JPH0476733B2 - - Google Patents
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- JPH0476733B2 JPH0476733B2 JP21388788A JP21388788A JPH0476733B2 JP H0476733 B2 JPH0476733 B2 JP H0476733B2 JP 21388788 A JP21388788 A JP 21388788A JP 21388788 A JP21388788 A JP 21388788A JP H0476733 B2 JPH0476733 B2 JP H0476733B2
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Classifications
-
- 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
- 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
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はダイヤモンド粉末の合成法に関する。
更に詳しくは、火薬の燃焼ガスで加速した飛翔板
を原料容器に高速で衝突させて高温高圧を発生さ
せてダイヤモンドを合成する所謂衝撃波による高
温高圧下でのダイヤモンド粉末の合成法の改良に
関する。
更に詳しくは、火薬の燃焼ガスで加速した飛翔板
を原料容器に高速で衝突させて高温高圧を発生さ
せてダイヤモンドを合成する所謂衝撃波による高
温高圧下でのダイヤモンド粉末の合成法の改良に
関する。
従来技術
従来の衝撃波によるダイヤモンド粉末の合成法
は、黒鉛や非晶質炭素を出発物質として用い、こ
れに衝撃波を与えて、マルテンサイト変態的な転
移による固相反応を起こさせるかあるいは炭素原
子の拡散速度を高めるため液相を介在させる方法
であつた。
は、黒鉛や非晶質炭素を出発物質として用い、こ
れに衝撃波を与えて、マルテンサイト変態的な転
移による固相反応を起こさせるかあるいは炭素原
子の拡散速度を高めるため液相を介在させる方法
であつた。
即ち、従来の方法は固相反応あるいはこれに液
相を介在させた反応によりダイヤモンド粉末の合
成する方法であつた。しかもこれらの方法では
300〜1500kbarの比較的強い衝撃波を必要とし、
それだけ装置も強固なものを要し、コスト高とな
る問題点もあつた。
相を介在させた反応によりダイヤモンド粉末の合
成する方法であつた。しかもこれらの方法では
300〜1500kbarの比較的強い衝撃波を必要とし、
それだけ装置も強固なものを要し、コスト高とな
る問題点もあつた。
発明の目的
本発明は出発原料を従来法と変えて炭酸塩を出
発原料とし、衝撃波加圧中に分解反応と還元反応
を同時に行わしめて遊離炭素を生成され、かつ遊
離炭素をダイヤモンド化するという気相反応も同
時に行うダイヤモンド粉末の合成法を提供するこ
とを目的とする。
発原料とし、衝撃波加圧中に分解反応と還元反応
を同時に行わしめて遊離炭素を生成され、かつ遊
離炭素をダイヤモンド化するという気相反応も同
時に行うダイヤモンド粉末の合成法を提供するこ
とを目的とする。
発明の構成
本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結
果、出発原料として炭酸塩を用い、これに炭酸ガ
スを還元する粉状金属を混合し、この混合物を加
圧成形したものに衝撃波を与えると、炭酸塩は分
解し、生成炭酸ガスは還元性金属により還元され
て遊離炭素を生成し、遊離炭素をダイヤモンド化
し得ると言う新知見を得た。この新知見に基づい
て本発明を完成した。
果、出発原料として炭酸塩を用い、これに炭酸ガ
スを還元する粉状金属を混合し、この混合物を加
圧成形したものに衝撃波を与えると、炭酸塩は分
解し、生成炭酸ガスは還元性金属により還元され
て遊離炭素を生成し、遊離炭素をダイヤモンド化
し得ると言う新知見を得た。この新知見に基づい
て本発明を完成した。
本発明の要旨は、
衝撃波によつて瞬間的に発生する高温高圧を利
用してダイヤモンドを合成する方法において、粒
度100ミクロン以下の炭酸塩を炭素源とし、該炭
酸塩に還元性金属粉末を該金属が67モル%以上で
ある割合に混合して加圧成形し、該成形体に100
〜500kbarの衝撃圧縮を行うことを特徴とするダ
イヤモンド粉末の合成法、にある。
用してダイヤモンドを合成する方法において、粒
度100ミクロン以下の炭酸塩を炭素源とし、該炭
酸塩に還元性金属粉末を該金属が67モル%以上で
ある割合に混合して加圧成形し、該成形体に100
〜500kbarの衝撃圧縮を行うことを特徴とするダ
イヤモンド粉末の合成法、にある。
本発明における衝撃圧縮は、火薬の燃焼ガスに
よつて飛翔体を加速し、試料を収容した容器に衝
突させて衝撃波を発生させることによつて行う。
これにより試料にダイヤモンド合成に必要な高圧
力と温度を与える。衝撃波加圧による発熱は衝撃
圧力、被衝撃体の材質、試料成形体の空孔率に依
