HPHT מייצרת יהלומים סינתטיים חלק 1

ליהלומים טבעיים יש קשיחות ומחסור קיצוניים, המשלבים תכשיטים וערך תעשייתי. אבל צוואר הבקבוק של כושר ייצור יהלומים טבעיים לא נשבר עד אמצע-המאה ה-20 עם הופעתה של "טכנולוגיית טמפרטורה ולחץ גבוה (HPHT)" - וציוד HPHT הוא הליבה "מכונת האם" לשכפול סביבת הליבה של כדור הארץ וייצור המוני של יהלומים סינתטיים.

 

HPHT ראשי תיבות של High Temperature and High Pressure Manufacturing Technology

 

חלק ראשון: עקרון הליבה

המהות של טכנולוגיית HPHT, המשכפלת את "תחום ייצור היהלומים" של ליבת כדור הארץ, היא לשחזר את תנאי ההיווצרות הטבעיים של היהלום בחלל מלאכותי ולקדם את ההמרה של מקור פחמן ליהלום.

• אמת מידה להיווצרות טבעית: יהלומים טבעיים נולדים בעומקים של 150-200 קילומטרים במעטפת, הדורשים טמפרטורות גבוהות של 1100-1500 מעלות צלזיוס ולחצים גבוהים של 4.5-6 GPa (כ-45,000 עד 60,000 פעמים לחץ אטמוספרי). אטומי פחמן מסודרים בסריג מעוקב ליצירת יהלומים בסביבה זו.

• לוגיקה הליבה של התרמודינמיקה: דיאגרמת פאזת הפחמן מראה שתחת לחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה, הגרפיט (צורת פחמן נפוצה) נמצא במצב מט-יציבי, ויהלום הוא השלב היציב. משימת הליבה של ציוד HPHT היא לבנות במדויק את "אזור יציב היהלום" הזה ולקדם את ההמרה הכיוונית של מקורות פחמן (כגון גרפיט)

 

 

חלק 2: ליבה טכנית -

שלושה מסלולים מיינסטרים של ציוד HPHT
ציוד HPHT משיג תנאים קיצוניים באמצעות "לחץ מכני+חימום חשמלי", ולמסלול הטכנולוגיה המיינסטרים יש הבדלי מיקום משמעותיים בגלל הבדלים מבניים.

 

1. מכונת לחיצה דו צדדית: כוח ראשי ממוסחר מוקדם

• מִבְנֶה: 2 בלוקים סדן טונגסטן קרביד ללחץ יחסי, חימום עמידות צינור מתכת.
• תכונות: מבנה פשוט, עלות נמוכה, אך פיזור לחץ לא אחיד, לא מסוגל לייצר גבישים בודדים גדולים.
• מיקום נוכחי:משמש בעיקר לייצור מוצרים-קטנים של אבקת מיקרו יהלומים ויהלום פולי-גבישי (PCD).

 

2. מכונת לחיצה עליונה שש צדדים: הליבה המוחלטת של התעשייה הנוכחית (בהנהגת סין)

• מִבְנֶה: שישה צילינדרים הידראוליים מניעים את הפטיש העליון של טונגסטן קרביד, אשר סוחט את מדיום הלחץ המעוקב (Yelaishi) משישה כיוונים, משיג באופן סינכרוני לחץ גבוה וחימום אחיד.
• יתרונות ליבה: פיזור לחץ אחיד, נפח חלל גדול, מתאים לייצור המוני תעשייתי (גבישים בודדים גדולים בדרגת אבני חן/כלי).

 

זרימת עבודה פשוטה:

• א. הרכבה: מקור פחמן (גרפיט בטוהר-גבוהה), זרז מתכת (ברזל/קובלט/ניקל), גביש זרע המוטבע בחלל פירופיליט;
• ב. הפעלת לחץ: שישה פטישים נדחפים קדימה בצורה סינכרונית, ויוצרים לחץ מים סטטי של 5-6 GPa בתוך החדר;
• ג. חימום: האלקטרודה מחושמלת ומחוממת למעל 1400 מעלות צלזיוס כדי להמיס את הזרז;
• ד. צמיחה: הזרז ממיס גרפיט ומזיר יהלום על גביש הזרע;
• ה. התגבשות: הסר את המוצר המוגמר לאחר קירור והפחתת הלחץ.

 

3. פיצול כדור/מכונת לחיצה מרובה-: מתמחה במחקר מדעי חדשני-.

• מִבְנֶה: 8 או יותר גושי סדן יוצרים משטח כדורי וסוחטים את החלל הכדורי.
• תכונות: לחץ המים הסטטי האחיד ביותר וכושר הסתגלות חזק של החדר, אך עלות הציוד גבוהה במיוחד (בעשרות מיליונים).
• מיקום: משמש למחקר-מתקדם על חומרים קשים וסינתזת יהלומים מיוחדת (לא ייצור המוני).

 

 

למחצית השנייה של השיתוף על השיטה והתהליך של ייצור יהלומים סינתטיים של HPHT, אנא המשיכו לשים לב לאתר זה. תודה על תמיכתך.