A process for synthesizing gem diamond, which comprises the following steps: (1) will be assembled in the high pressure chamber six synthesis block placed anvil press, a pressure to the final pressure of 90-95MPa after pressure, when the pressure increased to the final pressure of 40 to 50%, the start of heating, heating power by 10 ~ 15s to 4 ~ 5kW, 3 ~ 5min after holding up to 9 ~ 10kW (2) 5-10h thermal insulation; after the continuous warming heat preservation, pressurization after packing into sustained heat insulation pressure stage; (3) continued to stop after heat insulation to room temperature, the temperature dropped to start unloading half, until the discharge to the atmosphere the end. The present invention is especially suitable for the polycrystalline synthesis process, can realize the control process according to the growth rate of seed reasonable sufficient supply of carbon source, can be stable for a long time and is not affected by the growth of spontaneous nucleation effect, the synthesis of high-quality diamond single crystal with large particle size without inclusions, crystal transparent color, good quality. Can realize batch production and low production cost.
【技术实现步骤摘要】
一种宝石级金刚石的合成工艺
本专利技术属于金刚石合成
,具体涉及一种宝石级金刚石的合成工艺。
技术介绍
人工合成的金刚石是一种用途极为广泛的极限功能材料,具有最大的硬度,最大的热导率,最小的压缩率,透光波段最宽,声速最快,载流子迁移率大等优异性能,被广泛应用于工业、科技、国防、医疗等领域。尤其是宝石级大颗粒单晶的合成成功,更大大拓宽了金刚石的应用领域,如用于高硬度材料的高精密机械加工、光学材料和宽禁带半导体材料等方面。目前,宝石级金刚石单晶的合成技术普遍采用的是美国GE公司的研究小组在1971年开发的高温高压温度梯度法或者对其进行的改进。所谓温度梯度法,是指在高温高压条件下,石墨转化为金刚石并溶于触媒中,在一定温度梯度驱动下,金刚石由高温处的高浓度区向低温处的低浓度区扩散,并在低温晶种处过饱和而结晶析出的方法。具体的,宝石级金刚石的普遍组装结构为:内部选择一定尺寸的优质六八面体晶种种植于二氧化锆晶床上处于低温端,将碳源处于高温端,中间放置触媒溶剂;外部选择高密度石墨管作为加热介质,选择氯化钠作为保温材料,选择密封、传压等性能好的叶腊石和白云石复合介质作为传压介质,两端采用导电钢圈进行导电加热。最后在压力为5-7GPa、温度为1200-1500℃下合成,此时,碳源由高温端向低温端扩散,扩散的碳被低温端的籽晶吸附,随着时间的延长,籽晶慢慢长成需求的宝石级金刚石。在通过高温高压温度梯度法生长宝石级金刚石的过程中,合成工艺的设计至关重要,若控制不好,便不能保证晶籽在合成腔内长时间稳定生长且不受自发成核影响,更不能很好地控制并保持籽晶连续生长,合成不出高品质的 ...
【技术保护点】
一种宝石级金刚石的合成工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)加压升温过程:将组装好的合成块放置于六面顶压机的高压腔内,一次加压至最终压力为90‑95MPa后保压,当压力升至最终压力的40~50%时,开始加热,加热功率经10~15s升至4~5kw,保温3~5min后升至9~10kw保温;(2)保温5‑10h后,经连续增温保温、增压保压后进入持续保温保压阶段;(3)持续保温后停热降至室温,温度降至一半时开始卸压,直至卸至常压结束。
【技术特征摘要】
1.一种宝石级金刚石的合成工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)加压升温过程:将组装好的合成块放置于六面顶压机的高压腔内,一次加压至最终压力为90-95MPa后保压,当压力升至最终压力的40~50%时,开始加热,加热功率经10~15s升至4~5kw,保温3~5min后升至9~10kw保温;(2)保温5-10h后,经连续增温保温、增压保压后进入持续保温保压阶段;(3)持续保温后停热降至室温,温度降至一半时开始卸压,直至卸至常压结束。2.如权利要求1所述的宝石级金刚石的合成工艺,其特征在于,步骤(1)中,加热功率经10~15s升至4.5~5kw,保温3~5min后经10~15s升至9~10kw。3.如权利要求1所述的宝石级金刚石的合成工艺,其特征在于,步骤(1)中,一次加压时...
【专利技术属性】
技术研发人员:薛胜辉,臧传义,刘永奇,毛海涛,陈奎,李亚选,王蕊蕊,
申请(专利权)人:郑州华晶金刚石股份有限公司,
类型:发明
国别省市:河南,41
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