Способ синтеза алмазов
Авторы патента:
Использование: на заводах, производящих алмазы и инструменты из них. Сущность изобретения: графит пропитывают водно-спиртовой алмазной эмульсией и проводят его термообработку при 500 - 700oС при атмосферных условиях или при 700 - 1100oС в инертной среде или вакууме. Затем синтезируют алмазы воздействием высокими давлением и температурой в области стабильности алмаза на смесь пропитанного графита и сплава-растворителя. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к синтезу сверхтвердых материалов, в частности алмазов, при высоких давлениях и температуре и может быть использовано на заводах, производящих алмазы и инструменты из них.
Наиболее близким к изобретению является способ синтеза алмазов, включающий воздействие высоким давлением и температурой в области стабильности алмазов на смесь графита и сплава-растворителя, предварительно термообработанную при 1150оС. Однако для реализации этого способа требуется создание дополнительного усиления пресса, что приводит к измельчению зерна алмаза и снижению срока службы аппарата высокого давления. Задача изобретения разработка способа получения алмазов мелких фракций с повышенной абразивной способностью, обеспечивающего увеличение выхода алмазов за счет дополнительного зародышеобразования. Для этого в способе синтеза алмазов, включающем воздействие высокими давлением и температурой в области стабильности алмазов на графит и сплав- растворитель, графит предварительно пропитывают водно-спиртовой алмазной эмульсией с последующей его термообработкой при 500-700оС в атмосферных условиях либо при 700-1100оС в токе водорода или в вакууме. Подготовку графита к синтезу алмазов производят следующим образом. В сосуд с водно-спиртовой алмазной эмульсией загружают графит в виде дисков или дробленный, перемешивают и выдерживают в течение 24 ч. Затем эмульсию сливают в другой сосуд, а графит подвергают термообработке при 500-700оС при атмосферных условиях либо при 700-1100оС в инертной среде или вакууме в течение 30-50 мин. Полученный таким образом графит используют для синтеза алмазов. Известно, что наличие пор в графите приводит, с одной стороны, к повышенному содержанию кислорода, который повышает растворимость углерода в расплаве металлов, а с другой стороны, снижает скорость растворения. Наличие пор в графите и их размер свидетельствуют о его плотности. С увеличением плотности графита количество и размер пор уменьшается. Поры в графите бывают открытые и закрытые. В закрытые поры эмульсия не попадает, а попадает только в открытые поры. Заполняя открытые поры эмульсией, в них осаждаются микронные частицы алмаза. После термообработки вода и спирт улетучиваются, а поры остаются заполненными алмазными частицами. После такой обработки графита количество и размер пор в нем уменьшается, а значит, повышается его плотность. Кроме того, алмазные частицы, находящиеся в порах графита, являются центрами кристаллизации (зародышами) при синтезе алмазов. В пористом графите алмаз образуется в двухстадийном направлении на границе раздела графит-металл (в порах и на поверхности). Качество такого алмаза довольно низкое. С увеличением плотности графита по данному способу, когда незаполненными остаются только закрытые поры, алмаз образуется в местах концентрации алмазных частиц, выкристаллизовавшихся из эмульсии, которые являются центрами кристаллизации. Поскольку поры в графите расположены практически равномерно по всему объему, то образование и рост кристаллов алмазов будет происходить по всему объему графита. В связи с этим увеличивается общий выход алмазов, а поскольку для достижения давлений, необходимых для синтеза алмазов, требуется значительно меньшее усилие пресса, то резко повышается срок службы аппарата высокого давления и температуры. Термообработку графита при 700-1100оС производят в инертной среде или в вакууме с целью предотвращения перехода алмаза, осадившегося в порах графита, в углерод. П р и м е р 1. Сплав-растворитель Ni40Mn60, взятый в количестве 1,0 кг, размером частиц 2000-500 мкм, предварительно пропитанный и подверженный термообработке графит марки ГМЗ в количестве 1,0 кг, размером частиц 2000-500 мкм тщательно перемешивали в течение 30 мин любым известным способом. Полученной шихтой было заполнено 1000 контейнеров, которые поочередно