JPH0360766B2 - - Google Patents
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- JPH0360766B2 JPH0360766B2 JP58039095A JP3909583A JPH0360766B2 JP H0360766 B2 JPH0360766 B2 JP H0360766B2 JP 58039095 A JP58039095 A JP 58039095A JP 3909583 A JP3909583 A JP 3909583A JP H0360766 B2 JPH0360766 B2 JP H0360766B2
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/062—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
- B01J2203/061—Graphite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
- B01J2203/062—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/065—Composition of the material produced
- B01J2203/0655—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0675—Structural or physico-chemical features of the materials processed
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
本発明はダイヤモンド種子を用いたダイヤモン
ド合成法に関し、その目的は自形性が良く、結晶
欠陥が少ない高純度のダイヤモンドを合成するこ
とにある。 ダイヤモンド合成において、結晶粒子を大きく
するためダイヤモンド種子結晶を用いる方法は古
くから知られている。この場合、ダイヤモンド合
成の溶媒（触媒）金属を種子の周囲にメツキして
おき、これと炭素とよりダイヤモンド合成を行な
つて種子結晶を成長させる方法も知られている
（特公昭49−4630）。 ダイヤモンドを砥粒として使用する場合、その
粒子は外形が扁平等でない、いわゆる自形性に優
れたものであること、粒子内部に気孔等の結晶欠
陥が少ないことなどが重要である。そして、この
自形性や結晶欠陥には不純物の影響が大きい。 本発明者はこれらの点について種々研究した結
果、前記した溶媒金属による種子のメツキ法は有
効な手段だが、従来提唱されているように単に電
解或いは無電解メツキしただけでは良質のダイヤ
モンドにはならない。その原因の多くはメツキの
際に巻き込まれる不純物によるものであることが
わかつた。特に不純物として影響の大きいのは酸
素と窒素である。 そこで本発明はダイヤモンド種子を溶媒金属で
被覆して用いる際、その金属中の酸素含有量を
100PPM以下、望ましくは50PPM以下、窒素含
有量を100PPM以下、望ましくは50PPM以下と
したものである。 被覆したダイヤモンド種子は使用する際これら
の不純物が上記の範囲に入つていればよいので、
被覆方法自体において、不純物が入らないような
方法を採つてもよく、また被覆後に不純物を除去
してもよい。この被覆には化学的なメツキの外、
物理的な蒸着、塗布も含まれる。 以下、ダイヤモンド種子を溶媒金属で被覆し、
その金属の酸素、窒素含有量が前記の範囲に入る
ようにする各種の方法について説明する。 先ず第１は化合物の固相分解、還元等化学的方
法で溶媒金属をメツキ後、還元雰囲気下で熱処理
し、不純物を除去する方法である。化合物の熱分
解によつて目的とする金属をダイヤモンド種子に
被覆する方法としては、例えば、溶媒金属の酢酸
塩等有機酸塩でダイヤモンド種子を被覆し、加熱
して化合物を分解し、残つた金属でダイヤモンド
を被覆する。還元メツキする方法には周知のよう
に無電解又は電解メツキの方法がある。本発明は
これらのいずれでもよい。 このようにしてメツキされた金属は一般的には
酸素や窒素の含有量が前記の範囲を越える場合が
多い。例えば熱分解法では塩化白金酸水溶液、酢
酸ニツケル等の水溶液にダイヤモンド粒を混合し
水を蒸発乾固し、水素気流中、500〜600℃で処理
すると酸素、窒素等を含まないニツケル被覆ダイ
ヤモンド粒を得ることができる。電解法では先ず
無電解で少量のニツケル等を被覆し、この上に金
属塩の水溶液電解で金属を被覆する。 無電解法は硫酸ニツケル等の水溶液にダイヤモ
