(57)【要約】複数の、分離した超硬研磨性粒子を製造する方法において、複数の顆粒であって、各々が、少なくとも１つの超硬研磨性粒子と、該研磨性粒子のための前駆体と、該研磨性粒子のための溶剤／触媒又はそのような溶剤／触媒の前駆体とを含有する該顆粒を与える工程；隣接する顆粒の間に分離剤を有する前記顆粒を、高圧／高温装置の反応帯域の中に置く工程；前記反応帯域の内容物を、前記超硬研磨性粒子が結晶学的に安定である高温高圧条件に付す工程；このように処理した物質を前記反応帯域から回収する工程；及び、前記の処理済み物質の中の分離剤を除去して、複数の、分離した研磨性粒子を造る工程；を包含する、上記方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の、分離した超硬研磨性粒子を製造する方法において、複数の顆粒であって、各々が、少なくとも１つの超硬研磨性粒子と、該研磨性粒子のための前駆体と、該研磨性粒子のための溶剤／触媒又はそのような溶剤／触媒の前駆体とを含有する該顆粒を与える工程；隣接する顆粒の間に分離剤を有する前記顆粒を、高圧／高温装置の反応帯域の中に置く工程；前記反応帯域の内容物を、前記超硬研磨性粒子が結晶学的に安定である高温高圧条件に付す工程；このように処理した物質を前記反応帯域から回収する工程；及び、前記の処理済み物質の中の分離剤を除去して、複数の、分離した研磨性粒子を造る工程；を包含する、上記方法。
【請求項２】
各々の顆粒は、１個の超硬研磨性粒子のみを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶剤／触媒又はその前駆体と、超硬研磨性粒子の前駆体とは、層の形態で与えるか又は顆粒中の混合物として与える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
溶剤／触媒又はその前駆体と、超硬研磨性粒子の前駆体とは全て、顆粒中における粉末の形態で与える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
超硬研磨性粒子は、ダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素から選ぶ、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
超硬研磨性粒子はダイヤモンドであり、ダイヤモンドの溶剤／触媒の前駆体は顆粒中に存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前駆体は、金属の溶剤／触媒の酸化物であるか、又は、還元若しくは熱分解によって金属の溶剤／触媒の酸化物になる化合物である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前駆体は、酸化鉄、酸化コバルト及び酸化ニッケル、並びにそれらの混合物から選ぶ、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
顆粒を高温／高圧焼結に付す前に、それら顆粒を加熱処理して、前駆体をその金属にまで還元する、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
顆粒を形成する前に、それら顆粒の少なくとも幾つかの中の超硬研磨性粒子に溶剤／触媒の層を与える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
溶剤／触媒は金属の溶剤／触媒であり、無電解被覆によって研磨性粒子に施用する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
顆粒を反応帯域の中に置く前に、分離剤は、それら顆粒にコーティングとして施用する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
コーティングは、流動化した薬剤の中で、超硬研磨性粒子を吹付け塗装することによって施用する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
分離剤は、塩、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、炭酸塩、酸化物、リン酸塩等から選ぶ、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
超硬研磨性粒子はダイヤモンドであり、分離剤はモリブデンである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
