本实用新型专利技术提供一种Ⅱa型钻石人工合成装置，包括内部开设有中空型腔的叶腊石块，中空型腔的两端对称设置有导电钢圈和加热碳片，中空型腔的内侧设置有白云石外衬和绝缘盐管，绝缘盐管的内部型腔设置有横向分隔层和竖向分隔层，绝缘盐管的内部型腔通过横向分隔层和竖向分隔层分隔为多个分合成腔；分合成腔内均设置有晶体合成单元；晶体合成单元包括加热碳管，加热碳管的内侧设置有氧化镁内衬层，加热碳管的两端均设置有白云石传压层，加热碳管的内侧自上而下依次设置有碳源层、触媒片层和晶床层，碳源层与触媒片层之间、触媒片层与晶床层之间均设置有Ti（Cu）合金片层。该装置能保证腔体内的温度均匀性和钻石生长稳定性，提高腔体利用率。体利用率。体利用率。
【技术实现步骤摘要】
一种Ⅱa型钻石人工合成装置
[0001]本技术涉及人工金刚石合成装置领域，具体的说，涉及了一种Ⅱa型钻石人工合成装置。
技术介绍
[0002]钻石材料有诸多极限的性质，被广泛用于工业、国防、科技、医疗等很多领域里。但大部分钻石含有氮等其他杂质，限制了其在一些领域的应用，根据钻石中杂质存在的形式不同，通常把钻石分成四类：Ιa、Ιb、Ⅱa、Ⅱb，在这四类中，Ⅱa型钻石由于含氮量在0.1ppm以下，能最大程度的发挥极限性能，虽然Ⅱa型钻石有着很大的应用前景，但自然界的含量却极少，开采难度极大，所以研究优质Ⅱa型钻石的人工合成方法有着很重要的意义。
[0003]目前人工合成的Ⅱa型钻石方法早已成熟，主要分为HPHT法、CVD法。HPHT法具有制造工艺简单、生长速度快的优点，但合成过程中添加的除氮剂会使得金刚石的生长温度区间变窄，一方面对合成腔体内温度和压力的控制精度要求较高，另一方面合成单一稳定的晶型较为困难。CVD法具有纯度高、尺寸可以做的很大可以实现多颗单晶同时生长的优点，但该方法单次合成颗粒较少、合成周期较长、成本较高。
[0004]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
[0005]为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是一种Ⅱa型钻石人工合成装置，包括内部开设有中空型腔的叶腊石块，所述中空型腔的两端对称设置有导电钢圈以及贴合所述导电钢圈内侧的加热碳片，所述中空型腔的内侧设置有白云石外衬，所述白云石外衬内侧设置有绝缘盐管，
[0006]所述绝缘盐管的内部型腔设置有横向分隔层和竖向分隔层，所述绝缘盐管的内部型腔通过所述横向分隔层和所述竖向分隔层分隔为多个分合成腔；所述分合成腔内均设置有晶体合成单元；
[0007]所述晶体合成单元包括加热碳管，所述加热碳管的内侧设置有氧化镁内衬层，所述加热碳管的两端均设置有白云石传压层，位于外端的白云石传压层贴合所述加热碳片设置，位于内端的白云石传压层贴合所述横向分隔层设置；
[0008]所述加热碳管的内侧自上而下依次设置有碳源层、触媒片层和晶床层，所述碳源层与所述触媒片层之间、所述触媒片层与所述晶床层之间均设置有Ti（Cu）合金片层。
[0009]基于上述，为了提高密封性，所述导电钢圈的外侧还设置有叶腊石环。
[0010]基于上述，所述叶腊石块的两端与所述导电钢圈的两端相平齐。
[0011]基于上述，为了便于安装，所述分合成腔为圆柱形分合成腔。
[0012]基于上述，为了平衡压力，多个所述晶体合成单元对称设置在所述中空型腔内。
[0013]本技术相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本技术提供的一种Ⅱa型钻石人工合成装置，将结构通过绝缘分隔层分为4个分合成腔，独立的空间保证
了腔体内的温度均匀性和钻石生长得稳定性，并且提高了腔体的利用效率。
[0014]进一步的，通过优化晶体合成单元的结构，在触媒层的上下两方均设置一层Ti（Cu）合金片，大大增加了除氮的效果。通过工艺优化和过程控制，一方面提高了合成腔体内温度和压力的控制精度，另一方面减少了裂纹和微晶石墨的产生，保证了产品的质量和生长晶型的单一性。
附图说明
[0015]图1是本技术提供的一种Ⅱa型钻石人工合成装置整体结构示意图。
[0016]图2是本技术提供的一种Ⅱa型钻石人工合成装置局部结构示意图。
[0017]图3是本技术提供的一种Ⅱa型钻石人工合成装置中晶体合成单元结构示意图。
