具领域的应用,而且还将应用拓展至光学零件和窗口材料、分光元件等非工具产品领域。此外,预计该材料在电子相关产品以及生命科学相关材料等方面也会有很大的应用价值。

产业素材材料技术研究所  无机材料研究部  角谷均

■对技术人员的采访
请谈一下开发该材料的契机。

  住友电工是世界上第一家成功将 1克拉左右的金刚石单晶体量产的公司,但当时该产品受到不纯物质的影响呈黄色,并且大小小于5mm。我们希望能够开发出更大的、无色透明的、高纯度的结晶,扩大产品的应用范围,发展产业技术,因此对合成技术进行了更大的挑战。在15年的开发过程中,为实现大型化和高纯度化,提高其结晶性,我们在技术开发方面倾注了满腔心血。现在我们终于能够合成出质量远超天然钻石、大小超过1cm的金刚石结晶。

请谈一下开发过程中发生的幕后故事和困难。

  实际上,我们花了整整15年时间,才从以前的5mm 左右1克拉黄色结晶提高到现在1cm(8克拉)以上无色透明高纯度结晶。一个难题被攻克之后,其他的问题便会接踵而至。就像在玩打地鼠游戏一样,一波未平一波又起,我们总是不断重复着遇到问题解决问题这一过程。

  我刚进入公司时,根本不敢想象能够研究出这种大型高质量的金刚石,但只要怀揣热情和信念,不断开发技术,最终都会将原本以为不可能的变为可能。对这点,我现在深有体会。

■产品数据
生产开始 1985 年(1982 年成功合成)
制造方法 用超高压和高温冲压装置进行高温高压合成
产品应用 切削车刀、拉丝冲模、砥石整修机(砥石再生工具)、
红外线光学窗口材料、超精密刀具、超高压砧等。

・“SUMICRYSTAL”是住友电气工业株式会社的注册商标。

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