一種新型軸向增壓金剛石合成塊的製作方法
2023-07-28 03:49:21 2
專利名稱：一種新型軸向增壓金剛石合成塊的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於超硬材料合成技術領域，特別涉及一種新型軸向增壓金剛石合成塊。
背景技術：
在超硬材料合成領域，超高溫高壓條件下的合成塊是由石墨與觸媒混合粉製成的石墨柱、石墨柱外圍的絕緣元件和加熱元件、石墨柱兩端的導電鋼圈、傳壓密封介質按照一定方式組裝而成的塊狀體。具體組裝方式為從外到內依次組裝，外圍採用葉蠟石與白雲石複合介質作為傳壓密封材料，兩端採用導電鋼圈進行通電加熱，導電鋼圈與內側的加熱元件緊密接觸，通電時通過導電鋼圈使加熱元件本身發熱，然後經過加熱元件內側緊密接觸的絕緣元件將熱量傳至與絕緣元件內側緊密接觸的石墨柱，使石墨與觸媒在超高溫高壓條件下轉化為金剛石。從合成塊的組裝方式上看，在超高溫高壓條件下，石墨柱中壓力的分布規律為沿軸向方向，兩端壓力高，中間壓力低；沿徑向方向，外圍壓力高，內部壓力低，石墨柱中心部位的壓力最低。因此，合成塊越小，其各部位壓力梯度越小，但單次合成產量低，生產效率低，經濟效益差；合成塊越大，其各部位壓力梯度就越大，由於壓力梯度大使單次合成產量沒有明顯提高，質量卻明顯下降。近幾年隨著技術水平的不斷進步，超硬材料行業六面頂壓機合成設備合成金剛石的合成腔體迅速擴大，合成塊大，導致其各部位壓力梯度大，石墨柱從外到內呈現的壓力分布情況為越來越小，壓力分布不均，從而造成石墨柱內虛。合成塊的內虛情況容易使生成的金剛石顆粒內部氣泡、雜質多，缺陷多，且顆粒小，嚴重影響金剛石的產品產量和質量。若一味的提高合成壓力，則會造成石墨柱外圍壓力高，使外圍生長的金剛石成為聚晶，而且會直接影響到六面頂壓機合成設備及其輔助配件的使用壽命，嚴重者直接導致設備在高溫高壓下斷裂爆炸，不但大大提高了生產成本，而且還存在一定的安全隱患。石墨棒內虛問題，從而提高六面頂壓機合成設備和各輔助配件的使用壽命以及金剛石產品的產、質量。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構簡單、受力均勻、可有效防止石墨柱內虛、安全可靠的新型軸向增壓金剛石合成塊。為實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種新型軸向增壓金剛石合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導電鋼圈和石墨柱與導電鋼圈外圍的葉蠟石塊，導電鋼圈內填充有複合填料，石墨柱外圍設有加熱元件，所述石墨柱由端面對接的兩個石墨柱半塊構成，石墨柱半塊對接端面之間設有石墨片，石墨片與石墨柱半塊端面之間設有葉蠟石片。所述葉蠟石片與石墨柱半塊端面大小相等。所述加熱元件和石墨柱半塊之間設有絕緣元件。[0010]所述絕緣元件由套裝在石墨柱半塊上的兩個絕緣帽構成，石墨片直徑與絕緣帽外徑相等，兩個絕緣帽頂壓在石墨片上。與現有技術相比，本實用新型的優點是1、合成塊的石墨柱由端面對接的兩個石墨柱半塊構成，石墨柱半塊對接端面之間設有石墨片，石墨片與石墨柱半塊端面之間設有葉蠟石片，形成軸向增壓組裝方式，結構簡單，由於葉蠟石傳壓性能良好，在超高溫高壓條件下石墨柱中部軸向設置的葉蠟石棒可以起到從中間向兩端傳壓的作用，葉蠟石片可有效彌補合成塊中部壓力不足，使合成塊內壓力分布均勻，防止石墨柱內虛，安全可靠，石墨片使石墨柱半塊溫度均勻，能大大提高產品產量和質量，使金剛石產品的優晶比例從30%提高到40%左右。2、本實用新型可延長六面頂壓機合成設備及其輔助配件的使用壽命，降低合成成
