DE1567746B2 - Process for the production of synthetic diamonds - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vorzugsweise einem metallischen Werkstoff für dieThe invention relates to a method for producing preferably a metallic material for

synthetischer Diamanten aus Graphit mit Hilfe von rasche Kühlung des Diamanten unter die Tempe-synthetic diamonds made of graphite with the help of rapid cooling of the diamond below the tempe-

Sprengkraft sowie eine neue hexagonale Diamant- ratur der beschleunigten Graphitrückbildung beiExplosive power as well as a new hexagonal diamond temperature contribute to the accelerated graphite regression

modifikation. atmosphärischen Bedingungen verwendet. Die Ein-modification. atmospheric conditions. The A-

Es ist ein Verfahren zur Herstellung synthetischer 5 wirkung der Sprengkraft auf das Gemisch von Gra-Diamanten unter statischem Druck bekannt (USA.- phit und Kühlmedium kann über eine Projektilplatte Patentschriften 2 947 609 und 2 947 610). Nach diesem erfolgen. Es ist zweckmäßig, das Gemisch in verbekannten Verfahren werden hohe Temperaturen dichteter Form anzuwenden. Besonders geeignet ist und hohe Drücke zumindest einige Minuten aufrecht- als Gemisch ein graphithaltiger Metallwerkstoff, erhalten. Hierzu sind besonders konstruierte Vor- io insbesondere Gußeisen.It is a method of making synthetic 5 effect of explosive force on the mix of Gra-diamonds known under static pressure (USA.- phit and cooling medium can via a projectile plate Patents 2,947,609 and 2,947,610). Be done after this. It is appropriate to use the mixture in known Process will use high temperature dense form. Is particularly suitable and high pressures for at least a few minutes - a graphite-containing metal material as a mixture, obtain. For this purpose, specially designed precursors are, in particular, cast iron.

richtungen erforderlich, um diese Synthesebedingungen Erfindungsgemäß erhält man auch eine neue Dia-directions required to meet these synthesis conditions. According to the invention, a new di-

innerhalb des Stabilitätsbereichs von Diamant auf- inantmodinkation, und zwar mit hexagonalem Ge-within the stability range of diamond on-antimodin cation, namely with a hexagonal shape

rechtzuerhalten, d. h., daß die hohen Drücke auf- füge, welche gekennzeichnet ist durch hexagonaleto be right, d. That is, the high pressures add up, which is denoted by hexagonal

rechterhalten werden, bis die Temperatur unter den Reflexionen (100). In der Elementarzelle sind diebe maintained until the temperature is below the reflections (100). In the unit cell they are

Betrag gesunken ist, bei der die Rückbildung des 15 Gitterabstände a = 2,524 Ä und c = 4,122 Ä. DieThe amount at which the regression of the 15 lattice spacing a = 2.524 Å and c = 4.122 Å has decreased. the

Graphits mit beträchtlicher Geschwindigkeit erfolgt. Kohlenstoffatome stehen an den Gitterplätzen: 1/3,Graphite occurs at a considerable rate. Carbon atoms are in the lattice positions: 1/3,

Bei diesem Verfahren handelt es sich im wesentlichen 2/3, z; 2/3,1/3, z; 2/3, 1/3,1/2 + z; 1/3, 2/3,1/2 — z;This method is essentially 2/3, e.g. 2 / 3.1 / 3, z; 2/3, 1 / 3.1 / 2 + z; 1/3, 2 / 3.1 / 2 - z;

um katalytische Prozesse unter Verwendung be- ζ = 1/16.to catalytic processes using be ζ = 1/16.

stimmter Metalle als Katalysatoren, wobei sich Im Röntgenbeugungsdiagramm sind folgende ReKupfer für diesen Zweck nicht eignete. Ein solches 20 flexionen zu beobachten: kubisch (111), Abstand Verfahren stellt für die Anwendung in der Praxis 2,061 Ä, zwischen zwei hexagonalen Reflexionen (100) eine hohe Investitionsbelastung dar. bei 2,186 Ä und (101) bei 1,93 Ä, welche durch Über-certain metals as catalysts, whereby the following ReCopper are in the X-ray diffraction diagram not suitable for this purpose. One such 20 inflections can be observed: cubic (111), distance The procedure represents 2.061 Å for use in practice, between two hexagonal reflections (100) a high investment burden. at 2.186 Ä and (101) at 1.93 Ä, which is due to over-

Es ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung lagerung mit der kubischen Reflexion (111) von synthetischer Diamanten unter der Einwirkung von diesem Abstand bis 1,895 Ä eine Schulter bildet, dynamischem Druck bekanntgeworden, welches je- 25 Die hexagonale Reflexion (002) fällt mit der kubischen doch noch keine praktische Anwendung finden Reflexion (111) zusammen und kann daher im Diakonnte. Nach der britischen Patentschrift 822 363 gramm nicht aufgetrennt werden. Der neue hexawird eine Hohlladung so zur Detonation gebracht, gonale Diamant weist auch eine Texturorientierung daß ein Strahl hoher Geschwindigkeit in und durch sowie eine Verbreiterung der hexagonalen Reflexionen einen Graphitkörper getrieben wird. Nach dem Auf- 30 (hkl) auf, wobei h + k Φ 2>n und / φ 0 ist.
satz in »Science«, 133, 1961, S. 1821, und der bei- Als Kühlmedien mit hoher Wärmeleitfähigkeit gischen Patentschrift 653 676 gelang die Diamant- dienen Feststoffe, insbesondere metallische Werkstoffe synthese in sehr geringer Ausbeute, indem Graphit wie Eisen, Kupfer, Nickel, Aluminium, Mangan, Schockwellen aus der Detonation eines Sprengmittels Magnesium, Wolfram, Titan, Niob und Legierungen ausgesetzt wurde. Nach »The American Mineralo- 35 wie Stahl und Messing. Das Kühlmedium soll hohe I gist«, Bd. 47, 1942, S. 1395, erhielt man Diamanten Schockimpedanz oder Stoßdämpfung, etwa min- | in geringer Ausbeute, indem eine Sprengladung so destens 3 · 10^e dyn · sec/cm³, hohen Wärmeinhalt, j zur Zündung gebracht wurde, daß eine Platte gegen etwa mindestens 0,1 cal/g · ° C, eine Wärmeleitf ähig- j einen freien Kolben in Berührung mit der Graphit- keit in der Größenordnung von mindestens 0,1 cal/sec · probe getrieben wurde. 4° cm · ° C bei Raumtemperatur, geringe Porosität, alsoA method for producing storage with the cubic reflection (111) of synthetic diamonds under the action of this distance up to 1.895 Å forms a shoulder, dynamic pressure has become known, each of which coincides with the cubic But reflection (111) has not yet found any practical application and can therefore be used in the deacon. According to British patent 822 363 grams cannot be separated. The new hexa detonates a shaped charge, gonal diamond also has a textural orientation that a high velocity beam is propelled into and through a graphite body as well as broadening the hexagonal reflections. After the Auf- 30 (hkl) on, where h + k Φ 2> n and / φ 0.
sentence in "Science", 133, 1961, p. 1821, and the two patent specification 653 676, used as cooling media with high thermal conductivity, succeeded in diamond solids, in particular metallic materials synthesis in very low yield, by using graphite such as iron, copper, Nickel, aluminum, manganese, shock waves from the detonation of an explosive magnesium, tungsten, titanium, niobium and alloys was exposed. According to “The American Mineralo- 35 like steel and brass. The cooling medium is supposed to have high I gist ”, Vol. 47, 1942, p. 1395, you get diamonds shock impedance or shock absorption, about min- | in low yield, by igniting an explosive charge at least 3 · 10 ^e dyn · sec / cm ³ , high heat content, j that a plate is thermally conductive against at least 0.1 cal / g · ° C a free piston was driven into contact with the graphite on the order of at least 0.1 cal / sec · sample. 4 ° cm ° C at room temperature, low porosity, i.e.

