專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金剛石合成塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于超硬材料合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金剛石合成塊。
背景技術(shù)：
在超硬材料合成領(lǐng)域，超高溫高壓條件下的合成塊是由石墨與觸媒混合粉制成的石墨柱、石墨柱外圍的絕緣元件和加熱元件、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈、傳壓密封介質(zhì)按照一定方式組裝而成的塊狀體。具體組裝方式為從外到內(nèi)依次組裝，外圍采用葉蠟石與白云石復(fù)合介質(zhì)作為傳壓密封材料，兩端采用導(dǎo)電鋼圈進(jìn)行通電加熱，導(dǎo)電鋼圈與內(nèi)側(cè)的加熱元件緊密接觸，通電時(shí)通過(guò)導(dǎo)電鋼圈使加熱元件本身發(fā)熱，然后經(jīng)過(guò)加熱元件內(nèi)側(cè)緊密接觸的絕緣元件將熱量傳至與絕緣元件內(nèi)側(cè)緊密接觸的石墨柱，使石墨與觸媒在超高溫高壓條件下轉(zhuǎn)化為金剛石。由于石墨具有隨溫度上升而強(qiáng)度上升的特性，以及石墨本身具有比較高的熱導(dǎo)率且具有各向異性等特點(diǎn)，故而把石墨這種耐高溫材料作為高溫高壓合成腔體內(nèi)的發(fā)熱元件。具體做法是將柔性石墨壓制成型為石墨紙，利用裁紙刀將石墨紙裁成合適尺寸，將裁好的石墨紙包裹于石墨柱的外圍與兩端，然后裝于葉蠟石復(fù)合塊內(nèi)即可通電，在導(dǎo)電鋼圈的作用下發(fā)熱元件對(duì)石墨柱發(fā)熱，從而使石墨柱內(nèi)的石墨轉(zhuǎn)化為金剛石。為保證導(dǎo)電鋼圈與加熱元件有良好的接觸，避免產(chǎn)生電阻過(guò)大或不導(dǎo)電現(xiàn)象，合成塊中的導(dǎo)電鋼圈直接壓在加熱元件上，導(dǎo)電鋼圈與加熱元件為線(xiàn)面接觸，且導(dǎo)電鋼圈的硬度遠(yuǎn)大于加熱元件的硬度，在合成過(guò)程中，導(dǎo)電鋼圈極易切透加熱元件，直接接觸內(nèi)部的絕緣介質(zhì)或者石墨柱，容易導(dǎo)致電阻過(guò)大，引起導(dǎo)電傳熱性能?chē)?yán)重下降。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可有效防止電阻過(guò)大、保證導(dǎo)電傳熱性能的金剛石合成塊。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種金剛石合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈和石墨柱與導(dǎo)電鋼圈外圍的葉蠟石塊，導(dǎo)電鋼圈內(nèi)填充有葉蠟石環(huán)與白云石環(huán)，石墨柱外圍設(shè)有加熱元件，所述加熱元件與導(dǎo)電鋼圈之間設(shè)有導(dǎo)電墊片。所述葉蠟石塊內(nèi)壁中部設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有白云石襯管。所述加熱元件和石墨柱之間設(shè)有絕緣元件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、在石墨柱外圍設(shè)有加熱元件，加熱元件包括加熱管和加熱片，在加熱片與導(dǎo)電鋼圈之間設(shè)有導(dǎo)電墊片，在合成過(guò)程中，導(dǎo)電鋼圈通過(guò)導(dǎo)電墊片壓在加熱片上，能有效防止導(dǎo)電鋼圈切透加熱片，且接觸良好、導(dǎo)電性能良好，可防止引起電阻過(guò)大及電阻過(guò)大導(dǎo)致的導(dǎo)電傳熱性能下降，從而為金剛石的生長(zhǎng)提供一個(gè)均勻而又穩(wěn)定的壓力溫度場(chǎng)，金剛石的優(yōu)晶比例明顯上升。2、采用本實(shí)用新型可以使金剛石的優(yōu)晶比例提高到40. 5%左右，相比之前提高
