JPH0925110A - 親水性ダイヤモンド微細粒子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の主な目的は、微細粒子状のダイヤモ
ンドと混在している不純物を除去すると共に、表面状態
を改質し、これによって水、アルコール等の、通常使用
されている溶媒（分散媒）中において安定な形で懸濁、
分散できるダイヤモンド微細粒子、およびその効果的な
製法を提供することにある。 【構成】（１）以下の各平均粒径を有する粒子につい
て、９０％以上のフラクションがｐＨ７．０の精製水中
に懸濁状態を維持する時間が、それぞれの平均粒径範囲
ごとに下記に示される値である、ダイヤモンド微細粒
子。 平均粒径 懸濁時間 （ｎｍ） （時間） ２００未満 ２４ 以上 ２００以上 ５００未満 ８ 以上 ５００以上 １０００未満 ２ 以上 １０００以上 ２０００以下 ０．５ 以上 （２） 平均粒径２μｍ以下のダイヤモンド粒子を、硫
酸を含む処理液中で２００℃以上の処理温度に加熱し、
これによって共存する不純物を除去すると同時に、表面
に親水性の原子および／または官能基を付与することを
特徴とする、親水性ダイヤモンド微細粒子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明はダイヤモンド微細粒
子、特に潤滑剤、表面改質剤、研磨材としての用途にお
いて単粒子層として利用可能な、親水性のダイヤモンド
微細粒子、及びこのような微細粒子の製造に特に効果的
な方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 現在、研磨材やその他の用途のために
微細なダイヤモンド粒子が市販されており、平均粒径０
−１／８μｍの微細粉や粒径５ｎｍの超微粉が潤滑剤、
表面改質剤、研磨材等の用途に用いられている。これら
の微細粒子は通常、マトリックス中や支持材上に、単粒
子単位で分散させて均一な分布を得るために、適当な溶
媒を用いて湿式で混合や塗布の操作を行うことが多い。

【０００３】ダイヤモンド粒子の表面は、相互に結合し
た炭素原子で構成されている場合もあるが、異種の原子
や官能基との結合によって、表面エネルギーが相対的に
低い状態に保たれている場合も多い。このことから粒度
の減少につれて、特にサブミクロンの粒子の物性には、
バルクの性質だけでなく、表面の状態が大きく影響する
ことになる。

【０００４】したがって微細ダイヤモンドの表面物性、
例えば乾燥粒子としての凝集性、溶媒に対する親水性、
親油性等の性状は、ダイヤモンド粒子表面の炭素原子と
結合した、あるいは吸着されている原子や官能基に大き
く依存する。ダイヤモンドの表面に付着すると考えられ
る原子や官能基の種類、および付着処理方法について
は、Ｈ．Ｂ．ノビコフ編の「ダイヤモンドの物理的性
質」（１９８７年）ナウコバ・ドゥムカ社刊、１４７頁
に概説されている。

【０００５】上記のダイヤモンド微細粉は概して、天然
の、あるいはプレス等の加圧を用いる、いわゆる静的高
圧下で得られた比較的粗い粒子を粉砕して調製され、あ
るいは、衝撃圧力下で合成された微粉の凝集体として得
られている。これらの微細粉はどちらの場合も最終製品
に至るまでに種々の物理的、化学的な処理を経るので、
用いられる処理方法に応じて、それぞれ特有の物性を示
すことになる。

【０００６】例えば静的高圧法で合成されたダイヤモン
ドでは、合成時に融剤金属や反応室の構成物質がダイヤ
モンド中に取り込まれ、介在物や、置換原子として存在
している。このようなダイヤモンド粒子を原料として用
いると、微粉を作製する際の破砕工程において、介在物
などが存在する結晶の不完全な箇所が優先的に破砕さ
れ、破面に露出した不純物は、引き続いて実施される酸
処理工程において溶解除去されるので、全体としての不
純物レベルは低下する傾向にある。しかし酸に溶解しに
くい破砕装置からの汚染物質──たとえばクロム──
や、破砕面から脱落した未反応グラファイトなどは濃縮
される傾向にあり、これらの汚染物質やグラファイト
は、濾別または遠心分離による最微粉のダイヤモンドの
捕集の際に、これに随伴することになる。この結果、し
ばしば認められるように、一般にゼロクラスと呼ばれ
る、アンダーサイズを除いていない品種の微粉ダイヤモ
ンドは、灰色あるいはさらに濃い色調を呈する。

