JPH01157497A - 粒状ダイヤモンドの製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高温プラズマを用いる粒状ダイヤモンドの製造
法に関する。

従来技術 本出願人はさきに、直流、低周波交流、高周波またはマ
イクロ波を用いて発生させた高温プラズマから、冷ガス
や冷媒による急冷、冷却壁による急冷あるいは熱膨張に
よる急冷により、気相中で粉末ダイヤモンドの合成が可
能であることを見出した（特願昭６０−２９５７３９号
、同６１−２５２３９１号）。

しかし、これらの方法では、生成したダイヤモンド粉体
のプラズマ内滞在時間が短いため、大きな（〉１μｓ＋
）粒状ダイヤモンドの製造は困難であった。また、揮発
性炭化水素と水素の混合ガスの低温プラズマ空間中で粉
体を流動させることにより多結晶ダイヤモンドを合成す
る方法を見出した（特願昭５８−８２５８号）。しかし
、この方法では、ダイヤモンドの析出速度がおそ　、 専い（３〜７μ−八）という欠点があった。

発明の目的 本発明はこれらの問題点を解決せんとするものであり、
その目的は高温プラズマを使用し、急冷等の手段を必要
とせず、粒径の大きな粒状ダイヤモンドを高速で製造す
る方法を提供せんとするものである。

発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく研究の結果、高温プラ
ズマ中で、ダイヤモンド粉末、金属粉末または無機質粉
末を、振動板もしくは噴出ガス流またはこの併用により
分散浮遊流動させて該粉末表面にダイヤモンドを析出さ
せると、高温プラズマによる粉末温度の過度の上昇がな
く、ダイヤモンドの成長に都合のよい温度に保ち得られ
、また滞在時間も増加し、粒径の大きい粒状ダイヤモン
ドが製造し得られることを知見した。この知見に基づい
て本発明を完成した。

本発明の要旨は、 炭化水素ガス、水素ガス及び不活性ガスから選ばれた単
独ガスまたは混合ガスに、放電によりガス温度１７００
に以上の高温プラズマを発生させ、該プラズマ中で有機
化合物または炭素材を分解または蒸発させて得られる気
体から、粉状ダイヤモンドを製造する方法において、プ
ラズマ中にダイヤモンド、金属または無機質の粉末を振
動板もしくは噴出ガス流またはこの併用により分散浮遊
流動させて、それら粉末の表面にダイヤモンドを析出さ
せることを特徴とする粒状ダイヤモンドの製造法、にあ
る。

法、（３）プラズマに用いるガス以外のガス流による方
法またはこれらの組合せによって行うことかで１きる。

高温プラズマの温度は１７００に以上であることが望ま
しく、これより低いとダイヤモンドの析出速度がおそく
なる。放電に用いる電源は、直流、低周波交流、高周波
、マイクロ波いずれでもよく、また有電極、無電極いず
れでもよい。

プラズマ発生用ガスとしては、炭化水素ガス、アルゴン
、ヘリウム等の不活性ガス、あるいは水素ガスの単独ま
たは混合ガスが用いられる。

不活性ガス、水素ガスを用いる場合は、炭素源として有
機化合物または炭素材を混入する。

有機化合物としては、プラズマ中で分解し、炭素を含む
イオン種、ラジカル種を生成し得るものであれば、ガス
状、液状、固体状のいずれでもよい。例えば、メタン、
エタン、プロパン、ブタン。

エチレン、ベンゼン等の炭化水素、ポリエチレン。

ポリプロピレン等の高分子物質、アルコール、アセトン
、アミン、塩化メチル、チオフェン、トリエチルフォス
フイン等の含酸素、含窒素、含ハロゲン、含硫黄、含リ
ンの有機化合物が挙げられる。

また、水素ガスあるいは炭化水素をプラズマ中に混合す
る場合には炭素源として一酸化炭素、二酸化炭素を用い
ることができ、固形炭素源としては黒鉛が用いられる。

プラズマのガス圧は、１０−４〜５Ｘ１０”気圧が用い
られる。低い圧力ではダイヤモンドの析出速度がおそく
、高い圧力では容器の取り扱いに手数がかかる。

分散浮遊させる粉末としては、ダイヤモンド粉末、アル
ミナ等のセラミックス粉末、シリコン等の半導体粉末、
モリブデン、ステンレス等の金属粉末が挙げられる。

本発明の方法を実施する装置甚図面に基づいて説明する
。第１図は高周波放電を用いて高温プラズマを発生させ
、基体粉末を噴流ガス、と振動板を振動させて分散浮遊
させる場合、第２図は直流放電を用いて高温プラズマを
発生させ、プラズマ流及び別の噴流ガスを用いて基体粉
末を分散浮遊させる場合における実施態様図である。

第１図において、１は高周波プラズマトーチ、２は高周
波電源、３は基体となる粉末、５は反応室、６は排気装
置、７はガス供給装置、８〜８″はガス流１ｍ節バルブ
、９はガス噴出用ノズル（粉末の分散浮遊用）、ｌＯは
振動板、１１は電磁石、１２は電磁石用電源を示す。操
作手順は、先ず排気装置６により反応室５を真空排気し
た後、バルブ８’、８’を通じてプラズマ発生用ガスを
流す。

またバルブ８′より粉体流動用ガスを流して振動板１０
を振動させて基体となる粉末３を分散浮遊・流動させた
後、高周波電源２より電力をワークコ高温 イル１３に供給して無プラズマを発生させ、バルプ８よ
り原料ガスあるいは１４より固体または流体の原料を供
給して、基体の粉末３上にダイヤモンドを析出させる。

第２図において、２１は直流プラズマトーチ、２２は直
流電源であり、他は第１図と同様である。

操作手順は基体の粉末３の分散浮遊・流動をプラズマガ
ス流とガス噴出用ノズル９よりの噴出ガス流の両者で行
い、また第１図における高周波電源に代え、直流電源２
２を用いることが相違するが、他は第１図と同じである
。

実施例１゜ 第１図の装置を用い、反応室５に粒径４０ｒＩ１１のダ
イヤモンド粉末を入れ、該粉末をガス噴出ノズル９より
アルゴン３０　ｊ！　／ｗｉｎを吹出した流れと電磁石
１１により振動板１０を振動させることにより分散浮遊
・流動させた。ここに、バルブ８よりアルコール蒸気１
．２　ｇ／ｗｉｎとアルゴン４４！／ｍｉｎの混合ガス
、バルブ８′よりアルゴン２　ｆ／ｍｉｎ、バルブ８′
よりアルゴン１０　ｊ！　／ｓｉｎと水素１２　Ｉｌ／
ｌｌｌ１ｎの混合ガスを流し、周波数４ＭＨｚ、真空管
プレート入力実施例２゜ 第２図の装置を用い、反応室５に粒径１５０μｍのアル
ミナ粉末を入れ、バルブ８よりアルゴン２５ｊ！／Ｉｌ
＋ｉｎを吹出して粉末を分散浮遊流動化させた。

これにバルブ８よりアルゴン２５１．　／ｍｉｎと水素
５ｊ！／ｍｉｎの混合ガスを、バルブ８′よりメタン１
．２ダイヤモンドでコーティングされた粒子が得られた
。

発明の効果 本発明の方法によると、従来法における急冷等の手段を
必要とせず、しかも従来法では得難かった粒径の大きい
粒状ダイヤモンドが容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法実施する装置の実施態様図で、第１
図は高周波放電を用い、噴流ガスと振動板を振動させる
ことにより粉末を分散浮遊流動させる場合、第２図は直
流放電を用い、プラズマ流と他の噴流ガスとにより粒子
を分散浮遊流動させる場合における装置を示す。 １：高周波プラズマトーチ、 ２：高周波発振機、　　３：基体となる粉末、５：反応
室、　　　　　６：排気装置、７：ガス供給装置、　　
８〜８“：バルブ、９：ガス噴出用ノズル、１０：振動
板、１１：電磁石、　　　　　１２：電磁石用電源、１
３：ワークコイル、 １４：固体、液体原料導入装置、 ２１：直流プラズマトーチ、 ２２：直流電源。 一５ε 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭化水素ガス、水素ガス及び不活性ガスから選ばれた単
   独ガスまたは混合ガスに、放電によりガス温度１７００
   Ｋ以上の高温プラズマを発生させ、該プラズマ中で有機
   化合物または炭素材を分解または蒸発させて得られる気
   体から、粉状ダイヤモンドを製造する方法において、プ
   ラズマ中にダイヤモンド、金属または無機質の粉末を振
   動板もしくは噴出ガス流またはこの併用により分散浮遊
   流動させて、それら粉末の表面にダイヤモンドを析出さ
   せることを特徴とする粒状ダイヤモンドの製造法。