专利名称：人造金刚石压制模的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及人造金刚石制造用模具。
背景技术：
金刚石在所有物质中，硬度最高，在工业上利用其高硬度对其它硬质材料如玻璃、玛瑙等进行加工。人造金刚石的合成主要是通过人为的高压高温环境，使碳原子密度变化并重新排列组合，从而凝结成人造金刚石颗粒。但在制造过程中必须严格控制压力、温度以及催化剂用量。温度过高生产出的金刚石质量很不好，或者根本没有金刚石生成；温度太低金刚石无法生成。质量最好的人造金刚石是在温度达到1430℃～1570℃、压强在53000bar～65000bar之间形成的，在上述条件下石墨的颗粒会在合金催化剂作用下，以每小时1毫米的速度生成人造金刚石晶体(要是同时通入含碳的气体，如甲烷等速度会更快)。晶体生成后要慢慢减压减温，以确保颗粒完整、色泽纯净亮丽。
一般的人造金刚石生产设备是用六个内腔有电热导线的柱体从六个面对原材料进行加压加温，用合金片作为催化剂，一般温度达到1000℃以上，压力在85Mpa左右，经17分钟就能生产出人造金刚石，这样生产出来的人造金刚石品质、色泽和颗粒只适用于制造工业用的工具，且成本高、污染大，操作工序烦琐。中国专利95221275.7的“刚玉—高铝耐火材料的金刚石刀头热压模”，其所生产的金刚石颗粒粘结起来制成各种磨削工具或刀头，用于对硬质材料的加工。
由于压制模压力无法控制，料腔做不大，因料腔越大，要求的温度越高、压力越大，故目前国内只能生产1～2克拉的金刚石，即使能压出4～5克拉大的金刚石也仅仅是实验数据。且料腔周边零件损坏很快，其原因就是无法控制长时间的高恒温(1430℃)和高恒压(5500Mpa)。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种通过计算机电子数控确保高恒温、高恒压的人造金刚石压制模。
本实用新型的技术问题通过下列技术方案解决一种人造金刚石压制模，该压制模结构呈对称布局，相邻零件为凹凸面结合，其包括上模、中模和下模，所述的上模和下模内设有缸体，缸体内是由油压机相对压缩滑移的活塞，被压缩的石墨料和添加剂设在中模由耐热层隔离封闭的料腔内，保持料腔高恒温的导热线与耐热层内的电热元件相连接，料腔内设有测温传感器，耐热层外是与缸体、中模相邻的钢环，其特征在于所述的上、下模内的活塞与缸体之间设有油腔，腔内充填有特殊油，内设有测压传感器，同时在上、下模模壁上设有与油腔相通的油孔，油孔上设有阀门，传感器工作全程由计算机电子数控保持高恒压和高恒温。
所述的中模与料腔外的隔热层之间设有合金制的内套。
所述的上、下模与中模、合金内套之间、上、下钢环与合金内套之间均设有绝缘层。
与现有技术相比，本实用新型的特点是从360度全方位对被压缩原料采用双重封闭加热加压，全程计算机电子数控，采用了确保高恒压的油腔，故能确保温度和压力的准确性，设备最高温度可达1430℃以上，压力可达5500Mpa以上，并在长时间内控制相对稳定的高温度和高压力，故料腔可做得大，使获得大颗粒(10克拉)的金刚石晶体成为可能，同时由于设备的封闭性，使高温高压被封闭在工作腔内部，可避免能量损耗，有利于成本降低。
图1为本实用新型剖视结构示意图。
具体实施方式
以下将按给出的附图实施例对本实用新型再进行详细描述。
