JPH06238154A - Synthesizing method for diamond - Google Patents

Synthesizing method for diamond

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JPH06238154A
JPH06238154A JP3026293A JP3026293A JPH06238154A JP H06238154 A JPH06238154 A JP H06238154A JP 3026293 A JP3026293 A JP 3026293A JP 3026293 A JP3026293 A JP 3026293A JP H06238154 A JPH06238154 A JP H06238154A
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JP
Japan
Prior art keywords
diamond
metal
solvent metal
carbonaceous material
crystal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3026293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Yoneyama
恭弘 米山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Petrochemical Co Ltd filed Critical Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority to JP3026293A priority Critical patent/JPH06238154A/en
Publication of JPH06238154A publication Critical patent/JPH06238154A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain diamond particles high in yield and economical by allowing a carbonaceous material to contact the solvent metal consisting of the second metal such as iron and manganese which is composed gradiently of the first metal such as cobalt, nickel and chromium. CONSTITUTION:After allowing the carbon material to contact the contact surface of the carbon material in the solvent metal, the carbonaceous material is synthesized under the pressure and temp. of a diamond stable region, and the carbonaceous material is dissolved into a solvent metal layer. The diamond which becomes supersaturation by dissolving is deposited as nucleus near the contact surface with the carbonaceous material, moreover, a crystal is grown to form a seed crystal. Because the second metal in the solvent metal is incorporated largely so far, the forming density of the nucleus and a crystal growing velocity are small, and an idiomorphic face is allowed to grow and the diamond having a good shape is obtained. In the crystal growth after that, because the ratio of the second metal is decreased and the first metal is increased, growing velosity becomes large and the diamond large in grain size and minimized in impurities is obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンドの合成
方法に関し、更に詳しく言うと、切削砥粒、研削砥粒、
ダイヤモンド燒結体等を初めとする広い分野で好適に用
いることができる、結晶の形態が良好で不純物の含有量
が少なく、粒径の大きなダイヤモンド粒子を効率的に得
ることができるダイヤモンドの合成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for synthesizing diamond, and more specifically, cutting abrasive grains, abrasive grains,
The present invention relates to a method for synthesizing diamond, which can be suitably used in a wide range of fields including a diamond sintered body and the like, which has a good crystal form, a small amount of impurities, and can efficiently obtain large-diameter diamond particles. .

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】現在、ダ
イヤモンドは、その優れた特性を生かすべく種々の分野
においてその利用ないし応用が試みられている。例え
ば、その優れた硬度を生かして切削砥粒等として利用さ
れることもその一つである。切削砥粒等として用いられ
る粒状のダイヤモンドには、一般に、その粒径が大きい
こと、結晶中に不純物の含有量が少ないこと、結晶の形
状が良好であること等が要求される。
2. Description of the Related Art At present, diamond is being attempted to be used or applied in various fields in order to utilize its excellent characteristics. For example, one of them is that it is utilized as cutting abrasive grains and the like by taking advantage of its excellent hardness. Granular diamond used as cutting abrasive grains or the like is generally required to have a large grain size, a small amount of impurities in the crystal, and a good crystal shape.

【0003】従来においては、かかる要求を満たすダイ
ヤモンドを得る方法として、例えば、特公昭55−23
201号公報、特公昭47−29112号公報にそれぞ
れ記載された方法がある。
Conventionally, as a method for obtaining diamond satisfying such requirements, for example, Japanese Patent Publication No. 55-23.
201 and Japanese Patent Publication No. 47-29112.

【0004】これらは、ダイヤモンドの安定領域下で、
ダイヤモンドを形成させるための初期核の密度を抑えた
少ない核上に、ダイヤモンドを徐々に形成させる高圧合
成法である。この場合、初期核の密度を抑えるために、
原料たる非ダイヤモンド炭素に、例えば、銅、銀、金、
鉛、亜鉛等の非溶媒金属や、溶媒金属を接触させ、又は
被覆させていた。
These are, under the stable region of diamond,
This is a high-pressure synthesis method in which diamond is gradually formed on a small number of nuclei in which the density of initial nuclei for forming diamond is suppressed. In this case, in order to suppress the density of the initial nuclei,
For non-diamond carbon as a raw material, for example, copper, silver, gold,
A non-solvent metal such as lead or zinc or a solvent metal has been brought into contact with or coated with.

