JP2003206476A - Heat-treated diamond fine powder and method for producing the same - Google Patents

Heat-treated diamond fine powder and method for producing the same

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JP2003206476A
JP2003206476A JP2002003344A JP2002003344A JP2003206476A JP 2003206476 A JP2003206476 A JP 2003206476A JP 2002003344 A JP2002003344 A JP 2002003344A JP 2002003344 A JP2002003344 A JP 2002003344A JP 2003206476 A JP2003206476 A JP 2003206476A
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diamond
carbon
particles
powder
heat
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JP2002003344A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Ishizuka
博 石塚
Akira Hosomi
暁 細見
Nobuyuki Saito
信之 斎藤
Hiroshi Yamanaka
博 山中
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ISHIZUKA KENKYUSHO
Ishizuka Research Institute Ltd
Original Assignee
ISHIZUKA KENKYUSHO
Ishizuka Research Institute Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diamond fine powder having excellent separability, settling an unavoidable and rigid cohesion problem of conventional single crystal submicron diamond powders, especially of heat-treated ones. <P>SOLUTION: The heat-treated diamond fine powder is one comprising an aggregate of single crystal submicron diamond particles having heat affected structure, wherein the substantially whole diamond particles of the aggregate are separated from each other through a carbon layer having a non-diamond structure. The method for producing the diamond fine powder comprises soaking the powder into a solution or suspension of a non-diamond structure carbon- generating agent to make the carbon-generating agent adhere to at least a part of the particle surface, heating the powder in an inert gas atmosphere at a treating temperature to carbonize the surface of the diamond particles to obtain non-diamond carbon, simultaneously decomposing the carbon-generating agent to produce non-diamond carbon and, thereby, separating adjacent diamond particles from each other with the non-diamond carbon. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は分散液に懸濁した
スラリー状研磨材としての使用に適したサブミクロンダ
イヤモンド微粉、特にハードディスクや磁気ヘッドの加
工に適したダイヤモンド微粉、およびその製造方法に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a submicron diamond fine powder suitable for use as a slurry-like abrasive suspended in a dispersion liquid, particularly a diamond fine powder suitable for processing a hard disk or a magnetic head, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】 近年におけるハードディスクの記録容量
の急速な増加の要請から、ハードディスクならびに磁気
ヘッドの加工には、オングストロームの単位で規定され
る、微細加工が要求されている。
2. Description of the Related Art Due to the demand for rapid increase in recording capacity of hard disks in recent years, fine processing defined in units of angstrom is required for processing hard disks and magnetic heads.

【0003】このような微細加工には、サブミクロンサ
イズのダイヤモンドを、水系または油系の分散媒中に懸
濁させたスラリーが広く用いられている。そして好まし
いスラリーとして、単位時間当りの加工量が大きいこ
と、研磨面に深い傷を生じないこと、そして軟質の被加
工材については、研磨面に食い込んだ粒子を残さないこ
と、という3つの要件が挙げられている。
For such fine processing, a slurry in which submicron-sized diamond is suspended in an aqueous or oil-based dispersion medium is widely used. And as a preferable slurry, there are three requirements: a large amount of processing per unit time, no deep scratches on the polishing surface, and no leaving a particle that digs into the polishing surface for a soft work material. Listed.

【0004】本発明者等は、静的超高圧力下で合成され
た単結晶質ダイヤモンドの微粉を原料として用い、粉
砕、化学処理、加熱処理の諸工程を加えることによっ
て、上記の3要件を同時に満たす微粉状研磨材を完成
し、先に特許出願した(特開2000-136376)。
The present inventors have used the fine powder of single crystalline diamond synthesized under static ultrahigh pressure as a raw material and added various steps of grinding, chemical treatment and heat treatment to meet the above three requirements. At the same time, a fine powdery abrasive to be filled was completed, and a patent application was previously filed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-136376).

【0005】この加熱処理から回収された微粉は、その
ままでは水中に投じると直ちに沈降し、スラリー化が不
可能に近い表面状態となっている。この理由としては、
加熱によって粉末表面の親水性官能基が失われること
と、加熱の際に粉末粒子間に強固な結合が形成され、凝
集粒子となることが挙げられる。
The fine powder recovered from this heat treatment, if left as it is, immediately settles when it is poured into water, and has a surface state that makes it impossible to form a slurry. The reason for this is
The loss of hydrophilic functional groups on the powder surface due to heating, and the formation of a strong bond between the powder particles during heating, resulting in agglomerated particles.

