一種工業化生產寶石級金剛石組裝結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于金剛石合成裝置技術領域，具體涉及一種工業化生產寶石級金剛石組裝結構。
【背景技術】
[0002]寶石級金剛石主要是靠溫度梯度法在高溫高壓下產生的，現有的金剛石組裝結構如圖1所示，包括中空腔結構的葉臘石塊1、葉臘石塊I上下兩端的導電鋼圈2和外圍加熱傳壓體，導電鋼圈2內填充有白云石復合材料3，導電鋼圈2通過金屬片11與加熱片12緊密接觸，葉臘石塊I中空腔內設有寶石級金剛石生長區域5，寶石級金剛石生長區域5包括:晶床51、碳源52和鐵鎳鈷觸媒53，寶石級金剛石生長區域5四周被加熱傳壓體包裹，加熱傳壓體包括加熱層8、保溫介質層9和白云石復合材料傳壓層10。在生產寶石級金剛石時，選擇一定尺寸的六八面體籽晶54鑲嵌在晶床51上處于低溫端，碳源52處于高溫端，中間放置鐵鎳鈷觸媒53，使籽晶54和碳源52之間產生溫度梯度;碳源52由高溫端向低溫端擴散，擴散的碳被低溫端的籽晶54吸附，隨著時間的延長，籽晶54慢慢長成需求的寶石級金剛石。現有的金剛石組裝結構存在以下不足:1、現有組裝結構只適用于研發合成，其合成出的寶石級金剛石顆粒少，耗用的原輔材料、電費、人工成本高，不適合工業化批量生產;2、寶石級金剛石在高壓高溫精確控制的合成過程中，由于經過幾十個小時、甚至上百個小時的合成，容易引發導電鋼圈2不同程度的碳化，從而降低保護頂錘的作用，縮短了頂錘的使用壽命，嚴重者容易引發事故的產生;3、現有的組裝結構生產的寶石級金剛石大小不均、質量差、顏色差、內部包裹體多等。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種生產成本低、成品質量高并且適于批量生產寶石級金剛石的工業化生產寶石級金剛石組裝結構。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:一種工業化生產寶石級金剛石組裝結構，包括中空腔結構的葉臘石塊，葉臘石塊中空腔上下設置有填充有白云石復合材料的導電鋼圈、葉臘石塊中空腔側面由加熱層、保溫介質層和白云石復合材料傳壓層構成的外圍加熱傳壓體包裹，葉臘石塊中空腔上下依次通過加熱片、金屬片與導電鋼圈接觸，所述葉臘石塊中空腔內設有多個寶石級金剛石生長區域，所述寶石級金剛石生長區域相鄰兩個生長區域之間設有間隔層，每個寶石級金剛石生長區域用于放置多個籽晶。
[0005]所述外圍加熱傳壓體與葉臘石塊中空腔之間還設置有第一絕緣介質層。
[0006]所述加熱片與葉臘石塊中空腔上下面之間還設置有第二絕緣介質層。
[0007]所述加熱片為高純度高密度的石墨紙。
[0008]所述加熱層為高純度高密度的石墨紙制成的石墨加熱管。
[0009]所述寶石級金剛石生長區域為3個。
[0010]所述多個籽晶呈多行排列，每行之間的間距與每行中相鄰籽晶之間的間距相同。
[0011]所述導電鋼圈上設有高純度高密度的石墨紙。
[0012]所述間隔層為高純度高密度的石墨紙。
[0013]所述保溫介質層為保溫介質氯化鈉。
[0014]與現有技術相比，本實用新型的有益效果為:
[0015]1、本實用新型中的葉臘石塊中空腔內設有3個寶石級金剛石生長區域，相鄰的兩個寶石級金剛石生長區域之間設有間隔層，形成一個多區域多顆粒同尺寸等間距的工業化寶石級金剛石生長結構，能夠同時生長的寶石級金剛石顆粒多，該結構設計合理，降低了產品生產成本，經濟效益高，適于批量生產，能夠滿足工業化生產需求；
[0016]2、本實用新型中的外圍加熱傳壓體與葉臘石塊中空腔之間還設置有第一絕緣介質層，第一絕緣介質層的設置，在不改變腔體內部加熱溫度的情況下，能有效降低外圍電加熱設備的功率，節約電能，降低生產成本；
