JPH0474316B2 - - Google Patents
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- JPH0474316B2 JPH0474316B2 JP63091015A JP9101588A JPH0474316B2 JP H0474316 B2 JPH0474316 B2 JP H0474316B2 JP 63091015 A JP63091015 A JP 63091015A JP 9101588 A JP9101588 A JP 9101588A JP H0474316 B2 JPH0474316 B2 JP H0474316B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は燃焼炎によるダイヤモンド状炭素の合
成法に関する。ダイヤモンド状炭素は平滑な面と
する切削材、耐摩耗材料として有用なものであ
る。
成法に関する。ダイヤモンド状炭素は平滑な面と
する切削材、耐摩耗材料として有用なものであ
る。
従来技術
本発明者らはさきに従来の高周波熱プラズマ
法、直流アーク法によるダイヤモンド合成法にお
けるような高価な装置を使用することなく、安価
な炭化水素、水素等の燃焼炎利用によるダイヤモ
ンドの合成法を開発した。即ち、炭素水素、水素
の単独または混合ガスと酸素ガスまたは空気の
600℃以上の燃焼炎中で、有機化合物または炭素
材を分解・蒸発・解離させて炭素を励起し、これ
に炭素に対し50倍以上の水素を混合した気体を
600〜1200℃に保持した基板に当てるかあるいは
その気相中でダイヤモンドを析出させた。（特願
昭63−28133） 発明の目的 本発明の目的は、炭化水素、水素等の燃焼炎を
利用する方法で、ダイヤモンド状炭素を合成する
方法を提供しようとするものである。
法、直流アーク法によるダイヤモンド合成法にお
けるような高価な装置を使用することなく、安価
な炭化水素、水素等の燃焼炎利用によるダイヤモ
ンドの合成法を開発した。即ち、炭素水素、水素
の単独または混合ガスと酸素ガスまたは空気の
600℃以上の燃焼炎中で、有機化合物または炭素
材を分解・蒸発・解離させて炭素を励起し、これ
に炭素に対し50倍以上の水素を混合した気体を
600〜1200℃に保持した基板に当てるかあるいは
その気相中でダイヤモンドを析出させた。（特願
昭63−28133） 発明の目的 本発明の目的は、炭化水素、水素等の燃焼炎を
利用する方法で、ダイヤモンド状炭素を合成する
方法を提供しようとするものである。
発明の構成
本発明者らは、前記の炭化水素、水素の燃焼炎
利用によるダイヤモンド合成法について研究を重
ねた結果、励起された炭素中に通ずる水素量によ
つてダイヤモンド状炭素を主とするものとなし
得、その量は炭素に対し１〜40倍量が適当である
こと。また、基板温度または雰囲気気体温度は
600〜1700℃の広範囲で合成し得られることを究
明し得た。この新知見に基づいて本発明を完成す
るに到つた。
利用によるダイヤモンド合成法について研究を重
ねた結果、励起された炭素中に通ずる水素量によ
つてダイヤモンド状炭素を主とするものとなし
得、その量は炭素に対し１〜40倍量が適当である
こと。また、基板温度または雰囲気気体温度は
600〜1700℃の広範囲で合成し得られることを究
明し得た。この新知見に基づいて本発明を完成す
るに到つた。
本発明において言うダイヤモンド状炭素は、炭
素のSP3、SP2二重結合等の結合により成るもの
を言う。本発明の要旨は炭化水素、水素の単独ま
たは混合ガスと酸素ガスまたは空気の600℃以上
の燃焼中で、有機化合物または炭素材を分解・蒸
発・解離させて炭素を励起し、これに炭素に対し
１〜45倍容量の水素を混合した気体を600〜1700
℃に保持した基板に当てるかあるいはその気相中
でダイヤモンド状炭素を析出させることを特徴と
するダイヤモンド状炭素の合成法 にある。
素のSP3、SP2二重結合等の結合により成るもの
を言う。本発明の要旨は炭化水素、水素の単独ま
たは混合ガスと酸素ガスまたは空気の600℃以上
の燃焼中で、有機化合物または炭素材を分解・蒸
発・解離させて炭素を励起し、これに炭素に対し
１〜45倍容量の水素を混合した気体を600〜1700
℃に保持した基板に当てるかあるいはその気相中
でダイヤモンド状炭素を析出させることを特徴と
するダイヤモンド状炭素の合成法 にある。
