CN204093412U - 超大腔体金刚石合成装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及超大腔体金刚石合成装置，包括超大腔体，超大腔体沿轴向设有上铁杯和下铁杯，上铁杯杯底与下铁杯杯底之间设有加热片，铁杯杯口端分别设有复合层，复合层外层为铁碗，内层为白云石饼、石墨导电环和白云石环构成的复合结构，石墨导电环通过石墨纸与设置在铁杯内的石墨柱一端电连接，石墨柱另一端与铁杯杯底电连接；超大腔体沿径向方向，内层为铁杯壁、中间层白云石和外层为叶腊石。本实用新型具有以下优点：1.直接加热，电流通过石墨柱。2.两端的导电材料由金属改为非金属，极大提高了保温性和稳定性。本实用新型可以在大压机设备上进行大规模的应用，突破了超大腔体合成金刚石不能直接加热的禁区，填补了金刚石行业的空白。
Description
技术领域
本实用新型涉及超大腔体金刚石合成装置。
背景技术
目前，超硬材料行业市场竞争激烈，随着国内人造金刚石单次合成效率的提高，金刚石单晶价格一降再降，国内金刚石生产厂家设备不断升级，合成腔体不断扩大。由于金刚石生长的条件的要求，随着加热时间的延长，在合成后期，热量不断积累，导致合成块腔体内温度容易偏高；同时，随着时间的延长，金刚石单晶逐渐长大，随之而来的是内部压力下降。腔体越大，温度和压力越难以控制。所以行业内在大腔体合成金刚石过程中都是利用间接加热的方式进行生产。
CN103406071A公开了一种由合金发热管加热的金刚石合成装置，从里层到外层依次包括用于作为实现金刚石合成容器的大腔体，用于构成大腔体内壁的氧化镁层，用于对金刚石合成进行加热的合金发热管，用于对大腔体进行保温并阻止叶腊石层相变的白云石层，用于将外部压力传入大腔体内部并进行密封的叶腊石层；在所述由合金发热管加热的金刚石合成装置上端部与下端部分别装设有用于通过金属片连通外部电源与合金发热管的钢圈；其中，合金发热管具有两端薄、中间厚的对称结构。这种金刚石合成装置采用合金发热管并通过金属片连通外部电源与合金发热管的钢圈实现合成装置大腔体内部的加热，钢圈处于高温区，容易融化，引起高压放炮；另外金属的导热性好，所以难于保证合成装置的良好的保温性和稳定性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种超大腔体金刚石合成装置，该装置具有良好的保温性和稳定性，可以实现Φ55mm以上超大腔体并用于合成较好品级的金刚石。
本实用新型提供的技术方案是：一种超大腔体金刚石装置，包括用于作为实现金刚石合成容器的超大腔体，超大腔体直径（内径）为55-58mm，超大腔体沿轴向设有上铁杯和下铁杯，上铁杯杯口朝上，下铁杯杯口朝下，上铁杯杯底与下铁杯杯底之间设有加热片，加热片分别与上铁杯杯底和下铁杯杯底接触电连接，上铁杯杯口上端和下铁杯杯口下端分别设有复合层，复合层外层为铁碗，铁碗外侧壁与叶腊石层接触连接，复合层内层为白云石饼、石墨导电环和白云石环构成的复合结构，其中白云石饼填充于石墨导电环内，白云石饼和石墨导电环填充于白云石环内，复合层内层的一部分位于铁碗内，另一部分伸入铁杯内，且伸入铁杯内部分的白云石环侧壁与铁杯内侧壁接触连接，石墨导电环通过石墨纸与设置在铁杯内的石墨柱一端电连接，石墨柱另一端与铁杯杯底电连接；超大腔体沿径向方向，内层为铁杯壁、中间层白云石和外层为叶腊石。
所述石墨纸厚度为1.00mm，密度为1.33（克/cm3）。
所述加热片由石墨和白云石按1：0.5-1：2的重量比混合压制成的圆片。
所述石墨纸厚度为1.00mm，密度为1.33。
本实用新型具有以下优点：1.直接加热，电流通过石墨柱。2.两端的导电材料由金属改为非金属，极大提高了保温性和稳定性。
本实用新型由传统的金属导电改为非金属导电，在不影响导电性能下，大大提高保温性能，石墨的高温稳定性好于铁，钢，就不会发生导电元件熔化损坏硬质合金现象。加热片高压下电阻调整到3.3毫欧。
本实用新型可以在大压机设备上进行大规模的应用，突破了超大腔体合成金刚石不能直接加热的禁区，填补了金刚石行业的空白。本实用新型可以节约组装成本，降低金刚石合成成本。本实用新型有效地防止了在合成金刚石过程中热量和杂质的散发，大大降低了顶锺的消耗。本实用新型金刚石产量、粒度分布稳定。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型包括用于作为实现金刚石合成容器的超大腔体，超大腔体直径（内径）为55-58mm，超大腔体沿轴向设有上铁杯10和下铁杯9，上铁杯12杯口朝上，下铁杯9杯口朝下，上铁杯杯底与下铁杯杯底之间设有加热片8，加热片8分别与上铁杯杯底和下铁杯杯底接触电连接，所述加热片由石墨和白云石按1：0.5-1：2的重量比混合压制成的圆片。上铁杯10杯口上端和下铁杯9杯口下端分别设有复合层，复合层外层为铁碗1，铁碗1外侧壁与叶腊石层7接触连接，复合层内层为白云石饼4、石墨导电环2和白云石环3构成的复合结构，其中白云石饼4填充于石墨导电环2内，白云石饼4和石墨导电环2填充于白云石环3内，复合层内层的一部分位于铁碗1内，另一部分伸入铁杯9或10内，且伸入铁杯9或12内部分的白云石环3外侧壁与铁杯内侧壁接触连接，石墨导电环2通过石墨纸5与设置在铁杯9或10内的石墨柱11一端电连接，石墨柱11另一端与铁杯杯底电连接；超大腔体沿径向方向，内层为铁杯壁、中间层为白云石6和外层为叶腊石7。
