洋葱状碳的制作方法技术

本发明专利技术提供洋葱状碳的制作方法，其以低成本制作洋葱状碳(OLC)。在本发明专利技术中，在作为第一步骤的DLC粉末制作处理中，通过以烃系气体为材料气体的等离子体CVD法制作硬质碳粉，即DLC粉末。接着，在作为第二步骤的DLC-OLC转换处理中，在真空中或惰性气体环境中加热器加热该DLC粉末。由此，DLC粉末转换成OLC，也就是说，制成了该OLC。这样，根据本发明专利技术，将烃系气体作为起始原料制作OLC，因此，能够以极低成本制作该OLC。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及洋葱状碳(Onion Like Carbon；以下，称为“OLC”)的制作方法及制作装置。
技术介绍
OLC是直径为数nm～数十nm的球状粒子，在大气中及真空中均显示了极低的摩擦系数，另外，耐接触压力性也优越，因此，特别期望作为固体润滑剂的应用。作为这样的OLC的制作方法，目前，存在例如专利文献1公开的方法。根据该现有技术，通过冲击合成法(爆炸法)制作了直径4nm～6nm为金刚石微粉末(Diamond Nano Powder；以下，称为“DNP”)。然后，通过在1600℃～1800℃的惰性气体环境中加热处理该DNP来制作OLC。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-157818号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在上述现有技术中，作为起始原料的DNP昂贵(每克5000日元左右)，因此最终目的物的OLC也就更昂贵。也就是说，成本方面存在问题。因此，本专利技术的目的在于，提供能够以比目前低的成本制作OLC的方法及装置。用于解决课题的手段为了实现该目的，本专利技术提供了涉及OLC的制作方法的第一专利技术和涉及该OLC的制作装置的第二专利技术。其中，第一专利技术具备：DLC粉末制作过程，通过使用烃系气体作为材料气体的等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition)法来制作DLC(Diamondlike Carbon)粉末；以及转换过程，通过将在该DLC粉末制作过程中制作的DLC粉末在真空中或惰性气体环境中进行加热来使该DLC粉末转换成洋葱状碳。即，根据本第一专利技术，将烃系气体作为起始原料制作(或者也称为“合成”)OLC。具体而言，在DLC粉末制作过程中，通过使用烃系气体作为材料气体的等离子体CVD法制作硬质碳粉，即DLC粉末。而且，在转换过程中，将该DLC粉末在真空中或惰性气体环境中进行加热。由此，DLC粉末转换成OLC，也就是说，制作了该OLC。另外，作为烃系气体，有乙炔(C2H2)气体或甲烷(CH4)气体、乙烯(C2H4)气体、苯(C6H6)气体等，但是从DLC粉末的制作效率及成本、处理难易度、供应容易性、安全性等综合观点来看，优选乙炔气体。还有，DLC粉末制作过程可以包括如下的等离子体产生过程、气体导入过程及温度控制过程。即，在等离子体产生过程中，将与基准电位连接的真空槽和设置于该真空槽内的开口形状的容器作为一对电极，向它们供给交流的放电用电。由此，在包括容器的真空槽内产生等离子体。然后，在气体导入过程中，向真空槽内导入烃系气体。这样一来，烃系气体被等离子体分解(离解)，在容器的表面，特别是该容器的内壁制作DLC粉末。这时，若容器内的温度，例如DLC粉末的制作温度过高，具体而言若超过300℃，则通过等离子体分解的烃系气体的分解粒子即氢自由基及氢离子与DLC粉末反应，该DLC粉末气化。其结果是，DLC粉末的制作效率降低。为了避免这种不良情况，在温度控制过程中，控制该容器内的温度，以使容器内的温度不高于300℃。此外，在气体导入过程中，优选经由处于与真空槽绝缘的状态的气体导入管将烃系气体导入该真空槽内，同时该气体导入管的通向真空槽内的烃系气体的喷出口位于容器的开口部的附近。由此，将烃系气体直接导入容器内，DLC粉末在该容器的内壁上的制作效率提高。并且，DLC粉末制作过程优选还包括直流电供给过程，对气体导入管供给将基准电位作为基准的正电位的直流电。通过设置这样的直流电供给过程，气体导入管作为所谓正极起作用，将等离子体内的电子引入该气体导入管。其结果是，在气体导入管的周围，特别是该气体导入管的烃系气体的喷出口附近产生高密度的放电，所谓的空心阳极放电。因此，通过产生该空心阳极放电，烃系气体的分解效率提高，进而DLC粉末在容器的内壁上的制作效率进一步提高。