[发明专利]一种六面顶压机合成宝石级金刚石的方法

权利要求书

1.一种六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，以金刚石微粉为原料，以层叠方式将触媒和金刚石微粉装填在金属杯中，200-400MPa压力下致密化，组成间接加热式金刚石合成装配；所述的合成装配以金属铌、钽、钼或钨制作金属杯，将金属杯置于内衬白云石套管的叶腊石粉压块的圆柱形合成腔内，金属杯外包裹氧化铝陶瓷高温保护管，高温保护管外径与白云石套管内径相匹配；金属杯两侧分别设置金属导电片；白云石套管两端分别由填充氧化铝陶瓷绝热片的复合导电堵头封闭，金属杯、金属导电片和复合导电堵头导电连接；将合成装配置于六面顶压机中，在温度1450-2000℃、压力5-6万大气压、20-240h条件下，高温高压合成制得宝石级金刚石。

2.根据权利要求1所述的六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

（1）以金属铌、钽、钼或钨制作成金属杯；

（2）以质量百分比75～90%：10～25%的a-氧化铝和滑石为骨料，经850-1200℃烧结制成壁厚为3-8mm，内径和所述的金属杯外径相匹配，高度相同的高温保护管；

（3）采用低碳钢制作复合导电堵头的导电外壳，厚度≥3mm，外径与高温保护管外径相同，导电外壳内填充绝热片组成圆柱状复合导电堵头，绝热片至少包括一片为质量百分比75～90%：10～25%的a-氧化铝和滑石经850-1200℃烧结制成的氧化铝陶瓷圆片，厚为3-8mm，直径≥金属杯外径；

（4）以金刚石微粉为原料，以层叠方式将片式触媒和金刚石微粉填装于金属杯中，在200-400MPa压力下致密化；

（5）组装合成装配：将金属杯置于内衬白云石套管的叶腊石粉压块的圆柱形合成腔内，金属杯外包裹高温保护管，高温保护管外径与白云石套管内径相匹配；金属杯两侧分别设置金属导电片并与金属杯连接；白云石套管两端分别由复合导电堵头封闭，氧化铝陶瓷圆片与金属导电片相接触，且导电外壳与金属导电片连接；

（6）将组装后的合成装配，放置于六面顶压机中，六面顶压机中的合成条件为：温度1450-2000℃；压力5-6x10³ MPa；时间20-240小时；所得合成棒经电解、破碎、筛选即得金刚石单晶。

3.根据权利要求1或2所述的六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，所述的金属杯壁厚0.1-0.3mm、直径10-50mm、高度10-50mm。

4.根据权利要求1或2所述的六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，所述的高温保护管采用以下方法制备：按照质量百分比a-氧化铝：滑石＝75～90%：10～25%配制骨料，加入骨料质量1～4%的粘结剂聚乙烯醇，通过湿法球磨工艺制得浆料，浆料喷雾造粒制得陶瓷干粉；再将陶瓷干粉压制成型，850-1200℃烧结，制得所述的高温保护管。

5.根据权利要求2所述的六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，所述的复合导电堵头中，导电外壳内填充两块叠加的绝热片，一片为氧化铝陶瓷圆片，另一片为白云石圆片。

6.根据权利要求1或2所述的六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，所述的金属导电片为直径与高温保护管外径相同的圆片，采用金属铌、钽、钼或钨制作。

7.根据权利要求1或2所述的六面顶压机合成宝石级金刚石的方法，其特征在于，所述的金刚石微粉粒径小于50微米。