專利名稱：合成金剛石用介質(zhì)材料及其組成的介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合成金剛石用輔助材料及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種合成金剛石用復(fù)合傳壓密封介質(zhì)材料及用該材料制成的介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在采用頂壓機(jī)進(jìn)行金剛石合成時(shí)，需要把石墨片置于介質(zhì)內(nèi)的腔體中，介質(zhì)材料為葉臘石。葉臘石中有結(jié)晶水，在高溫、高壓條件下，葉臘石會(huì)發(fā)生相變，使葉臘石轉(zhuǎn)變?yōu)榭戮?、藍(lán)石英，其轉(zhuǎn)變過(guò)程伴隨著體積收縮，使合成腔內(nèi)的壓力下降，傳壓、密封性能下降。同時(shí)，在加熱過(guò)程中，密封的合成腔體中結(jié)晶水分解形成氫、氧氣，氫、氧雜質(zhì)影響金剛石的成核和長(zhǎng)大，氫、氧雜質(zhì)也有可能進(jìn)入晶體內(nèi)部、或者以金屬氧化物的形式存在于金剛石晶體內(nèi)部，影響金剛石產(chǎn)品的質(zhì)量。并且，水對(duì)硬質(zhì)合金頂錘的使用壽命有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種性能穩(wěn)定的合成金剛石用介質(zhì)材料及其組成的介質(zhì)-復(fù)合傳壓密封介質(zhì)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案合成金剛石用介質(zhì)材料，主要由白云石和滑石制成。
白云石和滑石的重量比為80-85∶20-15。
白云石和滑石中加入占二者重量比5-9％的水玻璃。
對(duì)于密封層，由30％10-18目的白云石和滑石粗料、50％18-36目的白云石和滑石中料、20％36目以下的白云石和滑石細(xì)料和占上述總重量比5-7％的水玻璃制成。
對(duì)于傳壓層，由80目以下的白云石和滑石細(xì)料和占其重量比7-9％的水玻璃制成。
合成金剛石用介質(zhì)，由外層的密封層和內(nèi)層的傳壓層組成，密封層和傳壓層主要由白云石和滑石制成。
密封層和傳壓層中白云石和滑石的重量比為80-85∶20-15。
白云石和滑石中加入占二者重量比5-9％的水玻璃。
密封層由30％10-18目的白云石和滑石粗料、50％18-36目的白云石和滑石中料、20％36目以下的白云石和滑石細(xì)料和占上述總重量比5-7％的水玻璃制成，傳壓層由80目以下的白云石和滑石細(xì)料和占其重量比7-9％的水玻璃制成。
本發(fā)明的合成金剛石用介質(zhì)中，密封層和傳壓層分別通過(guò)混合傳壓層材料和水玻璃、密封層材料和水玻璃、注入模具模壓、烘干制成。
本發(fā)明材料制成的合成金剛石用介質(zhì)在大腔體粉狀工藝和大腔體片狀工藝中的應(yīng)用取得了顯著效果。它降低了復(fù)合介質(zhì)的熱傳導(dǎo)性，使合成腔體中心與邊緣部分的溫度梯度變??；避免了合成腔體相變問(wèn)題，使得在合成金剛石過(guò)程中保持一個(gè)穩(wěn)定的壓力場(chǎng)；可降低復(fù)合介質(zhì)預(yù)處理溫度，縮短合成時(shí)間；使合成工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好。與傳統(tǒng)的葉臘石傳壓介質(zhì)相比，可降低合成壓力3-4MPa，設(shè)備使用壽命得以延長(zhǎng)；復(fù)合內(nèi)襯導(dǎo)熱率低，可均衡合成腔體內(nèi)部溫度分布，頂錘內(nèi)應(yīng)力減小，可顯著降低頂錘消耗；可降低合成電流120-200A，合成金剛石能耗明顯降低；傳壓層在高溫下有微量膨脹，可有效補(bǔ)充內(nèi)壓損失，單次合成產(chǎn)量提高5％；由于傳壓層具有化學(xué)惰性，合成金剛石質(zhì)量提高。
河南黃河旋風(fēng)股份有限公司技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)室利用本發(fā)明合成金剛石用介質(zhì)進(jìn)行了小批量金剛石合成試驗(yàn)，使用超高壓高溫裝置-UPS-I液壓機(jī)、復(fù)合介質(zhì)-48.5×Φ33、觸媒合金片-Φ33×0.4的Ni70Mn25Co5合金片、石墨片-Φ33×1.0的G4D、復(fù)合導(dǎo)電裝置-Φ33×9、組裝方式-普通平裝、觸媒×石墨片＝22×25，合成條件見(jiàn)表1，合成結(jié)果見(jiàn)表2。
表1

