一种孪晶人造金刚石及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种孪晶人造金刚石，采用一定重量份百分比的石墨、触媒和金刚石晶种进行配比，其中，所述触媒由一定量的铁粉、镍粉和钴粉混合而成。通过对原材料在制造工艺中压力、温度的分时段控制，使金刚石在制备过程中形成六一八面体孪晶结构晶型，没有晶体缺陷，棱角突出，该原材料配比可有效使晶体形成过程中，表面完整无缺陷，具有良好的透度，同时，通过制造工艺中压力、温度的分时段控制使晶体的主峰粒度有效达到2.0—3.0mm，棱角突出。本发明专利技术的原材料配方简单，制造工艺简便，产率高，生产的晶体结构稳定，无缺陷，性能优良，与金刚石工具母体的结合度高，在地质钻探、切削和精密加工等领域具有广阔的应用前景，值得广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人造金刚石生产
，具体为一种孪晶人造金刚石及其制造方法。
技术介绍
石墨在高压和高温的情况下变成金刚石。现有的人造金刚石技术中，生成的金刚石都是单个六—八面体的结构，可是在实际应用或生活中，孪晶金刚石的特殊性能在有些领域更适合应用，如在地质钻探、切削和精密加工等领域，对孪晶金刚石具有极大的市场空间需求。然而，目前还没有直接合成孪晶结构金刚石的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种孪晶人造金刚石及其制造方法，来实现人工直接合成孪晶结构的金刚石。本专利技术所采用的技术方案是：一种孪晶人造金刚石，采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨63-68%、触媒30-35%和金刚石晶种2-5%，其中，所述触媒是60-75%的铁粉、22-39%的镍粉和1-3%的钴粉混合物。优选地，采用如下重量份百分比的原材料配比：石墨65%、触媒32%和金刚石晶种3%，其中，所述触媒是72%的铁粉、26.5%的镍粉和1.5%的钴粉混合物。上述孪晶人造金刚石的制造方法为：将所述重量份配比的原材料均匀混合后放置在金刚石合成设备中，首先，采用40-60秒的时间，平均升压至63-66MPa，然后在该压力下恒压保持6-8分钟，然后用30-50秒的时间匀速升压至76-79MPa，然后用1100-1300分钟平均升压至88-90MPa；在上述压力控制的过程中，在第30-40秒间时开始升温，采用35-45秒的时间升温至1200—1500℃，然后恒温保持6-8分钟，然后开始第一次降温，第一次降温时间为20-35秒，降温至1150—1350℃，然后进行第二次降温，均匀降至1100—1300℃，与最后升压时间同步结束，即可制得孪晶人造金刚石。优选地，首先，采用50秒的时间，平均升压至65MPa，然后在65 MPa 的压力下保持7分钟，然后用40秒的时间匀速升压至78MPa，然后用1200分钟平均升压至89MPa；从首先开始升压的第35秒开始升温，用40秒的时间将温度升至1400℃，然后恒温保持7分钟，然后开始第一次降温，第一次降温时间为20秒，降温至1250±5℃，然后进行第二次降温，均匀降至1200℃，与最后升压时间同步结束，即可制得孪晶人造金刚石。本专利技术的积极有益效果是：通过对原材料配比的控制和制造工艺中压力、温度的分时段控制，使金刚石在制备过程中形成六一八面体孪晶结构晶型，没有晶体缺陷，棱角突出，该原材料配比可有效使晶体形成过程中，表面完整无缺陷，具有良好的透度，同时，通过制造工艺中压力、温度的分时段控制使晶体的主峰粒度有效达到2.0—3.0mm，棱角突出。本专利技术的原材料配方简单，制造工艺简便，产率高，生产的晶体结构稳定，无缺陷，性能优良，与金刚石工具母体的结合度高，在地质钻探、切削和精密加工等领域具有广阔的应用前景，值得广泛推广应用。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例三的时间、压力，功率（温度）曲线示意图。图中：1表示时间、压力曲线，2表示时间、功率（温度）曲线。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例一一种孪晶人造金刚石，采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨63%、触媒34%和金刚石晶种3%，其中，所述触媒是75%的铁粉、22%的镍粉和3%的钴粉混合物。其制造方法为：将所述重量份配比的原材料均匀混合后放置在金刚石合成设备中，首先，采用40秒的时间，平均升压至63MPa，然后在该压力下恒压保持8分钟，然后用30秒的时间匀速升压至76MPa，然后用1100分钟平均升压至88MPa；在上述压力控制的过程中，在第30秒间时开始升温，采用35秒的时间升温至1200℃，然后恒温保持8分钟，然后开始第一次降温，第一次降温时间为20秒，降温至1150℃，然后进行第二次降温，均匀降至1100℃，与最后升压时间同步结束，即可制得孪晶人造金刚石。