JPH0234509A - 芯体浮場による多結晶質ダイヤモンドの製造方法及びその装置 - Google Patents
芯体浮場による多結晶質ダイヤモンドの製造方法及びその装置Info
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- JPH0234509A JPH0234509A JP63181611A JP18161188A JPH0234509A JP H0234509 A JPH0234509 A JP H0234509A JP 63181611 A JP63181611 A JP 63181611A JP 18161188 A JP18161188 A JP 18161188A JP H0234509 A JPH0234509 A JP H0234509A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は多結晶質ダイヤモンド粒子の製造方法及びその
装置に関する。特に、芯体としてダイヤモンド、セラミ
ックス、金属等を使用し、芯体を超音波によってダイヤ
モンドの気相合成の反応部に浮揚させることによって芯
体の全表面に均一なダイヤモンド被覆層を形成してなる
多結晶質ダイヤモンドの製造方法に関する。得られた粒
子は。
装置に関する。特に、芯体としてダイヤモンド、セラミ
ックス、金属等を使用し、芯体を超音波によってダイヤ
モンドの気相合成の反応部に浮揚させることによって芯
体の全表面に均一なダイヤモンド被覆層を形成してなる
多結晶質ダイヤモンドの製造方法に関する。得られた粒
子は。
例えば砥粒や研摩材として利用され得るものである。
（従来の技術及び課題）
従来、気相合成法によるダイヤモンドの製造方法として
は、炭化水素と水素ガスの混合ガスを熱、電子線、イオ
ンビーム、マイクロ波、高周波等によって励起２分解し
原子状水素、炭化水素ラジカルを発生させ、これを加熱
された基板に導き１分解生成した炭素原子をダイヤモン
ド構造にして析出させるものが一般的である。しかし、
該ｈ゛法によると、ダイヤモンドの析出速度が満足すべ
き程度ではなかった。
は、炭化水素と水素ガスの混合ガスを熱、電子線、イオ
ンビーム、マイクロ波、高周波等によって励起２分解し
原子状水素、炭化水素ラジカルを発生させ、これを加熱
された基板に導き１分解生成した炭素原子をダイヤモン
ド構造にして析出させるものが一般的である。しかし、
該ｈ゛法によると、ダイヤモンドの析出速度が満足すべ
き程度ではなかった。
そのため、ダイヤモンド粉末又は金属・非金属無機質粉
末を、音波あるいは機械的手段によって流動させ、粉末
の表面に多結晶質ダイヤモンドを被覆または粉末を核と
して粒状多結晶質ダイヤモンドを合成する方法が提案さ
れている（特開昭５９−１３７３１１）。しかし、粉末
の流動を音波・機械的手段によって行なっているのみで
あるため、未だ析出速度が充分なものとは云えず、生産
性、実用性に課題がある。
末を、音波あるいは機械的手段によって流動させ、粉末
の表面に多結晶質ダイヤモンドを被覆または粉末を核と
して粒状多結晶質ダイヤモンドを合成する方法が提案さ
れている（特開昭５９−１３７３１１）。しかし、粉末
の流動を音波・機械的手段によって行なっているのみで
あるため、未だ析出速度が充分なものとは云えず、生産
性、実用性に課題がある。
本発明はかかる課題を解決すること、即ちより一層析出
速度を高め、実用的なレベルで使用できる多結晶ダイヤ
モンド粒子（又は多結晶ダイヤモンド被覆粒子）を簡便
に得ることのできるダイヤモンド粒子の製造方法を開発
することを目的とする。併せて、その製法を実施するた
めに適した製造装置を開発子ることをも目的とする。
速度を高め、実用的なレベルで使用できる多結晶ダイヤ
モンド粒子（又は多結晶ダイヤモンド被覆粒子）を簡便
に得ることのできるダイヤモンド粒子の製造方法を開発
することを目的とする。併せて、その製法を実施するた
めに適した製造装置を開発子ることをも目的とする。
（課題の解決手段）
本発明者はこうした見地に鑑み鋭意研究を重ねた結果、
宇宙環境のような微小重力環境における非接触保持技術
として注目されている超音波浮揚技術をダイヤモンドの
気相合成法に応用したところ、極めて優れた結果を得る
ことを見出し９本発明を完成するに至ったものであり１
本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
宇宙環境のような微小重力環境における非接触保持技術
として注目されている超音波浮揚技術をダイヤモンドの
気相合成法に応用したところ、極めて優れた結果を得る
ことを見出し９本発明を完成するに至ったものであり１
本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
（１）ダイヤモンドの気相合成法において、ダイヤモン
ド、セラミックス又は金属の芯体を浮揚させて、これら
の芯体の表面に多結晶質ダイヤモンドを析出させること
を特徴とする多結晶質ダイヤモンドの製造方法。
ド、セラミックス又は金属の芯体を浮揚させて、これら
の芯体の表面に多結晶質ダイヤモンドを析出させること
を特徴とする多結晶質ダイヤモンドの製造方法。
（２）芯体表面に気相合成法によって多結晶質ダイヤモ
ンドを形成させる多結晶質ダイヤモンドの製造装置であ
って。
ンドを形成させる多結晶質ダイヤモンドの製造装置であ
って。
芯体を収容しダイヤモンド形成の気相化学反応を行なう
ための反応容器。
ための反応容器。
超音波の分布によって反応容器内を定在波音場とし、そ
のｉコ音圧によって芯体を浮揚させる芯体浮揚手段。
のｉコ音圧によって芯体を浮揚させる芯体浮揚手段。
ダイヤモンド形成のための原料ガスを反応容器内に供給
する原料ガス供給手段。
する原料ガス供給手段。
プラズマ発生波を反応容器内へ発振し、原料ガスをプラ
ズマ化するプラズマ発生手段。
ズマ化するプラズマ発生手段。
を備えていることを特徴とする多結晶質ダイヤモンドの
製造装置。
製造装置。
（好適な手段及び作用）
本発明による多結晶質ダイヤモンド粒子は、粉末芯体と
ダイヤモンド肢Ｓ層から構成される。
ダイヤモンド肢Ｓ層から構成される。
従って９粒子全体を多結晶化したものあるいは天然の多
結晶体と比較して、大幅に安価で簡便に多結晶質ダイヤ
モンド粒子を得ることができる。
結晶体と比較して、大幅に安価で簡便に多結晶質ダイヤ
モンド粒子を得ることができる。
本発明に使用する粉末芯体は、後述する気相合成法によ
ってその表面に多結晶質ダイヤモンドを形成できる限り
１種々の材質のものが使用できる。例えばダイヤモンド
、ＣＢＨなどの超硬質材料、Ｓ ｓ Ｃ、Ａ ｉ！２０
３などの硬質材料、更にはＷＣ，ＴｉＣ等のセラミック
又はＷ、Ｔｉ。
ってその表面に多結晶質ダイヤモンドを形成できる限り
１種々の材質のものが使用できる。例えばダイヤモンド
、ＣＢＨなどの超硬質材料、Ｓ ｓ Ｃ、Ａ ｉ！２０
３などの硬質材料、更にはＷＣ，ＴｉＣ等のセラミック
又はＷ、Ｔｉ。
Ｃｕ、Ｎｉ等の金属など広く利用できる。特に芯体とし
てダイヤモンドを使用した場合、気相合成法によって析
出するダイヤモンド層がエピタキシャル成長するため、
下地との接着力の強い被覆層として多結晶質ダイヤモン
ドを製造できる。
てダイヤモンドを使用した場合、気相合成法によって析
出するダイヤモンド層がエピタキシャル成長するため、
下地との接着力の強い被覆層として多結晶質ダイヤモン
ドを製造できる。
芯体の粒径は＃２０〜＃ ３０００．好ましくは＃５ｏ
〜＃ １０００にするとよい。上限を越えると、浮揚が
困難となり、また下限未満であると、芯体として十分作
用しない場合がある。
〜＃ １０００にするとよい。上限を越えると、浮揚が
困難となり、また下限未満であると、芯体として十分作
用しない場合がある。
浮揚力としては電磁気力、静電気力、超音波による高音
圧が考えられるが、超音波を利用したものが好ましい。
圧が考えられるが、超音波を利用したものが好ましい。
プラズマ雰囲気に悪影響を与えることなく、浮揚させる
ことができる。本発明で使用する超音波は、物を浮揚す
るために強い出力（周波数）を有する強力超音波である
ことが必要である。粉末芯体が浮揚する限り音源の周波
数は特に限定されず９例えばｌ（１〜３０ｋＨｚ程度の
もので行ない１発振体（スピーカ等）の入力を１０〜２
０Ｗにするとよい。又１反応容器内の音圧は２例えば、
５．０〜３００趨の比重的３．５の粒子に対し １５０
〜１７（ｌｄ８程度にするとよい。本発明はこの強力超
音波による粒子芯体の浮揚をダイヤモンドの気相合成に
おけるプラズマ空間中で行ない芯体の表面に均一に簡便
にダイヤモンドの多結晶質体を被覆するものである。