Bei diesen bekannten Verfahren unter Verwendung große Kompaktheit, und zwar z. B. mindestens 85 %,In these known methods using great compactness, e.g. B. at least 85%,

von Sprengkraft erreichte man jedoch noch keine vorzugsweise 90%, der theoretischen Dichte, das istof explosive power, however, has not yet been reached, preferably 90%, the theoretical density, that is

Ausbeuten, die diese Verfahren in der Praxis an- Gewicht gebrochen durch Volumen unter AusschlußYields which these methods in practice do weight divided by volume to the exclusion

wendbar erscheinen lassen. Es kann vermutet werden, der graphithaltigen Poren besitzen. Im allgemeinenmake it appear reversible. It can be presumed to have graphite-containing pores. In general

daß die Hauptursache für diese schlechten Ausbeuten 45 soll die Dichte des Gemisches mindestens 70 °/o»that the main reason for these poor yields 45 should be the density of the mixture at least 70 ° / o »

der bekannten Verfahren darin zu sehen ist, daß vorzugsweise 85% betragen. Ein Material, das unterof the known method can be seen in the fact that it is preferably 85%. A material that is under

eventuell gebildeter Diamant bei seiner hohen Tem- den Schockbedingungen vollständig vergast, dürftepossibly formed diamond completely gasified at its high tem- perature shock conditions, should

peratur sehr schnell wieder in Graphit rückgebildet im allgemeinen sicherlich zu heiß werden, um wirksamtemperature regressed very quickly back into graphite in general certainly too hot to be effective

wird. Bei den bekannten Verfahren wurde im wesent- zu sein, jedoch kann etwas Gas, ζ. B. in den Poren,will. In the case of the known method, it was essentially, however, some gas, ζ. B. in the pores,

liehen reiner Graphit dem Syntheseverfahren unter- 5° anwesend sein.lent pure graphite the synthesis process below -5 ° be present.

zogen; jedoch wurde entweder nicht versucht, das Der Begriff »Stoßdämpfung« eines Materials wird Material zu kühlen, oder aber man erhielt keine definiert als die Änderung des auf dem Material ausreichend schnelle Kühlung, bei der die Temperatur lastenden Drucks gebrochen durch die Änderung des Diamanten auf eine Temperatur in ausreichend der Geschwindigkeit des Materials infolge des Drucks, kurzer Zeit gesenkt wird, welche unterhalb dem 55 Wenn das Material durch die Schockwellen kompri-Temperaturbereich liegt, in welchem die Rückbildung miert wird, so ist die Stoßdämpfung gleich der Andes Graphits aus Diamant beschleunigt ist. fangsdichte des Materials mal der Geschwindigkeitpulled; however, either no attempt was made to use the term "shock absorption" of a material Cooling of the material, or else none was obtained, defined as the change in the amount of material on the material sufficiently rapid cooling, at which the temperature burdening pressure is broken by the change of the diamond to a temperature sufficient for the speed of the material as a result of the pressure, short time is lowered, which is below the 55 When the material through the shock waves compressive temperature range lies in which the regression is mized, then the shock absorption is equal to the Andes Graphite is accelerated from diamond. The catch density of the material times the speed

Die Erfindung bringt erstmals ein in weitem Umfang der durchlaufenden Schockwellen und hängt somitThe invention brings for the first time a wide range of shock waves passing through and thus hangs

anwendbares Verfahren zur synthetischen Herstellung vom Druck ab. Im allgemeinen ergeben Medien mitapplicable process for synthetic production from printing. In general, media result in

von Diamanten in hohen Ausbeuten, wobei eine 60 einer Stoßdämpfung unter 7 · 10⁵ dyn · sec/cm³ keineof diamonds in high yields, with a shock absorption of less than 7 · 10 ⁵ dyn · sec / cm ³ none

Rückumwandlung des gebildeten Diamanten in Gra- guten Resultate.Conversion of the diamond formed back into good results.

phit durch die besonderen Kühlmaßnahmen nicht Eine bevorzugte Mischung von Graphit und Kühl-phit due to the special cooling measures A preferred mixture of graphite and cooling

zu einer Verringerung der Ausbeute anDiamanten führt. medium ist ein aus einem Stück bestehender Feststoff,leads to a decrease in the yield of diamonds. medium is a solid made of one piece,

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur der bei der Schockeinwirkung nicht zerteilt oder verHerstellung synthetischer Diamanten aus Graphit 65 streut wird, z. B. ein Metallstück wie Gußeisen, welches mit Hilfe von Sprengkraft und ist dadurch gekenn- ein Metallskelett für die Verteilung des Graphits zeichnet, daß man ein Gemisch von Graphit mit bildet. Wenn ein Granulat angewandt wird, so soll es einem festen Kühlmedium hoher Wärmeleitfähigkeit geringe Porosität oder hohe Dichte besitzen; es istThe invention thus relates to a method for the production not divided or produced when the shock is applied synthetic graphite diamond 65 is scattered, e.g. B. a piece of metal such as cast iron, which with the help of explosive force and is characterized by a metal skeleton for the distribution of the graphite draws that a mixture of graphite is formed with. If a granulate is used, so should it a solid cooling medium of high thermal conductivity have low porosity or high density; it is

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.therefore it is desirable to compact a granular mixture prior to synthesizing the diamond, for example with the help of explosive force. The coolant is much more effective when it is uniform with the graphite is mixed, at least at the points where the diamond synthesis takes place.

Damit das Kühlmedium seinen Kühleffekt entwickeln kann und den Diamant schnell unter die Temperatur der beschleunigten Graphitrückbüdung abkühlen kann, soll es während der Schockeinwirkung selbst nicht über diese Temperatur erhitzt werden. Bekanntlich ist Graphit (und nicht Diamant) die stabile Kohlenstoffmodifikation bei Atmosphärendruck, jedoch ist die Geschwindigkeit der Graphitrückbüdung 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 Mikrosekunden, wie dies bei Sprengvorgängen der Fall ist, erfolgt. Es ist jedoch möglich, die Temperatur, auf welche das Kühlmedium bei der Sprengbehandlung erhitzt wird, zu errechnen (s. z. B. R. G. McQueen und S. P. Marsh, »Journal of Applied Physics«, Bd. 31, S. 1253 bis 1269, 1960). Wird als Kühlmedium Wolfram angewandt, so erreicht man bei 2100 kbar Druck eine ausreichend tiefe Temperatur von 1800° C, wogegen in Zinn selbst ein Druck von 1200 kbar Temperaturen von 2147° C ergibt, die über der Temperatur der beschleunigten Graphitrückbüdung liegen und daher geringere Drücke für Zinn angewandt werden müssen.So that the cooling medium can develop its cooling effect and the diamond can cool down quickly below the temperature of the accelerated graphite backbone, it should not itself be heated above this temperature during the impact of the shock. It is known that graphite (not diamond) the stable carbon modification at atmospheric pressure, but the speed of Graphitrückbüdung 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 when heating and / or cooling takes place over a period of time on the order of microseconds, as is the case with blasting processes. However, it is possible to calculate the temperature to which the cooling medium is heated during the blasting treatment (see BRG McQueen and SP Marsh, "Journal of Applied Physics", Vol. 31, pp. 1253 to 1269, 1960). If tungsten is used as the cooling medium, a sufficiently low temperature of 1800 ° C is reached at 2100 kbar pressure, whereas in tin itself a pressure of 1200 kbar results in temperatures of 2147 ° C, which are above the temperature of the accelerated graphite backbone and therefore lower pressures must be applied for tin.

Die durch den Schock auftretende Temperatur im Graphit muß ausreichend sein, um die Diamantbüdung zu ermöglichen. Sie hängt ab von dem Druck, der Dichte des Graphits und der Stoßdämpfung des Kühlmediums. Mit hochdämpfendem Kühlmedium und hoch verdichtetem, also wenig porösem Graphit, wie er beispielsweise in Gußeisen vorliegt, erreicht man einen Schockdruck von mindestens 750 kbar, vorzugsweise etwa 1000 bis 2000 kbar. Diese Drücke sind Durchschnittswerte über das ganze Gemisch und nicht so sehr der Druck innerhalb jeden Graphitteüchens 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 diesem Fall können kleinere Drücke angewandt werden, z. B. bis herunter zu 200 kbar. Der Graphit hat vorzugsweise eine Dichte von mindestens 60%, insbesondere mindestens 70% der theoretischen Dichte. Es können jedoch auch Graphite mit geringer Dichte angewandt werden, wenn entsprechende Kühlbedingungen eingehalten werden.The temperature that occurs in the graphite as a result of the shock must be sufficient to prevent the diamond formation to enable. It depends on the pressure, the density of the graphite and the shock absorption of the Cooling medium. With highly damping cooling medium and highly compressed, i.e. less porous graphite, as it is in cast iron, for example, a shock pressure of at least 750 kbar is achieved, preferably about 1000 to 2000 kbar. These pressures are average values over the whole mixture and not so much the pressure within each graphite towel at any one time. For a given shock intensity results in the use of a less dense graphite or a less shock absorbing coolant to higher temperatures in the graphite; in this case lower pressures can be used, z. B. 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 can 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 Druckwerten im Kühlmedium nähern. Die Temperatur in dem Graphit steigt nicht so hoch als bei Anwendung von Schockwellen bis auf den gleichen Druck in einer einzigen Stufe. Jede anzuwendende Projektilplatte soll dicker sein, vorzugsweise zumindest fünfmal dicker als die Graphitteilchen unter diesen Umständen.The shock absorption of the cooling medium is preferably higher than that of the graphite. So it comes to one gradual, step-wise increase in pressure in the graphite because of the following reflections the compressive pressure waves, which come from the contact surfaces with the cooling medium in the particles run back. 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 when shock waves are applied except for the same pressure in a single stage. Any projectile plate to be used should be thicker, preferably at least five times thicker than the graphite particles below these circumstances.

Wenn die Stoßdämpfung des Kühlmediums geringer ist als die des Graphits, so erreicht 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 reaches the Peak pressure in a single stage, and this pressure is temporarily higher than that in the medium; the shock reflections are waves of dilution. . ,

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 Drucks während langer Zeit, die Verwendung von tiefen Temperaturen für die Diamantsynthese und Büdung 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 zweckmäßigerweise weniger als 0,1 Sekunde, im allgemeinen jedoch noch kürzer sein, z. B. in der Größenordnung von 0,001 Sekunde oder darunter. Grobkörniger Graphit, insbesondere über 0,5 mm, erfordert eine ganz besonders wirksame Kühlung. Im allgemeinen wird die Anwendung von maximal 65 Volumprozent Graphit in innigem Gemisch mit dem Kühlmedium bevorzugt.The cooling rate for the diamond depends on a wide variety of process conditions. Any reduction in the time the diamond is exposed to high temperature and low pressure is, results in a corresponding increase in the diamond yield. Maintaining high pressure for a long time, the use of low temperatures for diamond synthesis and diffusion 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 to produce economically, one will try to maintain optimal cooling conditions: The The cooling time should expediently be less than 0.1 second, but generally even shorter, e.g. B. on the order of 0.001 second or less. Coarse-grained graphite, especially over 0.5 mm, requires particularly effective cooling. In general, the application of a maximum 65 percent by volume graphite intimately mixed with the cooling medium is preferred.

Ein 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 Gemisches. 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 und Geschwindigkeit 0, die andere Kurve gilt für die rücklaufende Welle in der Projektilplatte beginnend mit Druck 0 und Geschwindigkeit entsprechend der Plattengeschwindigkeit. Der Druck an der Berührungsfläche zwischen Platte und Gemisch ergibt sich dann aus dem Schnittpunkt der Hugoniot-Kurven für die vorn auftreffenden und die rückwärts auftreffenden Wellen. Die Hugoniot-Kurven sind in der Literatur verfügbar; sie lassen sich auch bestimmen (s. McQueen und Marsh, w. o.).A high intensity shock pressure is preferably obtained by placing a projectile plate against the graphite mixture or any container therefor. The pressure depends on the speed and the shock absorption of the plate and the shock absorption of the mixture. Effective in a mixture The resulting pressure 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. 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. The one curve applies to a leading wave starting with pressure 0 and speed 0, the other curve applies to the returning wave starting in the projectile plate with pressure 0 and speed corresponding to the plate speed. The pressure on the contact surface between plate and mixture then results from the intersection of the Hugoniot curves for the waves hitting the front and the waves hitting back. The Hugoniot curves are in the literature available; they can also be determined (see McQueen and Marsh, above).

Wenn nur ein geringer Anteil an Graphit in dem Gemisch vorhanden ist, so ist die Stoßdämpfung des Gemisches im wesentlichen die des Kühlmediums. Für Gemische mit größerem Anteil an Graphit können die Hugoniot-Kurven ermittelt oder geschätzt werden durch Mitteln aus den spezifischen Volumina an den Hugoniot-Kurven für Graphit und Kühlmedium bei gleichen Drücken (Hugoniot-Kurve für Graphit s. B. J. Adler und R. H. Christian, »Physical Review Letters«, Bd. 7, Nr. 10, S. 368, 1961).If there is only a small amount of graphite in the mixture, the shock absorption is of the Mixture essentially that of the cooling medium. For mixtures with a larger proportion of graphite, the Hugoniot curves are determined or estimated by averaging the specific volumes at the Hugoniot curves for graphite and cooling medium at the same pressures (Hugoniot curve for graphite s. B. J. Adler and R. H. Christian, “Physical Review Letters ", Vol. 7, No. 10, p. 368, 1961).

Die Wellenfront wird nach Eindringen in einer gewissen Tiefe in das Material gedämpft. So läuft bei-The wave front is attenuated after penetrating a certain depth into the material. This is how-

spielsweise bei der Anwendung einer Projektilplatte eine Wellenfront von der Kollisionsfiäche zurück in die Projektilplatte, erreicht die Rückseite der Platte und wird wieder gegen die Kollisionsfiäche als »Verdünnungswelle« 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 U_s und der »Ver-For example, when using a projectile plate, a wave front from the collision surface back into the projectile plate, reaches the rear side of the plate and is again reflected against the collision surface as a »dilution wave«. 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 velocity U _s and the »Ver

UrUr

U,U,

dünnungs«-Geschwindigkeit U_r. Das Verhältnisthinning «speed U _r . The relationship

des Gemisches steigt mit steigendem Graphitgehalt, größerer Porosität des Gemisches und höherer Umwandlung zu Diamant; im allgemeinen liegt es in der Größenordnung etwa 1,2 bis 2. Es läßt sich aus dem Plattenmaterial und dem Gemisch bestimmen ausof the mixture increases with increasing graphite content, greater porosity of the mixture and higher conversion to diamond; in general it is on the order of about 1.2 to 2. It can be determined from the Determine the plate material and the mixture

dem Verhältnis —der Dichte des Materials hinterthe ratio —the density of the material behind

QoQo

der Schockwelle zu der des Materials vor der Schockwelle und der Schallgeschwindigkeit Ch aus der Hugoniot-Kurve nachof the shock wave to that of the material before the shock wave and the speed of sound Ch from the Hugoniot curve

Ur — — · Ch · Qo Ur - - · Ch · Qo

Die Werte für U_r und U_s können aus den in der Literatur verfügbaren Werten für — und Ch errech-The values of U _r and U _s can from the available literature values for - and Ch errech-

£?o£? O

net werden (M c Q u e e η und Marsh, w. o.); sie können aus der Hugoniot-Kurve geschätzt oder gemessen werden, z. B. mit einer stehenden Filmkamera, deren Objektiv das Objekt über einen rotierenden Spiegel auf den Film fokussiert. Helligkeit des Objekts und Bewegung parallel zu der Drehachse des Spiegels 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 als irgend möglich, vorzugsweise etwa die 0,1- bis lfache Stärke der Projektilplatte, auf keinen Fall jedoch über der doppelten Plattenstärke aufweisen. net (M c Q u e e η and Marsh, w. o.); she can be estimated or measured from the Hugoniot curve, e.g. B. with a standing film camera, whose lens focuses the object on the film via a rotating mirror. Brightness of the object and movement parallel to the axis of rotation of the mirror or cover is applied, so is its Thickness when determining the shock conditions, in particular what the shock time and the depth of penetration as far as shock waves are concerned. This container or cover should in general as thin as possible, preferably about 0.1 to 1 times the thickness of the projectile plate, to none However, the case is more than twice the plate thickness.

Aus Tabelle 2 gehen die Geschwindigkeiten für runde Stahlplatten verschiedener Dicke mit einem Durchmesser von 25,4 cm bei einem Abstand von etwa 38 mm durch verschieden starke, 25,4 cm Durchmesser, flache Schichten aus plattenf örmigem Sprengstoff (USA.-Patentschrift 2 999 743) mit einer Detonationsgeschwindigkeit ungefähr 7500 m/sec hervor.Table 2 shows the speeds for round steel plates of various thicknesses with a diameter of 25.4 cm with a spacing of about 38 mm through different thicknesses, 25.4 cm in diameter, flat layers of plate-shaped explosives (U.S. Patent 2,999,743) with a detonation velocity of approximately 7500 m / sec.

Tabelle 2Table 2

Sprengstoffexplosive PlattendickePlate thickness Platten
geschwindigkeitplates
speed g/cm² g / cm ² mmmm km/seckm / sec 3,883.88 3,83.8 2,12.1 3,883.88 2,32.3 2,62.6 3,883.88 0,760.76 3,73.7 7,767.76 5,335.33 2,42.4 7,767.76 3,043.04 2,92.9 7,767.76 1,521.52 3,73.7 15,5015.50 6,866.86 2,92.9 15,5015.50 3,83.8 3,53.5 15,5015.50 2,32.3 4,14.1

Die Projektilplatte kann durch ein anliegendes Sprengmittel oder nach dem sogenannten PlattenThe projectile plate can by an attached explosive or after the so-called plates

gg p pggg p pg

werden als Funktion der Spiegelposition aufgezeichnet. 35 beschleunigungsverfahren (Baichan & Cowan, i i f Siifi I Vl 35 S 937are recorded as a function of mirror position. 35 acceleration procedures (Baichan & Cowan, i i f Siifi I Vl 35 S 937

Dia Zeiten der Schockdauer für Projektilplatten aus niederlegierten Kohlenstoffstählen wie 1010 SAE, wenn nicht anders angegeben, für die verschiedenen Dicken und Geschwindigkeiten sind aus Tabelle 1 zu entnehmen.The times of shock duration for projectile plates made of low-alloy carbon steels such as 1010 SAE, unless otherwise stated, for the various thicknesses and speeds are from Table 1 refer to.

Tabelle 1Table 1

Plattenplates Aufschlagsurcharge UsUs USUS IjL-IlUUlV"
V¹A ItIjL-IlUUlV "
V ¹ A It Dickethickness geschwinspeed druck mitprint with /.CIt/.CIt digkeitage ProjektilplatteProjectile plate km/seckm / sec km/seckm / sec •'[isec• '[isec mmmm km/seckm / sec kbarkbar 5,465.46 6,556.55 0,850.85 2,542.54 22 430430 6,506.50 7,807.80 0,720.72 2,542.54 33 710710 7,847.84 9,409.40 0,590.59 2,542.54 44th 10701070 5,465.46 6,556.55 1,701.70 5,085.08 22 430430 6,506.50 7,807.80 1,441.44 5,085.08 33 710710 7,847.84 9,409.40 1,181.18 5,085.08 44th 10701070

* Ur angenommen mit 1,2 · XJ₁. * Ur assumed with 1.2 · XJ ₁ .

»Review of Scientific Instruments«, Vol. 35, S. 937 bis 944, August 1964) beschleunigt werden."Review of Scientific Instruments", Vol. 35, pp. 937 to 944, August 1964).

Der Schockdruck, der bei Detonation eines Sprengstoffs in direkter Berührung mit dem Graphitgemisch oder dessen begrenzendem Behälter entwickelt wird, hängt von der Art des angewandten Sprengstoffs, dessen Anordnung und Zündung ab. Sprengstoffe mit hohen Detonationsgeschwindigkeiten, nämlich mindestens 8000 m/sec, wie RDX, HMX, die Cyclotole (RDX/TNX), die Octole (HMX/TNT), Treibgelatine, Nitroglykol, Nitroguanidin, Pentaerythrittetranitrat und 70: 30-Gemische von Stickstoffdioxyd und Nitrobenzol können angewandt werden und lassen sich mit Flächenwellengeneratoren zünden, um Drücke von etwa 300 kbar in hochdämpfendem 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,The shock pressure that occurs when an explosive is detonated in direct contact with the graphite mixture or its limiting container is designed, depends on the type of explosive used, its arrangement and ignition. High-velocity explosives, viz at least 8000 m / sec, such as RDX, HMX, the cyclotols (RDX / TNX), the octols (HMX / TNT), propellant gelatine, Nitroglycol, nitroguanidine, pentaerythritol tetranitrate and 70:30 mixtures of nitrogen dioxide and nitrobenzene can be used and can be ignited with surface wave generators To generate pressures of about 300 kbar in highly damping material. The shock pressure in the mixture is preferably 600 to 1200 kbar. If needed . can be the pressure by different arrangement and types of ignition of the explosive increase,

z. B. daß zwei oder mehr Schockwellen gegeneinander oder ineinander laufen oder wie von J. Thouvenin und J. P. A r g ο u s in »Compt. rend.«, Vol. 258, S. 1725 bis 1727, Feb. 10, 1964, beschrieben. Der entsprechende Druck für irgendein Gemischz. B. that two or more shock waves run against each other or into each other or as by J. Thouvenin and J. P. A r g o u s in “Compt. rend. ", Vol. 258, pp. 1725-1727, Feb. 10, 1964. The corresponding pressure for any mixture

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 μβεο angewandt wird, jedoch werden längere
Schockzeiten, das ist bis mindestens 3 \x%tz, bevor- 60 von Graphit und Kühlmedium kann bestimmt werden, zugt. Schockzeiten von über etwa 10 μββο sind in der indem das Gemisch mit dem Kühlmedium von 100 %In general, it is desirable to have diamonds
to synthesize to a depth of at least 12 mm, so that a shock time of at least about 0.5 μβεο is applied, but will be longer
Shock times, that is up to at least 3 \ x% tz, before graphite and cooling medium can be determined, are added. Shock times of over about 10 μββο are in that the mixture with the cooling medium of 100%

Dichte einem Schockdruck abhängig von der Dichte des Graphits unterworfen, und zwar steigend von 400 bis 900 kbar entsprechend zunehmender DichteDensity subjected to a shock pressure depending on the density of the graphite, increasing from 400 to 900 kbar according to increasing density

Praxis schwierig zu erreichen.Difficult to achieve in practice.

Wenn das Gemisch seine Form nicht behält oder ein Feststoff ist, der unter dem Einfluß der SchockIf the mixture does not retain its shape or is a solid, under the influence of shock

wellen splittert oder weitgehend zerbricht, müßte das 65 von 70 bis 100 °/₀, und die Diamantausbeute bestimmt Gemisch in einem stoßbeständigen Behälter begrenzt wird. Eine andere Probe des gleichen Gemisches wirdwaves splinters or largely breaks, that would have to 65 from 70 to 100 ° / ₀ , and the diamond yield determined mixture in a shock-resistant container is limited. Another sample of the same mixture will

dann einem etwa 200 kbar höherem Druck ausgesetzt (so lange wie das Kühlmedium noch nicht eine Schockthen exposed to about 200 kbar higher pressure (as long as the cooling medium has not yet received a shock

werden, um das Kühlmedium mit dem Graphit in Berührung zu halten. Wenn ein derartiger Behälterto keep the cooling medium in contact with the graphite. If such a container

temperatur wesentlich über 1800° C erreicht) und wieder die Diamantausbeute bestimmt. Wenn die Diamantausbeute in den zwei Versuchen 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 Drücken jeweils um 200 kbar höher so lange wiederholt werden, wie das Kühlmedium 1800° C nicht erreicht.temperature has reached significantly above 1800 ° C) and the diamond yield is determined again. If the Diamond yield is the same in the two experiments, one has the approximate range of optimal pressure achieved for these conditions. If a significant increase in yield on the second attempt can be observed, then several attempts with pressures each 200 kbar higher have to be repeated for 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 is hexagonal mit einem Gitterabstand von a = 2,524 Ä, c — 4,122 Ä, 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 + z; 1/3,2/3,1/2 - ζ; ζ = 1/16: Die Kohlenstoffatome sind in einem Tetraeder mit identischen 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 is hexagonal with a lattice spacing of a = 2.524 Å, c - 4.122 Å, i.e. with 4 carbon atoms in the unit cell, namely at positions 1/3, 2 / 3 z, 2 / 3.1 / 3, z; 2 / 3.1 / 3.1 / 2 + z; 1 / 3.2 / 3.1 / 2 - ζ; 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 etwa 50% aus, z.B. 30 bis 50 Gewichtsprozent des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Graphit, eingebettet in einer kontinuierlichen Metallgrundmasse als Kühlmedium, erhaltenen Produktes. Nach den Röntgenbeugungsverfahren läßt sich hexagonaler Diamant noch bis herunter zu 5% nachweisen. Es wird angenommen, daß man bei idealen Kühlbedingungen 100 % hexagonalen Diamant erhalten kann. Die Daten aus dem Röntgenbeugungsdiagramm von auf diese Weise synthetisierten Diamanten ergeben Reflexionen: kubisch (111) mit Abstand 2,061 Ä zwischen einer hexagonalen Reflexion (100), 2,186 Ä und einer hexagonalen Reflexion (101), Abstand 1,93 Ä, die eine Schulter bei Überlagerung mit der kubischen Reflexion (111) bis zu 1,895 Ä Abstand zeigen. Die hexagonale Reflexion (002) fällt mit der kubischen Reflexion (111) zusammen und kann nicht aufgetrennt werden.The hexagonal diamond is essentially up to about 50 percent, e.g., 30 to 50 percent by weight made by the method according to the invention made of graphite, embedded in a continuous metal matrix as a cooling medium, obtained product. According to the X-ray diffraction method, it can be made more hexagonal Prove diamond down to 5%. It is believed that under ideal cooling conditions 100% hexagonal diamond can be obtained. The data from the X-ray diffraction diagram of Diamonds synthesized in this way give reflections: cubic (111) with a distance of 2.061 Å between a hexagonal reflection (100), 2.186 Å and a hexagonal reflection (101), distance 1.93 Å, the one shoulder when superimposed with the cubic reflection (111) up to 1.895 Å distance demonstrate. The hexagonal reflection (002) coincides with the cubic reflection (111) and cannot be separated.

Die Hauptmenge der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren synthetisierten Diamanten sind Gemische aus kubischen und hexagonalen Phasen in" einer Texturorientierung. Die Texturachse ist eine Kombination der kubischen Achse (110) und der hexagonalen Achse (110). Die Anwesenheit von Versetzungsfehlern wird angedeutet durch die Verbreiterung der hexagonalen Reflexionen (M/) mit h + k^ 3n und i Φ 0. The 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 of the cubic axis (110) and the hexagonal axis (110). The presence of dislocation errors is indicated by the broadening of the hexagonal reflections (M /) with h + k ^ 3n and i Φ 0.

Der hexagonale Diamant, wie man ihn nach dem erfindungsgemäßen 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 hinsichtlich der Schleifleistung und der für gleiche Ergebnisse erforderlichen Materialmenge.The hexagonal diamond, as can be produced by the method according to the invention, is suitable suitable for various industrial fields of application, namely in the abrasive industry for grinding, Polishing and lapping and is superior to known diamond products in some areas, in particular regarding the grinding performance and the amount of material required for the same results.

Folgende Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben. Die Analyse des Verfahrensproduktes wurde in folgender Weise durchgeführt: The following examples illustrate the invention. All parts and percentages are based on weight, unless otherwise stated. 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 Flußsäure entfernt. Die restlichen Feststoffe, bestehend aus Graphit und Diamant, wurden ausgewogen, der Graphit oxydiert, indem er 24 Stunden mit Bleioxydpulver an der Luft auf 425° C erhitzt wurde, das Bleioxyd mit Essigsäure gelöst und der Rückstand, d. h. der Diamant, abfiltriert und vor dem Auswägen mit Königswasser gewaschen. Schließlich wurden die Röntgenbeugungsdiagramme zur Identifizierung des Materials aufgenommen. - ■-The metallic cooling medium is dissolved (if this is iron, with concentrated hydrochloric acid) and then the silica is removed with hydrofluoric acid. The remaining solids, consisting of graphite and diamond, were weighed out, the graphite was oxidized by standing in the air at 425 ° C. for 24 hours with lead oxide powder was heated, the lead oxide was dissolved with acetic acid and the residue, d. H. the diamond, filtered off and before washed with aqua regia after weighing. Finally, the X-ray diffraction diagrams were used Identification of the material added. - ■ -

B ei spiel 1Example 1

Entsprechend Fig.l und 2 wurde eine ^flache zylindrische Scheibe 3 aus Kugelgraphitgußeisen — 15,24 cm Durchmesser, 5,08 cm Dicke, - Dichte etwa 7 g/cm³ — mit 3 % nichtporösem Graphit (Dichte etwa 2,26 g/cm³) in Form von Mikrokugeln — 20 bis 50 μ — dispergiert in einer Ferritgrundmasse in den Zylinderblock 1 aus Bleiguß — 25,4 cm hoch, 55,9 cm Durchmesser — gelegt und im Abstand von 3,8 cm mit der Projektilplatte 4 aus Stahl — 25,4 cm Durchmesser, 0,229 cm Dicke — abgedeckt. Auf dieser befand sich die Sprengstoffschicht 5 der Zusammensetzung B — 25,4 cm Durchmesser, 12,7 cm Dicke. Der Abstand wurde durch Holzklötzchen gehalten. Die Sprengladung 5 wurde oben mit einem Flächenwellengenerator 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. According to Fig. 1 and 2 a ^ flat cylindrical disc 3 made of nodular cast iron - 15.24 cm diameter, 5.08 cm thickness, - density about 7 g / cm ³ - with 3% non-porous graphite (density about 2.26 g / cm ³ ) in the form of microspheres - 20 to 50 μ - dispersed in a ferrite base material in the cylinder block 1 made of cast lead - 25.4 cm high, 55.9 cm diameter - placed and spaced 3.8 cm from the projectile plate 4 Steel - 25.4 cm diameter, 0.229 cm thickness - covered. On top of this was the explosive layer 5 of the composition B - 25.4 cm in diameter, 12.7 cm in thickness. The distance was kept by wooden blocks. The explosive charge 5 was detonated at the top with a surface wave generator, 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 Diamantgehalt entsprechend der nachstehenden Tabelle auf, während die fünf unteren Stücke im wesentlichen keinen Diamant enthielten.Disk 3 was cut into seven 6.35 mm thick pieces parallel to the impact surface. Every part was analyzed for its diamond content. The top two pieces had a diamond content accordingly the table below, while the bottom five pieces have essentially no diamond contained.

Diamant
■+·■-
Graphitdiamond
■ + · ■ -
graphite Diamantdiamond Durch
schnittliche
AusbeuteBy
average
yield gG gG 1 A Oberste Schicht1 A top layer 8,098.09 4,094.09 1 52 o/o""1 52 o / o "" 1 B Oberste Schicht1 B top layer 5,285.28 2,852.85 JJ 2 A 2. Schicht2 A 2nd layer von oben .....from above ..... 4,31 _; ^: 4.31 _; ^: 0,970.97 2 B 2. Schicht2 B 2nd layer von oben from above 3,603.60 1,211.21 2 C 2. Schicht2 C 2nd layer von oben from above 6,20 -6.20 - 2,36 .2.36. • 32%• 32%

Man erhielt eine Ausbeute von etwa 58 Kt/dm² der der Schockbehandlung unterzogenen Oberfläche. Etwa 40% des gebildeten Diamanten hatte eine Korngröße von über 10 μ.A yield of about 58 Kt / dm ² of the surface subjected to the shock treatment was obtained. About 40% of the diamond formed had a grain size of over 10 μ.

B ei spiel 2Eg game 2

Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung einer Gußeisenscheibe 3 mit einer Stärke von 3,8 cm und einer Platte 4 mit einer Stärke von 5,59 mm, wobei auf der oberen Fläche des Gußeisens ein Druck von 900 kbar entwickelt wurde. Willkürlich genommene Proben zeigten eine Diamantausbeute von etwa 12%, entsprechend ungefähr 50 Kt/dm², wobei ungefähr 50% der Diamanten größer als 10 μ waren.Example 1 was repeated using a cast iron disk 3 with a thickness of 3.8 cm and a plate 4 with a thickness of 5.59 mm, a pressure of 900 kbar being developed on the upper surface of the cast iron. Samples taken at random showed a diamond yield of about 12%, corresponding to about 50 Kt / dm ² , with about 50% of the diamonds being larger than 10 μ.

Beispiel 3Example 3

Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung einer Scheibe 3 aus grauem Gußeisen — Dichte etwa 7 g/cm³, 7,62 cm Durchmesser, Stärke 1,7 cm — mit 3% schuppigem Graphit — Dichte 2,26 g/cm³, DickeExample 1 was repeated using a disk 3 made of gray cast iron - density about 7 g / cm ³ , 7.62 cm diameter, thickness 1.7 cm - with 3% flaky graphite - density 2.26 g / cm ³ , thickness

009 538/361009 538/361

10 bis 20 μ, Längenausdehnung bis zu einigen hundert Mikron — in einer perlitischen Grundmasse. Die Sprengstoffladung 5 war 8,89 cm stark; und die Platte 4 entsprechend Beispiel 2 entwickelte einen Druck von 780 kbar. Diamantausbeute: 5%> als Blättchen mit einigen 100 μ Länge.10 to 20 μ, linear expansion up to a few hundred microns - in a pearlitic matrix. the Explosive Charge 5 was 3.89 cm thick; and the plate 4 according to Example 2 developed one Pressure of 780 kbar. Diamond yield: 5%> than flakes with a length of a few 100 μ.

Beispiel 4Example 4

42 g natürlicher Graphit — Provenienz-Ceylon, durchschnittliche Korngröße etwa 30 μ entsprechend etwa 0,070 mm lichter Maschenweite — wurde mit 785 g Eisenpulver — Korngröße durchschnittlich 20 μ entsprechend 0,044 mm lichter Maschenweite—gründlich gemischt, das Gemisch in einen zylindrischen Hohlraum — Höhe 3,8 cm, Durchmesser 10,2 cm — in *5 einem Stahlblock — Höhe 5,08 cm, 15,24 cm Durchmesser — gefüllt. Er wurde in den Hohlraum eines Bleiblocks — Höhe 20,3 cm, Durchmesser 55,9 cm — passend fixiert. Das Pulvergemisch wurde mit einem Druck von 401 zu flachen Scheiben gepreßt, dann in den Hohlraum eine Stahldeckplatte — Stärke 3,05 mm — daraufgelegt, das Ganze evakuiert und versiegelt. Eine Schicht aus einem plattenförmigen Sprengstoff auf Basis von Pentaerythrittetranitrat (USA.-Patentschrift 2 999 743) wurde mit einem Ladungsgewicht von 62 g/dm² auf der Deckplatte angeordnet und in der Mitte so gezündet, daß das Pulvergemisch auf etwa 8O°/o Dichte verdichtet wurde. Anschließend wurde dieser Preßling der Sprengbehandlung nach Beispiel 1 mit einer Projektilplatte 442 g natural graphite - provenance Ceylon, average grain size approx. 30 μ corresponding to approx. 0.070 mm clear mesh size - was thoroughly mixed with 785 g iron powder - average grain size 20 μ corresponding to 0.044 mm clear mesh size, the mixture into a cylindrical cavity - height 3, 8 cm, diameter 10.2 cm - in * 5 a steel block - height 5.08 cm, 15.24 cm diameter - filled. It was fixed appropriately in the cavity of a lead block - height 20.3 cm, diameter 55.9 cm. The powder mixture was pressed into flat disks with a pressure of 401, 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 pentaerythritol tetranitrate (US ^{Pat. No. 2,999,743) was placed} on the cover plate with a charge weight of 62 g / dm 2 and ignited in the middle so that the powder mixture had a density of about 80% was condensed. This compact was then subjected to the blasting treatment according to Example 1 with a projectile plate 4

— Stärke 3,05 mm, Durchmesser 12,7 cm — unterzogen; die Sprengstoffschicht war 12,7 cm dick, sie erzeugte in dem Formkörper einen Druck von lOOOkbar. 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 °/₀.- Thickness 3.05 mm, diameter 12.7 cm - subjected; the layer of explosives was 12.7 cm thick; it produced a pressure of 1000 bar 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 ° / ₀ .

Beispiel 5Example 5

24 g eines künstlichen Graphits, wie er in der Spektroskopie angewandt wird, und 894 g Kupferpulver, jeweils < 44 mm, wurden gründlich vermengt, in einen Stahlring — 15,24 cm a. D., 10,16 cm i. D., Höhe 5,08 cm — gefüllt und das Ganze mit einem Druck von 401 zu einer Scheibe — Dichte 5 g/cm³, Durchmesser 10,16 cm, Dicke 22,9 mm — gepreßt. Als Deckplatte diente Stahl 3,05 mm in den Ring 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 4. Das Pulver wurde auf eine Dichte von etwa 80% entsprechend Beispiel 4 verdichtet und dann nach Beispiel 4 die Projektilplatte unter Anwendung eines Sprengstoffs vorgetrieben. Es wurde eine 8,26 cm starke Sprengstoffschicht 5 angewandt. Sie bewirkte eine Plattengeschwindigkeit von 3,4 km/sec unter Entwicklung eines Drucks von 950 kbar.24 g of an artificial graphite, as it is used in spectroscopy, and 894 g of copper powder, each <44 mm, were thoroughly mixed, in a steel ring - 15.24 cm a. D., 10.16 cm i.d. D., height 5.08 cm - filled and the whole thing pressed with a pressure of 401 to form a disk - density 5 g / cm ³ , diameter 10.16 cm, thickness 22.9 mm. Steel 3.05 mm inserted into the ring was used as the cover plate. It was then evacuated and the whole thing sealed. This arrangement was suitably enclosed by a steel ring - 8 inches a. D., height 5.08 cm - in the cavity of the lead block according to example 4. The powder was compressed to a density of about 80% according to example 4 and then according to example 4 the projectile plate was advanced using an explosive. A 8.26 cm thick layer of explosives 5 was applied. It caused a plate speed of 3.4 km / sec while developing a pressure of 950 kbar.

Die so behandelte Probe wurde dann mit Salpetersäure zur Lösung des Kupfers behandelt. Die Analyse ergab einen Feststoffgehalt (Graphit + Diamant) von 17,74 g und eine Diamantausbeute von 1,99 g entsprechend 10%·The sample so treated was then treated with nitric acid to dissolve the copper. The analysis resulted in a solids content (graphite + diamond) of 17.74 g and a diamond yield of 1.99 g accordingly 10%

Beispiele _g Examples _g

8,4 g Graphit des Beispiels 5 — Korngröße < 10 μ — wurden mit 91,6 g Aluminiumpulver8.4 g of graphite from Example 5 - grain size <10 μ - were mixed with 91.6 g of aluminum powder

— Korngröße 5 bis 10 μ — gemischt und das Gemisch bei 500⁰C 30 Minuten unter einem Druck von 140 kg/cm² zur Herstellung von acht Formkörpern — Durchmesser 5,08 cm, Stärke 25,4 mm, 98 % der theoretischen Dichte — heiß gepreßt. Die Formkörper wurden mit Blei in einen Stahlring — Durchmesser 20,32 cm — in den Hohlraum eines Bleiblocks entsprechend Beispiel 5 eingegossen. Der Verschlußaufbau geschah entsprechend Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Platte nur 4,06 mm stark war. Es wurde eine Plattengeschwindigkeit von 3,82 km/sec erreicht. Die so behandelte Probe wurde mit heißer Lauge zur Entfernung des Aluminiums behandelt. Man erhielt 3 g Feststoff (Graphit + Diamant), woraus man 0,462 g Diamant entsprechend einer Ausbeute von 15,4% oder 44,4 Kt/dm² erhielt.- Grain size 5 to 10 μ - mixed and the mixture at 500 ⁰ C for 30 minutes under a pressure of 140 kg / cm ² to produce eight moldings - diameter 5.08 cm, thickness 25.4 mm, 98% of the theoretical density - hot pressed. The moldings were poured with lead into a steel ring - diameter 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 / sec was reached. The sample treated in this way was treated with hot alkali to remove the aluminum. 3 g of solid (graphite + diamond) were obtained, from which 0.462 g of diamond were obtained, corresponding to a yield of 15.4% or 44.4 Kt / dm ² .

Beispiel 7Example 7

Beispiel 6 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein Pulvergemisch aus 2,7 % Graphit und 97,3% Nickel angewandt wurde. Das Heißpressen geschah bei 1200° C und einem Druck von 280 kg/cm² 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% nickel was used. The hot pressing was done at 1200 ° C. and a pressure of 280 kg / cm ² for 30 minutes. The density of the molding 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 .

Beispiel 8Example 8

108 g Graphitpulver nach Beispiel 4 wurden mit 364 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 Durchmesser, Stärke 1,336 mm — mit annähernd 55 Volumprozent Graphit mit 100% Teilchendichte und 45 Volumprozent Stahl, Dichte etwa 7,7 g/cm³. Die Dichte des Graphits in der Scheibe betrug etwa 78,5%, wie aus dem Graphitvolumen im Scheibenvolumen durch Abzug des Stahlvolumens mit angenommener theoretischer Dichte errechnet wurde. Abgedeckt wurde mit einer 3,05 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 1. Die Platte hatte in diesem Fall eine Stärke von 4,22 mm und die Sprengstoffschicht von 14 cm. Die Detonation des Sprengstoffs führte zu einer Plattengeschwindigkeit von 3,75 km/sec.108 g of graphite powder according to Example 4 were mixed with 364 g of 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 in diameter, 1.336 mm thick - with approximately 55 percent by volume graphite with 100% particle density and 45 percent by volume steel, density about 7.7 g / cm ³ . The density of the graphite in the disk was about 78.5%, as calculated from the graphite volume in the disk volume by subtracting the steel volume with the assumed theoretical density. It was covered with a 3.05 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 rest of the arrangement corresponded to Example 1. In this case, the plate had a thickness of 4.22 mm and the explosive layer of 14 cm. The detonation of the explosive resulted in a plate speed of 3.75 km / sec.

Man erhielt vor der Oxydation 9,62 g Feststoffe und daraus 2,53 g entsprechend 17,6 % Diamanten, das sind etwa 121 Kt/dm². 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% of diamonds, that is about 121 Kt / dm ² . It was a cubic diamond.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung synthetischer Diamanten aus Graphit mit HiKe 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 Graphitrückbildung bei atmosphärischen Bedingungen verwendet.1. Process for the production of synthetic diamonds from graphite with HiKe of Sprengkraft, characterized in that there is a mixture of graphite with a solid cooling medium with high thermal conductivity preferably a metallic material for the rapid Cooling the diamond below the temperature of accelerated graphite regression at atmospheric Conditions used. 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, dadurch3. The method according to claim 1 or 2, characterized gekennzeichnet, daß man das Gemisch in verdichteter Form anwendet.characterized in that the mixture is used in compressed form. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gemisch von Graphit und Kühlmedium einen graphithaltigen Metallwerkstoff, insbesondere Gußeisen, verwendet.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that there is a mixture of graphite and cooling medium a graphite-containing metal material, in particular cast iron, is used. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings