本發(fā)明涉及一種人造金剛石的制造方法，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種合成iia型鉆石的結構及iia型鉆石的合成方法。

背景技術：

目前，大顆粒人造金剛石已逐漸進入了首飾領域，而首飾用大顆粒無色金剛石（iia型）具有很大的市場空間和前景。近年來這一領域取得了突破性的進展，國內(nèi)外很多企業(yè)采用溫度梯度法成功合成iia型鉆石并實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。但隨著技術的趨同化，這一領域?qū)⒚媾R著激烈的競爭，開發(fā)新的合成技術，降低成本成為大勢所趨。因而有必要針對iia型鉆石的人工合成方法做進一步的研究和改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于針對上述不足，提供一種合成iia型鉆石的結構及iia型鉆石的合成方法，以期望解決現(xiàn)有技術中iia型鉆石的技術趨同化導致生產(chǎn)成本過高，不利于提升鉆石的成品率和結構的穩(wěn)定性等技術問題。

為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明一方面提供了一種用于合成iia型鉆石的合成塊結構，包括呈筒狀的葉蠟石空塊，所述葉蠟石空塊的兩端均套裝有葉蠟石環(huán)，所述葉蠟石環(huán)的內(nèi)部均安裝有導電堵頭，所述導電堵頭的內(nèi)壁均貼附有碳紙；所述葉蠟石空塊的內(nèi)壁上設有白云石外襯，所述白云石外襯的內(nèi)壁上設有氧化鎂內(nèi)襯，所述白云石外襯與氧化鎂內(nèi)襯之間還設有碳管，所述碳管的兩端分別與兩個葉蠟石環(huán)內(nèi)壁的碳紙相接觸；所述氧化鎂內(nèi)襯的內(nèi)部還設有層疊排列的多根石墨芯柱，所述多根石墨芯柱中每相鄰的兩根石墨芯柱之間均設有除氮劑。

作為優(yōu)選，進一步的技術方案是：所述除氮劑為ti箔。

更進一步的技術方案是：多根石墨芯柱均與葉蠟石環(huán)及導電堵頭相平行

本發(fā)明另一方面提供了一種iia型鉆石的合成方法，所述的方法上述的iia型鉆石結構，包括如下步驟：

步驟a、將葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)在200-350℃的溫度下下烘烤焙燒15-25h，備用；

步驟b、將純度至少為99%的石墨與femnco觸媒按照1.8-2.2:0.8-1.2的比例均勻混合，并將兩者的混合物壓制成片狀的多根石墨芯柱，將多根石墨芯柱層疊排列組合，每相鄰的兩根石墨芯柱之間設有除氮劑；

步驟c、在層疊排列組合的多根石墨芯柱的外部套設氧化鎂內(nèi)襯，然后在氧化鎂內(nèi)襯的外部套設白云石外襯，并在氧化鎂內(nèi)襯與白云石外襯之間增設多個碳管，從而形成整體結構；

步驟d、將步驟c所得的整體結構裝入步驟a所得的葉臘石空塊的內(nèi)部，再在葉臘石空塊的兩端上分別墊設碳紙后，用葉蠟石環(huán)和導電堵頭將葉臘石空塊的兩端封閉，得到組裝完畢的合成塊；

步驟e、將組裝完畢的合成塊放入六面頂壓機，在1100-1300℃的溫度下，以95-110mpa的壓力壓制7-10h，即可合成得到iia型鉆石。

作為優(yōu)選，進一步的技術方案是：所述步驟a中為將多個葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)一并烘烤焙燒，且在烘烤焙燒的過程中，對多個葉臘石空塊素坯和/或葉臘石環(huán)進行稱重，保證每塊葉臘石空塊素坯和/或葉臘石環(huán)的重量相一致。

更進一步的技術方案是：所述的步驟b中石墨與femnco觸媒混合的方式為將兩者放入混料機中混合5-7h。

更進一步的技術方案是：所述壓制成片狀的多根石墨芯柱的厚度為0.025-0.035mm。

更進一步的技術方案是：所述的方法還包括步驟f、將步驟e中的得到的iia型鉆石進行酸處理，所述酸處理是將iia型鉆石沒入王水中電解酸洗12-18h，得到iia型鉆石成品。

更進一步的技術方案是：所述步驟e中六面頂壓機在對組裝完畢的合成塊進行壓制的過程中，電流通過葉蠟石空塊一端的導電堵頭、葉蠟石空塊一端的碳紙、碳管、葉蠟石空塊另一端的碳紙和葉蠟石空塊另一端的導電堵頭組成一個閉合回路，在壓制的過程中提供合成熱量。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果之一是：通過在iia型鉆石結構內(nèi)部相鄰的兩個石墨芯柱之間均增設除氮劑，保證了除氮劑在金剛石內(nèi)部結構中分布的均勻性，使得在金剛石合成過程中，產(chǎn)生的氮原子能及時與除氮劑進行反應，進而在每個片狀芯柱的兩個面及接近表面的附近處生長出iia型鉆石；同時本發(fā)明所提供的一種用于合成iia型鉆石的合成塊的結構穩(wěn)定，其合成方法簡單，且合成過程中的保溫效果好，除氮效率高，產(chǎn)品質(zhì)量能得到保障，成品率高，實用性強，適于推廣應用。

