本发明涉及人造金刚石单晶制造，具体为一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法。
背景技术：
1、人造金刚石磨料作为“工业牙齿”，被广泛应用于钻、切、磨等工具中，在众多行业发挥重要作用，又因其具优异的导热性，近年又被应用于电子、半导体、航天航空行业等现代工业。目前合成金刚石单晶的装备主要两种方式：六面顶压机和两面顶压机；所谓六面顶高温高压装置是油压推动六个相互垂直的活塞同时向中心运动，每个活塞的端部固结一个硬质合金顶锤，六面顶装置相对两个活塞的轴线重合为一直线，三对活塞形成的三根直线在空间交于一点，这点称为设备的结构中心，同样装在活塞端部的六个顶锤应精确调整使其轴线在空间也应交于一点，该点称为汇力中心，设备工作时要努力实现以上两个中心重合，此外对于合成块来说存在一个质量中心，一个理想的工作状态要求以上三心合一，油压推动六个相互垂直的活塞同时向中心运动，每个活塞的端部固结一个硬质合金顶锤，合成金刚石单晶的六面顶压机是一种利用高温高压技术将碳源和金属催化剂经过长时间的反应，使其结晶形成金刚石钻石的设备，其工艺是通过对高温高压下的碳源施加均匀的六个面向性的力量，使得碳原子按照晶格排列的方式逐渐结晶形成金刚石钻石。两面顶压机包括单一超厚及多层材料构成的静态压缸、硬质合金顶锤等部分构成，其上、下横梁结构均使用钢板焊接制成，上横梁用于装置液压缸，通过法兰盘及螺栓联接固定，下横梁用于放置两面顶模具装置,其底部用支撑板固定于地面，压缸的活塞杆头端安装有压锤，工作台面上也固定一个压锤,活塞杆作用于上压锤使其下移，另外，压机工作台装有辅助装置，对模具进行固定和导向，在工作时，压锤分别从上、下方向对合成腔体施加压力，腔内传压介质径向流动被模具限制，从而形成超高压条件，两面压机的原理主要依赖于其双向加压基本结构和液压源提供的压力,通过活塞、缸体等部件的配合，以及硬质合金顶锤和压缸空间的精确控制，实现对材料的高效压缩，压机设备简单，压源的通用性能好，高压腔的容积较大，适用于生长优质粗颗粒单晶金刚石，易于实现装备的大型化，同样大小的高压腔体，两面顶压机的金刚石单产是六面顶的1.5～2倍，质量也优于六面顶。
2、六面顶压机制造的单晶制造成本虽远低于两面顶压机所制造的单晶成本，但其制造出的单晶品质远低于两面顶压机制造出的单晶品质，及制造单晶的转化率也远不如两面顶压机，且六面顶压机制造的瓶颈已经显现，现已有的6×60mn六面顶压机液压缸直径为1000mm,整机重量高达300吨，高度达7米以上。再继续大型化，重量、体积将更加庞大。制造、安装、运输、操作、维修将更加困难，制造、使用成本也随之增大。而两面顶压机制造单晶路线之所以没有获得大量普及，根源在于其昂贵的硬质合金高压缸及硬质合金顶锤耗材长期处于高消耗状态，导致两面顶压机制造单晶成本过高。
3、现有六面顶制造技术虽耗材消耗及生产成本低，但其制造的单晶品质较差，且同样腔体出炉的单晶单产远低于两面顶制造的单产，尤其是装备笨重、庞大，继续发展的空间到了天花板；两面顶制造技术虽多方面优于六面顶制造，但其高居不下的制造成本，严重制约着两面顶压机制造的发展。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，本发明通过结合两面顶与六面顶压机合成单晶的各自优势，简化合成单晶难度，通过可靠、耐用与方便的压缸保护设计，让单晶合成不再像六面顶工艺的繁琐，也不再有两面顶工艺的高制造门槛及成本高居不下的困扰，合成单晶难度大大降低；提高产能：合成腔体不再受制于传统六面顶难以大型化约束、及两面顶压缸难以推广普及的现状，可以数倍放大合成腔体，产能则数十倍提高；提高效率：相同压机，减少压缸壁厚，腔体增大，同时可加大主缸压力；单产自然提高：提高整机压力功率，加大压缸尺寸，大幅扩大腔体空间，单产效率数倍增加；提高品质：合成单晶的压腔获得侧围强化的充分保障后，合成单晶的主压力自然可以获得提高和延长，给高品质单晶合成工艺提供更可靠、有效和更大的保证；降低成本：压缸与顶锤的使用寿命大幅度提高，在夹块抱紧下的压缸使用次数提高数大幅提高，替代昂贵复杂的复合及缠绕式压缸，大大降低压缸成本，同时降低压缸爆裂引起顶锤的损坏、产品的报废及产能的减少，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，包括如下步骤；
3、步骤s1：确保抱紧环等分成的若干个抱紧夹块相对称的中心与上下主压缸的对称中心重合一致；
4、步骤s2：开启四周围绕的环绕高压油缸，在环绕高压油缸的油压的推动下，通过高压活塞传动，环绕合成单晶模块外围均匀分布的若干个抱紧夹块和抱紧夹块端部的硬质合金压缸同时向中心运动，通过外围环绕高压油缸的夹持，使抱紧夹块紧紧抱死硬质合金内环压缸；
