CZ45792A3 - Arrangement of a reaction element for diamonds synthesis - Google Patents

Abstract

Reakční článek sestává ze zrnitého grafitu rozměru 0,05 až 10 mm v množství 5 až 95 % hmot., jehož povrch je obklopen katalyzátorem na bázi železa (Fe), niklu (Ni), kobaltu (Co) nebo manganu (Mn) buď jednotlivě, nebo v jejich kombinaci v množství 5 až 95 % hmot. Relativní měrná hmotnost reakčního článku po slinutí je 70 až 100 %.The reaction cell consists of graphite granules of 0.05 to 10 mm in an amount of 5 to 95% by weight, the surface of which is surrounded a catalyst based on iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co) or manganese (Mn) either individually or in theirs a combination in an amount of 5 to 95 wt. Relative Specific the weight of the reaction cell after sintering is 70-100%.

Description

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Reakční Článek komory pro syntézu diamantu tvoří kruhové grafitové destičky předepsané síly střídavě prokládané kataly zátory předepsaného složení. U tohoto uspořádání jsou styčná plochy katalyzátoru a grafitu pouze na Čele a tlak při syntéze působí pouze ve směru osy reakční komory. Další nevýhodou je, že je nutno grafitové destičky nařezat z tyčí opracovaných na přesný rozměr a nastříhat katalyzátor ve velmi úzké toleranci tloušťky. Největší výtěžnost při syntéze je na styČ né ploše grafit-katalyzátor.The reaction element of the diamond synthesis chamber consists of circular graphite plates of prescribed force alternately interleaved with catalysts of prescribed composition. In this arrangement, the contact surfaces of the catalyst and graphite are only on the face and the synthesis pressure acts only in the direction of the axis of the reaction chamber. A further disadvantage is that the graphite plates have to be cut from rods machined to a precise dimension and cut the catalyst to a very narrow thickness tolerance. The greatest yield in the synthesis is the graphite-catalyst interface.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody odstraňuje uspořádání reakčního článku pro syntézu diamantů podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je, že reakční článek sestává ze zrnitého grafitu rozměru 0,05 až 10 mm v množství 5 až 95 % hmot., jehož povrch je obklopen katalyzátorem na bázi železa (Fe), niklu (Ni), kobaltu (Co) nebo manganu (Mn) bua jednotlivě nebo v jejich kom bínaci v množství 5 až 95 )₀ hmot., jehož měrná hmotnost po slinutí je 70 až 100The disadvantage of these disadvantages is eliminated by the configuration of the diamond synthesis reaction element according to the invention, which consists in that the reaction element consists of 0.05 to 10 mm granular graphite in an amount of 5 to 95% by weight, the surface of which is surrounded by an iron-based catalyst ), nickel (Ni), cobalt (Co) or manganese (Mn) Bua singly or in com bination in an amount of 5 to 95), ₀ wt., the density after sintering is 70 to 100

Přednosti vynálezuAdvantages of the invention

Zavedení tohoto článku pro syntézu diamantu dovoluje snížení materiálových nákladů a to zejména úsporu katalyzátorů, grafitu a diamantových pil při řezání. Vzniknou rovněž úspory na mzdových nákladech, t.j. stříhání katalyzátoru, řezání grafitu a skládání do pvrofylitové objímky. Zvětšením povrchu grafitu ve styku s katalyzátorem je dána možnost vzniku většího počtu zárodku diamantů a tím i podstatné zvýšení výtěžnosti diamantů. Dokonalejší a stejnoměrné působení tlaku na grafit při syntéze ve všech směrech vykazuje zlepšeni kvality diamantů, koncentrace, velikost a tvar zrn grafitu ovlivňuje produkt syntézy, t.j. pevnost, zrnitost, tvar a množství diamantu. Možnost operativně měnit složení katalyzátoru, množství, velikost, druh, čistotu surovin, t.j. jak grafitu tak i katalyzátoru, podstatně sníží náklady na vývoj a optimalizaci syntézy diamantu. Po optimalizaci je možně zavedení automatizace výroby reakčnícb Článků.The introduction of this diamond synthesis article allows the reduction of material costs, in particular the saving of catalysts, graphite and diamond saws in cutting. There will also be savings in labor costs, i.e., catalyst shearing, graphite cutting, and folding into a polypropylene sleeve. By increasing the surface of the graphite in contact with the catalyst, it is possible to form a larger number of diamond nuclei and thereby substantially increase the diamond yield. Improved and uniform application of pressure to the graphite in the synthesis in all directions shows an improvement in the quality of the diamonds, the concentration, size and shape of the graphite grains affecting the synthesis product, i.e. the strength, grain, shape and amount of the diamond. The ability to operatively vary the catalyst composition, amount, size, type, purity of raw materials, i.e. both graphite and catalyst, will substantially reduce the cost of developing and optimizing diamond synthesis. After optimization, it is possible to introduce automation of the production of reaction cells.

