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申请/专利权人：南京理工大学;南京金瑞立丰硬质材料科技有限公司

摘要：本发明提供了一种金刚石爆炸挤压长大的装置及方法。该装置包括基板、挤压飞板、和滑轮；基板上面开有用于盛装金刚石粉的凹槽，挤压飞板的连接端与基板的一端连接，挤压飞板的活动端与滑轮连接并通过滑轮调节挤压飞板与基板之间夹角，低爆速炸药设置在挤压飞板上，雷管固定在低爆速炸药的底端。采用低爆速炸药驱动挤压飞板撞击小颗粒金刚石粉末，飞板的速度高达7kms，挤压飞板与金刚石粉接触时，产生的高温、高压使金刚石粉熔融，聚集生成大颗粒微米级金刚石。本发明采用的金刚石爆炸挤压长大方法的金刚石颗粒转化率高，可以达到25％以上的小颗粒金刚石变成大颗粒；采用粉状乳化炸药和木粉进行生产，工艺简单，成本低，且易放大产量，方便工业生产。

主权项：1.一种金刚石爆炸挤压长大的装置，其特征在于，该装置包括基板（1）、挤压飞板（3）、和滑轮（6）；基板（1）上面开有用于盛装金刚石粉的凹槽（2），挤压飞板（3）的连接端与基板（1）的一端连接，挤压飞板（3）的活动端与滑轮（6）连接并通过滑轮（6）调节挤压飞板（3）与基板（1）之间夹角，低爆速炸药（4）设置在挤压飞板（3）上，雷管（5）固定在低爆速炸药（4）的底端；金刚石爆炸挤压长大的方法的步骤具体如下：a将低爆速炸药（4）平铺在挤压飞板（3）上；b在凹槽（2）内铺满小颗粒微米金刚石粉末；c通过拉动滑轮（6）调节挤压飞板（3）与基板（1）成角度θ；d启动雷管（5）起爆低爆速炸药（4），使得挤压飞板（3）在爆炸力作用下挤压基板（1），获得含有大颗粒微米金刚石的粗产物；e将在d中获得的粗产物提纯，得到大颗粒微米金刚石；步骤（c）中，所述的角度θ为30°~45°；所述的低爆速炸药4爆速为2000ms。