【0006】上記した欠点がある反面、加熱処理を施し
たサブミクロンダイヤモンド微粉は、ハードディスクや
磁気ヘッドの加工において、未処理品に比べると加工速
度が大きく、同時に仕上げ面粗さが小さくなるという特
異な性能を発揮することが見出されている。この特異な
性能は、ダイヤモンド粉末表面に形成された非ダイヤモ
ンドカーボン層に由来していると考えられる。このよう
な利点があることから、加熱処理を施したサブミクロン
ダイヤモンドは、一部の仕上加工部門で試験的に用いら
れているものの、粒子の凝集を解くことが困難という理
由で、広く用いられる状況には至っていない。
[0006] In spite of the above-mentioned drawbacks, the heat-treated submicron diamond fine powder has a peculiarity that the processing speed is high and the finished surface roughness is small at the same time in the processing of a hard disk or a magnetic head as compared with an untreated product. It has been found to exhibit excellent performance. This peculiar performance is considered to be derived from the non-diamond carbon layer formed on the diamond powder surface. Due to these advantages, heat-treated submicron diamond is used on a trial basis in some finishing departments, but it is widely used because it is difficult to deagglomerate particles. The situation has not been reached.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ハードディスクにおい
てより大きな記録容量を得べく、より細かな研磨面の創
製を実現するためには、研磨材として、より細かなダイ
ヤモンド微粉を用いる必要がある。ところが原料のダイ
ヤモンド微粉が平均サイズ150nm以下になると、加熱処
理の過程において微粉間に強い凝集が生じるので、凝集
粒子を解砕してスラリー化する際に、前処理として、強
い力を加えて凝集粒子を機械的に解砕する工程を必要と
し、この結果、多大の工数と時間とを要するという欠点
があった。
In order to obtain a larger recording capacity in a hard disk and to create a finer polished surface, it is necessary to use finer diamond fine powder as an abrasive. However, when the raw material diamond fine powder has an average size of 150 nm or less, strong agglomeration occurs between the fine powders during the heat treatment. There is a drawback that a step of mechanically crushing the particles is required, and as a result, a large number of steps and time are required.

【0008】しかもこの長時間にわたる解砕操作によっ
てダイヤモンド粉末表面の非ダイヤモンドカーボン層が
破壊される結果、加熱処理粒子としての特異な性能が低
下する現象も認められた。
Further, it was also recognized that the non-diamond carbon layer on the surface of the diamond powder is destroyed by the crushing operation for a long time, and as a result, the peculiar performance as the heat treated particles is deteriorated.

【0009】さらに、加熱処理の際に生じる粉末粒子間
の結合力が大きいことから、充分に解砕されないままユ
ーザーに供給され、凝集した、見掛けの粗大粒子として
加工に用いられてスクラッチの発生原因となるトラブル
も避けることができず、凝集のない加熱処理粒子の製作
方法の開発が必要とされていた。
Further, since the binding force between the powder particles generated during the heat treatment is large, the powder particles are supplied to the user without being sufficiently crushed and used as agglomerated, apparently coarse particles in the processing to cause scratches. Inevitable troubles were unavoidable, and it was necessary to develop a method for producing heat-treated particles without aggregation.

【0010】従って本発明の主な目的は、従来の単結晶
質サブミクロン、特に加熱処理を施したかかるダイヤモ
ンド微細粉末において避けられなかった強固な凝集の問
題を解決した、分離性の良いダイヤモンド微粉を提供す
ることである。
Therefore, the main object of the present invention is to solve the problem of strong agglomeration, which is unavoidable in the conventional single crystal submicron, especially such diamond fine powder which has been heat-treated, and which has good separability. Is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】 本発明者等は、加熱処
理の際に微粉粒子間に生じる凝集機構を解明した。而し
て、従来の微粉における上記の欠点は、加熱処理に先立
ち、予め、微粉構成粒子相互間を非ダイヤモンドカーボ
ン乃至その場で非ダイヤモンドカーボンを生成し得る物
質から成る分離剤(スペーサー)を介して分離しておくこ
とにより、本質的に解決できることを見出した。即ち実
質的に全隣接粒子の組の対向表面にかかる分離剤物質を
堆積させ、各粒子を個々に分離しておくことによって、
加熱時に構成粒子が孤立状態に保たれ、粒子相互間の結
合が阻止される。
Means for Solving the Problems The present inventors have clarified the aggregation mechanism that occurs between fine powder particles during heat treatment. Thus, the above disadvantages of the conventional fine powder, prior to the heat treatment, the separation agent (spacer) consisting of a substance capable of forming non-diamond carbon or non-diamond carbon in situ between the fine powder constituent particles in advance. It has been found that the problem can be solved essentially by separating them. That is, by depositing a separating agent material on the opposing surfaces of substantially the entire set of adjacent particles, keeping each particle individually separated,
During heating, the constituent particles are kept in an isolated state, and binding between the particles is prevented.

【0012】本発明の要旨は第一に、熱影響構造を有す
る単結晶質サブミクロンダイヤモンド粒子の集合体から
成る粉末であって、上記集合体の実質的に全ダイヤモン
ド粒子が、非ダイヤモンド構造のカーボン(非ダイヤモ
ンドカーボン)層を介して相互に分離されていることを
特徴とする、熱処理ダイヤモンド微粉にある。
First, the gist of the present invention is a powder comprising an aggregate of single crystalline submicron diamond particles having a heat-affected structure, wherein substantially all diamond particles of the aggregate have a non-diamond structure. A heat-treated diamond fine powder characterized by being separated from each other through a carbon (non-diamond carbon) layer.

