金刚石合成过程中放炮现象的分析及预警

2021-05-25刘乾坤何文江杜欢龙申幸卫韩长余王晨阳

金刚石与磨料磨具工程 2021年2期

关键词：变形

刘乾坤, 何文江, 杜欢龙, 申幸卫, 韩长余, 卢洋, 王晨阳

(豫西集团中南钻石有限公司, 河南南阳 473264)

工业级人造金刚石的合成是在六面顶压机的高温高压腔内进行的。产生高温的方式是在腔体外围布置一周导电发热材料对芯柱进行加热，即间接加热法，是行业主要采用的加热方式[1-2]。在合成过程中采用这种加热方式，电阻不受合成生长过程的影响，合成功率与电流有稳定的对应关系。

在实际高温高压触媒法生产人造金刚石过程中，需要5～6 GPa压力，国内一般由六面顶压机实现，即在正方体6个方向同时施加压力产生稳定的高压环境。当施加的压力不对称或者构架高压腔的材料存在缺陷时，高压腔处于不稳定状态，导致腔体内部流动性部分(主要是芯柱)喷出而发生生产事故[3]，俗称“放炮”。这一般会造成硬质合金顶锤的损坏，是顶锤等设备损耗的主要原因之一。根据放炮发生时的工艺步骤，分为中停放炮(暂停阶段)、保压放炮(金刚石生长阶段)以及降压放炮(合成结束卸压阶段)，其中降压放炮发生概率最高，但危害相对较小；保压放炮发生概率最小，危害最大；综合来说，中停放炮占到正常合成中顶锤损耗的一半以上。

目前合成块结构中加热体部分是一个截面为圆柱形的结构，芯柱位于加热材料内部，当芯柱发生流动变形时，加热材料会产生相应程度的变形，由此而产生的加热电阻及电流的变化对放炮的发生有一定预警意义。