【0005】しかしながら、これらの方法には以下の問
題がある。即ち、非ダイヤモンド炭素に非溶媒金属を接
触させ又は被覆させた場合には、核生成密度が極端に小
さくなってしまうので、粒径の大きなダイヤモンドの収
率が大幅に低下する。また、非溶媒金属が不純物として
ダイヤモンド結晶中に取り込まれることがあり、砥粒と
しての強度が低下してしまう。非ダイヤモンド炭素に溶
媒金属を接触させ又は被覆させた場合、結晶成長のため
にダイヤモンドの過飽和度が大きくなるような溶媒金属
を、前記溶媒金属に接して配置しなければならないの
で、ダイヤモンド結晶の成長における過程で急激にその
成長速度が上昇してしまい、結晶中に欠陥が発生した
り、不純物が取り込まれたりするという問題がある。ダ
イヤモンドの結晶中における欠陥や不純物の存在は、砥
粒の強度を低下させてしまう。
However, these methods have the following problems. That is, when non-solvent metal is brought into contact with or coated with non-diamond carbon, the nucleation density becomes extremely small, and the yield of diamond having a large grain size is significantly reduced. In addition, the non-solvent metal may be incorporated into the diamond crystal as an impurity, and the strength of the abrasive grains will be reduced. When a non-diamond carbon is contacted with or coated with a solvent metal, a solvent metal that increases the degree of supersaturation of diamond for crystal growth must be placed in contact with the solvent metal, so that the diamond crystal growth There is a problem that the growth rate rapidly increases in the process of, and defects occur in the crystal and impurities are taken in. The presence of defects and impurities in the diamond crystals reduces the strength of the abrasive grains.

【0006】この発明は、前記問題を解決すると共に、
切削砥粒、研削砥粒、ダイヤモンド燒結体等を初めとす
る広い分野で好適に用いることのできる、結晶の形態が
良好で不純物の含有量が少なく、粒径の大きなダイヤモ
ンド粒子を効率的に得ることができるダイヤモンドの合
成方法を提供することにある。
The present invention solves the above problems and
Can be suitably used in a wide range of fields including cutting abrasives, grinding abrasives, and sintered diamond, and has a good crystal morphology, a low impurity content, and efficiently obtains large-diameter diamond particles. Another object of the present invention is to provide a method of synthesizing diamond that can be used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、この発明者らが鋭意検討した結果、炭素質物質を特
定の溶媒金属に接触させると共にこれを特定の条件下で
反応させると、前記炭素質物質を、高収率でかつ経済的
にダイヤモンド粒子に変換させることができることを見
出した。併せて、前記ダイヤモンドは、粒径が大きく、
不純物の含有量が少なく、形状が良好であるので、切削
砥粒等に好適であることを見出し、この発明に到達し
た。
In order to solve the above-mentioned problems, as a result of intensive investigations by the present inventors, as a result of bringing a carbonaceous substance into contact with a specific solvent metal and causing it to react under specific conditions, It has been found that the carbonaceous material can be converted into diamond particles with high yield and economically. In addition, the diamond has a large grain size,
They have found that they are suitable for cutting abrasive grains and the like because they have a low content of impurities and a good shape, and have reached the present invention.

【0008】即ち、前記課題を解決するための請求項1
に記載の発明は、コバルト、ニッケル及びクロムから選
択される第1の金属と、鉄及びマンガンから選択される
第2の金属とを有し、炭素質物質の接触面付近に前記第
2の金属を高い割合で含有すると共に前記接触面から遠
ざかるほど前記第2の金属の含有割合が連続的に低くな
る傾斜組成を有する溶媒金属における前記接触面に炭素
質物質を接触させた後、これをダイヤモンド安定領域の
圧力及び温度条件下で反応させることにより、前記炭素
質物質をダイヤモンドに変換させることを特徴とするダ
イヤモンドの合成方法である。
That is, claim 1 for solving the above problems
The invention described in (1) has a first metal selected from cobalt, nickel and chromium and a second metal selected from iron and manganese, and the second metal is provided near the contact surface of the carbonaceous material. In a solvent metal having a graded composition in which the content of the second metal continuously decreases as the distance from the contact surface increases, the carbonaceous material is contacted with diamond A method for synthesizing diamond, which comprises converting the carbonaceous material into diamond by reacting under conditions of pressure and temperature in a stable region.

【0009】以下に、この発明について詳細に説明す
る。
The present invention will be described in detail below.

【0010】(溶媒金属)この発明における溶媒金属と
しては、コバルト、ニッケル及びクロムから選択される
第1の金属と、鉄及びマンガンから選択される第2の金
属とを有し、かつ、炭素質物質との接触面付近に前記第
2の金属を高い割合で含有すると共に前記接触面から遠
ざかるほど前記第2の金属の含有割合が低くなる傾斜組
成を有する混合物又は合金を用いることができる。
(Solvent metal) The solvent metal in the present invention includes a first metal selected from cobalt, nickel and chromium and a second metal selected from iron and manganese, and a carbonaceous material. It is possible to use a mixture or alloy having a high proportion of the second metal near the contact surface with the substance and having a graded composition in which the proportion of the second metal decreases as the distance from the contact surface increases.

