專利名稱：人造金剛石壓制模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及人造金剛石制造用模具。
背景技術(shù)：
金剛石在所有物質(zhì)中，硬度最高，在工業(yè)上利用其高硬度對其它硬質(zhì)材料如玻璃、瑪瑙等進行加工。人造金剛石的合成主要是通過人為的高壓高溫環(huán)境，使碳原子密度變化并重新排列組合，從而凝結(jié)成人造金剛石顆粒。但在制造過程中必須嚴(yán)格控制壓力、溫度以及催化劑用量。溫度過高生產(chǎn)出的金剛石質(zhì)量很不好，或者根本沒有金剛石生成；溫度太低金剛石無法生成。質(zhì)量最好的人造金剛石是在溫度達到1430℃～1570℃、壓強在53000bar～65000bar之間形成的，在上述條件下石墨的顆粒會在合金催化劑作用下，以每小時1毫米的速度生成人造金剛石晶體(要是同時通入含碳的氣體，如甲烷等速度會更快)。晶體生成后要慢慢減壓減溫，以確保顆粒完整、色澤純凈亮麗。
一般的人造金剛石生產(chǎn)設(shè)備是用六個內(nèi)腔有電熱導(dǎo)線的柱體從六個面對原材料進行加壓加溫，用合金片作為催化劑，一般溫度達到1000℃以上，壓力在85Mpa左右，經(jīng)17分鐘就能生產(chǎn)出人造金剛石，這樣生產(chǎn)出來的人造金剛石品質(zhì)、色澤和顆粒只適用于制造工業(yè)用的工具，且成本高、污染大，操作工序煩瑣。中國專利95221275.7的“剛玉—高鋁耐火材料的金剛石刀頭熱壓?！?，其所生產(chǎn)的金剛石顆粒粘結(jié)起來制成各種磨削工具或刀頭，用于對硬質(zhì)材料的加工。
由于壓制模壓力無法控制，料腔做不大，因料腔越大，要求的溫度越高、壓力越大，故目前國內(nèi)只能生產(chǎn)1～2克拉的金剛石，即使能壓出4～5克拉大的金剛石也僅僅是實驗數(shù)據(jù)。且料腔周邊零件損壞很快，其原因就是無法控制長時間的高恒溫(1430℃)和高恒壓(5500Mpa)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種通過計算機電子數(shù)控確保高恒溫、高恒壓的人造金剛石壓制模。
本實用新型的技術(shù)問題通過下列技術(shù)方案解決一種人造金剛石壓制模，該壓制模結(jié)構(gòu)呈對稱布局，相鄰零件為凹凸面結(jié)合，其包括上模、中模和下模，所述的上模和下模內(nèi)設(shè)有缸體，缸體內(nèi)是由油壓機相對壓縮滑移的活塞，被壓縮的石墨料和添加劑設(shè)在中模由耐熱層隔離封閉的料腔內(nèi)，保持料腔高恒溫的導(dǎo)熱線與耐熱層內(nèi)的電熱元件相連接，料腔內(nèi)設(shè)有測溫傳感器，耐熱層外是與缸體、中模相鄰的鋼環(huán)，其特征在于所述的上、下模內(nèi)的活塞與缸體之間設(shè)有油腔，腔內(nèi)充填有特殊油，內(nèi)設(shè)有測壓傳感器，同時在上、下模模壁上設(shè)有與油腔相通的油孔，油孔上設(shè)有閥門，傳感器工作全程由計算機電子數(shù)控保持高恒壓和高恒溫。
所述的中模與料腔外的隔熱層之間設(shè)有合金制的內(nèi)套。
所述的上、下模與中模、合金內(nèi)套之間、上、下鋼環(huán)與合金內(nèi)套之間均設(shè)有絕緣層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的特點是從360度全方位對被壓縮原料采用雙重封閉加熱加壓，全程計算機電子數(shù)控，采用了確保高恒壓的油腔，故能確保溫度和壓力的準(zhǔn)確性，設(shè)備最高溫度可達1430℃以上，壓力可達5500Mpa以上，并在長時間內(nèi)控制相對穩(wěn)定的高溫度和高壓力，故料腔可做得大，使獲得大顆粒(10克拉)的金剛石晶體成為可能，同時由于設(shè)備的封閉性，使高溫高壓被封閉在工作腔內(nèi)部，可避免能量損耗，有利于成本降低。


圖1為本實用新型剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將按給出的附圖實施例對本實用新型再進行詳細描述。
如圖1所示，人造金剛石壓制模其總體結(jié)構(gòu)呈立式上、下對稱布局，相鄰零件為凹凸面結(jié)合，由上模1、中模7和下模11三部分組成，上模和下模內(nèi)設(shè)有缸體4，缸體內(nèi)設(shè)有由油壓機相對壓縮滑移的活塞2，活塞移動的速度為0.01～1毫米/分?；钊c缸體之間設(shè)有凹環(huán)形油腔3，腔內(nèi)充填有特殊油，該特殊油為S34#瑞典油，內(nèi)設(shè)有測壓傳感器，同時在上、下模的模壁上設(shè)有與油腔相通的油孔12，油孔上設(shè)有閥門13，油由此加入和放出，閥門的啟閉由計算機電子數(shù)控，確保腔內(nèi)高恒壓壓力。