ンド粒を浸し、次亜燐酸ナトリウム、ヒドラジン
等で還元し、ニツケルを被覆する。 この酸素、窒素を低減させるため水素雰囲気等
の還元雰囲気下で加熱処理する。加熱温度は400
〜900℃の範囲が適当である。この加熱後はさら
に減圧加熱して水素等を除去することが望まし
い。 被覆法の第２は被覆方法自体において不純物が
入らないような方法を採ることである。これには
気相からの化学蒸着法（CVD法）、真空蒸着法、
イオンプレーテイング法などの物理蒸着法などを
用いることができる。CVD法は例えばNiCl2、
FeCl2等の化合物を水素雰囲気下で加熱し、還元
すると同時にNi等をダイヤモンド粒子に付着さ
せる。この際ダイヤモンド粒子の周囲を被覆する
ため、粒子を撹拌しながら行なう。 真空蒸着法はダイヤモンド粒子を撹拌しながら
真空蒸着装置で金属を被覆する。その他周知のイ
オンプレーテイング法、スパツタ法、溶射法等を
用いることができる。 これらの方法によれば高純度の金属被覆ができ
るので、その後の還元処理等は多くの場合必要な
いが、不純物が多い場合は後処理をしてもよい。 溶媒金属被覆の第３の方法はダイヤモンド種子
に金属粉末を機械的に圧着する方法である。この
方法はダイヤモンド種子より金属粉末を細かくし
て、両者を混合し、共にミリングして金属粉末を
ダイヤモンドに圧着するように塗布する方法であ
る。この方法では装置上、酸素や窒素が入り易
い。従つて前記の第１の方法の場合と同様後処理
を行なう。 このようにして酸素と窒素の含有量を抑制した
金属被覆ダイヤモンド種子を用いれば良質のダイ
ヤモンドが得られる。 溶媒金属としてはFe，Co，Ni等の第８族の金
属、Cr，Mo，Ta等の金属、及びこれらの合金
が用いられる。 ダイヤモンドの種子の大きさは一般的には
30μm以上のものが用いられ、上限には制限がな
い。被覆金属の厚みは1μm〜100μm程度がよい。 実施例 実施例 １ (1) ＃120／140のダイヤモンド粒100ｇの表面を
有機溶剤、酸、アルカリにより充分清浄化した
後、塩化第１スズ、塩酸々性水溶液にて感受性
化し、塩化パラジウム塩酸々性水溶液にて活性
化する。 通常の無電解ニツケルコート浴（硫酸ニツケル
0.1M、次亜リン酸ナトリウム0.2M、酢酸ナトリ
ウム0.3M、コハク酸ナトリウム0.02M、クエン
酸ナトリウム0.02M）800ml中に温度80℃として
上記ダイヤモンド粒子100CTを入れ、それらが沈
降しない程度に撹拌しながら、ダイヤモンド表面
に、ニツケルを約1μmの厚さで被覆した。 つづいて、電解槽廻転式電解装置により、ニツ
ケルを厚付け被覆した（約30μm）。 つづいて、電解時に同時電着した水酸化物等不
純物を除去するため、電気炉で、水素気流中700
℃で還元処理を行なつた。 被覆されたニツケル中の酸素、窒素の含有量は
それぞれ70ppm、50ppmであつた。また結晶は淡
黄色であつた。 このようにして得られたニツケル被覆したダイ
ヤモンドを２重量部、黒鉛板を100重量部、30Ni
−70Fe合金板100重量部を積層配置して、超高圧
装置に装填し、58000気圧、1450℃でダイヤモン
ド種子晶を成長させた。 得られたダイヤモンド約400μmで、形状は６〜
８面体で、結晶欠陥の少ない良晶であつた。 比較例 １ 比較のため清浄化処理なし、すなわち実施例１
の水素気流中還元処理を行なわない場合、酸素、
窒素含有量はそれぞれ300ppm、80ppmであつた。
還元処理を行なわない状態で実施例１と同じよう
にダイヤモンド合成を行つた。 ここで得られたダイヤモンドは約400μmで、形
状は６〜８面体であるが、結晶欠陥は多いもの
で、結晶内部には気泡、炭化物の取り込みが多
く、欠陥の多い濃黄色の結晶であつた。 実施例 ２ ＃100／120のダイヤモンド粒50ｇに、ニツケル
を50μmの厚みで気相メツキした。方法は、Ni
（Co）4を用い、Ar気流中、200℃にてメツキした
後さらに水素気流中700℃にて1hr処理し、最後に
10-7Torrの真空中600℃にて1hr脱ガス処理した。
被覆されたニツケル中の酸素、窒素の含有量はそ
れぞれ20ppm、30ppmであつた。この被覆ダイヤ
モンドを使用し、以下実施例１と同様にダイヤ結
晶を得た。 比較例 ２ 実施例１にて、水素流量を半分にした。その結
果、酸素、窒素含有量はそれぞれ140，100ppmで
あつた。 比較例 ３ ＃120／140のダイヤモンド粒100ｇにコバルト
を20μmの厚みで気相メツキした。方法はCoCl3
を用い、H2気流中にて400℃にて行なつた。被覆
したコバルト中の酸素、窒素含有量は、それぞれ
60ppm，180ppmであつた。ダイヤ結晶の色は、