【０００７】一方衝撃圧力を用いて合成された微粉ダイ
ヤモンドの場合は、合成方法の詳細にまだ不明な点があ
ることから、不純物の由来は必ずしも明らかではない
が、未反応グラファイトの他に、少なくとも反応装置、
乃至は反応時のマトリックス物質と思われる元素が検出
されている。

【０００８】上記のようにダイヤモンド粒子の形成過程
において、合成反応後、生成されたダイヤモンドは反応
生成物から単離されるまでに、湿式で各種の薬品処理を
経るので、粒子表面の炭素原子が酸素原子や水酸基と結
合している場合があり、このため合成ダイヤモンドは一
般に、天然ダイヤモンドに比べると親水性であると言わ
れている。

【０００９】上記の表面性状は、ミクロンサイズのダイ
ヤモンドの湿式分級工程において、粒子径と粒子沈降速
度との関係を表すストークス則からのずれを生じさせ、
分級性能の再現性を低下させる原因となっている。しか
し通常の薬品処理で得られるダイヤモンド粒子の表面
は、一般に水、アルコールのような極性溶媒中に、安定
な形で懸濁、分散できるような状態までには至っていな
い。

【００１０】酸素原子や水酸基以外で、微粉ダイヤモン
ドと共存する不純物としては、ＩＣＰや無機定性分析に
よる検出元素として、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｃｕ、Ｃａ、Ｓ、Ｃなど多岐にわたることが知られてい
る。上記のいずれの製法で合成されたダイヤモンドにつ
いても、これらの不純物の一部は、ダイヤモンド粒子の
表面と何らかの形で相互作用を有すると考えられ、この
ような相互作用を起点として、水中においてこれらのダ
イヤモンド粒子の凝集が生じると考えられる。即ち従来
入手可能な微粉ダイヤモンドの多くは、これらの不純物
の作用によって凝集体となっており、極性、非極性のい
ずれの溶媒中においても、また超音波振動を加えても完
全に解砕することは困難であり、さらに一旦解砕できた
ように見えても、すぐに再凝集し沈降することが観察さ
れている。

【００１１】ダイヤモンド微細粒子は、潤滑剤、表面改
質剤、研磨材等として有望な材料である。しかしこれら
の用途において、これらの微細粒子を個々に、すなわち
単粒子としてマトリックス中に分散したり、単粒子層と
して支持材上に塗布しなければならない。このような分
散性は、ダイヤモンド粒子表面における不純物との相互
作用の排除、および粒子表面の分散媒とのなじみの改善
によって達成できる。しかし従来、ダイヤモンド微細粒
子にこのような物性を効果的に付与する技術は知られて
いなかった。

【００１２】一方、ダイヤモンド微細粉を金属またはセ
ラミックスの表面に被覆した複合材も耐摩耗材料として
有望であるが、例えばこれをメッキにより作製する場合
には、メッキ処理の工程を通じて、ダイヤモンド粒子が
メッキ液中に安定な形で懸濁していること、即ち処理時
間内に液中の分散粒子の濃度や、粒度分布が変化しない
ことが要求される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】 したがって本発明の
主な目的は、上記のように、微細粒子状のダイヤモンド
と混在している不純物を除去すると共に、ダイヤモンド
粒子の表面状態を改質し、これによって水、アルコール
等の、通常使用されている溶媒（分散媒）中において安
定な形で懸濁、分散できるダイヤモンド微細粒子、およ
びその効果的な製法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】 本発明においては、ダ
イヤモンド微細粒子を、硫酸を含有する処理液、特に濃
硫酸や発煙硫酸中にて２００℃以上、より好ましくは２
５０℃以上の処理温度に加熱し、煮沸する。この操作に
よって、ダイヤモンド粒子中に、あるいは粒子と混在し
ている不純物が除去されると同時に、ダイヤモンド微細
粒子の表面に、親水性の原子および／または官能基が形
成され、親水性のダイヤモンド微細粒子が得られる。

