JPH0350190A - 燃焼炎法ダイヤモンドの合成法 - Google Patents
燃焼炎法ダイヤモンドの合成法Info
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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〕
本発明は気相法ダイヤモンドの合成法の１種である燃焼
炎法ダイヤモンドの合成法に関し、より詳しくは耐摩耗
性、耐蝕性、高熱伝導性、広域光字的透明性、高電気抵
抗性等の優れた特性を有し、研磨材、研削材、超硬工具
材、光学用部材、電子材料等（ご有用な膜状及び粒状の
ダイヤモンドの合成法に関する。
炎法ダイヤモンドの合成法に関し、より詳しくは耐摩耗
性、耐蝕性、高熱伝導性、広域光字的透明性、高電気抵
抗性等の優れた特性を有し、研磨材、研削材、超硬工具
材、光学用部材、電子材料等（ご有用な膜状及び粒状の
ダイヤモンドの合成法に関する。
［従来の技術１
本件出願人らは燃焼炎中での非酸化性領域でのダイヤモ
ンドの合成法を開発し、第３５回応用物理学関係連合講
演会において講演予稿集第２分冊４３４頁２９ａ−Ｔ−
１として発表し、且つ特願昭６３−７１７５８号として
出願した０本件発明は前記の発明を実施する方法の改良
に関する。
ンドの合成法を開発し、第３５回応用物理学関係連合講
演会において講演予稿集第２分冊４３４頁２９ａ−Ｔ−
１として発表し、且つ特願昭６３−７１７５８号として
出願した０本件発明は前記の発明を実施する方法の改良
に関する。
従来、燃焼炎法ダイヤモンドの合成法では基板温度の制
御は水冷又は空冷等の手法で行っていたが基材によって
は十分な制御が行い得なかった。
御は水冷又は空冷等の手法で行っていたが基材によって
は十分な制御が行い得なかった。
［発明が解決しようとする課題］
燃焼炎法ダイヤモンドの合成に於ても一般の低圧気相法
ダイヤモンド合成と同様に、広い面積に効率的に均質な
ダイヤモンド析出を得ることが重要的な課題となってい
る。
ダイヤモンド合成と同様に、広い面積に効率的に均質な
ダイヤモンド析出を得ることが重要的な課題となってい
る。
又、特に析出ダイヤモンドの機械的な特性の応用、すな
わちダイヤモンド析出時の基板温度および析出終了後の
冷却過程における基板温度制御により析出ダイヤモンド
と基板の付着強度を増大させることが必要である。
わちダイヤモンド析出時の基板温度および析出終了後の
冷却過程における基板温度制御により析出ダイヤモンド
と基板の付着強度を増大させることが必要である。
［課題を解決するための手段］
本件発明者らはより安定し且つより均一な基板温度を制
御する手法に付き鋭意研究した結果、析出基板を低融点
金属又は無機化合物の溶融浴に接触させることにより前
記の課題を大幅に改善できることを見出し本件発明を完
成するに至った。
御する手法に付き鋭意研究した結果、析出基板を低融点
金属又は無機化合物の溶融浴に接触させることにより前
記の課題を大幅に改善できることを見出し本件発明を完
成するに至った。
すなわち、本件発明の要旨は燃焼炎法ダイヤモンドの合
成法において、ダイヤモンド析出基材の燃焼炎の吹付け
の反対側の面を融点１２００℃以下の金属、合金、又は
無機化合物の溶融浴に接触させて基材温度を制御するこ
とを特徴とする燃焼炎法ダイヤモンドの合成法にある。
成法において、ダイヤモンド析出基材の燃焼炎の吹付け
の反対側の面を融点１２００℃以下の金属、合金、又は
無機化合物の溶融浴に接触させて基材温度を制御するこ
とを特徴とする燃焼炎法ダイヤモンドの合成法にある。
以下、本発明の詳細な説明する。
ダイヤが生成する基材温度は５００−１３００℃の範囲
であると言われ、このためには融点が１２００℃以下の
金属、合金、又は無機化合物に析出基材を部分的に浸漬
させるのがよい。融点が１２００℃以下の金属、合金、
無機化合物としてはＰｂ、 Ｚｎ、Ｓｎ、 ＡＩ。
であると言われ、このためには融点が１２００℃以下の
金属、合金、又は無機化合物に析出基材を部分的に浸漬
させるのがよい。融点が１２００℃以下の金属、合金、
