专利名称：一种合成细粒度金刚石用粉末触媒的制作方法
技术领域：
本发明涉及合成金刚石用粉末触媒，更具体地说是一种用于合成细粒度金刚石用粉末触媒。
中国专利CN1061918报道了一种“合成细粒度金刚石用碳化物粉末触媒”，其化学成分，重量百分含量为，C1-20％、Mn0-20％、Co0-4％，余量为镍和微量杂质。该粉末触媒采用真空熔炼——车削——破碎工艺制粉，粉状形貌呈不规则状。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案这种合成细粒度金刚石用粉末触媒，按重量百分数计，其合金成分为Mn24-26％、Co4.5-5.5％、C0.6-2.0％，Al0.02-0.2％、N50-150PPm，余量为Ni。
本发明的合成细粒度金刚石用粉末触媒的合金成分最佳范围为按重量百分数计，其合金成分为Mn24.5-25.5％、Co4.7-5.1％、C0.6-1.8％，Al0.1-0.2％、N50-100PPm，余量为金属Ni。
本发明的合成细粒度金刚石用粉末触媒的颗粒呈球形，见
图1，其熔点为1224℃，氮、氧分析结果表明，氮含量为100PPm，氧含量≤200PPm。
本发明的合成细粒度金刚石用粉末触媒的制备方法包括下述步骤(1)配料，以重量百分数计，合金的配料成分为Mn24-26％、Co4.5-5.5％、C0.6-2.0％，Al0.02-0.2％、余量为金属Ni，(2)在惰性气体气氛的保护下将配料熔化，制备成预制合金锭，然后将预制合金锭在1400-1600℃温度下重熔，重熔过程中通入氮气掺N，最后利用高压气体(1.5-4.5MPa)将金属液流击碎雾化成合金粉末。
本发明的优点是1、与片状触媒相比，粉状触媒与石墨粉料可充分混合，接触面积大，可大幅度提高合成单产和产品质量，与传统的片状触媒和石墨合成金刚石的工艺相比，应用粉末触媒和石墨合成金刚石，是对人造金刚石合成技术的一项革新。
2、本发明的粉末触媒氧含量≤200PPm，化学成分均匀，球形度好(见图1)。晶粒细小且各向同性，有利于金刚石的形核和长大。采用该粉末合成金刚石可以有效控制金刚石合成过程中连聚晶的发生，对称性好，透明度高，提高人造金刚石的品级见图2。
3、本发明的触媒合金粉采用快冷雾化工艺方法制备，冷却速度快(103-104k/s)，保证了本发明的粉末触媒具有较高的含碳量，且分布均匀，固溶碳的存在增加了碳向溶剂触媒的扩散渠道，有利于碳源的供给，从而使金刚石合成过程中形核率增大，且分布均匀，有利于形成细粒度金刚石，并大幅度提高合成单产，降低生产成本，(如φ23mm的合成腔体合成单产由10ct提高到15-16ct)，控制粉末触媒的含氮量在50-100PPm，氮分布在金刚石中的色心，使金刚石呈黄色。
4、本发明的粉末触媒合成的细粒度金刚石是目前国际市场需求的产品，能够使企业获得良好的经济效益。
实施例1本实施例中的一种合成细粒度金刚石用粉末触媒，按重量百分数计，其合金配料成分为Mn25％、Co5％、C0.8％，Al0.1％、余量为Ni。称取纯度为99.90％的锰、钴、镍、铝及高纯碳配料，采用高压气体雾化技术，以惰性气体为雾化气体进行雾化，制备出粉末触媒，所制备的粉末触媒化学成分均匀，球形度好，-100/+500目的出粉率可达80％以上。
对制得的粉末触媒进行了分析，其合金粉成分为Mn24.7％、Co4.96％、C0.78％、Al0.1％、N100PPm，余量为Ni。
