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郑州华晶金刚石股份有限公司

大腔体合成金刚石技术和装备的历史性进展

关键词 大腔体合成 , 金刚石 , 技术 , 装备 , 进展|2009-12-01 00:00:00|来源 中国超硬材料网
摘要 我国是超硬材料大国却不是强国,同国际工业先进的国家相比,我国的仍有一定的差距。主要表现在:合成设备吨位小,合成高压反应腔容积小,单次产量低,质量不稳定等。近年来,我国超硬材料行制造...


  我国是超硬材料大国却不是强国,同国际工业先进的国家相比,我国的仍有一定的差距。主要表现在:合成设备吨位小,合成高压反应腔容积小,单次产量低,质量不稳定等。
  近年来,我国超硬材料行制造业取得了历史性的的进展金刚石合成技术发展主要有三个特点:1.压机缸径越来越大,缸径由230mm到1000 mm,每一次的扩大都是一次跨越。2.合成腔体越来越大,合成腔体扩大意味着单次产量和产品质量的提高以及成本的下降。3.粒度分布越来越粗,由原来的主粒度80/100变为现在的25/30。这是我国以粗粒度高强度高品级金刚石合成技术进步的标志。
  

  表2数据显示,国内近10年来随着腔体的扩大,金刚石各项数据迅速提高,金刚石的单次合成产量越来越高,金刚石抗压强度、热冲击韧性(TTI)等性能得到很大程度的提高,单位成本不断下降。
  以金刚石为磨料的磨削工具广泛应用于机械、电子、光学玻璃和宝石加工业、钻探与开采、建筑等许多领域。随着工业技术水平的不断提高,对金刚石的需求量越来越大,对金刚石的品级要求也越来越高。
  近年来,为了满足市场的需求,我国超硬材料制造行业把扩大合成压机反应腔体作为重点开发项目,围绕提高金刚石产品的单次合成产量、品级和粗粒度集中度等进行了一系列的研究与开发,并取得明显的效果, 黄河、中南、华晶公司相继开发出UDS、YG-4、HJ-650、HJ-1000等缸径直径在600mm以上的大型六面顶金刚石合成压机。
  国内压机腔体有待进一步扩大。目前直径600mm以上的压机数量约占30%,其余的都是600mm以下,并且直径400mm的占很大量。这在一定程度上制约了中国金刚石合成技术的发展。使用大缸径大吨位压机、扩大合成腔体才是行业发展方向。例如HJ-1000合成压机,是郑州华晶金刚石股份有公司拥有自主知识产权的、全国唯一的特大型合成金刚石专用压机,合成腔直径可达72mm,单次产量为700~720克拉。合成转化率高,粒度集中且粗大;各项指标与小缸径、小腔体相比都明显提高。合成出的金刚石晶形为完整规则的六面体-八面体聚形,棱角分明、表面光滑、色泽透明、杂质和缺陷少,连聚晶少,冲击韧性高,达到国际先进水平。结束了中国不能制造大吨位压机、不能批量生产高品级金刚石的历史,提高了产品的国际竞争力。表2列入了大腔体合成的高单产、高品级率及低成本能耗的相关实验数据。
  


  HJ-1000型压机做为世界最大六面顶压机,这种特大型压机的特点是:1.首次采用缸梁合一结构,设备对中性好,吨位高,合成使用表压低,压机损耗小,投资少;2.采用中央油箱集中供油和多级油路独立控制的系统结构,与传统压机相比,大大降低了设备的投入与生产消耗。3. HJ-1000型压机在增压时采用超高压径向柱塞泵增压,可以实现连续无限增压,从而满足工艺上缓慢增压的要求,该压机采用了最新试验成功的线性无动力卸压方式,可以实现匀速卸压,提高了硬质合金的使用寿命,进一步降低了生产成本。
  国内外对人造金刚石的需求增长表现出两大显著特点:一是对高强度、高韧性人造金刚石的需求增长;二是发展中国家对人造金刚石的需求量迅速增长。推广应用大压机,扩大合成腔体,从而提高高品级率和低成本,将这是金刚石行业发展的必然趋势。
  
  作者简介:左宏森,河南工业大学超硬材料磨料磨具工程系主任,长期从事超硬材料磨料磨具方面的教学和科研工作,曾参与创建超硬材料及制品专业。
 

 

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