全文数据：金刚石爆炸挤压长大的装置及方法技术领域[0001]本发明涉及爆炸焊接和高温、高压合成技术领域，尤其涉及一种爆炸挤压合成大颗粒微米金刚石的装置及方法。背景技术[0002]本发明制备的聚晶金刚石为超硬材料，属于金刚石中的高档产品，具有超高纯度，超精密的抛光效果，广泛用于磁头、硬盘、宝石、硬质玻璃、陶瓷以及硬质合金的超精密抛光;润滑剂或者机油的添加剂，金属模具、工具、部件等的镀膜，橡胶或者塑料的增强剂，IT产品封装材料和磁性录音系统;发射场和CVD膜材料的组分。[0003]目前，人工合成金刚石的方法主要有静压法、爆轰法等方法。静压法合成金刚石，即利用液压六面顶压机产生的静高压和电炉产生的高温并在催化剂作用下使石墨发生相变转化为金刚石，虽然工艺简单，但陈本高，并且主要用于砂纸等低端市场。爆轰法合成金刚石，是利用负氧平衡炸药中的碳在炸药爆轰的热力学条件下发生聚结和相变生成纳米尺寸的金刚石。中国专利CN01114454•8提出了一种爆轰法合成纳米金刚石的方法，其产品特点是颗粒尺寸集中在1〜lOOnm区间，颗粒外形呈球形，但容易团聚。专利CN101112678A提出了一种在炸药中外加碳源的爆轰合成金刚石的方法，成功制得微米金刚石，但其产物的粒径分布广泛。由于产物粒径本身比较小，因而对产物进行粒度分级比较困难。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种金刚石爆炸挤压长大的装置及方法，该装置和方法可以使金刚石粒径增加。[0005]为实现本发明的目的提供技术方案如下：[0006]—种金刚石爆炸挤压长大的装置，该装置包括基板、挤压飞板、和滑轮;基板上面开有用于盛装金刚石粉的凹槽，挤压飞板的连接端与基板的一端连接，挤压飞板的活动端与滑轮连接并通过滑轮调节挤压飞板与基板之间夹角，低爆速炸药设置在挤压飞板上，雷管固定在低爆速炸药的底端。[0007]进一步的，基板采用45#钢，挤压飞板采用45#钢。[0008]本发明的合成大颗粒微米金刚石的方法依次由以下步骤组成：[0009]a将低爆速炸药平铺在挤压飞板上；[0010]b在凹槽内铺满小颗粒金刚石粉末；[0011]c通过拉动滑轮调节挤压飞板与基板成角度0;[0012]d启动雷管起爆低爆速炸药，使得挤压飞板在爆炸力作用下挤压基板，获得含有大颗粒微米金刚石的粗产物；[0013]e将在d中获得的粗产物提纯，得到大颗粒微米金刚石。[0014]进一步的，步骤a中，药层厚度H2为20mm。[0015]进一步的，步骤c中，所述的角度9为30°〜45°。[0016]本发明中采用的低爆速炸药为90%的粉状铵梯炸药及10%的木粉，且低爆速炸药4爆速为2000ms。该粉状铵梯炸药的粒径在1〜2wn之间，木粉的粒径在5〜lOwn之间。[0017]本发明中的小颗粒微米金刚石的尺寸在〇.46〜3.21wn之间，大颗粒微米金刚石的尺寸在5〜10um之间。[0018]本发明与现有技术相比，其显著优点：[0019]1本发明的产物为大颗粒微米金刚石，粒径分布较窄。[0020]2本发明采用爆炸挤压长大技术，一次成型，工业简单，可以实现工业化生产。[0021]3本发明使用的驱动炸药为铵梯炸药和木粉的混合物，价格便宜，来源广泛。[0022]4本发明使用的基板和挤压飞板结构简单，采用普通不诱钢材即可，价格便宜同时加工方便。附图说明[0023]图1是本发明金刚石爆炸挤压长大的装置的结构示意图；[0024]图2是本发明中挤压飞板与基板夹角为30°时，产物的XRD图；[0025]图3是本发明中挤压飞板与基板夹角为30°时，产物的粒径分布图；[0026]图4是本发明中挤压飞板与基板夹角为30°时，产物的扫描电镜图片；[0027]图5是本发明中金刚石原料的粒径分布图；[0028]图6是本发明中挤压飞板与基板夹角为45°时，产物的SEM图。具体实施方式[0029]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。[0030]本发明是通过以下装置来是实现：[0031]如图1所示，一种金刚石爆炸挤压长大的装置，该装置包括基板1、挤压飞板3、和滑轮6;基板1上面开有用于盛装金刚石粉的凹槽2,挤压飞板3的连接端与基板1的一端连接，挤压飞板3的活动端与滑轮6连接并通过滑轮6调节挤压飞板3与基板1之间夹角，低爆速炸药4设置在挤压飞板3上，雷管5固定在低爆速炸药4的底端。[0032]本发明中用于控制挤压飞板3与滑轮6之间的的角度是通过滑轮实现的，此外用于实现拉伸的装置皆可以用于该装置中，这里不再赘述。[0033]其中，基板1的长X宽X高尺寸为：800X250X45mm;挤压飞板3长X宽X高尺寸为:490X190X10mm;凹槽2长X宽X高尺寸为:500X200X2mm。基板1为45#钢，所述的挤压飞板3为45#钢。[0034]实施例1:0=30。[0035]称取90g铵梯炸药和l〇g木粉混合均匀待用，将混好的低爆速炸药平铺在挤压飞板上，药层厚度H2为20mm;在凹槽内铺满小颗粒金刚石粉末，厚度H4为2mm;将挤压飞板靠在基板上，拉动滑轮调节挤压飞板与基板成30°;在挤压飞板连接端用雷管起爆低爆速炸药，获得含有大颗粒微米金刚石的产物。将爆炸产物收集，过100目筛子，除去其中较大的杂质，如金属导线、胶布残片等。将溶液烘千就得到了大颗粒金刚石的初产物。在初产物中加入稀硝酸在8TC下反应3小时，用去离子水洗涤至中性，放入烘箱中烘干，即得大颗粒微米金刚石。[0036]用D8ADVANCE型X射线衍射仪对样品进行检测。如图2所示，样品的衍射图谱特征峰在43。、75。、91。，证明艺成的金刚石为互万晶系金刚石。用JE0LJSM-6380LV型场发射扫描电镜观察样品，如图3^示，其外貌有尖锐棱角和不规则外形；用BT-9300H激光粒度分布仪测试其粒径，如图4所示，其粒度分布区间在5〜10wn范围内，中值粒径为d5Q=6.18讓。而对小颗粒金刚石粉末的测试，如图5所示，其粒度分布区间在〇.46〜3.21mi范围内，中值粒径为d5〇=1.16um〇[0037]通过以上测试，可以证明该装置和方法可以合成大颗粒微米金刚石，且产物粒径分布较窄。[0038]实施例2:0=45°[0039]按照低爆速炸药配方比例称取90g铵梯炸药和l〇g木粉混合均匀待用。将混好的低爆速炸药平铺在挤压飞板上，药层厚度H2为20mm;在凹槽内铺满小颗粒金刚石粉末，厚度H4为2mm;将挤压飞板靠在基板上，拉动滑轮调节挤压飞板与基板成45。；在挤压飞板连接端用雷管起爆低爆速炸药，获得含有大颗粒微米金刚石的产物。将爆炸产物收集，过1〇〇目筛子，除去其中较大的杂质，例如金属导线、胶布残片等。将溶液烘干就得到了大颗粒金刚石的初产物。在初产物中加入稀硝酸在80°C下反应3小时，用去离子水洗涤至中性，放入烘箱中烘干，即得大颗粒微米金刚石。[0040]用D8ADVANCE型X射线衍射仪对样品进行检测。样品的衍射图谱特征峰在43。、75。、91°，证明合成的金刚石为立方晶系金刚石。用JE0LJSM-6380LV型场发射扫描电镜观察样品，如图6所不，其外貌有尖锐棱角和不规则外形;用Bettersize2000激光粒度分布仪测试，其粒度分布区间在1•48〜3•94wii范围内，中值粒径为d5Q=2.23wii。[0041]通过以上测试，可以证明该装置和方法可以合成大颗粒微米金刚石，且产物粒径可以通过角度控制。

