DE1567746A1 - Process for the production of synthetic diamonds - Google Patents

Description

DH. ING. P. WUHSXIlO FF ..... · 8MUNCIlIiNSODH. ING. P. WUHSXIlO FF ..... · 8MUNCIlIiNSO SlFIkINCCPULS ' SCHWElOEnSTItASSE SSlFIkINCCPULS 'SCHWElOEnSTITASSE S DR.B.T.PKGHMANN ' , · nuroir 9*0091DR.B.T.PKGHMANN ', nuroir 9 * 0091 DR. ING. D. BEUItKNS ' nLukuiHunmiDR. ING. D. BEUITKNS 'nLukuiHunmi

uOxcanuOxcan

1567746 ^p 15 67 7^6.01567746 ^p 15 67 7 ^ 6.0

(P 36 836 IVa/l2i) (P 36 836 IVa / l2i)

1A-29 979 1. April 1969 1A-29 979 April 1, 1969

Beschreibung zu der Patentanmeldung Description of the patent application

E.I. DU PONT DE NEMOURS & COMPANY Wilmington 98, Delaware, USAEGG. DU PONT DE NEMOURS & COMPANY Wilmington 98, Delaware, USA

betreffend Verfahren zur Herstellung synthetischer Diamanten relating to processes for the production of synthetic diamonds

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Diamanten aus Graphit mit Hilfe von Sprengkraft sowie einen neuen hexagonalen Diamant.The invention relates to a method of manufacture synthetic diamond made of graphite with the help of explosive power and a new hexagonal diamond.

•! · Es ist ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Diamanten unter statischem Druck bekannt ( Ua-Patentschriften 2 9^7 609 und 2 9^7 610). Nach diesem bekannten Verfahren werden hohe Temperaturen und hohe Drucke zumindest einige Minuten aufrecht erhalten. Hierzu sind besonders konstruierte Vorrichtungen erforderlich, um diese Synthesebedingungen innerhalb des Stabilitätsbereichs von Diamant aufrecht zu erhalten, d.h. daß die•! · A process for the production of synthetic diamonds under static pressure is known ( Ua -Patentschriften 2 9 ^ 7 609 and 2 9 ^ 7 610). According to this known method, high temperatures and high pressures are maintained for at least a few minutes. For this purpose, specially designed devices are required to maintain these synthesis conditions within the stability range of diamond, ie that the

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Unterlagendocuments

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hohen Drucke aufrecht erhalten werden, bis die Temperatur unter den Betrag gesunken ist, bei der die Bückbildung des Graphits mit beträchtlicher Geschwindigkeit erfolgt. Bei diesem Verfahren handelt es sich im wesentlichen um katalytische Prozesse unter Verwendung bestimmter Metalle als Katalysatoren, wobei sich Kupfer für diesen Zweck nicht eignete. Ein solches Verfahren stellt für die Anwendung in der Praxis eine hohe Investitionsbelastung dar.high pressures are maintained until the temperature has dropped below the amount at which the buckling occurs of the graphite occurs at a considerable rate. This procedure is essentially to catalytic processes using certain metals as catalysts, with copper being used for this Purpose unsuitable. Such a method is a high investment burden for use in practice represent.

Es ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung synthetischer Diamanten unter der Einwirkung von dynamischem Druck bekannt geworden, welches jedoch noch keine praktische Anwendung finden konnte. Nach der britischen Patentschrift 822 363 wird eine Hohlladung so zur Deto-There is also already a method of making synthetic diamonds under the action of dynamic Pressure became known, which, however, has not yet been able to find practical application. According to the British Patent specification 822 363, a shaped charge is used to detonate

r
nation gebracht, daß ein Stahl hoher Geschwindigkeit in und durch einen Graphitkörper getrieben wird. Nach dem Aufsatz in "Science,133, 1961, Seite I821*und der belgischen Patentschrift 653 676 gelang die Diamantsynthese in sehr geringer Ausbeute₍ inuie m Graphit Schockwellen aus der Detonation eines Sprengmittels ausgesetzt wurde. Nach "The American Mineralogist" Band Ψ7, 19^2, Seite 1395 erhielt man Diamanten in geringer Ausbeute, indem eine Sprengladung so zur Zündung gebracht wurde, dad eine Platte gegen einen freien Kolben in Berührung mit der Graphitprobe getrieben wurde.r
nation brought a high speed steel is driven into and through a graphite body. According to the article in "Science, 133, 1961, page 1821 * and the Belgian patent specification 653 676, the diamond synthesis _{succeeded in very low yield (} inuie m graphite shock waves from the detonation of an explosive. According to" The American Mineralogist "Volume Ψ7, 19 ^ 2, page 1395, diamonds were obtained in low yield by igniting an explosive charge in such a way that a plate was driven against a free piston into contact with the graphite sample.

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Bel diesen bekannten Verfahren unter Verwendung von Sprengkraft erreichte man jedoch noch keine Ausbeuten, die diese Verfahren in der Praxis anwendbar erscheinen lassen. Es kann vermutet werden, daß die Hauptursache für diese schlechten Ausbeuten der bekannten Verfahren darin zu sehen ist, daß eventuell gebildeter Diamant bei seiner hohen Temperatur sehr schnell wieder in Graphit riickgebildet wird. Bei den bekannten Verfahren wurde nämlich im wesentlichen reiner Graphit dem Syntheseverfahren unterzogen. Entweder wurde nicht versucht, das Material zu kühlen, oder aber man erhielt keine ausreichend schnelle Kühlung, bei der die Temperatur des Diamanten auf eine Temperatur in ausreichend kurzer Zeit gesenkt wird, welche unterhalb dem Temperaturbereich liegt, in welchem die Rückbildung des Graphits aus Diamant beschleunigt ist.However, yields have not yet been achieved in these known processes using explosive force. which make these procedures appear applicable in practice. It can be assumed to be the main cause for these poor yields of the known processes can be seen in the fact that possibly formed Diamond, at its high temperature, is very quickly converted back into graphite. With the known methods namely, essentially pure graphite was subjected to the synthesis process. Either it wasn't tried to cool the material, or a sufficiently rapid cooling at which the temperature was not obtained of the diamond is lowered to a temperature in a sufficiently short time which is below the temperature range lies in which the regression of graphite from diamond is accelerated.

Die Erfindung bringt ersta^nls ein in weitem Umfang anwendbares Verfahren zur synthetischen Herstellung von Diamanten in hohen Ausbeuten, wobei eine Rückumwandlung dee gebildeten Diamanten in Graphit durch die besonderen Kühlmaßnahmen nicht zu einer Verringerung der Ausbeute an Diamanten führt.The invention firstly provides a widely applicable process for the synthetic production of Diamonds in high yields, with a reverse conversion of the diamonds formed into graphite by the special Cooling measures do not lead to a reduction in the diamond yield.

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Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung synthetischer~Diamanten aus Graphit mit Hilfe von Sprengkraft und ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch von Graphit mit einem festen Kühlmedium hoher Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise einem metallischen Werkstoff für die rasche Kühlung des Diamanten unter die Temperatur der beschleunigten Graphitrückbildung bei atmosphärischen Bedingungen verwendet. Die Einwirkung der Sprengkraft auf das Gemisch von Graphit und Kühlmedium kann über eine Proj^e.ktilplatte erfolgen. Es ist zweckmässig, das Gemisch in verdichteter Form anzuwenden. Besonders geeignet iet als Gemisch ein graphithaltiger Metallwerkstoff insbesondere Gußeisen.The invention thus relates to a process for the production of synthetic diamonds from graphite with the aid of explosive force and is characterized in that a mixture of graphite with a solid cooling medium of high thermal conductivity, preferably a metallic material, is used to rapidly cool the diamond below the temperature of accelerated graphite regression used in atmospheric conditions. The action of the explosive force on the mixture of graphite and cooling medium can take place via a .ktilplatte Proj ^e. It is advisable to use the mixture in compacted form. A graphite-containing metal material, in particular cast iron, is particularly suitable as a mixture.