ことができる。本発明で使用する超音波は、物を浮揚す
るために強い出力（周波数）を有する強力超音波である
ことが必要である。粉末芯体が浮揚する限り音源の周波
数は特に限定されず９例えばｌ（１〜３０ｋＨｚ程度の
もので行ない１発振体（スピーカ等）の入力を１０〜２
０Ｗにするとよい。又１反応容器内の音圧は２例えば、
５．０〜３００趨の比重的３．５の粒子に対し １５０
〜１７（ｌｄ８程度にするとよい。本発明はこの強力超
音波による粒子芯体の浮揚をダイヤモンドの気相合成に
おけるプラズマ空間中で行ない芯体の表面に均一に簡便
にダイヤモンドの多結晶質体を被覆するものである。
更にこの強力超音波浮揚は、スピーカから送波される連
続波の超音波と、スピーカに対向して位置する反射板か
らの反射波とにより反応管内を定在波音場とすることに
より可能となる。その定在波音場の音圧分布において、
ノード（節）の数は１又は２以上のいずれであってもよ
いことは勿論である。２以上のノードが存在する場合少
なくとも１ケ所を利用すればよく、また数ケ所利用すれ
ば生産性向上に一層寄与できる。
続波の超音波と、スピーカに対向して位置する反射板か
らの反射波とにより反応管内を定在波音場とすることに
より可能となる。その定在波音場の音圧分布において、
ノード（節）の数は１又は２以上のいずれであってもよ
いことは勿論である。２以上のノードが存在する場合少
なくとも１ケ所を利用すればよく、また数ケ所利用すれ
ば生産性向上に一層寄与できる。
又１強力超音波による定在波音場を維持しっつ反射板を
上下に微調整し、定在波をわずかに乱すことによって芯
体を浮揚させたまま、これを微動させたり静止させて芯
体間に衝突を生じさせることが可能となる。この微動に
よる芯体同士の衝突によって芯体表面が活性化し、また
原料ガスとの拡散も活性化し、ダイヤモンドの析出速度
が向上する。気相合成法としては、化学気相折着法（Ｃ
ＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法（Ｉ
ＢＤ法）などが採用できるが、特にプラズマＣＶＤ法は
２反応温度が低くまた反応の安定性に優れているため好
ましいものである。プラズマＣＶＤ法とはプラズマ（気
体が正イオンと電子とに電離して電気的に中性になって
いるもの）を発生させ、これを固体表面と化学反応させ
て成膜する方法をいう。プラズマＣＶＤ法を採用した場
合、供給ガスとして炭化水素と水素との混合ガス（例え
ば１；１００の割合）を使用し、プラズマ発生波として
マイクロ波又は高周波を使用するとよい。圧力ＩＮ’
〜７８０Ｔｏｒｒ、芯体温度３００−１３００℃にする
とよい。炭化水素としては通例、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン等が用いられる。
上下に微調整し、定在波をわずかに乱すことによって芯
体を浮揚させたまま、これを微動させたり静止させて芯
体間に衝突を生じさせることが可能となる。この微動に
よる芯体同士の衝突によって芯体表面が活性化し、また
原料ガスとの拡散も活性化し、ダイヤモンドの析出速度
が向上する。気相合成法としては、化学気相折着法（Ｃ
ＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法（Ｉ
ＢＤ法）などが採用できるが、特にプラズマＣＶＤ法は
２反応温度が低くまた反応の安定性に優れているため好
ましいものである。プラズマＣＶＤ法とはプラズマ（気
体が正イオンと電子とに電離して電気的に中性になって
いるもの）を発生させ、これを固体表面と化学反応させ
て成膜する方法をいう。プラズマＣＶＤ法を採用した場
合、供給ガスとして炭化水素と水素との混合ガス（例え
ば１；１００の割合）を使用し、プラズマ発生波として
マイクロ波又は高周波を使用するとよい。圧力ＩＮ’
〜７８０Ｔｏｒｒ、芯体温度３００−１３００℃にする
とよい。炭化水素としては通例、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン等が用いられる。
次に１本発明の方法及び装置を図面に基いて説明する。
図はマイクロ波プラズマを用い、粉末芯体を強力超音波
によって浮揚せしめ、ダイヤモンドの気相合成を行なう
製造装置の一例を示す概略図である。
によって浮揚せしめ、ダイヤモンドの気相合成を行なう