该孪晶人造金刚石的六一八面孪晶晶体结构的主峰粒度有效达到2.0—2.6mm，产率高达69%。实施例二一种孪晶人造金刚石，采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨68%、触媒30%和金刚石晶种2%，其中，所述触媒是60%的铁粉、39%的镍粉和1%的钴粉混合物。其制造方法为：将所述重量份配比的原材料均匀混合后放置在金刚石合成设备中，首先，采用60秒的时间，平均升压至66MPa，然后在该压力下恒压保持6分钟，然后用50秒的时间匀速升压至79MPa，然后用1300分钟平均升压至90MPa；在上述压力控制的过程中，在第40秒间时开始升温，采用45秒的时间升温至1500℃，然后恒温保持6分钟，然后开始第一次降温，第一次降温时间为35秒，降温至1350℃，然后进行第二次降温，均匀降至1300℃，与最后升压时间同步结束，即可制得孪晶人造金刚石。该孪晶人造金刚石的六一八面孪晶晶体结构的主峰粒度有效达到2.3—2.8mm，产率高达74%。实施例三一种孪晶人造金刚石，采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨650克、触媒32克和金刚石晶种3克，其中，所述触媒是72克的铁粉、26.5克的镍粉和1.5克的钴粉混合物。其制造方法为：将所述重量份配比的原材料均匀混合后放置在金刚石合成设备中，参看图1，首先，采用50秒的时间，平均升压至65MPa，然后在65 MPa 的压力下保持7分钟，然后用40秒的时间匀速升压至78MPa，然后用1200分钟平均升压至89MPa；从首先开始升压的第35秒开始升温，升温方式是提升设备合成功率，用40秒的时间将设备合成功率从0.0KW提升至6.0kw，将温度升至1400℃，然后恒温保持7分钟，然后开始第一次降温，第一次降温时间为20秒，在这20秒内，将合成功率平均降至5.13 kw，使温度降至1250℃，然后进行第二次降温，均匀降至1200℃，合成功率平均降至4.86 kw与最后升压时间同步结束，即可制得孪晶人造金刚石。该孪晶人造金刚石的六一八面孪晶晶体结构的主峰粒度有效达到2.6—3.0mm，产率高达85%。实施例四一种孪晶人造金刚石，采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨65克、触媒33克和金刚石晶种2克，其中，所述触媒是68克的铁粉、30克的镍粉和2克的钴粉混合物。其制造方法为：将所述重量份配比的原材料均匀混合后放置在金刚石合成设备中，首先，采用50秒的时间，平均升压至64MPa，然后在该压力下恒压保持7.5分钟，然后用40秒的时间匀速升压至78MPa，然后用1250分钟平均升压至89MPa； 在上述压力控制的过程中，通过控制设备合成功率来实现温度控制，在第38秒时开始升温，采用42秒的时间将设备合成功率从0.0KW提升至5.85kw，使合成温度升温至1300℃，然后恒温保持8分钟，然后开始第一次降温，第一次降温时间为30秒，在这30秒内，将合成功率平均降至5.13 kw，降温至1250℃，然后进行第二次降温，均匀降至1180℃，合成功率平均降至4.66 kw与最后升压时间同步结束，即可制得孪晶人造金刚石。该孪晶人造金刚石的六一八面孪晶晶体结构的主峰粒度有效达到2.5—2.8mm，产率高达78%。本专利技术的技术方案并不限制于本专利技术所述的实施例的范围内。本专利技术未详尽描述的
技术实现思路
均为公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孪晶人造金刚石，其特征在于：采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨63‑68%、触媒30‑35%和金刚石晶种2‑5%，其中，所述触媒是60‑75%的铁粉、22‑39%的镍粉和1‑3%的钴粉混合物。

【技术特征摘要】
1.一种孪晶人造金刚石，其特征在于：采用如下重量份百分比的原材料制得：石墨63-68%、触媒30-35%和金刚石晶种2-5%，其中，所述触媒是60-75%的铁粉、22-39%的镍粉和1-3%的钴粉混合物。2.如权利要求1所述的孪晶人造金刚石，其特征在于：采用如下重量份百分比的原材料配比：石墨65%、触媒32%和金刚石晶种3%，其中，所述触媒是72%的铁粉、26.5%的镍粉和1.5%的钴粉混合物。3.一种如权利要求1或2所述的孪晶人造金刚石的制造方法，将所述重量份配比的原材料均匀混合后放置在金刚石合成设备中，其特征在于：首先，采用40-60秒的时间，平均升压至63-66MPa，然后在该压力下恒压保持6-8分钟，然后用30-50秒的时间匀速升压至76-79MPa，然后用1100-1300分钟平均升压至88-90MPa；在上述压力控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乾坤，胡来运，张凤莲，屈明，陈明，朱培，赵鹏，栗波，
申请(专利权)人：中南钻石有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41