Die Erfindung betrifft auch eine neue Diamantmodifikation und zwar mit hexagonalera Gefüge, welche gekennzeichnet ist durch hexagonale Reflexionen (100)/In der ElementarzelleThe invention also relates to a new diamond modification, namely with a hexagonalera structure, which is characterized by hexagonal reflections (100) / In the unit cell

5 \ · · · sind die Gitterabstände a = 2,i24 A und c = 4,122 A. Die Kohlenstoffatome stehen an den Gitterplätzen: 1/3, 2/3, z; 2/3, 1/3, z; 2/3, 1/3, 1/2 + zj i/3, 2/3, 1/2 - ζ; ζ = 1/16.5 \ · · · are the lattice spacings a = 2, i24 A and c = 4.122 A. The carbon atoms are at the lattice positions: 1/3, 2/3, z; 2/3, 1/3, z; 2/3, 1/3, 1/2 + zj i / 3, 2/3, 1/2 - ζ; ζ = 1/16.

Im Röntgenbeugungsdiagramm sind folgende Reflexionen obIn the X-ray diffraction diagram, the following reflections are ob

zu brachten: kubisch (111), Abstand 2,O6l R ,zwischen 2 hexagonalen Reflexionen (100) bei 2,186 S und (101) bei 1,93 Ä, welch* durch Überlagerung mit der kubischen Reflexion (111) von diesem Abstand bis 1,895 Ä eine Schulter bildet. Die hexagonale Reflexion (002) fällt mit der kubischento bring: cubic (111), distance 2, 06l R , between 2 hexagonal reflections (100) at 2.186 S and (101) at 1.93 Å, which * by superimposition with the cubic reflection (111) from this distance to 1.895 Ä forms a shoulder. The hexagonal reflection (002) coincides with the cubic one

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Reflexion (111) zusammen und kann daher im Diagramm nicht aufgetrennt werden. Der neue hexagonale Diamant weist auch eine Texturorientierung sowie eine Verbreiterung der hexagonalen Reflexionen (hkl) auf, wobei h + k Φ" Ja. und 1 φ 0 ist.Reflection (111) and therefore cannot be separated in the diagram. The new hexagonal diamond also has a texture orientation as well as a broadening of the hexagonal reflections (hkl), where h + k Φ "Yes. And 1 φ 0.

,. ■,. ■

Als Kühlmediem mit hoher Wärmeleitfähigkeit dienen Peststoffe, insbesondere metallische Werkstoffe wie Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium, Mangan, Magnesium, Wolfram, Titan, Mob und Legierungen wie Stahl und Messing. Das Kühlmedium soll hohe Schockimpedanz oder Stoßdämpfung, etwa mindestens 3»10 dyn. .see/ciP, hohen Wärmeinhalt, etwa mindestens 0,1 cal/g.°C, eine Wärmeleitfähigkeit in der Grössenordnung von mindestens 0,1 cal/sec.cm^C bei ßaumtemperatur, geringe Porosität also grosse Kompaktheit und zwar z.B. mindestens 85%, vorzugsweise 90$, der theoretischen Dichte, d.i. Gewicht gebrochen durch Volumen unter Ausschluß der graphithaltigen Poren besitzen. Im allgemeinen soll die Dichte des Geraischs mindestens 70 %_t vorzugsweise %5% betragen. Ein Material, das unter den Schockbedingungen vollständig vergast, dürfte im allgemeinen sicherlich zu heiß werden, um wirksam zu sein, jedoch kann etwas Gas, z.B. in den Poren, anwesend sein.Pest substances, in particular metallic materials such as iron, copper, nickel, aluminum, manganese, magnesium, tungsten, titanium, mob and alloys such as steel and brass are used as cooling media with high thermal conductivity. The cooling medium should have a high shock impedance or shock absorption, approximately at least 3 »10 dyn. .see / ciP, high heat content, about at least 0.1 cal / g. ° C, a thermal conductivity in the order of at least 0.1 cal / sec.cm ^ C at room temperature, low porosity so great compactness, for example at least 85 %, preferably $ 90, of the theoretical density, ie weight broken by volume, excluding the graphite-containing pores. In general, the density of the Geraischs should preferably be at least 70% _t% 5%. A material which completely gasifies under the shock conditions will in general certainly become too hot to be effective, however some gas, for example in the pores, may be present.

Der Begriff "Stoßdämpfung" eines Materials wirdThe term "shock absorption" of a material is used

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definiert als die Änderung des auf dem Material lastenden Drucks gebrochen durch die Änderung der Geschwindigkeit des Materials in Folge des Drucks. Wenn das Material durch die Schockwellen komprimiert wird, so ist die Stoßdämpfung gleich der Anfangsdichte des Materials mal der Geschwindigkeit der durchlaufenden Schockwellen und hängt somit vom Druck ab. Im allgemeinen ergeben Medien mit einer Stoßdämpfung unter 7.10^dyn.sec/cm^ keine guten Resultate.defined as the change in pressure on the material broken down by the change in speed of the material as a result of the pressure. When the material is compressed by the shock waves the shock absorption is equal to the initial density of the material times the speed of the material passing through it Shock waves and thus depends on the pressure. In general, media with shock absorption yield below 7.10 ^ dyn.sec / cm ^ not good results.

Eine bevorzugte Mischung von Graphit und Kühlmedium ist ein aus einem Stück bestehender .Feststoff, der bei der Schockeinwirkung nicht zerteilt oder verstreut wird, z.B. ein hetallstück wie Gußeisen, welches ein Metallskelett für die Verteilung des Graphits bildet. Wenn ein Granulat angewandt wird, so soll es geringe Porosität oder hohe Dichte besitzen; es ist daher wünschenswert, ein körniges Gemisch vor die Synthese des Diamanten zu verdichten, beispielsweise mit Hilfe von Sprengkraft. Das Kühlmittel ist wesentlich wirksamer, wenn es mit dem Graphit gleichmässig vermischt wird, zumindest an den Stellen, wo die Diamantsynthese stattfindet.A preferred mixture of graphite and cooling medium is a solid that consists of one piece is not broken up or scattered under the impact of a shock, e.g. a piece of metal such as cast iron, which is a Forms metal skeleton for the distribution of the graphite. If a granulate is used, it should be small Have porosity or high density; it is therefore desirable to prepare a granular mixture prior to synthesis to compact the diamond, for example with the help of explosive force. The coolant is essential more effective if it is evenly mixed with the graphite, at least in the places where the diamond synthesis is carried out takes place.

Damit das Kühlmedium seinen Kühleffekt entwickeln kann und den Diamant schnell unter die TemperaturSo that the cooling medium can develop its cooling effect and the diamond quickly below the temperature

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der beschleunigten Graphitrückbildung abkühlen kann, soll es während der Schockeinwirkung selbst nicht über diese Temperatur erhitzt werden. Bekanntlich ist Graphit (und nicht Diamant) die stabile oe Kohlenstoffmodifikation bei Atmosphärendruck), jedoch ist die Geschwindigkeit der ..Graphitrückbildung unter ungefähr 1000⁰C unmerklich, sie wird jedoch wahrscheinlich bei Atmosphärendruck über 2000°C wesentlich beschleunigt. Derartige Temperaturen lassen sich jedoch schwer exakt messen, insbesondere wenn ein Erhitzen und/oder Abkühlen während einer Zeit in der Grössenordnung von fiikrosekunden, wie dies bei Sprengvorgängen der Pail ist, erfolgt. Es ist jedoch möglich, die Temperatur, auf welche das Kühlmedium bei der Sprengbehandlung: erhitzt wird, zu errechnen (siehe z.B. R.G. McQueen und S.P. liarsh, "Journal of Applied Physics", 3d. 31, Seite 1253-1209, I960. Wird als Kühlmedium Wolfram angewandt, so erreicht man bei 2100 kbar Druck eine ausreichend tiefe Temperatur von 1800⁰C, wogegen in Zinn selbst ein Druck von 1200 kbar Temperaturen von 2147°C ergibt, die über der Temperatur der beschleunigten Graphitrückbildung liegen und daher geringere Drucke für Zinn angewandt werden müssen.the accelerated graphite regression can cool, it should not be heated above this temperature during the impact of the shock itself. It is known that graphite (not diamond) the stable oe carbon modification at atmospheric pressure), but the rate of ..Graphitrückbildung is imperceptibly at about 1000 ⁰ C, but it is likely to be substantially accelerated at atmospheric pressure above 2000 ° C. However, such temperatures are difficult to measure precisely, especially if heating and / or cooling takes place for a time in the order of magnitude of microseconds, as is the case with pail blasting processes. However, it is possible to calculate the temperature to which the cooling medium is heated during the blasting treatment (see, for example, RG McQueen and SP liarsh, "Journal of Applied Physics", 3d. 31, pages 1253-1209, 1960 cooling medium tungsten applied, one at 2100 kbar pressure reaches a sufficiently low temperature of 1800 ⁰ C, whereas in tin itself a pressure of 1200 kilobars temperatures of 2147 ° C results which are above the temperature of the accelerated graphite recovery and therefore lower pressures for tin must be applied.