【0013】このようなダイヤモンド微粉は、隣接ダイ
ヤモンド粒子同士のダイヤモンド面による強固な結合を
回避するために、加熱処理に先立ち原料ダイヤモンドの
各粒子の周囲に、非ダイヤモンド構造のカーボン乃至加
熱の際にかかるカーボンを生成するような物質の粒子を
配置し、加熱処理の際に非ダイヤモンドカーボンの層で
各粒子を分離・孤立状態に維持することによって、効果
的に達成することができる。
In order to avoid the strong bond between the adjacent diamond particles due to the diamond surface, such fine diamond powder is formed around each particle of the raw material diamond prior to the heat treatment, in the non-diamond structure carbon or during the heating. This can be effectively achieved by arranging particles of a substance that produces such carbon and maintaining each particle in a separated / isolated state in the non-diamond carbon layer during the heat treatment.

【0014】したがって本発明の要旨は、第二に、単結
晶質のサブミクロンダイヤモンド粒子の集合体から成る
粉末を、非ダイヤモンド構造カーボン発生剤(カーボン
発生剤)の溶液乃至分散液に浸すことにより、少なくと
も一部分の粒子表面に上記カーボン発生剤を付着せし
め、次いで該粉末を不活性雰囲気中、処理温度にて加熱
することにより、ダイヤモンド粒子の表層を非ダイヤモ
ンド炭素化すると同時に、上記カーボン発生剤の分解に
より非ダイヤモンド炭素を生成し、もって隣接ダイヤモ
ンド粒子を相互に非ダイヤモンドカーボンにて分離せし
めることを特徴とする、分離性の改善されたダイヤモン
ド微粉の製造方法にある。
Therefore, the gist of the present invention is, secondly, by immersing a powder composed of an aggregate of single-crystal submicron diamond particles in a solution or dispersion of a non-diamond structure carbon generator (carbon generator). , At least a portion of the particle surface of the carbon generator is adhered, and then the powder is heated in an inert atmosphere at a treatment temperature to non-diamond carbonize the surface layer of the diamond particles and at the same time A method for producing fine diamond powder with improved separability, characterized in that non-diamond carbon is generated by decomposition and adjacent diamond particles are mutually separated by non-diamond carbon.

【0015】本発明において、非ダイヤモンドカーボン
は、隣接するダイヤモンド粒子の対向表面の少なくとも
一部分に、より好ましくは全面に堆積させ、加熱処理に
際して隣接粒子がダイヤモンド面同士で接触しないよう
にする。非ダイヤモンドカーボンの総量は、ダイヤモン
ド粉末全体に対する質量比において0.5%以上とするの
が適切である。即ちこれより少ないと充分な粒子同士の
分離が得られない。また25%を超えるとワークの加工能
率が大幅に低下するので、総量はこの値を超えないこと
が望ましい。
In the present invention, the non-diamond carbon is deposited on at least a part of the opposing surface of the adjacent diamond particles, more preferably on the entire surface, so that the adjacent particles do not come into contact with each other during the heat treatment. It is appropriate that the total amount of non-diamond carbon is 0.5% or more in the mass ratio with respect to the whole diamond powder. That is, if it is less than this, sufficient separation of particles cannot be obtained. Further, if it exceeds 25%, the work efficiency of the work is significantly reduced, so it is desirable that the total amount does not exceed this value.

【0016】本発明において、加熱処理の際ダイヤモン
ド粒子は、熱により表面層が部分的に非ダイヤモンドカ
ーボンに転化する。上記総量は、このダイヤモンドの転
化により得られる非ダイヤモンドカーボンも含まれる。
In the present invention, the surface layer of diamond particles is partially converted into non-diamond carbon by heat during the heat treatment. The above total amount also includes non-diamond carbon obtained by the conversion of this diamond.

【0017】本発明のダイヤモンド微粉製造方法におい
ては、原料のダイヤモンド粉末として、単結晶質で表面
に親水基を有するダイヤモンド粉末を用い、上記非ダイ
ヤモンドカーボン乃至カーボン発生剤を溶解または分散
した水質処理液に浸漬して粒子を分散させる。この際、
ダイヤモンド粒子の表面に溶質または分散質を付着乃至
堆積させて粒子ごとに被覆し、実質的に全粒子をばらば
らの孤立粒子状態とした後、加熱処理する。
In the method for producing fine diamond powder of the present invention, as the raw material diamond powder, a monocrystalline diamond powder having a hydrophilic group on the surface is used, and the non-diamond carbon or carbon generator is dissolved or dispersed in the water treatment solution. To disperse the particles. On this occasion,
A solute or dispersoid is attached to or deposited on the surface of the diamond particles to coat each particle, and substantially all of the particles are brought into a state of isolated particles, and then heat treatment is performed.

【0018】このようなダイヤモンドは一般に、プレス
を用い、静的超高圧・高温条件下で黒鉛等の転化により
合成・単離されたダイヤモンドを、微粉砕・分級するこ
とにより得ることができる。
Such a diamond can be generally obtained by using a press to finely pulverize and classify a diamond synthesized and isolated by conversion of graphite or the like under static ultrahigh pressure and high temperature conditions.

【0019】一般的には化学的に安定なダイヤモンドで
あっても、サブミクロン級の微粉になると、表面の反応
性が無視できなくなることが指摘されている。ダイヤモ
ンドの表面に付着乃至吸着している原子や官能基は、水
素、酸素、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基な
ど、多岐にわたる。特に粉砕、酸洗浄の工程を経た微粉
ダイヤモンドは表面に親水性の官能基を有することが多
く、したがって水性スラリーの安定性はダイヤモンド粒
子表面の官能基の種類に支配される。
In general, it has been pointed out that even if chemically stable diamond is used, if it becomes fine powder of submicron grade, the reactivity of the surface cannot be ignored. Atoms and functional groups attached to or adsorbed on the surface of diamond are various such as hydrogen, oxygen, carboxyl group, carbonyl group, and hydroxyl group. In particular, the finely divided diamond that has undergone the steps of pulverization and acid washing often has a hydrophilic functional group on the surface, and therefore the stability of the aqueous slurry is governed by the type of functional group on the diamond particle surface.

【0020】表面に親水性の官能基を持つ微粉ダイヤモ
ンドを加熱すると、官能基の分解に伴うCO2、COの
脱離が認められる。炭素原子の抜けた箇所は活性点にな
ると考えられるので、従来のダイヤモンド微粉において
は、このような活性点が起点となって隣接粒子間に結合
が生じているものと推測される。
When finely divided diamond particles having a hydrophilic functional group on the surface are heated, CO 2 and CO are desorbed due to the decomposition of the functional group. Since it is considered that the part where the carbon atom is missing becomes an active point, it is presumed that in the conventional diamond fine powder, such an active point serves as a starting point and a bond is generated between adjacent particles.

【0021】加熱処理は、ダイヤモンドの酸化を避ける
ために不活性雰囲気中で行う。この条件下において粒子
表面の被覆物質は炭化するが、隣接粒子間のスペーサと
しての機能は確保されるので、ダイヤモンド面間に、化
学結合に近い強固な結合の形成が阻止されるものと考え
られる。この結果加熱処理から回収したダイヤモンド粉
末は、乳鉢中で容易に微粉化することができ、スラリー
化も容易である。
The heat treatment is carried out in an inert atmosphere to avoid the oxidation of diamond. Under these conditions, the coating material on the particle surface is carbonized, but since the function as a spacer between adjacent particles is secured, it is considered that the formation of a strong bond close to a chemical bond is prevented between the diamond surfaces. . As a result, the diamond powder recovered from the heat treatment can be easily pulverized in a mortar and easily made into a slurry.

【0022】スペーサとして機能する被覆層材料として
は、ダイヤモンド表面に濡れ、加熱によって分解し実質
的に炭素のみを残す、多様な物質が利用可能である。例
えば、強力な包囲被膜を形成する材料として、ポリカル
ボン酸等のノニオン系の界面活性剤が挙げられる。
As the material for the coating layer that functions as a spacer, various substances that wet the diamond surface and decompose by heating to leave substantially only carbon can be used. For example, a nonionic surfactant such as polycarboxylic acid may be used as a material for forming a strong surrounding film.

【0023】またダイヤモンドの表面が親水性の場合に
は、水を介する形でダイヤモンド粒子を包囲し、かつ不
活性雰囲気での加熱によって分解または炭化し、加熱残
渣が炭素質物質となる材料が利用できる。このような例
として、保水剤(PVA、ポリアクリル酸塩等)、ゼラチ
ン、でん粉等を挙げることができる。
When the surface of the diamond is hydrophilic, a material that surrounds the diamond particles through water and decomposes or carbonizes by heating in an inert atmosphere, and the heating residue becomes a carbonaceous substance is used. it can. Examples of such materials include water retention agents (PVA, polyacrylates, etc.), gelatin, starch and the like.

【0024】ダイヤモンド表面に存在する親水基は、80
0℃まで加熱するとほぼ分解することが表面分析によっ
て確認されており、これ以上の温度では表面の活性が低
下すると考えられる。従って上記の被覆層成分は800℃
に達するまでスペーサ機能を維持するものであればよ
い。
The hydrophilic groups present on the diamond surface are 80
It has been confirmed by surface analysis that it decomposes substantially when heated to 0 ° C, and it is considered that the activity of the surface decreases at higher temperatures. Therefore, the above coating layer components are 800 ℃
It is sufficient that the spacer function is maintained until the temperature reaches.

【0025】TEM観察によると、通常のサブミクロン
ダイヤモンドの表面には、1乃至数層の非晶質層が認め
られる。一方加熱処理を施したダイヤモンドでは、ダイ
ヤモンドの格子像に連続して数層の、グラファイトの格
子像に似た、非ダイヤモンドカーボンの存在が認められ
る。ワーク研磨加工面の粗さ減少という、加熱処理ダイ
ヤモンド特有の性能は、この非ダイヤモンドカーボンの
存在に帰されると考えられる。非ダイヤモンドカーボン
層の生成は800℃以上の温度で顕著になるので、本発明
における処理温度としては800℃以上が適切である。
According to TEM observation, one to several amorphous layers are recognized on the surface of ordinary submicron diamond. On the other hand, in the heat-treated diamond, the presence of non-diamond carbon, which is similar to the lattice image of graphite, is recognized in several layers in succession to the lattice image of diamond. It is considered that the non-diamond carbon is responsible for the performance unique to the heat-treated diamond, that is, the reduction in the roughness of the work polishing surface. Since the formation of the non-diamond carbon layer becomes remarkable at a temperature of 800 ° C. or higher, 800 ° C. or higher is suitable as the treatment temperature in the present invention.