本，安全可靠。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示的新型軸向增壓金剛石合成塊，其包括石墨柱、石墨柱兩端的導電鋼圈2和石墨柱與導電鋼圈2外圍的葉蠟石塊1，石墨柱由端面對接的兩個石墨柱半塊5構成，石墨柱半塊5對接端面之間設有石墨片9，石墨片9與石墨柱半塊5端面之間設有葉蠟石片6，葉蠟石片6與石墨柱半塊5的端面大小相等，石墨柱半塊5由石墨和觸媒粉壓制而成。導電鋼圈2內填充有葉蠟石與白雲石複合填料7，導電鋼圈2設置在石墨柱半塊5外端，葉蠟石塊1設置在石墨柱半塊5與導電鋼圈2的外圍。在石墨柱半塊5外圍設有加熱元件，加熱元件由外至內向石墨柱半塊5導熱，加熱元件由包裹在石墨柱半塊5外周面上的加熱管3和石墨柱半塊5外端面上的加熱片8構成。在加熱元件和石墨柱半塊5之間設有絕緣元件，絕緣元件由套裝在石墨柱半塊5上的兩個絕緣帽4構成，石墨片9的直徑與絕緣帽4外徑相等，兩個絕緣帽4頂壓在石墨片9上，石墨片9與外圍的加熱管3相接觸。本實用新型組裝時首先把兩個石墨柱半塊5分別放進兩個絕緣帽4內，接著在石墨柱半塊5端面上分別放置一個葉蠟石片6，將絕緣帽4有葉蠟石片6的一端對接，並在葉蠟石片6之間放置石墨片9 ；然後在絕緣帽4外部設置加熱元件，再將其全部放置於葉蠟石塊1中；最後在葉蠟石塊1的兩端放入導電鋼圈2，從而形成軸向增壓金剛石合成塊。
權利要求1.一種新型軸向增壓金剛石合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導電鋼圈和石墨柱與導電鋼圈外圍的葉蠟石塊，導電鋼圈內填充有複合填料，石墨柱外圍設有加熱元件，其特徵在於所述石墨柱由端面對接的兩個石墨柱半塊構成，石墨柱半塊對接端面之間設有石墨片，石墨片與石墨柱半塊端面之間設有葉蠟石片。
2.如權利要求1所述的新型軸向增壓金剛石合成塊，其特徵在於所述葉蠟石片與石墨柱半塊端面大小相等。
3.如權利要求1或2所述的新型軸向增壓金剛石合成塊，其特徵在於所述加熱元件和石墨柱半塊之間設有絕緣元件。
4.如權利要求3所述的新型軸向增壓金剛石合成塊，其特徵在於所述絕緣元件由套裝在石墨柱半塊上的兩個絕緣帽構成，石墨片直徑與絕緣帽外徑相等，兩個絕緣帽頂壓在石墨片上。
專利摘要本實用新型公開了一種新型軸向增壓金剛石合成塊，包括石墨柱、石墨柱兩端的導電鋼圈和石墨柱與導電鋼圈外圍的葉蠟石塊，導電鋼圈內填充有複合填料，石墨柱外圍設有加熱元件，所述石墨柱由端面對接的兩個石墨柱半塊構成，石墨柱半塊對接端面之間設有石墨片，石墨片與石墨柱半塊端面之間設有葉蠟石片。採用軸向增壓組裝方式，結構簡單，由於葉蠟石傳壓性能良好，在超高溫高壓條件下石墨柱中部軸向設置的葉蠟石棒可以起到從中間向兩端傳壓的作用，葉蠟石片可有效彌補合成塊中部壓力不足，防止石墨柱內虛，安全可靠，石墨片使石墨柱半塊溫度均勻，能大大提高產品產量和質量，使金剛石產品的優晶比例從30%提高到40%左右。
文檔編號B01J3/06GK202087304SQ201120132069
公開日2011年12月28日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者丁慶才, 劉廣利, 楊晉中, 薛勝輝 申請人:鄭州人造金剛石及製品工程技術研究中心有限公司