[发明专利]一种用于生产金刚石及其复合片的合成块

说明书

本发明公开了一种用于生产金刚石及其复合片的合成块，包括叶腊石块，所述叶腊石块内部安装有白云石衬管，所述叶腊石块内部位于白云石衬管顶面和底面皆安装有导电钢帽；所述白云石衬管内部安装有钢杯，所述钢杯内部安装有石墨柱，所述石墨柱内部安装有氧化镁管，所述氧化镁管内部间隔设置有氯化钠片和复合片组件；所述石墨柱顶面和底面皆安装有厚钢片，所述厚钢片远离石墨管的一面安装有加热片，所述加热片与导电钢帽连接。本发明是通过特有的组装方式和合成工艺让两种产品在一个合成块内共同生产同时还能提高金刚石的转化率，大大节约了成本，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及金刚石领域，尤其涉及一种用于生产金刚石及其复合片的合成块。

背景技术

金刚石俗称金刚钻。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是自然界由单质元素组成的粒子物质，是碳同素异形体，而石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。

金刚石与石墨的化学成分相同，都是碳元素的单体，它们之间的转换在理论上是行得通的。通过研究，在一定温度和压力下，石墨-金刚石可以互相转变。所以现代人工合成金刚石技术主要采取“静压法人工合成转化”，是依照天然金刚石生成原理，利用专用金刚石压机产生高压，同时加温，在触媒作用下，使石墨转化为金刚石。

自从1963年中国科学家们打破国际封锁和技术断垄，成功地合成出我国第一颗人造金刚石，一举成为世界上为数不多的掌握此项技术的国家之一，人工金刚石行业得到飞速发展。现在我国在宝石级金刚石以及微晶纳米金刚石合成方面取得了很大进展。

金刚石聚晶复合片是一种金刚石聚晶与硬质合金基体组成的复合材料，具有硬度高、耐磨性好的特点。现有聚晶金刚石-硬质合金复合片通常采用钨钴类硬质合金作为基体材料，然后在高温(通常为1350-1650℃)、高压(通常在4.5Gpa以上)的一次合成。

金刚石聚晶复合片于1973年美国GE公司第一次生产出来后，由于其具有比硬质合金毫不逊色的硬度，以及几十倍甚至上百倍的耐磨性能，已经在地质勘探、石油、煤矿开采、桥梁路基等方面逐渐取代原先的硬质合金钻头。我国金刚石聚晶复合片的研究起步比较晚，于上世纪90年代年郑州三磨所首次在高温高压条件下成功合成第一片用于商业化的金刚石聚晶复合片。经过20多年时间的研究，我国的金刚石聚晶复合片质量虽然得到了较大提升，但产品竞争力相对国外尚不具优势，具体体现在金刚石聚晶耐磨性能不高、抗冲击性能低、耐热性能较差、生产制作成本高等因素，而在石油开采等产品性能要求较高的高端金刚石聚晶复合片国内长时间均依靠进口。

纵观国内外金刚石聚晶复合片的生产，都基于高温1400℃，高压4.5GPa以上的条件下，利用金刚石微粉或者石墨微粉作为碳源，与硬质合金基体复合而成聚晶复合片。选择硬质合金作为制造金刚石聚晶复合片的优点有：硬质合金硬度大强度高，可以作为支撑金刚石聚晶的材质，使其不容易变形；硬质合金的可焊接性强，可以使金刚石聚晶很容易地焊接在底座上；由于硬质合金为碳化物和钴的烧结体，而钴属于制造金刚石聚晶复合片最常用的催化剂。现有硬质合金基体主要以碳化钨、钴类合金为主，以质量分数计碳化钨含量从80％-94％，钴6％-20％。碳化钨的大量使用虽可为基体提供硬度支持，但其费用较高，导致聚晶片的生产成本较高。

目前人造金刚石主要是用六面顶液压机，经过高温高压人工合成。金刚石复合片也是用六面顶液压机，经过高温高压人工合成。现有金刚石生产和复合片生产采用两种不同的生产工艺，两种产品不关联不能同时生产，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产金刚石及其复合片的合成块，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种用于生产金刚石及其复合片的合成块，包括叶腊石块，所述叶腊石块内部安装有白云石衬管，所述叶腊石块内部位于白云石衬管顶面和底面皆安装有导电钢帽；