CN1264615A

CN1264615A - 生产人造金刚石的动—静态法

Info

Publication number: CN1264615A
Application number: CN 00110206
Authority: CN
Inventors: 杨树桐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2000-08-30
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: CN1160148C

Abstract

生产人造金刚石的动—静态法,是将铸铁片采用动态爆轰产生出的金刚石微粉和石墨混合物,作为静态法生产人造金刚石的物料。再将该物料放入静态高压高温设备中,采用静态法生产出高品位,大颗粒人造金刚石。本发明可提高金刚石的转化率,最高可达60—95%;省略了晶核生成期,缩短了加工周期,提高了工效,生产的金刚石颗粒大、品位高,且减少了对环境的污染,可大幅度提高企业经济效益。

Description

生产人造金刚石的动——静态法

本发明属于一种高品位、大颗粒人造金刚石的生产方法。

金刚石是由具有饱合性和方向性的共价键结合起来的晶体，它具有极高的硬度和耐磨性，是目前所知自然界中最硬的物质。因此金刚石可制造金刚石磨具、金刚石锯片、金刚石刀具和金刚石钻头等，实现对硬脆非金金属材料的光学玻璃、陶瓷等的外圆的平面加工；对硬质合金制品的电解磨削，光学镜片的球面，以及平面的精磨加工和岩心的平面精磨加工；对硬质合金或难磨钢材制作的模具进行修磨，对硬质合金刃口进行修磨，以除去刃口的缺口、不平直等缺陷，改善刀具的切削性能；对半导体硅片的套料加工；提高机械加工的加工效率等。而近年来，CVD金刚石多晶薄膜材料的制备，在沉积面积、结晶质量、组份纯度、透光性、表面平整度、结构密致性等都取得了令人瞩目的进展。金刚石应用对促进高科技的发展起到重要作用。我国天然金刚石贮量少，开采难度大。因此，研制人造金刚石生产是十分重要的。目前人造金刚石的生产方法有二种，其一是静态法生产金刚石，其二是动态法生产金刚石。所谓动态法生产金刚石，是指采用爆炸法，使石墨在高压高温下发生金刚石相变。由于石墨晶体C轴被压缩的同时，基面原子略作适当的调整，就可以以固态无扩散相变的形式转变为金刚石。常用的动态爆轰合成装置，有圆柱形爆轰合成装置(见图1)、飞片定向爆炸装置(见图2)、爆炸容器(见图3)等。炸药目前多用梯恩梯(TNT)，通常需要引爆药来激发爆燃。此外，还有采用HMX或HMX加TNT的混合炸药。在合成金刚石时，通常选用爆速大于17000m/s的混合黑梯炸药，能量大、较安全。目前采用动态法生产的是小颗粒金刚石，一般在40mm以下，但品位较高。

静态法生产金刚石的方法，是指采用高压模具在超高压高温条件下用石墨制取金刚石的方法。目前最高静压已达到200——300Gpa，最高动态压力达1000Gpa。静态高压高温设备主要有活塞缸式装置、对顶砧装置、对顶砧——缸式装置和多压钻式装置。六面顶高压设备和两面顶高压设备是二种有效的设备。产生超高压采用液压系统。采用静态生产的金刚石颗粒较大，但品位较低，如果要达到品位高，设备投资大、工艺复杂、转换率低，成本高。

本发明的目的，是提供一种生产高品位金刚石的动——静态法。

本发明的目的，是采用下述技术方案来实现的，即：碳源，采用铸铁中的碳为碳源。即将铸铁片，采用动态法对其爆轰，生产出金刚石微粉。然后将上述用动态法生产的金刚石微粉及没相变的剩余石墨，装入静态超高压高温设备中，采用静态法使上述的金刚石微粉和石墨产生金刚石相变，生成高品位、大颗粒金刚石，转换率可达到60——95％。本发明也可将以铸铁为碳源，采用动态法生成的金刚石微粉及石墨混合物和一定量的纯石墨混合后，作为静态法生产大颗粒金刚石的物料源，以静态法生成大颗粒金刚石；也可以用动态法生成小颗粒金刚石微粉和剩余石墨的混合物与纯石墨的混合物作为静态法生产大颗粒金刚石的物料源；也可以将重液法提纯金刚石所剩的石墨与纯石墨按一定比例混合构成物料源，再用静态法生成大颗粒金刚石；也可以是用重液法部分提纯金刚石微晶后的金刚石和石墨的混合物为物料源。

图1、图2、图3是三种动态爆轰合成装置结构示意图。

附图标号说明：

1为雷管、2为炸药、3为飞片、4为空隙、5为样品、6为雷管、7为引爆平波器、8为炸药、9为飞片、10为样品、11为样品碎片收集器、12为容器壁、13为圆孔、14为样品、15为支架、16为导线、17为雷管。

本发明具有如下优点：

1、提高金刚石的转化率，最高可达60——95％，且转化率较稳定。

2、省略了晶核生成期，缩短了加工周期，提高工效。

3、为特殊用途的金刚石的生成提供了有效途径。如G-S型PCD及锯片级金刚石的生成等。

4、变动态法的废料为静态法的原材料。即把用铸铁作为动态法的原料爆炸后产生的微粉和石墨的混合物提取微晶后剩余的石墨废料作为静态法的原材料，这时所提取的微晶可以作为商品出售，收回成本，提高了经济效益。

5、使静态法的普通石墨增值。把爆炸金刚石后产生的石墨与静态法的普通石墨混合在一起，作为静态法的原料，可提高转化率，并缩短工期，提高经济效益。

6、用本发明的动态法生产大颗粒金刚石的方法，大幅度降低了金刚石的生产成本10倍以上，经济效益显著。

7、不用改变原生产设备。

8、减小了环境污染。

Claims

1、生产人造金刚石的动——静态法，其特征在于：

A、将铸铁片采用动态爆轰产生出金刚石微粉和石墨混合物，做为静态法生产人造金刚石的物料；

B、将上述生产金刚石的物料放入静态高压高温设备中，采用静态法生产出高品位、大颗粒人造金刚石。

2、根据权利要求1所述的生产人造金刚石的动——静态法，其特征在于所述的生产人造金刚石的物料可为以铸铁为碳源，采用动态法生成的金刚石微粉、与石墨的混合物和纯石墨的混合物。

3、根据权利要求1所述的生产人造金刚石的动——静态法，其特征在于所述的生产人造金刚石的物料可为以铸铁为碳源，采用动态法生产的人造金刚石与石墨的混合物与用重液法提纯金刚石后剩的石墨、微量金刚石的混合物。

4、根据权利要求1所述的生产人造金刚石的动——静态法，其特征在于所述的生产人造金刚石的物料，可以是用石墨作碳源，用动态法生产的金刚石和剩余石墨再按一定比例掺入纯石墨的混合物。