[实用新型]高品级粗颗粒金刚石合成装置

说明书

技术领域

本实用新型属于人造金刚石合成技术领域，特别是一种高品级粗颗粒金刚石合成装置。

背景技术

目前国内的人造金刚石合成技术中，通常采用六面顶压机压制合成，其合成装置是在叶蜡石块的腔体内置放由触媒及金刚石原料制成的合成心柱，心柱的两端分别设置有石墨导电片和等径导电钢圈。而且，为了保护顶锤避免产生应力集中而被烧蚀损坏，尽量增大合成腔体的容积，导致导电钢圈的直径也随之增大。该合成装置虽然在结构上比较简单，但由于导电钢圈表面积大，热量散失大，加之叶蜡石块壁厚较薄以及密封不严，因而存在加热速度慢、密封性和保温性差，抗压能力低等缺陷，无法适应高品级、粗颗粒金刚石晶粒对高温、高压、长时间生长条件的需要。因此，现有合成装置只能生产中低档次、细颗粒的金刚石，而生产的金刚石达到30/40粒度以上的只占5％，品级在ZND2140以上的基本上没有，并且生产的金刚石晶体表面有缺损，内部有气泡裂纹等缺陷，冲击指标Ti值＜50％、TTi值＜30％，静压强度值10kgf～15kgf。国外生产粗颗粒金刚石通常采用的方法，是利用两面顶压机进行高温、高压长时间合成，此种方法合成出的金刚石韧性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种能够生产出抗压强度高，冲击韧性好，内部质量好的高品级金刚石，而且产量高、耗能少、并在密封性、保温性方面有根本改善的高品级粗颗粒金刚石合成装置。

实现本实用新型的目的所采取的技术方案是：该装置具有叶蜡石块合成的套筒腔、导电圈、石墨加热片，其中，在套筒腔的内壁嵌装有套筒状的外绝缘保温管和内绝缘保温管，内外保温管之间设有加热管，中心部位装有金刚石原料合成的心柱，芯柱的上下端分别设置有绝缘保温片、内导电金属片和隔热环，隔热环内穿装有金属导电圈。

所述金属导电圈是由外导电片和一个直径小于外导电片的导电管构成，其中，外导电片与叶蜡石块套筒腔的端面平齐，其直径与套筒腔端部的内径相等，导电管的内部装有保温填料，外部套装有隔热环。

所述外导电片与导电管之间可以是分体的焊接件，也可以是连为一体的整体件。

所述隔热环是由白云石环和叶蜡石环组成，白云石环与内导电金属片相接触。

所述叶蜡石块的两端壁厚设置在至少10mm以上。

按照上述方案制作的金刚石合成装置，不仅能够保证生产温度的有效传入和腔体加热的均匀性，而且能够增强合成腔体的密封性，减少散热面积，提高合成腔体的保温性能，同时还能够满足延长合成时间的需要，从而达到了粗颗粒高品级金刚石生长的要求。使用该装置合成的金刚石，其粒度在30/40以上的可达50％以上，品级在ZND2140以上的金刚石颗粒可达30％，且表面光泽，无裂纹，颜色呈金黄色，透明度好，冲击指标TTi达84％，静压强度在25kgf以上。与现有技术相比，该装置具有加热速度快，生产效率高，耗用电能少等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参看图1，本实用新型的高品级粗颗粒金刚石合成装置，是由叶蜡石块套筒1、导电圈2、叶蜡石隔热环3、白云石隔热环4、内导电金属片5、绝缘保温片6、芯柱7、内绝缘保温管8、加热管9和外绝缘保温管10组成，为增强叶蜡石块套筒腔的强度及密封性，延长合成时间，将叶蜡石块套筒1的两端的壁厚设置为至少10mm以上。在叶蜡石套筒1的腔体内壁嵌装有套筒状的外绝缘保温管10和内绝缘保温管8，内外保温管之间设有加热管9，以保证加热管生产温度有效的传入合成腔体。叶蜡石块套筒1的腔体中心部位装有触媒粉与金刚石原料合成的芯柱7，芯柱7的两端分别置放有绝缘保温片6、内导电金属片5、白云石隔热环4和叶蜡石隔热环3，隔热环内穿装有金属导电圈2，白云石隔热环4与内导电金属片5相接触。导电圈2是由外导电片和一个直径小于外导电片的导电管构成，二者之间可以是分体的焊接件，也可以是连为一体的整体件。其中，外导电片与叶蜡石块套筒1的端面平齐，其直径与套筒端部的内径相等，导电管的内部装有保温填料，可减少金属散热面积，有效的保证腔体内的温度不被扩散，导电管的外部套装有隔热环，可以加强合成腔体的密封。

该装置在进行金刚石合成时，先按所述结构将各构件组装在叶蜡石套筒腔内，并将制成的触媒金刚石粉合成的芯柱置入合成腔体内，然后整体放置在六面顶机内进行加压加热。在六面顶的压力和顶锤的作用下，通过导电圈、导电片及加热管的传导加热，使芯柱迅速升温至设定范围，并通过导电管外部的叶蜡石环和白云石环，以及加厚的叶蜡石块套筒的传压、保温作用，使合成腔体内形成良好的金刚石种粒的快速生成和生长环境，再经六面顶压力机即可合成出粗颗粒高品级的金刚石产品。