【0011】前記溶媒金属としては、例えば、コバルト
−鉄、ニッケル−鉄、ニッケル−マンガン、ニッケル−
コバルト−鉄、ニッケル−クロム−鉄、ニッケル−クロ
ム−マンガン、ニッケル−マンガン−鉄等の組合せから
なる混合物又は合金を挙げることができる。
Examples of the solvent metal include cobalt-iron, nickel-iron, nickel-manganese, nickel-
Mention may be made of mixtures or alloys of combinations of cobalt-iron, nickel-chromium-iron, nickel-chromium-manganese, nickel-manganese-iron and the like.

【0012】前記炭素質物質との接触面付近における前
記第2の金属の含有割合としては、35〜100重量%
であり、好ましくは50〜85重量%であり、特に好ま
しくは60〜85重量%である。前記含有割合が35重
量%よりも少ないと、ダイヤモンド発生のための核の密
度を抑えることができないことがある。
The content ratio of the second metal near the contact surface with the carbonaceous material is 35 to 100% by weight.
And preferably 50 to 85% by weight, and particularly preferably 60 to 85% by weight. If the content ratio is less than 35% by weight, the density of nuclei for diamond generation may not be suppressed.

【0013】前記溶媒金属における前記第2の金属の含
有割合が最少となる炭素質物質から最も遠ざかった部位
での含有割合としては、0〜85重量%であり、好まし
くは5〜15重量%である。前記含有割合が、85重量
%よりも大きいと、ダイヤモンドの結晶成長速度が小さ
くなる。
The content ratio of the second metal in the solvent metal is 0 to 85% by weight, and preferably 5 to 15% by weight, in the portion farthest from the carbonaceous material having the minimum content. is there. When the content ratio is more than 85% by weight, the crystal growth rate of diamond becomes low.

【0014】この発明の溶媒金属は、前記炭素質物質と
の接触面から遠ざかるほど前記第2の金属の含有割合が
連続的に低くなる傾斜組成を有する。
The solvent metal of the present invention has a graded composition in which the content ratio of the second metal continuously decreases as the distance from the contact surface with the carbonaceous material increases.

【0015】前記炭素質物質との接触面から遠ざかるほ
ど前記第2の金属の含有割合が連続的に低くなる傾斜組
成を有していないと、即ち、前記傾斜組成が連続的に変
化せず、不連続で段階的に変化するものであると、その
不連続界面において、ダイヤモンドの結晶成長速度が急
激に上昇するので、結晶中に欠陥や不純物の混入等が発
生することがある。かかるダイヤモンドは、その強度が
低くなるので砥粒等に用いるには好ましくない。
If the composition does not have a gradient composition in which the content ratio of the second metal continuously decreases as the distance from the contact surface with the carbonaceous material increases, that is, the gradient composition does not change continuously, If it is discontinuous and changes stepwise, the crystal growth rate of diamond rapidly increases at the discontinuous interface, so defects and impurities may be mixed into the crystal. Such diamond is not preferable for use as abrasive grains and the like because its strength becomes low.

【0016】この発明における溶媒金属は、例えば図1
に示される傾斜組成を有する。なお、この図1は傾斜組
成の概念を示すための概念的グラフである。
The solvent metal in the present invention is, for example, as shown in FIG.
It has a gradient composition shown in. Note that FIG. 1 is a conceptual graph for showing the concept of the gradient composition.

【0017】なお、この発明においては、前記傾斜組成
における傾斜の割合、即ち第2の金属の含有割合の変化
の度合い(率)は、溶媒金属中のダイヤモンドの過飽和
度を低い状態に保ち、ダイヤモンド結晶の成長速度が小
さくなるように適宜選択するようにする。
In the present invention, the gradient ratio in the gradient composition, that is, the degree of change in the content ratio of the second metal is such that the degree of supersaturation of diamond in the solvent metal is kept low and The crystal growth rate is appropriately selected so as to be small.

【0018】前記成長速度が大きくなると、ダイヤモン
ド結晶中に不純物が混入することがあり、一方、小さす
ぎると経済的でない。
If the growth rate is high, impurities may be mixed in the diamond crystal, while if it is too low, it is not economical.

【0019】前記溶媒金属を製造する方法としては、電
解法、非電解メッキ法、蒸着法、熱分解、プラズマによ
る溶射法等の公知の方法を用いることができる。
As a method for producing the solvent metal, known methods such as an electrolytic method, a non-electrolytic plating method, a vapor deposition method, a thermal decomposition method and a thermal spraying method using plasma can be used.

【0020】溶媒金属の形状としては、特に制限はない
が、通常は板状のものが用いられる。板状の溶媒金属の
場合、その厚みとしては、特に制限はないが、通常0.
1〜5mmであり、好ましくは0.1〜2mmである。
The shape of the solvent metal is not particularly limited, but a plate-like one is usually used. In the case of a plate-shaped solvent metal, its thickness is not particularly limited, but it is usually 0.
It is 1 to 5 mm, preferably 0.1 to 2 mm.

【0021】なお、板状の溶媒金属と後述の炭素質物質
とを用い、これを交互に積層して合成反応を行なう場合
には、板状の前記溶媒金属の2枚の板を、それぞれ炭素
質物質との接触面を外側にして一体化したものを用いる
ことができる。即ち、両接触面における前記第2の金属
の含有量が最も多く、中心に向かうに従ってその含有割
合が連続的に少なくなり、両接触面に平行な位置にある
中心面付近における前記第2の金属の含有量が最少とな
るような溶媒金属である。
When a plate-shaped solvent metal and a carbonaceous substance described later are used and the layers are alternately laminated to carry out a synthesis reaction, two plate-shaped solvent metal plates are each made of carbon. It is possible to use an integrated body in which the contact surface with the quality substance is on the outside. That is, the content of the second metal in both contact surfaces is the highest, and the content ratio decreases continuously toward the center, and the second metal in the vicinity of the center surface in a position parallel to both contact surfaces. It is a solvent metal that minimizes the content of.

【0022】この溶媒金属を用いた場合、ダイヤモンド
を効率よく、しかも経済的に得ることができる。
When this solvent metal is used, diamond can be obtained efficiently and economically.

【0023】(炭素質物質)この発明における炭素質物
質としては、ダイヤモンドに変換することができる物質
であれば特に制限はなく、それ自体公知の物質を用いる
ことができる。例えば、グラファイト、無定形炭素等の
炭素からなる物質、あるいは石炭、コークス、木炭、コ
ールタールピッチ等の種々の炭素含有物質を挙げること
ができる。
(Carbonaceous substance) The carbonaceous substance in the present invention is not particularly limited as long as it can be converted into diamond, and a substance known per se can be used. Examples thereof include substances made of carbon such as graphite and amorphous carbon, and various carbon-containing substances such as coal, coke, charcoal and coal tar pitch.

【0024】これらの中で好ましいのは、グラファイ
ト、無定形炭素である。
Of these, graphite and amorphous carbon are preferable.

【0025】炭素質物質の形状としては、溶媒金属に容
易に接触させることができれば特に制限はないが、通常
は板状のものが用いられる。板状の炭素質物質の場合、
その厚みとしては、特に制限はないが、通常0.1〜5
mmであり、好ましくは0.1〜2mmである。
The shape of the carbonaceous substance is not particularly limited as long as it can be easily brought into contact with the solvent metal, but a plate-like substance is usually used. In the case of plate-like carbonaceous material,
The thickness is not particularly limited, but is usually 0.1 to 5
mm, and preferably 0.1 to 2 mm.

【0026】(合成条件)この発明においては、前記溶
媒金属における炭素質物質との接触面に、前記炭素質物
質を接触させた後、ダイヤモンド安定領域の圧力及び温
度条件下でダイヤモンドの合成反応を行なう。
(Synthesis Conditions) In the present invention, after the carbonaceous substance is brought into contact with the contact surface of the solvent metal with the carbonaceous substance, the diamond synthesis reaction is performed under the pressure and temperature conditions in the diamond stable region. To do.

【0027】前記ダイヤモンド安定領域の圧力及び温度
条件とは、炭素質物質が安定的にダイヤモンドに変換す
ることができる圧力及び温度をいい、通常、圧力が5
0,000〜70,000Kg/cm2 であり、温度が
1300〜2000℃である。なお、好ましい圧力、温
度等の条件は、使用する金属の炭素溶解度を考慮して決
定することができる。
The pressure and temperature conditions in the diamond stable region are the pressure and temperature at which the carbonaceous material can be stably converted into diamond, and the pressure is usually 5
It is 7,000 to 70,000 Kg / cm 2 , and the temperature is 1300 to 2000 ° C. The conditions such as preferable pressure and temperature can be determined in consideration of the carbon solubility of the metal used.

