一种克拉级钻石的合成装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种克拉级钻石的合成装置，该装置包括叶腊石腔体及叶腊石腔体内的合成柱；所述叶腊石腔体由上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体扣合而成，上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体的杯底均设有多个通孔；所述合成柱包括加热管及加热管内层叠设置的蜂窝状模块和保温传压片，还包括加热管两端分别依次设置的加热片、与加热片层叠设置的金属片。其设置的蜂窝状模块，为每颗钻石的生长提供了完全独立的生长环境，保证了钻石能够长时间稳定高效、优质的生长；叶腊石内通孔及导电柱的设置降低加热功率、节省电能、节能减排，也提高了合成腔体内温度的均匀性、增加了优质钻石的合成。具有很好的社会经济效益。

A Synthetic Device for Carat Diamonds

The utility model discloses a carat-grade diamond synthesis device, which comprises a pyrophyllite chamber and a synthetic column in the pyrophyllite chamber; the pyrophyllite chamber is formed by fastening the upper half of the pyrophyllite cup body with the lower half of the pyrophyllite cup body; the upper half of the pyrophyllite cup body and the bottom of the lower half of the pyrophyllite cup body are provided with multiple through holes; the synthetic column comprises a heating tube and a heating tube. The honeycomb module and the heat and pressure transmission sheet are arranged in a cascade manner, and the heating sheet at both ends of the heating tube and the metal sheet arranged in a cascade manner with the heating sheet are also included. The honeycomb module provided a completely independent growth environment for each diamond, guaranteed that the diamond could grow stably, efficiently and with high quality for a long time. The setting of through-holes and conductive columns in pyrophyllite reduced heating power, saved electricity, saved energy and reduced emissions, also improved the uniformity of temperature in the synthetic chamber and increased the synthesis of high-quality diamonds. It has good social and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种克拉级钻石的合成装置