【0026】一方過度に高い加熱温度を用いると、ダイ
ヤモンドから転化する非ダイヤモンドカーボンの量が多
くなりすぎ、研磨剤としての作用が低下することから、
加熱温度の上限は1400℃とする。
On the other hand, if an excessively high heating temperature is used, the amount of non-diamond carbon converted from diamond becomes too large, and the action as an abrasive is reduced.
The upper limit of heating temperature is 1400 ℃.

【0027】本発明のダイヤモンド微粉に介在する非ダ
イヤモンドの量は、湿式または乾式の酸化剤処理によっ
て決定することができる。即ち上記非ダイヤモンドカー
ボンは200℃以上の硝酸や過塩素酸を用いる湿式処理、
或いは350℃以上の酸素ガス等による乾式処理によって
容易に分解されるが、一方、ダイヤモンドは実質的に酸
化されないので、サンプルを上記のように酸化処理し、
処理前後における質量変化によって評価する。
The amount of non-diamond present in the fine diamond powder of the present invention can be determined by a wet or dry oxidant treatment. That is, the non-diamond carbon is a wet treatment using nitric acid or perchloric acid at 200 ° C. or higher,
Alternatively, it is easily decomposed by dry treatment with oxygen gas or the like at 350 ° C. or higher, while diamond is not substantially oxidized, so the sample is oxidized as described above,
It is evaluated by the change in mass before and after the treatment.

【0028】本発明におけるダイヤモンド粒子同士の分
離効果を確保するために、各ダイヤモンド粒子の表面
に、適量の、ダイヤモンドから識別可能な程度に転化し
た非ダイヤモンド、及び粒子分離剤乃至スペーサから生
成した非ダイヤモンドが介在される。ダイヤモンドから
転化した非ダイヤモンドの形成量は、ダイヤモンド粉末
に対して0.5質量%以上必要である。
In order to secure the effect of separating diamond particles from each other in the present invention, an appropriate amount of non-diamond converted to a degree recognizable from diamond and non-diamond generated from particle separating agents or spacers are formed on the surface of each diamond particle. The diamond is interposed. The amount of non-diamond converted from diamond needs to be 0.5% by mass or more based on the diamond powder.

【0029】一方分離剤(スぺーサ)が炭化した物質のT
EM像は、ダイヤモンド格子との連続性がなく、孤立し
た、非晶質炭素乃至グラファイトに似た像として観察さ
れる。この炭化物質は、酸化剤に対して、ダイヤモンド
から転化した非ダイヤモンド(グラファイト)層と実質的
に同様に挙動するので、両者を区別することは困難であ
り、必要な場合には、ブランクテストで定量的に求め
る。スぺーサ物質由来の炭素量は、ダイヤモンドに対し
て0.2質量%以上とすることが望ましい。
On the other hand, the T of the substance in which the separating agent (spacer) is carbonized
The EM image has no continuity with the diamond lattice and is observed as an isolated image similar to amorphous carbon or graphite. This charcoal behaves in a substantially similar manner to the oxidizer as the non-diamond (graphite) layer converted from diamond, making it difficult to distinguish between the two and, if necessary, in a blank test. Obtain quantitatively. The amount of carbon derived from the spacer material is preferably 0.2% by mass or more with respect to diamond.

【0030】本発明の方法において原料として使用する
ダイヤモンド粒子には、加工時の破砕性を向上させるた
めに、加熱処理に先立つ予備加熱処理を行って、あるい
はこの加熱処理中に、熱影響構造として、微細なクラッ
クを発生させることができる。
The diamond particles used as a raw material in the method of the present invention are subjected to a preliminary heat treatment prior to the heat treatment in order to improve the crushability at the time of processing, or as a heat-affected structure during the heat treatment. It is possible to generate fine cracks.

【0031】本発明方法を用いた効果は、加熱処理を施
したダイヤモンド粉末を水中に投じ、超音波を加えて分
散させて調製した濃度2%程度のスラリーについて、懸
濁状態から定性的に、粒度分布測定結果から定量的に評
価することができる。
The effect of using the method of the present invention is that qualitatively from a suspension state, a slurry having a concentration of about 2% prepared by throwing heat-treated diamond powder in water and dispersing it by applying ultrasonic waves is used. It can be quantitatively evaluated from the results of particle size distribution measurement.

