一种粉末法合成培育钻石用芯柱的制备方法

技术领域

本发明涉及培育钻石合成技术领域，具体涉及一种粉末法合成培育钻石用芯柱的制备方法。

背景技术

金刚石就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。自18世纪证实了金刚石是由纯碳组成的以后，人们就开始了对人造金刚石的研究，只是在20世纪50年代通过高压研究和高压实验技术的进展，才获得真正的成功和迅速的发展，人造金刚石亦被广泛应用于各种工业，工艺行业。

高温高压合成金刚石有两种方法：小颗粒工业金刚石采用粉末法芯柱，即触媒粉末与高纯石墨粉末混合后压制成合成柱；大颗粒培育钻石采用温差法，该方法的触媒片与石墨片为层状组合。现有的粉末法芯柱仅适用于生产小颗粒金刚石，温差法虽然可以生产符合要求的大颗粒金刚石，但其在生产时只能种植一层晶种，制备效率较低，生产效率无法满足生产需求

发明内容

本发明提供了一种粉末法合成培育钻石用芯柱的制备方法，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

一种粉末法合成培育钻石用芯柱的制备方法的制备方法，包括以下步骤：

S1、晶种镀钛：使用镀钛机将优质金刚石单晶表面镀覆一层金属钛；

S2、芯柱片制作：使用高纯鳞片石墨与金属触媒粉按照一定比例混合，混合完毕使用造粒机造粒，再使用自动成型机压制成片；

S3、种植晶种：使用雕刻机在石墨片上面均匀地打上一定数量的晶种坑，再将镀钛后的晶种放入晶种坑；

S4、压制石墨柱：将种植好镀钛晶种的芯柱片按照一定的数量摞好放入模具，最上层放一层没有种植晶种的芯柱片，压制成一个整体的合成芯柱；

S5、真空烧结：将压制好的合成芯柱放入真空烧结炉，在真空下烧结以去除氧及部分其它杂质，最终得到用于培育钻石合成的芯柱。

本发明的有益效果是：在同样的合成腔体下，采用本方案的芯柱种植8-10层晶种进行2mm以上大颗粒培育钻石的生产，采用粉末法合成芯柱生产培育钻石产量能达到温差法的8-10倍，大幅提升了培育钻石的单块产量。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，S1中金刚石单晶粒度为200-230目；金属钛镀覆厚度为20-30μm。

进一步，S2中芯柱片厚度如下：生产2mm左右的培育钻石按照2-3mm，生产3mm左右的培育钻石按照2.5-4mm，生产4mm左右的培育钻石按照3-5mm，生产5mm左右的培育钻石按照4-6mm。

进一步，S2中触媒粉配比为400目铁镍合金粉末(铁占比50-80％，镍占比20-50％)99％、钛粉0-1％、铝粉0-1％，或400目铁钴合金粉末(铁占比50-80％，钴占比20-50％)99％、钛粉0-1％、铝粉0-1％。

进一步，S2中高纯鳞片石墨灰分小于30PPM。

进一步，S3中晶种种植密度如下：生产2mm左右的培育钻石按照7-10粒/cm

进一步，S5中在真空下于1000-1100℃烧结8-12小时。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供的一种粉末法合成培育钻石用芯柱的制备方法的技术方案：

实施例一

1、晶种镀钛：使用镀钛机将200目优质金刚石单晶表面镀覆一层20μm的金属钛。

2、芯柱片制作：使用高纯鳞片石墨(灰分小于30PPM)与金属触媒粉按照一定比例混合，混合完毕使用造粒机造粒，再使用自动成型机压制成片。芯柱片厚度如下：生产2mm左右的培育钻石按照2-3mm，生产3mm左右的培育钻石按照2.5-4mm，生产4mm左右的培育钻石按照3-5mm，生产5mm左右的培育钻石按照4-6mm。触媒粉配比为400目铁镍合金粉末(铁占比50-80％，镍占比20-50％)99％、钛粉0-1％、铝粉0-1％。

3、种植晶种：使用雕刻机在石墨片上面均匀地打上一定数量的晶种坑，再将镀钛后的晶种放入晶种坑。其中晶种种植密度如下：生产2mm左右的培育钻石按照7-10粒/cm

4、压制石墨柱：将种植好镀钛晶种的芯柱片按照一定的数量摞好放入模具，最上层放一层没有种植晶种的芯柱片，压制成一个整体的合成芯柱。

5、真空烧结：将压制好的合成芯柱放入真空烧结炉，在真空下于1000℃烧结12小时以去除氧及部分其它杂质，最终得到用于培育钻石合成的芯柱。

实施例二

1、晶种镀钛：使用镀钛机将230目优质金刚石单晶表面镀覆一层30μm的金属钛。

2、芯柱片制作：使用高纯鳞片石墨(灰分小于30PPM)与金属触媒粉按照一定比例混合，混合完毕使用造粒机造粒，再使用自动成型机压制成片。芯柱片厚度如下：生产2mm左右的培育钻石按照2-3mm，生产3mm左右的培育钻石按照2.5-4mm，生产4mm左右的培育钻石按照3-5mm，生产5mm左右的培育钻石按照4-6mm。触媒粉配比为-400目铁钴合金粉末(铁占比50-80％，钴占比20-50％)99％、钛粉0-1％、铝粉0-1％。

3、种植晶种：使用雕刻机在石墨片上面均匀地打上一定数量的晶种坑，再将镀钛后的晶种放入晶种坑。其中晶种种植密度如下：生产2mm左右的培育钻石按照7-10粒/cm

4、压制石墨柱：将种植好镀钛晶种的芯柱片按照一定的数量摞好放入模具，最上层放一层没有种植晶种的芯柱片，压制成一个整体的合成芯柱。

5、真空烧结：将压制好的合成芯柱放入真空烧结炉，在真空下于1100℃烧结8小时以去除氧及部分其它杂质，最终得到用于培育钻石合成的芯柱。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。