存する。
よつて飛翔体を加速し、試料を収容した容器に衝
突させて衝撃波を発生させることによつて行う。
これにより試料にダイヤモンド合成に必要な高圧
力と温度を与える。衝撃波加圧による発熱は衝撃
圧力、被衝撃体の材質、試料成形体の空孔率に依
存する。
本発明において用いる炭酸塩は衝撃波加圧時に
分解して炭酸ガスを生成し、これを還元性金属で
遊離炭素を生成する。従つて該炭酸塩は常圧下で
低温で分解し易いものであることが好ましく、例
えば、炭酸マグネシウム、炭酸鉄、炭酸亜鉛等が
挙げられる。その粒度は100ミクロン以下、好ま
しくは10ミクロン以下のものがよい。この炭酸塩
に炭酸ガスを還元して遊離炭素を生成させる還元
性金属粉末を混合し加圧成形する。還元性金属と
しては、鉄、アルミニウム、マグネシウム等が挙
げられる。この金属粉末の粒度は反応性をよくす
るため、100ミクロン以下、好ましくは5ミクロ
ン以下のものがよい。その混合割合は該金属が67
モル%以上である。この金属は炭酸ガスを還元す
る作用のほか冷却媒体としても作用し、67モル%
未満ではその効果を十分達成し難い。
分解して炭酸ガスを生成し、これを還元性金属で
遊離炭素を生成する。従つて該炭酸塩は常圧下で
低温で分解し易いものであることが好ましく、例
えば、炭酸マグネシウム、炭酸鉄、炭酸亜鉛等が
挙げられる。その粒度は100ミクロン以下、好ま
しくは10ミクロン以下のものがよい。この炭酸塩
に炭酸ガスを還元して遊離炭素を生成させる還元
性金属粉末を混合し加圧成形する。還元性金属と
しては、鉄、アルミニウム、マグネシウム等が挙
げられる。この金属粉末の粒度は反応性をよくす
るため、100ミクロン以下、好ましくは5ミクロ
ン以下のものがよい。その混合割合は該金属が67
モル%以上である。この金属は炭酸ガスを還元す
る作用のほか冷却媒体としても作用し、67モル%
未満ではその効果を十分達成し難い。
混合物の加圧成形は空孔率40%以下の成形体と
することが好ましい。それは成形体中の空孔を少
なくし、温度の過度の上昇を防ぐためである。
することが好ましい。それは成形体中の空孔を少
なくし、温度の過度の上昇を防ぐためである。
この成形体に加える衝撃圧力は100〜500kbar
であることが好ましい。100kbar未満ではダイヤ
モンドを生成し難く、500kbarを超えると、過度
の発熱を起こし、試料容器を破損し回収が不可能
となる。
であることが好ましい。100kbar未満ではダイヤ
モンドを生成し難く、500kbarを超えると、過度
の発熱を起こし、試料容器を破損し回収が不可能
となる。
衝撃圧縮により得られた試料からダイヤモンド
粉末を分離する。その方法としては、該試料を濃
硝酸に塩素酸ナトリウムを溶解し、これを沸点近
くまで加熱した液で処理する方法、あるいは塩酸
による処理が挙げられる。衝撃圧縮の手段は従来
法と同様に行うことができる。
粉末を分離する。その方法としては、該試料を濃
硝酸に塩素酸ナトリウムを溶解し、これを沸点近
くまで加熱した液で処理する方法、あるいは塩酸
による処理が挙げられる。衝撃圧縮の手段は従来
法と同様に行うことができる。
発明の効果
本発明は従来法における出発原料とは全く異な
る炭酸塩を用い、衝撃波による圧縮時に分解・還
元の反応により遊離炭素を生成させ、これをダイ
ヤモンドに変換するという全く新しい方法を開拓
提供し得たものである。これにより従来法におけ
るよりも低衝撃圧である100kbarでもダイヤモン
ド粉末の合成を可能にし、低コストでダイヤモン
ド粉末が得られる。
る炭酸塩を用い、衝撃波による圧縮時に分解・還
元の反応により遊離炭素を生成させ、これをダイ
ヤモンドに変換するという全く新しい方法を開拓
提供し得たものである。これにより従来法におけ
るよりも低衝撃圧である100kbarでもダイヤモン
ド粉末の合成を可能にし、低コストでダイヤモン
ド粉末が得られる。
実施例
粒度10ミクロン炭酸マグネシウム30重量%、粒
度5ミクロンの鉄粉70重量%を混合し、この混合
粉体4を第1図に示すステンレス製試料容器3に
充填し、プレス加圧により試料容器中の粉末を圧
縮して空孔率20%とした。その後、ネジ部5及び
6によつてねじしめした。この試料容器3を鉄製
収納容器2の中心に位置する挿入孔に挿入し、全
体をリング1の中に入れ、回収アセンブリーとし
た。この試料容器に一段式火薬銃法で加速した飛
翔体を衝突させて衝撃波を発生させ、これを試料
中に通過させた。この際の衝突速度は1700m/
秒、初期圧力は200kbar、ピーク圧力は400kbar
であつた。衝撃圧縮後、試料容器3から試料を取
り出し、X線粉末回折法で格子定数4.293±0.002
Åのマグネシオウスタイトが同定され、次の反応
が起きていることが確認された。
度5ミクロンの鉄粉70重量%を混合し、この混合
粉体4を第1図に示すステンレス製試料容器3に
充填し、プレス加圧により試料容器中の粉末を圧
縮して空孔率20%とした。その後、ネジ部5及び
6によつてねじしめした。この試料容器3を鉄製
収納容器2の中心に位置する挿入孔に挿入し、全
体をリング1の中に入れ、回収アセンブリーとし