采用粒度范围在-100/+500目的粉末触媒与石墨粉按一定比例混合，在φ23mm的合成腔体中合成金刚石，合成单产可达15-16ct，粒度峰值在-140/+170目，-170/+200目之间，I型料小于10％，II型料占10％，III、IV型料占30％以上，能够为企业带来良好的经济效益。
实施例2其设备及操作方法基本同实施例1，唯一不同是，按重量百分数计，其合金的配料成分为Mn25％、Co5％、C1.2％、Al0.2％、余量为Ni。
对制得的粉末触媒进行了分析，其合金粉成分为Mn24.8％、Co4.98％、C1.36％、Al0.2％、N80PPm，余量为Ni。
采用-100/+500目的粉末触媒与石墨粉按一定比例混合，在φ23mm的合成腔体中合成金刚石，合成单产可达15-16ct，粒度峰值在-170/+200目，-200/+230目之间，I型料小于10％，II型料占15％，III、IV型料占30％以上。
实施例3其设备及操作方法基本同实施例1，即将配料熔化后以惰性气体为雾化气体进行雾化，制取新型合成细粒度金刚石用粉末触媒。唯一不同的是，按重量百分数计，其合金的配料成分为Mn25％、Co5％、C1.8％、Al0.2％、余量为Ni。
对制得的粉末触媒进行了分析，其合金粉成分为Mn24.75％、Co4.97％、C1.75％、Al0.2％、N84PPm，余量为Ni。
采用-100/+500目的粉末触媒与石墨粉按一定比例混合，在φ23mm的合成腔体中合成金刚石，合成单产可达15-16ct，粒度峰值在-170/+200目，-200/+230目之间，I型料小于10％，II型料占12％，III、IV型料占30％以上。
综上所述，本发明的合成细粒度金刚石用粉末触媒的颗粒呈球形，氧含量低，≤200PPm，化学成分均匀，粒度范围-100/+500目出粉率可达80％，适合于高产细粒度金刚石的生产。这种原生单晶细颗粒金刚石是用于光学玻璃、航空玻璃、防弹玻璃、玻化陶瓷，特种陶瓷、锆刚玉、石材等脆硬材料精细磨削和研磨加工工具用的超硬材料。可用于制作磨具、磨头、磨料和电镀工具等。
权利要求
1.一种合成细粒度金刚石用粉末触媒，其特征在于按重量百分数计，其合金成分为Mn24-26％、Co4.5-5.5％、C0.6-2.0％，Al0.02-0.2％、N50-150PPm，余量为Ni。
2.根据权利要求1所述的合成细粒度金刚石用粉末触媒，其特征在于按重量百分数计，其合金成分为Mn24.5-25.5％、Co4.7-5.1％、C0.6-1.8％，Al0.1-0.2％、N50-100PPm，余量为金属Ni为佳。
3.根据权利要求1或2所述的合成细粒度金刚石用粉末触媒，其特征在于所述粉末触媒颗粒呈球形或类球形。
全文摘要
一种合成细粒度金刚石用粉末触媒，其合金成分为(按重量百分数计)Mn24－26％、Co4.5－5.5％、添加微量元素C、Al、N，C0.6－2.0％，Al0.02－0.2％、N50－100ppm，余量为Ni。该粉末触媒采用快冷雾化方法制备，粉末颗粒呈球形或类球形、氧含量≤200ppm、化学成分均匀、粒度范围－100/+500目出粉率可达80％，适合于高产细粒度金刚石的生产。这种原生单晶细颗粒金刚石是用于光学玻璃、航空玻璃、防弹玻璃、玻化陶瓷，特种陶瓷、锆刚玉、石材等脆硬材料精细磨削和研磨加工工具用的超硬材料。可用于制作磨具、磨头、磨料和电镀工具等。
文档编号B01J3/06GK1428195SQ01144858
公开日2003年7月9日 申请日期2001年12月26日 优先权日2001年12月26日
发明者徐骏, 郭宏, 马自力, 徐柱天, 石力开, 杨必成, 邢吉丰, 经海, 卢彩涛 申请人:北京有色金属研究总院