HPHT fabrica diamantes sintéticos, parte 1

Os diamantes naturais apresentam extrema dureza e escassez, combinando joalheria e valor industrial. Mas o gargalo da capacidade de produção de diamantes naturais não foi quebrado até meados do{2}}século XX, com o surgimento da "tecnologia de alta temperatura e alta pressão (HPHT)" - e o equipamento HPHT é a "máquina-mãe" central para replicar o ambiente central da Terra e produzir diamantes sintéticos em massa.

 

HPHT significa Tecnologia de Fabricação de Alta Temperatura e Alta Pressão

 

Parte Um: Princípio Fundamental

A essência da tecnologia HPHT, que replica o “campo de geração de diamantes” do núcleo da Terra, é reproduzir as condições naturais de formação do diamante em uma cavidade artificial e promover a conversão da fonte de carbono em diamante.

• Referência de formação natural: Os diamantes naturais nascem em profundidades de 150-200 quilômetros no manto, exigindo altas temperaturas de 1100-1500 graus C e altas pressões de 4,5-6 GPa (aproximadamente 45.000 a 60.000 vezes a pressão atmosférica). Os átomos de carbono estão dispostos em uma rede cúbica para formar diamantes neste ambiente.

• Lógica central da termodinâmica: O diagrama de fases do carbono mostra que sob alta pressão e alta temperatura, a grafite (forma comum de carbono) está em um estado metaestável e o diamante é a fase estável. A missão principal do equipamento HPHT é construir com precisão esta "zona estável de diamante" e promover a conversão direcional de fontes de carbono (como grafite)

 

 

Parte 2: Núcleo Técnico -

Três rotas principais de equipamentos HPHT
O equipamento HPHT atinge condições extremas através de "pressurização mecânica+aquecimento elétrico", e a rota da tecnologia convencional tem diferenças de posicionamento significativas devido a diferenças estruturais.

 

1. Máquina de prensagem dupla face: força principal comercializada precocemente

• Estrutura: 2 blocos de bigorna de carboneto de tungstênio para pressão relativa, aquecimento por resistência de tubo de metal.
• Características: Estrutura simples, baixo custo, mas distribuição desigual de pressão, incapaz de produzir grandes monocristais.
• Posicionamento atual:Usado principalmente para fabricar produtos de pequeno-tamanho de micropó de diamante e diamante policristalino (PCD).

 

2. Prensa superior de seis lados: o núcleo absoluto da indústria atual (liderada pela China)

• Estrutura: Seis cilindros hidráulicos acionam o martelo superior de carboneto de tungstênio, que comprime o meio de pressão cúbica (Yelaishi) em seis direções, alcançando de forma síncrona alta pressão e aquecimento uniforme.
• Principais vantagens: distribuição de pressão uniforme, grande volume de cavidade, adequado para produção em massa industrial (cristais únicos grandes de grau de gema/ferramenta).

 

Fluxo de trabalho simplificado:

• um. Montagem: fonte de carbono (grafite de alta-pureza), catalisador metálico (ferro/cobalto/níquel), cristal semente embutido em cavidade de pirofilita;
• b. Pressurização: Seis martelos são empurrados para frente de forma síncrona, formando uma pressão estática de água de 5-6 GPa dentro da câmara;
• c. Aquecimento: O eletrodo é eletrificado e aquecido acima de 1400 graus C para derreter o catalisador;
• d. Crescimento: O catalisador dissolve a grafite e precipita o diamante no cristal semente;
• e. Cristalização: Retire o produto acabado após esfriar e reduzir a pressão.

 

3. Bola divisora/máquina de prensagem multi{1}}facetada: especializada em pesquisas científicas-de ponta.

• Estrutura: 8 ou mais blocos de bigorna formam uma superfície esférica e comprimem a cavidade esférica.
• Características: A pressão estática da água mais uniforme e forte adaptabilidade da câmara, mas o custo do equipamento é extremamente alto (na casa das dezenas de milhões).
• Posicionamento: usado para pesquisas-de ponta em materiais superduros e síntese de diamantes especiais (produção não em massa).

 

 

Para a segunda metade do compartilhamento sobre o método e processo de fabricação de diamantes sintéticos HPHT, continue prestando atenção a este site. Obrigado pelo seu apoio.