所述石墨纸厚度为1.00mm。
本实用新型包括用于作为实现金刚石合成容器的超大腔,5，超大腔体5直径为55-58mm，超大腔体沿径向从里层到外层依次为铁杯6和叶腊石层7，铁杯6的上端口和下端口为对称的复合层，复合层外层为铁碗1，铁碗侧壁与叶腊石层7接触连接，复合层内层为白云石饼2、石墨导电环3和白云石环4构成的复合结构，其中白云石饼2填充于石墨导电环3内，白云石饼2和石墨导电环3填充于白云石环3内，复合层内层的一部分位于铁碗1内，另一部分伸入铁杯6内，且伸入铁杯6内部分的白云石环侧壁与铁杯内侧壁接触连接，石墨导电环3通过石墨纸9与石墨柱电连接；超大腔体中部设有与铁杯6电连接的发热片8
所述石墨纸9厚度为1.00mm，密度为1.33（克/cm3）。
本实用新型使用时，将触媒和石墨混合做成的石墨柱11置放在合成腔体中，采用BT750缸径压机，对合成腔体加压，用低电压大电流工频方式加热（电压施加在二铁碗上），来合成金刚石。
本申请人采用本实用新型做∮56mm腔体，加热电流1700安培，合成三万一千次，生产金刚石8520000克拉，非常稳定，无硬质合金消耗，远优于行业平均万克拉0.5公斤的水平。
实验表明本实用新型完全可以在大压机设备上进行大规模的推广应用，突破了超大腔体合成金刚石不能直接加热的禁区，填补了金刚石行业的空白。采用本实用新型可以节约组装成本，降低金刚石合成成本。采用本实用新型结构有效地防止了在合成金刚石过程中热量和杂质的散发，大大降低了顶锺的消耗。采用本实用新型合成金刚石，金刚石产量、粒度分布最稳定。
Claims (2)
1.一种超大腔体金刚石合成装置，包括用于作为实现金刚石合成容器的超大腔体，其特征在于：超大腔体直径为55-58mm，超大腔体沿轴向设有上铁杯和下铁杯，上铁杯杯口朝上，下铁杯杯口朝下，上铁杯杯底与下铁杯杯底之间设有加热片，加热片分别与上铁杯杯底和下铁杯杯底接触电连接，上铁杯杯口上端和下铁杯杯口下端分别设有复合层，复合层外层为铁碗，铁碗外侧壁与叶腊石层接触连接，复合层内层为白云石饼、石墨导电环和白云石环构成的复合结构，其中白云石饼填充于石墨导电环内，白云石饼和石墨导电环填充于白云石环内，复合层内层的一部分位于铁碗内，另一部分伸入铁杯内，且伸入铁杯内部分的白云石环侧壁与铁杯内侧壁接触连接，石墨导电环通过石墨纸与设置在铁杯内的石墨柱一端电连接，石墨柱另一端与铁杯杯底电连接；超大腔体沿径向方向，内层为铁杯壁、中间层白云石和外层为叶腊石。
2.根据权利要求1所述的超大腔体金刚石合成装置，其特征在于：所述石墨纸厚度为1.00mm，密度为1.33克/cm3。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104190324A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-12-10 | 红安安达新材料有限责任公司 | 超大腔体金刚石合成装置 |
| CN104959080A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-07 | 吉林师范大学 | 用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装及组装方法 |
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| CN104190324B (zh) * | 2014-07-31 | 2016-04-13 | 红安安达新材料有限责任公司 | 超大腔体金刚石合成装置 |
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| CN104959080B (zh) * | 2015-07-13 | 2016-10-26 | 吉林师范大学 | 用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装及组装方法 |
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