【0032】即ち粒子間に強固な結合がない粉末の場
合、投入した粉末の全量が懸濁し、容器の底には沈殿物
が認められない。一方、スラリー中における加熱処理粉
末の粒度分布を測定すると、加熱処理前の分布にほぼ等
しい結果が得られる。このことは実質的に一次粒子とし
て研磨操作に寄与することを示しており、凝集粒子に起
因する深い研磨傷の発生が回避されるのに加えて、研磨
面粗さと研磨速度との組み合わせに対応した、最適な粒
度範囲の粒子を選ぶことも容易である。
That is, in the case of a powder having no strong bond between particles, the entire amount of the charged powder is suspended and no precipitate is observed at the bottom of the container. On the other hand, when the particle size distribution of the heat-treated powder in the slurry is measured, the result almost equal to the distribution before the heat treatment is obtained. This indicates that it contributes substantially to the polishing operation as primary particles, and in addition to avoiding the occurrence of deep polishing scratches due to agglomerated particles, it also supports a combination of polishing surface roughness and polishing speed. It is also easy to select particles having the optimum particle size range.

【0033】本発明によるダイヤモンド粉末において、
従来の同等加熱処理品に比してスラリー化が容易である
ことの第一のメリットは、自明なようにスラリー調製時
の作業性の向上であるが、この他にも、従来品において
必要とされていた凝集粒子解砕のための機械的負荷が不
要になったことから、ダイヤモンド表面の非ダイヤモン
ドカーボン層の破壊が回避され、この結果、加熱処理砥
粒の特徴である、ワークの研磨仕上面粗さが小さく保た
れるという、研磨砥粒としての品質向上も確保される。
In the diamond powder according to the present invention,
The first merit of being easier to make into a slurry than the conventional equivalent heat-treated product is, as is obvious, an improvement in workability during slurry preparation. Since the mechanical load required for crushing the agglomerated particles is no longer required, the destruction of the non-diamond carbon layer on the diamond surface is avoided, and as a result, the polishing finish of the workpiece, which is a feature of heat-treated abrasive grains, is avoided. The improvement of the quality of the abrasive grains is ensured, that is, the surface roughness is kept small.

【0034】次に本発明を実施例によって説明する。Next, the present invention will be described with reference to examples.

【0035】[0035]

【実施例1】 平均粒径(D50値)105nmのトーメイダイ
ヤ製の表面親水性サブミクロンダイヤモンド粉MD100
を出発原料に用いた。300mlのビーカーに、ダイヤモン
ド粉10gと100ccの脱イオン水とを入れ、超音波を用い
て水中にダイヤモンドを懸濁させた。
Example 1 A surface hydrophilic submicron diamond powder MD100 made by Tomei Diamond having an average particle size (D50 value) of 105 nm
Was used as the starting material. In a 300 ml beaker, 10 g of diamond powder and 100 cc of deionized water were placed, and ultrasonic waves were used to suspend the diamond in the water.

【0036】次いで分離剤としてゼラチン粉末0.5gを
少しずつ振り入れ、充分に撹拌して懸濁液とした。撹拌
を続けながらこの懸濁液を加熱して85℃に2分間維持し
た。次いで水冷し、さらに減圧乾燥して、ゼラチンの繊
維にダイヤモンド粉末が絡まった、スポンジ状物質を回
収した。
Next, 0.5 g of gelatin powder as a separating agent was sprinkled little by little and stirred sufficiently to give a suspension. The suspension was heated and kept at 85 ° C. for 2 minutes with continuous stirring. Then, the mixture was water-cooled and further dried under reduced pressure to recover a sponge-like substance in which diamond powder was entangled with gelatin fibers.

【0037】このスポンジ状物質をアルミナ製ルツボに
入れ、窒素雰囲気中1100℃に2時間保持という条件で加
熱処理を施し、ダイヤモンド表面の黒鉛化及びゼラチン
の分解を行った。比較用として出発原料のMD100の乾
燥粉末も同時に加熱処理した。
This sponge-like substance was placed in an alumina crucible and heat-treated in a nitrogen atmosphere at 1100 ° C. for 2 hours to graphitize the diamond surface and decompose gelatin. For comparison, the starting MD100 dry powder was also heat treated.

【0038】加熱処理から回収されたダイヤモンドは黒
色を呈していた。ダイヤモンド粒子表面に付着している
非ダイヤモンドカーボンは、酸化剤を用いた湿式処理に
よって定量すると5.5%であった。用いたゼラチンの110
0℃における熱分解残渣量は25%だったので、加熱処理
によってダイヤモンドから転化したカーボンは4.3%と
見積もられた。
The diamond recovered from the heat treatment had a black color. The non-diamond carbon adhering to the surface of the diamond particles was 5.5% when quantified by the wet treatment using an oxidizing agent. 110 of used gelatin
The amount of pyrolysis residue at 0 ℃ was 25%, so the carbon converted from diamond by heat treatment was estimated to be 4.3%.

【0039】得られた本発明による加熱処理ダイヤモン
ド1gを、100ccの脱イオン水中に分散してスラリーを調
製した。この粒度分布を測定するとD50値は110nmであ
り、加熱処理を施したダイヤモンドが実質的に一次粒子
状態で分散したスラリーとなっていることが認められ
た。
1 g of the obtained heat-treated diamond according to the present invention was dispersed in 100 cc of deionized water to prepare a slurry. When the particle size distribution was measured, the D50 value was 110 nm, and it was recognized that the heat-treated diamond was a slurry in which the diamond was substantially dispersed in the state of primary particles.