устанавливали в аппарат высокого давления, создавали давление 5,5 ГПа и температуру 1350оС и при этих условиях выдерживали 4,0 мин. П р и м е р 2. Сплав-растворитель FeCoNi в виде диска толщиной 1,0 мм и предварительно обработанный графит в виде диска толщиной 0,75 мм поочередно устанавливали в реакционный сосуд до полного заполнения. Таким образом было подготовлено для синтеза 600 опытов, которые поочередно устанавливали в аппарат высокого давления и температуры, создавали давление до 5,5 ГПа и температуру 1350оС и при этих условиях выдерживали 5,0 мин. Полученный предлагаемым способом продукт синтеза подвергали дроблению и химической обработке любым известным способом. Средний выход алмазов из одного опыта составил 30 каратов. Полученные алмазы подвергали дроблению и классификации по зернистостям согласно ГОСТ 9206-80. В таблице приведены примеры осуществления способа синтеза, параметры процесса и выходные показатели. Способ синтеза может быть осуществлен в любом известном аппарате типа чечевица или "Бэлт". Алмазы, полученные по предлагаемому способу, могут использоваться для изготовления инструмента на металлических и керамических связках. Ориентировочная потребность народного хозяйства в объемах с использованием предлагаемого изобретения составляет порядка 4-5 млн. каратов в год.Формула изобретения
1. СПОСОБ СИНТЕЗА АЛМАЗОВ путем воздействия высокими давлением и температурой в области стабильности алмазов на графит и сплав-растворитель, отличающийся тем, что графит предварительно пропитывают водно-спиртовой алмазной эмульсией с последующей его термообработкой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку пропитанного графита производят при 500 - 700oС при атмосферных условиях. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку пропитанного графита производят при 700 - 1100oС в инертной среде или вакууме.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к области производства мелкодисперсных алмазов или других алмазоподобных материалов при детонации конденсированных взрывчатых веществ, а более конкретно к процессам автоматизации проведения взрывов во взрывных камерах, в которых осуществляется локализация взрывов при массовом подрыве зарядов взрывчатых веществ (ВВ)
Способ синтеза алмаза // 2053198
Изобретение относится к получению алмаза при высоких давлениях и температурах и может быть использовано, в частности, для получения сырья для шлиф- и микропорошков алмаза
Способ получения синтетических алмазов // 2052378
Изобретение относится к созданию искусственных материалов, в частности к получению искусственных алмазов
Изобретение относится к химической технологии получения сверхтвердых материалов, а именно искусственных алмазов или алмазоподобных веществ в детонационной волне, в результате непосредственного использования высоких давлений и температур, развивающихся при детонации конденсированных взрывчатых веществ (ВВ)
Изобретение относится к неорганической химии углерода, а именно к кубической модификации углерода, обладающей свойствами сверхтвердого материала и способу его получения, и может найти применение при получении различных композиционных покрытий в качестве добавки, повышающей антифрикционные характеристики смазочных составов, как материал для газо-жидкостной хроматографии и т.д
Изобретение относится к углеродным материалам, полученным при взрывчатом превращении конденсированных взрывчатых веществ и может быть использован для получения высокодисперсных ультра- и квазидисперсных алмазных порошков, поли- и монокристаллов алмаза, алмазоподобных пленок и покрытий, полупроводников и сверхпроводящих материалов, смазочных и абразивных материалов, материалов, поглощающих электромагнитное излучение, адсорбентов, биологически активных сред, а также в качестве наполнителей полимерных материалов
Изобретение относится к области неорганической химии углерода, конкретно к ультрадисперсным углеродным материалам, содержащим алмазы, и может быть использовано для получения композиционных материалов, сорбентов и других материалов с включениями алмазных частиц
Способ получения алмазов // 2045474
Изобретение относится к способам получения искусственных алмазов и может быть использовано на предприятиях, производящих искусственные алмазы и алмазный инструмент
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