KR20010024304A - 다이아몬드 피막을 갖는 다이아몬드 코어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 코어 및 다이아몬드 코어를 완전히 둘러싸는 피막으로 구성되어 있고, 피막 다이아몬드는 코어 다이아몬드의 다이아몬드와 상이하고, 코어 다이아몬드와 피막 다이아몬드 둘다가 제품의 특성에 영향을 미치는 다이아몬드 제품에 관한 것이다. 일반적으로 코어 다이아몬드 및 다이아몬드 피막은 제품의 체적을 기준으로 5% 이상을 구성한다.

Description

다이아몬드 피막을 갖는 다이아몬드 코어{DIAMOND CORE WITH A DIAMOND COATING}
다이아몬드는 천연상태로 산출하거나 합성된다. 다이아몬드는 뛰어난 물성으로 탈열제(heat sinks) 및 예를 들어 천공, 분쇄, 톱질, 밀링(milling), 절단 등과 같은 다양한 연마 용도에 이상적인 물질로 사용된다.
다이아몬드가 다양한 용도, 특히 분쇄용으로 사용되는 경우, 수지 또는 수지형 매트릭스에 대한 다이아몬드의 유지능을 개선시키기 위해서 다이아몬드에 금속 피막이 제공될 수 있다.
고온 및 고압에서의 다이아몬드 결정의 합성은 상업적으로 확립되어 있다. 사용되는 두가지의 기본 방법, 즉, 온도 구배 방법인 용액으로부터의 방법 및 동소체 전환 방법을 들 수 있다. 고온 구배 방법에서, 결정 성장의 원동력은 원료 물질과 성장 결정간의 온도 차이에 의해 발생하는 원료 물질과 성장 결정의 용해도의 차이로 인한 과포화이다. 동소체 전환 방법에서, 결정 성장의 원동력은 원료 물질과 성장 결정 사이의 동소체(또는 다형체)의 차이에 의한 원료 물질과 성장 결정의 용해도 차이로 인한 과포화이다.
이러한 두가지 방법에서, 성장 중심부를 사용하여 공정을 조절할 수 있다. 이러한 성장 중심부는 성장 다이아몬드내에 혼입되거나, 에피택셜 성장(epitaxial growth)의 경우에는 성장 중심부가 성장 결정에 부가된 후, 후속적으로 성장 결정으로부터 고의적으로 탈착될 수 있다.
성장 중심부가 성장 결정에 혼입되는 경우, 이것은 일반적으로 성장 다이아몬드의 작은 분획, 일반적으로 1체적% 미만이고, 성장 다이아몬드의 물성에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 명백하게, 외부로부터의 성장 중심부를 고의적으로 탈착시키는 경우, 성장 중심부의 특성에 영향을 미칠 수 있는 성장 결정은 존재하지 않는다.
본 발명은 다이아몬드에 관한 것이다.
첨부된 도 1은, 50배로 확대한 경우의 본 발명의 조합 다이아몬드 결정 또는 다이아몬드 제품의 구획의 전자현미경 사진이다. 전자현미경 사진은 탄소 원료로서 합성 다이아몬드를 사용하여 코발트-철 용매/촉매에서 성장한 합성 다이아몬드(진한 회색 영역)의 층(2)으로 싸여있는 결정의 중심부의 다이아몬드 코어(1)(밝은 회색 영역)를 나타낸다. 다이아몬드 코어는 약 440㎛이고, 조합 결정의 크기는 약 970㎛이다. 코어는 조합 결정의 체적을 기준으로 약 9%를 나타낸다.
본 발명에 따라, 다이아몬드 코어 및 다이아몬드 코어를 완전히 둘러싸는 다이아몬드 피막을 포함하는 다이아몬드 제품이 제공되며, 이때 피막 다이아몬드는 코어 다이아몬드의 다이아몬드와 상이하며, 코어 다이아몬드와 피막 다이아몬드는 둘다 제품의 특성에 영향을 미친다.
다이아몬드 피막은 다이아몬드 코어를 완전히 둘러싸는 다이아몬드의 단일 층으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 다이아몬드 피막은 다이아몬드의 2개 이상의 층으로 형성되며, 단 층들이 전체적으로 코어 다이아몬드를 완전히 둘러싸기만 한다면, 각각의 층이 코어 다이아몬드를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 것이 가능하다.