製造装置の一例を示す概略図である。
図中において、１は超音波発振器、２は増幅器、３はス
ピーカ、４は反射板、５は反応管。
ピーカ、４は反射板、５は反応管。
６は粉末芯体、７は調整弁、８は排気装置、９゜ｔｏ、
ｔｔは調整弁、１２は原料ガス供給装置、 １３は導
波管、１４はマイクロ波発振装置を示す。
ｔｔは調整弁、１２は原料ガス供給装置、 １３は導
波管、１４はマイクロ波発振装置を示す。
先ず気相合成反応管５に粉末芯体６を入れ調整弁７．排
気装置ｔＩｔ８を作動させて反応管内を減圧し、ガス供
給装置１２より調整弁９．１０．１１を調整して炭化水
素、水素ガスを導入し所定の圧力に保持する。
気装置ｔＩｔ８を作動させて反応管内を減圧し、ガス供
給装置１２より調整弁９．１０．１１を調整して炭化水
素、水素ガスを導入し所定の圧力に保持する。
次に発振器１．増幅器２．スピーカ３により。
反応管５内に超音波を発振させ、この発振波（連続波）
と反射板４により生ずる反射波とにより定在波音場を形
成し、粉体芯体を浮揚せしめる。
と反射板４により生ずる反射波とにより定在波音場を形
成し、粉体芯体を浮揚せしめる。
次にマイクロ波発振装置１４を作動し、導波管１３を経
て反応管５内に進行させ、浮揚している粉体芯体表面に
おいて原料ガスのプラズマを誘発するものである。
て反応管５内に進行させ、浮揚している粉体芯体表面に
おいて原料ガスのプラズマを誘発するものである。
（実施例）
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例１
芯体として２０−のダイヤモンド（ＧＥ社製）を使用し
、 １３Ｗのスピーカ人カで超音波の周波数は１８．０
ｋＨｚとして超音波浮揚を行なった。次にマイクロ波プ
ラズマ法でメタンガスと水素ガスの混合ガスを使用し、
メタンガス濃度を０．５％とした。
、 １３Ｗのスピーカ人カで超音波の周波数は１８．０
ｋＨｚとして超音波浮揚を行なった。次にマイクロ波プ
ラズマ法でメタンガスと水素ガスの混合ガスを使用し、
メタンガス濃度を０．５％とした。
マイクロ波（２４５０ＭＨｚ）、 ４００Ｗの出方で
石英管の反応！内にプラズマを発生させ、３時間析出を
行なった。その結果粒径３２−の多結晶質ダイヤモンド
粒子が１９られた。
石英管の反応！内にプラズマを発生させ、３時間析出を
行なった。その結果粒径３２−の多結晶質ダイヤモンド
粒子が１９られた。
実施例２
芯体として粒径３０μｌのＳｉＣ（昭和電工製）を使用
し実施例１と同一条件で４時間析出させたところ粒径４
５μｍの多結晶質ダイヤモンド被覆複合粒子が得られた
。
し実施例１と同一条件で４時間析出させたところ粒径４
５μｍの多結晶質ダイヤモンド被覆複合粒子が得られた
。
（発明の効果）
以上の如く本発明によれば次のような効果を奏する。
（１）芯体を浮揚させた状態で原料ガスのプラズマ化を
なし得るので、このプラズマと芯体表面とが極めて効率
良く反応し、芯体の全表面に短時間で、かつ均一に多結
晶質ダイヤモンドを析出させることができる。特に、芯
体同士を浮揚した状態で衝突せしめることにより、より
芯体表面を活性化すると共に原料ガスの拡散を活性化す
ることができ、より一層の析出速度の向上に寄与できる
。
なし得るので、このプラズマと芯体表面とが極めて効率
良く反応し、芯体の全表面に短時間で、かつ均一に多結
晶質ダイヤモンドを析出させることができる。特に、芯
体同士を浮揚した状態で衝突せしめることにより、より
芯体表面を活性化すると共に原料ガスの拡散を活性化す
ることができ、より一層の析出速度の向上に寄与できる
。
（２）芯体を単に浮揚させた状態で気相合成を行なえば
よいので、簡便に多結晶質ダイヤモンドを製造できる。
よいので、簡便に多結晶質ダイヤモンドを製造できる。
特に、超音波によって芯体を浮揚させることにより、プ
ラズマ発生に何ら支障を与えない。
ラズマ発生に何ら支障を与えない。
（３）尚、得られた多結晶質ダイヤモンドはへき開性に
方向性がなく、破壊強度、靭性において優れる。
方向性がなく、破壊強度、靭性において優れる。
図は本発明の多結晶質ダイヤモンドの構造装置の一例を
示す概略図を表わす。 ５・・・反応管 ６・・・芯体
示す概略図を表わす。 ５・・・反応管 ６・・・芯体
Claims (4)
- （１）ダイヤモンドの気相合成法において、ダイヤモン
