HPHT fabrica diamants sintètics Part 1

Els diamants naturals tenen una duresa i escassetat extremes, combinant joieria i valor industrial. Però el coll d'ampolla de la capacitat de producció de diamants naturals no es va trencar fins a mitjans del-segle XX amb l'aparició de la "tecnologia d'alta temperatura i alta pressió (HPHT)" - i l'equip HPHT és la "màquina mare" bàsica per replicar l'entorn central de la terra i produir en massa diamants sintètics.

 

HPHT significa High Temperature and High Pressure Manufacturing Technology

 

Primera part: principi bàsic

L'essència de la tecnologia HPHT, que replica el "camp de generació de diamants" del nucli de la Terra, és reproduir les condicions naturals de formació del diamant en una cavitat artificial i promoure la conversió de la font de carboni en diamant.

• Referent de formació natural: els diamants naturals neixen a profunditats de 150-200 quilòmetres al mantell, requerint altes temperatures de 1100-1500 graus C i altes pressions de 4,5-6 GPa (aproximadament 45000 a 60000 vegades la pressió atmosfèrica). Els àtoms de carboni es disposen en una xarxa cúbica per formar diamants en aquest entorn.

• Lògica bàsica de la termodinàmica: el diagrama de fases del carboni mostra que a alta pressió i alta temperatura, el grafit (forma comuna de carboni) es troba en un estat metaestable i el diamant és la fase estable. La missió principal dels equips HPHT és construir amb precisió aquesta "zona estable del diamant" i promoure la conversió direccional de fonts de carboni (com ara el grafit)

 

 

Part 2: nucli tècnic -

Tres vies principals d'equips HPHT
Els equips HPHT aconsegueixen condicions extremes mitjançant "pressurització mecànica+calefacció elèctrica", i la ruta tecnològica principal té diferències de posicionament importants a causa de diferències estructurals.

 

1. Màquina de premsar de doble cara: primera força principal comercialitzada

• Estructura: 2 blocs d'enclusa de carbur de tungstè per a pressió relativa, escalfament de resistència de tub metàl·lic.
• Característiques: Estructura simple, baix cost, però distribució desigual de pressió, incapaç de produir grans cristalls simples.
• Posicionament actual:S'utilitza principalment per a la fabricació de productes de -mida petita de micropols de diamant i de diamant policristalí (PCD).

 

2. Màquina de premsa superior de sis cares: el nucli absolut de la indústria actual (encapçalada per la Xina)

• Estructura: Sis cilindres hidràulics condueixen el martell superior de carbur de tungstè, que comprimeix el mitjà de pressió cúbica (Yelaishi) des de sis direccions, aconseguint de manera sincrònica una alta pressió i un escalfament uniforme.
• Avantatges bàsics: distribució uniforme de la pressió, gran volum de cavitat, adequat per a la producció en massa industrial (cristalls simples grans de grau/eina).

 

Flux de treball simplificat:

• a. Muntatge: font de carboni (grafit d'alta -puresa), catalitzador metàl·lic (ferro/cobalt/níquel), llavor de cristall incrustat a la cavitat de la pirofil·lita;
• b. Pressurització: sis martells s'impulsen de manera sincrònica cap endavant, formant una pressió d'aigua estàtica de 5-6 GPa a l'interior de la cambra;
• c. Escalfament: l'elèctrode s'electrifica i s'escalfa a més de 1400 graus C per fondre el catalitzador;
• d. Creixement: el catalitzador dissol el grafit i precipita el diamant sobre el cristall de llavors;
• e. Cristal·lització: retirar el producte acabat després de refredar-se i reduir la pressió.

 

3. Màquina de premsat de boles dividides/-multifacets: especialitzada per a la-investigació científica d'avantguarda.

• Estructura: 8 o més blocs d'enclusa formen una superfície esfèrica i apreten la cavitat esfèrica.
• Característiques: La pressió d'aigua estàtica més uniforme i la forta adaptabilitat de la cambra, però el cost de l'equip és extremadament alt (en desenes de milions).
• Posicionament: s'utilitza per a la-investigació d'avantguarda sobre materials superdurs i síntesi especial de diamants (producció no massiva).

 

 

Per a la segona meitat de l'intercanvi sobre el mètode i el procés de fabricació de diamants sintètics HPHT, continueu prestant atenció a aquest lloc web. Gràcies pel vostre suport.