CN204107472U - 一种金刚石合成用加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金刚石合成用加热装置，克服了现有技术中，金刚石合成过程中压力温度场容易发生变化导致有害杂质对高压腔体的污染，不利于生长纯净金刚石的问题。该实用新型包括筒形的叶腊石块、筒形的白云石内衬，筒形的发热管，筒形的绝缘组件、筒形铁杯、柱形的芯柱和连接在发热管两端的发热片，芯柱外依次套接有铁杯、绝缘组件、发热管、盐管、白云石内衬、叶腊石块。盐管为NaCl管，其外径与白云石内径一致。该技术的结构可以提高金刚石合成工艺运行的稳定性，满足超细颗粒金刚石高温需求和宝石级金刚石的长时间保温要求，提高金刚石合成品质，减少顶锤损耗，为金刚石的优质生长提供有利条件。
Description
技术领域
该实用新型涉及超硬材料的合成技术领域，特别是涉及一种金刚石合成用加热装置。
背景技术
金刚石合成主要方法是高温高压法，即将合成块放入高压腔体中，在采用专用高压设备施加超高压的同时，通过大电流使内部的加热装置产生高温，达到金刚石所需的5.0-5.5Gpa，1250-1300℃的生长条件，实现金刚石的合成；在现有技术中，合成块通常采用间接加热结构，其具体结构为叶腊石复合块，叶腊石上下两端分别安装导电堵头，叶腊石复合块的中心安装石墨柱，石墨柱外围安装金属杯，金属杯外围设置绝缘杯，绝缘杯外壁设置金属电加热管或石墨管，绝缘杯底部设石墨发热片；加热片与导电堵头相连组成合成块。在高温高压合成过程中，现结构由于加热材质不一，电阻差值较大合成运行稳定差；且由于叶腊石会产生相变，压力温度场的会发生相应的变化，不稳定的压力温度场，会造成有害杂质对高压腔体的污染，不利于纯净金刚石的生长。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术中，金刚石合成过程中压力温度场容易发生变化导致有害杂质对高压腔体的污染，不利于生长纯净金刚石的问题，提供一种结构简单、实用方便的金刚石合成用加热装置。
本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的金刚石合成用加热装置：包括筒形的叶腊石块、筒形的白云石内衬，筒形的发热管，筒形的绝缘组件、筒形铁杯、柱形的芯柱和连接在发热管两端的发热片，芯柱外依次套接有铁杯、绝缘组件、发热管、盐管、白云石内衬、叶腊石块。盐管为NaCl管，其内径为Φ50-Φ60mm，厚度3-4mm，其外径与白云石内径一致。
发热片两端连接有导电堵头和与堵头匹配的堵头组件。发热管为高熔点的金属铬、钛、钼金属板冲压、剪裁后焊接制成，其厚度为0.15-0.3mm，直径Φ50-Φ60，高度45-55mm。发热片由高熔点的钼、钛、或钽金属板冲压而成，厚度在0.5-0.8mm，其以环形接触方式与发热管连接，发热片外径尺寸等于发热管外径。
与现有技术相比，本实用新型金刚石合成用加热装置具有以下优点：以高熔点金属钛、钽、钼制作金属管作为发热元件，外加耐高温金属发热片，以其组装成间接加热合成块，适用于高压高金刚石的合成。本实用新型的合成结构可以提高金刚石合成工艺运行的稳定性，满足超细颗粒金刚石高温需求和宝石级金刚石的长时间保温要求，提高金刚石合成品质，减少顶锤损耗，为金刚石的优质生长提供有利条件。
（1）以高熔点金属钛、钽、钼制作的金属加热管熔点高，可承受温度高，适用于高温和长时间工艺的稳定运行。
（2）金属发热管和金属发热片，采用高温材料冲压或焊接而成，材质成分均匀，电阻一致，有利于温度场的匹配和金刚石合成质量的提高。
（3）采用耐高温金属发热片，在提高了加热匹配性的同时，进一步提高了传压性能，降低了石墨加热片易变形和渗碳烧蚀导致裂锤的风险。
（4）采用金属发热管和金属发热片，密度大，强度高，不易变形和破碎，有利于组装，且成分均匀，密度差异小，尺寸利于控制，稳定性高。
（5）叶腊石增加盐管层，能够降低叶腊石层的受热温度，减少叶腊石相变，长时间保证稳定的压力温度场，还可以避免有害杂质对高压腔体的污染，有利于纯净金刚石的生长。
附图说明
图1是本实用新型金刚石合成用加热装置结构示意图。
具体实施方式
附图说明中标号1是叶腊石块，2是白云石内衬，3是堵头组件，4是发热管，5是绝缘组件，6是铁杯，7是芯柱，8是发热片，9是盐管。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型金刚石合成用加热装置作进一步说明：
如图所示，本实施例中包括筒形的叶腊石块、筒形的白云石内衬，筒形的发热管，筒形的绝缘组件、筒形铁杯、柱形的芯柱和连接在发热管两端的发热片，芯柱外依次套接有铁杯、绝缘组件、发热管、盐管、白云石内衬、叶腊石块。盐管为NaCl管，其内径为Φ50-Φ60mm，厚度3-4mm，其外径与白云石内径一致。
发热片两端连接有导电堵头和与堵头匹配的堵头组件。发热管为高熔点的金属铬、钛、钼金属板冲压、剪裁后焊接制成，其厚度为0.15-0.3mm，直径Φ50-Φ60，高度45-55mm。发热片由高熔点的钼、钛、或钽金属板冲压而成，厚度在0.5-0.8mm，其以环状接触方式与发热管连接，发热片外径尺寸等于发热管外径。
以直径50腔体装配为例，需要用（1）叶腊石块，尺寸70*70mm；（2）盐管内衬，内径54mm，厚度3mm，与叶腊石组成中间为直径54mm圆柱形合成腔；（3）发热管：金属钛，壁厚0.2mm，外径54mm，内径53.6mm，高度43mm；（4）铁杯： 壁厚0.3mm，外径50.6mm，高度21mm；（5）发热片：金属钛，厚度0.5mm，直径54mm；（6）导电堵头：外径50mm，导电碗直径22mm；（7）氧化镁绝缘组件：直径53.6mm，厚度1.0mm；
（8）石墨柱：直径50mm，高度40mm；组装成合成块，合成块放置于六面顶压机中，按程序将压力和温度升到所需值并保持至合成时间。所得合成棒经电解、破碎、筛选即可得产品。合成条件：温度1350℃； 压力51000大气压；合成时间8小时。最后所得产品：直径1.2mm以上金刚石单晶50克拉，最大颗粒直径1.8mm。
Claims (5)
1.一种金刚石合成用加热装置，包括筒形的叶腊石块、筒形的白云石内衬，筒形的发热管，筒形的绝缘组件、筒形铁杯、柱形的芯柱和连接在发热管两端的发热片，其特征在于:芯柱外依次套接有铁杯、绝缘组件、发热管、盐管、白云石内衬、叶腊石块。
2.根据权利要求1所述的金刚石合成用加热装置，其特征在于：所述盐管为NaCl管，其内径为Φ50-Φ60mm，厚度3-4mm，其外径与白云石内径一致。
3.根据权利要求1所述的金刚石合成用加热装置，其特征在于：所述发热片两端连接有导电堵头和与堵头匹配的堵头组件。
4.根据权利要求1所述的金刚石合成用加热装置，其特征在于：所述发热管为高熔点的金属铬、钛、钼金属板冲压、剪裁后焊接制成，其厚度为0.15-0.3mm，直径Φ50-Φ60mm，高度45-55mm。
5.根据权利要求1所述的金刚石合成用加热装置，其特征在于：所述发热片由高熔点的钼、钛、或钽金属板冲压而成，厚度在0.5-0.8mm，其以环形接触方式与发热管连接，发热片外径尺寸等于发热管外径。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109079145A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-25 | 中南钻石有限公司 | 一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法 |
| CN111659318A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-15 | 山东聊城君锐超硬材料有限公司 | 一种cvd培育金刚石高温高压改性用组装块及改性方法 |
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