SU329760A1 - Способ получени поликристаллических алмазов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области получени  промышленных алмазов. Оно может быть использовано в машиностроении, приборостроении , горнодобывающей, часовой промышленности и т.д.

Известен способ синтеза поликристаллического алмаза, по которому синтез проводитс  в камере с малым температурным градиентом (изол ци  из пирофиллита), что не позвол ет отводить из реакционной зоны теплоту кристаллизации , выдел ющуюс  при переходе графнт - алмаз. Это приводит к получению крупнокристаллических образований алмаза. Кроме того, катализатор примен етс  в форме пластины , что ведет к большому содержанию включеиий металла в алмазах, ухудша  их прочностные свойства.

Предлагаемый способ синтеза крупных алмазов заданной формы со структурой карбонадо , состо щий из мелкодисперсных алмазов сросшихс  в процессе синтеза преимущественно в виде двойников, дает возможность получать прочные алмазные издели , имеющие форму рабочих частей инструментов: резцов, выглаживателей , стеклорезов, волок, буровых коронок и т.д.

Дл  получени  мелкозернистых поликристаллов алмаза металл-катализатор помещают в зону максимальной температуры. Процесс кристаллизации проводитс  в области

стабильности алмаза прн давлении выше 80 кбар и температурах значнтельно ниже равHOBecHbix температур дл  перехода графит-алмаз . Известно, что при переходе графита в алмаз выдел етс  теплота кристаллизации. Если не отводить эту теплоту, то в реакционной зоне повышаетс  температура, что приводит к увеличению размеров кристаллитов, слагающих поликристалл алмаза. Таким образом, дл  получени  тонкозернистых образований необходимо отводить выделившуюс  теплоту кристалли . зации со скоростью иг менее I кал/моль-сек. Это достигаетс  помещением реакционной зоны в контакт с охлаждаемыми (например, проточной водой) част ми пресса. Можно помещать в контакт с реакционной зоной специальные теплоотвод щйе каналы, выполненные из металла

(в частности, металла-катализатора) или из других материалов с теплопроводностью не ниже теплопроводности графита. Дл  получени  поликристаллов алмаза заданной формы реакционНый графит, имеющий форму будущего

ломкой, например из гексагонального нитрида бора или карбонитрида бора, котора  находитс  в нешкредственном контакте с катализатором . Чтобы образцы были с минимальным количеством включений, линейные размеры рабочей поверхности металла-катализатора должны

быть не более 0,1-0.2 линейных размеров реакционного графита.

Расположение металла-катализатора по предлагаемому способу приводит к росту алмазного образца из одного центра, что обеспечивает отсутствие пересечений движущихс  пленок катализатора между собой, тем самым соблюдаетс  односв зность пленки металла-кагализатора . Благодар  этому получают прочное образование алмаза, не содержащее в себе крупных включений металла. Наличие жидкой пЛенки металла-катализатора обеспечивает взаимное прорастание отдельных кристаллов, слагающих образец, и их двойииков ние.

Пример. В камеру высокого давлени , обес-/ печивающую получение высоких давлений, от 80 кбар и выше, HOMemarot высокотемпературную реакционную  чейку. Ячейка состоит из электрического нагревател  :сопротивленн  (графит) элeкtpoизoл ции из гексагонального нитрида бора (имеющего теплопроводность , сравнимую с теплопроводностью графита в услови х эксперимента), реакционного графита, имеющего фррму готового издели , и катализатора (например, Х20М80). Реакционную камеру подвергают единовремеииому воздействию высоких давлений (от 80 кбар и выше ) и высоких температур (1500- 700°С). Указанные параметры поддерживаютс  в течение времени (от нескольких секунд до 1 мин в зависимости от давлени ), необходимого дл  полиого перехода реакционного графита в алмаз . После этого температура и давление снижаютс . Алмазное образование заданной формы выдел ют простым механическим удалением

остальных частей камеры и не требует специальной химической обработки. Размер получаемого образовани  определ етс  размером реакционной зоны и временем поддержани  максимальных параметров синтеза. Синтезированы прочные тонкозернистые образовани  алмазов различных размеров, например 5x5x5 MW.

Claims (3)

1.Способ получени  поликристаллических алмазов, например, со структурой типа природного карбонадо в области стабильности алмаза при высокой температуре и давлеини выше

80 кбар из углеродсодержащего материала, например графита, имеющего форму будущего издели , окруженного оболочкой, в присутствии катализатора в камере высокого давлени , отличающийс  тем, что, с целью получени 

прочных крупных тонкозернистых кристаллов заданной формы, катализатор помещают в зоиу максимальной температуры, причем линейный размер рабочей поверхйости катализатора не более 0,2-7-0,1 линейных размерой реакционного графита и отвод теплоты кристаллизации

составл ет не менее 1кал/моль еек.

2.Способ по п. I, отличающийс  тем, что отвод тепла производитс  с помощью теплоотвод щих каналов, например, из металлов и других материалов с теплопроводностью не Ииже теплопроводиости графита, иаход щихс , например, в контакте с катализатором.

3.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что оболочка выполнена из электроизолирующего материала, например из гексагонального нитрида бора или карбонитрида бора, и находитс  в

непосредственном контакте с нагревателем, который контактирует с металлическими част ми пресса.