無機化合物としてはＰｂ、 Ｚｎ、Ｓｎ、 ＡＩ。
Ｃｕ、 Ｃｕ−Ａｇ合金、半田合金、ＮａＣ１その他ソ
ルトバス等に用いられるものが好ましい。
ルトバス等に用いられるものが好ましい。
これらのものはガスバーナーの燃焼炎自身の熱によって
融解せしめてもよいが、多くの場合、電熱ヒーター、シ
ースヒーター等によってスタート時、予熱を行って融液
化してダイヤモンド合成を行うのがよい。
融解せしめてもよいが、多くの場合、電熱ヒーター、シ
ースヒーター等によってスタート時、予熱を行って融液
化してダイヤモンド合成を行うのがよい。
本発明の基本的例を第１図に図示する。第１図において
、１は酸素−アセチレンバーナー ２は燃焼炎不完全燃
焼領域、３は超硬基板、４はＳＵＳ製低融点金属浴槽、
５は鉛の融液、６は基板位置調整支持台、７は低融点金
属の飛沫防止カバーである。第１図のように鉛の溶融浴
の中に超硬焼結板１ＩＣ−Ｇｏをダイヤモンドコーティ
ングする面を鉛溶融面より数ｌｌｌ１１の位置に保持し
て燃焼炎をダイヤモンド析出状態に調整しつつ基板に垂
直に吹きつけるようにしてダイヤモンドを基板表面に析
出させる。又、燃焼炎バーナーを基板上方に移動可能な
ようにセットすれば基板全面にわたってダイヤモンドを
析出させることができる。
、１は酸素−アセチレンバーナー ２は燃焼炎不完全燃
焼領域、３は超硬基板、４はＳＵＳ製低融点金属浴槽、
５は鉛の融液、６は基板位置調整支持台、７は低融点金
属の飛沫防止カバーである。第１図のように鉛の溶融浴
の中に超硬焼結板１ＩＣ−Ｇｏをダイヤモンドコーティ
ングする面を鉛溶融面より数ｌｌｌ１１の位置に保持し
て燃焼炎をダイヤモンド析出状態に調整しつつ基板に垂
直に吹きつけるようにしてダイヤモンドを基板表面に析
出させる。又、燃焼炎バーナーを基板上方に移動可能な
ようにセットすれば基板全面にわたってダイヤモンドを
析出させることができる。
本発明の特徴は低融点融液に基材の大半が浸されている
ため融点上の所定の温度に基材の温度が設定されるとと
もに、融液の比熱が大きいため安定性が高い。すなわち
、ダイヤモンドコーティング部位に近い部分がダイヤモ
ンド合成に好ましい基材温度（８００〜１１００℃）に
近い温度に設定される。従って燃焼炎に近い部分の熱が
金属浴に速やかに流されて定温度勾配が形成され、しか
も従来の水冷等の冷却法に比べて緩やかになり、これが
ためダイヤモンドコートがより均一性が高く、熱的急冷
の度合が小さいので付着力が高（なる。
ため融点上の所定の温度に基材の温度が設定されるとと
もに、融液の比熱が大きいため安定性が高い。すなわち
、ダイヤモンドコーティング部位に近い部分がダイヤモ
ンド合成に好ましい基材温度（８００〜１１００℃）に
近い温度に設定される。従って燃焼炎に近い部分の熱が
金属浴に速やかに流されて定温度勾配が形成され、しか
も従来の水冷等の冷却法に比べて緩やかになり、これが
ためダイヤモンドコートがより均一性が高く、熱的急冷
の度合が小さいので付着力が高（なる。
付着力はスクレーピング試験（ばくり強度試験）で水冷
方式が３〜４ ｋｇｆ ／ ｍｍ程度であるのに対して
鉛浴法では４〜５．２ ｋｇｆ ／ｍｍのものが容易に
得られる。
方式が３〜４ ｋｇｆ ／ ｍｍ程度であるのに対して
鉛浴法では４〜５．２ ｋｇｆ ／ｍｍのものが容易に
得られる。
次に前記した予熱、温度維持の方法を第２図に図示する
。第２図において符号３．４．５．７は第１図と同じで
あるから説明を省略し、８は熱電対、９はシースヒータ
ー ＩＯはヒーターコントローラー １１は電源である
。第２図のような装置を用いることによって金属又は無
機化合物の溶融浴を適度な温度に保つことが可能である
。
。第２図において符号３．４．５．７は第１図と同じで
あるから説明を省略し、８は熱電対、９はシースヒータ
ー ＩＯはヒーターコントローラー １１は電源である
。第２図のような装置を用いることによって金属又は無
機化合物の溶融浴を適度な温度に保つことが可能である
。
又、コーティング終了後の徐冷方法は第３図のような方