[0017]3、本實用新型中的加熱片與葉臘石塊中空腔上下面之間設置有第二絕緣介質層，第二絕緣介質的設置有效的降低了外圍電加熱設備的功率，節約電能；
[0018]4、本實用型中的多個籽晶呈多行排列，每行之間的間距與每行中相鄰籽晶之間的間距相同，因腔體結構為圓柱形，采用此種排列結構，在不影響每個籽晶吸收足夠碳源的同時，能夠種植的籽晶數目多；
[0019]5、本實用新型中的導電鋼圈上還設有高純度高密度的石墨紙，避免長時間的高溫環境使起導電、封堵和散熱作用的導電鋼圈局部碳化，形成較大的電阻，燒裂頂錘，在導電鋼圈上設置高純度高密度的石墨紙，有效的保護了頂錘，延長頂錘的使用壽命，大大降低生產成本；
[0020]6、本實用新型中的相鄰的寶石級金剛石生長區域之間的間隔層采用高純度高密度的石墨紙進行恒溫傳熱，多個寶石級金剛石生長區域之間溫度場比較均勻，保證寶石級金剛石生長區域在高溫高壓下受熱均勻，生長的寶石級金剛石尺寸一致，內部包裹體少，達到提尚成品質量的目的。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為現有的金剛石組裝結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的結構示意圖。
[0023]圖3為本實用新型中籽晶的排列分布示意圖。
【具體實施方式】
[0024]—種工業化生產寶石級金剛石組裝結構，如圖2-3所示，包括中空腔結構的葉臘石塊1，葉臘石塊I中空腔上下設置有填充有白云石復合材料3的導電鋼圈2、葉臘石塊I中空腔側面由加熱層8、保溫介質層9和白云石復合材料傳壓層10構成的外圍加熱傳壓體包裹，加熱層8為高純度高密度的石墨紙制成的石墨加熱管，保溫介質層9采用保溫介質氯化鈉，夕卜圍加熱傳壓體與葉臘石塊I中空腔之間還設置有第一絕緣介質層7，第一絕緣介質層7的設置，在不改變腔體內部加熱溫度的情況下，能有效降低外圍電加熱設備的功率，節約電能，降低生產成本。葉臘石塊I中空腔上下依次通過加熱片12、金屬片11與導電鋼圈2接觸，加熱片12為高純度高密度的石墨紙，加熱片12下方設有第二絕緣介質13，第二絕緣介質13的設置有效降低了外圍電加熱設備的功率，節約電能。導電鋼圈2上設有高純度高密度的石墨紙4，石墨紙4兩側分別與導電鋼圈2與頂錘緊密接觸，有效防止導電鋼圈2在長時間高溫下局部碳化而降低頂錘的使用壽命，有效的保護了頂錘。葉臘石塊I中空腔內設有多個寶石級金剛石生長區域5，寶石級金剛石生長區域5包括:晶床51、碳源52和鐵鎳鈷觸媒53，晶床51為二氧化鋯、石英和氧化鎂按一定比例配制而成。每個寶石級金剛石生長區域5用于放置多個籽晶54，多個籽晶54呈多行排列，每行之間的間距與每行中相鄰籽晶54之間的間距相同，因腔體為結構為圓柱形，采用此種排列結構，在不影響每個籽晶54吸收足夠碳源52的同時，能夠種植的籽晶54數目多。相鄰的兩寶石級金剛石生長區域5之間設有間隔層6，通過間隔層6形成一個多區域等間距的工業化寶石級金剛石生長結構，能夠同時生長的寶石級金剛石顆粒多，該結構設計合理，降低了產品生產成本，經濟效益高，適于批量生產，能夠滿足工業化生產需求。寶石級金剛石生長區域5相鄰兩個生長區域之間的間隔層6采用高純度高密度的石墨紙進行恒溫傳熱，保證層與層之間溫度場比較均勻，確保寶石級金剛石生長區域5在高溫高壓下受熱均勻，生長的寶石級金剛石尺寸一致，內部包裹體少，達到提高成品質量的目的。
[0025]利用該組裝結構，當采用Φ650型六面頂壓機，Φ 49腔體合成塊時，若籽晶54尺寸選擇為0.5-0.6mm，籽晶54與籽晶54之間以9-12mm的距離在3個寶石級金剛石生長區域5均勻排列，在合成壓力5.4GPa、合成溫度1200°C_1250°C的環境下，經過80-100小時的合成時間，就能生長出了質量優異、幾乎無包裹體的1mm的寶石級金剛石35-50粒/次。
