[發明專利]一種提高內部密度的合成塊

無效

• 申請號: 201010240063.6
• 申請日: 2010-07-29
• 公開（公告）號: CN101890321A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 薛勝輝;林玉;楊晉中;彭獻偉;劉廣利
• 申請（專利權）人: 鄭州人造金剛石及制品工程技術研究中心有限公司
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于超硬材料合成技術領域，特別涉及一種提高內部密度的合成塊。

背景技術

在超硬材料合成領域，超高溫高壓條件下的合成塊是由石墨與觸媒混合粉制成的石墨柱、石墨柱外圍的絕緣元件和加熱元件、石墨柱兩端的導電鋼圈、傳壓密封介質按照一定方式組裝而成的塊狀體。具體組裝方式為：從外到內依次組裝，外圍采用葉蠟石與白云石復合介質作為傳壓密封材料，兩端采用導電鋼圈進行通電加熱，導電鋼圈與內側的加熱元件緊密接觸，通電時通過導電鋼圈使加熱元件本身發熱，然后經過加熱元件內側緊密接觸的絕緣元件將熱量傳至與絕緣元件內側緊密接觸的石墨柱，使石墨與觸媒在超高溫高壓條件下轉化為金剛石。

在金剛石合成過程中，雖然作為傳壓介質的葉蠟石具有優良的傳壓性能，但在超高溫高壓條件下其會發生相變，即葉蠟石中的結晶水會促使葉蠟石相變成藍晶石和柯石英，體積收縮，使得葉蠟石的傳壓性能大大降低。可是，合成金剛石的后期是金剛石顆粒生長、長大的過程，此時正需要傳遞充足的壓力來補充營養，促使金剛石顆粒生長、長大，而葉蠟石傳壓性能的大幅度降低將導致合成壓力傳遞不足；另外，再加上近幾年來超硬材料行業隨著技術水平的不斷進步，合成金剛石的合成腔體迅速擴大，從合成塊的組裝方式來看，石墨柱從外到內呈現為越來越小的壓力分布情況，即壓力分布不均，從而造成合成塊內虛，使生成的金剛石顆粒內部氣泡、雜質等缺陷多，且顆粒小，嚴重影響金剛石的產量和質量。

如若一味的提高合成壓力，以克服合成壓力傳遞不足、石墨柱上壓力分布不均、合成塊內虛等缺陷，金剛石產品的產量和質量并不會得到明顯的改善和提高，且會直接影響到六面頂壓機合成設備及其配件的使用壽命，嚴重者直接導致設備在高溫高壓條件下斷裂爆炸損壞。此舉不但大大提高了生產成本，而且還存在較大的安全隱患。

發明內容

本發明的目的是提供一種可獲得充足合成壓力、石墨柱受力均勻、能消減石墨柱內虛、提高優質產品比例的提高內部密度的合成塊。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種提高內部密度的合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導電鋼圈和石墨柱與導電鋼圈外圍的葉蠟石與白云石復合介質，所述石墨柱芯部設有空腔，空腔內緊配合設有填充塊，且填充塊密度高于石墨柱密度。

所述填充塊與空腔壁面之間設有內加熱元件。

所述空腔的體積為石墨柱體積的10％-50％。

所述導電鋼圈和石墨柱兩端面之間、葉蠟石與白云石復合介質和石墨柱外周面之間均設有外加熱元件。

所述外加熱元件和石墨柱外表面之間設有絕緣元件。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1、石墨柱芯部的空腔內設有密度高于石墨柱密度的填充塊，由于石墨柱內部密度明顯提高，可有效降低合成設備的合成壓力，以延長六面頂壓機合成設備的使用壽命，使石墨柱各部位均獲得充足的合成壓力，石墨柱各個方位受力均勻，有效消減了石墨柱內虛，大大提高了優質產品的比例。

2、填充塊與空腔壁面之間設有內加熱元件，導電鋼圈和石墨柱兩端面之間、葉蠟石與白云石復合介質和石墨柱外周面之間均設有外加熱元件，內加熱元件和外加熱元件分別從石墨柱內部與外部同時導熱，大大提高了導熱效率，能夠均衡、穩定合成腔體內的溫度場，給金剛石創造穩定的生長環境，從而提高金剛石的產量和質量。

3、從表面上看，提高石墨柱內部密度的填充塊占據了石墨柱的一定體積，影響了金剛石的產量，但石墨柱中心位置的內虛情況使此處轉化金剛石的量很小，而填充塊的介入可以使其余各處轉化成的金剛石顆粒均勻、粒度增粗、品質得到提高，綜合上述因素考慮是利大于弊，具有較好的經濟效益。

4、近年來，超硬材料合成腔體的迅速擴大、合成壓力大大提高，直接威脅到六面頂壓機合成設備及其輔助配件的使用壽命，提高石墨柱內部密度可有效地降低合成所需的壓力，既能彌補超高壓高溫下石墨柱受力不均勻現象(或內虛現象)，穩定金剛石的生長環境，提高金剛石產量和質量，又使擴大超硬材料合成腔體不再成為難題，具有較好的推廣前景。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式