【００１５】上記処理液には、硝酸、過塩素酸、クロム
酸、または過マンガン酸等の酸、あるいは硝酸カリ等の
硝酸塩のような、酸化剤を含有させることができる。こ
の場合、より低い温度で、同様の効果が達成される。

【００１６】本発明を適用するダイヤモンド粒子として
は、微細なものほど効果が顕著である。すなわち懸濁状
態維持時間の増加が著しい。しかしダイヤモンド粒子の
サイズが大きくなるのに伴って重力の影響が無視できな
くなり、分散媒中において長時間懸濁状態を維持するこ
とが困難になる。したがって本発明におけるダイヤモン
ド微細粒子としては、平均粒径２μｍ以下のものを使用
する。本発明の処理法を適用することにより、精製水中
において、粒子径２μｍのものについて少なくとも０．
５時間、１μｍ以下のものについては２時間以上、実質
的に沈降粒子を生じない状態が維持される。粒子径がさ
らに細かくなるにつれて懸濁維持時間はさらに延び、粒
子径２００ｎｍ以下になると一昼夜以上の懸濁状態の維
持が可能になる。そのうえ、このような微細粒子につい
ては、ｐＨ４．０の無機酸による酸性水溶液中において
も、６時間以上、懸濁状態が維持される。さらに本発明
においては、このような懸濁状態を維持する表面状態
が、高再現性にて達成されるものである。

【００１７】ダイヤモンド粒子の分散媒としては、水ま
たはアルコールといった極性溶媒が広く用いられること
から、表面を親水性とし、同時に表面に付着している不
純物元素や、混入している異種物質を除去した微粉ダイ
ヤモンドが、汎用性のある材料といえる。ダイヤモンド
粒子は酸性の液中では凝集する傾向があることから、水
中における分散状態を維持するために、弱アルカリ性の
水を用いる方法がしばしば採用される。しかしダイヤモ
ンドを懸濁状態で用いる用途の面からは、弱アルカリ性
の水を用いる方法が、必ずしも汎用性を有するとは言え
ない。

【００１８】ダイヤモンドの水中における分散状態は、
水中に存在する各種のイオンによっても影響される。し
たがって本発明におけるダイヤモンド微細粒子の親水性
の評価基準には、本質的にｐＨ＝７．０のイオン交換
水、蒸留水等の、精製水中における安定性、すなわち懸
濁状態維持時間を用いる。

【００１９】本発明の親水性ダイヤモンド微細粒子は本
質的に、平均粒径２μｍ以下のダイヤモンド粒子を、硫
酸を含む処理液中で２００℃以上、より好ましくは２５
０℃以上の処理温度に加熱（煮沸）し、これによって共
存する不純物を除去すると同時に、表面に親水性の原子
および／または官能基（例えばＣ＝Ｏ、−ＯＨ）を付与
することによって得られる。

【００２０】この際、被処理品が平均粒径数ｎｍの、い
わゆるナノサイズの超微粉ダイヤモンドの場合は、空気
中において３５０℃以上で酸化による減量が認められる
ことから、処理温度は３５０℃を超えてはならない。

【００２１】一方ミクロンサイズのダイヤモンドについ
ては、空気中における酸化の開始温度が約５００℃であ
ることから、処理温度の上限値をより高く設定すること
が可能であるが、反応装置の選択範囲や、反応速度の制
御の観点から、４００℃が妥当な上限と考えられる。

【００２２】本発明方法の熱濃硫酸処理においては、三
酸化イオウによる強い酸化作用によって、不純物元素と
の硫酸塩の形成、混在するグラファイトのガス化が生じ
る。加えて加熱処理終了後に、水を加えて硫酸を希釈す
る際に強酸性の水溶液が形成される。この結果、ダイヤ
モンド粒子が凝集する際の起点となっている不純物が、
効果的に除かれる。同時にダイヤモンド表面への酸素原
子の結合も生じ、Ｃ＝Ｏ結合、あるいは後の水和過程で
形成されるＯＨ基によって、親水性のダイヤモンドにな
ると考えられる。これらの効果はダイヤモンドの粒径が
小さい程顕著であり、このため平均粒径が２００ｎｍ以
下の粒子ではｐＨ４．０の無機酸による酸性溶液中にお
いても６時間以上、安定な懸濁状態が維持される。

