Способ получения алмазов
Использование: на предприятиях, производящих искусственные алмазы и алмазный инструмент. Сущность изобретения: разложение углеродсодержащего газа и синтез алмазов осуществляется в реакционной камере, для чего плазму углеродсодержащего газа получают в дуговом плазмотроне, соединенном с реакционной камерой, а полученные алмазы собирают в ванне с охлаждающей жидкостью, расположенной на выходе из реакционной камеры. Ускоряется процесс получения алмазов из углеродсодержащих газов. 1 ил.
Изобретение относится к способам получения искусственных алмазов и может быть использовано на предприятиях, производящих искусственные алмазы и алмазный инструмент.
Известен способ осаждения алмазной пленки на охлаждаемые подложки из плазмы углеродсодержащего газа. Плазму получают с помощью СВЧ-разряда в отделении реактора, куда впускают через отдельные вводы реагент (СО, СО2), газ для получения плазмы (смесь аргона и водорода). Полученную плазму впускают в другое отделение реактора, где находится подложка, сквозь отверстие в перегородке, сделанной из меди и охлаждаемой водой. Температура подложки 400-1700оС. Этот способ позволяет получать алмазные пленки небольшой толщины (до 1 мкм) с очень низкой скоростью их роста. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ синтеза пленки алмаза на подложке, находящейся в реакционной камере с помощью плазмы метана (СН4), направляемой на подложку из сопла, образованного коаксиально расположенным центральным и кольцевым электродом для получения плазмы. Центральный электрод в форме стержня, заостренного к низу, изготовлен из вольфрама и расположен вертикально в камере, верхняя его часть охлаждается с помощью тока воды в рубашке, охватывающей электрод. Кольцевой электрод изготовлен из меди. В пространство между электродами подается газ, смесь метана, водорода и аргона, к электродам прикладывается напряжение для получения тлеющего разряда, ток плазмы направлен из сопла вниз на подложку. При этом на подложке синтезируется алмазная пленка. Данный способ позволяет получать пленки толщиной до 1 мкм с низкой скоростью их роста. Задачей изобретения является получение алмазов из углеродсодержащих газов. Техническим результатом является ускорение процесса получения алмазов. Поставленная задача решается тем, что в способе получения алмазов, включающем образованием плазмы углеродсодержащего газа и синтез алмаза в реакционной камере, плазму образуют в дуговом плазмотроне, соединенном с реакционной камерой, а полученные алмазы сбирают в ванне с охлаждающей жидкостью, расположенной на выходе из реакционной камеры. При прохождении метана через плазмотрон происходит диссоциация метана на водород и чистый углерод. Атомы углерода вступают в связь друг с другом, образуя частицы алмаза. Это происходит при истечении плазмы в реакционную камеру, соединенную с плазмотроном. При взаимодействии плазмы с атмосферой наличие алмазных частиц не наблюдается. В этом случае происходит осаждение углерода в виде сажи. Время образования алмазных частиц исчисляется тысячными долями секунд, которое, в свою очередь, зависит от скорости истечения плазменной струи и протяженности высокотемпературной зоны в реакционной камере. Образовавшиеся в этой зоне частицы алмаза необходимо резко охладить, что осуществляется попаданием их в ванну с охлаждающей жидкостью, находящейся на выходе из реакционной камеры. На чертеже представлена схема установки получения алмазов. Предлагаемый способ получения алмазов реализован следующим образом. П р и м е р. Отработку способа осуществляли на установке УПУ-8. Применялся плазмотрон 1 специальной конструкции, позволяющий подавать отдельно плазмообразующие и углеродсодержащие газы. В качестве плазмообразующих газов использовали смесь аргона с водородом, углеродсодержащим газом являлся метан. Плазмотрон запускался на чистом аргоне, затем добавляли водород и метан. Полученная плазма попадает в реакционную камеру 2, соединенную с плазмотроном на выходе из которой находится ванна 3 с охлаждающей жидкостью 4, попадая в которую частицы резко охлаждаются. Режимы работы плазмотрона: I 400 А; U 50 В; расход аргона Q 40 л/мин; расход водорода Q 10 л/мин; расход метана Q 10 л/мин. Полученные частицы 5 в течение нескольких часов (2-3 ч) выдерживают в смеси азотной, соляной и фтористоводородной кислот в соотношении 3:1:1 соответственно. Находящиеся в порошке примеси в виде частиц меди, вольфрама и сажи растворяются в смеси кислот. Оставшиеся частицы промывают и сушат. Частицы алмаза имеют округлую или овальную форму, реже грушеобразную. Диаметр частиц колеблется от нескольких мкм до 500 мкм. Цвет сероватый с металлическим блеском. Плотность полученных частиц колеблется от 3 кг/см2 до 3,4 кг/см2, микротвердость от 94000 до 95000 МПа. При реализации способа образование алмазных частиц происходило в течение 0,002 0,005 с. Скорость плазменной струи составляла около 100 м/с.Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОВ, включающий образование плазмы углеродсодержащего газа и синтез алмаза в реакционной камере, отличающийся тем, что плазму образуют в дуговом плазмотроне, соединенном с реакционной камерой, а полученные алмазы собирают в ванне с охлаждающей жидкостью, расположенной на выходе из реакционной камеры.