본 발명의 다이아몬드 제품에 있어서, 다이아몬드 코어 및 다이아몬드 피막은 둘다 제품의 특성을 영향을 미치거나 기여한다. 예를 들어, 다이아몬드 피막은 다이아몬드 코어의 충격강도를 증가시킬 만한 것이어서, 코어의 다이아몬드와는 충격강도가 상이한 다이아몬드 제품을 제공할 수 있다. 유사하게, 다이아몬드 코어 및 피막은 열 안정성, 산화에 대한 내성, 전기 또는 그밖의 특성이 상이할 수 있다. 따라서, 다이아몬드 제품은 코어 및 피막에 따라서 상이한 특성을 가질 수 있다. 코어 다이아몬드 및 성장층 또는 피막의 성질은, 성장 결정의 일반적인 성질 또는 특성이 개선되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 성장 층 또는 피막이 목적하는 바와 같이 압축 또는 인장력을 가지도록 하거나 또는 코어에 비해 열 팽창성을 높거나 낮게하여 적층 결정의 물성을 개질시킬 수 있도록 하는 조건을 선택할 수 있다.
일반적으로, 다이아몬드 코어는 다이아몬드 제품의 5 체적% 이상을 구성한다.
본 발명의 다이아몬드 제품은, 예를 들어 마모, 래핑(lapping), 분쇄 및 다결정성 다이아몬드 제품의 제조 용도를 가진다.
코어 다이아몬드는 성장된 다이아몬드 결정 조합체의 특성에 따라 변할 것이다. 코어 다이아몬드는 천연 다이아몬드, 합성 다이아몬드 또는 다결정성 다이아몬드일 수 있다. 코어 다이아몬드는 임의의 바람직한 형태, 예를 들어 원형, 침형, 판형, 규칙적 또는 불규칙적 형태일 수 있으며, 작은 면을 형성한 것일 수도 있다.
적당한 코어 다이아몬드의 예로는, 분쇄 CVD 다이아몬드, 공지된 용매/촉매를 사용하여 제조된 고온-고압 합성 다이아몬드, 합성 다결정성 다이아몬드, 예를 들어 분쇄된 PCD 및 천연 단결정 또는 다결정성 다이아몬드를 들 수 있다.
코어 다이아몬드를 완전히 둘러싸는 피막은 코어의 다이아몬드와 상이한 다이아몬드 물질이다. 추가로, 피막의 체적은, 피막이 제품의 특성 또는 성질에 영향을 미칠 수 있는 정도이며, 일반적으로 다이아몬드 제품의 5 체적% 이상일 것이다.
본 발명의 한가지 양태에서, 코어는 천연 다이아몬드, 예를 들어 Ia형의 다이아몬드로 구성되고, 다이아몬드 코어를 둘러싸는 피막으로서 단일 층이 제공되며, 이때 이러한 층 또는 피막은 합성 다이아몬드, 예를 들어 Ib형의 다이아몬드로 구성된다.
본 발명의 다양한 다른 형태는 하기와 같다:
- 코어 다이아몬드가 천연 또는 합성 다이아몬드이고, 다이아몬드 피막이 예를 들어 붕소, 질소 또는 인과 같은 도판트(dopant)로 도핑된 형태;
- 코어 다이아몬드가 천연 또는 합성 다이아몬드이고, 다이아몬드 피막이 내부에 알루미나와 같은 물질을 포함하는 형태;
- 코어 다이아몬드는 천연 또는 합성 다이아몬드이고, 물성이 상이한 2종 이상의 다이아몬드 층이 피막을 형성하도록 제공되어 있는 형태; 이때 1개의 다이아몬드 층은 촉매/용매, 예를 들어 코발트/철을 사용하여 합성되고, 다른 한층은 또다른 촉매/용매, 예를 들어 니켈/철을 사용하여 합성된다.
본 발명의 다이아몬드 제품, 특히 이들의 다이아몬드 피막은 고온/고압 조건을 사용하여 성장되거나 합성될 수 있다. 공지된 동소체 전환 방법을 사용하는 경우, 결정 성장의 원동력은 원료 물질, 일반적으로 흑연 및 성장 결정의 동소체(다형체)의 차이로 인해 발생하는 원료 물질, 일반적으로 흑연과 성장 결정의 용해도 차이로 인한 과포화일 것이다. 공지된 온도 구배 방법이 사용되는 경우, 결정 생성을 위한 원동력은 원료 물질과 성장 결정의 온도 차이로 인해 발생하는 원료 물질과 성장 결정의 용해도의 차이로 인한 과포화이다.
