JPH01294599A - ダイヤモンドの合成法 - Google Patents
ダイヤモンドの合成法Info
- Publication number
- JPH01294599A JPH01294599A JP12457688A JP12457688A JPH01294599A JP H01294599 A JPH01294599 A JP H01294599A JP 12457688 A JP12457688 A JP 12457688A JP 12457688 A JP12457688 A JP 12457688A JP H01294599 A JPH01294599 A JP H01294599A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- carbon
- density energy
- electrode
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 abstract description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 abstract description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- -1 sintered graphite Chemical compound 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はダイヤモンドの合成法に関する。
(従来の技術)
研磨材等として用いるダイヤモンドの合成法として従来
から高圧法と低圧法が知られている。
から高圧法と低圧法が知られている。
高圧法は1500℃以上且つ6万気圧以上の条件下にお
いて行う方法であり、低圧法は特開昭62−23529
5号或いは特開昭83−20479号に開示されるよう
に、炭素を含むガスをプラズマ化するとともに高温に加
熱された基板上で合成する方法である。そして、最近で
は設備等の関係から低圧法が主として利用されている。
いて行う方法であり、低圧法は特開昭62−23529
5号或いは特開昭83−20479号に開示されるよう
に、炭素を含むガスをプラズマ化するとともに高温に加
熱された基板上で合成する方法である。そして、最近で
は設備等の関係から低圧法が主として利用されている。
(発明が解決しようとする課題)
上述した低圧法によってダイヤモンドを合成するには、
炭化水素を導入し減圧下でプラズマを発生するための容
器が必要となる。
炭化水素を導入し減圧下でプラズマを発生するための容
器が必要となる。
このように容器を用いた閉鎖系の合成装置は装置自体が
複雑になるとともに原料ガスを容器内に多量に導入する
と所定の真空度を保てずプラズマを発生できないので、
原料ガスの導入量も少なくせざるを得す、合成効率を向
上することができない。
複雑になるとともに原料ガスを容器内に多量に導入する
と所定の真空度を保てずプラズマを発生できないので、
原料ガスの導入量も少なくせざるを得す、合成効率を向
上することができない。
(課題を解決するための手段)
上記課題を解決すべく本発明は、炭素又は炭素を含む素
材に直流アーク、プラズマアーク或いはレーザビーム等
の高密度エネルギービームを照射して素材の構造をダイ
ヤモンドの構造に転化し、これを急冷することでダイヤ
モンド構造のまま常温に戻すようにした。
材に直流アーク、プラズマアーク或いはレーザビーム等
の高密度エネルギービームを照射して素材の構造をダイ
ヤモンドの構造に転化し、これを急冷することでダイヤ
モンド構造のまま常温に戻すようにした。
(作用)
高密度エネルギービームを六方晶で電子配置がsp2構
造の炭素素材に照射して高温状態とすると、素材は立方
晶でSP3構造のダイヤモンドとなり、これを急冷する
ことで開放系で目的とするダイヤモンドが得られる。
造の炭素素材に照射して高温状態とすると、素材は立方
晶でSP3構造のダイヤモンドとなり、これを急冷する
ことで開放系で目的とするダイヤモンドが得られる。
(実施例)
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第1図は高密度エネルギービームとして直流アークを用
いた合成方法の概略図であり、図中1は素材、2はアー
クを発生する電極、3は冷却ガスの導入バイブであり、
素材1としては焼結黒鉛、未焼結黒鉛、黒鉛粉、カーボ
ンブラックなどの炭素単体の他に、炭素を含有する化合
物を用いるか、これらの素材をペースト状にして基板等
に塗布するか、更には炭素鋼や鋳鉄等のように炭素を含
む金属材料でもよい。
いた合成方法の概略図であり、図中1は素材、2はアー
クを発生する電極、3は冷却ガスの導入バイブであり、
素材1としては焼結黒鉛、未焼結黒鉛、黒鉛粉、カーボ
ンブラックなどの炭素単体の他に、炭素を含有する化合
物を用いるか、これらの素材をペースト状にして基板等
に塗布するか、更には炭素鋼や鋳鉄等のように炭素を含
む金属材料でもよい。
また、電8i2としては一般的な金属電極でもよいが、
黒鉛電極を用いるのが好ましく、冷却ガスとしてはAr
、N2.Co2.H,、NHs又はこれらの混合ガス等
を用いる。
黒鉛電極を用いるのが好ましく、冷却ガスとしてはAr
、N2.Co2.H,、NHs又はこれらの混合ガス等
を用いる。
以上の直流アークを用いてダイヤモンドを合成するには
、電圧を30〜220Vで電流を50〜300A例えば
70vで15OAの条件テアーク径を3mm程度とし、
電極2を0.1〜1.0m/secの速度で穆動せしめ
、アークによって組材1表面を走査する。
、電圧を30〜220Vで電流を50〜300A例えば
70vで15OAの条件テアーク径を3mm程度とし、
電極2を0.1〜1.0m/secの速度で穆動せしめ
、アークによって組材1表面を走査する。
このように直流アークによって組材1表面を走査するこ
とで、素材が高温状態となる。そして素材が高温状態と
なると、炭素原子同士の結合がSF3からS23へと転
化し、これに伴フて結晶構造が六法晶から立方晶へ変化
し、ダイヤモンド構造になる。
とで、素材が高温状態となる。そして素材が高温状態と
なると、炭素原子同士の結合がSF3からS23へと転
化し、これに伴フて結晶構造が六法晶から立方晶へ変化
し、ダイヤモンド構造になる。
そして、上記の高温状態で安定なダイヤモンド構造は急
冷されることで、SF3及び立方晶を保ったまま常温に
なり、多結晶ダイヤモンドが得られる。ここで冷却速度
としては103℃/sec以上とするのが好ましく、こ
の冷却速度以下であると、グラファイトが多量に生成さ
れる。
冷されることで、SF3及び立方晶を保ったまま常温に
なり、多結晶ダイヤモンドが得られる。ここで冷却速度
としては103℃/sec以上とするのが好ましく、こ
の冷却速度以下であると、グラファイトが多量に生成さ
れる。
第2図は高密度エネルギービームとしてレーザビームを
用いた合成方法を示す概略図であり、ビーム径を3mm
以下(例えば0.5mm)とし、0 、 1〜1 、0
m/secmの速度で素材1表面を走査し、同時に急冷
する。尚、レーザビームを用いる場合には、レーザ出力
を130〜170wattとして、エネルギー密度が1
00〜200 kcal/cm2となるようにする。こ
れは100 kcal、7cm2未満であるとSF3か
らS23への転化が起こりにくくダイヤモンドの生成が
できず、200 kcal/cm”を超えると、素材が
高温になり過ぎ冷却速度が遅くなり、却って転化効率が
低下することによる。
用いた合成方法を示す概略図であり、ビーム径を3mm
以下(例えば0.5mm)とし、0 、 1〜1 、0
m/secmの速度で素材1表面を走査し、同時に急冷
する。尚、レーザビームを用いる場合には、レーザ出力
を130〜170wattとして、エネルギー密度が1
00〜200 kcal/cm2となるようにする。こ
れは100 kcal、7cm2未満であるとSF3か
らS23への転化が起こりにくくダイヤモンドの生成が
できず、200 kcal/cm”を超えると、素材が
高温になり過ぎ冷却速度が遅くなり、却って転化効率が
低下することによる。
また、レーザビームを用いる場合には、素材1を負極又
は正極に接続しておくのが好ましい。即ち、炭素原子の
結合をsp’からSF3に転化させるには熱的な励起の
他に、電子的な励起も有効であり、素材1を一方の電極
に接続することで一種のコンデンサーが形成され、レー
ザビームを照射することで静電話導により電子励起が生
じ、その結果、熱的励起との相乗効果によってダイヤモ
ンドの合成効率が大巾に向上する。
は正極に接続しておくのが好ましい。即ち、炭素原子の
結合をsp’からSF3に転化させるには熱的な励起の
他に、電子的な励起も有効であり、素材1を一方の電極
に接続することで一種のコンデンサーが形成され、レー
ザビームを照射することで静電話導により電子励起が生
じ、その結果、熱的励起との相乗効果によってダイヤモ
ンドの合成効率が大巾に向上する。
(発明の効果)
以上に説明した如く本発明方法によれば、常圧且つ開放
系でダイヤモンドの合成を行うため、従来法に比べ気密
なチャンバー(容器)や吸引装置が不要となり装置の簡
略化が達成でき、また本発明方法によれば数μmから1
mm厚程度のダイヤモンドまで合成でき、従来法による
合成速度が約180μm/hであるのに対し 程
度の速度で合成でき、飛躍的に合成速度が向上する。
系でダイヤモンドの合成を行うため、従来法に比べ気密
なチャンバー(容器)や吸引装置が不要となり装置の簡
略化が達成でき、また本発明方法によれば数μmから1
mm厚程度のダイヤモンドまで合成でき、従来法による
合成速度が約180μm/hであるのに対し 程
度の速度で合成でき、飛躍的に合成速度が向上する。
第1図及び第2図はいずれも本発明方法の概略を示す図
である。 尚、図面中1は素材、2は電極、3は冷却パイプである
。
である。 尚、図面中1は素材、2は電極、3は冷却パイプである
。
Claims (1)
- 炭素又は炭素を含む素材に高密度エネルギービームを照
射することで素材の構造をダイヤモンド構造に転化し、
次いで常温まで急冷するようにしたことを特徴とするダ
イヤモンドの合成法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12457688A JPH01294599A (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | ダイヤモンドの合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12457688A JPH01294599A (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | ダイヤモンドの合成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01294599A true JPH01294599A (ja) | 1989-11-28 |
Family
ID=14888894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12457688A Pending JPH01294599A (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | ダイヤモンドの合成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01294599A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5973490A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 結晶製造方法 |
JPS60195094A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
JPS60251199A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド単結晶の製造法 |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP12457688A patent/JPH01294599A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5973490A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 結晶製造方法 |
JPS60195094A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | ダイヤモンド薄膜の製造方法 |
JPS60251199A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイヤモンド単結晶の製造法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4769064A (en) | Method for synthesizing ultrafine powder materials | |
Johnston et al. | Reactive laser ablation synthesis of nanosize alumina powder | |
NO176885C (no) | Anvendelse av rent karbon i form av karbonpartikler som anodemateriale til aluminiumfremstilling | |
US5154945A (en) | Methods using lasers to produce deposition of diamond thin films on substrates | |
JP4256012B2 (ja) | 燃焼合成反応によるBN、AlN又はSi3N4の製造方法 | |
JPH03275596A (ja) | 水素プラズマジェットを用いた六方晶ダイヤモンドの合成法 | |
JPH01294599A (ja) | ダイヤモンドの合成法 | |
US5605759A (en) | Physical vapor deposition of diamond-like carbon films | |
JP3500423B2 (ja) | ナノダイヤモンドとその製造方法 | |
US4889665A (en) | Process for producing ultrafine particles of ceramics | |
Kikuchi et al. | Diamond synthesis by CO2 laser irradiation | |
CN108946733B (zh) | 一种等离子体室温诱导自蔓延反应制备纳米碳化钛粉末的方法 | |
JPS60122794A (ja) | ダイヤモンドの低圧気相合成法 | |
JPS63277767A (ja) | 高圧相窒化ホウ素の気相合成法 | |
JP4354566B2 (ja) | 燃焼合成反応による無機化合物の製造方法 | |
JPS6259507A (ja) | Ti窒化物超微粉の製造方法及びその装置 | |
JPH0341435B2 (ja) | ||
JPS60246208A (ja) | 窒化ホウ素の製造方法 | |
JP2774439B2 (ja) | ダイヤモンドの合成方法 | |
JPH03208893A (ja) | ダイヤモンド膜の合成方法および装置 | |
JPH01290594A (ja) | Co,co↓2を炭素源とするダイヤモンドの高速合成法 | |
JPH03215309A (ja) | 炭化ホウ素の微粒子製造方法 | |
JP2633620B2 (ja) | 炭化ケイ素ウィスカの生成方法 | |
JPS62100500A (ja) | チタン炭窒化物の単結晶の製造法 | |
JPH02279594A (ja) | ダイヤモンド膜の製造方法 |