[发明专利]人造金刚石及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于爆炸法合成硬质材料的药剂和装配技术，特别是一种人造金刚石及其制备方法。

背景技术

爆炸法，包括冲击波法、爆轰波法，是利用炸药爆炸瞬态高温高压环境使一定方式组装的石墨发生相变转化成金刚石，或使用负氧平衡炸药，在爆炸条件下产生的游离碳经过聚结、相变和晶化形成金刚石。经爆炸获得的产品是金刚石和大量杂质形成的混合物，再经过化学提纯过程最后得到比较纯净的金刚石产品。

中国专利CN01114454.8和CN02114842.2是利用炸药驱动飞片打击石墨，靠冲击所产生的高温高压，使石墨转化为金刚石，该技术的原材料比较复杂，不仅要成型药柱，还需要成型石墨和金属飞板；该技术合成的金刚石回收复杂；其所得的金刚石粒径在一微米以下，得率小于3％。

中国专利CN101112678A、是利用负氧平衡炸药中的碳在炸药爆轰的热力学条件下发生聚结和相变生成纳米或微米尺寸的金刚石，粒度分布在1-6000内米区间，颗粒外形呈不规则锯齿形，容易团聚，所用药剂为梯恩梯(TNT)、黑索金(RDX)与奥克托金(HMX)与外加碳源的混合物。其金刚石的得率只有5％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人造金刚石及其制备方法，所制备的金刚石的得率大于9％，其颗粒外形为锋利的锯齿形，用于抛光材料时能显著地提高抛光效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种人造金刚石，由以下组分混合组成，并通过爆炸制备而得：组分按重量百分比计算：

炸药粉      50％～76％

金属粉      10％～30％

石墨        10％～20％

粘结剂      1％～4％

一种人造金刚石的制备方法，步骤如下：

(a)将粘结剂溶解于石油醚或丙酮溶剂中形成溶液；

(b)将炸药粉、金属粉、石墨干混，并将混好的混合物入到步骤(a)的溶液中；

(c)将该溶液搅拌，并加热挥发溶剂，当物料出现拉丝现象时停止搅拌；

(d)将物料造粒、烘干，抛光处理得到颗粒；

(e)将颗粒压制成药柱，并在密闭容器中爆炸合成金刚石。

本发明与现有技术相比，其显著优点：药剂压药密度大于1.7g/cm³；金刚石得率高，每百克药剂可得9克金刚石；产品颗粒粒径分布在200-12000nm，颗粒的中位径1.95μm；产品颗粒外形为不规则的锯齿外形；产品的纯度达99％。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是药剂的扫描照片。

图2是装配图。

图3是金刚石的电镜照片。

图4是合成的金刚石的衍射图谱。

具体实施方式

本发明人造金刚石，由以下组分混合组成，并通过下述爆炸方法制备而得：组分按重量百分比计算：

炸药粉    50％～76％

金属粉    10％～30％

石墨      10％～20％

粘结剂    1％～4％

本发明人造金刚石的制备方法，步骤如下：

(a)将粘结剂溶解于石油醚或丙酮溶剂中形成溶液。其中粘结剂为地蜡、石蜡、虫胶、硝化棉或热塑型高分子材料，或者它们的混合物。热塑型高分子材料为顺丁橡胶、乙丙橡胶或天然橡胶。

(b)将炸药粉、金属粉、石墨干混，并将混好的混合物入到步骤(a)的溶液中。其中炸药粉为RDX、HMX、PETN中的一种，或者它们的混合物，其粒径小于10微米。金属粉为1～30μm粒径的球状Al、Mg或Al-Mg粉，或者过300目以上的片状Al粉，或者它们的混合物。石墨的平均粒径1～30微米。

(c)将该溶液搅拌，并加热挥发溶剂，当物料出现拉丝现象时停止搅拌；

(d)将物料造粒、烘干，抛光处理得到颗粒；

(e)将颗粒压制成药柱，并在密闭容器中爆炸合成金刚石。

上述步骤(a)、(c)在80℃以下操作。

本发明的药剂可以采用常规压药成型所要求的药柱尺寸，其压药后的药柱密度在1.7～1.85g/cm³，压制的药柱装填厚度不小于4mm的塑料管或厚度不小于0.5mm的钢管中，装填好的药剂在爆炸容器中起爆。

实施例

1、药剂制备

按照质量百分比计算炸药粉、金属粉、石墨、粘结剂。

(1)干料准备

将配方中各种合格的粉状原料按配比和公差进行称量，然后在20～40目筛上进行筛选，在干混设备中混合30min，备用。