本技术属于钻石合成领域，具体涉及一种克拉级钻石的合成装置。技术背景金刚石又称钻石，随着科学技术的不断进步，宝石级钻石已广泛地用于高硬度材料的超精密机械加工、半导体激光器和高功率激光武器等的散热片，航空航天领域的窗口材料、光学材料和宽禁带半导体材料等，扮演着越来越重要的角色。目前市场上对饰品级钻石的需求也日益增长，尤其在克拉级钻石方面需求较大。因此，天然钻石已经远远不能满足发展的需求，因此，在该领域中已有多种人工合成钻石的方法。目前，钻石的合成方法主要以CVD和温差法为主，但CVD由于受其生长原理影响，碳原子沉积厚度偏薄，多以片状为主，而且采用以上方法单次只能合成一颗或较少的几颗，合成周期较长，成本较高且晶型不易控制。而温差法宝石级钻石的人工合成技术已经相当成熟，采用该方法可以生产出克拉级人造钻石。目前温差法采用的腔体结构主要采用上下间接加热方式，其温差主要靠处于高温区的碳源通过熔融的触媒向处于低温区的晶种表面输送，从而使其长大；但由于受加热方式和组装方式的影响，上下方向，温度上高下低，左右方向，外高内低，因此，易导致在钻石生长过程中，径向、纵向温差差异较大，造成不同位置碳源沉积速度和含量不同，从而导致合成的钻石大小不一；另外，左右方向存在的横向温差也易造成碳源的偏析，使得合成的钻石形状规则性差。对于合成时间较长的克拉级钻石，上述存在的问题使得合成的钻石存在的缺陷更加明显，大大降低了生产的克拉级钻石的质量、难以实现克拉级钻石的稳定生产，得不到高质量产品，降低了综合生产效率，产出率低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种克拉级钻石的合成装置，该装置在克拉级钻石的合成柱中设置了多个单独腔室，每个腔室用于单颗克拉级钻石的生长，以单室的方式给予每颗钻石稳定丰富的生长碳源、触媒，即每颗钻石均具有稳定的生长环境、合适的生长空间，使钻石能够优质高效生长。本技术是通过以下技术方案实现的一种克拉级钻石的合成装置，该装置包括叶腊石腔体以及设置在叶腊石腔体内的合成柱；所述的叶腊石腔体由上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体扣合而成，所述上半部叶腊石杯体的杯底与下半部叶腊石杯体的杯底均设置有多个叶腊石通孔，所述叶腊石通孔内设置有导电柱；所述的合成柱包括加热管，所述加热管为两端开口的中空圆管套，加热管内层叠设置有钻石生长模块和保温传压片；所述合成柱还包括加热管上端层叠设置的加热片和金属片，以及加热管下端层叠设置的加热片和金属片；所述加热片与加热管相连接，金属片与导电柱位于叶腊石腔体内部的一端相连接。所述克拉级钻石的合成装置，所述的上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体相一致；所述上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯内壁均为一端开口的中空圆柱体，外壁均为一端开口的中空长方体；所述叶腊石杯杯底的叶腊石通孔的直径均为4～6mm；所述导电柱的长度与叶腊石通孔的长度一致，导电柱的直径与叶腊石通孔的直径一致。所述克拉级钻石的合成装置，所述钻石生长模块为蜂窝状模块；所述的保温传压片包括第一保温传压片或者第一保温传压片和第二保温传压片。所述克拉级钻石的合成装置，所述蜂窝状模块包括模块本体以及在模块本体上部沿模块本体纵向设置的多个盲孔，所述加热管内由下向上依次层叠设置有带有盲孔的蜂窝状模块、第一保温传压片；所述带有盲孔的蜂窝状模块与第一保温传压片的高度之和等于加热管的高度。所述克拉级钻石的合成装置，所述带有盲孔的蜂窝状模块上间隔设置有多个盲孔，盲孔与盲孔间的间隔均为2～4mm，所述每个盲孔的直径均为6～15mm、每个盲孔的深度均为15～25mm；每个盲孔内由下向上依次设有晶床、触媒片和碳源，所述晶床、触媒片和碳源的高度之和等于盲孔的深度；所述第一保温传压片的厚度(即第一保温传压片的高度)为20～30mm。所述克拉级钻石的合成装置，所述蜂窝状模块包括模块本体以及沿模块本体纵向设置的多个通孔，所述加热管内由下向上依次层叠设置有第二保温传压片、带有通孔的蜂窝状模块、第一保温传压片；所述第二保温传压片、带有通孔的蜂窝状模块和第一保温传压片的高度之和等于加热管的高度。所述克拉级钻石的合成装置，所述带有通孔的蜂窝状模块上间隔设置有多个通孔，通孔与通孔之间的间隔为2～4mm，所述通孔的直径均为6～15mm、通孔的长度均为15～25mm，每个通孔内由下向上依次设有晶床、触媒片和碳源，所述晶床、触媒片和碳源的高度之和等于带有通孔的蜂窝状模块的高度；所述第二保温传压片的厚度为第一保温传压片厚度的1/3～1/4。所述克拉级钻石的合成装置，所述加热片、金属片的直径均与加热管的外径相等；所述加热片的厚度为1～4mm，所述金属片的厚度为0.5～1mm。所述克拉级钻石的合成装置，所述晶床的厚度为3～8mm。其中，所述加热片是由高纯石墨碳棒切割而成的圆片状结构(切割的厚度为1～4mm)，其直径与加热管的外径相等；所述第一保温传压片与第二保温传压片均为由高纯氧化镁压制而成的圆柱体；所述蜂窝状模块为由80％的氧化镁与20％的混合压制而成的带孔(可以为盲孔也可以为通孔)圆柱体；所述晶床是由高纯氧化镁压制而成的圆柱体；所述触媒片由质量含量为50～70％的Fe以及质量含量为30～50％的Ni以及微量元素混合压制而成，所述微量元素为占上述元素(Fe和Ni总量)总量0.1～1％的Ti、占上述元素总量0.5～1.5％的Si以及占上述元素总量0.1～0.5％的Ce。