다이아몬드 피막은 주된 한가지 형태 또는 다른 특정 형태, 즉 주로 쌍정 또는 작은 면을 갖는 단결정, 또는 이들의 조합체일 수 있다. 이것은, 용매/촉매의 존재하에서 고온/고압 조건하에서 결정을 성장시킴으로써 성취될 수 있지만, 적어도 부분적으로 과포화를 보장하는 것은 특정 방법에서 성취된다.
따라서, 본 발명의 다이아몬드 제품은, 다수의 다이아몬드 성장 중심부를 제공하는 다이아몬드 결정 원료 및 성장 중심부에 비해 일반적으로 큰, 일정량의 원료 결정을 제공하고; 이러한 원료 결정 및 성장 중심부를 적당한 용매/촉매와 접촉시켜 반응 혼합물을 제조하고; 다이아몬드 제품을 제조하기에 충분한 시간 동안 고온/고압 기기의 반응 대역에 결정 성장에 적당한 상승된 온도 및 압력의 조건에 반응 혼합물을 적용시키고; 반응 대역으로부터 물질을 회수하여 제조할 수 있으며, 용매/촉매에서 필요한 탄소의 과포화는, 원료의 결정과 성장 중심부 사이의 입경 차이를 선택함으로써 적어도 부분적으로, 바람직하게는 우세하게 성취된다.
본 발명의 이러한 형태에서, 성장 중심부는 코어 다이아몬드 및 이들의 상부에 성장된 다이아몬드 피막을 구성할 것이다. 제조된 다이아몬드 피막은 실질적으로 쌍정 다이아몬드일 것이다. 쌍정 다이아몬드 피막은 접합쌍정, 마클 쌍정(marcle twins; 예를 들어 다중 및 단일 마클 쌍정), 다중 합성 쌍정 및 별형 쌍정을 들 수 있다.
다이아몬드 원료 및 코어 다이아몬드 또는 성장 중심부는 적당한 용매/촉매와 접촉하여 반응 혼합물을 형성한다. 일반적으로 탄소인 다이아몬드 원료 및 코어 다이아몬드는 적당한 형태로 용매/촉매와 혼합될 것이다.
다이아몬드 합성 조건은, 본질적으로 단결정이고 작은 면을 나타내는 다이아몬드 성장 중심부 위에 다이아몬드 피막이 형성되도록 선택될 수 있다. 이러한 다이아몬드 제품을 제공하기 위해서, 거시적으로 작은 면을 나타내는 표면이 없는 성장할 다이아몬드 결정의 원료가 제공된다. 반응 혼합물은, 원료 결정을 적당한 용매/촉매와 접촉시키고, 다이아몬드 제품을 제조하기에 충분한 시간 동안 고온/고압 기기의 반응 대역에서 결정 성장에 적당한 승온된 온도 및 압력의 조건하에서 반응 혼합물을 적용시키고, 반응 대역으로부터 다이아몬드 제품을 회수하여 제조되며, 이때 결정 성장의 조건은, 원료 결정이 밀러 지수가 낮은 작은 면이 발단된 결정으로 전환하도록, 바람직하게는 실질적으로 전환하도록 선택된다. 이러한 방법에서, 과포화 원동력은 거식적으로 밀러 지수가 낮은 표면과 거시적으로 밀러 지수가 높은 표면 사이의 표면 유리 에너지의 차이에 적어도 부분적으로, 바람직하게는 우세하게 좌우되며; 이때 밀러 지수가 높은 표면은 밀러 지수가 낮은 표면에 비해 보다 높은 유리 에너지를 가진다. 다이아몬드의 경우에, 밀러 지수가 높은 표면과 밀러 지수가 낮은 표면 사이의 표면 유리 에너지의 차이가 커서, 결정화를 유도하는 과포화를 발생시킬 수 있다. 밀러 지수가 높은 표면은 용해되어, 탄소가 용매/촉매를 통해 이동하여, 밀러 지수가 낮은 표면에 성장하거나 침전된다. 밀러 지수가 낮은 표면에 침적된 다이아몬드는 하부의 코어 다이아몬드의 특성 보다는 용매/촉매로부터 성장한 다이아몬드의 특성을 가진다. 이러한 경우, 탄소의 원료는 코어 다이아몬드 그 자체의 표면을 부분적으로 용해시킴으로써 공급된다. 밀러 지수가 높은 표면의 예로는 인접 표면, 즉 분쇄된 스텝핑 표면(broken stepped surface)을 들 수 있다.