た。この試料容器に一段式火薬銃法で加速した飛
翔体を衝突させて衝撃波を発生させ、これを試料
中に通過させた。この際の衝突速度は1700m/
秒、初期圧力は200kbar、ピーク圧力は400kbar
であつた。衝撃圧縮後、試料容器3から試料を取
り出し、X線粉末回折法で格子定数4.293±0.002
Åのマグネシオウスタイトが同定され、次の反応
が起きていることが確認された。
MgCO3+2Fe=MgO・2FeO+C
この試料を塩酸処理により、未反応マグネサイ
ト、鉄及びマグネシオウスタイトを除去し、不溶
残留物を採取し粉末結晶を得た。この結晶を電子
線回折により六方晶ダイヤモンドであることが確
認された。
ト、鉄及びマグネシオウスタイトを除去し、不溶
残留物を採取し粉末結晶を得た。この結晶を電子
線回折により六方晶ダイヤモンドであることが確
認された。
第1図は本発明の方法を実施するのに用いる回
収アセンブリーの一実施例の概略図である。 1……リング、2……試料容器の収納容器、3
……試料容器、4……試料(混合粉体の加圧成形
体)、5,6……ネジ部。
収アセンブリーの一実施例の概略図である。 1……リング、2……試料容器の収納容器、3
……試料容器、4……試料(混合粉体の加圧成形
体)、5,6……ネジ部。
Claims (1)
- 1 衝撃波によつて瞬間的に発生する高温高圧を
利用してダイヤモンドを合成する方法において、
粒度100ミクロン以下の炭酸塩を炭素源とし、該
炭酸塩に還元性金属粉末を該金属が67モル%以上
である割合に混合して加圧成形し、該成形体に
100〜500kbarの衝撃圧縮を行うことを特徴とす
るダイヤモンド粉末の合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21388788A JPH0263542A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | ダイヤモンド粉末の合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21388788A JPH0263542A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | ダイヤモンド粉末の合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263542A JPH0263542A (ja) | 1990-03-02 |
| JPH0476733B2 true JPH0476733B2 (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=16646662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21388788A Granted JPH0263542A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | ダイヤモンド粉末の合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0263542A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210350A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-30 | Japan Science & Technology Corp | ダイヤモンド粉末の合成方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004046032A1 (fr) | 2002-11-15 | 2004-06-03 | University Of Science And Technology Of China | Procede de production de diamant, de graphite ou d'un melange de diamant et de graphite |
| CN101511462A (zh) * | 2006-09-01 | 2009-08-19 | 可乐丽璐密奈丝株式会社 | 冲击靶盒以及冲击压缩装置 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21388788A patent/JPH0263542A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210350A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-30 | Japan Science & Technology Corp | ダイヤモンド粉末の合成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0263542A (ja) | 1990-03-02 |
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