Способ получения искусственного алмаза

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 82 А 5 С 01 В 31/О Я м. ЕН ИЗОБР ИСА АТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(711 Институт высоких температур АН СССР(73) Институт высоких температур Российской Академии наук и Научно-исследовательский центр теплофизики импульсныхвоздействий Научного объединения "ИВТАН" Российской Академии наук(56) Патент США 1 Ф 3401019. кл. 23-209.1,1968. Изобретенйе относится к способам получения алмаза, а более точно, к способам прямого превращения графита в алмаз в области термодинамической устойчивости последнего,.Целью изобретения является упрощение технологии способа без ухудшения качества целевого продукта. Поставленная цель достигается импульсным воздействием на образец, содержащий металл из группы: медь, алюминий, никель. железо с включениями графита с размером частиц 5-150 мкм при соотношении компонентов объемн. %графит 5-55 металл 45-95.Изобретение иллюстрируется следующими примерами,П р и м е р 1, Импульс тока амплитудой 1,6 МА формируют путем разряда батареи конденсаторов. При закороченной разрядной цепи период свободных колебаний контура равен 20.8 мкс. Дляполучения(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО АЛМАЗА(57) Использование: В синтезе искусственных алмазов. Сущность: Способ заключается в импульсивном воздействии на образец из графита и металла давлением и нагревом, по которому давление и нагрев осуществляют путем пропускания импульса электрического тока по образцу, содержащему металлы группы: медь. алюминий, никель, железо с включениями мелкодисперсных частиц графита, средний размер которых заключен в интервале 5-150 мкм, при следующем соотношении компонентов, об.%; графит 5-55; металл 45-95, 1 табл. импульса тока с крутым задним фронтом через 7 мкс после замыкания цепи производится обрыв тока, текущего по образцу. Время, в течение которого ток в образце после начала прерывания (шунтирования) убывал практически до нуля, равнялось 0,8 мкс,Образец имел форму стержня кругового сечения длиной 4 см и диаметром 3 мм. Материал образца имел металлическую основу(медь), содержащую в качестве включений частицы графита средним размером 30 мкм. Объемная доля графита в таком материале составляла 30%, а его пористость была менее 2%,Образец помещался в металлическую оболочку, предохраняющую от разлетающихся осколков и обеспечивающую сбор целевого продукта, После пропускания по образцу импульса тока, продукты, образовавшиеся в результате его разрушения, исследовались стандартными методами. Как показал анализ, выход алмаза в этом приме1820890 35 40 Выход ал- Средн. размаза, % мер частиц графмкм Диаметр образца, мм Металл Объемн. Давл.вобр.,доля ГПаграф % Примеры Средн. размер частиц алмаза, мкм 10 5 3 50 55 60 30 7 5 10 10 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 3,0 3.0 3,0 3,6 3,6 3,6 3,0 3,0 3,0 3,0 3.0 36 36 36 25 25 25 36 36 36 36 36 20 21 19 14 10 3 16 13 11 14 10 30 30 30 30 30 30 30 30 30 10 5 6 5 6 4 1 0,2 5 4 3 2 1 медь медь медь медь медь медь алюминий никель железомедь ме ь ре(доля графита, превратившегося в алмаз)составил 18%; частицы алмаза имели средний размер около 5 мкм,Другие вариангы реализации предлагаемого способа представлены в таблице, 5Кроме исходных параметров и характеристик получаемого алмаза в таблице приводится оценка величины давления в образце.П р и м е р ы 2-4 иллюстрируют влияниена выход целевого продукта такого параметра, как объемная доля графита в материале,из которого изготовлен образец. Как следует из таблицы, уменьшение содержания графита от 30 до 10% приводит к возрастаниювыхода алмаза почти в два раза. Дальнейшее уменьшение объемной доли графита до5 и 3% не вызывает увеличения выхода, По-скольку объемная доля графита в образцепрототипа 5% (пример 18), отсюда следует,что относительный выход алмаза (выход алмаза с единицы обьема образца) сравнивается с таковым для прототипа при 4,4%,Увеличение содержания графита до 50%приводит к уменьшению выхода до 14%(пример 5), При объемной доле графита 55%выход уменьшается до 10%. Еще большеевозрастание содержания графита (пример7) уменьшает выход до нескольких процентов. При этом частицы алмаза достигаютвсего 0.2 мкм, что намного меньше стандартов, предъявляемых к размерам алмазныхпорошков; минимальный размер порошкапримерно 0,5 мкм.Кроме меди в качестве металлической компоненты использовались и такие металлы, как алюминий, никель, железо, Как следует из примеров 8-10, замена меди другими металлами несколько ухудшает выход целевого продукта, тем не менее его величина не уступает прототипу, Наиболее эффективным после меди является алюминий. т,к. при объемной доле графита в образце 30% позволяет получать частицы алмаза размером около 5 мкм с выходом алмаза, равным 16%.П р и м е р ы 11-17 позволяют заключить, что размер частиц графита оказывает существенное влияние как на выход лмаза, так и на размер получаемых частиц, Очень маленькие частицы (примеры 11-13) и очень большие частицы (примеры 16-17) приводят к достаточно малому выходу (ниже, чем у прототипа).Рассмотренные примеры показывают, что предлагаемый способ позволяет получать порошок алмаза, пригодный для промышленного использования. По отношению к способу ударного нагружения он выгодно отличается тем, что условия, необходимые для синтеза алмаза, здесь удается создать без привлечения взрывчатых веществ и ударных нагрузок. При этом исключается необходимость в дорогостоящем оборудовании для защиты от ударных нагрузок, а также устраняются токсичные продукты детонации взрывчатых веществ.Формула и э обре те н ия Способ получения искусственного алмаза путем импульсного воздействия на образец графита и металла давлением и нагревом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии способа без ухудшения качества целевого продукта, давление и нагрев осуществляют путем пропускания импульса электрического тока по образцу, содержащему металл из группы: медь, алюминий, никель, железо с включениями мелкодисперсных частиц графита, средний размер которых 5-150 мкм, при следующем соотношении компонентов, об.%:Графит 5-55 Металл 45-95Г 1 рщ 1 лчг ние 1 яблицы Редактор Б.федотов ько рректор Производственн Заказ 2039 ВНИИПИ Госуда Составитель А,РахельТехред М.Моргентал Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж. Раушская наб 4/5 издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина.