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      鄭州華晶金剛石股份有限公司

      大腔體合成金剛石技術和裝備的歷史性進展

      關鍵詞 大腔體合成 , 金剛石 , 技術 , 裝備 , 進展|2009-12-01 00:00:00|來源 中國超硬材料網
      摘要 我國是超硬材料大國卻不是強國,同國際工業先進的國家相比,我國的仍有一定的差距。主要表現在:合成設備噸位小,合成高壓反應腔容積小,單次產量低,質量不穩定等。近年來,我國超硬材料行制造...


        我國是超硬材料大國卻不是強國,同國際工業先進的國家相比,我國的仍有一定的差距。主要表現在:合成設備噸位小,合成高壓反應腔容積小,單次產量低,質量不穩定等。
        近年來,我國超硬材料行制造業取得了歷史性的的進展金剛石合成技術發展主要有三個特點:1.壓機缸徑越來越大,缸徑由230mm到1000 mm,每一次的擴大都是一次跨越。2.合成腔體越來越大,合成腔體擴大意味著單次產量和產品質量的提高以及成本的下降。3.粒度分布越來越粗,由原來的主粒度80/100變為現在的25/30。這是我國以粗粒度高強度高品級金剛石合成技術進步的標志。
        

        表2數據顯示,國內近10年來隨著腔體的擴大,金剛石各項數據迅速提高,金剛石的單次合成產量越來越高,金剛石抗壓強度、熱沖擊韌性(TTI)等性能得到很大程度的提高,單位成本不斷下降。
        以金剛石為磨料的磨削工具廣泛應用于機械、電子、光學玻璃和寶石加工業、鉆探與開采、建筑等許多領域。隨著工業技術水平的不斷提高,對金剛石的需求量越來越大,對金剛石的品級要求也越來越高。
        近年來,為了滿足市場的需求,我國超硬材料制造行業把擴大合成壓機反應腔體作為重點開發項目,圍繞提高金剛石產品的單次合成產量、品級和粗粒度集中度等進行了一系列的研究與開發,并取得明顯的效果, 黃河、中南、華晶公司相繼開發出UDS、YG-4、HJ-650、HJ-1000等缸徑直徑在600mm以上的大型六面頂金剛石合成壓機。
        國內壓機腔體有待進一步擴大。目前直徑600mm以上的壓機數量約占30%,其余的都是600mm以下,并且直徑400mm的占很大量。這在一定程度上制約了中國金剛石合成技術的發展。使用大缸徑大噸位壓機、擴大合成腔體才是行業發展方向。例如HJ-1000合成壓機,是鄭州華晶金剛石股份有公司擁有自主知識產權的、全國唯一的特大型合成金剛石專用壓機,合成腔直徑可達72mm,單次產量為700~720克拉。合成轉化率高,粒度集中且粗大;各項指標與小缸徑、小腔體相比都明顯提高。合成出的金剛石晶形為完整規則的六面體-八面體聚形,棱角分明、表面光滑、色澤透明、雜質和缺陷少,連聚晶少,沖擊韌性高,達到國際先進水平。結束了中國不能制造大噸位壓機、不能批量生產高品級金剛石的歷史,提高了產品的國際競爭力。表2列入了大腔體合成的高單產、高品級率及低成本能耗的相關實驗數據。
        


        HJ-1000型壓機做為世界最大六面頂壓機,這種特大型壓機的特點是:1.首次采用缸梁合一結構,設備對中性好,噸位高,合成使用表壓低,壓機損耗小,投資少;2.采用中央油箱集中供油和多級油路獨立控制的系統結構,與傳統壓機相比,大大降低了設備的投入與生產消耗。3. HJ-1000型壓機在增壓時采用超高壓徑向柱塞泵增壓,可以實現連續無限增壓,從而滿足工藝上緩慢增壓的要求,該壓機采用了最新試驗成功的線性無動力卸壓方式,可以實現勻速卸壓,提高了硬質合金的使用壽命,進一步降低了生產成本。
        國內外對人造金剛石的需求增長表現出兩大顯著特點:一是對高強度、高韌性人造金剛石的需求增長;二是發展中國家對人造金剛石的需求量迅速增長。推廣應用大壓機,擴大合成腔體,從而提高高品級率和低成本,將這是金剛石行業發展的必然趨勢。
        
        作者簡介:左宏森,河南工業大學超硬材料磨料磨具工程系主任,長期從事超硬材料磨料磨具方面的教學和科研工作,曾參與創建超硬材料及制品專業。
       

       

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