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行业记忆|人造金刚石发展始末(5)

admin 人造钻石 2021年09月29日

  高品级金刚石生产技术不仅是一个系统工程,而且还是个精细工程。在高品级金刚石生产技术体系中,高压腔体大型化与结构创新、粉末触媒以及温压控制技术智能化等,它们既是一个独立的技术体系,又相互关联构成一个整体。这些独立体系的综合效应,促使高品级金刚石生产技术取得重大突破。

  1965年第一台压机试制成功,并投入人造金刚石合成工艺实验。在实验研究过程中碰到三个技术难题:即超高压的密封;硬质合金顶砧的使用寿命;粗颗粒、高强度金刚石的合成工艺。

  3.总结出了压力、温度的高低与“台阶”压力对粗颗粒、高强度金刚石晶体生长影响的一般规律。

  以上问题的解决,为人造金刚石工业化生产提供了重要的技术支撑,成为中国人造金刚石发展的第二个里程碑。

  1969年,实验小组发现,随着合成棒径的扩大,不仅能提高单次产率,更重要的是提高了金刚石的质量。于是,萌发出腔体大型化的想法。只有实现六面顶压机“大型化”,才能扩大腔体,才有可能实现金刚石生产在技术和经济上的双赢。随之出现了上述制造6×35和6×50MN压机之事。

  上个世纪90年代末,用粉末触媒合成金刚石的技术由不同途径进入我国,经过有关人员的努力消化吸收和结合本国的生产实际,在国内一些金刚石生产企业推而广之,创造了较为明显的技术经济效益,尤其是进入2004年底,粉末触媒合成柱的制造水平又有不小提高,推广面也随之不断扩大。该技术堪称中国超硬材料发展史上的重大事件。

  成立于1993年的北京晶鑫磊非金属材料有限公司,在借鉴国外两面顶压机粉末触媒合成技术的基础上,经过几年的消化吸收,终于1997年率先向国内市场提供粉末法金刚石合成块。后经几年的发展,能系列化向行业提供从直径20mm到36mm的合成块。是具有知识产权的行业首创。2001年北京新纳德公司采用等静压技术制成粉末合成棒及高温真空还原处理新工艺获得成功,该技术与黄河旋风已采用的粉末合成生产技术相结合,取得了明显的技术进步和良好的经济效益;中南钻石股份有限公司2002年全面采用粉末触媒技术,并在市场大量销售利用该技术生产的金刚石单晶,在全行业引起了极大反响。随着粉末触媒的材料制备技术与合成技术的不断改进,粉末触媒在短短的几年时间内取代片状触媒成为金刚石合成用触媒的主导形态,全国数千台六面顶压机几乎全部实现了粉末化,使人造金刚石生产技术进入了高速发展时期。在不断的探索中,科技工作者对粉末触媒及其相关技术的应用日臻成熟。与此同时,对触媒催化机理的深入认识、专用触媒材料的开发等对提高人造金刚石的产量和质量具有重要的意义。

  北京安泰钢研超硬材料制品有限公司,在中关村园区出资1亿元建有专门的雾化制粉厂,可生产高质量的金属触媒粉,拥有亚洲一流的水雾化炉4台、气雾化炉2台,另外,新近斥资4000万元人民币从德国引进一台世界一流的全自动气雾化炉,可生产优质的气雾化金属触媒粉。

  温度、压力控制技术的智能化,是确保高品金刚石晶体生长,按生产指挥者所制定规范得以进行的重要手段。实现合成的自动化工艺控制,其目标是:

  1. 对合成块的组装误差造成对合成压力和成功率的影响,由自控系统作出补偿调整,提高合成质量的稳定性和一致性。

  2. 顶砧温度、电加热系统的物理量变化对合成质量的稳定性和一致性的影响由电控系统自动作出补偿调整。

  六面顶超高压装置的特点十分适合于我国的国情,与我国工业水平相当,因此,这一技术在我国能够得到迅速发展,并成为金刚石生产的唯一机种。实现了“三个需要”的要求,即由生产大国向生产强国战略转移的需要,打破国外垄断高品级金刚石国际市场格局的需要,满足国内市场对高品级金刚石日益增长的需要。

  从设备数量上看,据2012年的不完全统计全国超硬材料合成压机数量为6868台,河南地区为5511台,占全国数量近80%。

  目前国内金刚石单晶生产逐渐呈现集中趋势,第一集团前三名为中南钻石股份有限公司、河南黄河旋风股份有限公司、郑州华晶金刚石股份有限公司,其产量占全国总产量的70%。

  我国人造金刚石辉煌发展五十年,已形成完整工业体系,是生产大国和出口大国,部分领域跨入强国之列,正顽强拼搏向着世界强国目标奋进!而现实是我国在世界超硬材料领域的话语权有限,欲要健康雄伟地屹立于世界之林,必须集中各方正能量,聚集行业大优势,实现超硬强国梦!

  瞄准目标加强领导,坚持方向突出重点,强强联合大力协同;国家急需牢牢把握,狠抓材料强化制品,抓紧应用扩展领域;高端学科一流人才,高处着手夺制高点,核心技术勇于掌握;量大质优以质为先,占领市场效益为本,收益丰厚奋力拼争,倘若利微宁可弃之;握牢信念坚定信心,看准方向勇往直前!

  摘自《中国超硬材料工业五十年》。首发公众号:超硬材料与磨料磨具。磨界从业学习第一站!郭森林微信:,懂检验,会做砂轮,还爱交朋友。欢迎交流!


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