JPH0263542A - ダイヤモンド粉末の合成法 - Google Patents
ダイヤモンド粉末の合成法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J2203/065—Composition of the material produced
- B01J2203/0655—Diamond
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- 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粉末の合成法に関する。
更に詳しくは、火薬の燃焼ガスで加速した飛翔板を原料
容器に高速で衝突させて高温高圧を発生させてダイヤモ
ンドを合成する所謂衝撃波による高温加圧下でのダイヤ
モンド粉末の合成法の改良に関する。
容器に高速で衝突させて高温高圧を発生させてダイヤモ
ンドを合成する所謂衝撃波による高温加圧下でのダイヤ
モンド粉末の合成法の改良に関する。
従来技術
従来の衝撃波によるダイヤモンド粉末の合成法は、黒鉛
や非晶質炭素を出発物質として用い、これに衝撃波を与
えて、マルテンサイト変態的な転移による固相反応を起
こさせるかあるいは炭素原子の拡散速度を高めるため液
相を介在させる方法であった。
や非晶質炭素を出発物質として用い、これに衝撃波を与
えて、マルテンサイト変態的な転移による固相反応を起
こさせるかあるいは炭素原子の拡散速度を高めるため液
相を介在させる方法であった。
即ち、従来の方法は固相反応あるいはこれに液相を介在
させた反応によりダイヤモンド粉末の合成する方法であ
った。しかもこれらの方法では３００〜１５００ｋｂａ
ｒの比較的強い衝撃波を必要とし、それだけ装置も強固
なものを要し、コスト高となる問題点もあった。
させた反応によりダイヤモンド粉末の合成する方法であ
った。しかもこれらの方法では３００〜１５００ｋｂａ
ｒの比較的強い衝撃波を必要とし、それだけ装置も強固
なものを要し、コスト高となる問題点もあった。
発明の目的
本発明は出発原料を従来法と変えて炭酸塩を出発原料と
し、衝撃波加圧中に分解反応と還元反応を同時に行わし
めて遊離炭素を生成させ、かつ遊離炭素をダイヤモンド
化するという気相反応も同時に行うダイヤモンド粉末の
合成法を提供することを目的とする。
し、衝撃波加圧中に分解反応と還元反応を同時に行わし
めて遊離炭素を生成させ、かつ遊離炭素をダイヤモンド
化するという気相反応も同時に行うダイヤモンド粉末の
合成法を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、出発
原料として炭酸塩を用い、これに炭酸ガスを還元する粉
状金属を混合し、この混合物を加圧成形したものに衝撃
波を与えると、炭酸塩は分解し、生成炭酸ガスは還元性
金属により還元されて遊離炭素を生成し、遊離炭素をダ
イヤモンド化し得ると言う新知見を得た。この新知見に
基づいて本発明を完成した。
原料として炭酸塩を用い、これに炭酸ガスを還元する粉
状金属を混合し、この混合物を加圧成形したものに衝撃
波を与えると、炭酸塩は分解し、生成炭酸ガスは還元性
金属により還元されて遊離炭素を生成し、遊離炭素をダ
イヤモンド化し得ると言う新知見を得た。この新知見に
基づいて本発明を完成した。
本発明の要旨は、
衝撃波によって瞬間的に発生する高温高圧を利用してダ
イヤモンドを合成する方法において、粒度１００ミクロ
ン以下の炭酸塩を炭素源とし、該炭酸塩に還元性金属粉
末を該金属が６７モル％以上である割合に混合して加圧
成形し、該成形体に１００〜５００ ｋｂａｒの衝撃圧
縮を行うことを特徴とするダイヤモンド粉末の合成法、
にある。
イヤモンドを合成する方法において、粒度１００ミクロ
ン以下の炭酸塩を炭素源とし、該炭酸塩に還元性金属粉
末を該金属が６７モル％以上である割合に混合して加圧
成形し、該成形体に１００〜５００ ｋｂａｒの衝撃圧
縮を行うことを特徴とするダイヤモンド粉末の合成法、
にある。
本発明における衝撃圧縮は、火薬の燃焼ガスによって飛
翔体を加速し、試料を収容した容器に衝突させて衝撃波
を発生させることによって行う。
翔体を加速し、試料を収容した容器に衝突させて衝撃波
を発生させることによって行う。
これにより試料にダイヤモンド合成に必要な高圧力と温
度を与える。衝撃波加圧による発熱は衝撃圧力、被衝撃
体の材質、試料成形体の空孔率に依存する。
度を与える。衝撃波加圧による発熱は衝撃圧力、被衝撃
体の材質、試料成形体の空孔率に依存する。
本発明において用いる炭酸塩は衝撃波加圧時に分解して
炭酸ガスを生成し、これを還元性金属で遊離炭素を生成
する。従って該炭酸塩は常圧下で低温で分解し易いもの
であることが好ましく、例えば、炭酸マグネシウム、炭