本発明の方法における高温燃焼炎中で有機化合
物または炭素材を分解・蒸発・解離させる方法と
しては、高温燃焼炎を発生させ、その中に有機化
合物または炭素材を導入してもよく、あるいは燃
焼原料と同時に有機化合物または炭素材を導入し
てもよい。
物または炭素材を分解・蒸発・解離させる方法と
しては、高温燃焼炎を発生させ、その中に有機化
合物または炭素材を導入してもよく、あるいは燃
焼原料と同時に有機化合物または炭素材を導入し
てもよい。
本発明の高温燃焼炎を発生させるガスとして
は、炭化水素もしくは水素またはその混合ガスと
酸素または空気が用いられる。その燃焼炎温度は
使用するガスの種類・濃度とシースガス、冷却用
ガス、例えば水素、不活性ガスの単独またはこれ
らの混合ガスを導入することによつて調整し得ら
れる。燃焼炎の温度は600℃以上であることが必
要で、この温度より低いと単原子の炭素が生成し
得なく、ダイヤモンド状炭素を合成し得ない。
は、炭化水素もしくは水素またはその混合ガスと
酸素または空気が用いられる。その燃焼炎温度は
使用するガスの種類・濃度とシースガス、冷却用
ガス、例えば水素、不活性ガスの単独またはこれ
らの混合ガスを導入することによつて調整し得ら
れる。燃焼炎の温度は600℃以上であることが必
要で、この温度より低いと単原子の炭素が生成し
得なく、ダイヤモンド状炭素を合成し得ない。
有機化合物としては、燃焼中で分解し、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、気体、液体、固体のいずれの形態でもよ
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、メタノー
ル、エタノール、プロパノール等のアルコール
類、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子物
質、油脂、ビリジン、チオフエンのような分子中
あるいは添加物中に窒素、ホウ素、硫黄等を含む
ものであつてもよい。
含むイオン種、ラジカル種を生成し得るものであ
れば、気体、液体、固体のいずれの形態でもよ
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、メタノー
ル、エタノール、プロパノール等のアルコール
類、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子物
質、油脂、ビリジン、チオフエンのような分子中
あるいは添加物中に窒素、ホウ素、硫黄等を含む
ものであつてもよい。
炭素材としては、例えば電極用黒鉛が挙げられ
る。
る。
励起された炭素雰囲気中に、水素を炭素に対
し、１〜45倍容量導入混合する。この水素は炭素
の単原子を安定化し、SP3の励起状態を保持す
る。この水素量が炭素に対し１倍容量より少ない
とグラフアイトとなり、45倍容量を超えるとダイ
ヤモンドを主としたものとなるので、ダイヤモン
ド状炭素を得るには１〜45倍容量の範囲であるこ
とが適当である。
し、１〜45倍容量導入混合する。この水素は炭素
の単原子を安定化し、SP3の励起状態を保持す
る。この水素量が炭素に対し１倍容量より少ない
とグラフアイトとなり、45倍容量を超えるとダイ
ヤモンドを主としたものとなるので、ダイヤモン
ド状炭素を得るには１〜45倍容量の範囲であるこ
とが適当である。
基板の保持温度、雰囲気気体温度は、600〜
1700℃に保持する。600℃未満ではグラフアイト
となり、1700℃を超えるとガス状となり、ダイヤ
モンド状炭素はできない。
1700℃に保持する。600℃未満ではグラフアイト
となり、1700℃を超えるとガス状となり、ダイヤ
モンド状炭素はできない。
本発明の方法を図面に基づいて説明すると、第
１図は本発明の方法を実施する一実施概要図であ
る。図中１は同心円状三重管、２は反応容器、３
は基板、４は冷却ガス導入口、５は点火用プラ
グ、６はシースガス吹出しリング、７は排ガス処
理装置、８は真空ポンプを示す。
１図は本発明の方法を実施する一実施概要図であ
る。図中１は同心円状三重管、２は反応容器、３
は基板、４は冷却ガス導入口、５は点火用プラ
グ、６はシースガス吹出しリング、７は排ガス処
理装置、８は真空ポンプを示す。
同心円状三重管１（石英製）の各管より、燃焼
用原料ガスまたはこれと同時または後に有機化合
物または炭素材を、反応容器２に導入し、点火用