ド、セラミックス又は金属の芯体を浮揚させて、これら
の芯体の表面に多結晶質ダイヤモンドを析出させること
を特徴とする多結晶質ダイヤモンドの製造方法。 - （２）芯体の浮揚を超音波によって行なう請求項１記載
の多結晶質ダイヤモンドの製造方法。 - （３）気相合成法がプラズマＣＶＤ法である請求項１記
載の多結晶質ダイヤモンドの製造方法。 - （４）芯体表面に気相合成法によって多結晶質ダイヤモ
ンドを形成させる多結晶質ダイヤモンドの製造装置であ
って、 芯体を収容しダイヤモンド形成の気相化学反応を行なう
ための反応容器、 超音波によって反応容器内を定在波音場とし、その高音
圧の分布によって芯体を浮揚させる芯体浮揚手段、 ダイヤモンド形成のための原料ガスを反応容器内に供給
する原料ガス供給手段、 プラズマ発生波を反応容器内へ発振し、原料ガスをプラ
ズマ化するプラズマ発生手段、 を備えていることを特徴とする多結晶質ダイヤモンドの
製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63181611A JPH0234509A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 芯体浮場による多結晶質ダイヤモンドの製造方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63181611A JPH0234509A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 芯体浮場による多結晶質ダイヤモンドの製造方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234509A true JPH0234509A (ja) | 1990-02-05 |
Family
ID=16103831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63181611A Pending JPH0234509A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 芯体浮場による多結晶質ダイヤモンドの製造方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0234509A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010168213A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Alpha Corp | 物質供給計量装置、粒子加工装置、被覆装置及び被覆システム |
| JP5049784B2 (ja) * | 2005-08-04 | 2012-10-17 | 株式会社カネカ | 金属被覆ポリイミドフィルム |
| CN110508403A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-29 | 中国矿业大学 | 一种氢、氧等离子体联合强化煤泥浮选的方法 |
-
1988
- 1988-07-22 JP JP63181611A patent/JPH0234509A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5049784B2 (ja) * | 2005-08-04 | 2012-10-17 | 株式会社カネカ | 金属被覆ポリイミドフィルム |
| JP2010168213A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Alpha Corp | 物質供給計量装置、粒子加工装置、被覆装置及び被覆システム |
| CN110508403A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-29 | 中国矿业大学 | 一种氢、氧等离子体联合强化煤泥浮选的方法 |
| CN110508403B (zh) * | 2019-08-26 | 2022-02-15 | 中国矿业大学 | 一种氢、氧等离子体联合强化煤泥浮选的方法 |
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