【００２３】硫酸に添加する酸化剤としては、硝酸、過
塩素酸、クロム酸、過マンガン酸、あるいは硝酸カリな
どの硝酸塩、またはこれらの混合物など広い範囲から選
択することができ、これらの酸化剤を添加、併用するこ
とによって、硫酸のみを用いる場合に比して、煮沸処理
温度を低くすることができる。これらの酸化剤を併用し
た処理を行った場合も、得られたダイヤモンドの表面分
析によって、Ｃ＝Ｏ基やＯＨ基が検出されることから、
熱濃硫酸中における場合と類似の反応が、より低い温度
で進行していると考えられる。

【００２４】また必要に応じて上記の処理の前後に、主
としてグラファイトの除去を目的とした過塩素酸処理
や、シリカ除去のためのフッ化水素酸処理、シリカ、ア
ルミナの同時除去のためのアルカリ溶融などの処理を加
えることができる。

【００２５】本発明方法によって得られたダイヤモンド
微細粒子は、水中における分散性が著しく良好であり、
水中に投じるだけで溶解に似た形で分散し、乳白色の液
を形成する。水中に分散したダイヤモンド粒子は、粒度
測定の結果から、ほぼ単粒子単位、多くても数粒子単位
での分散となっていると考えられ、ダイヤモンド粒子の
表面が、親水性の原子または原子団で覆われていると推
定される。この際に粒子の解砕のための超音波処理は、
通常不要である。

【００２６】このように、液中においてダイヤモンド粒
子はほぼ単粒子の形で懸濁しているので、ダイヤモンド
の単層膜の形成や、他の材料との均一混合が可能とな
る。このような操作を実施する場合には、必要に応じて
水との相互溶解度を有する溶媒を用いることにより、ダ
イヤモンド粒子の分散濃度の制御や、プラスチック原料
のモノマーとの均一混合が可能である。

【００２７】例えば市販のクラスターダイヤモンドを出
発原料に用い、本発明による処理を施した後、水−アル
コール系を分散媒とする懸濁液を調製し、この中にシリ
コン基板を浸漬し、ＣＶＤ法によるダイヤモンド合成に
供することにより、高密度の核形成点を形成することが
可能である。

【００２８】また同様の手法を用いて、サブミクロンサ
イズのダイヤモンド粒子の懸濁液中にシートの素材を浸
漬するか、あるいはシート素材上に懸濁液を塗布するこ
とによって、粒度ならびに付着むらのない研磨シートを
作製することも可能である。

【００２９】一方粒径が数μｍのダイヤモンド粒子を砥
粒として用いた研磨工具の製作に際して、本発明により
処理したダイヤモンド粒子を溶媒中に分散させておき、
この溶媒と液状または粉末状のマトリックス材料とを混
合することにより、マトリックス中に砥粒が均一に分布
した工具を製作することが可能である。

【００３０】以下の実施例において、水中に分散させた
ダイヤモンド微粉の沈降実験では、ｐＨ７．０の精製水
１００ｍｌに２００ｍｇのダイヤモンドを加えた分散液
から、２５ｍｌを試験管に分取し、試験管を静置して観
察し、透明な上澄み液層が認められる時点を、沈降開始
とみなした。なお以下の実施例中を含め、本願明細書中
で用いる粒径表示は、３００ｎｍ以下については、遠心
沈降法による測定値を、３００ｎｍを超える粒子につい
ては、レーザー回折散乱法による測定値によった。

【００３１】

【実施例１】 原料として市販のクラスターダイヤモン
ドを用いた。これは公称平均粒径５ｎｍの暗褐色の粒子
であって、凝集により二次粒子を形成していることが、
４００倍の光学顕微鏡観察によって認められた。この二
次粒子を水中またはアセトン中に投じて超音波を加えた
が、解砕するのは困難であった。一旦解砕できたように
見えたこともあったが、すぐに再凝集して沈降し始め
た。さらにこの粒子を濃硫酸中に投じ、約１００℃・で
２時間加熱した後、充分に水洗を行った粒子も、精製水
中に分散させると、分散後数分で沈降が始まるのが認め
られた。

【００３２】この試料２０ｇを、５％・濃ＨＮＯ_３−濃
Ｈ_２ＳＯ_４２００ｍｌと共にフラスコ中へ入れ、超音波
を加えて解砕したのち加熱し、３００〜３２０℃で２時
間煮沸した。放冷後多量の水を加えて酸を希釈し、遠心
機を用いて分離と水洗とを行い、乾燥することによって
灰褐色の微細粉末を回収した。この粉末は精製水中に投
入するだけで、溶解するような形で分散して灰色の液と
なり、２４時間放置しても沈降物は認められず、７２時
間後においても実質的な変化は認められなかった。なお
水中に分散させる際に、超音波を加える必要はなかっ
た。

【００３３】得られた微粉末を分散させた水溶液中に、
硫酸を加えてｐＨ４．０の弱酸性とした場合についても
観察を行ったが、１２時間経過後にも沈降物は生じず、
処理品は弱酸性の水溶液中においても、安定な分散状態
を維持することが認められた。

【００３４】次にこのダイヤモンド粒子を、ＣＶＤ法に
おける核形成剤として用いた。まず１リツトルの精製水
中に上記の処理を行ったクラスターダイヤモンド０．１
ｇを分散させ、さらにこの１容に対して、メチルアルコ
ール２容を加えた処理液を調製した。この中にシリコン
基板を浸漬した後、直ちに引き上げてドライヤーで乾燥
し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド合
成に供した。この基板を用いた反応では、反応開始後１
０分間で、膜厚約５０ｎｍの均一な厚さの膜が形成され
た。この工程における核形成密度を知るために、反応開
始後５分間で反応を中断し、形成核の個数を計測し、ほ
ぼ５×１０^１１の核形成密度であることを確かめた。即
ち５×１０^１１個以上の微粒子を核形成の種として、基
板上に均一に付着できたことになる。

【００３５】

【比較例】 比較のために、ミクロンサイズダイヤモン
ドを、従来一般的に用いられている超音波振動法によっ
て分散させて懸濁液を調製した。これにシリコン基板を
浸漬して傷つけ加工を行い、上記実施例と同一の反応条
件においてマイクロ波プラズマＣＶＤ法によるダイヤモ
ンド合成に供した。この場合の核形成密度は、最大で１
×１０^１０のオーダーであった。また均一な厚さの膜の
形成には２〜４時間を要した。

【００３６】

【実施例２】 粒度０−１／４のミクロンサイズダイ
ヤモンド粉末を処理原料に使用した。この粉末は、１／
４ミクロン以上のサイズのフラクションを除いた残りの
微粉を、遠心分離機を用いて捕集したものであって、平
均粒径は１８０ｎｍであり、暗灰色を呈していた。ＩＣ
Ｐ分析による半定量分析によって、不純物としてＡｌ、
Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅが、それぞれ０．１〜０．２％含まれ
ていることが認められた。

【００３７】この粉末１００ｇに５００ｍｌの疏酸を加
え、２８０〜３２０℃で６時間煮沸処理を行い、続いて
フッ化水素酸処理も実施した。水洗、乾燥後の処理品は
明るい白色を呈しており、上記の不純物はいずれも元の
１／１０以下となっていることが、ＩＣＰ分析によって
確かめられた。また赤外吸収分析によって、ダイヤモン
ドの表面に−ＯＨ、Ｃ＝Ｏの官能基が形成されているこ
とも確かめられた。得られた処理品のダイヤモンド微粉
を精製水中に分散した液は白色であり、分散後２昼夜を
経過しても、沈降粒子は認められなかった。またこの処
理品は、ｐＨ４．０の塩酸酸性水溶液中において６時間
以上の懸濁状態を維持することも認められた。

【００３８】本発明による処理の効果の評価の一つとし
て、処理前及び処理後のダイヤモンド粒子に対し、ラマ
ン分光分析を実施した。未処理粒子の場合にはレーザー
ビームを照射すると、光の吸収により爆発的に燃焼飛散
し、測定不能であった。これに対し処理品においては、
光の反射が良好なため、このようなトラブルは生じず、
ダイヤモンドによるピークのみを有する図形が得られ
た。

