[发明专利]一种复合叶腊石材料

说明书

技术领域

本发明涉及超硬材料合成中所使用的密封传压介质材料，特别是涉及一种复合叶腊石材料。

背景技术

叶腊石是一种含水铝硅酸盐，主要为中酸性火山喷出岩，分子式为AL₂[Si₄O₁₀](OH)₂。叶腊石具有密封性能好、高压下体积收缩小、热传导率低以及流动性优良等特点，是超硬材料人造金刚石、复合片、或立方氮化硼等合成中所普遍使用的传压介质(俗称叶腊石粉压块)，在超硬材料高压合成中得到广泛应用。

然而实践证明，在六面顶压机合成人造超硬材料生产过程中，采用单一的叶腊石作传压介质存在着明显的不足。因为叶腊石中含有吸附水和结晶水，在合成单晶及复合烧结体的过程中，腔体内的温度可达1200～1500’C，因此在合成过程中，叶腊石会发生脱水、相变，产生兰晶石和柯石英的厚壳层，从而矿物比重增加，体积收缩，造成合成腔体内部压力的下降，产生压力梯度，其保温性能和传压性能都变差，从而使合成腔内超硬材料的生长环境产生变化，导致超硬材料晶体质量不稳定，从而严重影响了优质晶体的生成。

另外，叶腊石中的吸附水和结晶水在高温、高压下会发生分解，析出并分解成氢和氧或者氢氧根，这些氢、氧杂质也有可能进入晶体内部、或以金属的氧化物形式存在于超硬材料晶体内部，影响了超硬材料的生核和长大，进而影响超硬材料单晶的产量和质量。因此，采用单一叶腊石作传压保温介质存在许多不足。

目前工业上普遍采用复合密封传压介质来代替单一的叶腊石材料介质。复合密封传压介质一般是由叶腊石和白云石组成，白云石与叶腊石相比，其内部不含结晶水，在高温高压下不发生相变，且其热膨胀系数大，是叶腊石的3到4倍，热传导系数比叶腊石小，是叶腊石的73.6％，因此，贴近碳源和触媒的白云石在高温和高压下是不发生相变的，合成过程中没有体积变化，避免了合成腔内的压力下降，用白云石作传压介质可以在一定程度上弥补叶腊石的上述缺陷。但是，白云石的密封、保温性差，因此实际生产中常将白云石管镶嵌在叶腊石中制成一种复合粉压块。传压、密封、保温、绝缘由叶腊石和白云石共同来完成。这样互相搭配，扬长避短，两者结合更易于超硬材料生长，对超硬材料的颜色、品级等均有好处。

在复合粉压块中，叶腊石的主要作用是密封、保温。目前的叶腊石粉压块主要由叶腊石矿石粉末与胶粘剂模压成型，质量不稳定，在高温、高压合成过程极易发生放炮现象，一旦放炮，不仅终结了超硬材料的合成过程，而且造成六面顶压机的顶锤全部报废，一次放炮就将造成3至4万元的直接经济损失。产生放炮的直接原因就是复合叶腊石粉压块中的复合叶腊石材料在高温高压下流动性不稳定而引起的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合叶腊石粉压块中的复合叶腊石材料，这种材料具有密封、保温性高的特点，而且流动性能稳定，能够形成密封面，为超硬材料提供一个良好的生长环境，且有效地减少了超硬材料合成过程的放炮现象。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种复合叶腊石材料，它由以下重量百分比的原料组成：

叶腊石    50％～60％；

绢云姆石  12％～20％；

高岭石    8％～15％；

勃姆石    5％～10％；

胶粘剂    5％～10％。

其中叶腊石、绢云姆石、高岭石及勃姆石分别为40～100目的粉末，胶粘剂为刨花碱、107胶或白乳胶中的一种，一般采用51号刨花碱。

如上所述，本发明的一种配方如下：它由以下重量百分比的原料组成：

叶腊石    58％；

绢云姆石  18％；

高岭石    9％；

勃姆石    8％；

胶粘剂    7％。

实验证明，使用本发明制成的的复合叶腊石粉压块具体如下优点：

第一，合成中不放气、不放炮，停止加热后就快速卸压，提高了生产效率，同时硬质合金的消耗也大幅度降低，一般的情况下可降到0.5-1kg/万克拉。有的甚至几个月不坏一个顶锤，由此将使产品成本大大下降。

第二，工艺稳定，重复性好。

第三，保温性能好，减少了合成腔体的温度梯度，营造了一个较好的超硬材料成核生长环境。

第四，传压性能好，在顶锤角度相同、腔体相同的同等条件下比普通叶腊石降低3-4兆帕。从而可提高设备的利用率。