【0040】比較のために、MD100ダイヤモンド粉
を、供給された状態で加熱処理し、得られたダイヤモン
ドを分散してスラリーを調製した。このスラリーのD50
値は175nmであり、加熱処理の際に凝集粒子が形成され
ることを示していた。
For comparison, MD100 diamond powder was heat-treated in the supplied state, and the obtained diamond was dispersed to prepare a slurry. D50 of this slurry
The value was 175 nm, indicating that agglomerated particles were formed during the heat treatment.

【0041】これらの両スラリーを用いてアルミニウム
製のハードディスクのテクスチャリング加工を行い、加
工面の粗さをAFMによって評価したところ、本発明品
によるスラリーを用いた仕上げ面では4.8Å、比較品ス
ラリーの場合は6.5Åであった。
Using both of these slurries, an aluminum hard disk was subjected to texturing, and the roughness of the processed surface was evaluated by AFM. The finished surface using the slurry according to the present invention was 4.8Å, and the comparative product slurry. In the case of, it was 6.5Å.

【0042】[0042]

【実施例2】 平均粒径(D50値)60nmのトーメイダイヤ
製の表面親水性サブミクロンダイヤモンド粉、MD50を
出発原料に用いた。200ccビーカーに、ダイヤモンド粉2
0gと、脱イオン水で10倍に希釈した界面活性剤のポリ
カルボン酸液20gとを入れ、十分に練り合わせた。60℃
で乾燥した後、アルミナるつぼに移して300℃に加熱
し、ポリカルボン酸を部分炭化した。
Example 2 A surface hydrophilic submicron diamond powder, MD50, made by Tomei Diamond, having an average particle size (D50 value) of 60 nm was used as a starting material. Diamond powder 2 in a 200cc beaker
0 g and 20 g of a polycarboxylic acid solution of a surfactant diluted 10 times with deionized water were added and kneaded sufficiently. 60 ° C
After drying in, it was transferred to an alumina crucible and heated to 300 ° C. to partially carbonize the polycarboxylic acid.

【0043】このるつぼの内容物について、窒素雰囲気
中で1000℃に2時間保つ加熱処理を施し、ダイヤモンド
表面の黒鉛化と界面活性剤の分解とを実施した。加熱処
理後のダイヤモンド粉末における表面の非ダイヤモンド
カーボンは、酸化剤を用いた湿式処理の結果6.3%であ
った。これから、ポリカルボン酸に起因するカーボン量
の分として0.14gを差し引き、ダイヤモンド転化非ダイ
ヤモンドカーボン量を5.6%と見積もった。
The contents of this crucible were heat-treated at 1000 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to graphitize the diamond surface and decompose the surfactant. The non-diamond carbon on the surface of the diamond powder after the heat treatment was 6.3% as a result of the wet treatment using an oxidizing agent. From this, 0.14 g was subtracted from the amount of carbon derived from polycarboxylic acid, and the diamond converted non-diamond carbon amount was estimated to be 5.6%.

【0044】得られた加熱処理ダイヤモンドについて、
実施例1と同じ方法により粒度分布測定を行った。D50
値として66nmが得られ、このダイヤモンド粉が実質的に
一次粒子状態で分散していることが認められた。
Regarding the obtained heat-treated diamond,
The particle size distribution was measured by the same method as in Example 1. D50
A value of 66 nm was obtained, and it was confirmed that this diamond powder was substantially dispersed in the state of primary particles.

【0045】[0045]

【発明の効果】 本発明方法においては、サブミクロン
ダイヤモンド微粉の加熱処理に先立って、ダイヤモンド
粒子間に、隣接粒子を相互に隔離する機能を呈する物
質、分離剤乃至スペーサを配置する。この手法により、
加熱処理時にダイヤモンド粒子間に生じる凝集現象が効
果的に回避され、実質的に一次粒子で構成されたスラリ
ーを得ることが可能となった。この結果オングストロー
ムオーダーの微細な仕上げ面を得るための研磨剤とし
て、加熱処理を施したサブミクロンダイヤモンドを実用
に供することが可能となった。
In the method of the present invention, a substance, a separating agent or a spacer having a function of isolating adjacent particles from each other is arranged between diamond particles prior to the heat treatment of the submicron diamond fine powder. By this method,
The agglomeration phenomenon that occurs between the diamond particles during the heat treatment is effectively avoided, and it becomes possible to obtain a slurry that is substantially composed of primary particles. As a result, it became possible to put the heat-treated submicron diamond into practical use as an abrasive for obtaining a fine finished surface of the angstrom order.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年1月10日(2002.1.1
0)
[Submission date] January 10, 2002 (2002.1.1
0)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Name of item to be amended] Title of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の名称】 熱処理ダイヤモンド微粉及びその製
造方法
Title: Heat treated diamond fine powder and method for producing the same

