[發(fā)明專利]一種可提高合成金剛石得率的合成塊組件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710035953.1
• 申請(qǐng)日: 2007-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101224398A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 彭國(guó)強(qiáng)
• 主分類號(hào): B01J3/06
• 分類號(hào): B01J3/06
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成金剛石技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種可提高合成金剛石得率的合成塊組件。

背景技術(shù)

合成塊組件是靜壓合成金剛石的一個(gè)關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的合成塊組件結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由葉石蠟塊1、導(dǎo)電鋼圈2、金屬導(dǎo)電片3、周邊鑲嵌有白云石的發(fā)熱片4、內(nèi)嵌有金屬套的白云石套5組成；將由石墨與觸媒組成的合成棒嵌裝在白云石套5中，兩端依次安裝發(fā)熱片4、金屬導(dǎo)電片3、導(dǎo)電鋼圈2，然后，整體置于葉石蠟塊1中于1300攝氏度高溫、90--100GPa超高壓下保溫保壓一定時(shí)間而合成金剛石；這種結(jié)構(gòu)的合成塊組件，由于白云石環(huán)中心的發(fā)熱片(導(dǎo)體)面積比較大，因此，在額定電流的情況下，其電流密度比較小，單位面積、單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較小，而其產(chǎn)生的熱量又從設(shè)置于合成棒兩端的發(fā)熱片中心開(kāi)始、從合成棒兩端以半球形波紋狀向合成棒中心傳遞，直至使整個(gè)合成棒的溫度達(dá)到合成工藝要求的溫度，但由于熱量是以半球形波紋狀向合成棒中心傳遞，因此，在一定的保溫保壓時(shí)間內(nèi)，在合成棒軸向中心位置的直徑方向則會(huì)產(chǎn)生由中心至合成棒表面的負(fù)的溫度梯度，也就是說(shuō)中心溫度高、表面溫度低，如圖2中陰影部分所示；這樣，就導(dǎo)致合成棒軸向中心的徑向方向合成金剛石產(chǎn)率、品級(jí)大幅度下降，影響整個(gè)合成金剛石工藝的得率及經(jīng)濟(jì)效益；雖然可以通過(guò)延長(zhǎng)保溫保壓時(shí)間，使合成棒整體溫度達(dá)到工藝要求的溫度，但這樣帶來(lái)的不利是顯而易見(jiàn)的，一方面，隨著保溫保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，合成棒兩端以及中心的溫度將大大超過(guò)工藝要求的溫度，同樣使合成金剛石的得率減低；另一方面，隨著保溫保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，電能的消耗將成倍的增加，無(wú)疑將提高合成金剛石的成本，浪費(fèi)能源。因此，現(xiàn)有合成金剛石的合成塊組件結(jié)構(gòu)有必要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、能量利用率高、合成金剛石得率高、品級(jí)高的可提高合成金剛石得率的合成塊組件。

本發(fā)明是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的：將現(xiàn)有合成金剛石的合成塊組件中發(fā)熱片改為發(fā)熱環(huán)，在所述發(fā)熱環(huán)的環(huán)內(nèi)及環(huán)外均鑲嵌有絕緣材料；所述絕緣材料為白云石；發(fā)熱環(huán)直徑為合成棒直徑的2/3-3/4；發(fā)熱環(huán)的寬度為2-5mm。

本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，一方面，縮小了發(fā)熱片的面積，從而，在額定電流的情況下，有效提高其電流密度及單位面積、單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量，因此，采用本發(fā)明的合成金剛石的合成塊組件，可以減小合成電流，提高能量的利用率，節(jié)約能源，其合成電流是原來(lái)的60--65％；另一方面，采用本發(fā)明的發(fā)熱環(huán)結(jié)構(gòu)，可有效改善電流及熱量在合成棒中的傳遞形式，其傳遞的方式是以發(fā)熱環(huán)的環(huán)周為中心，從合成棒的兩端，以半球形波紋狀向合成棒中心傳遞，直至使整個(gè)合成棒的溫度達(dá)到合成工藝要求的溫度，這樣，就改善了由單一的發(fā)熱片中心向合成棒內(nèi)傳遞的狀況，有效改善合成棒整體溫度的均勻性，見(jiàn)圖3所示；從而，克服了合成棒軸向中心位置的直徑方向形成負(fù)的溫度梯度的問(wèn)題，使得合成金剛石的得率較原有工藝提高15％以，且高品級(jí)金剛石的得率較原有工藝提高5％以上；綜上所述；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作方便，能量利用率高、可有效提高合成金剛石得率、品級(jí)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，可于與現(xiàn)有合成金剛石生產(chǎn)工藝配套使用，適于作為現(xiàn)有人工合成金剛石合成塊組件的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有合成金剛石合成塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有合成金剛石的熱量傳遞示意圖。

圖3為本發(fā)明合成金剛石的熱量傳遞示意圖。

圖4為本發(fā)明合成金剛石合成塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4中：1---葉石蠟塊、2---導(dǎo)電鋼圈、3---金屬導(dǎo)電片、6---發(fā)熱環(huán)、5---內(nèi)嵌有金屬套的白云石套。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖4，本發(fā)明---一種可提高合成金剛石得率的合成塊組件，包括葉石蠟塊1、導(dǎo)電鋼圈2、金屬導(dǎo)電片3、發(fā)熱環(huán)6、內(nèi)嵌有金屬套的白云石套5，所述葉石蠟塊1、導(dǎo)電鋼圈2、金屬導(dǎo)電片3、內(nèi)嵌有金屬套的白云石套5的結(jié)構(gòu)與安裝方式與現(xiàn)有技術(shù)相同，其改進(jìn)點(diǎn)在于：發(fā)熱環(huán)6的環(huán)內(nèi)及環(huán)外均鑲嵌有絕緣材料；所述絕緣材料為白云石；發(fā)熱環(huán)直徑為合成棒直徑的2/3-3/4；發(fā)熱環(huán)的寬度為2-5mm。使用時(shí)，將由石墨與觸媒組成的合成棒嵌裝在白云石套5中，兩端依次安裝發(fā)熱環(huán)5、金屬導(dǎo)電片3、導(dǎo)電鋼圈2，然后，整體置于葉石蠟塊1中于1300攝氏度高溫、6GPa超高壓下保溫保壓一定時(shí)間而合成金剛石；使用本發(fā)明的---一種可提高合成金剛石得率的合成塊組件，在合成金剛石時(shí)，可降低合成電流35--40％，而金剛石得率提高15％以上，特別是高品級(jí)金剛石得率提高5％以上。