一种工业化生产宝石级金刚石组装结构制造技术

本实用新型专利技术属于金刚石合成装置技术领域，具体涉及一种工业化生产宝石级金刚石组装结构，包括中空腔结构的叶腊石块，叶腊石块中空腔上下设置有填充有白云石复合材料的导电钢圈、叶腊石块中空腔侧面由加热层、保温介质层和白云石复合材料传压层构成的外围加热传压体包裹，叶腊石块中空腔上下依次通过加热片、金属片与导电钢圈接触，叶腊石块中空腔内设有多个宝石级金刚石生长区域，宝石级金刚石生长区域相邻两个生长区域之间设有间隔层，每个宝石级金刚石生长区域用于放置多个籽晶。本实用新型专利技术生产成本低、成品质量高并且适于批量生产宝石级金刚石。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于金刚石合成装置
，具体涉及一种工业化生产宝石级金刚石组装结构。
技术介绍
宝石级金刚石主要是靠温度梯度法在高温高压下产生的，现有的金刚石组装结构如图1所示，包括中空腔结构的叶腊石块1、叶腊石块1上下两端的导电钢圈2和外围加热传压体，导电钢圈2内填充有白云石复合材料3，导电钢圈2通过金属片11与加热片12紧密接触，叶腊石块1中空腔内设有宝石级金刚石生长区域5，宝石级金刚石生长区域5包括：晶床51、碳源52和铁镍钴触媒53，宝石级金刚石生长区域5四周被加热传压体包裹，加热传压体包括加热层8、保温介质层9和白云石复合材料传压层10。在生产宝石级金刚石时，选择一定尺寸的六八面体籽晶54镶嵌在晶床51上处于低温端，碳源52处于高温端，中间放置铁镍钴触媒53，使籽晶54和碳源52之间产生温度梯度；碳源52由高温端向低温端扩散，扩散的碳被低温端的籽晶54吸附，随着时间的延长，籽晶54慢慢长成需求的宝石级金刚石。现有的金刚石组装结构存在以下不足：1、现有组装结构只适用于研发合成，其合成出的宝石级金刚石颗粒少，耗用的原辅材料、电费、人工成本高，不适合工业化批量生产；2、宝石级金刚石在高压高温精确控制的合成过程中，由于经过几十个小时、甚至上百个小时的合成，容易引发导电钢圈2不同程度的碳化，从而降低保护顶锤的作用，缩短了顶锤的使用寿命，严重者容易引发事故的产生；3、现有的组装结构生产的宝石级金刚石大小不均、质量差、颜色差、内部包裹体多等。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种生产成本低、成品质量高并且适于批量生产宝石级金刚石的工业化生产宝石级金刚石组装结构。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种工业化生产宝石级金刚石组装结构，包括中空腔结构的叶腊石块，叶腊石块中空腔上下设置有填充有白云石复合材料的导电钢圈、叶腊石块中空腔侧面由加热层、保温介质层和白云石复合材料传压层构成的外围加热传压体包裹，叶腊石块中空腔上下依次通过加热片、金属片与导电钢圈接触，所述叶腊石块中空腔内设有多个宝石级金刚石生长区域，所述宝石级金刚石生长区域相邻两个生长区域之间设有间隔层，每个宝石级金刚石生长区域用于放置多个籽晶。所述外围加热传压体与叶腊石块中空腔之间还设置有第一绝缘介质层。所述加热片与叶腊石块中空腔上下面之间还设置有第二绝缘介质层。所述加热片为高纯度高密度的石墨纸。所述加热层为高纯度高密度的石墨纸制成的石墨加热管。所述宝石级金刚石生长区域为3个。所述多个籽晶呈多行排列，每行之间的间距与每行中相邻籽晶之间的间距相同。所述导电钢圈上设有高纯度高密度的石墨纸。所述间隔层为高纯度高密度的石墨纸。所述保温介质层为保温介质氯化钠。与现有技术相比，本技术的有益效果为：1、本技术中的叶腊石块中空腔内设有3个宝石级金刚石生长区域，相邻的两个宝石级金刚石生长区域之间设有间隔层，形成一个多区域多颗粒同尺寸等间距的工业化宝石级金刚石生长结构，能够同时生长的宝石级金刚石颗粒多，该结构设计合理，降低了产品生产成本，经济效益高，适于批量生产，能够满足工业化生产需求；2、本技术中的外围加热传压体与叶腊石块中空腔之间还设置有第一绝缘介质层，第一绝缘介质层的设置，在不改变腔体内部加热温度的情况下，能有效降低外围电加热设备的功率，节约电能，降低生产成本；3、本技术中的加热片与叶腊石块中空腔上下面之间设置有第二绝缘介质层，第二绝缘介质的设置有效的降低了外围电加热设备的功率，节约电能；4、本实用型中的多个籽晶呈多行排列，每行之间的间距与每行中相邻籽晶之间的间距相同，因腔体结构为圆柱形，采用此种排列结构，在不影响每个籽晶吸收足够碳源的同时，能够种植的籽晶数目多；5、本技术中的导电钢圈上还设有高纯度高密度的石墨纸，避免长时间的高温环境使起导电、封堵和散热作用的导电钢圈局部碳化，形成较大的电阻，烧裂顶锤，在导电钢圈上设置高纯度高密度的石墨纸，有效的保护了顶锤，延长顶锤的使用寿命，大大降低生产成本；6、本技术中的相邻的宝石级金刚石生长区域之间的间隔层采用高纯度高密度的石墨纸进行恒温传热，多个宝石级金刚石生长区域之间温度场比较均匀，保证宝石级金刚石生长区域在高温高压下受热均匀，生长的宝石级金刚石尺寸一致，内部包裹体少，达到提高成品质量的目的。附图说明图1为现有的金刚石组装结构示意图。图2为本技术的结构示意图。图3为本技术中籽晶的排列分布示意图。具体实施方式一种工业化生产宝石级金刚石组装结构，如图2-3所示，包括中空腔结构的叶腊石块1，叶腊石块1中空腔上下设置有填充有白云石复合材料3的导电钢圈2、叶腊石块1中空腔侧面由加热层8、保温介质层9和白云石复合材料传压层10构成的外围加热传压体包裹，加热层8为高纯度高密度的石墨纸制成的石墨加热管，保温介质层9采用保温介质氯化钠，外围加热传压体与叶腊石块1中空腔之间还设置有第一绝缘介质层7，第一绝缘介质层7的设置，在不改变腔体内部加热温度的情况下，能有效降低外围电加热设备的功率，节约电能，降低生产成本。叶腊石块1中空腔上下依次通过加热片12、金属片11与导电钢圈2接触，加热片12为高纯度高密度的石墨纸，加热片12下方设有第二绝缘介质13，第二绝缘介质13的设置有效降低了外围电加热设备的功率，节约电能。导电钢圈2上设有高纯度高密度的石墨纸4，石墨纸4两侧分别与导电钢圈2与顶锤紧密接触，有效防止导电钢圈2在长时间高温下局部碳化而降低顶锤的使用寿命，有效的保护了顶锤。叶腊石块1中空腔内设有多个宝石级金刚石生长区域5，宝石级金刚石生长区域5包括：晶床51、碳源52和铁镍钴触媒53，晶床51为二氧化锆、石英和氧化镁按一定比例配制而成。每个宝石级金刚石生长区域5用于放置多个籽晶54，多个籽晶54呈多行排列，每行之间的间距与每行中相邻籽晶54之间的间距相同，因腔体为结构为圆柱形，采用此种排列结构，在不影响每个籽晶54吸收足够碳源52的同时，能够种植的籽晶54数目多。相邻的两宝石级金刚石生长区域5之间设有间隔层6，通过间隔层6形成一个多区域等间距的工业化宝石级金刚石生长结构，能够同时生长的宝石级金刚石颗粒多，该结构设计合理，降低了产品生产成本，经济效益高，适于批量生产，能够满足工业化生产需求。宝石级金刚石生长区域5相邻两个生长区域之间的间隔层6采用高纯度高密度的石墨纸进行恒温传热，保证层与层之间温度场比较均匀，确保宝石级金刚石生长区域5在高温高压下受热均匀，生长的宝石级金刚石尺寸一致，内部包裹体少，达到提高成品质量的目的。利用该组装结构，当采用φ650型六面顶压机，φ49腔体合成块时，若籽晶54尺寸选择为0.5-0.6mm，籽晶54与籽晶54之间以9-12mm的距离在3个宝石级金刚石生长区域5均匀排列，在合成压力5.4GPa、合成温度1200℃-1250℃的环境下，经过80-100小时的合成时间，就能生长出了质量优异、几乎无包裹体的10mm的宝石级金刚石35-50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业化生产宝石级金刚石组装结构，包括中空腔结构的叶腊石块，叶腊石块中空腔上下设置有填充有白云石复合材料的导电钢圈、叶腊石块中空腔侧面由加热层、保温介质层和白云石复合材料传压层构成的外围加热传压体包裹，叶腊石块中空腔上下依次通过加热片、金属片与导电钢圈接触，其特征在于：所述叶腊石块中空腔内设有多个宝石级金刚石生长区域，所述宝石级金刚石生长区域相邻两个生长区域之间设有间隔层，每个宝石级金刚石生长区域用于放置多个籽晶。

【技术特征摘要】
1.一种工业化生产宝石级金刚石组装结构，包括中空腔结构的叶腊石块，叶腊石块中空腔上下设置有填充有白云石复合材料的导电钢圈、叶腊石块中空腔侧面由加热层、保温介质层和白云石复合材料传压层构成的外围加热传压体包裹，叶腊石块中空腔上下依次通过加热片、金属片与导电钢圈接触，其特征在于：所述叶腊石块中空腔内设有多个宝石级金刚石生长区域，所述宝石级金刚石生长区域相邻两个生长区域之间设有间隔层，每个宝石级金刚石生长区域用于放置多个籽晶。
2.如权利要求1所述的工业化生产宝石级金刚石组装结构，其特征在于：所述外围加热传压体与叶腊石块中空腔之间还设置有第一绝缘介质层。
3.如权利要求1或2所述的工业化生产宝石级金刚石组装结构，其特征在于：所述加热片与叶腊石块中空腔上下面之间还设置有第二绝缘介质层。
4.如权利要求3所述的工业化生产宝石级金刚石组装结构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭留希，赵清国，薛胜辉，杨晋中，刘永奇，毛海涛，王蕊蕊，
申请(专利权)人：郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41