[0026]若籽晶54尺寸選擇為0.4-0.5mm，籽晶54與籽晶54之間以6-8mm的距離在3個寶石級金剛石生長區域5均勻排列，在合成壓力5.4GPa，合成溫度1200°C_1250°C的環境下，經過60-80小時的合成時間，就能生長出了無色透明、幾乎無包裹體的5mm的寶石級金剛石80-100粒/次。本實用新型結構合理，適于工業化批量生產，每次生產合成的寶石級金剛石顆粒多，成品質量高，并且頂錘使用壽命長，生產成本低。
【主權項】
1.一種工業化生產寶石級金剛石組裝結構，包括中空腔結構的葉臘石塊，葉臘石塊中空腔上下設置有填充有白云石復合材料的導電鋼圈、葉臘石塊中空腔側面由加熱層、保溫介質層和白云石復合材料傳壓層構成的外圍加熱傳壓體包裹，葉臘石塊中空腔上下依次通過加熱片、金屬片與導電鋼圈接觸，其特征在于:所述葉臘石塊中空腔內設有多個寶石級金剛石生長區域，所述寶石級金剛石生長區域相鄰兩個生長區域之間設有間隔層，每個寶石級金剛石生長區域用于放置多個籽晶。2.如權利要求1所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述外圍加熱傳壓體與葉臘石塊中空腔之間還設置有第一絕緣介質層。3.如權利要求1或2所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述加熱片與葉臘石塊中空腔上下面之間還設置有第二絕緣介質層。4.如權利要求3所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述加熱片為高純度高密度的石墨紙。5.如權利要求4所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述加熱層為高純度高密度的石墨紙制成的石墨加熱管。6.如權利要求5所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述寶石級金剛石生長區域為3個。7.如權利要求1所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述多個籽晶呈多行排列，每行之間的間距與每行中相鄰籽晶之間的間距相同。8.如權利要求1所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述導電鋼圈上設有高純度高密度的石墨紙。9.如權利要求1所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述間隔層為高純度高密度的石墨紙。10.如權利要求1所述的工業化生產寶石級金剛石組裝結構，其特征在于:所述保溫介質層為保溫介質氯化鈉。
【專利摘要】本實用新型屬于金剛石合成裝置技術領域，具體涉及一種工業化生產寶石級金剛石組裝結構，包括中空腔結構的葉臘石塊，葉臘石塊中空腔上下設置有填充有白云石復合材料的導電鋼圈、葉臘石塊中空腔側面由加熱層、保溫介質層和白云石復合材料傳壓層構成的外圍加熱傳壓體包裹，葉臘石塊中空腔上下依次通過加熱片、金屬片與導電鋼圈接觸，葉臘石塊中空腔內設有多個寶石級金剛石生長區域，寶石級金剛石生長區域相鄰兩個生長區域之間設有間隔層，每個寶石級金剛石生長區域用于放置多個籽晶。本實用新型生產成本低、成品質量高并且適于批量生產寶石級金剛石。
【IPC分類】B01J3/06
【公開號】CN205269581
【申請號】CN201520990776
【發明人】郭留希, 趙清國, 薛勝輝, 楊晉中, 劉永奇, 毛海濤, 王蕊蕊
【申請人】鄭州人造金剛石及制品工程技術研究中心有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月3日