[0018]图中：1、叶腊石块；2、叶腊石环；3、导电钢圈；4、加热碳片；5、白云石外衬；6、绝缘盐管；7、横向分隔层；8、竖向分隔层；9、分合成腔；10、加热碳管；11、氧化镁内衬层；12、白云石传压层；13、碳源层；14、Ti（Cu）合金片层；15、触媒片层；16、晶床层。
具体实施方式
[0019]下面通过具体实施方式，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。
实施例
[0020]本实施例提供一种Ⅱa型钻石人工合成装置，如图1、图2和图3所示，包括内部开设有中空型腔的叶腊石块1。
[0021]所述中空型腔的两端对称设置有导电钢圈3以及贴合所述导电钢圈3内侧的加热碳片4。
[0022]所述中空型腔的内侧设置有白云石外衬5，所述白云石外衬5内侧设置有绝缘盐管6。
[0023]所述绝缘盐管6的内部型腔设置有横向分隔层7和竖向分隔层8。
[0024]所述绝缘盐管6的内部型腔通过所述横向分隔层7和所述竖向分隔层8分隔为多个分合成腔9；所述分合成腔9内均设置有晶体合成单元。
[0025]所述晶体合成单元包括加热碳管10，所述加热碳管10的内侧设置有氧化镁内衬层11，所述加热碳管10的两端均设置有白云石传压层12。
[0026]位于外端的白云石传压层12贴合所述加热碳片4设置，位于内端的白云石传压层12贴合所述横向分隔层7设置。
[0027]所述加热碳管10的内侧自上而下依次设置有碳源层13、触媒片层15和晶床层16。
[0028]所述碳源层13与所述触媒片层15之间、所述触媒片层15与所述晶床层16之间均设置有Ti（Cu）合金片层14。
[0029]所述导电钢圈3的外侧还设置有叶腊石环2。
[0030]所述叶腊石块1的两端与所述导电钢圈3的两端相平齐。
[0031]本实施例中，所述分合成腔为圆柱形分合成腔。多个所述晶体合成单元对称设置在所述中空型腔内。
[0032]具体地，该Ⅱa型钻石人工合成装置中碳源层、触媒片层、Ti（Cu）合金片和绝缘盐管具有选料和制备方法如下：
[0033]碳源：选取天然高纯鳞片石墨，粒度为300目，其中石墨的纯度≥99.99%，将石墨压制成直径为50mm，厚度为10mm的环状结构。
[0034]触媒片：触媒种类选择Fe
‑
Ni
‑
C体系，成分及质量百分比如下：Fe：60%至70% ；Ni:30%至40%； C:0
‑
10%。
[0035]除以上成分外，触媒中还需添加一定量的微量元素，起到除氮作用。微量元素可选择Cu、Ti两种，Cu、Ti两种元素的质量比为4:3，Fe基金属触媒与两种微量元素的质量比为100:1。
[0036]触媒片的制备需按照上述比例分别称取一定质量的合金，然后经过熔炼、浇铸、冷热轧、冲压、清洗、真空干燥最后得到厚度为1mm的触媒片。
[0037]Ti（Cu）合金片：合金片的制备需按照Cu:Ti=4:3称取一定质量的金属，然后经过熔炼、浇铸、冷热轧、冲压、清洗、真空干燥最后得到厚度为0.05mm的合金片。
[0038]绝缘盐管：原料主要为粒度为50目的粗颗粒纯氧化镁粉末与粒度为200目的细颗粒纯氧化锆粉末，按照质量比为4:1的比例用三维混合机混合5h，所得混合物再压制成厚度为2mm的绝缘管，真空干本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种Ⅱa型钻石人工合成装置，包括内部开设有中空型腔的叶腊石块，所述中空型腔的两端对称设置有导电钢圈以及贴合所述导电钢圈内侧的加热碳片，所述中空型腔的内侧设置有白云石外衬，所述白云石外衬内侧设置有绝缘盐管，其特征在于：所述绝缘盐管的内部型腔设置有横向分隔层和竖向分隔层，所述绝缘盐管的内部型腔通过所述横向分隔层和所述竖向分隔层分隔为多个分合成腔；所述分合成腔内均设置有晶体合成单元；所述晶体合成单元包括加热碳管，所述加热碳管的内侧设置有氧化镁内衬层，所述加热碳管的两端均设置有白云石传压层，位于外端的白云石传压层贴合所述加热碳片设置，位于内端的白云石传压层贴合所述横向分隔层设置；所述加...
【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，王彬彬，黄红卫，
申请(专利权)人：富耐克超硬材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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