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优质工业金刚石高温高压合成的研究
优质工业金刚石高温高压合成的研究
引言
金刚石是天然界中最硬的物质之一，与其它材料相比，金刚石具有很高的抗磨损性和热传导性能，在各种工业应用领域得到了广泛的应用。在工业生产中，尤其是在锐器、刀具、机床等领域，金刚石磨具已成为替代传统工具的理想材料之一。但天然金刚石资源有限，价格昂贵，因此研究金刚石的合成方法对于大量生产优质工业金刚石具有非常重要的意义。
本论文主要介绍了金刚石的高温高压合成技术和优质工业金刚石的提取方法。
高温高压合成技术
高温高压合成技术是一种通过高压、高温条件下将石墨等合成原料转变为金刚石的方法。它是通过在钢制装置中通过电加热或者燃气加热使晶体生长、合成金刚石的技术，又称为Bridgman-pressure法。
其基本原理是将石墨与金属触媒（如Ni、Fe等）放置于高温高压环境下，进行低温下的钻石生长，一般最高温度可以到达1400℃，同时要保持高压，一般是5GPa以上。在这种高温高压环境下，石墨会转变成钻石。在经过4-5小时的生长后，大颗粒钻石结晶体形成，这时可用冷却剂缓慢降温，使钻石结晶体比较完整。
高温高压合成技术是目前金刚石合成技术中主要的一种方法。它具有原料易获得、生产效率高、质量稳定等优点。但同时该方法需要投入大量资金，并且存在较大的难度和风险。因此，对于优质工业金刚石的制造有着很大的技术挑战。
优质工业金刚石的提取方法
提取优质工业金刚石主要有以下两种方法。
一、传统的分选挑选法
传统的分选挑选法主要是手工分选，通过机器挑选出较为完整的金刚石颗粒。这种方法简单易行，但效率低，且存在较大的生产难度和人力劳动成本较高等问题。
二、化学还原法
化学还原法是钻石提炼的一种新技术，它具有比较高的效率和可重复性。该方法主要的原理是有选择性地将金刚石中的杂质去除掉，从而提高提纯度。该方法通过将钻石样品先用氧气或氢气高温氧化，然后在高温下进行还原，去除其中的杂质（如氧气、氮气、氢气、碳等），最终获得高纯度的金刚石。
该方法的优点在于能够对原材料进行有选择性的还原处理，改善了原有的物化性能，而且实现生产操作的可重复性和连续性，提高生产效率。但同时，该方法成本较高，对于设备、技术要求相对较高，一般只适用于大规模生产。
结论
高温高压合成技术是获得优质工业金刚石的主要方法之一。该方法通过高压和高温的作用，将石墨原料转变为钻石，而且此过程可以高效而又稳定地进行。同时，利用化学还原法也能够获得优质工业金刚石，同时在制备的过程中还能够革新旧有技术，实现效率、质量的大幅提高。因此，钻石制品生产厂家应根据实际情况选用合适的提取方法，提高自身的工艺水平，生产出更加优良的工业金刚石。