另外，直流电供给过程也有助于等离子体的稳定化。即，等离子体是通过如上所述将真空槽和容器作为一对电极的交流的放电用电的供给来产生。另一方面，在DLC粉末制作过程中，DLC粉末不仅附着在容器的表面(内壁)，还附着在真空槽的表面(内壁)。若这样DLC粉末附着在作为一对电极的真空槽和容器两者的表面上，特别是DLC粉末附着在以维持在基准电位为前提的真空槽的表面上，则该真空槽作为电极的功能降低，进而等离子体变得不稳定。在这里，若设置直流电供给过程，则如上所述将等离子体内的电子引入作为正极的气体导入管，因此，维持了该等离子体的产生，进而稳定了等离子体。另外，DLC粉末制作过程可以包括磁场形成过程，在真空槽内形成用于将等离子体封入容器内的磁场。通过设置这样的磁场形成过程，容器内的等离子体的密度提高，进而DLC粉末在该容器的内壁上的制作效率进一步提高。而且，转换过程可以包括：转换环境形成过程，将真空槽内设定成真空或惰性气体环境；以及加热过程，在设定为该真空或惰性气体环境的真空槽内，在700℃～2000℃下加热DLC粉末。即，这次实验确认了DLC粉末加热到700℃以上，该DLC粉末转换成OLC。另外，还确认了该DLC粉末的加热温度越高，DLC粉末向OLC的转换效率越高。另外，作为DLC粉末的加热法，有加热器加热法或红外线加热法、高频感应加热法、电子束照射加热法、等离子体加热法等。另外，DLC粉末可以在收容于上述容器的状态下加热，也可以转移到其它的适当容器后加热。需要说明的是，在DLC粉末的加热时，例如若真空槽内存在氧，则该DLC粉末被氧化，具体而言，被气化成一氧化碳(CO)或二氧化碳(CO2)等。为了避免这种不良情况，在进行该加热的热过程前，设置了转换环境形成过程，也就是说，真空槽内设定为真空或惰性气体环境。本专利技术的第二专利技术是与第一专利技术相对应的方法专利技术，具备：DLC粉末制作单元，其通过使用烃系气体作为材料气体的等离子体CVD法来制作DLC粉末；以及转换单元，其通过将该DLC粉末制作单元制作的DLC粉末在真空中或惰性气体环境中进行加热来将该DLC粉末转换成洋葱状碳。另外，在本第二专利技术中也同样，作为烃系气体最优选乙炔气体。另外，作为本第二专利技术的具体结构，具备：与基准电位连接的真空槽、及设置于该真空槽内的开口形状的容器。而且，DLC粉末制作单元包括如下的等离子体产生单元、气体导入单元及温度控制单元。即，等离子体产生单元通过将真空槽和容器作为一对电极，向它们供给交流的放电用电，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.洋葱状碳的制作方法，具备：
DLC粉末制作过程：通过使用烃系气体作为材料气体的等离子体
CVD法来制作DLC粉末；以及
转换过程：通过将在所述DLC粉末制作过程中制作的所述DLC粉
末在真空中或惰性气体环境中进行加热来使该DLC粉末转换成洋葱状
碳。
2.如权利要求1所述的洋葱状碳的制作方法，其中，
所述烃系气体为乙炔气体。
3.如权利要求1或2所述的洋葱状碳的制作方法，其中，所述
DLC粉末制作过程包括：
等离子体产生过程：通过将与基准电位连接的真空槽和设置于该
真空槽内的开口形状的容器作为一对电极向该真空槽和该容器供给交
流的放电用电来使包括该容器的该真空槽内产生等离子体；
气体导入过程：将所述烃系气体导入所述真空槽内；以及
温度控制过程：控制该容器内的温度，以使所述容器内的温度不
高于300℃。
4.如权利要求3所述的洋葱状碳的制作方法，其中，
在所述气体导入过程中，经由处于与所述真空槽绝缘的状态的气
体导入管将所述烃系气体导入该真空槽内，同时使该气体导入管的通
向该真空槽内的该烃系气体的喷出口位于所述容器的开口部的附近，
还包括直流电供给过程：所述DLC粉末制作过程对所述气体导入
管供给以所述基准电位为基准的正电位的直流电。
5.如权利要求3或4所述的洋葱状碳的制作方法，其中，
所述DLC粉末制作过程还包括磁场形成过程：在所述真空槽内形
成用于将所述等离子体封入所述容器内的磁场。
6.如权利要求3至5中任一项所述的洋葱状碳的制作方法，其中，
所述转换过程包括：
转换环境形成过程：将所述真空槽内设定为所述真空或所述惰性
气体环境；以及
加热过程：在设定为所述真空或所述惰性气体环境的所述真空槽
内，在700℃～2000℃加热所述DLC粉末。
7.洋葱状碳的制作装置，具备：
DLC粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺山畅之，大前伸夫，
申请(专利权)人：神港精机株式会社，大前伸夫，
类型：
国别省市：