148372. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gyémántok szintétikus előállítására

2 148.372 lelnek meg, akkor a grafit az említett oldószerben fel fog oldódni és telített oldatot képez. Az ily módon létrejövő szén-oldat képviseli a fentebb említett kívánatos közbenső állapotot. Ahhoz, hogy az oldási folyamat hatásosan végbemenjen, kívánatos, sőt valószínűleg szükséges is, hogy a szenet oldó anyag megolvadt állapotban legyen jelen. Ez a követelmény meghatározza az eljárás gyakorlatilag tekintetbejövő alsó hőmérsékleti határát. Most azután az szükséges, hogy a szénatomokat e közbenső állapotból a gyémánt alakba való átmenetre késztessük. Ezt azáltal érhetjük el, hogy az oldatban a szénatomoknak a szén gyémántfázisához viszonyítva túltelített állapotát idézzük elő. Szükség van a túltelítettségnek egy bizonyos kritikus fokára ahhoz, 'hogy a kristályosodás önmagától bekövetkezzék és hogy legyőzzük a magképződés energia-gátját. Nem sikerült eddig a túltelítettség e kritikus fokának értékét mérés útján meghatározni, ez az érték azonban bizonyos fokig függ a magképződésre kedvező vagy kedvezőtlen feltételek fennállásától, valamint az alkalmazott oldószer minőségétől. Nyilvánvaló tehát, hogy az eljárás sikerének lényeges feltétele az, hogy biztosítva legyen annak a szén mennyiségnek a jelenléte, amely szükséges ahhoz, hogy az oldószer szénnel teljesen telítve legyen, ahhoz ' a gráfitos szénhez viszonyítva, amely jelen van abban a zónában, ahol a grafit-állapotú szén termodinamikailag nem stabil; így tehát azután, amint a fennálló fizikai feltételek a később tárgyalandó módon megváltoznak, a gyémánt számára stabil zónán belül túltelítettség következik be és így a gyémántképződésre kedvező feltételek fognak beállni. Ez azonban önmagában még nem elegendő. A fennálló feltételeknek olyanoknak kell még emellett lenniö'k, hogy az oldatban jelenlevő atomos állapotú szén ne vegyüljön más jelenlevő elemekkel olyan vegyületekké, amelyek a szén fázisdiagramjának ebben a zónáiában stabilabbak a gyémántnál. Ennek a követelménynek a fennállása korlátokat szab az alkalmazásra kerülő oldószer 'megválasztása terén. Ha már most gyémánt képződött olyan hőmérsékleti és nyomási feltételek mellett, amelyeknél a gyémánt képezi a szén stabil fázisát, akkor szükségessé válik a hőmérsékletnek lényegileg szobahőmérsékletre, a nyomásnak pedig a légköri nyomásra való csökkentése, hogy a képződött gyémánt a nyomás alatt tartott kamrából kinyerhető legyen. A szobahőmérséklet és a légköri nyomás azonban olyan feltételeket képeznek. amelyek mellett a gyémánt a szén instabil fázisa elkerülhetetlen ezért, hogy a rendszer állapota keresztezze a fázis-diagram egyensúlyi vonalát és a gyémánt olyan feltételek közé kerüljön, amelyek mellett a nyomás csökkentésével termodinamikailag instabil állapotba kerül. Annak érdekében, hogy a gyémántnak grafittá való visszaalakulása elkerülhető legyen, a hőmérsékleti és nyomási viszonyok változtatásának oly módon kell végbemennie, hogy ennek a visszaalakulásnak a reakciósebessége elhanyagolhatóan kicsiny legyen. Ismeretes pl. az, hogy bár 1000 C° alatti hőmérsékleteken a gyémánt semmilyen nyomáson nem stabil, a grafittá való visszaalakulás ilyen viszonyok között mégsem következik be. így tehát, ha a rendszer hőmérsékletét kb. 1000 C° alá csökkentjük, mielőtt a nyomást lecsökkentenők, nem fog észrevehető visszaalakulás bekövetkezni. Gyakorlati szempontból figyelembe veendő továbbá az is, hogy a gyémánt kb. 600 C° feletti hőmérsékleteken levegőn oxidálódik. Szükséges ezért, hogy a gyémánt levegőnek történő kitétele előtt, a hőmérsékletet ennél az értéknél alacsonyabbra csökkentsük. A találmány szerinti eljárás lényege tehát az, hogy nyomás és hő egyidejű alkalmazása közben atomos szén telített oldatát hozzuk létre olyan oldószerben, amely nem képes a szénnel a szén fázis-diagramjának a gyémánt-^grafit egyensúlyi vonala feletti zónájában az alkalmazott nyomás és hőmérséklet esetén a gyémántnál termodinamikailag stabilabb vegyületet létrehozni; ezután az oldatnak a túltelítetté válását biztosítjuk ill. engedjük beállni, miközben az oldat legalább egy része a fázis-diagram e zónájának megfelelő állapotban van, és ezáltal elérjük, hogy a szénnek az oldatban jelenlevő feleslege kikristályosodjék gyémánt alakjában az oldatból ill. az oldatnak az említett zónába eső állapotú részéből; majd. a gyémánt képződése után a hőmérsékletet és a nyomást lényegében a légkörinek megfelelő értékre csökkentjük, oly módon, hogy a gyémánt észrevehető mértékben ne alakuljon vissza grafittá és ne oxidálódjék azáltal, hogy kb. 600 C° feletti hőmérsékleten levegővel kerül\érintkezésbe. Az eljáráshoz alkalmazható szén eredeti alakja igen széles határok között változhat. Kiindulhatunk grafitból is, alkalmazható azonban valamely szénvegyület is, amely irreverzibilis bomlás útján atomos szenet képes szolgáltatni, mint pl. valamely szénhidrogén vagy valamely karbid, pl. sziliciumkarbid. Alkalmazhatók különböző oly vegyületek keverékei is, amelyek közül legalább az egyik szénvegyület. Ha az ilyen keverékekben nem csupán szénvegyületek vannak jelen, akkor a szenet nem tartalmazó vegyületnek ill. vegyületeknek a szerepe az lehet, hogy elősegítsék a széntartalmú vegyület ill. vegyületek szenet szolgáltató bomlását. Ezt a szerepet a jelenlevő oldószer is betöltheti. Ami az oldószert illeti, ez valamely fém vagy ötvözet lehet, amely az alkalmazandó hőmérsékleti és nyomási viszonyok mellett folyékony fázisban van és amely nem képez a szénnel ilyen feltételek mellett stabil karbidot; alkalmazható kiinclulőanyagkét valamely olyan vegyülete is az oldószerként felhasználható fémnek, amely az eljárás során elbomlik és ily módon képezi a kívánt fémet ill. ötvözetet. Azok a hőmérséklet- és nyomás-feltételek, amelyek szükségesek az atomos szénnek az oldószerben való oldódásához és túltelített oldat létrehozásához, pontosan nem adhatók előre meg; 'mindenesetre olyan hőmérsékletre van szükség, amelyen az oldószer megolvadt állapotban van jelen, valamint olyan nyomásra, amely legalábbis elegendő ahhoz, hogy a gyémántstabil alakban legyen