一种金刚石团簇及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石团簇及其制备方法，该金刚石团簇包括核芯、围绕所述核芯长满的区域，所述区域包含有从所述核芯向外延伸的多个金刚石微晶，多个所述金刚石微晶的截面积随着所述金刚石微晶与所述核芯的距离的增加而增加，所述核芯的微晶数量随着增加。本发明专利技术的金刚石团簇由生长中心粒子，以产生选择和控制或调整结构的簇的适当选择可能，本发明专利技术的金刚石团簇可用于磨料颗粒应用中，例如研磨，锯切，切割，车削，铣削，镗孔或抛光。镗孔或抛光。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石团簇及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种金刚石团簇及其制备方法，属于团簇制备


技术介绍

[0002]通过控制成核位点的数量使用晶种来控制结晶在晶体生长领域中是众所周知的。在金刚石晶体合成的情况下，小的金刚石颗粒可以用作晶种，以促进晶种在晶种上的控制，而不是通过自发成核作用来生长晶体。对于这样的应用，期望确保种子具有已知的尺寸分布，从而可以控制种子的数量，并且确保种子均匀且离散地分布。
[0003]通常，在通过高压，高温(HPHT)合成来生长金刚石晶体的技术中，种子是非孪晶的金刚石颗粒，仅根据尺寸选择的单晶。此类种子通常是通过粉碎较大的HPHT合成钻石晶体制成的，使用这些种子生长的钻石绝大多数由具有立方八面体形态的非孪晶单晶主导。在这种生长金刚石晶体的方法中，在基本相同的压力和温度条件下，石墨和金刚石之间的溶解度差被用作结晶的驱动力(过饱和)。将该方法称为同素异形体变化法。
[0004]在大的单晶钻石生长的特定情况下，晶种通常稍大一些，以使晶种在晶体学上取向，从而促进钻石在优选的晶体学方向上生长。在具有板块习性的单晶钻石生长的特殊情况下，应选择具有宏观多个双晶面的晶种并适当定向，以使晶体生长在优选的晶体学方向上发生。在这些生长金刚石晶体的方法中，将在两个不同温度和基本相同压力下金刚石之间的溶解度差异用作结晶的驱动力。该方法也称为温度梯度法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，克服现有技术存在的技术缺陷，解决上述技术问题，提出一种金刚石团簇及其制备方法。
[0006]本专利技术具体采用如下技术方案：一种金刚石团簇，包括核芯、围绕所述核芯长满的区域，所述区域包含有从所述核芯向外延伸的多个金刚石微晶，多个所述金刚石微晶的截面积随着所述金刚石微晶与所述核芯的距离的增加而增加，所述核芯的微晶数量随着增加。
[0007]作为一种较佳的实施例，至少80％的所述金刚石微晶具有随着所述金刚石微晶与所述核芯的距离增加而增加横截面积。
[0008]作为一种较佳的实施例，所述金刚石微晶具有低浓度的夹杂物。
[0009]作为一种较佳的实施例，所述金刚石微晶具有小于1％质量份数的夹杂物。
[0010]作为一种较佳的实施例，所述金刚石微晶的外表面是轮廓分明的晶体学表面。
[0011]作为一种较佳的实施例，所述核芯包括粘结组成的金刚石颗粒块。
[0012]作为一种较佳的实施例，所述金刚石团簇的尺寸在50微米至1mm 的范围内。
[0013]本专利技术提出一种金刚石团簇的制备方法，包括以下步骤：引入碳源，提供多个生长中心颗粒，每个生长中心颗粒包含组成颗粒的键合质量，通过引入碳源来产生反应质量使所述生长中心颗粒与溶剂/催化剂接触，使反应物料处于适合于晶体生长的高温和高压条
件下，并从反应物料中回收多个金刚石团簇。
[0014]作为一种较佳的实施例，所述碳源为石墨、HPHT合成金刚石、 CVD金刚石、天然金刚石及的一种或多种的组合。
[0015]作为一种较佳的实施例，所述生长中心颗粒的组成颗粒是金刚石。
[0016]作为一种较佳的实施例，用于所述生长中心颗粒的金刚石为HPHT 合成金刚石、CVD金刚石、多晶金刚石、天然金刚石中的一种或多种的组合。
[0017]作为一种较佳的实施例，所述组成颗粒的尺寸小于200微米。
[0018]作为一种较佳的实施例，所述组成颗粒的尺寸在100微米的范围内。
[0019]作为一种较佳的实施例，所述生长中心颗粒的尺寸小于1mm。
[0020]作为一种较佳的实施例，所述生长中心颗粒中的结合是通过构成粒子之间的自结合来实现的。
[0021]作为一种较佳的实施例，所述生长中心颗粒中的组成颗粒之间的结合是借助于粘合剂来实现的。