Die durch den Schock auftretende Temperatur im Graphit muß ausreichend sein, um die Diaraantbildung zu ermöglichen. Sie hängt ab von dem Druck, der Dichte des Graphits undThe temperature in the graphite caused by the shock must be sufficient to enable the formation of a diaraant. It depends on the pressure, the density of the graphite and

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der Stoßdämpfung des Kühlmediums. Mit hochdärapfendem Kühlmedium und hoch verdichtetem also wenig porösem Graphit, wie er beispielsweise in Gußeisen vorliegt, erreicht man einen Schockdruck von mindestens 750 kbar, vorzugsweise ca. 1000 bis 2000 kbar. Diese Drucke sind Durchschnittswerte über das ganze Gemisch und nicht so sehr der Druck innerhalb jeden Graphitteilchens zu irgendeiner Zeit. Für eine gegebene Schockintensität führt die Anwendung eines weniger dichten Graphits oder eines weniger stoßdämpfenden Kühlmediums zu höheren Temperaturen im Graphit; in dfesem Fall können kleinere Drucke angewandt werden, z.B. bis herunter zu 200 kbar. Der Graphit hat vorzugsweise eine Dichte von mindestens 60%, insbesondere mindestens 70/j der theoretischen Dichte. Es können jedoch auch Graphite mit geringer Dichte angewandt werden, wenn entsprechende Kühlbedingungen eingehalten werden.the shock absorption of the cooling medium. A shock pressure of at least 750 kbar, preferably approx. 1000 to 2000 kbar, is achieved with a high-steam cooling medium and highly compressed graphite that is not very porous, as is found in cast iron, for example. These pressures are averages over the whole mixture and not so much the pressure within each graphite particle at any one time. For a given shock intensity, the use of a less dense graphite or a less shock absorbing coolant results in higher temperatures in the graphite; In this case, smaller pressures can be used, for example down to 200 kbar. The graphite preferably has a density of at least 60%, in particular at least 70% of the theoretical density. However, graphites with a low density can also be used if appropriate cooling conditions are observed.

Die Stoßdämpfung des Kühlmediums ist vorzugsweise höher als die des Graphits. So kommt es zu einer allmählichen, stufenweisen Druckerhöhung in dem Graphit und zwar wegen der folgenden Reflexionen der komprimierenden Druckwellen, die von den Berührungsflächen mit dem Kühlmedium in die Teilchen zurücklaufen. Diese Druckspitzen in dem Graphit können sich den Druokwerten im Kühlmedium nähern. Die Temperatur in dem Graphit steigt nicht so hoch alsThe shock absorption of the cooling medium is preferably higher than that of the graphite. Thus, there is a gradual, step-wise increase in pressure in the graphite because of the subsequent reflections of the compressing pressure waves that run back into the particles from the contact surfaces with the cooling medium. These pressure peaks in the graphite can approach the pressure values in the cooling medium. The temperature in the graphite does not rise as high as

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bei Anwendung von Schockwellen bis auf den gleichen ■ Druck in einer einzigen Stufe. Jede anzuwendende Projektilplatte soll dicker sein, vorzugsweise zumindest 5 mal dicker, als die Graphitteilchen unter diesen Umständen.when shock waves are applied, up to the same ■ pressure in a single stage. Any projectile plate to be used should be thicker, preferably at least 5 times thicker, than the graphite particles under these circumstances.

Wenn die Stoßdämpfung des Kühlmediums geringer ist als die des Graphits, so ergeht der-Graphit den Spitzendruck in einer einzigen Stufe und dieser Druck ist vorübergehend höher als der in dem Medium; die Schockreflexionen sind Verdünnungswellen.If the shock absorption of the cooling medium is less than that of the graphite, the graphite experiences the peak pressure in a single stage and this pressure is temporarily higher than that in the medium; the shock reflections are thinning waves.

Die Kühlgeschwindigkeit für den Diamant hängt von den verschiedensten Verfahrensbedingungen ab. Jede .Verringerung der Zeit, während der der Diamant hoher Temperatur und geringem Druck ausgesetzt ist, ergibt eine entsprechende Erhöhung der Diamantausbeute. Die Aufrechterhaltung eines hohen Drucls während langer Zeit, die Verwendung von tiefen Temperaturen für die Diamantsynthese und Bildung von kleineren Diamanten, welche eine schnellere Kühlung gestatten, erlauben weniger strenge Anforderungen an das Kühlsystem, Im allgemeinen ist es wünschenswert, Diamanten von größtmöglichster Kristallgrösse wirtschaftlich herzustellen, so wird man versuchen, optimale Kühlbedingungen einzuhalten. Die Kühlzeit soll ζweckmässigerweise weniger als 0,1 see, im allgemeinen jedoch nahThe cooling rate for the diamond depends on a wide variety of process conditions. Every .reduction the time the diamond is exposed to high temperature and low pressure gives a corresponding one Increase in the diamond yield. Maintaining a high pressure for a long time, the use of low temperatures for diamond synthesis and Formation of smaller diamonds which allow faster cooling allow less stringent requirements to the cooling system, in general it is desirable to have diamonds of the largest possible crystal size economically to produce, one will try to maintain optimal cooling conditions. The cooling time should be wake-up less than 0.1 seconds, but generally close

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kürzer sein, z.B. in der Grössenordnung von 0,001 see oder darunter. Grobkörniger Graphit, insbesondere über 0,5 nun, erfordert eine ganz besonders wirksame Kühlung. Im allgemeinen wird die Anwendung von maximal 65 Vol.-# Graphit in innigem Gemisch mit dem Kühlmedium bevorzugt.be shorter, e.g. in the order of magnitude of 0.001 seconds or below. Coarse-grained graphite, especially above 0.5 now, requires a particularly effective one Cooling. In general, a maximum of 65% by volume of graphite is used intimately mixed with the cooling medium preferred.

Bin Schockdruck hoher Intensität wird bevorzugt erhalten, indem eine Projektilplatte gegen das Graphitgemisch oder irgendeinen Behälter hierfür getrieben wird· Der Druck hängt ab von der Geschwindigkeit und der Stoßdämpfung der Platte und der Stoßdämpfung des Geraisches. Der im Gemisch wirksam werdende Druck läßt sich bestimmen aus der Beziehung zwischen Druck und Teilchengeschwindigkeit für die Platte und für das Gemisch, wenn eine Schockwelle die Grenze zwischen den zwei Substanzen durchläuft. Druck und Teilchengeschwindigkeit sind kontinuierlich quer durch solche Übergangszonen. Diese Kontinuität kann dargestellt werden durch den Schnittpunkt von zwei Hugoniot-Kurven in einem Diagramm, in welchem der Druck gegen die Teilchengeschwindigkeit aufgetragen ist. Diese Kurve verbindet alle möglichen Zustände, die bei einer derartigen Behandlung des Rohmaterials erreicht werden können. Die eine Kurve gilt für eine vorlaufende Welle beginnend mit Druck 0 undA high intensity shock pressure is preferentially received, by propelling a projectile plate against the graphite mixture or any container therefor will · The pressure depends on the speed and the shock absorption of the plate and the shock absorption of the Nonsense. The pressure acting in the mixture can be determined from the relationship between pressure and particle speed for the plate and for the mixture when a shock wave crosses the boundary between the two substances passes through. Pressure and particle velocity are continuous across such transition zones. This continuity can be represented by the intersection of two Hugoniot curves in a diagram, in which the pressure is plotted against the particle velocity. This curve connects all possible Conditions that can be achieved with such a treatment of the raw material. One curve applies for a leading wave starting with pressure 0 and

