本實(shí)用新型屬于金剛石聚晶的合成領(lǐng)域，具體涉及一種用于合成金剛石聚晶的觸媒組件及成型裝置。

背景技術(shù)：

金剛石聚晶是一種把金剛石與結(jié)合劑在高溫高壓燒結(jié)而成的聚合物，具有極高的耐熱性和熱穩(wěn)定性。隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，六面頂壓機(jī)合成設(shè)備合成金剛石及聚晶的合成腔體迅速擴(kuò)大，大尺寸金剛石及聚晶不斷被合成，但目前可合成出的大尺寸聚晶均由粗粒度微粉組成，細(xì)粒度聚晶依然局限于小尺寸水平。

相對(duì)傳統(tǒng)的粉末混合技術(shù)制備金剛石聚晶的方法，高壓熔滲生長(zhǎng)法更有利于制備高致密度、高耐磨性的純金剛石聚晶。黃海亮等(超硬材料工程，2011年6月，第23卷第3期)研究了一種熱穩(wěn)定金剛石聚晶，其合成過程的組裝結(jié)構(gòu)包括金屬杯、填充于金屬杯內(nèi)的金剛石微粉層，以及與金剛石微粉層的頂部端面接觸的頂部觸媒片。金剛石聚晶制備過程中，頂部觸媒片熔化后在壓力差的作用下進(jìn)入金剛石層并完成滲透，促進(jìn)生成金剛石聚晶。

然而，采用傳統(tǒng)組裝方式難以合成大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶，這是由于隨著組裝結(jié)構(gòu)體積的增大，合成塊內(nèi)各部位的壓力梯度變大，底部中心部位壓力偏低，加上金剛石微粉粒度較細(xì)，導(dǎo)致金屬觸媒由于動(dòng)力不足難以完全掃越至底部，導(dǎo)致金剛石聚晶底部缺失金屬觸媒而出現(xiàn)欠燒等現(xiàn)象，無(wú)法合成出大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于合成金剛石聚晶的觸媒組件。本實(shí)用新型同時(shí)提供一種合成金剛石聚晶的成型裝置。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的觸媒組件所采用的技術(shù)方案是：

一種用于合成金剛石聚晶的觸媒組件，包括用于設(shè)于金剛石微粉層頂部的頂部觸媒件以及用于設(shè)于金剛石微粉層底部中間位置的底部觸媒件。

本實(shí)用新型的用于合成金剛石聚晶的觸媒組件，通過在金剛石微粉層的底部中間位置設(shè)置底部觸媒件，彌補(bǔ)合成大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶合成過程中，金屬觸媒難以掃越至底部的不足，使金剛石聚晶的合成過程順利進(jìn)行，可順利合成出直徑大于16mm，高度大于12mm的細(xì)粒度金剛石聚晶。

所述金剛石微粉層的直徑≥16mm，高度≥12mm。所述金剛石微粉層中的金剛石微粉的粒度≤10μm。

所述頂部觸媒件為圓片狀結(jié)構(gòu)，所述底部觸媒件為管狀結(jié)構(gòu)，底部觸媒件的直徑小于頂部觸媒件的直徑。優(yōu)選的，所述底部觸媒件的高度與金剛石微粉層的高度之比為(0.2-0.4)：1，底部觸媒件的直徑與金剛石微粉層的直徑之比為(0.1-0.3)：1。

為提高底部觸媒件的熔滲效果，優(yōu)選所述底部觸媒件的壁厚≤0.5mm。

本實(shí)用新型的合成金剛石聚晶的成型裝置，包括金屬杯及與金屬杯配合的金屬蓋，還包括用于設(shè)于金剛石微粉層頂部的頂部觸媒件以及用于設(shè)于金剛石微粉層底部中間位置的底部觸媒件。

所述頂部觸媒件為圓片狀結(jié)構(gòu)，所述底部觸媒件為管狀結(jié)構(gòu)，底部觸媒件的軸線垂直于金屬杯底面。優(yōu)選的，所述頂部觸媒件的直徑與金屬杯的內(nèi)徑相等，所述底部觸媒件的直徑小于頂部觸媒件的直徑。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述底部觸媒件的高度與金剛石微粉層的高度之比為(0.2-0.4)：1，底部觸媒件的直徑與金剛石微粉層的直徑之比為(0.1-0.3)：1。

為提高底部觸媒件的熔滲效果，優(yōu)選所述底部觸媒件的壁厚≤0.5mm。

所述底部觸媒件或頂部觸媒件可選擇鈷或其他材質(zhì)。所述金屬杯為鉭杯、鈮杯或鉬杯。

所述金屬蓋包括頂板和設(shè)于頂板下端的套筒段，所述套筒段的高度不小于頂部觸媒件的厚度。

進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的合成金剛石聚晶的成型裝置，組裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用該成型裝置合成的金剛石聚晶無(wú)欠燒等缺陷，成品率高，性能好，對(duì)超硬材料行業(yè)大尺寸金剛石聚晶合成的發(fā)展具有一定促進(jìn)作用。

附圖說(shuō)明

圖1為大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶的欠燒區(qū)域的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例

本實(shí)用新型的合成金剛石聚晶的成型裝置的實(shí)施例，如圖2所示，包括鉬杯1，用于設(shè)于金剛石微粉層3頂部的鈷片4(頂部觸媒件)，金剛石微粉層的頂部端面與鉬杯的開口端面平齊，鈷片4的直徑與鉬杯的內(nèi)徑相等；在金剛石微粉層底部的中間位置設(shè)有鈷管2(底部觸媒件)，鈷管2的軸線垂直于鉬杯底面；在鈷片4遠(yuǎn)離金剛石微粉層的端面上貼合有鉬杯蓋5，鉬杯蓋5為倒置的圓筒形杯體，包括頂板和設(shè)于頂板下端的套筒段，所述套筒段的高度不小于頂部觸媒件的厚度，從而實(shí)現(xiàn)合成過程中鉬杯的密封、屏蔽。

直徑為16mm的金剛石微粉層可使用直徑為3mm的底部觸媒件，直徑為18mm的金剛石微粉層可使用直徑為5mm的底部觸媒件；高度為12mm的金剛石微粉層可使用高度為3～4mm的底部觸媒件，高14mm的金剛石微粉層可使用高度為4～5mm的底部觸媒件。

上述組裝結(jié)構(gòu)通過以下方法實(shí)現(xiàn)：在鉬杯底部中心部位放入鈷管，再填充金剛石微粉形成金剛石微粉層，在金剛石微粉層上放置鈷片，然后將鉬杯蓋扣在鈷片表面實(shí)現(xiàn)密封、屏蔽，經(jīng)過預(yù)壓后，整體放入合成塊中，合成塊經(jīng)高溫高壓下燒結(jié)后，得到大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶。

大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶在合成過程中的等壓線和低壓區(qū)域示意圖如圖1所示，在底部中心部位壓力偏低，導(dǎo)致金屬觸媒由于動(dòng)力不足難以完全掃越至底部，最終使金剛石聚晶出現(xiàn)欠燒。采用本實(shí)用新型的成型裝置，可在欠燒區(qū)域形成觸媒掃越，彌補(bǔ)傳統(tǒng)組裝方式的不足，易于合成大尺寸細(xì)粒度金剛石聚晶。

在本實(shí)用新型的成型裝置的其他實(shí)施例中，金屬杯、金屬杯蓋的材質(zhì)可選自鉭、鈮或鉬，金屬觸媒可選擇合金觸媒；底部觸媒件可選擇方管，方管的高度、孔尺寸可根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。

本實(shí)用新型的用于合成金剛石聚晶的觸媒組件的實(shí)施例，與上述成型裝置中，頂部觸媒件和底部觸媒件的結(jié)構(gòu)相同，在此不再詳述。