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広報誌 SEI WORLD 2012年

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SEI WORLD 2012年 04月号(vol. 415)

合成ダイヤモンド単結晶「スミクリスタル」

天然では最も硬い物質、ダイヤモンド。硬度や強度に加え、熱伝導性や電気特性などの物理特性にも優れていることから、「材料の王様」と言われています。

世界最大級のダイヤモンド単結晶の合成に成功

  当社の主軸製品・電線の製造には、ダイスを使って線材を引き抜く工程(直径を細くして伸線する)があります。当社は、1970年頃、このダイスの材料である超硬合金に替わる素材としてダイヤモンドに着目。そこから、合成ダイヤモンドの開発の歴史が始まりました。1982年には、当時最大級の1.2カラットダイヤモンド単結晶の合成に成功し、1984年版のギネスブックに世界一大きい合成ダイヤモンドとして掲載されました。当時の結晶は不純物の影響で黄色い色をしていましたが、現在では高純度で無色透明な10カラット前後の高品質な大型結晶が得られています(高純度品としては現在でも世界最大級。

 

 

1984年版ギネスブック掲載の認定証

 

合成ダイヤモンドはどんなところで使われている?

超薄切片試料作成用ダイヤモンドナイフ

  その硬さや、優れた物理特性、人工ならではの高い結晶性や品質の安定性などを活かし、非鉄金属やセラミックス、半導体結晶などの切削加工や、光学レンズ用金型の鏡面加工、電子機器用の極細電線の伸線加工、工業用砥石のメンテナンスなどに利用されています。

  高純度化と更なる大型化の開発に取り組み、2000年ごろ、直径1㎝(8カラット)の無色透明で大型の高純度結晶の合成に成功してからは、従来の工具用途の拡大のみならず、光学部品や窓材、分光素子などの非工具製品へも用途が拡大。更にはエレクトロニクス関連製品やライフサイエンス関連材料など、さらに大きな夢のある展開も見えてきました。

産業素材 材料技術研究所 無機材料研究部 角谷 均

■技術者に聞きました
開発を始めたきっかけを教えてください。

  住友電工は世界で初めて1カラット前後のダイヤモンド単結晶の量産を実現しましたが、不純物の影響で黄色く、大きさは5㎜以下でした。もっと大型で、できれば無色透明の高純度結晶を作って、適用範囲を広げ、産業技術の発展に寄与したいと思い、合成技術の大きなステップアップに挑戦しました。そして、15年間、大型化、次いで高純度化、そして結晶性向上の技術開発に心血を注いできました。現在では、天然ダイヤモンドをはるかに超える品質の、1㎝を超えるダイヤモンド結晶ができています。

開発のウラ話や苦労話を教えてください。

  5㎜程度の1カラットの黄色い結晶を、1㎝(8カラット)を超える無色透明の高純度結晶にするまで、実に15年の歳月がかかりました。一つの課題をクリアすると他の問題点が出てくる。まるでモグラたたきのように一つひとつ手を打っては次の問題の解決に当たるという取り組みを重ねました。

  入社した頃は、こんなに大型で良質のダイヤモンドができるとは夢にも思っていませんでしたが、情熱と信念を持ってたゆまず技術開発を続ければ、不可能と思われていたこともいずれ実現できることを身をもって実感しました。

■製品データ
生産開始 1985年(合成成功は1982年)
製造方法 超高圧・高温プレス装置による高温高圧合成
適用用途 切削バイト、線引きダイス、ドレッサ(砥石再生用工具)、
赤外光学窓材、超精密ナイフ、超高圧アンビル など。

・「スミクリスタル」は、住友電気工業(株)の登録商標です。

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