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~^lJ lA-29 979~ ^lJ lA-29 979

AAAA

Geschwindigkeit O, die andere Kurve gilt für die rücK-laufende Welle in der Projektilplatte tieginnend mit esa Druck 0 und Geschwindigkeit entsprechend der Plattengeschwindigkeit. Der Druck an der Berührungsfläche zwischen Platte und Gemisch ergibt sich dann aus dem Schiittpunkt der Hugoniot-Kurven für die vorne auftreffenden und die rückwärts auftreffenden Wellen. Die Hugoniot-Kurven sind in der Literatur verfügbar; sie lassen sich auch bestimmen (siehe McQueen und harsh, w.o.)Speed O, the other curve applies to the backward running Wave in the projectile plate deeply with esa pressure 0 and speed corresponding to the plate speed. The pressure at the contact surface between the plate and the mixture then results from the intersection of the Hugoniot curves for the front incident waves and the waves hitting backwards. The Hugoniot curves are available in the literature; she can also be determined (see McQueen and harsh, above)

Wenn nur ein geringer Anteil an.Graphit in dem Gemisch vorhanden ist, so ist die Stoßdämpfung des Gemisches im wesentlichen 4©** die des Kühlmediums, i'ür Gemische mit größerem Anteil an Graphit können die Hugoniot-Kurven ermittelt oder geschätzt werden durch Mitteln aus den spezifischen Volumina an den Hogoniot-Kurven für Graphit und Kühlmedium bei gleichen Drucken (Hugonit-Kurve für Graphit "siehe B.J. Adler und ή.H. Christian, "Physical fleview Letters¹¹ , Bd. 7, No. 10, Seite 308, 1961).If only a small proportion of graphite is present in the mixture, the shock absorption of the mixture is essentially that of the cooling medium; for mixtures with a larger proportion of graphite, the Hugoniot curves can be determined or estimated by averaging from the specific volumes on the Hogoniot curves for graphite and cooling medium at the same pressures (Hugonite curve for graphite "see BJ Adler and ή.H. Christian," Physical fleview Letters ¹¹ , Vol. 7, No. 10, page 308, 1961).

Die Wellenfront wird nach Eindringen in einer gewissen Tiefe in das haterial gedämpft» So läuft beispielsweise bei der Anwendung einer Projektilplatte eine Wellenfront von der Kollisionsfläche zurück in dieThe wave front is attenuated by penetrating at a certain depth in the haterial "That is running, for example, in the application of a projectile plate, a wave front of the collision surface back into the

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AlAl ^1A~^{29 979 1A} ~ ^{29 979}

Projektilplatte, erreicht die Rückseite der Platte und wird wieder gegen die Kollisionsfläche als "Verdünnung swelie" reflektiert. Diese dringt dann ihrerseits in das Graphitgemisch ein und überholt und dämpft die Schockwelle. Die Tiefe, in welcher dies stattfindet, hängt ab von der Plattendicke. und dem Unterschied zwischen der Schockgeschwindigkeit U₀ und der "Verdünnungs"-Geschwindigkeit U_r . Das Verhältnis U₁ZU₅ des Gemische steigt mit steigendem Graphitgehalt, größerer Porosität des Gemische und höherer Umwandlung zu Diamant; im allgemeinen liegt es in der Orössenordnung ca. 1,2 bis 2. Es läßt sich aus dem Plattenmaterial und dem Gemisch bestimmen aus dem Verhältnis V/ ^o = der Dichte des Materials hinter der Schockwelle zu der des Materials vor der Schockwelle und der Schallgeschwindigkeit G^ aus der Hugoniot-Kurve nachProjectile plate, reaches the back of the plate and is reflected back against the collision surface as "thinning swelie". This in turn penetrates the graphite mixture and overtakes and dampens the shock wave. The depth at which this takes place depends on the plate thickness. and the difference between the shock rate U ₀ and the "dilution" rate U _r . The ratio U ₁ TO _{5 of} the mixture increases with increasing graphite content, greater porosity of the mixture and higher conversion to diamond; In general it is in the order of 1.2 to 2. It can be determined from the plate material and the mixture from the ratio V / ^ o = the density of the material behind the shock wave to that of the material in front of the shock wave and the speed of sound G ^ from the Hugoniot curve

Die Werte für U_r und U können aus den in derThe values for U _r and U can be derived from the

Literatur verfügbaren Werten für ?/f_o und G„ errechnet werden (McQueen und Marsh, w.o.); sie können aus der Hugonlit-Kurve geschätzt oder gemessen werden, z.B. mit einer stehenden Filmkamera, deren Objektiv das Objekt über einen rotierenden Spiegel auf den .film fokujsiert. Helligkeit des Objekts und BewegungLiterature available values for? / F _o and G "can be calculated (McQueen and Marsh, where); they can be estimated or measured from the Hugonlit curve, for example with a stationary film camera, the lens of which focuses the object on the film via a rotating mirror. Brightness of the object and movement

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parallel zu der Drehachse des Spiegels werden als Punktion der Spiegelposition aufgezeichnet.parallel to the axis of rotation of the mirror are recorded as a puncture of the mirror position.

Die Zeiten, der Schookdauer für Projektilplatten aus Shl niederlegiertenKohlenstoffstählen wie 1010 SAB, wenn nicht anders angegeben, für die verschiedenen Dicken und Geschwindigkeiten sind aus Tabelle 1 zu entnehmen.The times, the schook duration for projectile plates made of Shl low-alloy carbon steels such as 1010 SAB, Unless otherwise stated, the various thicknesses and speeds are given in Table 1 remove.

Platten
ge s chw.
km/se cplates
ge s chw.
km / s c TabelleTabel 11 ■V
km/see ■ V
km / see Schock-
seit
/U se cShock-
since
/ U se c Dicke
mmthickness
mm 22 Aufschlag-
Druck mit
Projektil
platte
kbarSurcharge-
Pressure with
projectile
plate
kbar ^Us
km/see ^U s
km / see 6,556.55 0,850.85 2,542.54 33 ij-30ij-30 5,465.46 7,807.80 0,720.72 2,542.54 44th 710710 6,506.50 9,409.40 0,590.59 2,542.54 22 10701070 7,847.84 6,556.55 1,701.70 5,085.08 33 430430 5,465.46 7,807.80 1,441.44 5,085.08 44th 71p71p 6,506.50 9,409.40 1,181.18 5,085.08 10701070 7,847.84

x U„ angenommen mit 1,2.Ux U "assumed with 1,2.U

Jk SJk S

Im allgemeinen ist es wünschenswert, Diamanten bis in eine Tiefe von zumindest 12 mm · zu synthetisieren, so daß eine Schockzeit von mindestens ungefähr 0,5 /usec angewandt wird, jedoch werden längere Schockzeiten, d.i. bis mindestens 3 /usec,bevorzugt. Schockzeiten von über etwa 10 /usec-sind in der 909844/1542 In general, it is desirable to synthesize diamonds to a depth of at least 12mm so that a shock time of at least about 0.5 / µsec is used, but longer shock times, up to at least 3 / µsec, are preferred. Shock times of over about 10 / usec are in the 909844/1542

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Praxis schwierig zu erreichen.Difficult to achieve in practice.

Wenn das Gemisch Beine Form nicht behält oder ein Feststoff ist, der unter dem Einfluß der Schockwellen splittert oder weitgehend zerbricht, müsste das Gemisch in einem stoßbeständigen Behälter begrenzt werden, um das Kühlmedium mit dem Graphit in Berührung zu halten. Wenn ein derartiger Behälter oder eine Abdeckung angewandt wird, so ist dessen Dicke bei der Bestimmung der Schockbedingungen, insbesondere was die Schockzeit und die Eindringtiefe der Schockwellen anbelangt, zu berücksichtigen. Dieser Behälter oder die Abdeckung soll im allgemeinen so dünn sein als irgend möglich, vorzugsweise etwa die 0,1- bis 1-fache Stärke der Projektilplatte, auf keinen Fall jedoch über der doppelten Plattenstärke aufweisen.If the mixture does not retain its shape or is a solid under the influence of the If shock waves splinter or largely break apart, the mixture would have to be in a shock-resistant container be limited in order to keep the cooling medium in contact with the graphite. If such a Container or cover is used, its thickness is to be taken into account when determining the shock conditions, in particular with regard to the shock time and the depth of penetration of the shock waves. This The container or cover should generally be as thin as humanly possible, preferably about that 0.1 to 1 times the thickness of the projectile plate, but in no case more than twice the plate thickness exhibit.

