用于高压高温压机的合成垫片材料 |
|||||||
申请号 | CN201580018418.8 | 申请日 | 2015-04-01 | 公开(公告)号 | CN106660872A | 公开(公告)日 | 2017-05-10 |
申请人 | 摩根先进陶瓷公司; | 发明人 | R·克拉克; G·哈兰德; M·帕沃尼; | ||||
摘要 | 用于高压高温压机的 垫片 材料,其包含:‑一定比例的 粘土矿物 ‑一定比例的硬质材料,用于提高粘土矿物的 粘度 ‑一定比例的 粘合剂 ,选自 硼 酸盐粘合剂、 磷酸 盐 粘合剂及其混合物。 | ||||||
权利要求 | 1.用于高压高温压机的垫片材料,其包含: |
||||||
说明书全文 | 用于高压高温压机的合成垫片材料[0001] 本发明涉及用于高压高温(HPHT)压机的合成垫片材料,并且涵盖由这种材料制成的垫片。 [0002] HPHT压机被应用于若干应用中,但是其中的一个主要应用在于合成金刚石的制造或生长。在这样的应用中,需要使垫片材料可以耐受所涉及的高压和高温(例如约1500℃的温度和6GPa的压力或者更大)。 [0003] 典型地,这样的垫片可以具有不同的形式(例如但不限于立方形、圆柱形或者更加复杂的形式,以适应压机的几何形状)。 [0004] 这样的垫片材料及其制备方法公开于US5858525和US6338754,其内容在本文通过引用而被引入。 [0005] US5858525公开了在垫片组合物中使用粘合剂,所述粘合剂包括“包括硅酸钠、丙烯酸共聚物、阿拉伯胶、波特兰水泥等的材料组”。US6338754使用硅酸钠粘合剂。本申请人提出改进的粘合剂体系。 [0006] 本发明包括垫片材料,其包含: [0007] ·一定比例的粘土矿物 [0008] ·一定比例的硬质材料,用于提高粘土矿物的粘度 [0010] 粘土矿物是指细小粒度的硅酸盐材料。粘土矿物的非穷举列表在US5858525中提供,其中所列出的通过引用而被引入。 [0011] 粘土矿物与硬质材料的比例可以(但并不必须)位于1-10∶10-1的相应比率中。 [0012] 粘合剂与粘土矿物和硬质材料的组合量的比例可以(但并不必须)位于1∶1-100的相应比率中。 [0013] 粘土矿物、硬质材料和粘合剂的总量可以占垫片材料的70-100重量%范围。 [0016] 硼酸盐粘合剂体系可以(但并不必须)是硼酸和水的溶液,包括液体和固体两种形式。由这样的混合物形成的溶液可以是过饱和的形式,加热至高于室温,并在高温下与其它成分结合。 [0017] 磷酸盐粘合剂可以(但并不必须)是通过使磷酸与贫溶氧化物或氧化物矿物的反应来形成的。磷酸盐粘合剂可以包含固体和液体两种组分,但是便利地,可以使用仅包含固体组分的粘合剂。典型的磷酸盐粘合剂包括磷酸镁和磷酸铝,但是可以使用其它的磷酸盐粘合剂。 [0019] 垫片材料的制造可以包括分散固体组分、使其共混和压制的步骤。 [0020] 固体组分可被分散于溶液(例如硼酸/硼砂的水溶液)中,并喷雾干燥以提供分散的并充分混合的材料,其将在压力下流动。一旦粘合剂凝固,将避免这样的易于流动。 [0021] 固体组分可被粒化以确保分布的一致性和改善的压制性能。 [0022] 压制可以包括单轴压制或者等压压制,或者在压制产品中提供需要的密度的任何形式的压制。 [0023] 典型的组成可以是: [0024] 粘土矿物60-90重量% [0025] 硬质材料5-35重量% [0026] 粘合剂5-25重量% [0027] 并且例如可以包含: [0028] 粘土矿物65±4重量% [0029] 硬质材料15±5重量% [0030] 粘合剂5-25重量%。 [0031] 粘土矿物和硬质材料的典型组合包括但不限于: [0032] ·滑石和石榴石 [0033] ·叶蜡石和石榴石 [0034] ·滑石和锆 [0035] ·叶腊石和锆 [0036] 然而,如下的组合通常应当被认为是落入本发明的范围内: [0037] ·每种粘土矿物或其组合;与 [0038] ·每种硬质材料及其组合;与 [0039] ·每种硼酸盐或磷酸盐粘合剂及其组合。 [0040] 粘土和硬质材料可以具有细小粒度,例如-200目或者-230目或者-270目或者-325目或者甚至更小。然而,更加粗糙的粒度并未被排除。实施例 [0041] 在下文的实施例中: [0042] ·滑石被用作粘土矿物[商用等级“Nicron554”,购自Emerys。其为-325目材料,平均粒度为3微米]; [0043] ·使用-220目碳化硅,尽管更小的材料为优选的; [0044] ·实施例#1至#3为预言的实施例。 [0045] 下文示出的实施例#2、#4和#5的粉末通过使用热水来制造以溶解硼酸,随后添加其它成分,之后干燥以形成粉末。 [0046] 随后在实验室单轴Carver压机中将这种粉末压制到约103MPa(15,000psi)的压力,从而形成用于进行评价的试样盘。 [0047] 发现所制备的盘为固结的。 [0048] 通过在研钵和碾槌中压碎回到可压制粉末来评估盘的脆性,其显示出更高的粘土含量(在这些例子的情况中为滑石)改善了材料,实施例#4和#5与实施例#2相比表现得更加易碎。 [0049] #1 #2 #3 #4 #5 滑石 65% 65% 45% 45% 60% B4C 15% 0% 25% 0% 0% SiC 0% 15% 0% 25% 20% 硼酸 20% 20% 30% 30% 20% 总计: 100% 100% 100% 100% 100% [0050] 对于磷酸盐粘合剂,预期的实施方案包括: [0051] [0052] [0053] 这些实施例和预期的实施方案指示根据本发明可以制备的材料,并且本发明不限于此。 |