附圖說明

圖1為用于說明本發(fā)明一個實施例的合成塊結構示意圖；

圖中，1為葉蠟石空塊、2為葉蠟石環(huán)、3為導電堵頭、4為碳紙、5為白云石外襯、6為氧化鎂內(nèi)襯、7為碳管、8為石墨芯柱、9為除氮劑。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。

實施例1

參考圖1所示，本發(fā)明的本實施例是一種用于合成iia型鉆石的合成塊結構，該合成塊可用于通過六面壓機合成iia型鉆石；其具體結構為包括呈筒狀的葉蠟石空塊1，在葉蠟石空塊1的兩端分別套裝兩個葉蠟石環(huán)2，再在兩個葉蠟石環(huán)2的內(nèi)部分別安裝一個導電堵頭3，然后在導電堵頭3的內(nèi)壁均貼附碳紙4；然后在葉蠟石空塊1的內(nèi)壁上設置白云石外襯5，再在白云石外襯5的內(nèi)壁上設置氧化鎂內(nèi)襯6，而白云石外襯5與氧化鎂內(nèi)襯6之間還需設置碳管7，該碳管7的兩端分別與兩個葉蠟石環(huán)2內(nèi)壁的碳紙4相接觸，正如圖1所示出的，前述的白云石外襯5、氧化鎂內(nèi)襯6與碳管7均置于兩個導電堵頭3內(nèi)壁貼附的碳紙4之間；更為重要的是，在前述氧化鎂內(nèi)襯6的內(nèi)部還需設置多根石墨芯柱8，將這些石墨芯柱8呈層疊排列，并在多根石墨芯柱8中每相鄰的兩根石墨芯柱8之間均設置除氮劑9,正如圖1所示出的，石墨芯柱8可優(yōu)選設置為8根，8根石墨芯柱8相互層疊排列至圖1所示的狀態(tài)。在前述的兩個導電堵頭3分別接入電源的正負極后，導電堵頭3、碳紙4與碳管7可形成一個閉合回路，為iia型鉆石合成過程中提供熱量。

在本實施例中，通過在iia型鉆石結構內(nèi)部相鄰的兩個石墨芯柱之間均增設除氮劑，保證了除氮劑在金剛石內(nèi)部結構中分布的均勻性，使得在金剛石合成過程中，產(chǎn)生的氮原子能及時與除氮劑進行反應，進而在每個片狀芯柱的兩個面及接近表面的附近處生長出iia型鉆石。并且在白云石外襯5與氧化鎂內(nèi)襯6及葉蠟石空塊1的作用下，亦可提升iia型鉆石合成時的保溫效果，提高成品率。

優(yōu)選的是，為便于在石墨芯柱8之間加入上述的除氮劑，由于現(xiàn)有的工藝中通常使用金屬ti作為除氮劑，因而可采用將ti箔放入石墨芯柱8之間的方式來加入除氮劑，也保證了金屬ti能均勻的置于多個石墨芯柱8之中。并且為進一步提升石墨芯柱8在合成塊結構內(nèi)部的均勻性與后期合成的穩(wěn)定性，還可將多根石墨芯柱8設置為均與葉蠟石環(huán)2及導電堵頭3相平行。

實施例2

本實施例是一種iia型鉆石的合成方法，采用上述實施例所述的合成塊結構，包括并優(yōu)選按照如下步驟執(zhí)行：

步驟1、將葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)在200℃的溫度下下烘烤焙燒25h，備用；

步驟2、將純度至少為99%的石墨與femnco觸媒按照1.8:0.8的比例均勻混合，并將兩者的混合物壓制成片狀的多根石墨芯柱，將多根石墨芯柱層疊排列組合，每相鄰的兩根石墨芯柱之間設有除氮劑9；

步驟3、在層疊排列組合的多根石墨芯柱的外部套設氧化鎂內(nèi)襯6，然后在氧化鎂內(nèi)襯6的外部套設白云石外襯5，并在氧化鎂內(nèi)襯6與白云石外襯5之間增設多個碳管7，從而形成整體結構；

步驟4、將步驟3所得的整體結構裝入步驟1所得的葉臘石空塊的內(nèi)部，再在葉臘石空塊的兩端上分別墊設碳紙4后，用葉蠟石環(huán)2和導電堵頭3將葉臘石空塊的兩端封閉，得到組裝完畢的合成塊；