Aus Tabelle 2 gehen . die Geschwindigkeiten für runde Stahlplatten verschiedener Dicke mit einem Durchmesser von 25, ^ cm bei einem Abstand von ca. 38 mm durch verschieden starke,25,^ cm 0, flache Schichten aus plattenförmigen! Sprengstoff (USA Patentschrift 2 999 7^3) mit einer Detonationsgeschwindigkeit ungefähr 7500 ra/sec hervor.Go from table 2. the speeds for round steel plates of various thicknesses with a diameter of 25, ^ cm at a distance of approx. 38 mm by flat layers of varying thickness, 25 cm 0 from plate-shaped! Explosives (U.S. Patent 2,999 7 ^ 3) with a detonation rate approximately 7500 ra / sec.

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lA-29 979la-29 979 -. 15 --. 15 - 15677461567746 Tabelle 2Table 2 PlattendickePlate thickness PlattengePlate tight schwindigkeitspeed mmmm km/ seekm / see t
3,8 t
3.8 2,12.1 2,32.3 2,62.6 0,760.76 3,73.7 5,335.33 2.42.4 . 3,04. 3.04 2,92.9 1,521.52 3,73.7 6,866.86 2,92.9 3,83.8 3,53.5 2,32.3

Sprengstoff g/cmExplosives g / cm

3,88 3.88 3,88 7.76 3.88 3.88 3.88 7.76

7,767.76

7,767.76

15.5ο15.5ο

15,5015.50

15.5015.50

Die Projektilplatte kann durch ein anliegendes Sprengnittel oder nach dem sogenannten Plattenbeschleunigungsverfahren (Baichan & C ο wan, ".Review of Scientific Instruments", Vol. 35, Seite 937-944, Aug. 1964) beschleunigt werden.The projectile plate can by an attached explosive or according to the so-called plate acceleration method (Baichan & C ο wan, ". Review of Scientific Instruments ", Vol. 35, pp. 937-944, Aug. 1964) will.

Der Schookdruck, der bei Detonation eines Sprengstoffs in direkter Berührung mit dem Graphitgemisch oder dessen begrenzendem Behälter entwickelt wird, hängt von der Art des angewandten Sprengstoffe, dessen Anordnung und Zündung ab« Sprengstoffe mit hohen Detonations· gesohwindigkeiten nämlich mindestens 8000 m/sec, wie BDX,The shock pressure that is developed when an explosive detonates in direct contact with the graphite mixture or its limiting container depends on the type of explosive used, its arrangement and ignition. Explosives with high detonation speeds, namely at least 8000 m / sec, such as BDX ,

- 16 -- 16 -

' lA-29 979'lA-29 979

HMX, die Cyclotole (RDX/TNT), die Octole -(ΗτΟζ/ΤΝϊ) , Treibgelatine, Nitroglykol, Nitroguanidin, Pentaerythrittetranitrat und 70:30 Geraische von Stickstoffdioxyd und -Nitrobenzol können angewandt werden und lassen sich mit· jflächenwellengeneratoren zünden, um Drucke von ca. 300 kbar in hochdämpfendera Material zu erzeugen; Der Schockdruck in dem Gemisch beträgt bevorzugt 600 bis 1200 kbar. Wenn nötig lässt sich der Druck durch verschiedene Anordnung und Arten der Zündung des Sprengstoffs erhöhen, z.B. daß zwei oder mehr Schockwellen gegeneinander oder ineinander laufen oder wie von J. Thouvenin und J.P. Argous in "Compt. rend.¹¹, Vol. 258, Seite 1725-7, Feb. 10, 19ό4 beschrieben.HMX, the cyclotols (RDX / TNT), the octols (ΗτΟζ / ΤΝϊ), propellant gelatine, nitroglycol, nitroguanidine, pentaerythritol tetranitrate and 70:30 Geraische of nitrogen dioxide and nitrobenzene can be used and can be ignited with surface wave generators to generate pressure to produce approx. 300 kbar in high-damping material; The shock pressure in the mixture is preferably 600 to 1200 kbar. If necessary, the pressure can be increased by different arrangements and types of ignition of the explosive, e.g. that two or more shock waves run against one another or into one another or as described by J. Thouvenin and JP Argous in "Compt. Rend. ¹¹ , Vol. 258, page 1725 -7, Feb. 10, 19ό4.

Der entsprechende Druck für irgendein Gemisch von Graphit und Kühlmedium kann bestimmt werden, indem das Gemisch mit dem Kühlmedium von 100 % Dichte einem Schockdruck aohängig von der Dichte des Graphits unterworfen, und zwar steigend von 400 bis 900 kbar entsprechend zunehmender Dichte von 70 bis IuO^.und die Diamantausbeute bestimmt wird. Eine andere Probe des gleichen Gemisches wird dann einem ca. 200 kbar höherem Druck ausgesetzt ( so lange als das Kühlmedium noch nicht eine Schocktemperatur wesentlich über 1800°G erreicht) und wieder die Diamantausbeute bestimmt. Wenn die Diamantausbeute in den zwei VersuchenThe corresponding pressure for any mixture of graphite and cooling medium can be determined by subjecting the mixture with the cooling medium of 100 % density to a shock pressure depending on the density of the graphite, increasing from 400 to 900 kbar corresponding to increasing density from 70 to IuO ^ .and the diamond yield is determined. Another sample of the same mixture is then exposed to a pressure approx. 200 kbar higher (as long as the cooling medium has not yet reached a shock temperature significantly above 1800 ° G) and the diamond yield is determined again. If the diamond yield in the two attempts

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gleich ist, hat man den angenäherten Bereich optimalen Druckes für diese Bedingungen erreicht. Wenn ein nennenswerter Anstieg an Ausbeute bei dem zweiten Versuch zu beobachten ist, so müssen mehrere Versuche mit Drucken jeweils um 200 kbar höher so lange wiederholt werden, als das Kühlmedium 1800⁰C nicht erreicht.is the same, the approximate range of optimal pressure for these conditions has been reached. If a notable increase in the yield is observed in the second attempt, several attempts with pressures each 200 kbar higher must be repeated as long as the cooling medium does not reach ^{1800 ° C.}

Die erfindungsgemäss hergestellten Diamanten enthalten nur Spuren von Einbettungsmetall, das ist Eisen, Kupfer, Aluminium^ bzw. Nickel. Die Röntgenbeugungsdiagramme zeigen, daß die Diamanten auch ein ganz besonderes Kristallgefüge besitzen, und zwar hexagonal mit einem Gitterabstand von a = 2,524 %, c = 4,122 S, also mit 4 Kohlenstoffatomen in der Elementarzelle und zwar an den Stellen 1/3, 2/3 z, 2/3, 1/3, z; 2/3, 1/3, 1/2 + ζ; 1/3, 2/3, 1/2 zj ζ = 1/16. Die Kohlenstoffatome sind in einem Tetraeder mit indentisehen Abständen und Winkeln zu denen, die man bei dem bekannten kubischen Diamant beobachtet, angeordnet.The diamonds produced according to the invention contain only traces of embedding metal, that is, iron, copper, aluminum or nickel. The X-ray diffraction diagrams show that the diamonds also have a very special crystal structure, namely hexagonal with a lattice spacing of a = 2.524 %, c = 4.122 S, i.e. with 4 carbon atoms in the unit cell, namely at 1/3, 2/3 z, 2/3, 1/3, z; 2/3, 1/3, 1/2 + ζ; 1/3, 2/3, 1/2 zj ζ = 1/16. The carbon atoms are arranged in a tetrahedron with identical distances and angles to those observed in the well-known cubic diamond.

Der hexagonale Diamant macht im wesentlichen bis ca. 50 % aus, z.B. 30 - 50 Gew.-% des nach dem erfindungsgemässen Verfahren aus Graphit, eingebettet in einer kontinuierlichen Metallgrundmasse als Kühlmedium, erhaltenen Produktes. Nach den Röntgenbeugungsverfahren läßt sich hexgonalerThe hexagonal diamond makes substantially to about 50%, for example 30 - 50 wt -.% Of the according to the inventive method of graphite, embedded in a continuous matrix metal as a cooling medium, the obtained product. According to the X-ray diffraction method, it can be made more hexagonal

90 9 844/154290 9 844/1542

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Diamant noch bis herunter zu 5 % nachweisbar. Es wird angenommen, daß man bei idealen Kühlbedingungen 100 % hexagonaler Diamant erhalten kann. Die Daten aus dem Rörigenbeugungsdiagramm von auf diese nieise synthetisierten Diamanten ergeben Reflexionen:,kubisch (111) mit Abstand 2,06l R zwischen einer hexagonalen Reflexionen (100), 2,186 S, und einer hexagonalen Reflexion (101), AbstandDiamond still detectable down to 5 %. It is believed that 100 % hexagonal diamond can be obtained under ideal cooling conditions. The data from the Rörigen diffraction diagram of diamonds synthesized on this basis give reflections:, cubic (111) with a distance of 2.06l R between a hexagonal reflection (100), 2.186 S, and a hexagonal reflection (101), distance

Über 1,93 Ä, die eine Schulter bei Verlagerung mit der kubischen Reflexion (111) bis zu 1,895 S Abstand zeigen. Die hexagonale Reflexion (002) fällt mit der kubischen Reflexion (111) zusammen und kann nicht aufgetrennt werden.About 1.93 Ä, which is a shoulder when shifting with the cubic Show reflection (111) up to 1.895S distance. The hexagonal Reflection (002) coincides with the cubic reflection (111) and cannot be separated.

Die Hauptmenge der nach dem erfindungsgemassen Verfahren synthetisierten Diamanten sind Gemische aus kubischen und hexagonalen Phasen in einer Texturorientierung. Die Texturachse ist eine Kombination der kubsichen Achse (110) und der hexagonalen Achse (110). Die Anwesenheit von Versetzungsfehlern wird angedeutet durch die Verbreiterung der hexagonalenThe majority of the diamonds synthesized by the process according to the invention are mixtures of cubic and hexagonal phases in a texture orientation. The texture axis is a combination the cubic axis (110) and the hexagonal axis (110). The presence of dislocation errors is indicated by widening the hexagonal

3n3n

Reflexionen (hkl) mit h + k £ /und 1 f 0.Reflections (hkl) with h + k £ / and 1 f 0.

Der hexagonale Diamant, wie man ihn nach dem erfindungsgemassen Verfahren herstellen kann, eignet sich für verschiedene industrielle Anwendungsgebiete und zwar in der Schleifmittelindustrie zum Schleifen, Polieren und Läppen und ist auf manchen Gebieten den bekannten Diamantprodukten überlegen, insbesondere hin-, sichtlich der Sc hie if leistung und der für gleiche Ergebnisse erforderlichen Materialmenge.The hexagonal diamond, as it can be produced by the process according to the invention, is suitable suitable for various industrial areas of application, namely in the abrasive industry for grinding, Polishing and lapping and is superior to the known diamond products in some areas, especially visibly the difference in performance and for the same results required amount of material.

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Folgende Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, «nn nicht anders angegeben. Die.Analyse des Verfahrensproduktes wurde in folgender Weise durchgeführt: The following examples illustrate the invention. All parts and percentages relate to weight, unless stated otherwise. The analysis of the process product was carried out in the following way:

Das metallische Kühlmedium wird (wenn dieses Eisen ist, mit konzentrierter Salzsäure) gelöst und dann die Kieselsäure mit Plußsäure entfernt. Die restlichen Feststoffe bestehend aus Graphit und Diamant, wurden ausgewogen, der Graphit oxydiert, indem er 24 h mit Bleioxydpulver an der Luft auf 425°C erhitzt wurde, das Blei_r oxyd mit Essigsäure gelöst und der Bückstand, d.h. der Diamant _f abfiltriert und vor dem Auswägen mit Königswasser gewaschen. Schließlich wurden die Röntgenbeugungsdiagramme zur Identifizierung des haterials aufgenommen. The metallic cooling medium is dissolved (if it is iron, with concentrated hydrochloric acid) and then the silica is removed with plus acid. The residual solids consisting of graphite and diamond, were balanced, the graphite is oxidized by h 24 was heated with Bleioxydpulver in air at 425 ° C, the lead _r oxide dissolved with acetic acid and the pike stand, that the diamond _f filtered off and before washed with aqua regia after weighing. Finally, the x-ray diffraction patterns were taken to identify the haterials.

Beispiel 1:Example 1:

Entsprechend Figur 1 und 2 wurde eine flache zylindrische Scheibe 3 aus Kugelgraphitgußeisen 15,2*4· cm 0 5,08 cm Dicke, Dichte ca. 7 g/ccm-mit 3 ρ nichtporösem Graphit (Dichte etwa 2,26 g/ccra) in Form von Mikrokugeln - 20 bis 50 /U - dispergiert in einer Perritgrundmasse in den Zylinderblock 1 aus Bleiguß 25,4 cm hoch, 55,9 cm 0~-gelegt und im Abstand von 3,8 cm mit der Projektilplatte 4 aus ütahl - 25,4 cm 0,According to Figures 1 and 2, a flat cylindrical disk 3 made of spheroidal graphite cast iron 15.2 * 4 cm 0 5.08 cm thickness, density approx. 7 g / ccm with 3 ρ non-porous graphite (density approx. 2.26 g / ccra) in the form of microspheres - 20 to 50 / U - dispersed in a Perrit base mass in the cylinder block 1 made of lead cast 25.4 cm high, 55.9 cm 0 ~ -laid and at a distance of 3.8 cm with the projectile plate 4 made of ütahl - 25.4 cm 0,

90984 4/15^290984 4/15 ^ 2

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0,229 cm Dicke - abgedeckt. Auf dieser befand sich die Sprengstoffschicht 5 der Zusammensetzung B - 25,4 cm 0, 12,7 cm Dicke -. Der Abstand wurde durch Holzklötzchen gehalten. Die Sprengladung 5 wurde oben mit einem Plächenwellengenerator gezündet, so daß die Platte 4 gegen die Scheibe 3 getrieben wurde, die Schockwelle erzeugte einen Druck von 1,4 Mbar, die Scheibe 3 zerbrach.0.229 cm thick - covered. On this was the explosive layer 5 of the composition B - 25.4 cm 0, 12.7 cm thick -. The distance was kept by wooden blocks. The explosive charge 5 was on top with a Planar wave generator ignited, so that the plate 4 was driven against the disk 3, the shock wave generated a pressure of 1.4 Mbar, the disk 3 broke.

Scheibe 3 wurde in sieben 6,35 mm dicke Teile parallel zur Aufschlagsfläche geschnitten. Jeder Teil wurde auf seinen Diamantgehalt analysiert. Die beiden obersten Stücke wiesen einen üiamantgehalt entsprechend der nachstehenden Tabelle auf, während die 5 unteren Stücke im wesentlichen keinen Diamant enthielten.Disk 3 was paralleled into seven 6.35 mm thick pieces cut to the impact surface. Every part was on analyzed its diamond content. The top two pieces had a diamond content corresponding to the following While the bottom 5 pieces contained essentially no diamond.

TabelleTabel

AA. oberste Schichttop layer Diamant +Diamond + Diamantdiamond SS. durchschnitt!.average!. ■V■ V BB. Graphitgraphite AuebeuteSpoil AA. 2.Sohlcht von oben2. Sole from above gG 09 709 7 11 BB. * KM* KM 8,098.09 4,4, 97 Ί 97 Ί 11 CC. M HKM HK 5,285.28 2,2, 21 S-21 S- 52 % 52 % 22 4,314.31 0,0, 22 3,603.60 1,1, 32 % 32 % 22 6,206.20 2,2,

Man erhielt eine Ausbeute von etwa 58 Kt/dm der der SQhockbehandlunfr' unterzogenen Oberfläche. Etwa liö % A yield of about 58 Kt / dm of the surface subjected to the squat treatment was obtained. About liö%

des gebildeten Diamanten hatte eine Korngrösse von über 10 /U.of the diamond formed had a grain size of over 10 / U.

BAB ORIGINALBAB ORIGINAL

2 ' ' ' 4 r ι η2 '' '4 r ι η

σ nur ι σ «♦ c σ only ι σ «♦ c

.. lA-29 979 .. LA-29 979

Beispiel example ZiRoom

Beispiel 1 tuurde wiederholt unter Verwendung einer Gußeisenscheibe 3 mit einer Stärke von 3,8 cm und einer Platte A- mit einer Stärke von 5s59 nun, wobei auf cP*¹ --oberenFläche" des Gußeisens ein Druck von 900 kbar entwickelt wurde· Willkürlich genommene Proben zeigten eine Diamantausbeute von etwa 12 %. entsprechend ungefähr 50 Kt/dm _s wobei ungefähr 50 ρ der Diamanten grosser als 10 /U waren«,Example 1 was repeated using a cast iron disk 3 with a thickness of 3.8 cm and a plate A- with a thickness of 5s59 now, ^{a pressure of 900 kbar being developed on cP * 1} - upper surface "of the cast iron · Arbitrarily taken Samples showed a diamond yield of about 12 %, corresponding to about 50 Kt / dm _s with about 50 ρ of the diamonds being larger than 10 / U «,

Beispiel 3*Example 3 *

Beispiel 1 wurde wiederholt unteir⁸ Verwendung einer Scheibe 3 aus grauem Gußeisen ~ Dichte c.a₀ ? g/ccm,7,62 cm 0, Stärke 1_S7 ca - mit 3 % schuppig©® Graphit - Dichte 2_S26 g/cossp Dick© 10 - 20 ^u, Längenausdehnung bis zu einigen Hundert Hilsrosi - in einerperlit! sehen Grundmas se» Die Sprengstoff ladung 5 war¹ 8,89 cm stark; und die Platte k enfesp^eehend Beispiel 2 entwickelte einen Druck von 780 fba,v_a 5 %, als Slätteilen alt einiges iöö M Example 1 was repeated unteir ⁸ using a disk 3 made of gray cast iron density ~ ca _0? g / ccm, 7.62 cm 0, thickness 1 _S 7 ca - with 3 % flaky © ® graphite - density 2 _S 26 g / cossp thick © 10 - 20 ^ u, length expansion up to a few hundred Hilsrosi - in one pearlite! see Grundmas se "The explosive charge 5 was 8.89 ¹ cm thick; and the plate k enfesp ^ eehend Example 2 developed a pressure of 780 fba, v _a 5 %, as slat parts old some iöö M

k'2 g natürlicher Graphit - P durOhsehnittliche KoKigrösse ot^^ra 30 / p k'2 g natural graphite - P average KoK size ot ^ ^r a 30 / p

ItIt

- Kora&TÖsse öniA-e^solmttfclieli 20 /U Qirfe- Kora & TÖsse öniA-e ^ solmttfclieli 20 / U Qirfe

U-29 979U-29 979

gea!seht, das Gemisch in einen zylindrischen Hohlraum - Höhe 3»8 cm, 0 10,2 cm - in einem stahlblock - Hohe 5,08 cm, 15,24 cm 0 - gefüllt. Er wurde in den Hohlraum eines Bleiblocks - Höhe 20,3 cm, 0 55 »9 ent - passend fixiert. Das Pulvergemisch wurde mit einem Druck von 40 t zu flachen Scheiben gepreßt, dann in den Hohlraum eine Stahldeckplatte - stärke 3,05 mm-darauf gelegt, das Ganze evakuiert und versiegelt. Eine Schicht aus einem plattenförmigen Sprengstoff auf Basis von Pentaerythittetranitrat (USA-Patentschrift 2 999 743) wurde mit einem Ladungsgewicht von 62 g/dm auf der Deckplatte angeordnet und in der witte so gezündet, daß das Pulvergemisch auf ea, 80 % Dichte verdichtet wurde. Anschliessend wurde dieser Pressling der Sprengbehandlung nach Beispiel 1 mit einer Projektilplatte 4 - Stärke 3,05 mm_? 0 12,7 cm - unterzogen; Die Sprengstoffschicht war 12,7 cm dick, sie erzeugte in dem Formkörper einen Druck von 1000 kbar. Die so behandelte Probe hatte ein Gewicht von 736 g, ergab 17 g Feststoffe in Form von Graphit + Diamant und daraus 1,7 g Diamant, daher betrug die Diamantausbeute 10 >.See, the mixture was filled into a cylindrical cavity - height 3 »8 cm, 0 10.2 cm - in a steel block - height 5.08 cm, 15.24 cm 0. It was appropriately fixed in the cavity of a lead block - height 20.3 cm, 0 55 »9 det. The powder mixture was pressed into flat disks with a pressure of 40 t, then a steel cover plate - thickness 3.05 mm - was placed on top of it in the cavity, and the whole thing was evacuated and sealed. A layer of a plate-shaped explosive based on pentaerythitol tetranitrate (US Pat. No. 2,999,743) was placed on the cover plate with a charge weight of 62 g / dm and ignited in the witte in such a way that the powder mixture was compressed to 80% density. This pellet was then blasted according to Example 1 with a projectile plate 4 - thickness 3.05 mm _? 0 12.7 cm - subjected; The layer of explosives was 12.7 cm thick and produced a pressure of 1000 kbar in the molded body. The sample treated in this way had a weight of 736 g, resulted in 17 g of solids in the form of graphite + diamond and 1.7 g of diamond therefrom, so the diamond yield was 10>.

Beispiel 5iExample 5i

24g eines künstlichen Graphits, wie er in der24g of an artificial graphite, as it is in the

Spektroskopie angewandt wird, und Ö94 g Kupferpuivei*,Spectroscopy is applied, and Ö94 g copper powder *,

BAD ORIGINAL •09844/1542 ORIGINAL BATHROOM • 09844/1542

lA-29 979la-29 979

jeweils«/ ¥l· mm, wurden gründlich vermengt, in einen Stahlring - 15,2²I- cm a.D., 10,16 cm i.D., Höhe 5,06 cm - gefüllt und das Ganze mit einem Druck von kO t zu einer Scheitle - Dichte 5 g/cmf, 0 10,16 cm, Dicke 22,9 mm - gepresst. Als De\ckplatte diente Stahl 3,05 ram in den Hing eingelegt. Es wurde dann evakuiert und das Ganze versiegelt· Diese Anordnung wurde passend Umschlossen von einem Stahlring - 20,32 cm a*D*, Höhe 5,08 cm - in dem Hohlraum des Bleiblocks entsprechend Beispiel *K Das Pulver wurde auf eine Dichte von ca. 80 % entspreohend Beispiel k verdichtet unäjäann nach Beispiel 4· die Projektilplatte untes? Anwendung eines Spmgstoff s vorgetrieben. Es wurde eine 8,-26 cia starke SpragstoffschiGht 5 angewandt. Sie bewirkte eise Platten-, geschwindigkeit von 3»^ kßi/sec unter Entwicklung'eines Bracks yon ?5ö kbar. ·each "/ ¥ l · mm were thoroughly blended in a steel ring - 15.2 cm ² I- aD, 10.16 cm id, height 5.06 cm - filled and the whole at a pressure of kO t to a Scheitle - Density 5 g / cmf, 0 10.16 cm, thickness 22.9 mm - pressed. Steel 3.05 ram inlaid into the hanging served as the cover plate. It was then evacuated and the whole thing sealed. This arrangement was suitably enclosed by a steel ring - 20.32 cm a * D *, height 5.08 cm - in the cavity of the lead block according to Example * K The powder was reduced to a density of approx 80 % according to example k compacts unäjäann according to example 4 · the projectile plate below? Application of a fuel s advanced. A 8, -26 cia strong carbon layer 5 was used. It brought about a speed of three quarters per second, with the development of a brackish yon? 5 kbar. ·

Die so behandelte Probe wurde dann mit Salpetersäure zur Lösung des Kupfers behandelt. Die Analyse ergab einen Feststoff gehalt (Graphit + Diamant) von 17,74- g imd eine Diamantausbeute von 1,99 g entsprechend 10 ^.The sample so treated was then treated with nitric acid treated to dissolve the copper. The analysis showed a solids content (graphite + diamond) of 17.74 g imd a diamond yield of 1.99 g corresponding to 10 ^.

Beispiel 6:Example 6:

8,4- g Graphit des Beispiels 5 -. KorngrÖsse <. 10 /u -8.4 g of graphite from Example 5 -. Grain size <. 10 / u -

ORIGINAL 909844/154? ORIGINAL 909844/154?

1A-29 9?91A-29 9--9

wurden mit 91,6 g Aluminiumpulver - Korngrösse 5 - 10 /U - gemischt und das Gemisch bei 500⁰G 30 Minuten unter einem Druck von l40 kg/cm zur Herstellung von 8 Pormkörpern - 0 5,08 cm,Stärke 25,4 mm, 98 % der theoretischen Dichte - heiß gepreßt. Die Formkörper wurden mit Blei in einen Stahlring - 0 20,32 cm - in den Hohlraum eines Bleiblocks entsprechend Beispiel 5 eaigegossen. Der Verschlußaufbaü geschah entsprechend Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Platte nur 4,06 mm stark war. Es wurde eine Plattengeschwindigkeit von 3,82 km/see erreicht. Die so behandelte Probe wurde mit heißer Lauge zur Entfernung des Aluminiums behandelt. Man erhielt 3 g Pe st st oi'i' (Graphit + Diamant) , woraus man 0,402 g Diamant entsprechend einer Ausbeute von 15 Λ $> oder 44,4 Kt/dm erhielt.were mixed with 91.6 g of aluminum powder - grain size 5-10 / U - and the mixture at 500 ⁰ G for 30 minutes under a pressure of 140 kg / cm to produce 8 shaped bodies - 0 5.08 cm, thickness 25.4 mm , 98 % of the theoretical density - hot pressed. The moldings were poured with lead into a steel ring - 0 20.32 cm - in the cavity of a lead block according to Example 5. The closure construction was carried out as in Example 1, with the exception that the plate was only 4.06 mm thick. A plate speed of 3.82 km / see was reached. The sample treated in this way was treated with hot lye to remove the aluminum. 3 g was obtained Pe st st oi'i '(graphite + Diamant), from which one 0.402 g diamond corresponding to a yield of 15 Λ $> or 44.4 Kt / dm received.

3eispiel 7;3 example 7;

Beispiel 6 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein Pulvergemisch aus 2,7 % Graphit und 97,3 % Wickel angewandt wurde. Das Heißpressen geschah bei 1200⁰C und einem -Druck von 280 kg/cm während 30 Minuten. Die Dichte des Formkörpers betrug 93 # der Theorie. Man erhielt 2,2 g Graphit + Diamant und daraus 0,387 g Diamant entsprechend einer Ausbeute von 17,6 %, das sind 54,4 Kt/dm². -Example 6 was repeated with the exception that a powder mixture of 2.7 % graphite and 97.3 % winding was used. The hot pressing was done at 1200 ⁰ C and a pressure of 280 kg / cm for 30 minutes. The density of the molded body was 93 # of theory. 2.2 g of graphite + diamond were obtained and 0.387 g of diamond therefrom, corresponding to a yield of 17.6 %, that is 54.4 kt / dm ² . -

909844/1 542909844/1 542

_oc lA-29 979 _oc LA-29 979

Beispiel 8:Example 8:

iO8 g G-raphitpulver nach Beispiel k wurden mit J)Gk g Stahlschrott, Körnung 1 mm gemischt. Das Gemisch wurde in einen Stahlring nach .Beispiel 5 eingebracht und unter einem Druck von 40 t verdichtet. Man erhielt eine Scheibe - 10,16 cm 0, Stärke 1,336 mm - mit annähernd 55 Vol.-Ji Graphit mit 100 % Teilchendichte und 4-5 Vol.-Ji S tah^ Dichte ca. 7,7 g/cm-% Die Dichte des Graphits in der Scheibe betrug etwa 78>5 %_t wie aus dem Graphitvolumen im Scheibenvolumen durch Abzug des Stahlvolumens mit angenommen theoretischer Dichte errechnet wurde. Abgedeckt wurde mit einer 3iO5 mm starken Platte, dann wurde evakuiert, versiegelt und das Ganze mit einem Stahlring umgeben, welcher in einem Bleiblock nach Beispiel 5 befestigt war. Die weitere Anordnung entsprach Beispiel Die Platte hatte in diesem Fall eine Stärke von ^, 22 mm und die-Sprengstoffschicht von Ik cm, Die Detonation des Sprengstoffs führte zu einer Plattengeschwindigkeit von 3,75 km/see.10 8 g graphite powder according to Example k were mixed with J) Gk g steel scrap, grain size 1 mm. The mixture was introduced into a steel ring according to Example 5 and compacted under a pressure of 40 t. A disk was obtained - 10.16 cm diameter, 1.336 mm thick - with approximately 55% by volume of graphite with 100 % particle density and 4-5% by volume of graphite density approx. 7.7 g / cm% die The density of the graphite in the disk was about 78> 5 % _t as was calculated from the graphite volume in the disk volume by subtracting the steel volume with assumed theoretical density. It was covered with a 3.105 mm thick plate, then evacuated, sealed and the whole thing surrounded with a steel ring which was fastened in a lead block according to Example 5. The other arrangement the same as example the plate had in this case a thickness of ^, 22 mm and the explosive layer of Ik cm, the detonation of the explosive resulted in a disk speed of 3.75 km / lake.

Man erhielt vor der Oxydation 9,62 g Feststoffe und daraus 2,53 g entsprechend 17,6$ Diamanten, das sind ca. 121 Kt/dm . Es handelte sich um kubischen Diamant.Before the oxidation, 9.62 g of solids were obtained and therefrom 2.53 g, corresponding to 17.6 diamonds, that is approx. 121 ct / dm. It was a cubic diamond.

PatentansprücheClaims

909844/1542909844/1542

Claims (1)

8 MÜNCHEN8O SCHWEIOEBSTRASSB S TILlroir 83 0*018 MÜNCHEN8O SCHWEIOEBSTRASSB S TILlroir 83 0 * 01 PHOTItOTPATKKT ΧΟΚΟΚΚΚPHOTITOTPATKKT ΧΟΚΟΚΚΚ (P 36 836 IVa/12i)(P 36 836 IVa / 12i) 1A-29 9791A-29,979 1. April 1969April 1, 1969 Patentansprüche 15677461567746 claims 1. Verfahren zur Herstellung synthetischer Diamanten aus Graphit mit Hilfe von Sprengkraft, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Gemisch von Graphit mit einem festen Kühlmedium mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise einem metallischen Werkstoff für die rasche Kühlung; des Diamanten unter die Temperatur der beschleunigten tiraphitrückbildung bei atmosphärischen Bedingungen verwendet.1. A process for the production of synthetic diamonds from graphite with the aid of explosive force, characterized in that a mixture of Graphite with a solid cooling medium with high thermal conductivity, preferably a metallic material for rapid cooling; of the diamond below the temperature of the accelerated regression of the tiraphite atmospheric conditions. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Projektilplatte mit Hilfe von Sprengkraft gegen das Gemisch treibt.2. The method according to claim 1, characterized in that one has a projectile plate Using explosive force to propel the mixture. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Gemisch in verdichteter i?orra anwendet.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture in condensed i? orra applies. ^. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Gemisch von Graphit und Kühlmedium einen graphithaltigen ftetallwerkstoff, insbesondere Gußeisen, verwendet.^. Process according to claim 1 or 2, characterized in that as a mixture of Graphite and cooling medium a graphite-containing metal material, especially cast iron is used. 9-Ό 98U 4 / 1 5 U 2 _ . . „₄ 9-Ό 98 U 4/1 5 U 2 _. . " ₄ Neue Unterlagen **7|ϊ*>·.2νμ a·* a*·*·*"««··^***New documents ** 7 | ϊ *> · .2νμ a · * a * · * · * "« «·· ^ *** lA-29 979la-29 979 5. Hexagonaler Diamant rait einer Reflexion im Böngtenbeugungsäiagramm (100) bei einem Abstand von 2,186 8.5. Hexagonal diamond shows a reflection in the X-ray diffraction diagram (100) at a distance of 2,186 8. -Si-Lee rs e i te-Si-Lee back side ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED