USPTO 3.190.047. H. Fernández-Morán, “METHOD OF MAKING

DIAMOND KNIVES”.

Método de fabricación de cuchillos de diamante

Humberto Fernandez-Moran Villalobos, 34 Leslie Road, Winchester, Mass.

Patentado el 22 de junio de 1965, apartado número

Esta aplicación es una división de mi aplicación en trámite Serial No. 814.217, introducida el 19

de Mayo de 1959, ahora Patente No. 3.060.781, de fecha 30 de octubre de 1962.

Esta invención se refiere en líneas generales a un proceso para fabricar cuchillos de diamante los

cuales son particularmente adecuados su uso en máquinas de corte o micrótomos útiles para

cortar secciones muy delgadas.

En una máquina cortante del carácter indicado, tal como se describe en mi aplicación en trámite

Serial No. 460.745. introducida el 6 de Octubre de 1954, ahora Patente No. 2.961.908. el filo

puede consistir de acero, metal duro o vidrio, como se conoce per se. Sin embargo, los materiales

no son útiles para producir secciones ultrafinas teniendo un grosor en el rango de 0.01 -0.001

micrones. Cuando un filo de acero o metal duro terminado es observado en gran magnificación,

la línea del borde va a aparecer como una línea ondulada, y en conexión con las secciones finas

aquí en cuestión tales irregularidades involucrarían variaciones esenciales en el grosor.

Es un objetivo de esta invención proveer un proceso y aparataje para hacer una herramienta de

corte que consista de un diamante, el cual afila muy suave. Un cuchillo de diamante puede ser

afilado para obtener una línea de borde absolutamente recta, y a ese borde puede dársele un filo

extraordinario de 20-50 U.A. (Unidades Angstrom) por medio del proceso de afilado y pulido

especial de esta invención que será descrito abajo. Como la dureza del diamante es insuperable y

su estructura cristalina hace posible obtener filos estables de grosor molecular, el uso de este

cuchillo extiende el rango de corte de los instrumentos de metal, cristal y todas las otras

sustancias duras que no pueden ser cortadas con cuchillos disponibles previamente. Por otra

parte, el micrótomo mejorado descrito en mi dicha aplicación en trámite Serial No. 460.745.

ahora Patente No. 2.961.908. ha hecho posible por la primera vez, tomar ventaja de la eficiencia

mejorada de tal cuchillo de diamantes.

Las secciones finas y ultrafinas (10-0.001 micrones) obtenidas con el cuchillo de diamantes,

particularmente cuando son usadas en el micrótomo de mi mencionada patente, muestran

completa preservación de la especial organización e integridad de las relaciones estruc turales del

espécimen hasta el nivel molecular y atómico. Los cortes son por lo tanto idealmente adecuados

para ser examinados con microscopio de luz (especialmente con microscopio con contraste de

fases), microscopio electrónico y microscopio de rayos X, o por examen mediante difracción de

electrones o métodos de difracción de rayos X. Generalmente los cortes son adecuados para todos

los métodos de análisis estructurales, físicos y químicos.

En vista de que el seccionamiento llevado a cabo por este micrótomo con el cuchillo de diamante

de esta invención no altera las propiedades físicas y químicas del espécimen, puede ser utilizado

para dividir completamente piezas pequeñas de cristales, materiales amorfos y todas las demás

sustancias estables en estado sólido en secciones intactas con un grosor de menos de 0.001

micronen. Los cortes finos y ultrafinos obtenidos de esta manera pueden ser utilizados para todos

los experimentos físicos, fisicoquímicos y químicos en los cuales se requieren finas capas de

materia amorfa y cristalina de estas dimensiones. Como un ejemplo puede ser mencionado que

secciones finas y ultrafinas intactas de germanio y otros semiconductores pueden ser preparadas

para ser usadas en la manufacturación de transistores y elementos similares.

La invención será descrita más de cerca en lo sucesivo con referencia a los dibujos

acompañantes, aunque esta descripción detallada de ninguna manera debe ser considerada como

involucrando alguna limitación.

