再结晶法人工制造大颗粒金刚石的方法技术

本发明专利技术公开了一种再结晶法人工制造大颗粒金刚石的方法，包括：1)采取叶腊石制成一个内腔圆柱体的长方体叶腊石杯；2)在叶腊石杯底水平放置第一触媒合金属薄片，水平铺设一层碳纳米管粉末层；3)在碳纳米管粉末层上采取填充漏斗铺设碳纳米管粉末网格层以及在该网格中相间铺设的小颗粒人工合成金刚石单晶层；4)继续铺设一层碳纳米管粉末层；5)水平放置触媒合金属薄片；6)放置圆柱形电极；7)把铺放好材料的叶腊石杯放进压力机内通电加压；8)取出洗去叶腊石，除去金属薄片和残余碳纳米管，最终得到大颗粒金刚石。该方法解决了目前世界上合成大颗粒金刚石存在的方法杂乱，成本高，效率极低，技术方向不准确的诸多问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶体再结晶以及分子材料学领域，特别是一种用。
技术介绍
用石墨在高温高压下人工合成金刚石的技术已经十分成熟，并且广泛应用于工业规模化生产。但是，目前人工合成金刚石的颗粒小，应用的领域十分有限，基本上是工业的应用，特别是人工还不能合成天然宝石级别的大颗粒金刚石，这个主要原因是金刚石的结晶条件苛刻，生长缓慢，人们还没有找到再结晶的技术手段。因此，对于当前世界上天然宝石级别的大颗粒金刚石稀缺的局面，为解决当前世界经济问题，开辟世界经济新的增长点提供重要机会，提供一种用再结晶法人工制造宝石级别的大颗粒金刚石方法，成为本领域目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，通过人工合成大颗粒金刚石解决了目前世界上合成大颗粒金刚石存在的方法杂乱，成本高，效率极低，技术方向不准确的诸多问题。本专利技术的技术方案是通过下述技术方案来实现的。，该方法包括下述步骤I)采取叶腊石为材料制成一个长方体，长方体内腔为一个圆柱体，由此构成一个叶腊石杯；2)在叶腊石杯底水平放置第一触媒合金属薄片，接着水平铺设一层第一碳纳米管粉末层；3)在步骤2)第一碳纳米管粉末层上采取填充漏斗铺设由碳纳米管粉末构成的碳纳米管粉末网格层以及在该网格中相间铺设的小颗粒人工合成金刚石单晶层；4)在步骤3)碳纳米管粉末网格层中相间铺设的小颗粒人工合成金刚石单晶层上继续铺设一层第二碳纳米管粉末层，该第二碳纳米管粉末层与碳纳米管粉末网格层相接触；5)然后水平放置第二触媒合金属薄片；6)在第二触媒合金属薄片上放置圆柱形电极，整个叶腊石杯铺设完成；7)把铺放好上述材料的叶腊石杯放进CS-I型6 X 800吨人造金刚石六面顶压力机内通电加压至5 7GPa、1200°C 2000°C温度，持续10 15分钟；8)取出经过加工的叶腊石杯体，用市售氢氟酸洗去叶腊石，电解法除去金属薄片， 用市售高锰酸去除残余碳纳米管，最终得到大颗粒金刚石。本专利技术进一步的特征在于所述长方体叶腊石杯的长X宽X高=4cmX4cmX6cm,长方体内腔的圆柱体直径为3cm、高为5cm,叶腊石杯底面厚度为1cm。所述第一触媒合金属薄片和第二触媒合金属薄片的直径为3cm、厚度为O. 1cm。所述第一碳纳米管粉末层和第二碳纳米管粉末层厚度为O. 5cm。所述圆柱形电极直径为3cm,高为2cm。所述小颗粒人造金刚石的单晶直径为O. I 1mm。所述碳纳米管粉末为多壁碳纳米管黑色粉末。所述采取填充漏斗铺设由多壁碳纳米管黑色粉末构成的网格以及相间铺设的人工合成金刚石单晶层方法是使用薄铁皮制作一圆柱体结构的筒体高为2cm，并在筒体腔体内采用薄铁皮制作一个沿圆柱体筒体纵向上下贯通的漏斗，该漏斗的截面呈网格状，网格的长X宽为 O. 5cmX0. 4cm ;且网格格栅为O. I O. 15cm间隙的贯通层；所述多壁碳纳米管黑色粉末沿网格格栅填充，人工合成金刚石单晶沿网格填充后，垂直缓慢取出填充漏斗，填充物在重力作用下就自然按照设计要求铺设。本专利技术把目前规模化工业生产的小颗粒金刚石集中起来，通过再次高温高压再结晶法，就可以得到大颗粒金刚石晶体，其品质完全可以达到天然宝石级别的金刚石晶体的水平。本专利技术所能达到的各方面效果极其显著。