专利名称：合成人造金刚石无钻减镍触媒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合成人造金刚石用无钴减镍触媒。
目前国内大量使用的合成粗颗粒高强度人造金刚石片状触媒为Ni70Mn25Co5，国外则多用Co95Fe5。合成细颗粒人造金刚石所用的较优良的粉末触媒为Ni75Mn15Co10。上述触媒的镍、钴总含量均在75%以上。而且Co95Fe5触媒除了制作难度大，生产成本高外，由于其熔点高，合成人造金刚石的压力、温度和顶锤消耗亦高。因此在国内触媒生产技术装备不够先进和顶锤质量不过硬的情况下，目前不宜大量推广应用。我国镍、钴材料价格昂贵，资源短缺，现行触媒对镍、钴的需求曾出现过，今后亦随时有可能出现很大的危机。因此，寻求不含或少含镍、钴的新型触媒，是超硬材料发展中一项极待解决的任务。
本发明的目的旨在提供一种性能良好的合成人造金刚石用无钴减镍触媒，该触媒既能达到或超过国内通用的Ni70Mn25Co5合成人造金刚石的效果，又适宜在国内金刚石行业六面顶锤液压机上大量推广应用。
本发明所涉及的合成人造金刚石用无钴减镍触媒，其化学成分为(重量)镍50-72%，锰15-28%，另外还含有钛、钒、铬、铁、硅、铜之中的一种或两种以上，其合计含量为2.5-30%。
该发明触媒合金元素的作用以及成分范围确定的理由如下镍镍为面心立方，其晶格类型、晶胞常数、密排晶面以及密排晶面上的原子间距均与金刚石相似，在5.7-6GPa，1400℃即可很好地促进石墨向金刚石转化，因此，镍是制作合成人造金刚石触媒的重要元素。但镍的熔点较高，触媒中含过高的镍，将使合成人造金刚石的压力和温度偏高。综合考虑到镍资源的短缺，合金的熔点以及镍作触媒的重要作用，本发明设定镍含量为50-72%。
锰锰具有促进石墨碳向金刚石转变的一切要素，尤其是在触媒的熔点降低和增加石墨碳的溶解度二个方面更为突出，故锰也是人造金刚石触媒的重要元素之一。但是，随着锰含量的增加，所产出的金刚石有产量增加而粒度及强度降低的趋势。依据试验结果，本发明将锰设定为15-28%。
钛、钒、铬、铁、硅、铜是考虑到合金化后，合金的晶体结构与金刚石的晶体结构相对应，并有利于提高金刚石的强度而配人的。本发明中，上述元素的合计含量设定为2.5-30%。
本发明合成人造金刚石用无钴减镍触媒的生产工艺如下在25kg真空中频感应电炉中进行熔炼。原料为一级电解镍、一级电解锰、一级电解铜，以及金属钛、钒、铬、高纯铁、单晶硅，原材料经去油酸洗后按成分百分比例配料。熔炼温度为1250-1600℃，精炼后在1400℃下真空浇铸，真空度控制在0.1-10Pa。铸锭经刨床铣面无缺陷后，在箱式电炉内经950±10℃×2小时均匀化加热处理。之后，在950-800℃下热轧，再经950℃中间退火，盐酸酸洗后冷轧成0.5mm带材，最后经冲片、球磨、选片、包装后入库。
该发明生产工艺简单，无特殊要求，其工艺过程与国内通用的Ni70Mn25Co5大体类同。使用该触媒在HCY-8(6×8MN)液压机上采用10分钟工艺合成人造金刚石，金刚石的颜色为金黄色，∮18mm腔体单次产量约1克(5克拉)，50/60以粗金刚石提取率为65%以上，最高可达83%，粒度峰值为45/50，其次为40/45、50/60，50/60以粗13kg/粒以上单晶约占金刚石总量的45%，与采用Ni70Mn25Co5触媒合成人造金刚石相比，使用该触媒可使单台压机年经济效益增加5.5万元以上。同时，该触媒由于不含钴并降低了镍含量，其吨触媒制造成本可降低2万元。
实施例称取一级电解镍11kg，一级电解锰4kg，铜+铁+铬5kg，配成20kg炉料，去油酸洗后，置于25kg真空感应炉中熔化，精炼后在1400℃下真空浇铸，真空度控制在0.1-10Pa。然后用刨床铣面，再投入电阻加热炉加热到950℃开坯，热轧温度为950-800℃。再经950℃中间退火，盐酸酸洗后冷轧成0.5mm带材，最后经冲片、球磨、选片、包装后入库。
用该工艺生产的无钴减镍触媒在HCY-8(6×8MN)液压机上，采用10分钟工艺，∮18mm腔体合成人造金刚石效果如下。
单次产量50/60以粗金50/60以粗13kg/粒颜色刚石占有量以上金刚石占有量1.04克72%46.3%金黄(5.2克拉)
权利要求
1.一种合成人造金刚石用无钴减镍触媒，其特征是含(重量)镍50-72%，锰15-28%，另外还含有钛、钒、铬、铁、硅、铜之中的一种或两种以上，其合计含量为2.5-30%。
全文摘要
本发明为合成人造金刚石用无钻减镍触媒。其化学成分为(重量)镍50—72％，锰15—28％，另外还含有钛、钒、铬、铁、硅、铜之中的一种或两种以上元素，其合计含量为2.5—30％。该触媒在HCY—8(6×8MN)液压机上采用10分钟工艺合成人造金刚石，金刚石的颜色为金黄色，φ18mm腔体单次产量约1克(5克拉)，50/60以粗金刚石提取率为65％以上，最高可达83％，50/60以粗13kg/粒以上单晶约占金刚石总量的45％，单台压机年经济效益增加5.5万元以上。同时，该触媒由于不含钴并降低了镍含量，其吨触媒制造成本可降低约2万元。
文档编号B01J23/84GK1095315SQ9311141
公开日1994年11月23日 申请日期1993年5月18日 优先权日1993年5月18日
发明者周劭弼, 俞航, 何旭初, 邓孔阳, 钱晓泰, 宋永沙, 许海燕 申请人:湖南省冶金材料研究所