被壓縮原料為粉狀石墨料，添加的催化劑采用鎳、錳等金屬原料，設(shè)在中模由耐熱層9隔離封閉的料腔10內(nèi)，料腔制成直徑為φ22～φ80毫米、長度110～400毫米規(guī)格，保持料腔高恒溫的導(dǎo)熱線由預(yù)加工的活塞孔接進與耐熱層5內(nèi)的電熱元件相接，溫度的測定由測溫傳感器進行，無論是測壓傳感器還是測溫傳感器均以白金制作，工作全程由計算機電子數(shù)控。
在耐熱層9外設(shè)有相鄰于缸體和中模的鋼環(huán)6，中模7與料腔外的隔熱層9之間設(shè)有合金制的內(nèi)套8，起定位耐熱層9的作用，同時起熱絕緣作用。還在上、下模與中模、合金內(nèi)套之間、上、下鋼環(huán)與合金內(nèi)套之間均設(shè)有絕緣層14，防止模具外圍零件帶電，絕緣層采用特殊絕緣紙制作。耐熱層5和9由高耐熱材料制作，電熱元件一般采用不銹鋼電熱絲。
人造金剛石的制造全程由計算機電子數(shù)控，確保高恒壓和高恒溫，如程序中出現(xiàn)錯誤或能源供應(yīng)中斷，系統(tǒng)會自動停止運行，并自行關(guān)閉內(nèi)部的所有運轉(zhuǎn)程序。
本實用新型被壓縮的石墨在持續(xù)的高溫度和高壓力的條件下，使其晶體結(jié)構(gòu)改變，待顆粒完全生長后，即從模具料腔中取出經(jīng)高速離子水對晶體清洗打磨，出來的成品將是完全純凈、完整的價值可貴的人造金剛石顆粒。對沒有生成人造金剛石的原材料采用氫、氧等氣體進行還原處理。
權(quán)利要求1.一種人造金剛石壓制模，該壓制模結(jié)構(gòu)呈對稱布局，相鄰零件為凹凸面結(jié)合，其包括上模(1)、中模(7)和下模(11)，所述的上模和下模內(nèi)設(shè)有缸體(4)，缸體內(nèi)是由油壓機相對壓縮滑移的活塞(2)，被壓縮的石墨料和添加劑設(shè)在中模由耐熱層(9)隔離封閉的料腔(10)內(nèi)，保持料腔高恒溫的導(dǎo)熱線與耐熱層(5)內(nèi)的電熱元件相連接，料腔內(nèi)設(shè)有測溫傳感器，耐熱層外是與缸體、中模相鄰的鋼環(huán)(6)，其特征在于所述的上、下模內(nèi)的活塞(2)與缸體(4)之間設(shè)有油腔(3)，腔內(nèi)充填有特殊油，內(nèi)設(shè)有測壓傳感器，同時在上、下模模壁上設(shè)有與油腔相通的油孔(12)，油孔上設(shè)有閥門(13)，傳感器工作全程由計算機電子數(shù)控保持高恒壓和高恒溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造金剛石壓制模，其特征在于所述的中模(7)與料腔(10)外的隔熱層(9)之間設(shè)有合金制的內(nèi)套(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人造金剛石壓制模，其特征在于所述的上、下模與中模、合金內(nèi)套之間、上、下鋼環(huán)與合金內(nèi)套之間均設(shè)有絕緣層(14)。
專利摘要一種人造金剛石壓制模，其包括結(jié)構(gòu)對稱布局的上模、中模、下模及上、下模內(nèi)的缸體、活塞、充填有特殊油的油腔、油孔和閥門，油腔內(nèi)設(shè)有測壓傳感器，中模內(nèi)由內(nèi)套、耐熱層隔離封閉的料腔，被壓縮的石墨料加添加劑設(shè)在料腔內(nèi)，保持料腔高恒溫的導(dǎo)熱線與耐熱層內(nèi)的電熱元件相接，料腔由設(shè)有測溫傳感器，通過計算機電子數(shù)控全程控制高恒壓和高恒溫，被壓縮的石墨在持繼高溫、高壓條件下晶體結(jié)構(gòu)改變，生成顆粒晶體，再經(jīng)高速離子水的清洗打磨，即成純凈、完整的人造金剛石顆粒，本設(shè)計采用了雙重封閉加熱加壓，能保持長時間相對穩(wěn)定的高溫、高壓，料腔可做得大，使獲得大顆粒的人造金剛石成為可能，設(shè)備的封閉可避免能量損耗，降低成本。
文檔編號B01J3/06GK2790573SQ20052010232
公開日2006年6月28日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
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