【0028】前記合成反応を行なう装置としては、特に
制限はなく、公知の超高圧力装置を用いることができ
る。
The apparatus for carrying out the synthesis reaction is not particularly limited, and a known ultrahigh pressure apparatus can be used.

【0029】前記超高圧力装置としては、例えば、ベル
ト型高圧装置、六方押し型立方体高圧装置、四方押し型
四面体高圧装置、ドリッカーマー型高圧装置、ガードル
型高圧装置、ピストンシリンダー型高圧装置等を用いる
ことができる。
Examples of the ultra-high pressure device include a belt type high pressure device, a hexagonal push type cubic high pressure device, a four way push tetrahedron high pressure device, a Drickermer type high pressure device, a girdle type high pressure device, and a piston cylinder type high pressure device. Can be used.

【0030】これらの超高圧装置内に、溶媒金属と炭素
質物質とを収容するには、特に制限はなく、これらを直
接収容してもよいし、あるいは、これらを予め適宜の試
料容器に収容した後、前記超高圧装置内に収容してもよ
い。
There is no particular limitation on the solvent metal and the carbonaceous material contained in these ultra-high pressure devices, and they may be directly contained, or they may be contained in an appropriate sample container in advance. Then, it may be housed in the ultra-high pressure apparatus.

【0031】前記試料容器としては、特に制限はない
が、例えば、内部に炭素質物質の板と溶媒金属の板とを
交互に積層して収容する空間を有すると共に、その回り
にパイロフィライト、カトリナイト等の圧力媒体、金属
電極等を有する容器を挙げることができる。
The sample container is not particularly limited, but for example, it has a space for alternately accommodating plates of carbonaceous material and plates of solvent metal therein and accommodating pyrophyllite around it. A container having a pressure medium such as catolinite, a metal electrode and the like can be mentioned.

【0032】前記合成反応の時間としては、通常1〜6
0分であり、好ましくは1〜20分である。
The synthesis reaction time is usually 1 to 6
It is 0 minutes, preferably 1 to 20 minutes.

【0033】なお、前記ダイヤモンド安定領域の圧力・
温度条件下では、前記溶媒金属は溶解して液体状態とな
り、ダイヤモンド合成反応を触媒する。前記溶媒金属
は、液体状態になっても、その傾斜組成を維持したまま
存在する。
The pressure in the diamond stable region
Under the temperature condition, the solvent metal dissolves into a liquid state and catalyzes the diamond synthesis reaction. Even if the solvent metal is in a liquid state, it exists while maintaining its gradient composition.

【0034】この発明においては、ダイヤモンドの結晶
の成長方向としては、図2に示すように、溶媒金属にお
ける炭素質物質との接触面から炭素質物質の層の内部の
方向である。ダイヤモンドは、前記方向に向かってその
結晶が成長する。
In the present invention, the diamond crystal growth direction is, as shown in FIG. 2, the direction from the contact surface of the solvent metal with the carbonaceous material to the inside of the carbonaceous material layer. The crystal of diamond grows in the above direction.

【0035】この発明においては、前記結晶成長の方向
における内部に向かうほど、前記第2の金属の割合が連
続的に減り、逆に前記第1の金属の割合が連続的に増え
るので、ダイヤモンド結晶の成長速度が連続的かつ徐々
に大きくすることができる。
In the present invention, the proportion of the second metal decreases continuously as it goes inward in the direction of crystal growth, and conversely the proportion of the first metal increases continuously. The growth rate can be increased continuously and gradually.

【0036】以上によると、粒径が大きく、不純物の含
有量が少なく、結晶の形の良好なダイヤモンドを高収率
で、しかも経済的に合成することができる。
According to the above, diamond having a large grain size, a small amount of impurities, and a good crystal shape can be synthesized at a high yield and economically.

【0037】[0037]

【作用】この発明においては、溶媒金属における炭素質
物質との接触面に炭素質物質を接触させた後、これをダ
イヤモンド安定領域の圧力及び温度条件下で合成反応を
行なう。すると、先ず炭素質物質がその高圧・高熱の作
用により溶媒金属の層中に溶解する。
In the present invention, the carbonaceous substance is brought into contact with the contact surface of the solvent metal with the carbonaceous substance, and then the synthesis reaction is carried out under the pressure and temperature conditions in the diamond stable region. Then, the carbonaceous substance is first dissolved in the solvent metal layer by the action of high pressure and high heat.

【0038】次に、ダイヤモンド安定領域であるP−T
領域において、溶解して過飽和となったダイヤモンド
が、溶媒金属における炭素質物質との接触面付近に核と
して析出する。このとき、前記接触面には前記第2の金
属が多く含有されているので、核の生成密度は小さい。
Next, PT which is a diamond stable region
In the region, the melted and supersaturated diamond is deposited as nuclei in the vicinity of the contact surface of the solvent metal with the carbonaceous material. At this time, since the contact surface contains a large amount of the second metal, the nucleus generation density is low.

【0039】核が生成すると、その核を中心としてダイ
ヤモンド結晶の合成が起こり、ダイヤモンドの結晶が成
長し、種結晶が生成する。このとき、前記接触面付近に
おいては、前記第2の金属が多く存在するので、結晶成
長速度は小さい。結晶速度が小さいと、ダイヤモンドに
おける自形面がよく発達するので、種結晶は自形面の発
達した良好な形状を有する。
When the nuclei are generated, the diamond crystals are synthesized around the nuclei, the diamond crystals grow, and seed crystals are generated. At this time, since a large amount of the second metal exists near the contact surface, the crystal growth rate is low. When the crystallization rate is low, the self-shaped surface of diamond is well developed, so that the seed crystal has a good shape with the self-shaped surface.

【0040】引き続きダイヤモンドの結晶の成長が起こ
ると、溶媒金属における前記第2の金属の割合が徐々に
減り、逆に前記第1の金属の割合が徐々に増えてくるの
で、結晶成長速度は徐々に大きくなる。このとき、結晶
成長速度が急激に大きくなることはないので、ダイヤモ
ンドの結晶の成長の過程で、不純物が混入したり、結晶
中に欠陥が発生することはない。以上により、ダイヤモ
ンド粒子が生成する。このダイヤモンドは、粒径が大き
く、不純物の含有量が少なく、結晶の形状が良好であ
る。
When diamond crystals continue to grow, the proportion of the second metal in the solvent metal gradually decreases, and conversely, the proportion of the first metal gradually increases, so that the crystal growth rate gradually increases. Grows to. At this time, the crystal growth rate does not rapidly increase, so that impurities are not mixed in and defects are not generated in the crystal during the diamond crystal growth process. By the above, diamond particles are generated. This diamond has a large grain size, a small content of impurities, and a good crystal shape.

【0041】この発明においては、密度少なく生じた初
期核の一つ一つからダイヤモンド粒子が生成するので、
収率が高く経済的である。
In the present invention, since diamond particles are generated from each of the initial nuclei generated with a low density,
High yield and economical.

【0042】[0042]

【実施例】以下、この発明の実施例につき具体的に説明
する。なお、この発明は以下の実施例に何ら限定される
ものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. The present invention is not limited to the following embodiments.

【0043】(実施例1)図3に示したような、合成試
料を収容する空間を内部に有すると共にその回りに水を
充填した部分と金属電極を有するカプセルの内部に、幅
が10mmで厚みが2mmであり、その両端が炭素質物
質との接触面である溶媒金属の板と、幅が10mmで厚
みが1mmであるグラファイト板とを交互に積層して収
容した。
Example 1 As shown in FIG. 3, a capsule having a space for accommodating a synthetic sample inside and a portion filled with water and a metal electrode around the space has a width of 10 mm and a thickness of 10 mm. Is 2 mm, and both ends thereof are solvent metal plates having contact surfaces with the carbonaceous substance and graphite plates having a width of 10 mm and a thickness of 1 mm, which are alternately stacked and accommodated.

【0044】前記溶媒金属としては、炭素質物質との接
触面において、ニッケルを30重量%、鉄を70重量%
の割合で含有し、炭素質物質との接触面から最も離れた
位置において、ニッケルを50重量%、鉄を50重量%
の割合で含有すると共に、傾斜組成を有するニッケル−
鉄溶媒金属を用いた。この溶媒金属は、粒径がそれぞれ
10μmである鉄粉末とニッケル粉末とを、プラズマ溶
射により各粉末の供給量を調節しつつ調製したものであ
る。この溶媒金属に図4に示すような傾斜組成を有する
溶射金属を用いた。
As the solvent metal, nickel is 30 wt% and iron is 70 wt% at the contact surface with the carbonaceous substance.
50% by weight of nickel and 50% by weight of iron at the position farthest from the contact surface with the carbonaceous substance.
Nickel having a gradient composition
An iron solvent metal was used. This solvent metal is prepared by iron powder and nickel powder each having a particle size of 10 μm while controlling the supply amount of each powder by plasma spraying. As the solvent metal, a sprayed metal having a gradient composition as shown in FIG. 4 was used.

【0045】前記グラファイトと溶媒金属との積層体を
収容するカプセルを超高圧・高温装置内に入れて、圧力
が55,000Kg/cm2 で温度が1450℃の条件
下にて30分間合成反応を行なった。
The capsule containing the laminated body of the graphite and the solvent metal was placed in an ultrahigh pressure / high temperature apparatus, and a synthesis reaction was carried out for 30 minutes under the conditions of a pressure of 55,000 Kg / cm 2 and a temperature of 1450 ° C. I did.

【0046】結果としては、粒径が425〜550μm
であるダイヤモンド粒子を得られた。このダイヤモンド
における結晶の構造は、6〜8面体であり、砥粒に好適
なものであった。ダイヤモンド結晶における不純物の混
入量は、従来における傾斜組成を有しない溶媒金属を用
いた場合に比べて、30〜40重量%も減少させること
ができた。
As a result, the particle size is 425 to 550 μm.
The diamond particles are obtained. The crystal structure of this diamond was a 6-8 octahedron, which was suitable for abrasive grains. The amount of impurities mixed in the diamond crystal could be reduced by 30 to 40% by weight as compared with the case of using the conventional solvent metal having no gradient composition.

【0047】(比較例1)溶媒金属として、ニッケルを
40重量%及び鉄を60重量%含有し、傾斜組成を有し
ない溶媒金属を用い、合成温度を1500℃に代えた外
は、実施例1と同様にしてダイヤモンドの合成を行なっ
た。
Comparative Example 1 A solvent metal containing 40% by weight of nickel and 60% by weight of iron as a solvent metal and having no gradient composition was used, except that the synthesis temperature was changed to 1500 ° C. Diamond was synthesized in the same manner as in.

【0048】結果としては、得られたダイヤモンドは、
その粒径が210〜400μmである小粒のダイヤモン
ド結晶しか得ることができなかった。しかも、これらの
ダイヤモンドの結晶は、自形面が明瞭に現われていない
粒子が多かった。
As a result, the diamond obtained is
Only small-sized diamond crystals having a particle size of 210 to 400 μm could be obtained. Moreover, in these diamond crystals, there were many particles in which the automorphic plane did not appear clearly.

【0049】(実施例2)図3に示したような、合成試
料を収容する空間を内部に有すると共にその回りに水を
充填した部分と金属電極を有するカプセルの内部に、幅
が10mmで厚みが2mmであり、その両端が炭素質物
質との接触面である溶媒金属の板と、幅が10mmで厚
みが1mmであるグラファイト板とを交互に積層して収
容した。
(Embodiment 2) As shown in FIG. 3, a capsule having a space for accommodating a synthetic sample therein and a portion filled with water around it and a metal electrode has a width of 10 mm and a thickness. Is 2 mm, and both ends thereof are solvent metal plates having contact surfaces with the carbonaceous substance and graphite plates having a width of 10 mm and a thickness of 1 mm, which are alternately stacked and accommodated.

【0050】前記溶媒金属としては、炭素質物質との接
触面において、コバルトを15重量%、鉄を85重量%
の割合で含有し、炭素質物質との接触面から最も離れた
位置において、コバルトを50重量%、鉄を50重量%
の割合で含有すると共に、傾斜組成を有するコバルト−
鉄溶媒金属を用いた。この溶媒金属は、粒径がそれぞれ
10μm、20μmである鉄粉末とニッケル粉末とを、
プラズマ溶射により各粉末の供給量を調節しつつ調製し
たものである。
As the solvent metal, cobalt is 15% by weight and iron is 85% by weight at the contact surface with the carbonaceous substance.
Content of 50% by weight of cobalt and 50% by weight of iron at the position farthest from the contact surface with the carbonaceous substance.
Cobalt having a graded composition as well as containing
An iron solvent metal was used. The solvent metal includes iron powder and nickel powder having particle diameters of 10 μm and 20 μm, respectively.
It was prepared by adjusting the supply amount of each powder by plasma spraying.

【0051】前記グラファイトと溶媒金属との積層体を
収容するカプセルを超高圧・高温装置内に入れて、圧力
が55,000Kg/cm2 で温度が1500℃の条件
下にて30分間合成反応を行なった。
The capsule containing the laminate of the graphite and the solvent metal was placed in an ultrahigh pressure / high temperature apparatus, and a synthesis reaction was carried out for 30 minutes under the conditions of a pressure of 55,000 Kg / cm 2 and a temperature of 1500 ° C. I did.

