[發明專利]制造合成單晶金剛石材料的方法

有效

• 申請號: 201380022945.7
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104271239B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: D·玻瑟;E·古拉;C·N·道吉;R·A·斯皮特斯
• 申請（專利權）人: 六號元素技術有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J3/06;B01J23/75;B01J23/755;C30B29/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 王海寧

1.一種制造多個合成單晶金剛石的方法，該方法包括:

形成多個籽晶墊，每個籽晶墊包含錨固于或嵌入惰性支持物的多個單晶金剛石籽晶；

將碳源、金屬催化劑和所述多個籽晶墊裝入容器，其中至少一部分碳源的位置距離單晶金剛石籽晶小于0.1mm；

將該容器裝入高壓高溫HPHT壓力機；和

使該容器經受HPHT生長周期以在所述多個單晶金剛石籽晶上生長單晶金剛石材料，該HPHT生長周期包括：

通過增加壓力和溫度，開始在所述多個單晶金剛石籽晶上的單晶金剛石材料的HPHT生長；

通過控制和維持壓力及溫度經由壓力驅動的生長工藝，維持在所述多個單晶金剛石籽晶上的單晶金剛石材料的HPHT生長；和

通過降低壓力和溫度，終止在所述多個單晶金剛石籽晶上的單晶金剛石材料的HPHT生長，

其中，在HPHT生長周期期間，所述多個單晶金剛石籽晶保持錨固于或嵌入該惰性支持物。

2.根據權利要求1的方法，其中每個籽晶墊包含8至3000范圍內的單晶金剛石籽晶數量，和/或其中每個籽晶墊包含0.3至45個籽晶cm^-2范圍內的單晶金剛石籽晶密度。

3.根據權利要求1的方法，其中每個籽晶墊包含30至1500范圍內的單晶金剛石籽晶數量，和/或其中每個籽晶墊包含0.5至30個籽晶cm^-2范圍內的單晶金剛石籽晶密度。

4.根據權利要求1的方法，其中每個籽晶墊包含50至800范圍內的單晶金剛石籽晶數量，和/或其中每個籽晶墊包含0.8至20個籽晶cm^-2范圍內的單晶金剛石籽晶密度。

5.根據權利要求1的方法，其中每個籽晶墊包含80至650范圍內的單晶金剛石籽晶數量，和/或其中每個籽晶墊包含1.0至10個籽晶cm^-2范圍內的單晶金剛石籽晶密度。

6.根據權利要求1或2的方法，其中所述容器包含4至30范圍內的籽晶墊數量。

7.根據權利要求1或2的方法，其中所述容器包含4至20范圍內的籽晶墊數量。

8.根據權利要求1或2的方法，其中所述容器包含6至15范圍內的籽晶墊數量。

9.根據權利要求1或2的方法，其中所述容器包含8至10范圍內的籽晶墊數量。

10.根據權利要求1或2的方法，其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離為：在終止HPHT生長之后的單晶金剛石材料的高度的1至10倍的范圍內，和/或其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離在1.0至12mm的范圍內。

11.根據權利要求1或2的方法，其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離為：在終止HPHT生長之后的單晶金剛石材料的高度的1.2至5.0倍的范圍內，和/或其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離在1.5至10mm的范圍內。

12.根據權利要求1或2的方法，其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離為：在終止HPHT生長之后的單晶金剛石材料的高度的1.2至3.0倍的范圍內，和/或其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離在2.0至8mm的范圍內。

13.根據權利要求1或2的方法，其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離為：在終止HPHT生長之后的單晶金剛石材料的高度的1.2至3.0倍的范圍內，和/或其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離在2.5至7.0mm的范圍內。

14.根據權利要求1或2的方法，其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離為：在終止HPHT生長之后的單晶金剛石材料的高度的1.2至2.0倍的范圍內，和/或其中使所述籽晶墊在容器內分隔，以便選擇所述籽晶墊之間的距離在3.0至6.0mm的范圍內。

15.根據權利要求1的方法，還包括：

將所述碳源和所述金屬催化劑混合以形成反應混合物，隨后將所述反應混合物和所述多個籽晶墊裝入所述容器中以形成反應混合物和籽晶墊的交替層。