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】熱影響構造を有する単結晶質サブミクロン
ダイヤモンド粒子の集合体から成る粉末であって、上記
集合体の実質的に全ダイヤモンド粒子が、非ダイヤモン
ド構造のカーボン(以下「非ダイヤモンドカーボン」と称
する)層を介して相互に分離されていることを特徴とす
る、熱処理ダイヤモンド微粉。
1. A powder comprising an aggregate of single crystalline submicron diamond particles having a heat-affected structure, wherein substantially all the diamond particles of the aggregate have a non-diamond structure carbon (hereinafter referred to as "non-diamond carbon"). "."). Heat treated diamond fines characterized in that they are separated from each other by a layer.
【請求項2】上記非ダイヤモンドカーボンが、隣接する
ダイヤモンド粒子の対向表面の少なくとも一部分に堆積
して存在する、請求項1に記載の熱処理ダイヤモンド微
粉。
2. The heat-treated diamond fine powder according to claim 1, wherein the non-diamond carbon is present by being deposited on at least a part of the facing surfaces of adjacent diamond particles.
【請求項3】上記ダイヤモンド粒子の表面層が、少なく
とも部分的に非ダイヤモンドカーボンに転化されてい
る、請求項1に記載の熱処理ダイヤモンド微粉。
3. The heat-treated diamond fine powder according to claim 1, wherein the surface layer of the diamond particles is at least partially converted into non-diamond carbon.
【請求項4】上記非ダイヤモンドカーボンの総量が、ダ
イヤモンド粉末全体に対する質量比において0.5%以上
である、請求項1に記載の熱処理ダイヤモンド微粉。
4. The heat-treated diamond fine powder according to claim 1, wherein the total amount of the non-diamond carbon is 0.5% or more in a mass ratio with respect to the whole diamond powder.
【請求項5】上記ダイヤモンド粒子の集合体の、少なく
とも一部分の隣接する粒子間に、ダイヤモンドに起因し
ない非ダイヤモンド構造のカーボン粒子が存在し、かつ
ダイヤモンドに起因する非ダイヤモンド構造カーボン
と、ダイヤモンドに起因しない非ダイヤモンド構造カー
ボンとの合計が、ダイヤモンド粉末全体に対する質量比
において1.0%以上である、請求項1に記載の熱処理ダ
イヤモンド微粉。
5. A non-diamond structure carbon particle not originating from diamond is present between at least a part of adjacent particles of the aggregate of diamond particles, and the non-diamond structure carbon originating from diamond and the diamond originating from diamond. The heat-treated diamond fine powder according to claim 1, wherein the total amount of the non-diamond structure carbon and the non-diamond structure carbon is 1.0% or more in a mass ratio with respect to the entire diamond powder.
【請求項6】上記熱影響構造が、ダイヤモンド粒子の表
面乃至内部に発生したクラック、及び/または当該粒子
からの転化により発生した非ダイヤモンドカーボンの堆
積である、請求項1に記載の熱処理ダイヤモンド微粉。
6. The heat-affected structure has cracks generated on the surface or inside of diamond particles, and / or the particles.
The heat-treated diamond fine powder according to claim 1, which is a deposit of non-diamond carbon generated by the conversion from the powder.
【請求項7】単結晶質のサブミクロンダイヤモンド粒子
の集合体から成る粉末を、非ダイヤモンド構造カーボン
発生剤(以下「カーボン発生剤」と称する)の溶液乃至分散
液に浸すことにより、少なくとも一部分の粒子表面に上
記カーボン発生剤を付着せしめ、次いで該粉末を不活性
雰囲気中、処理温度にて加熱することにより、ダイヤモ
ンド粒子の表層を非ダイヤモンド炭素化すると同時に、
上記カーボン発生剤の分解により非ダイヤモンド炭素を
生成し、もって隣接ダイヤモンド粒子を相互に非ダイヤ
モンドカーボンにて分離せしめることを特徴とする、分
離性の改善されたダイヤモンド微粉の製造方法。
7. A powder comprising an aggregate of single crystalline submicron diamond particles is dipped in a solution or dispersion of a non-diamond structure carbon generator (hereinafter referred to as "carbon generator") to form at least a part of the powder. By attaching the carbon generator to the particle surface, and then heating the powder in an inert atmosphere at a treatment temperature, at the same time to non-diamond carbonize the surface of the diamond particles,
A method for producing fine diamond powder with improved separability, characterized in that non-diamond carbon is generated by decomposition of the above-mentioned carbon generator, and adjacent diamond particles are mutually separated by non-diamond carbon.
【請求項8】上記カーボン発生剤がノニオン系の界面活
性剤である、請求項7に記載のダイヤモンド微粉の製造
方法。
8. The method for producing fine diamond powder according to claim 7, wherein the carbon generator is a nonionic surfactant.
【請求項9】上記カーボン発生剤が有機保水剤、ゼラチ
ン、寒天及び澱粉から選ばれる少なくとも1種を含む、
請求項7に記載のダイヤモンド微粉の製造方法。
9. The carbon generator comprises at least one selected from organic water retention agents, gelatin, agar and starch.
The method for producing the fine diamond powder according to claim 7.
【請求項10】上記処理温度が800℃以上1400℃以下で
ある、請求項7に記載のダイヤモンド微粉の製造方法。
10. The method for producing fine diamond powder according to claim 7, wherein the treatment temperature is 800 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower.
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