酸鉄、炭酸亜鉛等が挙げられる。その粒度は１００ ミ
クロン以下、好ましくは１０ミクロン以下のものがよい
。この炭酸塩に炭酸ガスを還元して遊離炭素を生成させ
る還元性金属粉末を混合し加圧成形する。還元性金属と
しては、鉄、アルミニウム、マグネシウム等が挙げられ
る。この金属粉末の粒度は反応性をよくするため、１０
０ ミクロン以下、好ましくは５ミクロン以下のものが
よい。その混合割合は該金属が６７モル％以上である。
炭酸ガスを生成し、これを還元性金属で遊離炭素を生成
する。従って該炭酸塩は常圧下で低温で分解し易いもの
であることが好ましく、例えば、炭酸マグネシウム、炭
酸鉄、炭酸亜鉛等が挙げられる。その粒度は１００ ミ
クロン以下、好ましくは１０ミクロン以下のものがよい
。この炭酸塩に炭酸ガスを還元して遊離炭素を生成させ
る還元性金属粉末を混合し加圧成形する。還元性金属と
しては、鉄、アルミニウム、マグネシウム等が挙げられ
る。この金属粉末の粒度は反応性をよくするため、１０
０ ミクロン以下、好ましくは５ミクロン以下のものが
よい。その混合割合は該金属が６７モル％以上である。
この金属は炭酸ガスを還元する作用のほか冷却媒体とし
ても作用し、６７モル％未満ではその効果を十分達成し
難い。
ても作用し、６７モル％未満ではその効果を十分達成し
難い。
混合物の加圧成形は空孔率４０％以下の成形体とするこ
とが好ましい、それは成形体中の空孔を少なくし、温度
の過度の上昇を防ぐためである。
とが好ましい、それは成形体中の空孔を少なくし、温度
の過度の上昇を防ぐためである。
この成形体に加える衝撃圧力は１００〜５００ ｋｂａ
ｒであることが好ましい。１００ ｋｂａｒ未満ではダ
イヤモンドを生成し難＜ 、５００ ｋｂａｒを超える
と、過度の発熱を起こし、試料容器を破損し回収が不可
能となる。
ｒであることが好ましい。１００ ｋｂａｒ未満ではダ
イヤモンドを生成し難＜ 、５００ ｋｂａｒを超える
と、過度の発熱を起こし、試料容器を破損し回収が不可
能となる。
衝撃圧縮により得りれた試料からダイヤモンド粉末を分
離する。その方法としては、該試料を濃硝酸に塩素酸ナ
トリウムを溶解し、これを沸点近くまで加熱した液で処
理する方法、あるいは塩酸による処理が挙げられる。衝
撃圧縮の手段は従来法と同様に行うことができる。
離する。その方法としては、該試料を濃硝酸に塩素酸ナ
トリウムを溶解し、これを沸点近くまで加熱した液で処
理する方法、あるいは塩酸による処理が挙げられる。衝
撃圧縮の手段は従来法と同様に行うことができる。
発明の効果
本発明は従来法における出発原料とは全く異なる炭酸塩
を用い、衝撃波による圧縮時に分解・還元の反応により
遊離炭素を生成させ、これをダイヤモンドに変換すると
いう全く新しい方法を開拓提供し得たものである。これ
により従来法におけるよりも低衝撃圧である１００ ｋ
ｂａｒでもダイヤモンド粉末の合成を可能にし、低コス
トでダイヤモンド粉末が得られる。
を用い、衝撃波による圧縮時に分解・還元の反応により
遊離炭素を生成させ、これをダイヤモンドに変換すると
いう全く新しい方法を開拓提供し得たものである。これ
により従来法におけるよりも低衝撃圧である１００ ｋ
ｂａｒでもダイヤモンド粉末の合成を可能にし、低コス
トでダイヤモンド粉末が得られる。
実施例
粒度１０ミクロンの炭酸マグネシウム３０重量％、粒度
５ミクロンの鉄粉７０重量％を混合し、この混合粉体４
を第１図に示すステンレス製試料容器３に充填し、プレ
ス加圧により試料容器中の粉末を圧縮して空孔率２０％
とした。その後、ネジ部５及び６によってねししめした
。この試料容器３を鉄製収納容器２の中心に位置する挿
入孔に挿入し、全体をリング１の中に入れ、回収アセン
ブリーとした。この試料容器に一段式火薬銃法で加速し
た飛翔体を衝突させて衝撃波を発生させ、これを試料中
に通過させた。この際の衝突速度は１７００ｍ／秒、初
期圧力は２００ ｋｂａｒ、ピーク圧力は４００ ｋｂ
ａｒであった。衝撃圧縮後、試料容器３から試料を取り
出し、Ｘ線粉末回折法で格子定数４．２９３±０．００
２人のマグネシオウスタイトが同定され、次の反応が起
きていることが確認された。
５ミクロンの鉄粉７０重量％を混合し、この混合粉体４
を第１図に示すステンレス製試料容器３に充填し、プレ
ス加圧により試料容器中の粉末を圧縮して空孔率２０％
とした。その後、ネジ部５及び６によってねししめした
。この試料容器３を鉄製収納容器２の中心に位置する挿
入孔に挿入し、全体をリング１の中に入れ、回収アセン
ブリーとした。この試料容器に一段式火薬銃法で加速し
た飛翔体を衝突させて衝撃波を発生させ、これを試料中
に通過させた。この際の衝突速度は１７００ｍ／秒、初
期圧力は２００ ｋｂａｒ、ピーク圧力は４００ ｋｂ
ａｒであった。衝撃圧縮後、試料容器３から試料を取り
出し、Ｘ線粉末回折法で格子定数４．２９３±０．００
２人のマグネシオウスタイトが同定され、次の反応が起
きていることが確認された。
ＭｇＣ０＋＋２Ｆｅ−ＭｇＯＨ２ＦｅＯ＋Ｃこの試料を
塩酸処理により、未反応マグネサイト、鉄及びマグネシ
オウスタイトを除去し、不溶残留物を採取し粉末結晶を
得た。この結晶を電子線回折により大方晶ダイヤモンド
であることが確認された。
塩酸処理により、未反応マグネサイト、鉄及びマグネシ
オウスタイトを除去し、不溶残留物を採取し粉末結晶を
得た。この結晶を電子線回折により大方晶ダイヤモンド
であることが確認された。
第１図は本発明の方法を実施するのに用いる回収アセン
ブリーの一実施例の概略図である。 １：リング、 ２：試料容器の収納容器、３：
試料容器、 ４：試料（混合粉体の加圧成形体）、 ５．６：ネジ部。
ブリーの一実施例の概略図である。 １：リング、 ２：試料容器の収納容器、３：
試料容器、 ４：試料（混合粉体の加圧成形体）、 ５．６：ネジ部。
Claims (1)
- 衝撃波によって瞬間的に発生する高温高圧を利用してダ
イヤモンドを合成する方法において、粒度１００ミクロ
ン以下の炭酸塩を炭素源とし、該炭酸塩に還元性金属粉
末を該金属が６７モル％以上である割合に混合して加圧
成形し、該成形体に１００〜５００ｋｂａｒの衝撃圧縮
を行うことを特徴とするダイヤモンド粉末の合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21388788A JPH0263542A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | ダイヤモンド粉末の合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21388788A JPH0263542A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | ダイヤモンド粉末の合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263542A true JPH0263542A (ja) | 1990-03-02 |
| JPH0476733B2 JPH0476733B2 (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=16646662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21388788A Granted JPH0263542A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | ダイヤモンド粉末の合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0263542A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100484871C (zh) | 2002-11-15 | 2009-05-06 | 中国科学技术大学 | 一种制备金刚石或金刚石和石墨混合物的方法 |
| EP2075055A4 (en) * | 2006-09-01 | 2015-04-08 | Kuraray Co | TARGET IMPACT CAPSULE AND IMPACT COMPRESSOR |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210350A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-30 | Japan Science & Technology Corp | ダイヤモンド粉末の合成方法 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21388788A patent/JPH0263542A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100484871C (zh) | 2002-11-15 | 2009-05-06 | 中国科学技术大学 | 一种制备金刚石或金刚石和石墨混合物的方法 |
| EP2075055A4 (en) * | 2006-09-01 | 2015-04-08 | Kuraray Co | TARGET IMPACT CAPSULE AND IMPACT COMPRESSOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0476733B2 (ja) | 1992-12-04 |
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