5、步骤s3：开启上端高压油缸使上部的硬质合金顶锤向下平移，与工作台面上固定的下部的硬质合金顶锤配合，分别从上、下方向对合成腔体施加压力，两个硬质合金顶锤与若干个环绕的抱紧夹块紧紧抱死的硬质合金内环压缸腔配合，内传压介质横向、纵向和径向流动均被模具限制，从而形成超高压条件；
6、步骤s4：等待合成单晶完成后，开启上端高压油缸使上部的硬质合金顶锤向上平移；
7、步骤s5：开启四周围绕的环绕高压油缸，在环绕高压油缸的油压的作用下，环绕合成单晶模块外围均匀分布的若干个抱紧夹块和抱紧夹块端部的硬质合金压缸同时向外围运动，漏出合成好的合成单晶模块，取出单晶。
8、优选的，所述抱紧夹块和抱紧夹块端部的硬质合金压缸有两个，所述抱紧夹块外均匀分布的环绕高压油缸有两个，所述硬质合金压缸为完整的内压缸环二等分而成。
9、优选的，所述抱紧夹块和抱紧夹块端部的硬质合金压缸有三个，所述抱紧夹块外均匀分布的环绕高压油缸有三个，所述硬质合金压缸为完整的内压缸环三等分而成。
10、优选的，所述抱紧夹块和抱紧夹块端部的硬质合金压缸有四个，所述抱紧夹块外均匀分布的环绕高压油缸有四个，所述硬质合金压缸为完整的内压缸环四等分而成。
11、优选的，所述抱紧夹块采用钨钴合金制成、陶瓷材料。
12、优选的，所述抱紧夹块采用钨镍合金制成。
13、优选的，所述抱紧夹块采用碳化硅制成。
14、优选的，所述抱紧夹块采用氮化硅制成。
15、优选的，所述抱紧夹块和硬质合金顶锤表面均安装有叶腊石。
16、优选的，所述合成单晶模块中部安装有导电环。
17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18、1、简化合成单晶难度：本发明通过结合两面顶与六面顶压机合成单晶的各自优势，简化合成单晶难度，通过可靠、耐用与方便的压缸保护设计，让单晶合成不再像六面顶工艺的繁琐，也不再有两面顶工艺的高制造门槛及成本高居不下的困扰，合成单晶难度大大降低；
19、2、提高产能：本发明的合成腔体不再受制于传统六面顶难以大型化约束、及两面顶压缸难以推广普及的现状，可以数倍放大合成腔体，产能则数十倍提高；
20、3、提高效率：相同压机，减少压缸壁厚，腔体增大，同时可加大主缸压力；单产自然提高：提高整机压力功率，加大压缸尺寸，大幅扩大腔体空间，单产效率数倍增加；
21、4、提高品质：合成单晶的压腔获得侧围强化的充分保障后，合成单晶的主压力自然可以获得提高和延长，给高品质单晶合成工艺提供更可靠、有效和更大的保证；
22、5、降低成本：压缸与顶锤的使用寿命大幅度提高，在夹块抱紧下的压缸使用次数提高数大幅提高，替代昂贵复杂的复合及缠绕式压缸，大大降低压缸成本，同时降低压缸爆裂引起顶锤的损坏、产品的报废及产能的减少。
1.一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：包括如下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)和抱紧夹块(2)端部的硬质合金压缸(3)有两个，所述抱紧夹块(2)外均匀分布的环绕高压油缸有两个，所述硬质合金压缸(3)为完整的内压缸环二等分而成。
3.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)和抱紧夹块(2)端部的硬质合金压缸(3)有三个，所述抱紧夹块(2)外均匀分布的环绕高压油缸有三个，所述硬质合金压缸(3)为完整的内压缸环三等分而成。
4.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)和抱紧夹块(2)端部的硬质合金压缸(3)有四个，所述抱紧夹块(2)外均匀分布的环绕高压油缸有四个，所述硬质合金压缸(3)为完整的内压缸环四等分而成。
5.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)采用钨钴合金制成、陶瓷材料。
6.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)采用钨镍合金制成。
7.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)采用碳化硅制成。
8.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)采用氮化硅制成。
9.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述抱紧夹块(2)和硬质合金顶锤(4)表面均安装有叶腊石(7)。
10.根据权利要求1所述的一种降低人造金刚石单晶制造成本的方法，其特征在于：所述合成单晶模块(5)中部安装有导电环(6)。