Popis vynalezuDescription of the invention

Zrnitý grafit rozměru 0,05 až 10 mm, specifikované čistoty, tvaru zrna, vyrobený drcením, frézováním, soustružením, slinováním ap. je stejnoměrně rozptýlen v reakčním článku pro syntézu diamantu tak, aby jeho celý povrch byl obklopen katalyzátorem, kde množství grafitu tvoří 6 až ěó objcmcvýcn procent. katalyzátor je práškový kov specifikované zrnitosti a čistoty, bud jako jednotlivé kovy - železo (Fe), nikl (Ni), kobalt (Co), mangan (Mn) nebo jejich kombinace. Grafit se smíchá za pomoci vhodného integrátoru (např. glycerin, glycerin + líh, roztok gumy, roztok parafínu apod.) 5 katalyzátorem tak, aby nedocházelo k odlučování zrn grafitu od práškového katalyzátoru. Další možností je granulování katalyzátoru na zrna grafitu. Takto připravená směs se vsype do prostoru formy, která svými rozměry je shodná s rozměry reakční komory pro syntézu. Forma může být grafitová, ze žárupevných slitin (NIM), ocelová, litinová, případně kombinace těchto materiálů. Forma může být i vícenásobná. 3e možno vyrábět nápln komory vcelku, případně z několika částí a tyto části prokláv ** dat v komoře bud katalyzátorem nebo grafitem a tak ovlivňovat rozložení teploty v reakční komoře během syntézy. Tato směs se sline při teplotě odpovídající složení katalyzátoru, t.j. S5O až 1500°C běžnými metodami práškové metalurgie, t.j. slinování přímým průchodem elektrického proudu za současného působení tlaku, nepřímým průchodem elektrického proudu a současného působení tlaku, indukčním ohřevem formy a působením tlaku, slisování za studená a dolisovúní :r i linovací teplotě, slisování za studená a následující volné slinování v ochranné nebo netečné atmosféře, případně slisování za studená a slinutí v tlakové komoře. Lisovací a slinovací tlak se pohybuje v závislosti na složení katalyzátoru a slinovaní teplo tě, případně materiálu formy od 1 do _50 i.Fa. Takto vyrobený článek má 70 až 10GGrained graphite of size 0.05 to 10 mm, specified purity, grain shape, made by crushing, milling, turning, sintering etc. is uniformly dispersed in the diamond synthesis reaction cell so that its entire surface is surrounded by a catalyst wherein the amount of graphite is 6 to 6% by volume. The catalyst is a powdered metal of specified grain size and purity, either as individual metals - iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn) or combinations thereof. The graphite is mixed with a suitable integrator (eg, glycerin, glycerin + alcohol, rubber solution, paraffin solution, etc.) 5 so as not to separate the graphite grains from the powder catalyst. Another possibility is to granulate the catalyst into graphite grains. The mixture thus prepared is poured into the mold space, whose dimensions are identical to those of the reaction chamber for synthesis. The mold may be graphite, heat-resistant alloys (NIM), steel, cast iron, or a combination of these materials. The mold may be multiple. It is possible to manufacture the chamber packing in whole or in several parts, and these parts of the data in the chamber are either catalyzed or graphite, thus affecting the temperature distribution in the reaction chamber during the synthesis. This mixture is sintered at a temperature corresponding to the composition of the catalyst, i.e. S5O to 1500 ° C by conventional powder metallurgy methods, ie sintering by direct electric current passage under pressure, indirect electric current passage and pressure under pressure, induction mold heating and pressure compression. cold and depressing: at the sealing temperature, cold pressing and subsequent free sintering in a protective or inert atmosphere, or cold pressing and sintering in a pressure chamber. The pressing and sintering pressure varies from 1 to 50 i.Fa, depending on the catalyst composition and the sintering temperature or mold material. The cell produced in this way has 70 to 10G

Ά Λ A ír A —' id f— I .Ír A ír A - 'id f— I.

yQ LCkJl O L ± O I \ O 11 ί ΰ ‘ ’ ¹ ’ na způsobu jeho výroby.YQ LCkJl OL ± OI \ O 11 ί ΰ ^'1' to a process for its production.

Příklady provedeníExamples

P ř í k 1 a d Example 1 a d 1. 1. 30 30 λ) λ) vah. scales. 70 70 /0 / 0 váii. váii. Příklad Example í— * í— * 10 10 Zu Zu ván. bath. 74 74 ζύ ζύ váh. scales. Příklad Example *-* * * - * * 5 / 5 ZU ZU váh. scales. 63 63 c /0 C / 0 váh. scales. Příklad Example 1 1 40 40 /0 / 0 váh, scales, 60 60 t. /0 t. / 0 váh. scales.

y í d » 1 U 4 ΓΓ! I v U O L 1 dú L/U d Z. dj kJ L7U1.1 katalyzátoru (50 _Zů re + 50 Ni) orařitu zrnitosti 400-050_zum qrafitu zrnitosti 50 až 100 ,urn kin + 50 Ni /' ;o)y í d »1 U 4 ΓΓ! I in UOL 1 dU L / U d Z. dj kJ L7U1.1 catalyst (50 _Zr + 50 Ni) grain size 400-050 _from um grain size 50 to 100, urn kin + 50 Ni / '; o)

Předmětem tohoto vynálezu je reakční článek pro syntézu diamantu s grafitem stejnoměrně rozptýleným v celém objemu reakčního článku, jehož podstatu lze využít při vysokotlaké syntéze diamantů.It is an object of the present invention to provide a reaction element for the synthesis of diamond with graphite uniformly distributed throughout the volume of the reaction element, the nature of which can be utilized in high pressure diamond synthesis.

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS Uspořádání reakčního článku pro syntézu diamantů vyznačené tím, že reakční článek sestává ze zrnitého grafitu rozměru 0,05 až 10 mm v množství 5 až 35 % hmot., jehož povrch je obklopen katalyzátorem na bázi železa (Fe), niklu (Ni), kobaltu (Co) nebo manganu (j.ín) buď jednotlivě nebo v jejich kombinaci v množství 5 až 55 jj hmot., jehož měrná hmot nost po slinutí je 70 až ICO )_O.Arrangement of a Diamond Synthesis Reaction Cell characterized in that the reaction cell consists of graphite granules of 0.05 to 10 mm in an amount of 5 to 35% by weight, the surface of which is surrounded by a catalyst based on iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co) or manganese (J.IN) either individually or in combination thereof in an amount of 5 to 55 mu wt., the mass of the density after sintering is 70 to ICO) _O. V oumperku, 15. února I53_In oumperk, February 15 I53_