[0022]作为一种较佳的实施例，所述高温的温度为1000至2200℃，所述高压的压力为4至8GPa。
[0023]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术提出一种金刚石团簇的制备方法产生金刚石团簇，构成该团簇的晶体的数量在从几个晶体(小于十个)到数百个晶体的范围内。晶体通常基本上是切面的，并且簇基本上没有溶剂/催化剂。这样的团簇可以主要由单晶组成，或者主要由孪晶组成。本专利技术的金刚石团簇由生长中心粒子，以产生选择和控制或调整结构的簇的适当选择是可能的，本专利技术的金刚石团簇可用于磨料颗粒应用中，例如研磨，锯切，切割，车削，铣削，镗孔或抛光。本专利技术的生长中心颗粒由于其结构而将提供许多随机取向的成核位点，并且取决于生长中心结构，生长的初始晶体将表现出多种晶体学方向。这些晶体中的某些晶体将被定向，以便它们以最快的生长方向生长，而其他晶体将生长得更慢。根据生长中心成核位点的数量，相邻生长晶体的干扰程度及其生长方向，某些晶体的生长会提前终止，而其他晶体将继续生长。这将导致晶体簇的结构与原始生长中心粒子的结构有关。此外，当包含生长中心颗粒的组成颗粒具有多个孪晶面时，所得的生长的晶体簇将包含结晶学上孪晶的晶体。此外，生长中心颗粒的孪生结构有助于在特定的晶体学方向上更快地生长，因此在选择终止的晶体和那些继续生长的晶体中起作用。
附图说明
[0024]图1是使用混合的二次电子发射和阴极发光在金刚石团簇的一部分的大约200倍放大率下拍摄的照片；
[0025]图2是本专利技术的金刚石团簇的示例的横截面的示意图；
[0026]图3是金刚石团簇的放大倍率约160倍的照片；
[0027]图4是所选金刚石团簇的23倍放大照片；
[0028]图5是使用二次电子发射和阴极发光所拍摄的另一金刚石团簇的选择的大约200倍的放大照片；
[0029]图6是具有板状和孪生形态的金刚石簇的大约270倍放大照片。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0031]附图1中示出了本专利技术的金刚石团簇的一个例子。参照该图，可以看出，形成生长区域的金刚石微晶12从核芯10放射出。此外，金刚石微晶12的横截面积随着金刚石微晶12与核芯10的距离的增加而增大，核芯10增加。
[0032]如图2所示的是本专利技术的钻石簇的示例的示意图。该集群包括一个具有长满的区域的生长中心颗粒14。长满的区域包含从生长中心颗粒14向外延伸的多个金刚石微晶16。大多数金刚石微晶16的横截面面积18随着金刚石微晶16与金刚石微晶16的距离的增加而增加。生长中心颗粒14增加。
[0033]如图4所示的是选择的钻石簇的大约23倍放大照片，显示了开放和封闭的结构，以及主要由立方八面体形态占主导的孪晶组成的结构。还可以看到金刚石微晶的外表面是明确定义的晶体学表面。
[0034]通过提供碳源和多个生长中心颗粒的方法生产金刚石团簇，每个生长中心颗粒包括组成颗粒的结合质量，通过使碳源和生长中心颗粒接触而产生反应质量。用溶剂/催化剂，使反应物料经受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石团簇，其特征在于，包括核芯、围绕所述核芯长满的区域，所述区域包含有从所述核芯向外延伸的多个金刚石微晶，多个所述金刚石微晶的截面积随着所述金刚石微晶与所述核芯的距离的增加而增加，所述核芯的微晶数量随着增加。2.根据权利要求1所述的一种金刚石团簇，其特征在于，至少80％的所述金刚石微晶具有随着所述金刚石微晶与所述核芯的距离增加而增加横截面积。3.根据权利要求1所述的一种金刚石团簇，其特征在于，所述核芯包括粘结组成的金刚石颗粒块。4.根据权利要求1所述的一种金刚石团簇，其特征在于，所述金刚石团簇的尺寸在50微米至1mm的范围内。5.一种金刚石团簇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：引入碳源，提供多个生长中心颗粒，每个生长中心颗粒包含组成颗粒的键合质量，通过引入碳源来产生反应质量使所述生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东升，
申请(专利权)人：杰斯提斯信息科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：