En los dibujos:

FIG. 1 muestra una vista en perspectiva de una máquina adecuada para el afilado de diamantes de

corte de conformidad con esta invención; y

FIG. 2 muestra la misma máquina de afilar

El diamante utilizado en la fabricación del cuchillo es preferiblemente de tipo diamante indust rial

(Boarts Brasileros o Venezolanos). Puede tener un peso de 0.2-0.5 quilates y un borde de 2.5-

3.5mm. de largo. El ángulo del filo es mantenido preferiblemente entre 50 y 80° dependiendo del

material a ser cortado. Alrededor de 60° es más apropiado para cortar materiales plásticos suaves

o elásticos, mientras que 75-80° es más apropiado para cortar metales y otros materiales duros.

Durante el afilado del borde hago uso del hecho de que determinados diamantes industriales, por

ejemplo boarts, están compuestos de capas submicroscópicas (la parte más delgada sólo de

0.001-0.005 micrones de grosor), siendo los diamantes fáciles de escindir a lo largo de los planos

de estas capas, en otras palabras, las caras de clivaje del octaedro. Los bordes irregulares

obtenidos por tal escisión son primero suavizados afilándolos con polvo fino de diamantes sobre

un disco suave de hierro de acuerdo con el método generalmente usado para pulir diamantes.

Para obtener bordes particularmente filosos (0.001-0.01 micrones) este afilado debe ser seguido

de un pulido con diamantes ultrafinos, diamantine o polvo de óxido de aluminio con un tamaño

de partículas promedio de 0.001-0.005 micrones (controlado en microscopio electrónico) La

pulitura puede ser llevada a cabo con un efecto extremadamente bueno mediante el uso de un

aparato construido exclusivamente para este propósito y descrito más abajo.

El aparato mostrado en FIGS. 1 y 2 opera conforme al principio que un diamante, el borde del cual debe

ser afilado, se fija en el extremo de una palanca pivotante y avanza hacia la superficie de un disco

rotante cubierto por una pasta que contiene el polvo ultrafino. El aparato está construido sobre una placa

base 45. Un poste 46 que lleva dos soportes 47 es fijado a uno de los extremos de dicha placa. El disco

afilador 48 es cuidadosamente balanceado y centrado alrededor de un asta vertical 49 articulado al

mismo, y su superficie superior (la superficie afiladora) es pulida cuidadosamente. El extremo inferior

puntiagudo del asta 49 descansa sobre una placa pulida y ajustable 50 de metal duro, carborundum o

diamante. El asta está articulada en dos cojinetes en V 51 de bronce o diamante proporcionado en los

dos soportes 47. Una polea 52 se fija al asta 49 debajo del disco afilador y es adaptada para ser

manejada por un motor (no mostrado) por medio de una correa 53. El disco afilador al igual que la polea

son colocados entre los dos cojinetes 51, y la elevación puede ser ajustada girando la placa 50, la cual

está fijada a una tuerca 54 ensartada en la base 45. Una arandela de bloqueo 55 mantiene la tuerca fijada

en la posición ajustada.

El motor manejado eléctricamente puede tener una velocidad de rotación de 5.000-40.000 r.p.m. Por

medio de un engranaje apropiado el disco afilador puede ser manejado a una velocidad variable de

10.000 hasta 400.000 r.p.m. En la mayoría de los casos se usan entre 20.000 y 40.000 r.p.m. Para

producir bordes cortantes extremadamente afilados sin embargo, se prefieren velocidades entre 50.000 y

400.000 r.p.m. Debido a la combinación de los cojinetes en V y el extremo puntiagudo de soporte del

asta, el disco afilador balanceado adquiere un movimiento enteramente suave y libre de vibraciones

incluso a las más altas velocidades.

Un soporte 56 para el diamante 57 a afilar es montado en el extremo externo en forma de manguito de

una palanca 58 y puede ser ajustado en cualquier posición deseada por medio de un tornillo 59. La

palanca es pivotante alrededor de un pivote horizontal insertado en una membrana en forma de horquilla

60 la cual es asegurada al extremo superior de una columna vertical 61. Esta última, a su vez, está

articulada de manera rotatoria en un cilindro vertical 62 montado sobre la placa de base 45.

La palanca 58 es normalmente mantenida en una posición elevada sobre el disco afilador por un resorte

63 el cual está suspendido desde una varilla 64 proyectada de la horquilla 60. Un extremo de otra

palanca 65 es pivotado el extremo inferior de la barra 66 extendiéndose hacia abajo desde la horquilla

60. Un enlace 67 conecta las dos palancas 58 y 65 entre ellas. En consecuencia, el soporte del diamante

66 puede ser elevado y descendido al igual que oscilado en dirección horizontal mediante una palanca

65, sirviendo como mango operador.

El polvo ultrafino utilizado para afilar es obtenido por medio de repetidas centrifugaciones y

ultracentrifugaciones (cerca de 60.000 r.p.m.) de una suspensión en aceite del polvo fino. Cuando un

polvo del deseado tamaño de grano ha sido separado, es dispersado en un líquido apropiado, e.j. glicerol

o aceite mineral destilado para formar una pasta, la cual es esparcida en una capa delgada sobre el disco

afilador. El diamante previamente picado es montado en el soporte y cuidadosamente puesto en contacto

con el material afilado a lo largo del borde entero. La operación es controlada todo el tiempo en un

microscopio (magnificación de 30 veces). Un experto entrenado puede obtener de esta manera un filo

extremadamente cortante que aparece como una línea completamente recta, incluso al magnificarla

1400-20.000 veces. La apariencia del borde es de importancia decisiva para la calidad de los cortes

producidos por el micrótomo.

La invención no está restringida a la encarnación mostrada y descrita, pero varias modificaciones

pueden ser efectuadas dentro del alcance de la invención tal como se define en la petición adjunta.

Lo que yo solicito y deseo asegurar por Letters Patents es:

1. Un método para producir un borde de cuchillo que comprende la selección de un diamante, escisión

de dicho diamante a lo largo del plano de la cara de clivaje del diamante, afilar dicha cara con polvo

fino abrasivo sobre un disco suave, pulir dicha cara sobre un disco rotatorio a una velocidad mayor

que 10.000 r.p.m. y recubierto con una pasta que contenga un polvo de afilar teniendo un tamaño de

partículas menor de 0.005 micrones y cortando y puliendo de la misma manera una segunda cara

interceptando la primera cara mencionada en un ángulo de 50° a 80° para producir un filo que tenga

una definición de 20 a 50 unidades Angstrom.

2. Un método de acuerdo con la solicitud 1, en el cual tal disco sea rotado a una velocidad de 20.000 a

40.000 r.p.m.

3. Un método para producir un filo de cuchillo que comprenda la selección de un diamante, cortar un

primer plano de cara en dicho diamante, suspendiendo polvo ultra-fino abrasivo en aceite

centrifugando dicha suspensión a una velocidad en el orden de 60.000 r.p.m. para separar de esta

suspensión polvo tendiendo un tamaño de partículas menor a .005 micrones, dispersando dicho

polvo separado en un líquido portador para formar una pasta, esparciendo una capa delgada de esta

pasta sobre una superficie plana y suave de un disco afilador, rotando tal disco a una velocidad

superior a 10.000 r.p.m., poniendo la cara del diamante en contacto con dicha superficie del disco

rápidamente rotatorio bajo presiones controladas para pulir tal cara y cortar y pulir de manera similar

una segunda cara interceptando la primera cara mencionada en un ángulo de 50° a 80° para producir

un filo que tenga una definición de 20 a 50 unidades Angstrom.

4. Un método de acuerdo con la solicitud 3, en el cual dicho tamaño de partículas sea controlado con un

microscopio electrónico

5. Un método de acuerdo con la solicitud 3, en el cual dicho disco sea rotado a una velocidad de 20.000

a 40.000 r.p.m. Referencias Citadas por el Examinador

UNITED STATES PATENTS 1,213,164 1/17 De Graaf 51-283

LESTER M. SWINGLE, Primary Examiner. JOHN C. CHRISTIE, J. SPENCER OVERHOLSER, Examiners.

22 de junio, 1965 3,190,047

H. FERNÁNDEZ-MORÁN VILLALOBOS

Método de fabricación de cuchillos de diamante Introducido originalmente el 19 de Mayo de 1959