天然ダイヤモンド

11.3.1天然ダイヤモンド

図11.3. 典型的なダイヤモンドの屑の形、形態およびコーティング。-

Maaclesと呼ばれる双子のダイヤモンド石も自然界で定期的に発生します。 これらは、典型的には三角形の形状である。 三角形の中心の下のtwinned地帯は知られている最も耐久力のある表面である。 Maaclesはのみを削るために、また最もデマンドが高い形態ロール塗布で補強のために使用される。

天然ダイヤモンド砥粒は、宝石には適さないと考えられる結晶に由来し、欠陥、介在物、および欠陥を有する。 使用の前に、ダイヤモンドは一連の網の網を通して押しつぶされ、ろ過されます。 得られた断片は、ランダムな形状、鋭い切れ刃、および高強度または低破砕性を有する。 それらは金属または電気めっきされた結合に結合される。 特徴的な黄色は、格子中に分散した窒素原子によるものである。 合成単結晶ダイヤモンドのブロック状の形状は、破砕によって生成される天然ダイヤモンド屑の非常に不規則な形状とは対照的である。

天然ダイヤモンドは紀元前800年からインドで採掘されました。 化学的には、ダイヤモンドは、Sio2、MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、Tio2、グラファイトなどの不純物を含む立方系中の炭素の同素体形態である。 空気中では、ダイヤモンドは800°C–900°C（1,500°C−1,700°F）で酸化を開始し、1,000°C−1,100°C（1,900°C–2,000°F）で黒鉛化します。 ダイヤモンドは酸および基盤に対して抵抗力がありますが、溶かされたソーダニトレで分解します。 ダイヤモンドに高い熱伝導性（2,092W m−1°K−1）および低い電気伝導性があります。結晶の形状は、八面体、十二面体または六面体であり得る。

結晶の形状は、八面体、十二面体または六面体であり得る。

結晶の形状は、八面体 ダイヤモンドは、八面体の面の方向に平行に非常に良好な開裂を有する。

ダイヤモンドは、ダイヤモンド原石、カットおよび研磨されたダイヤモンド、およびドリル工具用のダイヤモンドとして使用することができます。 ダイヤモンド原石は用具、切口に服を着るために使用され、磨かれたダイヤモンドは用具を砥石で研ぐために使用されます。

ダイヤモンドは研磨剤業界でユニークな場所を保持しています。 最も堅い知られていた材料であることそれはだけでなく、最も堅く、最も困難な材料をひくための自然な選択であるが、それはまた効果的に研摩車輪 ダイヤモンドはまだ自然な源から得られる唯一の車輪の研摩剤である。 総合的なダイヤモンドは車輪の製造を支配するが、自然なダイヤモンドは用具および形態ロールに服を着せるために好まれる。 ダイヤモンド材料はまたcenterless粉砕機の端停止そして仕事残りの刃のために摩耗の表面として使用される。 これらのタイプの適用では、ダイヤモンドは炭化物の20-50倍の生命を与えることができます。

ダイヤモンドは、グラファイトに非常に高い温度と圧力を適用することによって作成されます。 このような状態は、地球の表面の上部マントルの250km（120マイル）の深さまたは重い隕石の衝突で自然に発生します。 ダイヤモンドは、マグマが過去に湧出してきた直径2〜45メートル（5〜150フィート）の小さな火山裂の残骸であるキンバーライトパイプから採掘されます。 主な生産国は、南アフリカ、西アフリカ（アンゴラ、タンザニア、ザイール、シエラレオネ）、南アメリカ（ブラジル、ベネズエラ）、インド、ロシア（ウラル山脈）西オーストラリア州、そして最近ではカナダである。 各区域および各々の個々の管は明瞭な特徴のダイヤモンドを作り出す。 生産コストは高く、ダイヤモンドの½kg（1ポンド）を生産するために鉱石の平均6百万kg（13百万ポンド）を処理する必要があります。 このコストの多くは、宝石取引の需要によってサポートされています。 第二次世界大戦以来、産業等級のダイヤモンドの出力は要求によってはるかに上回っていました。 これは、1940年代後半と1950年代に開始された合成ダイヤモンドプログラムの開発に拍車をかけました。

室温および圧力での炭素の安定した形態は、層状構造の炭素原子からなるグラファイトである。 層内では、原子は強いsp3共有結合を有する六方晶配列に配置される。 しかし、グラファイトの層間の結合は弱い。 ダイヤモンドは室温と圧力で準安定であり、純粋なsp3covalent結合を持つ原子の立方配列を持っています。 また、グラファイトの六方晶層構造が層面の上下に歪んでいるが、完全な立方構造には全く歪んでいないウルツ鉱または六方晶ダイヤモンドと呼ばれる中間材料もある。 それにもかかわらず、材料は立方体の形とほぼ同じくらい硬いです。