310. 5%左右。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的金剛石合成塊，其包括石墨柱5、石墨柱5兩端的導(dǎo)電鋼圈2和石墨柱5與導(dǎo)電鋼圈2外圍的葉蠟石塊1，石墨柱5由石墨和觸媒粉壓制而成，導(dǎo)電鋼圈2內(nèi)填充有葉蠟石環(huán)7與白云石環(huán)8，導(dǎo)電鋼圈2設(shè)置在石墨柱5的兩端，葉蠟石塊1設(shè)置在石墨柱5與導(dǎo)電鋼圈2的外圍。在石墨柱5外圍設(shè)有加熱元件，加熱元件由外至內(nèi)向石墨柱5 導(dǎo)熱，加熱元件由包裹在石墨柱5外周面上的加熱管3和石墨柱5兩端面上的加熱片31， 在加熱片31與導(dǎo)電鋼圈2之間設(shè)有導(dǎo)電墊片9，導(dǎo)電墊片9可以為鐵片、銅片或者鋁片，其厚度一般為0. 5mm-lmm，在合成過(guò)程中，導(dǎo)電鋼圈2通過(guò)導(dǎo)電墊片9壓在加熱片31上，能有效防止導(dǎo)電鋼圈2切透加熱片31，且接觸良好，防止引起電阻過(guò)大及電阻過(guò)大導(dǎo)致的導(dǎo)電傳熱性能下降。在加熱元件和石墨柱5之間設(shè)有絕緣元件4。在葉蠟石塊1的內(nèi)壁中部設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)套裝有白云石襯管6，且白云石襯管6的內(nèi)壁面與葉蠟石塊1的內(nèi)壁面相平齊，白云石襯管6能有效阻止葉蠟石塊1在高溫高壓下發(fā)生相變，為金剛石的生長(zhǎng)提供一個(gè)均勻而又穩(wěn)定的壓力溫度場(chǎng)、降低合成表壓，從而提高金剛石的產(chǎn)量和質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種金剛石合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈和石墨柱與導(dǎo)電鋼圈外圍的葉蠟石塊，導(dǎo)電鋼圈內(nèi)填充有葉蠟石環(huán)與白云石環(huán)，石墨柱外圍設(shè)有加熱元件，其特征在于所述加熱元件與導(dǎo)電鋼圈之間設(shè)有導(dǎo)電墊片。
2.如權(quán)利要求1所述的金剛石合成塊，其特征在于所述葉蠟石塊內(nèi)壁中部設(shè)有凹槽， 凹槽內(nèi)設(shè)有白云石襯管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的金剛石合成塊，其特征在于所述加熱元件和石墨柱之間設(shè)有絕緣元件。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種金剛石合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導(dǎo)電鋼圈和石墨柱與導(dǎo)電鋼圈外圍的葉蠟石塊，導(dǎo)電鋼圈內(nèi)填充有葉蠟石環(huán)與白云石環(huán)，石墨柱外圍設(shè)有加熱元件，所述加熱元件與導(dǎo)電鋼圈之間設(shè)有導(dǎo)電墊片。在合成過(guò)程中，導(dǎo)電鋼圈通過(guò)導(dǎo)電墊片壓在加熱片上，能有效防止導(dǎo)電鋼圈切透加熱片，且接觸良好、導(dǎo)電性能良好，可防止引起電阻過(guò)大及電阻過(guò)大導(dǎo)致的導(dǎo)電傳熱性能下降，從而為金剛石的生長(zhǎng)提供一個(gè)均勻而又穩(wěn)定的壓力溫度場(chǎng)，金剛石的優(yōu)晶比例明顯上升。
文檔編號(hào)B01J3/06GK202061610SQ20112012495
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者丁慶才, 劉廣利, 薛勝輝 申請(qǐng)人:鄭州人造金剛石及制品工程技術(shù)研究中心有限公司