一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备的制作方法

本发明涉及金刚石调色改性加工，具体为一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备。

背景技术：

1、颜色是宝石级金刚石的重要特性，颜色的瑰丽、消费者的热捧急剧加速了彩色金刚石的市场需求，对于一定重量、洁净度及切工的金刚石来说，颜色可在很大程度上影响其价格。

2、人工合成金刚石主要有化学气相沉积(cvd)法和高温高压(hthp)法两种。为提升生产效率，cvd法生产金刚石的过程中一般会添加适量氮元素，所以产品常见为浅褐色、浅灰褐色。高温高压法生产的金刚石常见为浅黄、金黄和暗黄色。这无疑导致人工合成的金刚石的美观度较低，进而使实际产品的价格偏低，不利于金刚石人工合成这一行业的健康发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，解决了人工合成的金刚石存在颜色缺陷的问题，通过对金刚石进行辐照调整其颜色、亮度，再通过高温高压对金刚石进行进一步的调色，进而实现了对人工合成的金刚石颜色进行改进优化的目的。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，包括加压装置，所述加压装置位于防护外壳内部，所述加压装置自带加热装置，所述加压装置与加热装置为待调色金刚石提供高温高压环境，所述防护外壳内部还设置有辐照装置，所述辐照装置用于对金刚石进行辐照处理，所述防护外壳用于阻隔其内部热量与辐射的散出，且具备密封作用。

3、优选的，所述辐照装置为电子加速器或小型中子加速器，所述辐照装置的布设采用单辐照源或多辐照源相结合的方式。

4、优选的，所述辐照源为快中子或高能电子。

5、优选的，所述加热装置的发热体采用铬酸镧发热体或金属铼发热体。

6、优选的，所述加压装置采用六面顶压机或球分割高压装置。

7、优选的，所述防护外壳外壁还设置有抽气口，所述抽气口与抽真空装置的抽气管连通且密封。

8、优选的，所述抽气口与抽真空装置的抽气管之间还设置有密封阀。

9、优选的，所述密封阀与抽真空装置的抽气管外壁均设置有防辐射层。

10、优选的，所述加热装置外置有温度调节器，所述温度调节器用于控制加热装置的加热温度。

11、进一步，本发明提供了一种人工合成单晶金刚石调色改性加工方法，即先对待调色金刚石进行辐照处理，再根据辐照结果选择进一步的高温高压热处理。

12、具体包括以下步骤：

13、步骤一、将装有待改色金刚石的加工室置于加压装置的顶锤上，关闭防护外壳的防护门，并利用温度调节器控制加热装置进行加热，将温度区间控制在500-1000℃的范围，具体温度需根据金刚石的品质确定，比如黑色过多的金刚石，需要温度调节至1000℃；

14、步骤二、开启辐照装置，对金刚石进行辐照处理，使金刚石内部产生稳定的色心，进而实现金刚石的调色，若颜色达到要求，即可取出调色后的金刚石；

15、步骤三、若颜色未达到要求，则启动加压装置对金刚石进行加压处理，使其处于极高的压力状态，再利用温度调节器控制加热装置进行加热，将温度区间控制在1800-2100℃的范围，此时，金刚石内部因辐照产生的色心被破坏，电子释放后被另一种缺陷中心捕获形成新的色心，进而实现色心转型；

16、步骤四、可对金刚石进行高温高压处理，实现色心多次转换，直至金刚石的颜色达到要求。

17、工作原理：通过辐照装置产生的辐照源对金刚石作用，提供激活电子和格位离子或原子发生位移的能量，从而形成辐照损伤色心，进而达到调色的目的；对金刚石进行高温高压处理，使金刚石内部因辐照产生的色心被破坏，电子释放后被另一种缺陷中心捕获形成新的色心，进而实现色心转型，且这一步骤可多次重复进行，进而实现了对金刚石多次调色的目的。

18、本发明提供了一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备。具备以下有益效果：

19、1.本发明通过辐照装置产生的辐照源对金刚石作用，使金刚石内部产生稳定的色心，进而达到调色的目的，同时通过高温高压对金刚石进行作用，使金刚石内部色心转型，进一步实现了对金刚石多次调色的目的，进而实现了金刚石调色种类的多样性，同时整个调色均采用物理方式进行，避免了其它物质混入金刚石内部，进而保证了金刚石本身的纯净、无害，同时保证了调色后颜色的稳定持久。

20、2.本发明通过利用小型中子加速器使快中子对金刚石作用，大幅度减少了辐照时间，同时避免了放射性的残留，且大幅度降低了设备的成本，同时多辐照源相结合的方式，对样品进行辐照，可使调色后的颜色更深、更明亮，不但可缩短辐照周期，还可压缩热处理的保温时间，进一步提升了金刚石调色的效率。

21、3.本发明通过使用加压装置及其自带的加热装置，并配合抽真空装置，使防护外壳内部形成适宜金刚石生成的环境，进而使设备不仅可以用于金刚石的调色改性，还可以用于金刚石的人工合成，达到了一机多用的效果。

技术特征：

1.一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，包括加压装置（2），其特征在于，所述加压装置（2）位于防护外壳（1）内部，所述加压装置（2）自带加热装置（3），所述加压装置（2）与加热装置（3）为待调色金刚石提供高温高压环境，所述防护外壳（1）内部还设置有辐照装置（4），所述辐照装置（4）用于对金刚石进行辐照处理，所述防护外壳（1）用于阻隔其内部热量与辐射的散出，且具备密封作用。

2.根据权利要求1所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述辐照装置（4）为电子加速器或小型中子加速器，所述辐照装置（4）的布设采用单辐照源或多辐照源相结合的方式。

3.根据权利要求2所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述辐照源为快中子或高能电子。

4.根据权利要求1所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述加热装置（3）的发热体采用铬酸镧发热体或金属铼发热体。

5.根据权利要求1所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述加压装置（2）采用六面顶压机或球分割高压装置。

6.根据权利要求1所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述防护外壳（1）外壁还设置有抽气口（5），所述抽气口（5）与抽真空装置（6）的抽气管连通且密封。

7.根据权利要求6所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述抽气口（5）与抽真空装置（6）的抽气管之间还设置有密封阀（7）。

8.根据权利要求7所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述密封阀（7）与抽真空装置（6）的抽气管外壁均设置有防辐射层。

9.根据权利要求1所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，其特征在于，所述加热装置（3）外置有温度调节器（8），所述温度调节器（8）用于控制加热装置（3）的加热温度。

10.一种人工合成单晶金刚石调色改性加工方法，其特征在于，所述加工方法使用权利要求1-9任一项所述的一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，涉及金刚石调色改性加工技术领域。该人工合成单晶金刚石调色改性加工设备，包括加压装置，所述加压装置位于防护外壳内部，所述加压装置自带加热装置，所述加压装置与加热装置为待调色金刚石提供高温高压环境，所述防护外壳内部还设置有辐照装置，所述辐照装置用于对金刚石进行辐照处理，所述防护外壳用于阻隔其内部热量与辐射的散出，且具备密封作用。通过辐照装置产生的辐照源对金刚石作用，使金刚石内部产生稳定的色心，进而达到调色的目的，同时通过高温高压对金刚石进行作用，使金刚石内部色心转型，进一步实现了对金刚石多次调色的目的，进而实现了金刚石调色种类的多样性。

技术研发人员：林晓棋,游志恒
受保护的技术使用者：佛山曜世新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13