전술한 방법에서 사용되는 용매/촉매의 성질은 성장할 피막 다이아몬드의 성질에 좌우될 것이다. 이러한 용매/촉매의 예로는 전이 금속, 예를 들어 철, 코발트, 니켈, 망간 및 이러한 금속을 함유하는 합금, 스테인레스 강, 초합금, 예를 들어 코발트, 니켈 및 철계 초합금, 청동(예: 코발트-함유 청동) 및 납땜, 예를 들어 니켈/인 및 니켈/크롬/인 및 니켈/팔라듐을 들 수 있다. 다이아몬드를 위한 그밖의 적당한 용매/촉매는 전이 금속, 예를 들어 구리/알루미늄, 구리/니오브 및 인을 포함하지 않는 원소, 화합물과 합금, 및 비-금속성 물질 또는 이들의 혼합물, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 전이 금속 하이드록사이드, 카보네이트, 설포네이트, 클로레이트, 실리케이트(예: 포르스테라이트 및 엔스타타이트), 및 당 분야에 공지되어 있는 그밖의 비-금속성 촉매를 들 수 있다.
다이아몬드 제품을 제조하기 위해 사용된 승온된 온도 및 압력의 조건은 다이아몬드가 열역학적으로 안정하도록 하는 것이다. 이러한 조건은 당 분야에 공지되어 있다. 그러나, 다이아몬드가 열역학적으로 안정한 영역 밖의 조건하에서 다이아몬드 성장을 수행하는 것도 가능하다. 오스트발드-볼머(Ostwald-Volmer) 법칙보다 오스트발드 법칙이 성장 공정을 지배하는 경우, 다이아몬드가 열역학적으로 안정한 영역 밖의 온도 및 압력의 조건이 사용될 수 있다(문헌[S. Bohr, R. Haubner and B. Lux Diamond and Related Materials volume 4, pages 714-719, 1995] 참고) - "오스트발드 법칙에 따르면, 다양한 에너지 상태를 가지는 시스템으로부터 에너지가 방출되면, 시스템은 곧바로 안정한 기저 상태에 도달하지 못하고 대신에 점차적으로 모든 중간 단계를 거칠 것이다. 추가로, 오스트발드-볼머 법칙에 따르면, 밀도가 낮은 상이 먼저 형성된다(핵을 형성함). 두 개의 법칙이 서로 모순되는 경우, 오스트웰드-볼머 법칙이 오스트 월드 법칙에 우선하여 적용된다." 열역학적으로 안정한 영역 밖의 다이아몬드 결정에 있어서, 오스트발드-볼머 법칙은, 예를 들어 압력을 적용함으로써 억제되고, 흑연 결정이 실질적으로 결여되어 있는 경우 이미 존재하는 다이아몬드 입자에서 다이아몬드를 성장시킨다. 등온 및 등압 조건이 필수적인 것은 아니지만, 이러한 조건이 바람직하다.
본 발명은 하기 실시예를 통해서 설명될 것이다.
실시예 1
(a) 입경이 20 내지 40㎛인 천연 불규칙 다이아몬드 입자 50g 및 (b) 철-코발트 분말 285g의 혼합물을 제조하였다. 혼합물은 종래의 고압/고온 기기의 반응 대역내의 놓인 반응 캡슐에 넣었다. 반응 캡슐의 내용물을 약 5.5GPa 및 약 1420℃의 온도에 적용시키고, 이러한 조건을 11시간 동안 유지하였다. 입경 범위중 보다 큰 입경을 가지는 다이아몬드 입자가 성장 중심부로서 작용하면서, 입경 범위중에서 보다 작은 입경을 가지는 입자가 원료 입자로 작용하여 적용된 조건하에서 용매/촉매내에 우선적으로 용해되었다. 입경이 30 내지 50㎛인 다이아몬드 입자 41g을 반응 캡슐로부터 회수하였다. 이러한 입자는 천연 다이아몬드의 코어와 코어 다이아몬드를 완전히 감싸고 있는 합성 다이아몬드 피막으로 구성된다. 합성 다이아몬드 피막은 한정된 면을 가지는 것으로 발견되었다.
실시예 2
(a) 입경이 8 내지 16㎛이고 코발트/철 용매/촉매를 사용하여 제조된 합성 불규칙 다이아몬드 입자 12.6g 및 (b) 마그네슘-니켈(52Mn:48Ni) 분말 67.4g의 혼합물을 제조하였다. 혼합물은 종래의 고압/고온 기기의 반응 대역내의 놓인 반응 캡슐에 넣었다. 반응 캡슐의 내용물을 약 5.25GPa 및 약 1360℃의 온도에 적용시키고, 이러한 조건을 40분 동안 유지하였다. 불규칙 다이아몬드 입자는 밀러 지수가 높고 인접한 표면을 가진다. 밀러 지수가 높은 표면은 적용된 조건하에서 망간/니켈 용매/촉매에 우선적으로 용해된다. 탄소는 용매/촉매를 통해 이동하여 밀러 지수가 낮은 표면에 침적된다. 입경이 10 내지 20㎛인 다이아몬드 입자 10g을 반응 캡슐로부터 회수하였다. 이러한 입자는 코발트/철 용매/촉매를 사용하여 제조된 합성 다이아몬드 코어 및 코어 다이아몬드를 완전히 감싸는 망간/니켈 용매/촉매를 사용하여 제조된 합성 다이아몬드의 피막으로 구성된다. 합성 다이아몬드 피막은 주로 팔면체 형태의 단결정임이 발견되었다.
실시예 3 내지 10
하기 실시예는 실시예 2에서 사용된 방법을 사용하여 조합 다이아몬드 결정을 제조하기 위해 사용된 다양한 다이아몬드 코어 크기 및 상이한 용매/촉매를 설명하고 있다.
번호 다이아몬드 코어 피막용매촉매 합성 조건 결과
형태 용매/촉매 크기 범위(㎛) 압력(GPa) 온도(℃) 온도(분)
3 불규칙 합성 Co.Fe 5-10 30Cu26Mn24Ni29Sn 5.25 1360 40 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 8-12㎛
4 불규칙 합성 Co.Fe 5-10 100Co 5.5 1390 660 입방체 형태의 경향이 있는 단결정이 우세함입경: 8-12㎛
5 불규칙 합성 Co.Fe 8-16 100Fe 5.5 1390 660 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 10-20㎛
6 불규칙 합성 Co.Fe 15-30 89Ni11P 5.4 1270 660 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 20-40㎛
7 불규칙 합성 Co.Fe 15-30 77Ni13Cr10P 5.4 1215 660 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 20-40㎛
8 불규칙 합성 Co.Fe 15-30 100Ni 5.5 1425 660 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 20-40㎛
9 불규칙 합성 Co.Fe 20-40 Fe. Ni 5.4 1425 40 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 25-45㎛
10 각이 있음천연 없음 20-40 Co. Fe 5.3 1390 660 팔면체 형태의 단결정이 우세함입경: 25-45㎛
실시예 11
(a) 입경이 약 177 내지 250㎛인 각이 진 천연 다이아몬드 입자 0.5g, (b) 입경이 1 내지 2㎛인 합성 다이아몬드 입자 24g, 및 (c) 코발트-철 분말 136g의 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 실린더에 충전시키고, 반응 캡슐에 넣은 후, 그다음 종래의 고압/고온 기기의 반응 대역에 놓았다. 반응 캡슐의 내용물을 약 5.3GPa 및 약 1380℃의 온도에 적용시키고, 이러한 조건을 60분 동안 유지하였다. 보다 미세한 합성 다이아몬드 입자는 적용된 조건하에서 용매/촉매에 우세하게 용해된다. 탄소는 용매/촉매를 통해 이동하여 천연 다이아몬드 입자에 침적된다. 희석된 무기산 혼합물내 용매/촉매를 용해시킴으로써 캡슐로부터 다이아몬드를 회수하였다. 이러한 다이아몬드를 검사한 결과, 다이아몬드 피막이 거의 완전히 결정학적으로 쌍정을 포함한다는 것이 밝혀졌다. 조합 결정의 입경은 200 내지 350㎛였다.
실시에 12 내지 25
하기 실시예는 실시예 11에서 사용된 방법을 사용하여 조합 다이아몬드 결정을 제조하기 위해 사용된 다양한 다이아몬드 코어 크기와 형태, 원료 탄소의 크기 및 상이한 용매/촉매를 설명하고 있다.
번호 다이아몬드 코어 피막 합성 조건 결과
형태 용매/촉매 크기 범위(㎛) 용매/촉매 원료입경(㎛) 압력(GPa) 온도(℃) 온도(분)
12 불규칙 합성 Co.Fe 49-65 52Mn48Ni 0-0.5 5.4 1390 40 쌍정이 우세함입경: 80-100㎛
13 불규칙 합성 Co.Fe 49-65 40Cu26Mn24Ni10Sn 0-0.5 5.4 1390 40 쌍정이 우세함입경: 60-80㎛
14 불규칙 합성 Co.Fe 49-65 56Cu30Co14Sn 0-0.5 5.4 1390 660 쌍정이 우세함입경: 177㎛ 미만임
15 불규칙 합성 Co.Fe 49-65 60Co32Cu8Sn 0-0.5 5.4 1390 660 쌍정이 우세함입경: 177㎛ 미만임
16 입장팔면체 면을 가짐합성 Fe.Ni 62-74 Co.Fe 1.5-3 5.4 1400 660 쌍정이 우세함입경: 297-177㎛
17 불규칙 합성 Co.Fe 50-100 Fe.Co 1-2 5.25 1420 210 쌍정이 우세함입경: 297-177㎛
번호 다이아몬드 코어 피막 합성 조건 결과
형태 용매/촉매 크기 범위(㎛) 용매/촉매 원료입경(㎛) 압력(GPa) 온도(℃) 온도(분)
18 각이 짐천연 없음 149-177 Co. Fe 1-2 5.3 1390 660 쌍정이 우세함입경: 420-250㎛
19 각이 짐천연 없음 250-177 Co. Fe 1-2 5.3 1390 60 쌍정이 우세함입경: 707-250㎛
20 원형천연 없음 297-420 Co. Fe 15-30 5.3 1360 660 쌍정이 우세함입경: 841-297㎛
21 원형천연 없음 297-420 Co. Fe 8-16 5.3 1360 660 쌍정이 우세함입경: 841-420㎛
22 불규칙합성 Mn,Ni 149-177 Fe.Ni 3-6 5.3 1420 300 쌍정이 우세함입경: 354-149㎛
23 불규칙합성 Mn,Ni 149-177 Co. Fe 3-6 5.3 1420 300 쌍정이 우세함입경: 297-250㎛
24 면이 있음합성 Co. Fe 354-297 Mn. Ni 3-6 5.3 1420 300 쌍정이 우세함입경: 420-354㎛
25 면이 있음합성 Fe. Ni 420-297 Mn. Ni 3-6 5.3 1420 300 쌍정이 우세함입경: 500-420㎛
실시예 26
(a) 탄소의 원료인 천연 흑연 분말 36g, (b) 다이아몬드 코어로서 입경이 250 내지 177㎛인 천연 다이아몬드 입자 0.72g 및 (c) 용매/촉매로서의 코발트-철 분말 204g을 혼합하여, 추가로 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 실린더에 충전시키고, 반응 캡슐에 넣은 후, 그다음 종래의 고압/고온 기기의 반응 대역내의 놓인 반응 캡슐에 넣었다. 반응 캡슐의 내용물을 약 5.2GPa 및 약 1360℃의 온도에 적용시키고, 이러한 조건을 540분 동안 유지하였다. 흑연 분말 입자는 적용된 조건하에서 용매/촉매에 우선적으로 용해된다. 탄소는 용매/촉매를 통해 이동하여 천연 다이아몬드 입자에 침적된다. 희석된 무기산 혼합물내 용매/촉매를 용해시킴으로써 캡슐로부터 다이아몬드를 회수하였다. 이러한 다이아몬드를 검사한 결과, 덩어리는 주로 결정학적으로 쌍정인 결정을 포함한다는 것을 밝혀졌다. 이러한 결정의 입경은 200 내지 350㎛였다.
실시예 27
(a) 용매/촉매로서 혼합된 철 및 니켈 분말 59.1g, (b) 크기가 3 내지 6㎛인 합성 다이아몬드 분말 10.9g 및 (c) 실시예 21로부터 회수하고 420 내지 297㎛이 되도록 스크리닝된 조합 다이아몬드 0.167g을 포함하는 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 실린더에 충전시키고, 반응 캡슐에 넣은 후, 그다음 종래의 고압/고온 기기의 반응 대역내의 놓인 반응 캡슐에 넣었다. 반응 캡슐의 내용물을 약 5.3GPa 및 약 14100℃의 온도에 적용시키고, 이러한 조건을 300분 동안 유지하였다. 희석 무기산의 혼합물에 용매/촉매를 용해시킴으로써 다이아몬드를 회수하였다. 결정을 광학적으로 검사한 결과, 주로 841 내지 500 ㎛의 크기를 가지는 쌍정임을 발견하였다. 이러한 조합 다이아몬드는 그자체가 철-니켈 용매 촉매를 사용하여 합성된 다이아몬드의 피막에 싸여 있는, 코발트-철 용매/촉매에서 합성된 다이아몬드의 피막으로 싸여있는 내부 코어인 천연 다이아몬드로 구성되어 있다.
실시예 28
(a) 용매/촉매로서 혼합된 철 및 니켈 분말 59.1g, (b) 크기가 3 내지 6㎛인 합성 다이아몬드 분말 10.9g, 및 (c) 크기가 250 내지 177㎛인 청색 붕소-도핑된 다이아몬드 0.105gg의 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 실린더에 충전시키고, 반응 캡슐에 넣은 후, 그다음 종래의 고압/고온 기기의 반응 대역내의 놓인 반응 캡슐에 넣었다. 반응 캡슐의 내용물을 약 5.3GPa 및 약 1410℃의 온도에 적용시키고, 이러한 조건을 300분 동안 유지하였다. 희석 무기산의 혼합물에 용매/촉매를 용해시킴으로써 다이아몬드를 회수하였다. 투과광으로 결정을 광학적으로 검사한 결과, 주위의 무색 다이아몬드 피막에 대해 대비되는 청색 다이아몬드 코어가 뚜렷하게 나타났다. 조합 다이아몬드 결정의 크기는 약 707 내지 500㎛였다.

Claims (11)

  1. 다이아몬드 코어, 및 상기 다이아몬드 코어를 완전히 둘러싸는 다이아몬드 피막을 포함하되, 상기 피막 다이아몬드가 코어 다이아몬드와 상이하고, 코어 다이아몬드와 피막 다이아몬드가 둘다 제품의 특성에 영향을 미치는 다이아몬드 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다이아몬드 코어가 다이아몬드 제품의 5 체적% 이상을 구성하는 다이아몬드 제품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    다이아몬드 피막이 다이아몬드 제품의 5 체적% 이상을 구성하는 다이아몬드 제품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    다이아몬드 피막이 다이아몬드 코어를 완전히 둘러싸는 다이아몬드 단층으로 형성된 다이아몬드 제품.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    다이아몬드 피막이 2개 이상의 다이아몬드 층으로 형성되고, 각각의 층이 부분적으로 또는 완전히 다이아몬드 코어를 둘러싸서, 전체적으로는 층들이 다이아몬드 코어를 완전히 둘러싸는 다이아몬드 제품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    코어가 천연 다이아몬드이고 피막이 합성 다이아몬드인 다이아몬드 제품.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    코어와 피막이 모두 합성 다이아몬드인 다이아몬드 제품.
  8. 제 7 항에 있어서,
    코어 다이아몬드가 용매/촉매를 사용하여 합성되고, 피막 다이아몬드가 다른 용매/촉매를 사용하여 합성된 다이아몬드 제품.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    다이아몬드 피막이 주로 쌍정 다이아몬드인 다이아몬드 제품.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    다이아몬드 피막이 주로 작은 면을 가지는 단결정인 다이아몬드 제품.
  11. 제 1 항에 있어서,
    실시예중 임의의 하나에 기술된 바와 실질적으로 같은 다이아몬드 제품.
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