[发明专利]一种无色钻石合成用原料芯柱的制备方法

说明书

本发明涉及一种无色钻石合成用原料芯柱的制备方法，其包括如下步骤：1）用水雾化法制备合金粉Ⅰ和合金粉Ⅱ；2）将金刚石晶种颗粒和氧化锆颗粒混匀获得非金属粉Ⅲ；3）将合金粉Ⅰ和非金属粉Ⅲ混合并造粒获得合金粉Ⅳ；4）将合金粉Ⅱ和石墨粉混合并造粒获得合金粉Ⅴ；5）将合金粉Ⅳ和合金粉Ⅴ混合并压制成型获得原料芯柱；6）对原料芯柱进行纯化处理，即得无色钻石合成用原料芯柱。该方法加入或不加入钻石晶种，利用与氮等显色元素强结合元素吸收显色元素，创造消除钻石成品中显色元素的工艺条件，是一种人工合成无色钻石的高效工艺方法。

技术领域

本发明属于超硬材料技术领域，具体涉及一种无色钻石合成用原料芯柱的制备方法。

背景技术

目前，人工合成工业钻石（金刚石）一般多以石墨和触媒金属为原料，先制成原料芯柱，然后再利用超高压高温技术进一步将原料芯柱制成工业钻石。现有的工业钻石中，除主要组成元素碳以外，常含有一定量杂质元素（如氮）而使其呈现黄色，见附图2中左图。该类钻石中所含杂质元素或所呈现的颜色限制了它在某些领域的应用。因此，研究合成工业钻石中引起颜色变化的杂质元素的消除方法，从而生产出无色钻石就具有非常重要的意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种无色钻石合成用原料芯柱的制备方法，该方法所制备的原料芯柱可以有效的阻止工业钻石产品中氮元素的残留，达到合成无色钻石的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种无色钻石合成用原料芯柱的制备方法，其包括如下步骤：

（1）用水雾化法制备合金粉Ⅰ和合金粉Ⅱ；

（2）将金刚石晶种颗粒（钻石晶种颗粒）和氧化锆颗粒混匀获得非金属粉Ⅲ；

（3）将合金粉Ⅰ和非金属粉Ⅲ混合并造粒获得合金粉Ⅳ；

（4）将合金粉Ⅱ和石墨粉混合并造粒获得合金粉Ⅴ；

（5）将合金粉Ⅳ和合金粉Ⅴ混合并压制成型获得原料芯柱；

（6）对步骤（5）所得原料芯柱进行纯化处理，即得无色钻石合成用原料芯柱。

具体的，步骤（1）中，

所述合金粉Ⅰ的各元素质量百分比为：铁55－61%、镍13－19%、钴17－21%，钛7－10%；合金粉Ⅰ水雾化后筛取200－300目的颗粒；

所述合金粉Ⅱ的各元素质量百分比为：铁60－70%、镍12－22%、钴15－25%；合金粉Ⅱ水雾化后筛取小于300目的颗粒。

具体的，步骤（2）中，所述非金属粉Ⅲ的各元素质量百分比为：金刚石晶种颗粒（粒度100/120－400/500）0－5%、氧化锆（ZrO₂）颗粒（200－600目）95－100%。可使用三维混料机将金刚石晶种颗粒和氧化锆颗粒混合均匀。

具体的，步骤（3）中，所述合金粉Ⅳ的各原料质量百分比为：合金粉Ⅰ 96－98%、非金属粉Ⅲ 2－4%。优选的，可将原料经三维混料机混合后加入对辊挤压造粒机造粒，颗粒直径3—6mm。

具体的，步骤（4）中，所述合金粉Ⅴ的各原料质量百分比为：合金粉Ⅱ 29－35%、石墨粉65－71%。可将原料经三维混料机混合后加入对辊挤压造粒机造粒，颗粒直径3—6mm。

具体的，步骤（5）中，先将合金粉Ⅳ和合金粉Ⅴ经三维混料机混合，混料时各原料质量百分比为：合金粉Ⅳ 33－39%、合金粉Ⅴ 61－67%；混合后加入液压机压制成原料芯柱（压制模具规格视所用合成设备规格确定）。