权利要求：1.一种金刚石爆炸挤压长大的装置，其特征在于，该装置包括基板（1、挤压飞板3、和滑轮6;基板（1上面开有用于盛装金刚石粉的凹槽2，挤压飞板3的连接端与基板1的一端连接，挤压飞板3的活动端与滑轮6连接并通过滑轮6调节挤压飞板3与基板1之间夹角，低爆速炸药4设置在挤压飞板3上，雷管5固定在低爆速炸药4的底端。2.根据权利要求1所述的金刚石爆炸挤压长大的装置，其特征在于，所述的基板（1的长X宽X高尺寸为:800X250X45mm;挤压飞板3长X宽X高尺寸为:490X190X10mm;H槽2长X宽X高尺寸为:500X200X2mm。3.根据权利要求1所述的金刚石爆炸挤压长大的装置，其特征在于，所述的基板（1采用45#钢，所述的挤压飞板3采用45#钢。4.一种基于权利要求1-3所述装置的金刚石爆炸挤压长大方法，其特征在于，所述的金刚石爆炸挤压长大的方法的步骤具体如下：a将低爆速炸药4平铺在挤压飞板3上；b在凹槽2内铺满小颗粒金刚石粉末；c通过拉动滑轮6调节挤压飞板3与基板1成角度0;d启动雷管5起爆低爆速炸药4，使得挤压飞板3在爆炸力作用下挤压基板2，获得含有大颗粒微米金刚石的粗产物；e将在d中获得的粗产物提纯，得到大颗粒微米金刚石。5.根据权利要求4所述的金刚石爆炸挤压长大方法，其特征在于，步骤a中，药层厚度H2为20_。6.根据权利要求4所述的金刚石爆炸挤压长大方法，其特征在于，步骤c中，所述的角度9为30°〜45°。7.根据权利要求4所述的金刚石爆炸挤压长大方法，其特征在于，低爆速炸药4为90%的粉状铵梯炸药及10%的木粉，所述的低爆速炸药4爆速为2000ms。8.根据权利要求7所述的金刚石爆炸挤压长大方法，其特征在于，所述的粉状铵梯炸药的粒径在1〜2wii之间，木粉的粒径在5〜10um之间。9.根据权利要求4所述的金刚石爆炸挤压长大方法，其特征在于，所述的小颗粒微米金刚石的尺寸在0•46〜3•21wn之间，大颗粒微米金刚石的尺寸在5〜10wn之间。

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