高温高圧の焼結条件は、３〜８ＧＰａの圧力及び１０００〜２１００℃の温度である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
添付図面の図１〜図４に関連して本明細書に実質的に記載されている、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、超硬研磨性粒子、とりわけダイヤモンド粒子を製造する方法に関する。
【０００２】
ダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素の研磨性粒子を合成によって製造する方法は、当該技術では周知である。それら方法は、特定の特性を有する粒子が製造されるように調整することができる。例えば、該方法は、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）等の用途に使用される破砕性のダイヤモンド粒子が製造されるように調整することができる。該方法はもう１つの方法として、優れた品質の強固な塊状ダイヤモンドが製造されるように調整することができる。このようなダイヤモンドは、典型的にはのこぎりや研削の用途に使用される。
【０００３】
ダイヤモンドは、炭素源（即ち、ダイヤモンドの前駆体）を、高温高圧条件であって、通常、ダイヤモンドのための溶剤／触媒の存在下、ダイヤモンドが結晶学的に安定である該条件に付すことによって合成される。同様に、立方晶窒化ホウ素粒子は、六方晶窒化ホウ素（即ち、立方晶窒化ホウ素の前駆体）を、高温高圧条件であって、立方晶窒化ホウ素のための溶剤／触媒の存在下、立方晶窒化ホウ素が結晶学的に安定である該条件に付すことによって合成される。
【０００４】
欧州特許第７３７５１０号明細書には、非ダイヤモンドの炭素材料、金属粉末の形態の触媒／溶剤、及び有機結合剤の少なくとも１つの層で微細なダイヤモンド粒子を被覆し、それら被覆済み粒子を少なくとも部分的に互いに接触させるような方法で圧縮成形し、圧縮成形され配列されたものを適切な合成用容器の中に配置し、並びに、その圧縮成形され配列されたものを、ダイヤモンドが結晶学的に安定である高温高圧条件に付すことによってダイヤモンド粒子を合成する方法が記載されている。
【０００５】
合成されるダイヤモンドは、比較的大きいダイヤモンドである。比較的大きいダイヤモンドを製造するこの方法は、幾つかの欠点を有する。先ず、とりわけ、その欧州特許明細書に記載されている流動方法（ｆｌｕｉｄｉｓａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）を使用して、それら微粒子は被覆することが困難である。結果として、種結晶の集塊が生じ易くなる。種結晶として一層大きい粒子を使用すると、種結晶の残余物が、合成されたダイヤモンドの中に目に見えるほど現われてくることがある。更に、圧縮成形され配列された種結晶は、成長段階の間、可変環境にさらされる。この可変性のために、合成されたダイヤモンドの中に変異性（ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）が生じる結果となる。
【０００６】
（発明の概要）
本発明による、複数の分離した超硬研磨性粒子（ｕｌｔｒａ−ｈａｒｄ ａｂｒａｓｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を製造する方法は、複数の顆粒（ｇｒａｎｕｌｅｓ）であって、各々が、少なくとも１つの超硬研磨性粒子と、該研磨性粒子のための前駆体と、該研磨性粒子のための溶剤／触媒又はそのような溶剤／触媒の前駆体とを含有する該顆粒を与える工程；隣接する顆粒の間に分離剤（ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ）を有する前記顆粒を、高圧／高温装置の反応帯域の中に置く工程；前記反応帯域の内容物を、前記超硬研磨性粒子が結晶学的に安定である高温高圧条件に付す工程；このように処理した物質を前記反応帯域から回収する工程；及び、前記の処理済み物質の中の分離剤を除去して、複数の分離した研磨性粒子を造る工程を包含する。
【０００７】
（諸態様の記載）
本発明の方法は、第１の工程として、複数の顆粒を造る工程を包含する。各々の顆粒は、１個の超硬研磨性粒子、好ましくはその粒子をただ１個を含有する。その顆粒はまた、該超硬研磨性粒子のための溶剤／触媒又はそのような溶剤／触媒の前駆体と、該超硬研磨性粒子のための前駆体とを含有する。これらの顆粒は、適切な形状及び寸法の種々の成分から成る凝集性集合体（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｍａｓｓ）であって、また、造粒、ペレット化又は吹付け塗装のような方法によって造ることができる。