如图1所示，人造金刚石压制模其总体结构呈立式上、下对称布局，相邻零件为凹凸面结合，由上模1、中模7和下模11三部分组成，上模和下模内设有缸体4，缸体内设有由油压机相对压缩滑移的活塞2，活塞移动的速度为0.01～1毫米/分。活塞与缸体之间设有凹环形油腔3，腔内充填有特殊油，该特殊油为S34#瑞典油，内设有测压传感器，同时在上、下模的模壁上设有与油腔相通的油孔12，油孔上设有阀门13，油由此加入和放出，阀门的启闭由计算机电子数控，确保腔内高恒压压力。
被压缩原料为粉状石墨料，添加的催化剂采用镍、锰等金属原料，设在中模由耐热层9隔离封闭的料腔10内，料腔制成直径为φ22～φ80毫米、长度110～400毫米规格，保持料腔高恒温的导热线由预加工的活塞孔接进与耐热层5内的电热元件相接，温度的测定由测温传感器进行，无论是测压传感器还是测温传感器均以白金制作，工作全程由计算机电子数控。
在耐热层9外设有相邻于缸体和中模的钢环6，中模7与料腔外的隔热层9之间设有合金制的内套8，起定位耐热层9的作用，同时起热绝缘作用。还在上、下模与中模、合金内套之间、上、下钢环与合金内套之间均设有绝缘层14，防止模具外围零件带电，绝缘层采用特殊绝缘纸制作。耐热层5和9由高耐热材料制作，电热元件一般采用不锈钢电热丝。
人造金刚石的制造全程由计算机电子数控，确保高恒压和高恒温，如程序中出现错误或能源供应中断，系统会自动停止运行，并自行关闭内部的所有运转程序。
本实用新型被压缩的石墨在持续的高温度和高压力的条件下，使其晶体结构改变，待颗粒完全生长后，即从模具料腔中取出经高速离子水对晶体清洗打磨，出来的成品将是完全纯净、完整的价值可贵的人造金刚石颗粒。对没有生成人造金刚石的原材料采用氢、氧等气体进行还原处理。
权利要求1.一种人造金刚石压制模，该压制模结构呈对称布局，相邻零件为凹凸面结合，其包括上模(1)、中模(7)和下模(11)，所述的上模和下模内设有缸体(4)，缸体内是由油压机相对压缩滑移的活塞(2)，被压缩的石墨料和添加剂设在中模由耐热层(9)隔离封闭的料腔(10)内，保持料腔高恒温的导热线与耐热层(5)内的电热元件相连接，料腔内设有测温传感器，耐热层外是与缸体、中模相邻的钢环(6)，其特征在于所述的上、下模内的活塞(2)与缸体(4)之间设有油腔(3)，腔内充填有特殊油，内设有测压传感器，同时在上、下模模壁上设有与油腔相通的油孔(12)，油孔上设有阀门(13)，传感器工作全程由计算机电子数控保持高恒压和高恒温。
2.根据权利要求1所述的人造金刚石压制模，其特征在于所述的中模(7)与料腔(10)外的隔热层(9)之间设有合金制的内套(8)。
3.根据权利要求1或2所述的人造金刚石压制模，其特征在于所述的上、下模与中模、合金内套之间、上、下钢环与合金内套之间均设有绝缘层(14)。
专利摘要一种人造金刚石压制模，其包括结构对称布局的上模、中模、下模及上、下模内的缸体、活塞、充填有特殊油的油腔、油孔和阀门，油腔内设有测压传感器，中模内由内套、耐热层隔离封闭的料腔，被压缩的石墨料加添加剂设在料腔内，保持料腔高恒温的导热线与耐热层内的电热元件相接，料腔由设有测温传感器，通过计算机电子数控全程控制高恒压和高恒温，被压缩的石墨在持继高温、高压条件下晶体结构改变，生成颗粒晶体，再经高速离子水的清洗打磨，即成纯净、完整的人造金刚石颗粒，本设计采用了双重封闭加热加压，能保持长时间相对稳定的高温、高压，料腔可做得大，使获得大颗粒的人造金刚石成为可能，设备的封闭可避免能量损耗，降低成本。
文档编号B01J3/06GK2790573SQ20052010232
公开日2006年6月28日 申请日期2005年5月20日 优先权日2005年5月20日
发明者西格逊 申请人:宁波西科蒙特钻石有限公司