[發明專利]一種金剛石合成用異形粉壓加熱管及合成塊

在審

• 申請號: 202010541716.8
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111672420A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 蔡立超;秦超;郭電英;楊華鋒;衣繁繁;曾祥云
• 申請（專利權）人: 山東聊城君銳超硬材料有限公司
• 主分類號: B01J3/00
• 分類號: B01J3/00;B01J3/06;C04B35/528;C04B35/622;C04B35/63
• 代理公司: 濟南尚本知識產權代理事務所(普通合伙) 37307
• 代理人: 張曉瑾

本發明公開了一種金剛石合成用異形粉壓加熱管及合成塊，主要涉及發明領域。包括相對設置的兩個管本體，所述管本體上下貫穿的設有與其同軸的加熱腔，所述管本體的外端管壁小于管本體的內端管壁。本發明的有益效果在于：它合成出的金剛石單晶晶型一致性更好，對金剛石的整體合成質量提升明顯。

技術領域

本發明涉及金剛石合成技術領域，具體是一種金剛石合成用異形粉壓加熱管及合成塊。

背景技術

工業金剛石是由石墨轉化而成，石墨若直接轉化為金剛石，約需12GPa以上的壓強和2000℃以上的溫度，如此高的壓強和溫度，目前人工條件很難達到，不能用于工業生產。向石墨中加入觸媒則可大大降低轉化條件，在5-7GPa的壓強和1200-1700℃的溫度條件下石墨即可轉化成金剛石，這就是工業生產上應用最為廣泛的靜壓觸媒法。

國內合成金剛石的壓機以鉸鏈式六面頂壓機最多。這是由于鉸鏈式六面頂壓機具有超高壓模具結構簡單、價廉、生產操作簡單、壓機工藝參數容易控制、生產節拍快等優點，比較適合我國國情，因此得以廣泛應用。

金剛石的合成需要高溫高壓。以六面頂壓機為例，合成壓力由液壓產生。合成時，六個油缸中的油壓最大可達100MPa左右，壓力通過頂錘傳至合成塊，合成塊內部可產生合成所需大約5-6Gpa的高壓。合成所需溫度由電加熱產生。合成時，由相對的前后兩個頂錘通電，電流通過合成塊的發熱元件產生熱量，可得到合成所需的1300℃左右的高溫。

目前生產上普遍使用的加熱管材質有兩種，一種為電熱合金，由點焊機將電熱合金帶焊接而成；另一種為人造石墨材質，由人造石墨棒車制而成。無論哪種材質，受限于目前的高溫高壓合成方式及組裝結構，合成時芯柱內部的壓力場和溫度場都不均勻，其中壓力影響較大，芯柱外圍壓力最高，中心處壓力最低，造成金剛石晶型雜亂，外圍以高壓低溫的八面體為主，中心以六八面體為主，或者外圍以六八面體為主，中心以八面體為主，很難得到晶型一致的金剛石單晶，影響整體合成質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金剛石合成用異形粉壓加熱管及合成塊，它合成出的金剛石單晶晶型一致性更好，對金剛石的整體合成質量提升明顯。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

一種金剛石合成用異形粉壓加熱管，包括相對設置的兩個管本體，所述管本體上下貫穿的設有與其同軸的加熱腔，所述管本體的外端管壁小于管本體的內端管壁。

所述管本體的外壁上設置凸臺，所述凸臺使管本體的管壁增厚，且增厚部分相鄰設置。

用于加工所述管本體的原料包括鱗片石墨和氧化鎂粉。

所述鱗片石墨的石墨碳含量＞96％，粒度＜200目；

所述氧化鎂粉為高溫電工級氧化鎂，粒度小于60目，氧化鎂含量＞98％。

用于加工所述管本體的原料按重量百分比包括：鱗片石墨60％～80％，氧化鎂粉10％～30％，硅酸鈉水溶液7％～10％。

通過以下方法制得：

將鱗片石墨置于捏合機中，加入氧化鎂粉，混合20min；

混合完畢后加入硅酸鈉水溶液，繼續混合30min后，過40目篩，晾料至含水量5-8％，壓制成型即得。

作為本發明的另一個方面，一種合成塊，使用上述的管本體作為發熱管，對金剛石的合成導電發熱。

兩個所述管本體的較厚管壁的環形端面對應相接，所述管本體內設有兩個高于與之對應的芯柱，所述管本體的外部套接有襯管，所述襯管內上下貫通的設有與管本體外壁曲面相對應的襯腔，所述襯管的外部套接有葉蠟石環，所述葉蠟石環的兩端開口自外而內依次設置鋼帽堵頭、白云石環、加熱片。