【００３９】本処理品を用いて懸濁メッキ作業を行っ
た。基板として１００×１００ｍｍの析出面を研磨仕上
げした、厚さ１０ｍｍのＳＵＳ板を用いた。メッキ液１
リットル中に、硫酸ニッケル３００ｇ、塩化ニッケル５
０ｇと共に、本処理品のダイヤモンド粒子５ｇを溶解し
た。液のｐＨ４．５、液温５０℃、電流密度２Ａ／ｄｍ
^２の条件を用い、厚さ約５μｍの膜を形成した。メッキ
操作の際には強制撹拌は行わなかった。ＳＥＭ観察によ
って、約２５ｖｏｌ％のダイヤモンド粒子がニッケルで
固定された構造となっていることが認められた。得られ
た板は、セラミックス粉末成型プレスに取り付けるシュ
ートとして使用した。

【００４０】

【実施例３】 粒度０−２のミクロンサイズダイヤモン
ド粉末を処理原料に使用した。この粉末は、実施例２と
同じ手法を用いて、２μｍ以上のサイズのフラクション
を除いた残りの微粉を捕集したものであって、平均粒径
は１．０６μｍであり、灰色を呈していた。この粉末１
００ｇに５００ｍｌの硫酸と、５０ｇのＫＮＯ_３を加
え、２１０〜２３０℃で３時間煮沸処理を行った。得ら
れた処理品は白色を呈しており、精製水中に分散した液
は乳白色を呈していた。この液においては、分散後１２
時間を経過しても、沈降粒子は認められなかった。これ
に対し、上記の処理を行わなかった場合には、分散後１
時間で沈降の開始が認められた。

【００４１】上記処理品を用いて、実施例２と同じ手法
の懸濁メッキによって、センターレスグラインダー用の
ワーク支持台に、１０μｍ厚さのダイヤモンド混入ニッ
ケルメッキを施した。ワーク支持台の摺動面のサイズ
は、幅３０ｍｍ、長さ６００ｍｍであり、素材はＳＵＳ
３０４であった。メッキは実施例２と同様の条件で行っ
た。懸濁メッキ処理を行ったワーク支持台は、焼結アル
ミナの研削における受台として、３ヶ月以上の使用に耐
えた。なおメッキ処理を行わない場合には、摺動による
磨耗のため、２週間の使用で交換が必要であった。

【００４２】

【実施例４】 粒度２−３のミクロンサイズダイヤモン
ド粉末を処理原料に使用した。この粉末の平均粒径は
１．９８μｍであり、灰白色を呈していた。この粉末２
００ｇを、８００ｍｌの硫酸中に投入して２１０〜２４
０℃に加熱し、間欠的にクロム酸水溶液を滴下し、クロ
ム酸の赤色を維持する状態で２時間煮沸処理を行った。
冷却後充分に水洗した処理品は白色を呈し、精製水中に
分散した液は乳白色を呈した。この液においては、分散
後２時間を経過しても、沈降粒子は認められなかった。
なお、上記の処理を行わなかった場合には、分散直後に
沈降の開始が認められている。

【００４３】得られた処理品１０ｇに、メチルアルコー
ル１００ｍｌを加えて濃厚な分散液を調製し、次いでフ
ェノール樹脂５０ｇを添加して十分に撹拌した。得られ
た混合液を弱く加熱してアルコールを蒸発させ、粘凋な
液となった時点で砥石の金型中へ注入し、１９０℃の加
熱、面圧２００ｋｇ／ｃｍ^２の加圧によって、超硬合金
の検鏡試料製作用の、外径１５０ｍｍ、内径１００ｍｍ
の６Ａ２タイプの、カップ型研磨砥石を製作した。この
砥石においては、ダイヤモンド粒子が実質的に単粒子で
マトリックス中に分散していることが、顕微鏡観察によ
って確かめられた。

【００４４】

【実施例５】 ゼロクラスと呼ばれているミクロンサイ
ズダイヤモンド用の原料を、一旦水中に分散させ、一昼
夜静置した後の上澄み液を遠心分離して捕集した微粉
を、処理原料に用いた。この粉末は平均粒径が９０ｎｍ
で、黒色を呈した。この粉末１００ｇについて、硫酸５
００ｍｌと、５０ｍｌのＨＮＯ_３を加え、２７０〜３０
０℃で４時間煮沸処理を行った。得られた処理品は灰色
を呈し、精製水中に分散した液は灰白色を呈した。この
液においては、分散後７２時間を経過しても、沈降粒子
は認められなかった。この分散液をダイヤモンド濃度１
００ｐｐｍ．に希釈し、実施例１と同じ方法によって、
ＣＶＤダイヤモンドの核形成剤として用いたところ、核
形成密度として約１×１０^１１の値が得られた。