首先，金刚石晶体作为稀缺的工业材料， 和昂贵的饰物钻石的“毛坯”，有很高的使用价值和财富象征。人工合成金刚石晶体达到天然宝石级别金刚石晶体的水平如果取得突破，将成为当今世界经济新的增长点，将带动大量就业和相关产业发展，推动人类社会进步。其次，本专利技术采取了天然金刚石形成的再结晶的方法，利用了晶体再结晶的“结晶惯性”，为材料科学的理论发展起重要推动作用。附图说明图I是用于人工合成大颗粒金刚石的叶腊石杯外观示意图；图2是本专利技术小颗粒金刚石和碳纳米管粉末填充层分布示意图；图3是本专利技术填充碳纳米管粉末漏斗网格截面示意图。图中1、第一触媒合金属薄片；2、第一碳纳米管粉末层；3、碳纳米管粉末网格层；4、人工合成金刚石单晶层；5、第二碳纳米管粉末层；6、第二触媒合金属薄片；7、圆柱形电极;A为由薄铁皮制作的多壁碳纳米管网格格栅；B为由薄铁皮制作的填充漏斗网格，用于填充小颗粒金刚石单晶。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明。如图I、图2所示，本专利技术，包括下述步骤I)采取叶腊石为材料制成一个长X宽X高=4cmX4cmX6cm的长方体,长方体内腔为一个直径3cm、高5cm的圆柱体，由此构成一个叶腊石杯，叶腊石杯底面厚度为Icm ；2)在叶腊石杯底水平放置直径3cm、厚度O. Icm圆形的第一触媒合金属薄片I,接着水平铺设一层厚度O. 5cm的第一碳纳米管粉末层2，该碳纳米管粉末采取多壁碳纳米管黑色粉末；3)在步骤2)第一碳纳米管粉末层2上采取填充漏斗铺设由多壁碳纳米管黑色粉末构成的碳纳米管粉末网格层3以及在该网格中相间铺设的直径为O. I Inn的人工合成金刚石单晶层4 ；铺设第一碳纳米管粉末层2以及铺设碳纳米管粉末网格层3要使用“专业漏斗”(见图3所示填充漏斗)，“专业漏斗”是用薄铁皮做成，制作成一个圆柱体结构的筒体高为2cm，并在筒体腔体内采用薄铁皮制作一个沿圆柱体筒体纵向上下贯通的漏斗，该漏斗的截面呈网格状，网格的长X宽为O. 5cmX0. 4cm，见图3箭头B所示；且网格格栅为O. I O. 15cm间隙的贯通层，见图3箭头A所示；在铺设完碳纳米管粉末层2层后将上述圆柱筒体结构的填充漏斗套入沿叶腊石杯中，按照附图3所示，多壁碳纳米管黑色粉末沿由薄铁皮制作的多壁碳纳米管网格格栅A填充，直径为O. I inn的人工合成金刚石单晶沿由薄铁皮制作的填充漏斗网格B填充，填充完毕后，垂直缓慢取出填充漏斗；填充物在重力作用下就自然按照设计要求铺设完毕。4)在步骤3)由多壁碳纳米管黑色粉末构成的碳纳米管粉末网格层3中相间铺设的人工合成金刚石单晶层4上继续铺设一层厚度为O. 5cm的第二碳纳米管粉末层5，该第二碳纳米管粉末层5与碳纳米管粉末网格层3相接触；该碳纳米管粉末采取多壁碳纳米管黑色粉末；5)然后水平放置直径为3cm、厚度为O. Icm圆形的第二触媒合金属薄片6 ；6)在圆形的第二触媒合金属薄片6上放置直径3cm、高2cm的圆柱形电极7,整个叶腊石杯铺设完成；7)把铺放好上述材料的叶腊石杯放进CS-I型6 X 800吨人造金刚石六面顶压力机内通电加压至5 7GPa、1200°C 2000。。温度；根据金刚石再结晶所需时间的特点，这样的通电加压必须保持10至15分钟，然后自然冷却。在加压加热和冷却的过程中，碳纳米管的原子，会按照金刚石原子的结构，进行有序的组合和排列；在高温高压下，小颗粒金刚石原子结构排列主体没有变化，但是，其原子排列的 “边沿活性”加大。由于晶体结晶存在“惯性”即晶格会有序一致。每个间隔的小颗粒金刚石之间将按照一定顺序“自行”再结晶形成大颗粒，或者、通过碳纳米管被高温高压形成的 “破碎的原子结构”作为某种“桥梁纽带”进行再结晶形成大颗粒，从而产生大颗粒人造金刚石晶体，这个方法制造出来的人造金刚石结晶颗粒可以达到I 20克拉，甚至结晶颗粒更大。8)取出经过加工的叶腊石杯体，用市售氢氟酸洗去叶腊石，电解法除去第一触媒合金属薄片I和第二触媒合金属薄片6，用市售本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海云，
申请(专利权)人：李海云，
类型：发明
国别省市：