专利名称：一种多元博士帽导电钢圈的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金刚石合成技术领域，特别涉及一种多元博士帽导电钢圈。
背景技术：
国内合成金刚石主要采用的是静压触媒法，静压触媒法在超高温高压下的间接加热方式组装块(合成块)是由合成金刚石所用的原材料石墨柱，即石墨和触媒混合粉和位于石墨柱两端的导电钢圈以及石墨柱外围的加热元件、绝缘元件、传压密封介质叶蜡石块按照一定方式组装而成的块状体。间接加热组装方式从外到内为外围采用叶蜡石与白云石复合介质作为传压密封材料，两端采用导电钢圈进行通电加热，导电钢圈与其内侧加热元件紧密接触，通电时通过导电钢圈使加热元件本身发热，然后经过与加热元件内侧紧密接触的绝缘元件，透过绝缘元件把热量传至与绝缘元件内侧紧密接触的石墨柱，使石墨在超高温高压下转化为金刚石。合成块两端的导电钢圈为高温高压下的合成块在两端采用博士帽形状的金属(铁合金等)物质作为导体对合成块内部的石墨柱进行加热，使石墨在高温高压下转化为金刚石。导电钢圈放置在叶蜡石块的两端，起到导电传热、传压、保护硬质合金的作用。组装工艺为合成块中的导电钢圈，由博士帽钢圈和叶蜡石环、白云石芯组成； 如图ι所示，组装时，叶蜡石环3和白云石芯2套装在博士帽钢圈1上，组成导电钢圈。禾Ij 用间接加热组装方式合成金刚石，由于传热方式由外围加热管向内传热，传热均勻稳定，如果仍采用原导电钢圈方式，势必造成两端中间局部温度高，而且博士帽钢圈外围的叶蜡石在高温高压下发生相变，即在金刚石适宜生长的5. 5飞.OGpa条件下，温度在162(Γ1720Κ 时，叶蜡石中的结晶水促使叶蜡石相变成蓝晶石加柯石英，使叶蜡石体积收缩达到其本身的12.6%。这种相变及伴随着的体积收缩，造成高压腔内压力下降，严重影响合成腔内的金刚石生长环境，导致产品质量不稳定。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够有效改善间接加热组装方式合成金刚石的压力温度场的多元博士帽导电钢圈。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种多元博士帽导电钢圈，包括博士帽钢圈，博士帽钢圈上自上而下套装有叶蜡石环、白云石和无水分叶蜡石复合环，博士帽钢圈内部自上而下填充有叶蜡石芯、白云石和无水分叶蜡石复合芯。叶蜡石环厚度与叶蜡石芯厚度相同，白云石和无水分叶蜡石复合环厚度与白云石和无水分叶蜡石复合芯厚度相同，叶蜡石环厚度与白云石和无水分叶蜡石复合环厚度之比为2 :1，叶蜡石芯厚度与白云石和无水分叶蜡石复合芯厚度之比为2 :1。本实用新型中带来的有益效果是1.白云石和无水分叶蜡石复合环和无水分叶蜡石复合芯均勻套装在博士帽钢圈的叶蜡石环和叶蜡石芯上，由于其厚度薄且径向分布均勻，与改进前相比可以明显消除局部温度高的现象，能够为金刚石的生长提供一个均勻而又稳定的压力温度场；2.使用白云石和无水分叶蜡石混合后，套装在博士帽钢圈的叶蜡石上，白云石热膨胀系数大，是叶蜡石的3. 4倍，并且不含水，高温高压下不发生相变；全部脱水的叶蜡石可以阻止未脱水的叶蜡石由于存在结构水而在高温高压下发生相变；三者结合可以明显提高合成腔体内部压力，变相降低合成外部使用表压，大大提高合成设备的使用
寿命ο
图1是现有博士帽导电钢圈结构示意图；图2是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，一种多元博士帽导电钢圈，包括博士帽钢圈1，博士帽钢圈1上自上而下套装有叶蜡石环3、白云石和无水分叶蜡石复合环5，博士帽钢圈1内部自上而下填充有叶蜡石芯4、白云石和无水分叶蜡石复合芯6。叶蜡石环3厚度与叶蜡石芯4厚度相同，白云石和无水分叶蜡石复合环5厚度与白云石和无水分叶蜡石复合芯6厚度相同，叶蜡石环 3厚度与白云石和无水分叶蜡石复合环5厚度之比为2 1，叶蜡石芯4厚度与白云石和无水分叶蜡石复合芯6厚度之比为2:1。本实用新型制作时，把叶蜡石粉加入粘结剂玻璃水压制成叶蜡石环3，内径等于博士帽钢圈壁1-2的外径，外径等于博士帽钢圈片1-1的外经，套装在博士帽钢圈1上； 把叶蜡石在1221加热lh，使其全部脱水，之后加入相等重量的白云石粉混均后再加入粘结剂玻璃水压制成白云石和无水分叶蜡石复合环5，内径等于博士帽钢圈壁1-2的外径，外径等于博士帽钢圈片1-1的外径，套装在博士帽钢圈1上的叶蜡石环3上；两者厚度等于博士帽钢圈片到钢圈底部的厚度。把叶蜡石粉加入粘结剂玻璃水压制成叶蜡石芯4，外圆等于博士帽钢圈壁1-2的内径，填充在博士帽钢圈1的内径里；把叶蜡石在122 加热lh，使其全部脱水，之后加入相等重量的白云石粉混均后再加入粘结剂玻璃水压制成白云石和无水分叶蜡石复合芯6，外圆等于博士帽钢圈壁1-2的内径，填充在博士帽钢圈1内径里的叶蜡石芯上；白云石和无水分叶蜡石复合环和无水分叶蜡石复合芯均勻套装在博士帽钢圈的叶蜡石环和叶蜡石芯上，由于其厚度薄且径向分布均勻，可以明显消除局部温度高的现象，能够为金刚石的生长提供一个均勻而又稳定的压力温度场。
权利要求1.一种多元博士帽导电钢圈，包括博士帽钢圈，其特征在于，博士帽钢圈上自上而下套装有叶蜡石环、白云石和无水分叶蜡石复合环，博士帽钢圈内部自上而下填充有叶蜡石芯、 白云石和无水分叶蜡石复合芯。
2.如权利要求1所述的多元博士帽导电钢圈，其特征在于，叶蜡石环厚度与叶蜡石芯厚度相同，白云石和无水分叶蜡石复合环厚度与白云石和无水分叶蜡石复合芯厚度相同， 叶蜡石环厚度与白云石和无水分叶蜡石复合环厚度之比为2 :1，叶蜡石芯厚度与白云石和无水分叶蜡石复合芯厚度之比为2:1。
专利摘要本实用新型公开了一种多元博士帽导电钢圈，包括博士帽钢圈，博士帽钢圈上自上而下套装有叶蜡石环、白云石和无水分叶蜡石复合环，博士帽钢圈内部自上而下填充有叶蜡石芯、白云石和无水分叶蜡石复合芯。利用本实用新型进行金刚石合成作业时，可以明显消除局部温度高的现象，能够为金刚石的生长提供一个均匀而又稳定的压力温度场。
文档编号B01J3/06GK202061600SQ20112009093
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者丁庆才, 刘广利, 薛胜辉 申请人:郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司