ダイヤモンドパウダーとは
ダイヤモンドパウダーとは、人工的に作られたナノメートルもしくはマイクロメートルサイズのダイヤモンド結晶のことです。
ダイヤモンドパウダーは、主に研磨剤として利用されています。
ダイヤモンドパウダーの使用用途
ダイヤモンドパウダーの主な使用用途は、そのまま砥粒として使用されるケースと、カッター刃先に埋め込んでダイヤモンドカッター・ブレイドおよびソーワイヤーとして使用されるケースの2通りです。ダイヤモンドパウダー砥粒、ダイヤモンドカッター・ブレイドおよびソーワイヤーも基本的には、工業用および現場作業向けの製品です。
しかしながら、近年では比較的安価なダイヤモンドカッターが流通しており、日曜大工 (DIY) で使用されるようになってきました。砥粒として利用される場合には、遊離砥粒 (ラッピング) でよく使用されています。遊離砥粒とは、工具 (ラップとも言う) と試料の間に研磨剤を入れて擦り合せ、試料表面の凸部を微量に取り除きながら滑らかな表面を得る技術です。ポリッシングとも称されます。
ダイヤモンドパウダーの原理
ダイヤモンドパウダーには大別して「単結晶ダイヤモンドパウダー」と「多結晶ダイヤモンドパウダー」があります。順番に解説します。
1. 単結晶ダイヤモンドパウダー
単結晶ダイヤモンドパウダーは、高温高圧条件下にて合成される人工ダイヤモンドを含有したダイヤモンドパウダーです。単結晶ダイヤモンドパウダーは、非常に強固な物質であることがメリットです。一方、天然ダイヤモンドと同様に、劈開性 (特定方向への割れやすさ) を有することがデメリットとなります。
2. 多結晶ダイヤモンドパウダー
多結晶ダイヤモンドパウダーは、ナノサイズの微小ダイヤモンドが集合体となり、強固に結合した塊状構造をもちます。単結晶のように劈開性がなく、無数の細かい刃を持つため、層状構造の試料に有効な研磨剤です。
ダイヤモンドパウダーのその他情報
1. ダイヤモンドパウダーの製造方法
ダイヤモンドパウダーは人工的に製造されるもので、その製造方法にはいくつか方法があります。製造方法としては、単結晶が得られる「高圧・静的合成法」と多結晶を得られる「衝撃圧縮法」が代表的です。それぞれ説明します。
高圧・静的合成法
高圧・静的合成法は、自然界のダイヤモンドの生成方法を人工的に再現した方法で、単結晶ダイヤの製造方法です。まずは、黒鉛とHBN (六方晶窒化硼素) および溶媒金属などよりなる原料を容器に詰め、これに油圧プレスなどで加圧した上でさらに高温で焼成します。
そして、焼成された合成物の中から、単結晶ダイヤとCBN (立方晶窒化ホウ素) を取り出し、ダイヤのみがダイヤモンドパウダーとして製品化されます。この装置は、原理は非常に単純ですが、加圧と加熱が必要で、装置が大掛かりになることがデメリットです。
衝撃圧縮法
衝撃圧縮法は、多結晶ダイヤモンドを製造する方法です。まずは、高圧・静的合成法と同様に、黒鉛とHBN (六方晶窒化硼素) および溶媒金属などよりなる原料を容器に詰め、密閉した状態とします。これを超高温で加熱したうえ、爆薬による爆発で瞬間的 (数マイクロ秒) に加圧することが特徴です。
この加熱加圧により生成される合成物の中からダイヤモンドを回収し、ダイヤモンドパウダーとします。この手法で生成されたダイヤモンドパウダーは数十～数千ナノメートルレベルの非常に小さい粒子ですが、粒子が小さいことにより、砥粒として非常に優秀な性能を持ちます。
しかし、どちらの手法も製造方法としては改善の余地があると考えられており、現在も新しい製造方法が研究されています。
2. ダイヤモンドパウダーの販売形態
ダイヤモンドパウダーは様々な形態で販売されています。砥粒として使うにあたり、ダイヤモンドパウダーをそのまま砥粒として使用できるよう販売する場合もあれば、砥石に加工している場合もあります。砥石は、ダイヤモンドパウダー及びボディとなる主原料 (樹脂や金属) とダイヤの結合剤を均一に混ぜ合わせた上で、成型・焼成・仕上げ (磨き) て製造されています。
この他、美容関係でのネイル用として、フェイスパウダーや香水や保湿剤に含有させる用途や、手作りアクセサリ用途などにそのままの状態で販売されています。
参考文献
https://www.bildy.jp/mag/diamond_blade/
https://www.jstage.jst.go.jp/article/rpsj1986/45/4/45_4_285/_pdf/-char/en
https://patentimages.storage.googleapis.com/4b/37/c7/15f86d29cd6f31/JP2010254506A.pdf
https://www.adamas-japan.co.jp/publics/index/60/
https://www.monotaro.com/s/pages/readingseries/kakougenba_0402/
https://www.technorise.ne.jp/products/diamondpowder.php