[发明专利]高产低耗金刚石合成新工艺

说明书

本发明涉及一种金刚石的合成工艺。

一般金刚石的合成工艺过程包括以下几个步骤：选料(叶腊石、触媒片、碳片)-对叶腊石进行焙烧-将触媒片、碳片和导电体组装在叶腊石中-将叶腊石放入加热系统调整对中-选择最佳合成条件-加热-取出胎具并从叶腊石中取出触媒片。经过上述工艺过程后，一般情况下触媒片的一面长满金刚石，另一面只长出很少甚至不长金刚石，另外如果在选料、对中、合成条件等方面掌握不好，将严重影响金刚石的产量和强度，甚至引起“放炮”现象，造成整个加热系统的毁坏，其损失是相当巨大的。目前，国内由于金刚石合成工艺的水平比较落后，因此制约了产品的产量和质量的提高，比如Φ18腔体和Φ20腔体(叶腊石的腔体不同，合成工艺也不相同)，块单产只在4.5-6克拉，既使是Φ23腔体，块单产也只有7-8克拉，13公斤高强料只在25％左右，一台机/月产量只有1.7-2万克拉，顶锤消耗每万克拉要在15-25公斤，许多生产厂家只能使利润达到持平或微利，甚至赔本。

针对上述问题，本发明的目的是提供一种顶锤消耗下降，金刚石可以在触媒片的两面均匀长出，且其产量和强度均大幅度提高的高产低耗金刚石合成新工艺。

为了实现上述目的，本发明采取以下设计：一种高产低耗金刚石合成新工艺，它包括选择利于金刚石生长的特定规格的专用材料：叶腊石、触媒片和碳片-对叶液蜡石进行焙烧-将触媒片、碳片和导电体组装在叶腊石中-将叶腊石放入具有六面锤体的加热系统中调整对中-选择最佳的合成条件-加热-取出叶腊石，并从叶腊石中取出触媒片；其特征在于：

①所述触媒片采用Ni70Mn25Co5合金，所述碳片采用T692石墨片；

②所述叶腊石采取焙烧温度为230-280℃，时间为40-48小时的长时间低温焙烧；

③在所述调整对中方面采用一个专用卡具，首先调校左、后锤对中，然后以左、后对中锤为基准，调整其余各锤，最后同步调整三个动缸行程；

④在所述加热系统中加粗导线截面积至300-500毫米，采用水平方向加热；

⑤选择最佳合成条件：

送温压力  Φ280缸径  55-65MPa

分段压力  Φ280缸径  100-110MPa

终态压力  Φ280缸径  110-120MPa

升压速率  10-20秒/10MPa

送温时间  38-45秒

分段时间  17-24秒

合成功率  电流65-70表格

合成时间  12-13分种

本发明由于采取以上设计，其具有以下优点：1、本发明由于对叶腊石采用低温长时间焙烧，改变了以往短时间高温焙烧的制作工艺，因此使叶腊石受热均匀，抗拉性能提高，克服了材料变脆，易于放炮的缺点。2、本发明由于改变了以往以下锤为准大概对中的调整方法，利用一个专用卡具，以左、后锤为对中锤，分别调整其它锤的位置后，再同步调整三个动缸行程，因此可以使六个缸的锤面所构成的高压腔中心与六面顶设备的几何中心相对重合，从而较好地解决了由于对中不好造成的放炮现象。3、本发明由于加粗了导线截面积，当电流大的时候，温度不会太高，超载不大。同时，由于改变了以往上下加热的方式，采用水平方向加热，冷却水不再滴在加热锤上，不但避免了加热锤的损坏，而且有利于金刚石的两面生长。4、本发明由于确定了最佳合成条件，因此金刚石在触媒片的两面长出，块单产可达10-12克拉，Φ23腔体，一台机/月产量达2.6-2.8万克拉，其中13公斤以上高强料占总产量的30-40％，生产万克拉金刚石平均顶锤消耗仅为3-5公斤。本发明的工艺原理可以广泛用于各种金刚石的合成工艺中，尤其是针对Φ23腔体的金刚石合成工艺更为适宜。

下面对本发明的实施例进行详细的描述。

选择Φ23腔体的叶腊石，将其放入烘箱中，230-280℃焙烧40-72天。以往的工艺是短时(6-24小时)高温(350℃)焙烧，这样会造成叶腊石较脆，易于放炮，合成工艺也不好掌握。实际选用时可以根据天气等各方面的具体情况确定，比如：温度为240℃，时间为60小时焙烧。又比如：温度为250℃，时间为48小时焙烧。再比如：温度为270℃，时间为45小时等。

将加热后的叶腊石取出，将Φ23×0.5mm Ni70Mn25Co5合金作为触媒片，将T692石墨片作为碳片，间隔码放在叶腊石中，两端装上导电体，放入具有六个锤的六面顶压机加热系统中。