Hay dos procesos de producción principales para materiales ásperos de diamantes artificiales: método de alta temperatura y alta presión (HTHP) y método de deposición de vapor químico (CVD). El flujo del proceso se describe brevemente de la siguiente manera:
Método de alta temperatura y alta presión (HTHP)
1. Preparación de la materia prima: seleccione el grafito de alta pureza como fuente de carbono, que generalmente requiere que la pureza del grafito esté por encima del 99%. Al mismo tiempo, seleccione catalizadores de metal adecuados, como hierro, níquel, cobalto, etc. y sus aleaciones, para hacer hojas de catalizador o polvos de catalizador de ciertas formas y tamaños.
2. Ensamble el bloque de síntesis: ensamble el grafito y el catalizador en la cámara de síntesis de cierto orden y manera. En general, el grafito está envuelto en el medio del catalizador para formar una estructura específica para facilitar la reacción a alta temperatura y alta presión.
3. Síntesis de alta temperatura y alta presión: coloque el bloque de síntesis ensamblado en el equipo de alta temperatura y alta presión, aplique una alta presión de 5-6GPA a través del sistema hidráulico y use el dispositivo de calentamiento para elevar la temperatura a 1400-1600 ℃ . Manténgalo bajo esta condición por un período de tiempo, de modo que el grafito se convierta en diamante bajo la acción del catalizador de metal.
4. Enfriamiento y despresurización: después de completar la reacción de síntesis, la temperatura y la presión se reducen gradualmente para enfriar el material en la cámara de síntesis a la temperatura ambiente y la presión se reduce a la presión normal.
5. Separación y purificación del producto: el producto sintetizado se saca de la cámara de síntesis, y las impurezas sin reaccionar como el catalizador de grafito y metal se eliminan mediante tratamiento químico, trituración mecánica y otros métodos para obtener material áspero de diamante artificial.
Deposición de vapor químico (CVD)
1. Preparación del sustrato: seleccione Materiales de sustrato adecuados, como silicio, molibdeno, tungsteno, etc., y pre-trate el sustrato mediante la limpieza, el pulido y otros pretratamientos para mejorar la calidad de deposición y la adhesión del diamante en el sustrato.
2. Mezcla e introducción de gas: mezcle metano, hidrógeno y otros gases en una cierta proporción e introduce en la cámara de reacción a través de un sistema de administración de gases. Entre ellos, el metano se usa como fuente de carbono, y el hidrógeno se usa para ajustar la atmósfera de reacción y promover el crecimiento del diamante.
3. Excitación de plasma: en la cámara de reacción, el plasma se genera por microondas, frecuencias de radio, arcos de CC y otros métodos para disociar y excitar el gas mixto para formar un entorno plasmático que contiene partículas activas como átomos de carbono y átomos de hidrógeno.
4. Deposición y crecimiento de diamantes: bajo la acción del plasma, los átomos de carbono se adsorben, difunden y se depositan en la superficie del sustrato, creciendo gradualmente en cristales de diamantes. La tasa de crecimiento y la calidad del diamante se pueden controlar mediante parámetros de control con precisión, como la temperatura de reacción, el flujo de gas y la potencia de plasma.
5. Recolección y procesamiento del producto: después de completar la deposición, el sustrato se elimina de la cámara de reacción, y los diamantes depositados en el sustrato se recolectan y se procesan preliminarmente, como la limpieza y el corte, para obtener material áspero de diamante artificial.
