人工ダイヤモンド (Synthetic diamond)

人工ダイヤモンドとは

ダイヤモンドには、電気を通さないのに熱をよく伝えたり音波を速く伝えたり、あるいは表面が滑りやすく化学的に安定といった工学的に利用できる様々な優れた特性がある。このダイヤモンドの膜や粒を人工的につくり、工学の幅広い分野に活用しようとしている。

静的高圧触媒法が最も一般的で、全自由諸国で20[t/年]以上がこの方法で生産されている。圧力が50～60[kbar]、温度は1500～1600[℃]で黒鉛を原料にNiを触媒にして製造する。超高圧、高温下で溶けたNiに黒鉛が溶解して過飽和になりダイヤモンドが晶出するもので1[μm]～1[mm]までの単結晶または微粉末から数[mm]までの単結晶が製造できる。

人工ダイヤモンドの歴史

1953年、スウェーデンのASEA社が、1955年、アメリカのゼネラル・エレクトリック社がダイヤモンドの合成に成功した。方法は、炭素粉をタンタル、コバルト、ニッケルなどの溶媒の金属に溶かし込み、高温・高圧下で結晶を生成させる、というものだった。日本では、1962年にニッケル・ゲルマニウム合金を触媒に使って合成に成功している。

人工ダイヤモンドの用途

• 微粉末結晶

  Coなどをバインダーとし焼結体として、砥石、カッター、ドリル、ドレッサー、ビット、切削工具などで工業用として主に使われている。

• 単結晶

  ビデオディスク針、IC基板、半導体などへの利用が開発されており、また、水素と炭化水素系ガスやアルコールなどからプラズマCVDなどの方法により、ダイヤモンド結晶やダイヤモンド薄膜がSi基板上に得られている。