[发明专利]一种人造金刚石合成装置与合成方法

权利要求书

1.一种人造金刚石合成装置，其特征在于，包括支撑座(1)和支撑板(2)，所述支撑座(1)和支撑板(2)之间设置有合成箱体(3)，所述合成箱体(3)用于对其内部环境的温度和压强进行控制，所述合成箱体(3)的两侧均固定安装有转轴(4)，两个所述转轴(4)分别通过轴承与支撑座(1)、支撑板(2)转动连接，所述支撑座(1)和支撑板(2)之间还设置有出料斗(6)，所述出料斗(6)位于合成箱体(3)的正下方，所述出料斗(6)的两侧分别与支撑座(1)、支撑板(2)焊接固定，所述支撑板(2)的一侧固定安装有第一电机(5)，所述第一电机(5)的输出轴端固定安装有皮带轮，与支撑板(2)连接的所述转轴(4)上也固定安装有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带传动连接；

所述合成箱体(3)的内侧设置有传压介质(7)，所述传压介质(7)的内侧设置有石墨加热管(8)，所述石墨加热管(8)的内侧底部设置有MgO晶床(9)，所述MgO晶床(9)的底部与传压介质(7)的内侧底壁紧密贴合，所述石墨加热管(8)的内侧还设置有MgO管(10)、MgO盖(11)，所述MgO盖(11)位于MgO管(10)的上方，所述MgO管(10)的底部与MgO晶床(9)的上表面紧密贴合，所述MgO管(10)的顶部与MgO盖(11)的底面紧密贴合，所述MgO管(10)的内侧设置有碳源一(12)、金属催化剂(13)，所述碳源一(12)、金属催化剂(13)呈上、下分布，所述MgO晶床(9)的上表面开设有若干个晶种放置槽(91)，相邻两个晶种放置槽(91)之间设置有碳源槽，碳源槽的内侧设置有碳源二(14)；

所述出料斗(6)的内侧固定安装有筛网(25)，所述筛网(25)呈倾斜设置，所述出料斗(6)的一侧开设有第一出口(61)，所述第一出口(61)位于筛网(25)较低的一端与出料斗(6)连接处的上方，所述出料斗(6)的底部设置有第二出口(62)；

所述支撑座(1)的顶部通过轴承转动安装有支撑柱(15)，所述支撑座(1)的顶部还固定安装有第二电机(22)，所述第二电机(22)的输出轴端固定安装有第一齿轮(23)，所述支撑柱(15)上套接固定有第二齿轮(24)，所述第一齿轮(23)和第二齿轮(24)相啮合，所述支撑柱(15)的顶部固定安装有滑板座(16)，所述滑板座(16)上滑动安装有滑板(17)，所述滑板座(16)的一端还固定安装有移动气缸(18)，所述移动气缸(18)的输出杆端部与滑板(17)的一端固定连接，所述滑板(17)上表面远离滑板座(16)的一端固定安装有升降气缸(19)，所述升降气缸(19)的底部固定安装有吸盘安装板(20)，所述吸盘安装板(20)的底部固定安装有四个真空吸盘(21)。

2.根据权利要求1所述的一种人造金刚石合成装置，其特征在于，四个所述真空吸盘(21)分别位于吸盘安装板(20)底面的四个边角位置处。

3.根据权利要求1所述的一种人造金刚石合成装置，其特征在于，所述筛网(25)的底部固定安装有振动电机(26)。

4.根据权利要求1所述的一种人造金刚石合成装置，其特征在于，所述合成箱体(3)的顶部通过螺栓固定安装有环形盖板(27)，所述传压介质(7)、石墨加热管(8)的顶部均匀环形盖板(27)的底面紧密贴靠。

5.根据权利要求1所述的一种人造金刚石合成装置，其特征在于，若干个所述晶种放置槽(91)在MgO晶床(9)的上表面呈等间距线性阵列分布。

6.根据权利要求1所述的一种人造金刚石合成装置，其特征在于，所述金属催化剂(13)、碳源一(12)均呈粉末状。

7.一种权利要求1-6任一项所述的人造金刚石合成装置的合成方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、在MgO晶床(9)上的各个晶种放置槽(91)中放置金刚石晶种，并在各个碳源槽中放置碳源二(14)，将金属催化剂(13)放置在MgO晶床(9)上，对金刚石晶种进行覆盖，并在金属催化剂(13)上放置碳源一(12)，盖上MgO盖(11)，通过MgO盖(11)对MgO管(10)的上方开口进行密封，通过控制合成箱体(3)，在合成压强6GPa，温度梯度为12℃/mm的范围内，保温30小时得到人造金刚石；

步骤二、启动第二电机(22)，第二电机(22)的输出轴转动并带动第一齿轮(23)转动，第一齿轮(23)带动与其啮合的第二齿轮(24)转动，并带动支撑柱(15)转动，支撑柱(15)带动滑板座(16)转动，通过移动气缸(18)带动滑板(17)移动，并带动吸盘安装板(20)、真空吸盘(21)移动到合成箱体(3)的正上方，启动升降气缸(19)，升降气缸(19)的输出杆下降，并带动真空吸盘(21)下降，使真空吸盘(21)的底部与MgO盖(11)接触，并吸住MgO盖(11)，通过升降气缸(19)带动MgO盖(11)上方；

步骤三、启动第一电机(5)，第一电机(5)的输出轴转动并通过皮带轮、皮带带动转轴(4)转动，并带动合成箱体(3)转动，使合成箱体(3)的开口朝向，合成箱体(3)内的碳源一(12)、金属催化剂(13)、人造金刚石落入出料斗(6)中，启动振动电机(26)，碳源一(12)、金属催化剂(13)穿过筛网(25)并通过出料斗(6)底部的第二出口(62)进行收集，人造金刚石沿筛网(25)滑向第一出口(61)进行收集。