プラグ５により点火して高温燃焼炎を発生させ、
また有機化合物または炭素材を、分解・蒸発・解
離させる。これに炭素に対し１〜45倍容量の水素
をシースガス吹出しリング６から導入する。ダイ
ヤモンド状炭素膜合成の際には、基体３を反応容
器２の内部に設置し、冷却用のガスを冷却ガス導
入口４から導入して基板３の温度を600〜1700℃
に調整し、基板３に当て基板３上にダイヤモンド
状炭素膜を析出させる。ダイヤモンド状炭素粉末
の合成の際には、基板３を取外し、気相中でダイ
ヤモンド状炭素を析出させる。
用原料ガスまたはこれと同時または後に有機化合
物または炭素材を、反応容器２に導入し、点火用
プラグ５により点火して高温燃焼炎を発生させ、
また有機化合物または炭素材を、分解・蒸発・解
離させる。これに炭素に対し１〜45倍容量の水素
をシースガス吹出しリング６から導入する。ダイ
ヤモンド状炭素膜合成の際には、基体３を反応容
器２の内部に設置し、冷却用のガスを冷却ガス導
入口４から導入して基板３の温度を600〜1700℃
に調整し、基板３に当て基板３上にダイヤモンド
状炭素膜を析出させる。ダイヤモンド状炭素粉末
の合成の際には、基板３を取外し、気相中でダイ
ヤモンド状炭素を析出させる。
発明の効果
本発明の方法によると、有機化合物または炭素
材を分解・蒸発・解離させて炭素を励起したもの
を作るのに、炭化水素、水素の単独または混合ガ
スと酸素の燃焼炎を使用するため、従来の高価な
装置を使用する必要がない。またダイヤモンド状
炭素生成速度は0.1〜数十μｍ／minと速い効果
を有する。
材を分解・蒸発・解離させて炭素を励起したもの
を作るのに、炭化水素、水素の単独または混合ガ
スと酸素の燃焼炎を使用するため、従来の高価な
装置を使用する必要がない。またダイヤモンド状
炭素生成速度は0.1〜数十μｍ／minと速い効果
を有する。
実施例 １
第１図に示した装置を用い、石英製三重管の中
心部より酸素20／min、中間部よりプロパンガ
ス10／min、外側の管よりメタン18／minを
流して点火し約3000℃の燃焼炎を発生させた。さ
らにシースガス（吹き出し口６）として水素50
／minを流した。水冷のホルダー上に直径20mm
のモリブデン基板を置き光温度計により基板表面
が1100℃の温度による位置に10分間置いて反応を
行わせた。反応後、室温に下がつたモリブデン基
板を取り出して調べてみると約10μｍの黒灰色が
かつたダイヤモンド状炭素膜が生成していること
がわかつた。Ｘ線回折及びラマン散乱スペクトル
によりダイヤモンド状炭素であることが確認され
た。
心部より酸素20／min、中間部よりプロパンガ
ス10／min、外側の管よりメタン18／minを
流して点火し約3000℃の燃焼炎を発生させた。さ
らにシースガス（吹き出し口６）として水素50
／minを流した。水冷のホルダー上に直径20mm
のモリブデン基板を置き光温度計により基板表面
が1100℃の温度による位置に10分間置いて反応を
行わせた。反応後、室温に下がつたモリブデン基
板を取り出して調べてみると約10μｍの黒灰色が
かつたダイヤモンド状炭素膜が生成していること
がわかつた。Ｘ線回折及びラマン散乱スペクトル
によりダイヤモンド状炭素であることが確認され
た。
実施例 ２
中心部より酸素10／min、中間部よりメタン
10／min、外管より水素８／minを流して点
火し1500℃以上の燃焼炎を発生させた。さらにシ
ースガスとして水素５／minを流した。水冷の
ホルダー上に直径20mmのモリブデン基板を置き、
光温度計により基板表面が1000℃の温度になる位
置に10分間置いて反応を行わせた。反応後、室温
に下がつた基板を取り出して調べてみると35μｍ
のダイヤモンド状炭素膜が得られていることが確
認された。
10／min、外管より水素８／minを流して点
火し1500℃以上の燃焼炎を発生させた。さらにシ
ースガスとして水素５／minを流した。水冷の
ホルダー上に直径20mmのモリブデン基板を置き、
光温度計により基板表面が1000℃の温度になる位
置に10分間置いて反応を行わせた。反応後、室温
に下がつた基板を取り出して調べてみると35μｍ
のダイヤモンド状炭素膜が得られていることが確
認された。
実施例 ３
中心部より酸素10／min、中間の管よりメタ
ン５／min、外管より水素10／minを流して
点火し1500℃以上の燃焼炎を発生させた。予め基
