Способ получения искусственного алмаза Советский патент 1993 года по МПК C01B31/06 

Изобретение относится к способам получения алмаза, а более точно, к способам прямого превращения графита в алмаз в области термодинамической устойчивости последнего..

Целью изобретения является упрощение технологии способа без ухудшения качества целевого продукта. Поставленная цель достигается импульсным воздействием на образец, содержащий металл из группы: медь, алюминий, никель, железо с включениями графита с размером частиц 5-150 мкм при соотношении компонентов обьемн. %

графит 5-55

металл45-95.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Импульс тока амплитудой 1.6 МА формируют путем разряда батареи конденсаторов. При закороченной разрядной цепи период свободных колебаний контура равен 20.8 мкс. Для получения

импульса тока с крутым задним фронтом через 7 мкс после замыкания цепи производится обрыв тока, текущего по образцу. Время: в течение которого ток в образце после начала прерывания (шунтирования) убывал практически до нуля, равнялось 0,8 мкс.

Образец имел форму стержня кругового сечения длиной 4 см и диаметром 3 мм. Материал образца имел металлическую основу (медь), содержащую в качестве включений частицы графита средним размером 30 мкм. Объемная доля графита в таком материале составляла 30%, а его пористость была менее 2%.,

Образец помещался в металлическую оболочку, предохраняющую от разлетающихся осколков и обеспечивающую сбор целевого продукта. После пропускания по образцу импульса тока, продукты, образовавшиеся в результате его разрушения, исследовались стандартными методами. Как показал анализ, выход алмаза в этом примеел

с

оо

1ЧЭ

о

00 Ч)

о

со

ре (доля графита, превратившегося в алмаз) составил 18%; частицы алмаза имели средний размер около 5 мкм.

Другие варианты реализации предлагаемого способа представлены в таблице. Кроме исходных параметров и характеристик получаемого алмаза в таблице приводится оценка величины давления в образце.

Примеры 2-4 иллюстрируют влияние на выход целевого продукта такого параметра, как объемная доля графита в материале, из которого изготовлен образец. Как следует из таблицы, уменьшение содержания графита от 30 до 10% приводит к возрастанию выхода алмаза почти в два раза. Дальнейшее уменьшение объемной доли графита до 5 и 3% не вызывает увеличения выхода. Поскольку объемная доля графита в образце прототипа 5% (пример 18). отсюда следует, что относительный выход алмаза (выход алмаза с единицы объема образца) сравнивается с таковым для прототипа при 4,4%. Увеличение содержания графита до 50% приводит к уменьшению выхода до 14% (пример 5). При объемной доле графита 55% выход уменьшается до 10%. Еще большее возрастание содержания графита (пример 7) уменьшает выход до нескольких процентов. При этом частицы алмаза достигают всего 0.2 мкм, что намного меньше стандартов, предъявляемых к размерам алмазных порошков; минимальный размер порошка примерно 0,5 мкм.

Кроме меди в качестве металлической компоненты использовались и такие металлы, как алюминий, никель, железо. Как следует из примеров 8-10, замена меди другими металлами несколько ухудшает выход целевого продукта, тем не менее его величина не уступает прототипу. Наиболее эффективным после меди является алюминий, т.к. при объемной доле графита в образце 30% позволяет получать частицы алмаза размером около 5 мкм с выходом алмаза, равным 16%.

Примеры 11-17 позволяют заключить, что размер частиц графита оказывает существенное влияние как на выход тмаза, так и на размер получаемых частиц. Очень маленькие частицы (примеры 11-13) и очень большие частицы (примеры 16-17) приводят к достаточно малому выходу (ниже, чем у прототипа).

Рассмотренные примеры показывают, что предлагаемый способ позволяет получать порошок алмаза, пригодный для промышленного использования. По отношению к способу ударного нагружения он выгодно отличается тем, что условия, необходимые для синтеза алмаза, здесь удается создать без привлечения взрывчатых веществ и ударных нагрузок. При этом исключается необходимость в дорогостоящем оборудовании для защиты от ударных нагрузок, а также устраняются токсичные продукты детонации взрывчатых веществ.

Формула изобретения Способ получения искусственного алмаза путем импульсного воздействия на образец графита и металла давлением и нагревом, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии способа без ухудшения качества целевого продукта, давление и нагрев осуществляют путем пропускания импульса электрического тока по 5 образцу, содержащему металл из группы: медь, алюминий, никель, железо с включениями мелкодисперсных частиц графита, средний размер которых 5-150 мкм, при следующем соотношении компонентов, об.%: Графит5-55 Металл 45-95

5

0

5

0

0

Продопжение таблицы

Использование: В синтезе искусственных алмазов. Сущность: Способ заключается в импульсивном воздействии на образец из графита и металла давлением и нагревом, по которому давление и нагрев осуществляют путем пропускания импульса электрического тока по образцу, содержащему металлы группы: медь, алюминий, никель, железо с включениями мелкодисперсных частиц графита, средний размер которых заключен в интервале 5-150 мкм, при следующем соотношении компонентов, об.%: графит 5-55; металл 45-95. 1 табл.