【０００８】
顆粒は、有機結合剤又は無機結合剤を含有することがある。そのような結合剤の例は、セルロースエーテル、有機ポリマー等である。そのような結合剤は通常、それら顆粒を高温／高圧の成長条件に付す前に除去する。
超硬研磨性粒子は通常、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の粒子である。この方法は、ダイヤモンド粒子を造ることに対する特定の適用性を有する。顆粒中の前記粒子は通常、微細であり、例えば、１００μｍ未満の粒径を有する。上述のように、本発明の好ましい形態は、各々の顆粒がただ１個の超硬研磨性粒子を含有することである。
【０００９】
溶剤／触媒又はその前駆体と、超硬研磨性粒子の前駆体とは、層の形態で与えるか又は各々の顆粒中の混合物として与えることができるが、後者が好ましい。これらの成分は通常、顆粒中では粉末の形態である。
【００１０】
ダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素のための溶剤／触媒は、当該技術では周知である。ダイヤモンドのための溶剤／触媒のとりわけ適切な例は、コバルト、鉄、ニッケル等の遷移金属；又は、これらの金属の１種以上を含有する合金である。該溶剤／触媒の前駆体もまた使用することができる。ダイヤモンドのための溶剤／触媒の前駆体の例は、酸化ニッケル、酸化コバルト若しくは酸化鉄のような酸化物；又は、還元されるか若しくは熱分解されて、鉄、コバルト、ニッケル等の金属の炭酸塩及びシュウ酸塩のような酸化物になる化合物である。前駆体を使用する場合、顆粒を高温／高圧焼結に付す前に、顆粒を加熱処理して、前駆体をその金属まで還元することが好ましい。還元を行うための加熱処理は、顆粒の性質と、それの含有量と、前駆体の性質とによって変わる。溶剤／触媒の前駆体は、超硬研磨性粒子の周りに、層の成分の、微細化された均質な混合物が与えられるような仕方で、とりわけ微細な粒径の金属まで還元する。
【００１１】
ダイヤモンドのための前駆体は、黒鉛又は非晶質炭素のような非ダイヤモンド炭素である。立方晶窒化ホウ素のための前駆体は、六方晶窒化ホウ素である。
本発明の１つの形態において、超硬研磨性粒子は各々、顆粒を形成する前に、溶剤／触媒の層で被覆する。溶剤／触媒は、それが金属である場合、無電解被覆によって超硬研磨性粒子に施用するのが好ましい。
【００１２】
隣接する顆粒が高圧／高温装置の反応帯域にある時、それら隣接する顆粒の間に分離剤を与える。分離剤は、顆粒を反応帯域に置く前に、コーティングとしてそれら顆粒に施用するのが好ましい。コーティングは、当該技術で知られている方法によって施用することができる。コーティングは例えば、流動化した薬剤の中、吹付け塗装することによって与えることができる。分離剤は、顆粒の内容物を高温／高圧で処理するのを妨げない物質でなければならない。分離剤は、反応体積中で生じる圧力を十分に伝達する能力を有するのが好ましい。分離剤は、任意的に超音波処理の助けを借りて、水若しくは希酸に溶解することによるか、又は機械的手段によって処理した後、顆粒から容易に除去することも好ましい。更に、分離剤は、優れた熱伝導体であることが好ましい。適切な分離剤の例は、塩、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、炭酸塩、酸化物、リン酸塩等である。分離剤は、ダイヤモンドの場合、モリブデン等の金属である場合もある。分離剤は、２つ以上の層から成ることもある。
【００１３】
分離剤は、隣接する顆粒の間に、他の方法で与えることができる。例えば、顆粒を、容器（例えば、カプセル）の中に置いて、分離剤を、粉末又は液体の形態で、該容器の中及びそれら顆粒の周りに注ぎ込むことができる。隙間が全く存在せず、且つ、顆粒が全てぎっしりと取り囲まれて、分離剤の中に均質に分散するのを確実にするために、必要なら、機械的撹拌又は振動によって、良好な拡散及び混合を助けることができる。
【００１４】
分離剤によって、顆粒は確実に分離され、従って、各々の顆粒の中の超硬研磨性粒子は、均質成長剤（ｕｎｉｆｏｒｍ ｇｒｏｗｔｈ ｍｅｄｉｕｍ）に確実に暴露される。結果として、一層均質で安定したダイヤモンド成長が起こる。分離剤は、各々の顆粒の周りに反応障壁（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂａｒｒｉｅｒ）を与え、それによって、また、反応帯域における温度勾配の影響が減少する。温度勾配の影響が減少しないと、反応帯域の全体に渡って、不均質な結晶化が生じる。
【００１５】
