小型化顶锤在合成金刚石过程中的应用

陈孝鹏，许俊杰，鲁森远，刘 杰

(郑州华晶金刚石股份有限公司, 郑州 450001)

1 引言

金刚石材料因为具有超高的硬度，导热性极好，比较低的热膨胀系数[1]等特点，所以在高温恶劣难加工的工况下磨削性能属于材料中的佼佼者；而开采天然钻石作为磨料磨削工程使用，不仅破坏环境，并且从经济效益上来说极其不划算；所以从上世纪开始，众多的科研人员都在研究如何模拟天然的高温高压来制造金刚石。经过几十年的技术积累，合成金刚石的技术已经日渐成熟，我国普遍采用铁钴镍等金属作为催化剂[2]，采用旁热式加热方式通过合成块内部的加热器来提供高温[3]，使用国产铰链梁六面顶压机配合耐高温高压的硬质合金顶锤[4]产生高压，所以，硬质合金顶锤一直在合成金刚石的过程中起着重要的作用。

我国的铰链梁六面顶压机所使用的顶锤材料主要以YG8硬质合金为主，顶锤内部含有92%的WC以及8%的Co，属于中颗粒硬质合金；硬质相WC含量保证了硬质合金顶锤的抗压性能要求，粘结相Co的含量较低在一定程度上影响了顶锤的抗拉强度，在Co含量一定的情况下，WC的晶粒度越细则相应的硬质合金顶锤的密度、硬度以及抗压强度越高；而我国的硬质合金顶锤使用寿命约为5000次左右，十万克拉金刚石顶锤消耗>3kg，主要原因是这些都与缸梁大型化[5]导致的硬质合金顶锤单体重量增大有关，现在单个硬质合金顶锤的重量都大于35千克了，与之配套的六面顶压机正在迅速大型化，市场上缸径800mm压机现如今已经大规模的投产，最大的缸体直径已经达到1000mm[6]。目……