[实用新型]一种金刚石合成用加热装置

说明书

技术领域

该实用新型涉及超硬材料的合成技术领域，特别是涉及一种金刚石合成用加热装置。

背景技术

金刚石合成主要方法是高温高压法，即将合成块放入高压腔体中，在采用专用高压设备施加超高压的同时，通过大电流使内部的加热装置产生高温，达到金刚石所需的5.0-5.5Gpa，1250-1300℃的生长条件，实现金刚石的合成；在现有技术中，合成块通常采用间接加热结构，其具体结构为叶腊石复合块，叶腊石上下两端分别安装导电堵头，叶腊石复合块的中心安装石墨柱，石墨柱外围安装金属杯，金属杯外围设置绝缘杯，绝缘杯外壁设置金属电加热管或石墨管，绝缘杯底部设石墨发热片；加热片与导电堵头相连组成合成块。在高温高压合成过程中，现结构由于加热材质不一，电阻差值较大合成运行稳定差；且由于叶腊石会产生相变，压力温度场的会发生相应的变化，不稳定的压力温度场，会造成有害杂质对高压腔体的污染，不利于纯净金刚石的生长。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中，金刚石合成过程中压力温度场容易发生变化导致有害杂质对高压腔体的污染，不利于生长纯净金刚石的问题，提供一种结构简单、实用方便的金刚石合成用加热装置。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的金刚石合成用加热装置：包括筒形的叶腊石块、筒形的白云石内衬，筒形的发热管，筒形的绝缘组件、筒形铁杯、柱形的芯柱和连接在发热管两端的发热片，芯柱外依次套接有铁杯、绝缘组件、发热管、盐管、白云石内衬、叶腊石块。盐管为NaCl管，其内径为Φ50-Φ60mm，厚度3-4mm，其外径与白云石内径一致。

发热片两端连接有导电堵头和与堵头匹配的堵头组件。发热管为高熔点的金属铬、钛、钼金属板冲压、剪裁后焊接制成，其厚度为0.15-0.3mm，直径Φ50-Φ60，高度45-55mm。发热片由高熔点的钼、钛、或钽金属板冲压而成，厚度在0.5-0.8mm，其以环形接触方式与发热管连接，发热片外径尺寸等于发热管外径。

与现有技术相比，本实用新型金刚石合成用加热装置具有以下优点：以高熔点金属钛、钽、钼制作金属管作为发热元件，外加耐高温金属发热片，以其组装成间接加热合成块，适用于高压高金刚石的合成。本实用新型的合成结构可以提高金刚石合成工艺运行的稳定性，满足超细颗粒金刚石高温需求和宝石级金刚石的长时间保温要求，提高金刚石合成品质，减少顶锤损耗，为金刚石的优质生长提供有利条件。

（1）以高熔点金属钛、钽、钼制作的金属加热管熔点高，可承受温度高，适用于高温和长时间工艺的稳定运行。

（2）金属发热管和金属发热片，采用高温材料冲压或焊接而成，材质成分均匀，电阻一致，有利于温度场的匹配和金刚石合成质量的提高。

（3）采用耐高温金属发热片，在提高了加热匹配性的同时，进一步提高了传压性能，降低了石墨加热片易变形和渗碳烧蚀导致裂锤的风险。

（4）采用金属发热管和金属发热片，密度大，强度高，不易变形和破碎，有利于组装，且成分均匀，密度差异小，尺寸利于控制，稳定性高。

（5）叶腊石增加盐管层，能够降低叶腊石层的受热温度，减少叶腊石相变，长时间保证稳定的压力温度场，还可以避免有害杂质对高压腔体的污染，有利于纯净金刚石的生长。

附图说明

图1是本实用新型金刚石合成用加热装置结构示意图。

具体实施方式

附图说明中标号1是叶腊石块，2是白云石内衬，3是堵头组件，4是发热管，5是绝缘组件，6是铁杯，7是芯柱，8是发热片，9是盐管。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型金刚石合成用加热装置作进一步说明：

如图所示，本实施例中包括筒形的叶腊石块、筒形的白云石内衬，筒形的发热管，筒形的绝缘组件、筒形铁杯、柱形的芯柱和连接在发热管两端的发热片，芯柱外依次套接有铁杯、绝缘组件、发热管、盐管、白云石内衬、叶腊石块。盐管为NaCl管，其内径为Φ50-Φ60mm，厚度3-4mm，其外径与白云石内径一致。

发热片两端连接有导电堵头和与堵头匹配的堵头组件。发热管为高熔点的金属铬、钛、钼金属板冲压、剪裁后焊接制成，其厚度为0.15-0.3mm，直径Φ50-Φ60，高度45-55mm。发热片由高熔点的钼、钛、或钽金属板冲压而成，厚度在0.5-0.8mm，其以环状接触方式与发热管连接，发热片外径尺寸等于发热管外径。