[发明专利]金刚石多晶体以及金刚石多晶体的制造方法

说明书

该金刚石多晶体具有作为基本组成的金刚石单相，其中金刚石多晶体由多个平均粒径为30nm以下的金刚石颗粒构成，并且金刚石多晶体的碳悬空键密度为10ppm以上。

本申请是申请号为2018800742084、申请日为2018年11月13日、发明名称为“金刚石多晶体以及金刚石多晶体的制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种金刚石多晶体以及制造金刚石多晶体的方法。本申请要求在2017年11月17日提交的日本专利申请No.2017-221932的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

金刚石多晶体具有优异的硬度，不具有硬度的方向性，并且不具有可解理性。因此，金刚石多晶体广泛用于诸如切削刀头、修整器和模具之类的工具以及钻头等。通过在金刚石热力学稳定的高压和高温下(通常，压力为约5GPa至8GPa，并且温度为约1300℃至2200

℃)，将作为原料的金刚石粉末与烧结助剂和结合剂一起烧结从而获得常规金刚石多晶体。

可用的烧结助剂的实例包括：铁族元素金属，例如Fe、Co或Ni；碳酸盐，例如CaCO₃；等。可用的结合剂的实例包括陶瓷，例如SiC。

由此获得的金刚石多晶体包括使用的烧结助剂和使用的结合剂。烧结助剂和结合剂对金刚石多晶体的诸如硬度和强度之类的机械性能和耐热性具有较大影响。

还已知以下金刚石多晶体：通过酸处理除去烧结助剂的金刚石多晶体；以及使用耐热SiC作为结合剂以实现优异的耐热性的金刚石多晶体。然而，这些金刚石多晶体具有较低的硬度和较低的强度，因此作为工具材料的机械性能不足。

同时，诸如石墨、玻璃碳或无定形碳之类的非金刚石碳材料可以在非常高的压力和温度下直接转化为金刚石，而不使用烧结助剂等。在从非金刚石相直接转化为金刚石相的同时，通过烧结非金刚石碳材料获得金刚石单相的多晶体。

F.P.Bundy,J.Chem.Phys.,38(1963),pp631-643(非专利文献1)、M.Wakatsuki,K.Ichinose,T.Aoki,Japan.J.Appl.Phys.,11(1972),第578-590页(非专利文献2)以及S.Naka,K.Horii,Y.Takeda,T.Hanawa,Nature 259(1976),第38页(非专利文献3)各自公开了使用石墨作为原料，通过在14GPa至18GPa、3000K以上的超高压高温下的直接转化而获得金刚石多晶体。

T.Irifune,H.Sumiya,“New Diamond and Frontier CarbonTechnology”,14(2004),p313(非专利文献4)以及Sumiya,Irifune,SEI

Technical Review 165(2004),第68页(非专利文献5)各自公开了使用高纯度高结晶性石墨作为初始材料，通过以12GPa以上、2200

℃以上的超高压高温间接加热，从而通过直接转化和烧结获得致密和高纯度金刚石多晶体的方法。

引用列表

非专利文献

非专利文献1：F.P.Bundy,J.Chem.Phys.,38(1963),pp631-643非专利文献2：M.Wakatsuki,K.Ichinose,T.Aoki,Japan.J.Appl.Phys.,11(1972),pp578-590

非专利文献3：S.Naka,K.Horii,Y.Takeda,T.Hanawa,Nature

259(1976),p38