濃黄色〜淡緑色であつた。 H2＋N2雰囲気中、1100℃、１時間焼成後の、
処理前との単粒圧壊強度比をまとめて示す。
ド合成法に関し、その目的は自形性が良く、結晶
欠陥が少ない高純度のダイヤモンドを合成するこ
とにある。 ダイヤモンド合成において、結晶粒子を大きく
するためダイヤモンド種子結晶を用いる方法は古
くから知られている。この場合、ダイヤモンド合
成の溶媒（触媒）金属を種子の周囲にメツキして
おき、これと炭素とよりダイヤモンド合成を行な
つて種子結晶を成長させる方法も知られている
（特公昭49−4630）。 ダイヤモンドを砥粒として使用する場合、その
粒子は外形が扁平等でない、いわゆる自形性に優
れたものであること、粒子内部に気孔等の結晶欠
陥が少ないことなどが重要である。そして、この
自形性や結晶欠陥には不純物の影響が大きい。 本発明者はこれらの点について種々研究した結
果、前記した溶媒金属による種子のメツキ法は有
効な手段だが、従来提唱されているように単に電
解或いは無電解メツキしただけでは良質のダイヤ
モンドにはならない。その原因の多くはメツキの
際に巻き込まれる不純物によるものであることが
わかつた。特に不純物として影響の大きいのは酸
素と窒素である。 そこで本発明はダイヤモンド種子を溶媒金属で
被覆して用いる際、その金属中の酸素含有量を
100PPM以下、望ましくは50PPM以下、窒素含
有量を100PPM以下、望ましくは50PPM以下と
したものである。 被覆したダイヤモンド種子は使用する際これら
の不純物が上記の範囲に入つていればよいので、
被覆方法自体において、不純物が入らないような
方法を採つてもよく、また被覆後に不純物を除去
してもよい。この被覆には化学的なメツキの外、
物理的な蒸着、塗布も含まれる。 以下、ダイヤモンド種子を溶媒金属で被覆し、
その金属の酸素、窒素含有量が前記の範囲に入る
ようにする各種の方法について説明する。 先ず第１は化合物の固相分解、還元等化学的方
法で溶媒金属をメツキ後、還元雰囲気下で熱処理
し、不純物を除去する方法である。化合物の熱分
解によつて目的とする金属をダイヤモンド種子に
被覆する方法としては、例えば、溶媒金属の酢酸
塩等有機酸塩でダイヤモンド種子を被覆し、加熱
して化合物を分解し、残つた金属でダイヤモンド
を被覆する。還元メツキする方法には周知のよう
に無電解又は電解メツキの方法がある。本発明は
これらのいずれでもよい。 このようにしてメツキされた金属は一般的には
酸素や窒素の含有量が前記の範囲を越える場合が
多い。例えば熱分解法では塩化白金酸水溶液、酢
酸ニツケル等の水溶液にダイヤモンド粒を混合し
水を蒸発乾固し、水素気流中、500〜600℃で処理
すると酸素、窒素等を含まないニツケル被覆ダイ
ヤモンド粒を得ることができる。電解法では先ず
無電解で少量のニツケル等を被覆し、この上に金
属塩の水溶液電解で金属を被覆する。 無電解法は硫酸ニツケル等の水溶液にダイヤモ
ンド粒を浸し、次亜燐酸ナトリウム、ヒドラジン
等で還元し、ニツケルを被覆する。 この酸素、窒素を低減させるため水素雰囲気等
の還元雰囲気下で加熱処理する。加熱温度は400
〜900℃の範囲が適当である。この加熱後はさら
に減圧加熱して水素等を除去することが望まし
い。 被覆法の第２は被覆方法自体において不純物が
入らないような方法を採ることである。これには
気相からの化学蒸着法（CVD法）、真空蒸着法、
イオンプレーテイング法などの物理蒸着法などを
用いることができる。CVD法は例えばNiCl2、
FeCl2等の化合物を水素雰囲気下で加熱し、還元
すると同時にNi等をダイヤモンド粒子に付着さ
せる。この際ダイヤモンド粒子の周囲を被覆する
ため、粒子を撹拌しながら行なう。 真空蒸着法はダイヤモンド粒子を撹拌しながら
真空蒸着装置で金属を被覆する。その他周知のイ
オンプレーテイング法、スパツタ法、溶射法等を
用いることができる。 これらの方法によれば高純度の金属被覆ができ
るので、その後の還元処理等は多くの場合必要な
いが、不純物が多い場合は後処理をしてもよい。 溶媒金属被覆の第３の方法はダイヤモンド種子
に金属粉末を機械的に圧着する方法である。この
方法はダイヤモンド種子より金属粉末を細かくし
て、両者を混合し、共にミリングして金属粉末を
ダイヤモンドに圧着するように塗布する方法であ
る。この方法では装置上、酸素や窒素が入り易
い。従つて前記の第１の方法の場合と同様後処理
を行なう。 このようにして酸素と窒素の含有量を抑制した
金属被覆ダイヤモンド種子を用いれば良質のダイ
ヤモンドが得られる。 溶媒金属としてはFe，Co，Ni等の第８族の金
属、Cr，Mo，Ta等の金属、及びこれらの合金