与现有技术相比，本技术具有以下积极有益效果本技术合成块中设置了蜂窝状模块，模块中设置的单室为每颗钻石的生长提供了完全独立的生长环境，有效的保证了合成腔体内各钻石生长碳源的均匀充足供应，也避免了在合成过程中由于触媒变形大而造成温差差异大的现象产生，即有效解决了在合成过程中不同区域的触媒温差随着时间增长而不断增大的问题，保证了钻石能够长时间稳定高效、优质的生长；而且在独立的生长环境下，由于每颗钻石生长室内温度场均匀，碳源向晶种定向供应更加均匀、充足，因此在同等时间下，本技术结构内钻石的生长速度提升了20％以上。即该结构能够在较短的时间内生长出优质钻石，效率高、质量好，具有很好的经济效益；本技术采用的叶腊石为带孔的叶腊石，且孔内设有导电柱，减少了叶腊石两端的散热，进一步保证了温度场的均匀；即在上半部叶腊石壳体与下半部叶腊石壳体的底部均设置有通孔，通孔内设有导电柱，该结构提高了端部温度，减少了热量损失，不但可以明显降低加热功率、节省电能、节能减排，而且进一步提高了合成腔体内温度的均匀性，进一步增加了优质钻石的合成；本申请所述的钻石合成装置简单、组装简便，为每颗钻石的生长提供了完全独立的生长环境，稳定性高、重复性强，采用该装置合成的克拉级钻石优晶率达到90％以上；生产效率高、成本低、节约能源，能够较好的实现克拉级钻石的规模化绿色生产，具有很好的社会经济效益。附图说明图1为克拉级钻石合成装置叶腊石腔体的纵向剖面图之一，图2为克拉级钻石合成装置中的合成柱，图3为克拉级钻石合成装置的纵向剖面图之一，图3-1为图3中盲孔纵向剖面图的放大图，图3-2为图3中所述克拉级钻石合成装置的加热管中的钻石生长模块与保温传压片的结构示意图；图4为克拉级钻石合成装置的纵向剖面图之二，图5为蜂窝状模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种克拉级钻石的合成装置，该装置包括叶腊石腔体以及设置在叶腊石腔体内的合成柱，其特征在于：所述的叶腊石腔体由上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体扣合而成，所述上半部叶腊石杯体的杯底与下半部叶腊石杯体的杯底均设置有多个叶腊石通孔，所述叶腊石通孔内设有导电柱；所述的合成柱包括加热管，所述加热管为两端开口的中空圆管套，加热管内层叠设置有钻石生长模块和保温传压片；所述合成柱还包括加热管上端层叠设置的加热片和金属片，以及加热管下端层叠设置的加热片和金属片；所述加热片与加热管相连接，金属片与导电柱位于叶腊石腔体内部的一端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种克拉级钻石的合成装置，该装置包括叶腊石腔体以及设置在叶腊石腔体内的合成柱，其特征在于：所述的叶腊石腔体由上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体扣合而成，所述上半部叶腊石杯体的杯底与下半部叶腊石杯体的杯底均设置有多个叶腊石通孔，所述叶腊石通孔内设有导电柱；所述的合成柱包括加热管，所述加热管为两端开口的中空圆管套，加热管内层叠设置有钻石生长模块和保温传压片；所述合成柱还包括加热管上端层叠设置的加热片和金属片，以及加热管下端层叠设置的加热片和金属片；所述加热片与加热管相连接，金属片与导电柱位于叶腊石腔体内部的一端相连接。2.根据权利要求1所述克拉级钻石的合成装置，其特征在于：所述的上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体相一致；所述上半部叶腊石杯体与下半部叶腊石杯体的内壁均为一端开口的中空圆柱体，外壁均为一端开口的中空长方体；所述叶腊石杯杯底的叶腊石通孔的直径为4～6mm；所述导电柱的长度与叶腊石通孔的长度一致，导电柱的直径与叶腊石通孔的直径一致。3.根据权利要求1或2所述克拉级钻石的合成装置，其特征在于：所述的钻石生长模块为蜂窝状模块；所述的保温传压片包括第一保温传压片或者第一保温传压片和第二保温传压片。4.根据权利要求3所述克拉级钻石的合成装置，其特征在于：所述蜂窝状模块包括模块本体以及在模块本体上部沿模块本体纵向设置的多个盲孔，所述加热管内由下向上依次层叠设置有带有盲孔的蜂窝状模块、第一保温传压片；所述带有盲孔的蜂窝状模块与第一保温传压...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵增明，张存升，陈正威，
申请(专利权)人：河南省力量钻石股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41