表2

注表1、表2中1#為本發(fā)明介質(zhì)，2#為傳統(tǒng)葉臘石介質(zhì)。
試驗(yàn)結(jié)果表明，(1)使用本發(fā)明復(fù)合介質(zhì)合成金剛石合成時(shí)間縮短，說(shuō)明材料保溫性能、電絕緣性能提高?？蓽p少硬質(zhì)合金頂錘熱交變應(yīng)力接觸時(shí)間，降低頂錘消耗，節(jié)約電能及提高生產(chǎn)效率；(2)合成腔體表面幾乎無(wú)相變層，合成過(guò)程中工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好，說(shuō)明合成腔內(nèi)壓力分布均勻，軸向壓力梯度較小，可明顯改善晶體生長(zhǎng)的壓力場(chǎng)，為高質(zhì)量晶體的生長(zhǎng)提供了良好的生長(zhǎng)條件；(3)合成壓力降低，可有效降低設(shè)備故障率、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。


圖1為本發(fā)明的合成金剛石用介質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
合成金剛石用介質(zhì)，由外層的密封層2和內(nèi)層的傳壓層4組成，密封層2和傳壓層4主要由白云石和滑石制成，白云石和滑石的重量比為80∶20。密封層2由30％10-18目的白云石和滑石粗料、50％18-36目的白云石和滑石中料、20％36目以下的白云石和滑石細(xì)料和占上述總重量比6±1％的水玻璃制成，傳壓層4由80目以下的白云石和滑石細(xì)料和占其重量比8±1％的水玻璃(GB4209-84工業(yè)五類)制成。使用時(shí)，介質(zhì)兩端設(shè)置有導(dǎo)電帽1，導(dǎo)電帽1內(nèi)側(cè)中間設(shè)有傳壓層4、內(nèi)側(cè)兩端由外到內(nèi)設(shè)有密封層2和傳壓層4。3為合成腔。
權(quán)利要求
1.合成金剛石用介質(zhì)材料，其特征在于，主要由白云石和滑石制成。
2.如權(quán)利要求1所述的合成金剛石用介質(zhì)材料，其特征在于，白云石和滑石的重量比為80-85∶20-15。
3.如權(quán)利要求1或2所述的合成金剛石用介質(zhì)材料，其特征在于，白云石和滑石中加入占二者重量比5-9％的水玻璃。
4.如權(quán)利要求3所述的合成金剛石用介質(zhì)材料，其特征在于，對(duì)于密封層，由30％10-18目的白云石和滑石粗料、50％18-36目的白云石和滑石中料、20％36目以下的白云石和滑石細(xì)料和占上述總重量比5-7％的水玻璃制成。
5.如權(quán)利要求3所述的合成金剛石用介質(zhì)材料，其特征在于，對(duì)于傳壓層，由80目以下的白云石和滑石細(xì)料和占其重量比7-9％的水玻璃制成。
6.合成金剛石用介質(zhì)，其特征在于，由外層的密封層和內(nèi)層的傳壓層組成，密封層和傳壓層主要由白云石和滑石制成。
7.如權(quán)利要求6所述的合成金剛石用介質(zhì)，其特征在于，密封層和傳壓層中白云石和滑石的重量比為80-85∶20-15。
8.如權(quán)利要求6或7所述的合成金剛石用介質(zhì)，其特征在于，白云石和滑石中加入占二者重量比5-9％的水玻璃。
9.如權(quán)利要求8所述的合成金剛石用介質(zhì)，其特征在于，密封層由30％10-18目的白云石和滑石粗料、50％18-36目的白云石和滑石中料、20％36目以下的白云石和滑石細(xì)料和占上述總重量比5-7％的水玻璃制成，傳壓層由80目以下的白云石和滑石細(xì)料和占其重量比7-9％的水玻璃制成。
全文摘要
合成金剛石用介質(zhì)材料及其組成的介質(zhì)，屬于合成金剛石用輔助材料及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。合成金剛石用介質(zhì)由外層的密封層和內(nèi)層的傳壓層組成，密封層和傳壓層主要由白云石和滑石制成。密封層和傳壓層中白云石和滑石的重量比為80－85∶20－15。白云石和滑石中加入占二者重量比5－9％的水玻璃。密封層由30％10－18目的白云石和滑石粗料、50％18－36目的白云石和滑石中料、20％36目以下的白云石和滑石細(xì)料和占上述總重量比5－7％的水玻璃制成，傳壓層由80目以下的白云石和滑石細(xì)料和占其重量比7－9％的水玻璃制成。本發(fā)明的介質(zhì)材料性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C01B31/00GK1765738SQ20041006059
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者劉杰, 郭留希 申請(qǐng)人:鄭州人造金剛石及制品工程技術(shù)研究中心