が用いられる。 ダイヤモンドの種子の大きさは一般的には
30μm以上のものが用いられ、上限には制限がな
い。被覆金属の厚みは1μm〜100μm程度がよい。 実施例 実施例 １ (1) ＃120／140のダイヤモンド粒100ｇの表面を
有機溶剤、酸、アルカリにより充分清浄化した
後、塩化第１スズ、塩酸々性水溶液にて感受性
化し、塩化パラジウム塩酸々性水溶液にて活性
化する。 通常の無電解ニツケルコート浴（硫酸ニツケル
0.1M、次亜リン酸ナトリウム0.2M、酢酸ナトリ
ウム0.3M、コハク酸ナトリウム0.02M、クエン
酸ナトリウム0.02M）800ml中に温度80℃として
上記ダイヤモンド粒子100CTを入れ、それらが沈
降しない程度に撹拌しながら、ダイヤモンド表面
に、ニツケルを約1μmの厚さで被覆した。 つづいて、電解槽廻転式電解装置により、ニツ
ケルを厚付け被覆した（約30μm）。 つづいて、電解時に同時電着した水酸化物等不
純物を除去するため、電気炉で、水素気流中700
℃で還元処理を行なつた。 被覆されたニツケル中の酸素、窒素の含有量は
それぞれ70ppm、50ppmであつた。また結晶は淡
黄色であつた。 このようにして得られたニツケル被覆したダイ
ヤモンドを２重量部、黒鉛板を100重量部、30Ni
−70Fe合金板100重量部を積層配置して、超高圧
装置に装填し、58000気圧、1450℃でダイヤモン
ド種子晶を成長させた。 得られたダイヤモンド約400μmで、形状は６〜
８面体で、結晶欠陥の少ない良晶であつた。 比較例 １ 比較のため清浄化処理なし、すなわち実施例１
の水素気流中還元処理を行なわない場合、酸素、
窒素含有量はそれぞれ300ppm、80ppmであつた。
還元処理を行なわない状態で実施例１と同じよう
にダイヤモンド合成を行つた。 ここで得られたダイヤモンドは約400μmで、形
状は６〜８面体であるが、結晶欠陥は多いもの
で、結晶内部には気泡、炭化物の取り込みが多
く、欠陥の多い濃黄色の結晶であつた。 実施例 ２ ＃100／120のダイヤモンド粒50ｇに、ニツケル
を50μmの厚みで気相メツキした。方法は、Ni
（Co）4を用い、Ar気流中、200℃にてメツキした
後さらに水素気流中700℃にて1hr処理し、最後に
10-7Torrの真空中600℃にて1hr脱ガス処理した。
被覆されたニツケル中の酸素、窒素の含有量はそ
れぞれ20ppm、30ppmであつた。この被覆ダイヤ
モンドを使用し、以下実施例１と同様にダイヤ結
晶を得た。 比較例 ２ 実施例１にて、水素流量を半分にした。その結
果、酸素、窒素含有量はそれぞれ140，100ppmで
あつた。 比較例 ３ ＃120／140のダイヤモンド粒100ｇにコバルト
を20μmの厚みで気相メツキした。方法はCoCl3
を用い、H2気流中にて400℃にて行なつた。被覆
したコバルト中の酸素、窒素含有量は、それぞれ
60ppm，180ppmであつた。ダイヤ結晶の色は、
濃黄色〜淡緑色であつた。 H2＋N2雰囲気中、1100℃、１時間焼成後の、
処理前との単粒圧壊強度比をまとめて示す。
【表】
この結果より、本発明の被覆金属中の酸素およ
び窒素含有量をそれぞれ100ppm以下にすること
が効果があることがわかる。
び窒素含有量をそれぞれ100ppm以下にすること
が効果があることがわかる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 溶媒金属、炭素及びダイヤモンド種子を用い
たダイヤモンド合成法において、ダイヤモンド種
子を溶媒金属で被覆し、その被覆した金属の酸素
含有量を100PPM以下、窒素含有量を100PPM以
下とすることを特徴とするダイヤモンド合成法。 ２ ダイヤモンド種子を固相分解、無電解又は電
解により溶媒金属をメツキし、還元雰囲気下で熱
処理してメツキ金属の酸素含有量100PPM以下、
窒素含有量100PPM以下とすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のダイヤモンド合成
法。 ３ ダイヤモンド種子を化学蒸着法又は物理蒸着
法により溶媒金属をメツキし、そのメツキ金属の
酸素含有量50PPM以下、窒素含有量50PPM以下
とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のダイヤモンド合成法。 ４ ダイヤモンド種子と溶媒金属粉末との混合粉
末をミリングして機械的にダイヤモンド粒子の表
面に溶媒金属粉末を塗布し、還元雰囲気下で熱処
理して塗布金属の酸素含有量100PPM以下、窒素
含有量100PPM以下とすることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のダイヤモンド合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039095A JPS59164607A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | ダイヤモンド合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039095A JPS59164607A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | ダイヤモンド合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59164607A JPS59164607A (ja) | 1984-09-17 |
| JPH0360766B2 true JPH0360766B2 (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=12543517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58039095A Granted JPS59164607A (ja) | 1983-03-11 | 1983-03-11 | ダイヤモンド合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59164607A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5273730A (en) * | 1988-03-08 | 1993-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of synthesizing diamond |
| JPH01284330A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Tatsuro Kuratomi | 小粒度のダイアモンド粉末を成長させる方法 |
| JP2730144B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1998-03-25 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶ダイヤモンド層形成法 |
| JPH08337498A (ja) * | 1995-04-13 | 1996-12-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド粒子、ダイヤモンド合成用粒子及び圧密体並びにそれらの製造方法 |
| CN101247882B (zh) | 2005-05-31 | 2012-09-05 | 六号元素（产品）（控股）公司 | 包覆金刚石晶种的方法 |
| WO2009013715A2 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Element Six Limited | Method for manufacturing encapsulated superhard material |
| US9567506B2 (en) | 2007-07-23 | 2017-02-14 | Element Six Limited | Method for manufacturing encapsulated superhard material |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5214685B2 (ja) * | 1972-05-08 | 1977-04-23 | ||
| JPS5382692A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-21 | Ishizuka Kenkyusho | Method of treating solvent metal for use in reaction of diamond synthethis |
-
1983
- 1983-03-11 JP JP58039095A patent/JPS59164607A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59164607A (ja) | 1984-09-17 |
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