ダイヤモンドの主な結晶面は、立方晶（100）、十二面体（011）、八面体（111）です。 これらの平面上での相対的な成長速度は、成長中および天然ダイヤモンドの場合、地球表面への移動中の溶解の可能性のある間の両方の化学環境と一緒に、温度および圧力条件によって支配されます。 これは、順番に、石の形状と形態を支配します。

グラファイトをダイヤモンドに直接変換するには、2,200°C（4,000°F）の温度と10.35GPa（1.5×106psi）より高い圧力が必要です。 これらの条件を作り出すことは、人工ダイヤモンドを製造するための最初のハードルでした。 ゼネラル-エレクトリックは、”ベルト”と呼ばれる高圧/温度ガスケットの発明によってそれを達成し、1955年にダイヤモンドの最初の合成を発表しました。 その後、スウェーデンの会社ASEAが2年前により複雑な6アンビルプレスを使用して密かにダイヤモンドを作っていたことが発表された。 スウェーデンの会社、ASEAは、彼らが宝石を作ることを求めていたし、彼らは彼らのプログラムの集大成を生産小さな茶色の石を考慮していなかったので、事実を発表していませんでした。 デビアスは、1958年にGEの直後にダイヤモンドを合成する能力を発表しました。

製造の鍵は、ニッケルやコバルトなどの金属溶媒が、必要な温度と圧力をより管理しやすいレベルに低下させることができるという発見でした。 グラファイトはダイヤモンドよりもニッケルに高い溶解度を有するため、グラファイトは最初にニッケルに溶解し、次にダイヤモンドが析出する。 より高い温度では、沈殿速度はより速く、核形成サイトの数はより大きい。 最も初期のダイヤモンドは高温で高速に成長し、モザイク構造を持つ弱い角の形状をしていました。 この材料は、General Electricによって、樹脂ガラス化研削砥石用の商品名RVG®の下で発売されました。 ダイヤモンド合成に関する初期の特許のほとんどは現在失効しており、新興国との競争により、価格はkg当たり880ドル（lb400/lb）まで低下しています。）いくつかの情報源からの品質と一貫性は疑問ですが。

成長条件、特に時間と核形成密度を制御することにより、明確な結晶形態を有するはるかに高品質の石を成長させることが可能である: 低温では立方晶、中間温度では立方八面体、最高温度では八面体である。

良質の天然石の特徴的な形状は八面体ですが、最も硬い石の形状は立方八面体です。 自然界とは異なり、これは合成プロセスの操作によって一貫して成長させることができる。 これにより、GEのMBG®シリーズやデビアスのPremaDia®シリーズに代表される、石や建設業界で使用される鋸やガラス研削用のホイールに適した研磨剤である、様々な合

研磨剤の品質と価格は、形状の一貫性によって、また、石の中に閉じ込められた溶媒のレベルによって支配されます。

研磨剤の品質と価格は、石の 最もblockiest研摩剤のほとんどが高温で処理される金属の結束で使用されるのでダイヤモンドの金属の包含の差動熱拡張は減らされた強さまた更に破 他の適用は大いに低温で処理されるより弱いフェノールかポリアミドの樹脂の結束を要求し、より角、より少なく熱的に安定したダイヤモンドを使 従って屑の製造業者は室温の靭性(TI)、例えば、1,000°C(1,800°F)(TTI)で熱することの後の熱靭性、および形(blocky、鋭い、またはモザイク)によってダイヤモンドの等級の ミッドレンジでは、シャープなグレードには、粉砕された天然材料と合成材料が含まれています。

ダイヤモンドコーティングが一般的です。 一つの範囲は、最大60％重量で電気めっきされたニッケル、electronless Ni-Pおよび銅または銀の厚い層またはクラッディングを含む。 コーティングは脱熱器としてまた結束の強さを高め、研摩の片が脱出することを防ぐ間、機能します。 例えば電気めっきされたニッケルはぬれたひくときフェノールの結束に優秀なアンカーを提供するとげがある表面を作り出します。 銅および銀の結束はより高い熱伝導性がコーティングのより低い強さを上回るポリアミドの結束との乾燥した粉砕のために、特に多く使用されます。コーティングは、特定の結合とのダイヤモンド反応性を低減するために、湿潤剤または受動層のいずれかとしてミクロンレベルで適用することもで チタンは、ダイヤモンド表面を濡らしながらダイヤモンドの黒鉛化を制限するために、ニッケル、コバルト、または鉄ベースの結合で使用されるダイヤモンド クロムは青銅ベースの結束でダイヤモンドおよび結束の要素の化学結合そして反応を高めるのに使用されるダイヤモンドで上塗を施してある。

電気めっきされた結束のために、ダイヤモンドは不均等なニッケルめっきまたは小節の形成に導く車輪の表面のめっきの電位を歪める金属の溶媒の表面の小節を取除くために酸エッチングされます。 エッチングはまた機械結合を助けるためにわずかにより粗い表面を作成する。

図11.4. 爆発的な衝撃によって作り出されるdu pont Mypolex®の多結晶性ダイヤモンド。