[發(fā)明專利]一種合成金剛石的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010017222.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111111558A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬濤;馬勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 營(yíng)口鑫成達(dá)新型建材股份有限公司
• 主分類號(hào): B01J3/06
• 分類號(hào): B01J3/06
• 代理公司: 天津睿禾唯晟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12235
• 代理人: 王哲

本發(fā)明提供一種合成金剛石的方法，所述方法包括以下步驟：制備基礎(chǔ)涂層粉末；制備石墨烯復(fù)合涂層粉末；選擇300?400目的單晶金剛石顆粒為籽粒，進(jìn)行噴涂處理，其中噴涂漿料由石墨烯復(fù)合涂層粉末、有機(jī)粘合劑、有機(jī)溶劑組成；將所述噴涂漿料噴涂至金剛石，制備得到表面包覆石墨?金屬?gòu)?fù)合相涂層的金剛石晶籽，將包覆的金剛石籽粒壓實(shí)在模具中，使用熱壓燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)。利用本發(fā)明技術(shù)方案合成的超細(xì)顆粒金剛石單晶具有粒度細(xì)、成核集中、顏色透度好、晶形完整等特點(diǎn)，產(chǎn)品符合人造金剛石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，晶型一致，晶面完整，雜質(zhì)少，熱沖值高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金剛石合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種合成金剛石的方法。

背景技術(shù)

金剛石是目前在地球上發(fā)現(xiàn)的眾多天然存在中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐酸性和耐堿性，耐高壓高溫，不易老化，抗輻射能力強(qiáng)。還具有非磁性、不良導(dǎo)電性、親油疏水性和摩擦生電性等特點(diǎn)。相比較硅等電子材料，金剛石具有更加優(yōu)越的物理性能，能夠使金剛石在微電子領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，具有極其重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。金剛石具有高硬度，高導(dǎo)熱率，高透光率和寬帶隙等許多特殊的性能，因此廣泛用作各種工具，以及光學(xué)部件，半導(dǎo)體和電子部件中的核心材料，比如電腦磁盤、磁頭、光通信器件、光學(xué)晶體、半導(dǎo)體基片等器件。天然生產(chǎn)的金剛石被用于工程應(yīng)用，但目前使用的大多數(shù)工業(yè)鉆石都是合成的。

石墨烯是一種由碳原子通過(guò)sp2雜化軌道成鍵而成的、具有六邊形蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的二維原子晶體材料。具有一系列新奇的特性，包括反常量子霍爾效應(yīng)、常溫量子霍爾效應(yīng)、超高的載流子遷移率、超高的機(jī)械強(qiáng)度和熱導(dǎo)率、優(yōu)異的透光性和導(dǎo)電性、超高的比表面積等。石墨烯一系列優(yōu)異的特性使其在諸多領(lǐng)域中都有廣闊的應(yīng)用前景,如射頻晶體管、透明導(dǎo)電薄膜、鋰離子電池、超級(jí)電容器、光電檢測(cè)、DNA測(cè)序、功能復(fù)合材料等。同時(shí)，石墨烯還具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而以Cu為基體的CVD法是當(dāng)前最具前景的大面積單層石墨烯合成法是獲得大面積高質(zhì)量、層數(shù)可控的石墨烯的主要方法。但是由于金屬的存在會(huì)對(duì)構(gòu)筑器件的導(dǎo)電性產(chǎn)生影響，所以通過(guò)此種方法制備的石墨烯必須轉(zhuǎn)移到介電層上才能構(gòu)成有效的組裝器件，復(fù)雜的轉(zhuǎn)移過(guò)程總是不可避免地帶來(lái)石墨烯的破損、褶皺，金屬、溶劑殘留污染以及操作繁復(fù)、成本高昂等問(wèn)題。這對(duì)于制備高性能的電子器件是非常不利的。因此，轉(zhuǎn)移過(guò)程成為了制約石墨烯制備工藝發(fā)展的極大難題，在一定程度上限制了石墨烯的應(yīng)用與發(fā)展。

在商業(yè)應(yīng)用方面，所有金剛石通常是通過(guò)高溫高壓法在高達(dá)幾萬(wàn)個(gè)大氣壓的范圍內(nèi)的壓力下合成。由于能夠產(chǎn)生這種超高壓的壓力容器不僅非常昂貴而且尺寸有限，因此高溫高壓方法適用于大型合成材料的生產(chǎn)。目前通過(guò)高壓法合成了尺寸為1cm左右的晶體，并已在市場(chǎng)上銷售。

但是，目前在金剛石合成方面，現(xiàn)有技術(shù)尚存在一定的技術(shù)困難，例如超細(xì)顆粒金剛石，幾乎都是機(jī)械方法破碎成細(xì)顆粒的金剛石來(lái)制備；合成過(guò)程中，對(duì)金剛石粒度、雜質(zhì)含量、以及晶形完整度控制還不夠精確。現(xiàn)有技術(shù)中獲得的金剛石在粒度、晶形控制以及成本方面仍然不能獲得的滿意的效果，難以滿足商業(yè)上精密儀器的要求。因此，亟需開(kāi)發(fā)出一種優(yōu)質(zhì)的金剛石的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供了一種合成金剛石的方法。

一種合成金剛石的方法，包括以下步驟：

(1)制備基礎(chǔ)涂層粉末，所述基礎(chǔ)涂層有以下原料組成：Fe：27-30％，Co： 6-10％，Mn：1-2％，Zn:1-2％，Ti：2-3％，Mo：2-3％，石墨粉：6-15％，余量為Ni；將400-600目的基礎(chǔ)涂層原料進(jìn)行充分混合，然后壓制混合粉末，得到預(yù)燒結(jié)塊；將所述預(yù)燒結(jié)塊在氫氣保護(hù)條件下進(jìn)行燒結(jié)處理；將所得燒結(jié)后的塊體粉碎后，進(jìn)行高能球磨得到50-2000nm的粉料；

(2)制備石墨烯復(fù)合涂層粉末；