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实现高品质金刚石的几项关键技术

发布日期:2019-12-03 作者: 点击:

实现高品质金刚石的几项关键技术

总的来说,下面几项主要技术的综合应用是我国金刚石行业从大走向世界强国的保证,但各自又有其特征。

实现压机大型化抓住高品质的关键

早在上世纪七十年代,我们已经深深的体会到扩大腔体,既可提高产量,金刚石微粉更可提高质量。但当时由于国内综合实力无法实现,直到上世纪九十年代,这项技术才逐步为行业获得创造性的发展,而且速度越来越快,这里解决了一是加工精度问题,二是大顶锤质量逐步过关,克服了以前无法实现的难题。


金刚石微粉

当Φ500-560mm压机在本世纪初刚过关,单产达90-100ct时,Φ600-700mm压机已经开始开发,并实现了单产250-280ct,目前国内最大Φ850mm压机已经有样机,正在进行试验,估计单产将≥300ct。单次产量提高的同时,金刚石微粉质量也得到提高,这才是核心技术。不过最新的情况表明,Φ175mm顶锤尚不太过关,这将会在一段时间内影响现在的大压机和更大压机的继续发展。

粉末触媒改变了石墨向金刚石供碳形式

原来片状触媒合成金刚石时,是以触媒为基底,一旦成核触媒方向与石墨方向是非对称的,石墨向金刚石输送C时是非等距的。而粉末触媒,在开始成核有个凝聚阶段,之后石墨向金刚石输送C时,就是各向均匀的,四面八方同时供C。这项改变大大减少了连聚晶,改善了金刚石成核环境和生长环境,对获得高品质金刚石提供了基础条件,箭头为输碳形式。见图4

间接加热实现了低碳减排目标

这里指的是组装形式的改变。间接加热改变了电流在腔体中的运行方式,由串联改为串并兼用。其优越性在于:①由于间接加热减小了通过电流的截面面积,大大节约了耗电量,同腔体比只有原来电流的1/4-1/3。一台Φ500mm缸径压机耗电量只相当于一台Φ280-320mm缸径压机直接加热的耗电量,而产量则提高了近五倍,其它可以类推;②采用筒式发热元件,阻值稳定。采用轴向两端加热措施并要保证两端热量尽可能的减少传递到顶锤上的有效措施,控制压后径高比,减小反应室温度梯度;另置铁杯加强屏蔽;提供良好的晶体生长环境;③使腔体温度更加恒定,所以对提高金刚石质量带来意想不到的好处。


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