A HPHT szintetikus gyémántokat gyárt, 1. rész

A természetes gyémántok rendkívül kemények és szűkösek, egyesítve az ékszereket és az ipari értéket. A természetes gyémántgyártási kapacitás szűk keresztmetszete azonban csak a XX. század közepén szakadt meg a „magas hőmérsékletű és nagynyomású (HPHT) technológia” megjelenésével – és a HPHT berendezések jelentik a Föld magkörnyezetének replikálásának és a szintetikus gyémántok tömegtermelésének alapvető „anyagépét”.

 

A HPHT a High Temperature and High Pressure Manufacturing Technology rövidítése

 

Első rész: Alapelv

A Föld magjának "gyémántgenerációs mezőjét" megismétlő HPHT technológia lényege, hogy mesterséges üregben reprodukálja a gyémánt természetes képződési körülményeit, és elősegítse a szénforrás gyémánttá való átalakulását.

• Természetes formáció mércéje: A természetes gyémántok 150-200 kilométeres mélységben születnek a köpenyben, 1100-1500 C-os magas hőmérsékletet és 4,5-6 GPa (körülbelül a légköri nyomás 45000-60000-szeresét) magas nyomást igényelnek. A szénatomok köbös rácsban helyezkednek el, és ebben a környezetben gyémántokat képeznek.

• Termodinamikai maglogika: A szénfázis diagram azt mutatja, hogy nagy nyomáson és magas hőmérsékleten a grafit (közös szénforma) metastabil állapotban van, a gyémánt pedig a stabil fázis. A HPHT berendezések alapvető küldetése ennek a "gyémánt stabil zónának" a pontos kialakítása és a szénforrások (például grafit) irányított átalakításának elősegítése.

 

 

2. rész: Műszaki alap -

A HPHT berendezések három főbb útvonala
A HPHT berendezések extrém körülményeket érnek el a "mechanikus nyomásgyakorlás+elektromos fűtés", és a mainstream technológiai útvonal jelentős elhelyezkedési különbségekkel rendelkezik a szerkezeti különbségek miatt.

 

1. Kétoldalas présgép: korai kereskedelmi forgalomba hozott fő erő

• Szerkezet: 2 volfrámkarbid üllőblokk relatív nyomáshoz, fémcső ellenállásfűtés.
• Jellemzők: Egyszerű szerkezet, alacsony költség, de egyenetlen nyomáseloszlás, nem képes nagyméretű egykristályokat előállítani.
• Jelenlegi pozíció:Főleg kisméretű,{0}}gyémánt mikroporból és polikristályos gyémántból (PCD) készült termékek gyártására használják.

 

2. Hatoldalas felső présgép: a jelenlegi iparág abszolút magja (Kína vezetésével)

• Szerkezet: Hat hidraulikus henger hajtja meg a keményfém felső kalapácsot, amely hat irányból préseli a köbös nyomóközeget (Yelaishi), szinkronban érve el a magas nyomást és az egyenletes melegítést.
• Alapvető előnyei: egyenletes nyomáseloszlás, nagy üregtérfogat, ipari tömeggyártásra alkalmas (gem/szerszám minőségű nagy egykristályok).

 

Egyszerűsített munkafolyamat:

• a. Szerelvény: szénforrás (nagy-tisztaságú grafit), fémkatalizátor (vas/kobalt/nikkel), pirofillit üregbe ágyazott magkristály;
• b. Nyomásképzés: Hat kalapács szinkronban előre van tolva, 5-6 GPa statikus víznyomást képezve a kamrában;
• c. Melegítés: Az elektródát villamosítják és 1400 C fölé melegítik, hogy a katalizátor megolvadjon;
• d. Növekedés: A katalizátor feloldja a grafitot és gyémántot csap ki a magkristályon;
• e. Kristályosítás: A készterméket lehűtés és nyomáscsökkentés után távolítsa el.

 

3. Golyóhasító/több -felületű présgép: élvonalbeli tudományos kutatásokra specializálódott.

• Szerkezet: 8 vagy több üllőtömb gömb alakú felületet alkot, és összenyomja a gömb alakú üreget.
• Jellemzők: A kamra legegyenletesebb statikus víznyomása és erős alkalmazkodóképessége, de a berendezés költsége rendkívül magas (tízmilliós).
• Pozícionálás: Szuperkemény anyagokkal és speciális gyémántszintézissel kapcsolatos élvonalbeli kutatásokhoz-használják (nem tömeggyártás).

 

 

A HPHT szintetikus gyémántok előállításának módszeréről és folyamatáról szóló megosztás második felében továbbra is figyeljen erre a weboldalra. Köszönjük a támogatást.