【００４５】

【実施例６】 被処理ダイヤモンド量を１００ｇ、加熱
処理時間を１時間に固定した一連の処理において、精製
水中における概略懸濁時間の比較を行った。結果を以下
に示す。

【００４６】

【発明の効果】 以上詳述したように、本発明において
は、ダイヤモンド微細粒子を硫酸含有処理液中で強熱す
ることにより、混在している不純物が除去されると共
に、ダイヤモンド粒子表面の親水性への改質が、効果的
に達成される。これにより、水中で安定した懸濁状態を
維持するダイヤモンド微細粒子の製造が可能となった。

【００４７】本発明方法を例えばクラスターダイヤモン
ドに適用して懸濁液を作成し、これにて析出基板として
のシリコン薄板を前処理することにより、ＣＶＤ法によ
るダイヤモンド形成において、従来方法に比べ、飛躍的
に高い核形成密度の達成が可能である。この結果、均一
な厚さのダイヤモンド薄膜の形成が可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 20:06 (72)発明者 牧田 寛 兵庫県川西市向陽台二丁目１番59号 (72)発明者 西村 一仁 福岡県北九州市小倉南区山本694番地３ (72)発明者 石塚 博 東京都品川区荏原六丁目19番２号 (72)発明者 細見 暁 栃木県小山市稲葉郷138番地１

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の各平均粒径を有する粒子につい
   て、９０％以上のフラクションがｐＨ７．０の精製水中
   に懸濁状態を維持する時間が、それぞれの平均粒径範囲
   ごとに下記に示される値である、ダイヤモンド微細粒
   子。 平均粒径 懸濁時間 （ｎｍ） （時間） ２００未満 ２４ 以上 ２００以上 ５００未満 ８ 以上 ５００以上 １０００未満 ２ 以上 １０００以上 ２０００以下 ０．５ 以上
2. 【請求項２】 以下の各平均粒径を有する粒子につい
   て、９０％以上のフラクションがｐＨ７．０の精製水中
   に懸濁状態を維持する時間が、それぞれの平均粒径範囲
   ごとに下記に示される値である、請求項１に記載のダイ
   ヤモンド微細粒子。 平均粒径 懸濁時間 （ｎｍ） （時間） ２００未満 ４８以上 ２００以上 ５００未満 １６以上 ５００以上 １０００未満 ４以上 １０００以上 ２０００以下 １以上
3. 【請求項３】 ９０％以上のフラクションがｐＨ４．０
   の無機酸酸性水溶液中で６時間以上懸濁状態を維持す
   る、平均粒径２００ｎｍ以下のダイヤモンド微細粒子。
4. 【請求項４】 平均粒径２μｍ以下のダイヤモンド粒子
   を、硫酸を含む処理液中で２００℃以上の処理温度に加
   熱し、これによって共存する不純物を除去すると同時
   に、表面に親水性の原子および／または官能基を付与す
   ることを特徴とする、親水性ダイヤモンド微細粒子の製
   造方法。
5. 【請求項５】 上記処理液が濃硫酸である、請求項４に
   記載の親水性ダイヤモンド微細粒子の製造方法。
6. 【請求項６】 上記処理液が発煙硫酸である、請求項４
   に記載の親水性ダイヤモンド微細粒子の製造方法。
7. 【請求項７】 上記処理液が酸化剤を含有する、請求項
   ４に記載の親水性ダイヤモンド微細粒子の製造方法。
8. 【請求項８】 上記酸化剤が硝酸、過塩素酸、クロム
   酸、過マンガン酸および硝酸塩から選ばれる少なくとも
   １種である、請求項４に記載の親水性ダイヤモンド微細
   粒子の製造方法。
9. 【請求項９】 上記硝酸塩が硝酸カリを含有する、請求
   項８に記載の親水性ダイヤモンド微細粒子の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記処理温度が２５０℃以上である、
    請求項４に記載の親水性ダイヤモンド微細粒子の製造方
    法。