法をとってもよい。即ち第３図に於て１２は水槽、１３
は水導入管、１４は水排出管である。水槽１２中にＳＵ
Ｓ！！！低融点金属浴槽４に浸しておき鉛の融液な所定
の温度に維持しつつダイヤモンド合成を行う。コーティ
ング終了は酸素−アセチレンの燃焼を止めるとほぼ同時
にＳＵＳ製浴槽４を引き上げ徐冷する。本件発明者の実
験によると基板、すなわち鉛面側に当る裏面直下の温度
はコーティング終了時には９００℃であったが、約１５
分間程度で２５０℃まで冷却した。この効果によりダイ
ヤモンド膜と基板との付着力（スクレーピング試験機に
よる）はサンプル数１８の平均で５．０ｋｇｆ ／ｍｍ
と従来に比べ２０％以上も向上していることが判明した
。
法をとってもよい。即ち第３図に於て１２は水槽、１３
は水導入管、１４は水排出管である。水槽１２中にＳＵ
Ｓ！！！低融点金属浴槽４に浸しておき鉛の融液な所定
の温度に維持しつつダイヤモンド合成を行う。コーティ
ング終了は酸素−アセチレンの燃焼を止めるとほぼ同時
にＳＵＳ製浴槽４を引き上げ徐冷する。本件発明者の実
験によると基板、すなわち鉛面側に当る裏面直下の温度
はコーティング終了時には９００℃であったが、約１５
分間程度で２５０℃まで冷却した。この効果によりダイ
ヤモンド膜と基板との付着力（スクレーピング試験機に
よる）はサンプル数１８の平均で５．０ｋｇｆ ／ｍｍ
と従来に比べ２０％以上も向上していることが判明した
。
［実施例］
第３図に示す装置に於て、低融点金属浴槽ＳＵＳ製５０
Ｘ １００深さ４０ｍｍに８合目程度鉛を入れ、基板Ｗ
Ｃ−Ｃｏ焼結板１０（幅）ＸＳＤ（長さ）×５（板厚）
（ｍｍ）を基板上面から２ｍｍ浸漬させるようにセ
ットし、又基板に外接するように表面をＮｉ無電解メツ
キした加工銅板を鉛の飛沫防止用カバーとして設置した
。
Ｘ １００深さ４０ｍｍに８合目程度鉛を入れ、基板Ｗ
Ｃ−Ｃｏ焼結板１０（幅）ＸＳＤ（長さ）×５（板厚）
（ｍｍ）を基板上面から２ｍｍ浸漬させるようにセ
ットし、又基板に外接するように表面をＮｉ無電解メツ
キした加工銅板を鉛の飛沫防止用カバーとして設置した
。
アセチレン−酸素炎バーナーにアセチレン１ｌｆｆ／ｍ
ｉｎ、酸素ガス１Ｏｆｆ／ｍｉｎ （アセチレン／酸
素比１．１）を供給し、燃焼炎を形成し、火口〜基板表
面距離７ｍｍで基板に垂直にセットし、基板端より ３
．３ｍｍ／分の移動速度でバーナーを基板表面に平行に
移動してダイヤモンド膜のコーティングを行った。この
とき基板温度は９００℃に維持されていた。
ｉｎ、酸素ガス１Ｏｆｆ／ｍｉｎ （アセチレン／酸
素比１．１）を供給し、燃焼炎を形成し、火口〜基板表
面距離７ｍｍで基板に垂直にセットし、基板端より ３
．３ｍｍ／分の移動速度でバーナーを基板表面に平行に
移動してダイヤモンド膜のコーティングを行った。この
とき基板温度は９００℃に維持されていた。
コーティング処理後基板表面を光学顕微鏡で観察したと
ころ、ダイヤモンド自形を含んだ結晶が緻密に堆積した
膜状析出物が基板全面及び側面の１ｆｆＩｆｆｉ以上に
均一に析出していた。又、この膜の付着力をスクレーピ
ング試験で測定したところ４．７ｋｇｆ／ｎｕ＋＋であ
った。さらにこの析出膜のラマン分析測定の結果、ｉ−
カーボンをわずかに含む良質なダイヤモンドであること
を確認した。
ころ、ダイヤモンド自形を含んだ結晶が緻密に堆積した
膜状析出物が基板全面及び側面の１ｆｆＩｆｆｉ以上に
均一に析出していた。又、この膜の付着力をスクレーピ
ング試験で測定したところ４．７ｋｇｆ／ｎｕ＋＋であ
った。さらにこの析出膜のラマン分析測定の結果、ｉ−
カーボンをわずかに含む良質なダイヤモンドであること
を確認した。
［比較例］
実施例の鉛の融液による冷却の代りに従来行われている
水冷式のホルダーで行った以外は実施例と同様の条件で
試験を行った。
水冷式のホルダーで行った以外は実施例と同様の条件で
試験を行った。
基板上にコーティングされたダイヤモンド表面は実施例
の場合に比較して自形のでた結晶はやや少なく、ラマン
分光測定の結果でもｉ−カーボン成分がやや多かった。
の場合に比較して自形のでた結晶はやや少なく、ラマン
分光測定の結果でもｉ−カーボン成分がやや多かった。
このコーテイング膜の付着力はスクレーピング試験の結
果的３．１ｋｇｆ／ｍｍであった。
果的３．１ｋｇｆ／ｍｍであった。
本発明の方法により自形の発達したダイヤモンドの膜が
付着力の大きいものとして合成でき、例えばシェアリン
グ切断機の超硬ブレードへのコーティング等に好適に応
用される。
付着力の大きいものとして合成でき、例えばシェアリン
グ切断機の超硬ブレードへのコーティング等に好適に応
用される。
第１図は本発明の基本的な例を説明する正面図、第２図
は基板の回りの金属浴等の予熱、温度維持の方法を説明
する正面図、第３図は金属浴槽等を水冷させた例を説明
する正面図である。
は基板の回りの金属浴等の予熱、温度維持の方法を説明
する正面図、第３図は金属浴槽等を水冷させた例を説明
する正面図である。
Claims (2)
- （１）燃焼炎法ダイヤモンドの合成法において、ダイヤ
モンド析出基材の燃焼炎の吹付けの反対側の面を融点１
２００℃以下の金属、合金、又は無機化合物の溶融浴に
接触させて基材温度を制御することを特徴とする燃焼炎
法ダイヤモンドの合成法。 - （２）基材の上方にセットされた燃焼炎バーナーを移動
させることを特徴とする請求項１の燃焼炎法ダイヤモン
ドの合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18708189A JP2709148B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 燃焼炎法ダイヤモンドの合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18708189A JP2709148B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 燃焼炎法ダイヤモンドの合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350190A true JPH0350190A (ja) | 1991-03-04 |
| JP2709148B2 JP2709148B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=16199798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18708189A Expired - Fee Related JP2709148B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 燃焼炎法ダイヤモンドの合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709148B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011128134A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-30 | Satoru Takamori | 水中にあるコンクリート構造物の内部を調査する方法 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP18708189A patent/JP2709148B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011128134A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-30 | Satoru Takamori | 水中にあるコンクリート構造物の内部を調査する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2709148B2 (ja) | 1998-02-04 |
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