步驟5、將組裝完畢的合成塊放入六面頂壓機，在1100℃的溫度下，以95mpa的壓力壓制10h，即可合成得到iia型鉆石。

實施例3

本實施例也是一種iia型鉆石的合成方法，采用上述實施例所述的合成塊結構，包括并優(yōu)選按照如下步驟執(zhí)行：

步驟1、將葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)在350℃的溫度下下烘烤焙燒15h，備用；在本步驟中，將多個葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)一并烘烤焙燒，且在烘烤焙燒的過程中，對多個葉臘石空塊素坯和/或葉臘石環(huán)進行稱重，保證每塊葉臘石空塊素坯以及葉臘石環(huán)的重量相一致；

步驟2、將純度至少為99%的石墨與femnco觸媒按照2:1的比例均勻混合，混合的方式為將石墨與femnco觸媒混合的方式為將兩者放入混料機中混合5h，并將兩者的混合物壓制成片狀的多根石墨芯柱，將多根石墨芯柱層疊排列組合，每相鄰的兩根石墨芯柱之間設有除氮劑9；前述的片狀石墨芯柱的厚度應控制在0.025-0.035mm；

步驟3、在層疊排列組合的多根石墨芯柱的外部套設氧化鎂內(nèi)襯6，然后在氧化鎂內(nèi)襯6的外部套設白云石外襯5，并在氧化鎂內(nèi)襯6與白云石外襯5之間增設多個碳管7，從而形成整體結構；

步驟4、將步驟3所得的整體結構裝入步驟1所得的葉臘石空塊的內(nèi)部，再在葉臘石空塊的兩端上分別墊設碳紙4后，用葉蠟石環(huán)2和導電堵頭3將葉臘石空塊的兩端封閉，得到組裝完畢的合成塊；

步驟5、將組裝完畢的合成塊放入六面頂壓機，在1200℃的溫度下，以105mpa的壓力壓制8h，即可合成得到iia型鉆石；在本步驟中，六面頂壓機在對組裝完畢的合成塊進行壓制的過程中，電流通過葉蠟石空塊1一端的導電堵頭3、葉蠟石空塊1一端的碳紙4、碳管7、葉蠟石空塊1另一端的碳紙4和葉蠟石空塊1另一端的導電堵頭3組成一個閉合回路，在壓制的過程中提供合成熱量；

步驟6、將步驟5中的得到的iia型鉆石進行酸處理，所述酸處理是將iia型鉆石沒入王水中電解酸洗12h，得到iia型鉆石成品。

實施例4

本實施例仍然是一種iia型鉆石的合成方法，采用上述實施例所述的合成塊結構，包括并優(yōu)選按照如下步驟執(zhí)行：

步驟1、將葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)在300℃的溫度下下烘烤焙燒20h，備用；在本步驟中，仍然需進行中重量精確控制，具體操作方式與上述實施例相同，為將多個葉臘石空塊素坯與葉臘石環(huán)一并烘烤焙燒，且在烘烤焙燒的過程中，對多個葉臘石空塊素坯和/或葉臘石環(huán)進行稱重，保證每塊葉臘石空塊素坯以及葉臘石環(huán)的重量相一致；

步驟2、將純度至少為99%的石墨與femnco觸媒按照2.2:1.2的比例均勻混合，混合的方式為將石墨與femnco觸媒混合的方式為將兩者放入混料機中混合7h，并將兩者的混合物壓制成片狀的多根石墨芯柱，將多根石墨芯柱層疊排列組合，每相鄰的兩根石墨芯柱之間設有除氮劑9；前述的片狀石墨芯柱的厚度應控制在0.025-0.035mm；

步驟3、在層疊排列組合的多根石墨芯柱的外部套設氧化鎂內(nèi)襯6，然后在氧化鎂內(nèi)襯6的外部套設白云石外襯5，并在氧化鎂內(nèi)襯6與白云石外襯5之間增設多個碳管7，從而形成整體結構；

步驟4、將步驟3所得的整體結構裝入步驟1所得的葉臘石空塊的內(nèi)部，再在葉臘石空塊的兩端上分別墊設碳紙4后，用葉蠟石環(huán)2和導電堵頭3將葉臘石空塊的兩端封閉，得到組裝完畢的合成塊；

步驟5、將組裝完畢的合成塊放入六面頂壓機，在1300℃的溫度下，以110mpa的壓力壓制7h，即可合成得到iia型鉆石；在本步驟中，六面頂壓機在對組裝完畢的合成塊進行壓制的過程中，電流通過葉蠟石空塊1一端的導電堵頭3、葉蠟石空塊1一端的碳紙4、碳管7、葉蠟石空塊1另一端的碳紙4和葉蠟石空塊1另一端的導電堵頭3組成一個閉合回路，在壓制的過程中提供合成熱量；

步驟6、將步驟5中的得到的iia型鉆石進行酸處理，所述酸處理是將iia型鉆石沒入王水中電解酸洗18h，得到iia型鉆石成品。

除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結合該實施例描述的具體特征、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結構或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。