HPHT는 합성 다이아몬드 파트 1을 제조합니다.

천연 다이아몬드는 보석과 산업적 가치가 결합된 극도의 경도와 희소성을 갖고 있습니다. 그러나 천연 다이아몬드 생산 능력의 병목 현상은 20세기 중반에 이르러서야 '고온·고압(HPHT) 기술'이 등장하면서 해소되지 않았으며, HPHT 장비는 지구의 핵심 환경을 재현하고 합성 다이아몬드를 대량 생산하는 핵심 '모기'입니다.

 

HPHT는 고온 및 고압 제조 기술을 나타냅니다.

 

1부: 핵심 원칙

지구 핵의 '다이아몬드 생성장'을 재현하는 HPHT 기술의 핵심은 인공 공동 내에서 다이아몬드의 자연적인 형성 조건을 재현하고 탄소원의 다이아몬드로의 전환을 촉진하는 것입니다.

• 천연 형성 기준: 천연 다이아몬드는 맨틀의 깊이 150~200km에서 태어나며, 1100~1500°C의 고온과 4.5~6GPa(기압의 약 45000~60000배)의 높은 압력이 필요합니다. 이 환경에서 탄소 원자는 입방 격자로 배열되어 다이아몬드를 형성합니다.

• 열역학 핵심 논리: 탄소 상태 다이어그램은 고압 및 고온에서 흑연(일반적인 탄소 형태)이 준안정 상태이고 다이아몬드가 안정 상태임을 보여줍니다. HPHT 장비의 핵심 임무는 이 "다이아몬드 안정 영역"을 정확하게 구성하고 탄소원(예: 흑연)의 방향 전환을 촉진하는 것입니다.

 

 

파트 2: 기술 핵심 -

HPHT 장비의 세 가지 주요 경로
HPHT 장비는 "기계적 가압+전기 난방"이며 주류 기술 경로는 구조적 차이로 인해 상당한 위치 차이가 있습니다.

 

1. 양면압착기 : 초기 상용화 주력

• 구조: 상대압력, 금속관 저항 가열을 위한 2개의 텅스텐 카바이드 앤빌 블록.
• 특징: 구조가 간단하고 가격이 저렴하지만 압력 분포가 고르지 않아 큰 단결정을 생산할 수 없습니다.
• 현재 위치:주로 다이아몬드 미세분말 및 다결정 다이아몬드(PCD)의 소형-제품 제조에 사용됩니다.

 

2. 현 산업의 절대핵심인 6면탑프레스기(중국주도)

• 구조: 6개의 유압 실린더가 텅스텐 카바이드 탑 해머를 구동하여 6방향에서 입방 압력 매체(Yelaishi)를 압착하여 동시에 고압 및 균일한 가열을 달성합니다.
• 핵심 장점: 균일한 압력 분포, 큰 캐비티 부피, 산업 대량 생산에 적합(보석/공구 등급 대형 단결정).

 

단순화된 작업 흐름:

• 에이. 조립: 탄소원(고-순도 흑연), 금속 촉매(철/코발트/니켈), 납석 공동에 내장된 종자 결정;
• 비. 가압: 6개의 해머가 동시에 앞으로 밀려 챔버 내부에 5-6GPa의 정수압을 형성합니다.
• 기음. 가열: 전극에 전기를 공급하고 1400℃ 이상으로 가열하여 촉매를 녹입니다.
• 디. 성장: 촉매는 흑연을 용해시키고 종자 결정에 다이아몬드를 침전시킵니다.
• 이자형. 결정화: 냉각 및 압력 감소 후 완제품을 제거합니다.

 

3. 분할 볼/다면{1}}프레싱 기계: 최첨단 과학 연구에 특화된-기술입니다.

• 구조: 8개 이상의 앤빌 블록이 구형 표면을 형성하고 구형 공동을 짜냅니다.
• 특징: 가장 균일한 정수압과 강력한 챔버 적응성을 가지나 장비비용이 매우 높음(수천만대).
• 포지셔닝: 초경질 재료 및 특수 다이아몬드 합성에 관한 최첨단-연구에 사용됩니다(비대량 생산).

 

 

HPHT 합성다이아몬드 제조방법 및 공정에 대한 공유의 후반부에도 본 홈페이지를 많은 관심 부탁드립니다. 귀하의 지원에 감사드립니다.