一种人工培育金刚石用组装块制造技术

本发明专利技术属于人工培育金刚石加工制造技术领域，具体涉及一种人工培育金刚石用组装块。该组装块由内至外可分为四层结构；以组装块中心盛有原料柱的氧化镁层作为核心第一层；第二层由：在氧化镁层的上部和下部所设计的保温层，和在纵向方向对立设计的石墨管组成；第三层由：在纵向方向石墨管外部设计所设计NaCl管，和横向方向所设计的石墨片组成；同时，纵向NaCl管外部设有外衬层；第四层为最外层的叶蜡石合成块。本申请利用温度梯度法优点，通过提供源源不断的动力保证以及碳源提供，来克服静压熔媒粉末合成法生长后期的动力及碳源提供不足缺陷，同时通过对保温结构设计改进来克服现有温度梯度法的缺陷。现有温度梯度法的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种人工培育金刚石用组装块


[0001]本专利技术属于人工培育金刚石加工制造
，具体涉及一种人工培育金刚石用组装块。

技术介绍

[0002]培育金刚石是指以人工工业合成方法获得的金刚石，当重量、净度、色度等都达到宝石级的要求后，经过特定的切工打磨后可进一步作为培育钻石应用于首饰加工等其他行业。随着生产技术的进步、社会的发展和人们需求增加，近几年，培育金刚石的合成生产技术得到了进一步发展。
[0003]现有技术中，合成培育金刚石的方法主要有高压高温法（HPHT法）和化学气相沉积法等。受限于成本等因素，其中HPHT高压高温法是最为普遍的工业合成方法。而HPHT高压高温法合成方法又可分为温度梯度法和静压熔媒法两种，其均以石墨、金刚石粉为碳源，通过在六面顶压机内模拟天然钻石的生长环境合成生产出钻石晶体。但两种合成方法又各有优缺点，具体而言：静压熔媒法合成培育钻石时，一方面需要不断补给由于合成块体积收缩而损耗的压力扩散驱动力，但又不能越过六面顶压机设备的压力极限，这就限制了静压熔媒法合成培育钻石在长时间合成上的可持续性和稳定性，另一方面静压熔媒法合成出的培育钻石品质稳定性相对较差，成品率占比相对较低；而温度梯度法合成培育钻石时，一方面在合成过程中，培育钻石生长在同一触媒片上，很难避免相互干扰，由于生长环境较差、杂质多，进而造成产品常见的诸如沟槽状、圆弧状、畸形等缺陷；另一方面受结构的局限性，单块产量较低的同时，提升空间相应也很小。
[0004]总之，结合不同合成方法特点，如何进一步改善和提升合成质量，仍然是现有合成技术的主要技术关注点。

技术实现思路

[0005]本申请目的在于提供人工培育金刚石用组装块，从而为人工培育金刚石的稳定生产奠定一定技术基础。
[0006]本申请的技术方案详述如下。
[0007]一种人工培育金刚石用组装块，由内至外可分为四层包裹结构；其中，以组装块中心盛有原料柱的氧化镁层作为核心第一层；所述原料柱由置于上层的碳源层和置于下层的石墨芯柱组成；第二层由：在氧化镁层的上部和下部所设计的保温层，和在纵向方向对立设计的石墨管组成；第三层由：在纵向方向石墨管外部设计所设计NaCl管，和横向方向所设计的石墨片组成；同时，纵向NaCl管外部设有外衬层；外衬层制备材质例如为白云石；第四层为最外层的叶蜡石合成块，同时，为便于操作，在组装块的两个对立面上分
别设计有叶腊石环；实际设计中，组装块的上部和下部分别设计有导电部件；所述导电部件具体例如为导电钢圈。
[0008]所述碳源层，其制备原料为：高纯石墨+石墨质量0.01
‑
0.015%比例的微量元素Al；所述高纯石墨为石墨纯度不低于99.9%石墨；具体制备时，在高纯石墨基础上，添加质量分数为0.01
‑
0.015%微量元素Al，采用通用的生产工艺压制烧结等工序，制备成厚度为3
‑
5mm的薄片供作培育钻石合成碳源使用。
[0009]所述碳源层，具体规格例如为：φ45mm
×
4mm。
[0010]所述石墨芯柱，以质量比计，触媒：高纯石墨的=10~20:80~90；所述触媒，以质量百分计，其组成为：Fe 50
‑
60%、Ni 10
‑
20%、Mn 5
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10%、10< Co≤15%，1<Al≤2%，1<Ti≤5%，0.1<Cu≤1%；再加入相当于触媒质量0.01%
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0.02%比例的80/100
‑‑
170/200粒度金刚石微粉；具体制备时，各化学元素的添加均以单质粉末形式加入，Fe粉、Ni粉 、Mn 粉、Co粉、Al 粉、Ti 粉、Cu粉均为300目细；具体制备时，石墨芯柱采用目前通用的加工工艺制备，即通过高速混料、造粒、压制成型、真空还原处理等生产步骤加工制成。
[0011]所述石墨芯柱，具体规格例如为：φ45mm
×
39mm。
[0012]所述人工培育金刚石用组装块在人工合成制备金刚石中应用，配合六面顶压机进行生产制备。
[0013]本申请中，通过对温度梯度法与静压熔媒粉末合成法的深入研究，专利技术人以静压熔媒粉末合成法为基础，结合温度梯度法进行了相关改进。具体而言，本申请中，一方面对原有的保温层结构进行了进一步调整，将原有的上下保温层统一的单一材质构造，改为由不同材质组成的复合材质元件，从而使不同截面区域温度基本一致，进而有利于提高钻石生长环境的一致性和稳定性。另一方面，通过补充碳源方式，来克服静压熔媒粉末合成法生长后期的动力及碳源提供不足的技术缺陷。
[0014]总体上，本申请所提供的组装块，一方面结合粉状石墨芯柱配方的进一步优化，来减少晶粒生长期间相互干扰现象，确保晶粒的均匀稳定生长，另一方面，利用温度梯度法优点，通过提供源源不断的动力保证以及碳源提供，来克服静压熔媒粉末合成法生长后期的动力及碳源提供不足缺陷，同时通过对保温结构设计改进来克服现有温度梯度法的缺陷。初步应用效果表明，本申请所提供的组装块，其结构稳定，保温效果好、成品率高、实用性强，对于提高产品品质和培育合成高品质无色培育钻石具有较好的技术意义。
附图说明
[0015]图1为本申请所提供组装块结构示意图；图2为不同保温区域结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明。在介绍具体实施例前，下述实施例中所涉及的石墨均为纯度≥99.9999%的高纯石墨。
[0017]实施例1
如图1所示，本申请所提供的人工培育金刚石用组装块，由内至外可分为四层包裹结构；其中，以组装块中心盛有原料柱的氧化镁层8作为核心第一层；所述原料柱由置于上层的碳源层10和置于下层的石墨芯柱11组成；第二层由：在氧化镁层8的上部和下部所设计的保温层9，和在纵向方向对立设计的石墨管6组成；第三层由：在纵向方向石墨管6外部设计所设计NaCl管5，和横向方向所设计的石墨片7组成；同时，纵向NaCl管5外部设有外衬层4；外衬层制备材质为白云石；第四层为最外层的叶蜡石合成块1，同时，为便于操作，在组装块的两个对立面上分别设计有叶腊石环3；实际产品中，组装块的上部和下部分别设计有导电部件2；所述导电部件具体为导电钢圈。
[0018]所述碳源层，其制备原料为：高纯石墨+质量分数为0.01
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0.015%微量元素Al；以具体配方为例，具体制备时，在高纯石墨基础上，添加相当于石墨质量分数0.012%比例的微量元素Al，采用通用的生产工艺压制烧结等工序，制备成规格为φ45mm
×
4mm的圆形薄片（密封袋真空包装），供作培育钻石合成过程中补充碳源使用。具体制备工艺参考如下：将物料使用三维混料机混合均匀后，通过四液柱压机压制成型，随后置于真空烧结炉中连续烧结三次：第一次的烧结温度为1000℃
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1200℃，保温时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工培育金刚石用组装块，其特征在于，该组装块由内至外可分为四层结构；其中，以组装块中心盛有原料柱的氧化镁层作为核心第一层；所述原料柱由置于上层的碳源层和置于下层的石墨芯柱组成；第二层由：在氧化镁层的上部和下部所设计的保温层，和在纵向方向对立设计的石墨管组成；第三层由：在纵向方向石墨管外部设计所设计NaCl管，和横向方向所设计的石墨片组成；同时，纵向NaCl管外部设有外衬层；第四层为最外层的叶蜡石合成块。2.如权利要求1所述人工培育金刚石用组装块，其特征在于，第三层中的外衬层制备材质为白云石。3.如权利要求1所述人工培育金刚石用组装块，其特征在于，在最外层的第四层上，在组装块的两个对立面上分别设计有叶腊石环；同时，组装块的上部和下部分别设计有导电部件。4.如权利要求1所述人工培育金刚石用组装块，其特征在于，所述碳源层，其制备原料为：高纯石墨+石墨质量0.01
‑
0.015%比例的微量元素Al；所述高纯石墨为石墨纯度不低于99.9%石墨。5.如权利要求1所述人工培育金刚石用组装块，其特征在于，所述石墨芯柱，以质量比计，触媒：高纯石墨的=10~20:80~90；所述触媒，以质量百分计，其组成为：Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乾坤，易良成，申幸卫，赵鹏，杜欢龙，胡来运，屈明，
申请(专利权)人：中南钻石有限公司，
类型：发明
国别省市：