Похожие патенты:
Изобретение относится к способам извлечения алмазов из алмазосодежащих материалов, которыми могут быть продукты синтеза алмазов, отходы переработки продуктов синтеза, и может быть использовано не предприятиях, производящих синтетические алмазы или специализирующиеся по переработке продуктов синтеза алмазов
Способ получения алмаза // 2042615
Изобретение относится к технологии получения сверхтвердых материалов, а именно искусственных алмазов, при непосредственном использовании высоких давлений и температур, развивающихся при детонации конденсированных взрывчатых веществ
Способ синтеза микропорошков алмаза // 2042614
Изобретение относится к технологии производства сверхтвердых материалов, а именно к синтезу алмаза с использованием энергии ударных волн, генерируемых в твердом теле воздействием лазерного гигантского импульса
Способ получения алмаза // 2041166
Изобретение относится к химии углерода, а именно к технологии получения синтетического углеродного материала, содержащего углерод алмазной (кубической) модификации, и может быть использовано в качестве абразивного материала, в упрочняющих покрытиях, в композиционных материалах
Изобретение относится к изготовлению промышленных алмазов, а точнее к способам изготовления поликристаллических алмазных слоев
Изобретение относится к технологии выделения алмазов и может быть использовано при извлечении алмазов из черновых флотоконцентратов, получаемых из руд алмазных месторождений нового генетического типа
Способ получения алмазоподобных фаз углерода // 2038294
Изобретение относится к получению искусственных алмазов
Способ получения ультрадисперсного алмаза // 2036835
Изобретение относится к технологии выделения алмазов и может быть использовано при извлечении алмазов из черновых флотоконцентратов, получаемых из руд алмазных месторождений нового генетического типа
Изобретение относится к взрывному синтезу алмазов и может быть использовано для синтеза алмаза непосредственно в процессе детонации углеродсодержащего взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом (BB) и дальнейшего разлета продуктов взрыва
Изобретение относится к технологии приготовления шихты в процессе производства сверхтвердых материалов (СТМ), в частности алмаза, и может быть использовано на предприятиях, производящих и/или применяющих искусственные алмазы и алмазный инструмент из них
Изобретение относится к способам синтеза монокристаллов алмаза (МКА), в том числе с полупроводниковыми свойствами
Изобретение относится к технике для производства сверхтвердых материалов (СТМ), например алмазов, путем синтеза
Полиморфное соединение углерода // 2108288
Изобретение относится к полиморфным соединениям углерода и может быть использовано в качестве молекулярного углеродного соединения при производстве новых конструкционных и химических материалов
Способ получения монокристаллов алмаза // 2108289
Изобретение относится к получению кристаллов алмаза и других сверхтвердых материалов
Изобретение относится к технологии получения синтетических алмазов, конкретно к способам выделения синтетических алмазов, полученных в детонационной волне
Способ получения монокристаллического алмаза // 2111922
Изобретение относится к технологии кристаллов на полиморфной основе и может быть использовано для промышленного производства кристаллов большой плотности в ювелирной промышленности, а также других областях техники
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов