CN111349969A - 一种钻石生长制备方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻石生长制备方法，本发明通过在密闭环境中，将液态钠和钻石籽晶同置于反应器皿中，再将具有一定温度的二氧化碳气体通入至反应器皿中，使二氧化碳气体与钠产生氧化还原反应，在钻石籽晶上析出碳结晶，实现钻石籽晶的生长，同时本发明还提供了一种钻石生长制备设备，保证了钻石生长制备的工业化生产。
Description
【技术领域】
本发明属于材料合成生产技术领域，具体是指一种钻石生长制备方法及设备。
【背景技术】
钻石的质地坚硬，火彩强烈，光彩夺目，自古以来深受人们的喜爱，然而，天然产出的钻石资源有限，价格高昂，不能满足人们日益增长的需要，因此人们采用人工合成技术来制造人造钻石。
目前，大颗粒人造钻石已进入了首饰领域，首饰用大颗粒无色金刚石(IIa型)具有很大的市场空间和前景，广泛应用于首饰、工艺品的生产中，但这些产品多数以立方氧化锆和铅玻璃为原料，立方氧化锆火彩比较好，折射率高，光彩夺目，接近天然钻石，但它的熔点很高，难以熔化和加工，铅玻璃的熔点较低，易于熔化和加工，但它的折射率低，火彩不强。
针对上述问题，我们提供了一种新的技术方案。
【发明内容】
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种钻石生长制备方法及设备。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种钻石生长制备方法，包括有以下步骤：
A、将固态钠和钻石籽晶放置于密闭空间内的反应器皿中；
B、往密闭空间内持续不断地通入氮气，防止钠氧化；
C、将固态钠加热，使其熔融成液态钠；
D、将具有一定温度的CO2通入到密闭空间内的反应器皿中，使其与液态钠进行氧化还原反应，反应公式为
4Na+CO2＝(加热)2Na2O+C；
E、随着反应的进行，在钻石籽晶表层慢慢析出碳结晶，实现在钻石籽晶上液相钻石生长。
进一步的改进方案中，在步骤D中，通入的CO2的温度为200℃～300℃。
进一步的改进方案中，在步骤C和步骤D之间还有步骤D’：将加热后的二氧化碳进行过滤，将其携带的水蒸气和氧气过滤掉。
一种钻石生长制备设备，包括有反应箱，在所述反应箱内设有反应器皿，在反应器皿的下方设有用于对反应器皿加热的加热装置，在反应箱内设有二氧化碳内管，还包括外设的二氧化碳气源、氮气气源、二氧化碳加热器，所述二氧化碳气源通过管道与二氧化碳加热器连接，所述二氧化碳加热器通过管道与二氧化碳内管连接将加热的二氧化碳通向反应器皿上，所述氮气气源通过管道与反应箱连接将氮气通向反应箱内。
进一步的改进方案中，在所述二氧化碳加热器和二氧化碳内管之间设有二氧化碳净化过滤器。
进一步的改进方案中，在所述二氧化碳内管的末端连接有一毛细管，所述毛细管通向反应器皿底部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在密闭环境中，将液态钠和钻石籽晶同置于反应器皿中，再将具有一定温度的二氧化碳气体通入至反应器皿中，使二氧化碳气体与钠产生氧化还原反应，在钻石籽晶上析出碳结晶，实现钻石籽晶的生长，同时本发明还提供了制备设备，保证了钻石生长制备的工业化生产。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
【附图说明】
图1为本发明实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
附图所显示的方位不能理解为限制本发明的具体保护范围，仅供较佳实施例的参考理解，可以图中所示的产品部件进行位置的变化或数量增加或结构简化。
说明书中所述的“连接”及附图中所示出的部件相互“连接”关系，可以理解为固定地连接或可拆卸连接或形成一体的连接；可以是直接直接相连或通过中间媒介相连，本领域普通技术人员可以根据具体情况理解连接关系而可以得出螺接或铆接或焊接或卡接或嵌接等方式以适宜的方式进行不同实施方式替用。
说明书中所述的上、下、左、右、顶、底等方位词及附图中所示出方位，各部件可直接接触或通过它们之间的另外特征接触；如在上方可以为正上方和斜上方，或它仅表示高于其他物；其他方位也可作类推理解。
说明书及附图中所表示出的具有实体形状部件的制作材料，可以采用金属材料或非金属材料或其他合成材料；凡涉及具有实体形状的部件所采用的机械加工工艺可以是冲压、锻压、铸造、线切割、激光切割、铸造、注塑、数铣、三维打印、机加工等等；本领域普通技术人员可以根据不同的加工条件、成本、精度进行适应性地选用或组合选用，但不限于上述材料和制作工艺。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供了一种钻石生长制备方法，包括有以下步骤：
A、将固态钠和钻石籽晶放置于密闭空间内的反应器皿20中；
B、往密闭空间内持续不断地通入氮气，防止钠氧化；
C、将固态钠加热，使其熔融成液态钠；
D、将200℃～300℃的CO2通入到密闭空间内的反应器皿20中，使其与液态钠进行氧化还原反应，反应公式为
4Na+CO2＝(加热)2Na2O+C；
E、随着反应的进行，在钻石籽晶表层慢慢析出碳结晶，实现在钻石籽晶上液相钻石生长。
为了保证二氧化碳气体的纯净度，以及反应的纯净性，在步骤C和步骤D之间还有步骤D’：将加热后的二氧化碳进行过滤，将其携带的水蒸气和氧气过滤掉。
同时，本发明还提供了一种钻石生长制备设备，如图1所示，包括有反应箱10(可采用反应釜)，在所述反应箱10内设有反应器皿20，在制备时将固态钠和钻石籽晶放置于反应器皿20上，在反应器皿20的下方设有用于对反应器皿20加热的加热装置30，在反应箱10内设有二氧化碳内管40，还包括外设的二氧化碳气源、氮气气源、二氧化碳加热器，所述二氧化碳气源通过管道与二氧化碳加热器连接，所述二氧化碳加热器通过管道与二氧化碳内管40连接将加热的二氧化碳通向反应器皿20上，所述氮气气源通过管道与反应箱10连接将氮气通向反应箱10内；在所述二氧化碳加热器和二氧化碳内管之间设有二氧化碳净化过滤器，用于对二氧化碳气体进行净化和过滤，将二氧化碳气体中的氧气和水蒸气祛除。
为了使二氧化碳气体与液态钠充分接触，保证反应的顺利进行，实施例中，在所述二氧化碳内管40的末端连接有一毛细管50，所述毛细管50通向反应器皿20底部，同时，还能保证碳结晶的析出点于钻石籽晶上生长。
尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。
Claims (6)
1.一种钻石生长制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
A、将固态钠和钻石籽晶放置于密闭空间内的反应器皿中；
B、往密闭空间内持续不断地通入氮气，防止钠氧化；
C、将固态钠加热，使其熔融成液态钠；
D、将具有一定温度的CO2通入到密闭空间内的反应器皿中，使其与液态钠进行氧化还原反应，反应公式为4Na+CO2＝(加热)2Na2O+C；
E、随着反应的进行，在钻石籽晶表层慢慢析出碳结晶，实现在钻石籽晶上液相钻石生长。
2.根据权利要求1所述的一种钻石生长制备方法，其特征在于，在步骤D中，通入的CO2的温度为200℃～300℃。
3.根据权利要求1所述的一种钻石生长制备方法，其特征在于，在步骤C和步骤D之间还有步骤D’：将加热后的二氧化碳进行过滤，将其携带的水蒸气和氧气过滤掉。
4.根据权利要求1所述的一种钻石生长制备设备，其特征在于，包括有反应箱，在所述反应箱内设有反应器皿，在反应器皿的下方设有用于对反应器皿加热的加热装置，在反应箱内设有二氧化碳内管，还包括外设的二氧化碳气源、氮气气源、二氧化碳加热器，所述二氧化碳气源通过管道与二氧化碳加热器连接，所述二氧化碳加热器通过管道与二氧化碳内管连接将加热的二氧化碳通向反应器皿上，所述氮气气源通过管道与反应箱连接将氮气通向反应箱内。
5.根据权利要求4所述的一种钻石生长制备设备，其特征在于，在所述二氧化碳加热器和二氧化碳内管之间设有二氧化碳净化过滤器。
6.根据权利要求5所述的一种钻石生长制备设备，其特征在于，在所述二氧化碳内管的末端连接有一毛细管，所述毛细管通向反应器皿底部。
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