[发明专利]金刚石电极及金刚石电极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金刚石电极及其制造方法，将硅等导电性基板的表面用金刚石层被覆，特别涉及可以用于强氧化性的电解液的电解的耐氧化性的金刚石电极。

背景技术

作为气相合成金刚石的成膜方法，已知微波等离子体CVD、热丝CVD、DC电弧喷射等离子体CVD等。通常由这些方法得到的金刚石显示出电绝缘性，但通过在成膜中添加杂质可以制造赋予了导电性的导电性金刚石。

金刚石为化学性质非常稳定的物质，对氧化的耐久性优良，上述导电性金刚石作为水处理用及电分解用电极备受瞩目。

作为用作电极的金刚石被覆材料重要的是金刚石层为无孔质，从作为电极的功率利用系数的角度出发，需要基板及金刚石层的电阻小；不会因基板和金刚石层间的应力而剥离，该应力因通电而产生的热量及溶液温度等产生；也能够耐受腐蚀性溶液及电解反应等物理·化学强度及密合力。

至目前为止，关于耐剥离性优良的工具构件，提出了通过经表面处理等在基材表面形成凹凸、藉此产生基材和金刚石层的楔合效果以提高基材和金刚石层的密合强度的方法，但是在金刚石电极领域，还留有向凹部分的深度深的部分中的核心无法良好地形成这类课题。

基于金刚石层和基板的密合性优良的理由，虽然使用铌(Nb)及钨(W)这类金属基板的金刚石被覆电极市场上有售，但难以得到无孔质的金刚石层，此外，由于万一在金刚石层产生裂缝时金属基板溶出到电解液，则会导致发生电极的劣化。由于有这样的危险，因此将析出至金属基板的金刚石被覆电极用于供给半导体晶片等电子材料用清洗液的系统时危险特别大。与此相对，硅基板与金刚石的密合性高，能够得到比较大面积的基板，因此适合作为金刚石电极的基板。但是，据非专利文献1中记载，由于在硅基板上成膜的导电性金刚石膜的剥离等，金刚石电极的耐久性不充分。

至今一直在致力于对上述课题的研究，例如专利文献1～专利文献3提出了改进方案。

还有，由于电场集中于电极的端部，端部脆弱，发生剥离的频率最高。因此，在基板的端面也必须用金刚石层被覆。虽然目的不同，但专利文献4中揭示了用金刚石层被覆至基体的端面的技术方案。

非专利文献1：“第26届电解技术研讨会-碱工业技术研讨会预稿集”，2002年，p.1～p.4

专利文献1：日本专利特开2000-313982号公报

专利文献2：日本专利特开2004-231983号公报

专利文献3：日本专利特表2007-538151号公报

专利文献4：日本专利特开2003-73876号公报

发明的揭示

但是，专利文献1～3所示的均在技术上不充分，特别是用于将高温浓硫酸这类强氧化性的电解液电解的用途时，很难说是具有充分的耐氧化性的电极。

此外，如上所述，在专利文献4中揭示了基板的端面被覆金刚石层的技术方案，实际上在基板的端面将金刚石直接成膜是非常困难的，特别是存在要使其具有所希望的厚度时需要长时间的问题。

本发明就是基于上述状况完成的，目的是提供即使用于以高电流密度电解含有强氧化性物质的电解液这样的苛酷的用途，金刚石层也不会剥离的金刚石电极及该金刚石电极的制造方法。

即，本发明为：

本发明1的金刚石电极的特征是，形成膜厚为20μm以上的金刚石层。

本发明2的金刚石电极如上述本发明1所述，其特征是，所述金刚石层由含性质不同的层的多个金刚石层的复合层构成。

本发明3的金刚石电极如上述本发明2所述，其特征是，所述复合层中至少最表层的金刚石层的厚度为20μm以上。

本发明4的金刚石电极如上述本发明1～3中任一项所述，其特征是，由基板和被覆该基板的至少一面的所述金刚石层构成。

本发明5的金刚石电极如上述本发明1～4中任一项所述，其特征是，在所述基板的两面被覆所述金刚石层。

本发明6的金刚石电极如上述本发明5所述，其特征是，所述基板的一面的金刚石层的厚度大于20μm，所述基板的另一面的金刚石层的厚度为20μm以上，且小于上述一面的金刚石层的厚度。

本发明7的金刚石电极如上述本发明4～6中任一项所述，其特征是，所述金刚石层被覆于该基板直至所述基板的整个端面。

本发明8的金刚石电极如上述本发明7所述，其特征是，对所述基板的端部进行倒角。

本发明9的金刚石电极如上述本发明8所述，其特征是，所述倒角的条件是倒角的大小为相对于基板的主面呈角度45°以下，倒角的宽度为基板的厚度的0.1～0.5倍。