JPS6013966B2 - 硼素構造材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は棚素礎造材の製造方法に関するもので、棚素機
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
歩どまり向上をはかるとともに音響材料、特にすぐれた
音響特性を持つカートリッジ用カンチレバーに好適な材
料を提供せんとするものである。

棚素はダイヤモンド‘こ次ぐ硬度を持ち、かつ、その耐
摩耗性は非常に大きいものであるため、切削工具や摺動
機核部品、軸受けなどに有用な材料であるとともに、比
弾性率（弾性率／密度）が現在知られている物質中で最
大である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。従釆、カートリッジ用カ
ンチレバ−としては、例えば、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
城共振周波数ら（通常１雌ＨＺ〜４０ｋＨＺ）以下の狐
ＨＺ〜１皿日２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
難しいという欠点があった。

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いう欠点があった
。これら公知の材料における欠点を解消するものとして
棚素を用いたカートリッジ用カンチレバーの出現がまた
れていた。中でもとりわけ棚素テーパ−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雌ＨＺ以上の高域にお
ける周波数特性の平坦化に大きく寄与するとされ、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、このために極々の棚素応用製品の製作にあたっ
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、ＣＶＤ法などによって棚
素被膜を形成した複合体として用いられる。上記、従来
の棚素被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。

ただＣＶＤ法の場合、析出被膜は支持基体に極めて忠実
に析出するため、該支持基体の表面粗さ状態ならびに形
状によって内存的な歪あるいは機械的性質の優劣に大き
な差が生じる結果となる。また、一般的には適当な方法
で基体を除去した場合、その多くは基体の除去の過程で
破壊ないしは保形されたとしても機械的性質の劣弱なも
のとなつた。

本発明者は、これら従来例の問題点を、基体形状を頂点
を共有するテーパー形状に形成することと、同時に表面
を一定粗さに研磨することによって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構造材の破壊もな
く、優れた機械的性質を示し、かつ、外観も良い棚素テ
ーパーバィプ構造材を提供することができるものである
。以下に本発明の方法について具体的に説明する。まず
、第１図に示すように頂点を共有するテーパー形状を形
成し得る形状の上下対称をなした一対の転造用金型１，
２の間にタンタル、ニオブ、チタン、タングステン、モ
リブデンもしくはニッケルの金属よりなる線材３をはさ
みこみ、粒径が１〜１０仏の研磨剤を適量添加する。こ
の場合、研磨剤は適当な液体に混合分散させて添加する
のが望ましい。しかる後に一定加重を負荷し、線材に対
して垂直方向に前後スライドさせることにより第２図に
示すような一定寸法の頂点を共有するテーパー形状をも
つた基体４に転造形成する。この場合負荷加重ならびに
スライドさせるスピードは綾材の硬度および抗張率、糠
径等によって適正値は舞ってくる。次に、これを支持基
体となして棚素をＣＶＤ法によって形成する。前述の方
法にて形成した頂点を共有するテ−パー形状をなし、表
面に一定粗さをもった支持基体上に、棚素を形成する方
法は赤外線加熱方式、抵抗加熱方式、高周波加熱方式等
の外部加熱により、前記の支持基体を均一に加熱、発熱
させて、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）斑２一が（十）餌Ｘ（但し、Ｘ
はＣＩ，軌，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
よって析出させた頂点を共有するテーパー形状棚素破膜
を有する試料を反応室内より取り出して共有する頂点よ
り各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
。

本発明によれば外観に優れ、機械的性質の優れた棚素単
独からなるテーパーパイプ構造材を得ることができる。

なお、本発明において頂点を共有するテーパ−形状をも
った基体の形成において、研磨転造法に限定した理由と
しては形成表面の粗さが一定の表面粒径に均一化される
ところにある。また他の方法も試みたが、化学的電界エ
ッチング法の場合、形状の再現性が極めて憲く、しかも
形成表面の凹凸が不均一で大きいという欠点がある。ま
た、たたき出し法の場合も、ほぼ同様の理由により好ま
しくない。また本発明において棚素を析出させる方法と
して、ＣＶＤ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る。

また上記製造法は減圧下のＣＶＤ法であっても、あるい
は常圧下のＣＶＤ法であっても有効である。なお、製造
された棚素単独からなるテ−パーパィブ構造材そのもの
を得るために基体を除去する必要があるが、それには王
としてイｂ学的方法を用いた。

以下、本発明の実施例について従来法と対比させてのべ
る。

基体積線材としてタンタル線、タングステン線を用意し
、研磨剤は重量比１：１でオイルに混合分散させた粒径
１〆，５ｒ，１０〃のものをそれぞれ用意した、それら
用意した材料の各組合せ毎にそれぞれ転造形成用金型に
はさみこみ、負荷加重５ｋ９を加えて、最大径２５０仏
、最４・径１５０ム、長さ５側のテーパ−で、頂点を共
有するテーパー形状の基体を各種形成した。

このようにして作成した基体は次の通りである。‘１汐
ンタル線から粒径１ムの研磨剤を用いて転造したもの、
■タンタル線から粒径５〆の研磨剤を用いて転造したも
の、‘３汐ンタル線から粒蓬１０仏の研磨剤を用いて転
造したもの、‘４１タングステン線から粒蓬１仏の研磨
剤を用いて転造したもの、【５汐ングステン線から粒蓬
５ｒの研磨剤を用いて転造したもの、‘６１タングステ
ン線から粒径１０山の研磨剤を用いて転造したもの、‘
７’ニオブ線から粒径５仏の研磨剤を用いて転進したも
の、‘８１チタン線から粒径５ムの粒径の研磨剤を用い
て転造したもの、‘９１モリブデン線から粒径５ムの研
磨剤を用いて転造したもの、００ニッケル線から粒径５
山の研磨剤を用いて転造したもの、（１１）タンタル線
から研磨剤を用いずに転造したもの、（１２）タングス
テン線から研磨剤を用いずに転造したもの、（１３）タ
ンタル線から頂点を共有しないテーパー形状に粒径５〆
の研磨剤を用いて穣造したもの、（１４）タンタル緩か
ら化学的エッチング法を用いて作成したもの、（１５）
タンタル緩からたたき出し法を用いて作成したものの１
９蚤からなる支持基体を使用した。

これらをそれぞれ反応糟内に設置し、塩化棚素（ＢＣ１
３）と水素（日２）との混合ガスを前者については２５
０の‘／分の割合で、また後者については１０００の【
／分の割合で供給した。そして支持基体を赤外線加熱に
よって１１５ぴ０に加熱発熱させて６鼠彰間保持し、支
持基体表面に棚素を２０〃析出させた後、これを反応椿
より取り出して共有する頂点より長さ５帆に切断した後
、基体を除去した。上記のようにして得られた各論料に
ついて４奴スパンの両端支持状態にして、中央に一点加
重をかけて、クラックを発生した時の荷重で機械的強度
を評価した。

試料数は各２広本とし、下表にはその平均値を示してい
る。なお、基体を除去し、棚素テーパーパイプ構造材を
得るときの収率についても下表に示した。※１）試料修
に〇印を記したものは本発明によるもの、その他は従来
法である。

※２）試料修１３以外の試料はすべて頂点を共有するテ
ーパー形状を形成した試料である。

上表の結果から明らかなように、本発明の方法によれば
、機械的強度および棚素テーパーパィプ構造材の収率が
、従来法による場合と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３図のように従来公知の材料、例
えばアルミ合金あるいはチタン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４肌ＨＺ以上の高城における平坦性、また、追従性
を左右する過渡特性が数段に向上していた。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品
としても広い用途に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における支持基体の製造方法を示す斜視
図、第２図は同支持基体を示す側面図、第３図は本発明
にかかる棚素テーパーパィブ構造材をカートリッジとな
した時の周波数特性を従釆の材料と比較して説明する図
である。 １，２……金型、３……線材、４……支持基体。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円柱形状をなした線材を、上下対称をなした一対の
   金型にはさみこみ、一定粒径の研磨剤を添加し、しかる
   後に一定加重を負荷し、線材に対して垂直方向に前後ス
   ライドさせて一定寸法の頂点を共有するテーパー形状を
   持った基体を転造形成し、しかるのち、転造された基体
   を支持基体となし、上記基体を加熱し、上記基体上に化
   学蒸着法（ＣＶＤ法）によっ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、ニツケルよりなるグループより選ばれ
   た一種の金属から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。 ３ 研磨剤の粒径が１〜１０μ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。