فرآیندهای تولید الماس

جریان اصلی فرآیندهای تولید الماس مصنوعی شامل فشار بالا با دمای بالا (HPHT) و رسوب بخار شیمیایی (CVD) است. فرآیندهای کمتر رایج شامل روش های انفجاری هستند و روش های نوظهور هنوز در مرحله تحقیق و توسعه آزمایشگاهی هستند. جزئیات به شرح زیر است:

فشار بالا با دمای بالا (HPHT) - جریان اصلی فرآیند صنعتی فعلی
این اولین روش صنعتی شده و بالغ‌ترین روش تهیه الماس است و در حال حاضر روش اصلی تولید برای الماس‌های صنعتی-طبقه صنعتی و آزمایشگاهی با کیفیت- است.

اصل اصلی: شبیه سازی محیط طبیعی تشکیل الماس، تحت فشار بالا (5-7 گیگا پاسکال) و دمای بالا (1300{4}}1600 درجه)، از کاتالیزوری مانند نیکل، آهن یا کبالت برای ترویج بازآرایی اتم‌های کربن در پودرهای دی‌ماس با خلوص بالا استفاده می‌شود و مستقیماً آن را به گرافیت دی‌ماس با خلوص بالا تبدیل می‌کند. در تولید صنعتی، یک پرس هیدرولیک شش طرفه عمدتاً برای ارائه یک محیط فشار بالا پایدار استفاده می شود که قادر به خروج ده ها هزار تن فشار برای برآوردن نیازهای سنتز است.

مزایای فرآیند: فناوری بالغ، خروجی بالا و هزینه نسبتا کم. الماس سنتز شده دارای بلورینگی بالا و استحکام مکانیکی عالی است، مناسب برای تولید ساینده‌های صنعتی و ابزارهای برش، و همچنین برای پرورش الماس‌های تک بلوری با کیفیت-در اندازه بزرگ-تک کریستال-(Power Diamond از این فرآیند برای رشد یک الماس فوق‌العاده 156.47 اتمی استفاده کرد).

محدودیت ها: الزامات بسیار بالا برای مقاومت در برابر فشار تجهیزات؛ تهیه فیلم‌های الماس پیوسته-در اندازه بزرگ دشوار است.

رسوب بخار شیمیایی (CVD) - فرآیند هسته ای برای الماس های کاربردی

اساساً برای کاربردهای{0} بالا مانند فیلم‌های الماسی با مساحت بزرگ و زیرلایه‌های اتلاف حرارت نیمه‌رسانا:

اصل اصلی: در شرایط فشار کم/طبیعی، گازهای حاوی کربن- مانند متان و استیلن توسط پلاسما یا انرژی حرارتی فعال می‌شوند و آن‌ها را به گروه‌های کربن فعال تجزیه می‌کنند، که سپس روی سطح بستر رسوب کرده و رشد می‌کنند تا لایه‌های الماس/تک بلورها را تشکیل دهند. بر اساس روش های ورودی انرژی، CVD را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

مایکروویو پلاسما CVD (MPCVD): کیفیت رشد بالا، در درجه اول برای تهیه تک بلورهای با کیفیت بالا استفاده می شود، اما هزینه تجهیزات بالا است.

Hot Filament CVD (HFCVD): هزینه تجهیزات کم و رشد سریع، اما مستعد ایجاد ناخالصی.

DC Arc Plasma Jet CVD: نرخ رشد سریع و هزینه نسبتاً کمتر.

مزایای فرآیند: خلوص محصول بالا، قادر به تهیه لایه‌های نازک{0} یکنواخت با مساحت بزرگ است که آن را به فرآیند ترجیحی برای اتلاف حرارت نیمه‌رسانا و ابزارهای برش دقیق تبدیل می‌کند. در سال 2026 Huanghe Whirlwind اعلام کرد که هیت سینک های الماسی 8 اینچی خود با استفاده از این مسیر به زودی به تولید انبوه می رسد و Sifangda همچنین به قابلیت های ساخت بستر 12 اینچی دست یافته است.

وضعیت فعلی توسعه: کشور من پیشرفت‌هایی در فناوری ساخت-بزرگ داشته است. تیم دانشگاه جیلین با موفقیت در سال 2026 الماس تک کریستالی 2{3}}اینچی با کیفیت بالا- را تهیه کرد.