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| 乘勝追擊，攻克合成工藝、頂錘壽命關-造金剛石研制成功 |
| 發布時間：2014/7/25 |
| 人造金剛石研制成功是科學試驗邁開的可喜的一步，使我們打破了對人造金剛石合成技術的種種迷信。當時擺在我們面前有兩種意見:一種意見認為我們所的任務已經完成，三個單位合作亦己結束，下一步應交給別單位干，搞接力賽；另一種意見則認為應繼續在61型裝置的基礎上穩定工藝、提髙產量，推廣到生產中去，我們堅持了后一種意見，并得到了研究所領導的支持。我們決定在61型裝置上摸索出一整套合成工藝方法并盡快推廣生產，趕在六面頂中間試驗投產前，為國家提供一批金剛石磨料。我們分析了在61型裝置上要推廣生產，必須要解決‘三低’(成功率低、轉化率低、頂錘壽命低)，實質上就是要解決合成工藝和頂錘壽命兩大關鍵。首先要改進合成工藝，提髙合成成功率和轉化率，當時的轉化率僅達1%，每次得量僅0.01克拉，因此必須在合成工藝上下功夫。實踐證明在一定壓力和溫度條件下，觸媒材料對合成金剛石影響是很大的，能不能找到一種比NiCr合金更好的觸媒材料呢?我們以笫八族金屬為基體，選擇了十多種合金，進行了近200次試驗，結果表明NiCrFe合金較好,成功率、轉化率有了一定的提髙，但還達不到預期的指標，(部下達指標:轉化率20%-25%),困難還是很大的。通過總結工作、仔細觀察和分析，為什么同樣材質的觸媒有的能長金剛石，有的卻不能長金剛石，在不能長金剛石的情況下，往往合金與石墨不發生作用，形成所謂光板。通過分析，我們認識到除了溫度、壓力的影響外，還有一個觸媒表面的活性的問題。當我們用酸處理除去合金表面氧化皮后，表面有一層白色薄膜，用刀子刮掉這層薄膜，試驗效果就好，證明這層薄膜是有害物質。我們就用蒸餾水沖洗酸處理的合金表面，把殘留合金表面的酸根離子洗掉，通過這樣的操作方法，就能使合成成功率達到100%(這就成為后來推廣生產時，采用軋制合金和酸處理、球磨表面等一套工藝條件的依據)。在提髙合成成功率的基礎上，選擇合理的組裝形式，減小縱向溫度梯度，選擇有利金剛石生長的石墨材料，增加合金與石墨片的接觸表面等措施使轉化率達到24%。雖然合成成功率和轉化率有了大幅度的提髙，但單次產量仍然達不到投產要求，通過試驗分析了溫度在試驗腔內的分布情況，采取了逐步擴大試驗腔體的辦法，試驗證明將試棒擴大到5mm，對壓缸的壽命影響不大，而合成產量卻提髙了幾倍，單次產量達到0.65克拉,最髙可達1克拉上，這就為200噸級二面頂裝置推廣生產打下堅實基礎。
合成試驗經過一系列努力，基本上穩定了工藝，但又出現頂錘壽命太短的問題，有時一天就壞了三個錘，每亇頂錘成本要300元，加工還十分吃力(當時還沒有金剛石砂輪),這無論從加工能力和和經濟核算上考慮都是不行的。那么影響頂錘使用壽命的關鍵是什么呢?分析頂錘破裂的現象都是半邊劈開或局部碎裂，使我們初步認識到在現有的材質和燒結工藝下，造成頂錘破裂的主要原因是上下頂錘對中情況不好，局部錐面受力過大,因此我們就從操作上下功夫，提髙導向精度和降低壓機噸位，使錐面受力均勻并減小錐面受力，壓機噸位從170T降低到160T。通過大量試驗驗證，頂錘壽命由原來29次提髙到150最髙過315次。單次合成產量的提髙和頂錘壽命的解決，就使人造金剛石成本大大降低，各項技術經濟指標基本上達到了推廣投產的要求。 |