板を置いた際1200℃となる空間を見いだしておき
基体を置かず、その内壁面より円周状に冷却用ガ
スとして水素10／minを吹き込んだ。１時間の
反応の後、反応容器壁面および低部に堆積し黒灰
色がかつた粉末0.1ｇを回収して調べてみたとこ
ろ、0.1μｍ程度のダイヤモンド状炭素であること
が確認された。
ン５／min、外管より水素10／minを流して
点火し1500℃以上の燃焼炎を発生させた。予め基
板を置いた際1200℃となる空間を見いだしておき
基体を置かず、その内壁面より円周状に冷却用ガ
スとして水素10／minを吹き込んだ。１時間の
反応の後、反応容器壁面および低部に堆積し黒灰
色がかつた粉末0.1ｇを回収して調べてみたとこ
ろ、0.1μｍ程度のダイヤモンド状炭素であること
が確認された。
図面は本発明の方法を実施する装置の一態様図
である。 １：同心円状三重管、２：反応容器、３：基
板、４：冷却ガス導入口、５：点火用プラグ、
６：シースガス吹き出しリング、７：排ガス処理
装置、８：真空ポンプ。
である。 １：同心円状三重管、２：反応容器、３：基
板、４：冷却ガス導入口、５：点火用プラグ、
６：シースガス吹き出しリング、７：排ガス処理
装置、８：真空ポンプ。
Claims (1)
- １ 炭化水素、水素の単独または混合ガスと酸素
ガスまたは空気の600℃以上の燃焼炎中で、有機
化合物または炭素材を分解・蒸発・解離させて炭
素を励起し、これに炭素に対し１〜45倍容量の水
素を混合した気体を600〜1700℃に保持した基板
に当てるかあるいはその気相中でダイヤモンド状
炭素を析出させることを特徴とするダイヤモンド
状炭素の合成法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091015A JPH01264998A (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | 燃焼炎によるダイヤモンド状炭素の合成法 |
| US07/307,942 US4981671A (en) | 1988-02-09 | 1989-02-09 | Method for preparing diamond or diamond-like carbon by combustion flame |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091015A JPH01264998A (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | 燃焼炎によるダイヤモンド状炭素の合成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264998A JPH01264998A (ja) | 1989-10-23 |
| JPH0474316B2 true JPH0474316B2 (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=14014729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63091015A Granted JPH01264998A (ja) | 1988-02-09 | 1988-04-13 | 燃焼炎によるダイヤモンド状炭素の合成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01264998A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2579071B2 (ja) * | 1991-03-18 | 1997-02-05 | 富士通株式会社 | ダイヤモンド膜形成方法及びその形成装置 |
-
1988
- 1988-04-13 JP JP63091015A patent/JPH01264998A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01264998A (ja) | 1989-10-23 |
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Legal Events
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |