一種用於合成金剛石腔體結構的鐵鉻鋁錳帶的製作方法
2023-12-01 06:44:11
專利名稱：一種用於合成金剛石腔體結構的鐵鉻鋁錳帶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及合成金剛石用耐高溫材料領域。
背景技術：
在人工合成金剛石工業性生產中，轉化率高、成本低是永遠是人們普遍追求的目標。而在生產過程中,往往兩者不能同時兼顧,成本低,轉化率相對來說較低；成本高,轉化率相對來說較高。目前，在合成金剛石過程中，對於石墨觸媒合成柱有兩種導電加熱方式，一種為直接加熱，這會造成熱量損失，加熱效率不高，導致金剛石轉化率不高的缺陷；還有一種改進方式，就是用石墨帶做導體材料，這種材料導電性能好，但是佔用腔體體積較大，而且石墨導電導熱速度較慢並且電阻率不均勻，不利於提高工業化生產的效率。
發明內容本實用新型解決了上述缺陷，轉化率高、成本低、生產效率高。採取的技術方案為一種用於合成金剛石腔體結構的鐵鉻鋁錳帶，合成金剛石腔體結構包括由外向內的順序放置絕緣芯I、導電鋼圈2、葉臘石塊3、絕緣杯5、石墨觸媒合成柱6，其特徵在於在絕緣杯5外圈，葉臘石塊3的內壁纏繞鐵鉻鋁錳帶4。這種構造方式，由於鐵鉻鋁錳帶4包覆在絕緣杯5的外圈，使石墨觸媒合成柱6沒有直接進行導電，而是以鐵鉻鋁錳帶4的導電產生熱量通過絕緣杯5傳遞進去，改變了傳統的石墨觸媒合成柱6在金剛石轉化時導電發熱的現象。這種方式，導熱均勻，加熱速度快，金剛石成長率高。所述鐵鉻鋁錳帶的成份質量百分比為鐵40%_60%，鉻20%_30%，鋁20%_30%，錳為餘量。優選值為鐵50%-60%，鉻20%-25%，鋁20%-25%，錳為餘量。最佳值為鐵55%，鉻20%%，鋁 20%,錳 5%。這種成份的配比，保證了在高溫高壓的氛圍中，鐵鉻鋁錳帶熔點在1400°C以上，而金鋼石的合成溫度一般在1400°C以下，這樣鐵鉻鋁錳帶的熔點高於金剛石的合成溫度，起著良好的導電發熱作用，使石墨觸媒合成柱的外部溫度均勻快速提高至金剛石的生長所需溫度，縮小合成腔體溫度梯度25-40%，而更加保護金剛石生長的合成純度。通過此種材料的應用，可提高金剛石的轉化率10-15%，同時縮短石墨觸媒合成柱的預熱時間20-30%。所述鐵鉻鋁錳帶4的厚度為O. 1-0. 3mm。所述鐵鉻鋁錳帶4纏繞圈數為2-5圈，優選圈數為2-3圈，最佳值為2圈。這種纏繞的方式，減少了焊接過程，簡化了工藝，鐵鉻鋁錳帶電阻相對均勻，確保了金剛石的質量；又增強了其導電性能。所述的鐵鉻鋁錳帶的製作方法第一步，將質量比鐵40%_60%，鉻20%_30%，鋁20%-30%，錳為餘量的粉末材料進行混合；第二步，在1600-1700°C溫度下真空熔煉，鑄成直徑為80-300毫米、長度為300-400毫米的合金錠材；第三步，熱軋，再冷軋到厚度為O.1-0. 3毫米；最後，切割製成鐵鉻鋁錳帶，在合成金剛石過程中作為結構導體發熱材料。這種方法製作的鐵鉻鋁錳帶高溫性能好，在合成金剛石過程中，導電性能好，電阻率均勻，發熱量穩定，傳熱快。在石墨觸媒合成柱的外圍纏繞之後，形成的金剛石表面沒有凹面，表面平整，轉化率很高。
附圖I :合成金剛石腔體結構示意圖絕緣芯I、導電鋼圈2、、葉臘石塊3、鐵鉻鋁錳帶4、絕緣杯5、石墨觸媒合成柱6。
具體實施方式
如圖I，一種用於合成金剛石腔體結構的鐵鉻鋁錳帶，合成金剛石腔體結構包括由外向內的順序放置絕緣芯I、導電鋼圈2、葉臘石塊3、絕緣杯5、石墨觸媒合成柱6，在絕緣杯5外圈，葉臘石塊3的內壁纏繞鐵鉻鋁錳帶4，纏繞圈數為4圈，所述鐵鉻鋁錳帶的成份質量 百分比為鐵50%，鉻20%%，鋁20%，錳為10%。所述鐵鉻鋁錳帶的厚度為O. 3毫米。
權利要求1.一種用於合成金剛石腔體結構的鐵鉻鋁錳帶，合成金剛石腔體結構包括由外向內的順序放置絕緣芯(I)、導電鋼圈(2)、葉臘石塊(3)、絕緣杯(5)、石墨觸媒合成柱(6)，其特徵在於在絕緣杯(5 )外圈，葉臘石塊(3 )的內壁纏繞鐵鉻鋁錳帶(4 )。
2.根據權利要求I所述的鐵鉻鋁錳帶，其特徵在於所述鐵鉻鋁錳帶的成份質量百分比為鐵40%-60%，鉻20%-30%，鋁20%-30%，錳為餘量。
3.根據權利要求I所述的鐵鉻鋁錳帶，其特徵在於所述鐵鉻鋁錳帶的厚度為O.1-0. 3毫米。
4.根據權利要求I或2、或3所述的鐵鉻鋁錳帶，其特徵在於所述鐵鉻鋁錳帶纏繞圈數< 為2-5圈。
專利摘要一種用於合成金剛石腔體結構的鐵鉻鋁錳帶，合成金剛石腔體結構包括由外向內的順序放置絕緣芯(1)、導電鋼圈(2)、葉臘石塊(3)、絕緣杯(5)、石墨觸媒合成柱(6)，其特徵在於在絕緣杯(5)外圈，葉臘石塊(3)內壁纏繞鐵鉻鋁錳帶(4)，所述鐵鉻鋁錳帶的成份質量百分比為鐵40%-60%，鉻20%-30%，鋁20%-30%，錳為餘量，所述鐵鉻鋁錳帶的厚度為0.1-0.3毫米；所述鐵鉻鋁錳帶在合成柱外面的纏繞圈數為2-5圈。這樣鐵鉻鋁錳帶起著良好的導電發熱作用，使石墨觸媒合成柱的外部溫度均勻快速提高至金剛石的合成溫度，縮小合成腔體溫度梯度25-40%，而更加保護金剛石生長的合成純度，通過此種材料的應用，可提高金剛石的轉化率10-15%，同時縮短石墨觸媒合成柱的預熱時間20-30%。
文檔編號B01J3/06GK202538730SQ20122018840
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者彭國強 申請人:長沙石立超硬材料有限公司