【0052】結果としては、粒径が420〜550μm
であるダイヤモンド粒子を得られた。このダイヤモンド
における結晶の構造は、6〜8面体であり、砥粒に好適
なものであった。ダイヤモンド結晶における不純物の混
入量は、従来における傾斜組成を有しない溶媒金属を用
いた場合に比べて、35〜40重量%も減少させること
ができた。 (比較例2)実施例2における溶媒金属の代わりに、コ
バルトを15重量%及び鉄を85重量%含有し、傾斜組
成を有しない厚み0.1mmの溶媒金属の板に、コバル
トを45重量%及び鉄を55重量%含有し、傾斜組成を
有しない厚み1mmの溶媒金属を積層した溶媒金属を用
いた外は、実施例2と同様にしてダイヤモンドの合成を
行なった。
As a result, the particle size is 420 to 550 μm.
The diamond particles are obtained. The crystal structure of this diamond was a 6-8 octahedron, which was suitable for abrasive grains. The amount of impurities mixed in the diamond crystal could be reduced by 35 to 40% by weight as compared with the case of using a conventional solvent metal having no gradient composition. (Comparative Example 2) Instead of the solvent metal in Example 2, 45 wt% cobalt was added to a 0.1 mm thick solvent metal plate containing 15 wt% cobalt and 85 wt% iron and having no gradient composition. A diamond was synthesized in the same manner as in Example 2 except that a solvent metal containing 55% by weight of iron and having a thickness of 1 mm and having no gradient composition was laminated.

【0053】結果としては、得られたダイヤモンドは、
その粒径が250〜425μmである小粒のダイヤモン
ド結晶しか得ることができなかった。しかも、これらの
ダイヤモンドの結晶は、自形面が明瞭に現われていない
粒子が多かった。
As a result, the obtained diamond is
Only small-sized diamond crystals having a particle size of 250 to 425 μm could be obtained. Moreover, in these diamond crystals, there were many particles in which the automorphic plane did not appear clearly.

【0054】[0054]

【発明の効果】この発明によると、切削砥粒、研削砥
粒、ダイヤモンド燒結体等を初めとする広い分野で好適
に用いることができる、結晶の形態が良好で不純物の含
有量が少なく、粒径の大きなダイヤモンド粒子を高収率
でしかも経済的に得ることができるダイヤモンドの合成
方法を提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it can be suitably used in a wide range of fields such as cutting abrasive grains, grinding abrasive grains, and diamond sintered bodies. The crystal form is good and the content of impurities is small. It is possible to provide a method for synthesizing diamond, which allows diamond particles having a large diameter to be obtained in high yield and economically.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、傾斜組成を有する溶媒金属における組
成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a composition in a solvent metal having a graded composition.

【図2】図2は、ダイヤモンド結晶の成長を示す概略説
明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the growth of diamond crystals.

【図3】図3は、カプセルの一例を示す概略説明図であ
る。
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of a capsule.

【図4】図4は、溶媒金属におけるコバルト、ニッケル
及びクロムから選択される第1の金属と、鉄及びマンガ
ンから選択される第2の金属とを有する溶媒金属の傾斜
組成の概略説明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a gradient composition of a solvent metal having a first metal selected from cobalt, nickel and chromium in a solvent metal and a second metal selected from iron and manganese. is there.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1 グラファイトの板 2 溶媒金属の板 3 ダイヤモンド 4 グラファイトヒーター 5 圧力媒体 6 金属電極 7 銅リング 1 Graphite Plate 2 Solvent Metal Plate 3 Diamond 4 Graphite Heater 5 Pressure Medium 6 Metal Electrode 7 Copper Ring

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年2月23日[Submission date] February 23, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 [Figure 4]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コバルト、ニッケル及びクロムから選択
される第1の金属と、鉄及びマンガンから選択される第
2の金属とを有し、炭素質物質との接触面付近に前記第
2の金属を高い割合で含有すると共に前記接触面から遠
ざかるほど前記第2の金属の含有割合が連続的に低くな
る傾斜組成を有する溶媒金属における前記接触面に炭素
質物質を接触させた後、これをダイヤモンド安定領域の
圧力及び温度条件下で反応させることを特徴とするダイ
ヤモンドの合成方法。
1. A first metal selected from cobalt, nickel and chromium, and a second metal selected from iron and manganese, wherein the second metal is provided near a contact surface with a carbonaceous material. In a solvent metal having a graded composition in which the content of the second metal continuously decreases as the distance from the contact surface increases, the carbonaceous material is contacted with diamond A method for synthesizing diamond, which comprises reacting under pressure and temperature conditions in a stable region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111841566A (en) * 2020-07-31 2020-10-30 河南飞孟金刚石工业有限公司 Catalyst for synthesizing black high-sharpness resin diamond

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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