顆粒は、粒径に基づいて選定することができる。例えば、好ましい粒径の顆粒は、多量の顆粒を篩にかけることによるか、又は、サイクロン若しくは他の適切な分粒方法を用いることによって選定することができる。
顆粒及び分離剤は通常、コーティングとして又は別のやり方で、反応カプセルの中に置き、そのカプセルの中に押し付けるか又は圧縮成形して、利用可能な空間に充填する。
【００１６】
顆粒に施す、高温高圧の成長条件は当該技術では周知である。典型的な圧力は３〜８ＧＰａの範囲であり、典型的な温度は１０００〜２１００℃の範囲である。
処理した材料は、高温／高圧装置の反応帯域から除去する。回収される材料は、焼結され互いに密着しており、また、分離剤によって分離された、複数の処理済み顆粒から成る。分離している個々の超硬研磨性粒子は、先ず分離剤を除去し、次いで、残余の溶剤／触媒及び前駆体を除去することによって、レリースすることができる。これらの回収工程は、当該技術で知られている。
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の１つの態様を説明する。先ず図１に関して、典型的には１００μｍ未満の粒径を有するダイヤモンドの種結晶１０を層１２で被覆する。この層は、金属の溶剤／触媒であり、種結晶１０を完全に取り囲む。そのような金属の例はニッケルである。このコーティングは、無電解被覆によって行うのが好ましい。
【００１８】
次いで、図１の被覆済みダイヤモンドに、溶剤／触媒又はその前駆体と分離剤のコーティングを与える。１つの、そのような被覆方法を図２に例示する。この図に関連しては、流動化に適した容器が描かれている。図１の被覆済み種結晶の集合体２０は該容器の中に置き、また、空気又は他の気体は、矢印２４で示す通り容器１８の底２２を通して導き、集合体２０を流動化させる。先ず、溶剤／触媒又は前駆体と黒鉛との安定した懸濁液を造り、次いで、吹付け装置２６によって、流動化した粒子の上に該懸濁液の層を吹付ける。その後、同様の吹付け装置２６によって、流動化した粒子に分離剤を施用する。被覆された粒子又は顆粒が製造される。
【００１９】
造られている被覆済み粒子又は顆粒の例を図３に例示する。この図に関して、被覆済み粒子又は顆粒は、ダイヤモンドの種結晶１０；溶剤／金属のコーティング１２；溶剤／触媒又は前駆体と黒鉛との層１４；及び分離剤から成る外層１６を含有する。溶剤／触媒の前駆体を使用する場合、顆粒は、次の工程の前、該前駆体をその溶剤／触媒にまで還元するように処理することができる。溶剤／触媒１２は、層１４の溶剤／触媒と異なっていてもよい。
【００２０】
図４に関連し、顆粒２８は、第３の相、即ち接触薬剤（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ）３２と一緒に、高圧／高温装置の反応カプセル３０の中に入れる。該カプセルの内容物は、空間又は隙間が全く存在しないように圧縮する。次いで、その装填済みカプセルは、高温／高圧装置の反応帯域に入れて、ダイヤモンド合成の条件に付す。これらの条件下、黒鉛は溶剤／触媒に溶融して、ダイヤモンドの種結晶まで移動する。ダイヤモンドの種結晶の上で成長が起きる。カプセルに包まれ、そのまま分離されている、各々の顆粒の中のダイヤモンドの種結晶は、溶剤／触媒と黒鉛との均質な周囲組成物に暴露されている。従って、そのダイヤモンドの上に均質な成長が起きる。各々の顆粒から回収したダイヤモンドは大きく、結晶の成長と形状が優れているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法の態様の工程を略図によって説明する。
【図２】
本発明の方法の態様の工程を略図によって説明する。
【図３】
本発明の方法の態様の工程を略図によって説明する。
【図４】
本発明の方法の態様の工程を略図によって説明する。
【国際公開パンフレット】
2004513986.tif 000002
2004513986.tif 000003
2004513986.tif 000004
2004513986.tif 000005
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2004513986.tif 000008
2004513986.tif 000009
2004513986.tif 000010
2004513986.tif 000011
2004513986.tif 000012
2004513986.tif 000013
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004513986.tif 000014
【国際調査報告】
2004513986.tif 000015
2004513986.tif 000016
2004513986.tif 000017