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Existem dois processos de produção principais para materiais ásperos de diamante artificial: método de alta temperatura e alta pressão (HTHP) e método de deposição de vapor químico (DCV). O fluxo do processo é descrito brevemente da seguinte forma:
Método de alta temperatura e alta pressão (HTHP)
1. Preparação da matéria-prima: Selecione grafite de alta pureza como fonte de carbono, geralmente exigindo que a pureza da grafite esteja acima de 99%. Ao mesmo tempo, selecione catalisadores de metal adequados, como ferro, níquel, cobalto etc. e suas ligas, para fazer folhas de catalisador ou pós de catalisador de certas formas e tamanhos.
2. Monte o bloco de síntese: monte a grafite e o catalisador na câmara de síntese de uma certa ordem e maneira. Geralmente, a grafite é envolvida no meio do catalisador para formar uma estrutura específica para facilitar a reação sob alta temperatura e alta pressão.
3. Síntese de alta temperatura e alta pressão: coloque o bloco de síntese montado no equipamento de alta temperatura e alta pressão, aplique uma alta pressão de 5-6 GPa através do sistema hidráulico e use o dispositivo de aquecimento para aumentar a temperatura para 1400-1600 ℃ . Mantenha -o sob essa condição por um período de tempo, para que a grafite seja convertida em diamante sob a ação do catalisador de metal.
4. Resfriamento e despressurização: Após a conclusão da reação de síntese, a temperatura e a pressão são gradualmente reduzidas para resfriar o material na câmara de síntese até a temperatura ambiente e a pressão é reduzida à pressão normal.
5. Separação e purificação do produto: O produto sintetizado é retirado da câmara de síntese e as impurezas não reagidas, como grafite e catalisador de metal, são removidas por tratamento químico, esmagamento mecânico e outros métodos para obter material áspero de diamante artificial.
Deposição de vapor químico (CVD)
1. Preparação do substrato: Selecione materiais de substrato adequados, como silício, molibdênio, tungstênio, etc., e pré-tratar o substrato, limpando, polindo e outros pré-tratamentos para melhorar a qualidade da deposição e a adesão do diamante no substrato.
2. Mistura e introdução de gás: misture metano, hidrogênio e outros gases em uma certa proporção e os introduza na câmara de reação através de um sistema de entrega de gás. Entre eles, o metano é usado como fonte de carbono e o hidrogênio é usado para ajustar a atmosfera de reação e promover o crescimento do diamante.
3. Excitação plasmática: Na câmara de reação, o plasma é gerado por microondas, frequências de rádio, arcos DC e outros métodos para dissociar e excitar o gás misto para formar um ambiente plasmático contendo partículas ativas, como átomos de carbono e átomos de hidrogênio.
4. Deposição e crescimento de diamantes: sob a ação do plasma, os átomos de carbono são adsorvidos, difundidos e depositados na superfície do substrato, crescendo gradualmente em cristais de diamante. A taxa de crescimento e a qualidade do diamante podem ser controladas com parâmetros de controle com precisão, como temperatura da reação, fluxo de gás e potência plasmática.
5. Coleta e processamento de produtos: Após a conclusão da deposição, o substrato é removido da câmara de reação e os diamantes depositados no substrato são coletados e processados preliminares, como limpeza e corte, para obter material áspero de diamante artificial.
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