一种无钴无锰Ni-Fe基触媒合金及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种无钴无锰Ｎｉ－Ｆｅ基触媒合金及其生产方法，金金组份的重量比是Ｆｅ为６０～８０％，余量为Ｎｉ及微量元素，片状生产工艺是配料、真空熔炼和铸锭、热锻、热轧、氩弧焊对接打卷、清洗、冷轧、冲压、表面处理、分选、包装。粉状生产工艺是配料，真空熔炼合金化、水雾法或气雾法喷粉、筛分、还原包装。本发明专利技术的特点是原料成本低，生产成本低，用其合成的人造金刚石颜色深、晶形好、内部缺陷少、强度高、热稳定性好，使用其合成金刚石时，具有合成压力低，合成温度范围宽，单产高，合成过程易控制等优点，总之，该触媒合金不但价格低廉，而且能合成高强度优质人造金刚石。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合成高强度优质人造金刚石用的触媒合金及其生产方法。生产金刚石常用的触媒材料主要有镍基、铁基和钴基合金。钴基触媒催熔性好，但价格昂贵，国内很少使用。镍基触媒合成金刚石所需压力与温度较高，产量稍低，但所得金刚石晶形好，晶体内部杂质少，磁性弱，具有较高的抗压强度。而铁基触媒活性大，合成单产高，溶碳能力强，合成参数也较好。目前，国内金刚石行业普遍使用NiMnCo合金来生产粗颗粒、高强度人造金刚石。用NiMnCo合金作触媒虽可生产抗压强度15kg左右的单晶金刚石，但合成之金刚石晶形不够理想且需消耗贵金属钴，生产成本高。公开号CN1098144A号专利技术专利提出了“镍铁基触媒合金”，其重量成份是Fe为15～25％，Mn为10～20％，Cr为0.5～1.2％，Ni为余量。用该触媒合金虽然可合成粗颗粒、高强度优质金刚石，合成之金刚石颜色金黄，晶形完整，且所需合成压力低，合成范围广、工艺简单易行，但是其原料成本和生产成本仍然偏高。因为它和国内普遍使用的NiMnCo等大多数触媒合金一样，需要大量使用价格比铁高得多的金属镍，组份中Ni的含量仍高达50％以上，另外还要使用价格比较高的锰达10％以上。此外，该专利技术的生产工艺中有刨面、退火、剪切等工序，既费时费力，又影响触媒合金的晶粒结构和使用性能。本专利技术的目的提供一种无钴无锰Ni-Fe基触媒合金及其生产方法，减少用镍量和改进生产工艺，进一步降低生产成本，做到用其合成的人造金刚石颜色深、晶形好、内部缺陷少、强度高、单产高，且合成压力低，合成范围宽、易控制。实现本专利技术的技术方案如下合金组份的重量比是Fe为60～80％，余量为Ni及微量元素。片状生产工艺是配料→真空熔炼和铸锭→热缎→热轧→氩弧焊对接打卷→清洗→冷轧→冲压→表面处理→分选→包装。粉状生产工艺是配料、真空熔炼合金化、水雾法或气雾法喷粉、筛分、还原、包装。与已有技术相比，本专利技术有下列特点1、原料成本大为降低。由于原料中不需要使用价格昂贵的贵金属钴和价格比铁高得多的锰，贵金属镍的含量由50％以上下降到40％以下，因此原料成本下降了许多，比一般的Ni-Fe基触媒合金原料成本减少50％以上。2、片状生产工艺中取消刨面工序，减少了原材料损耗，提高了成品率，降低了生产成本。因为铸锭进行刨面会刨掉其表面的致密层，影响触媒成品率。另外，刨下的碎碴回收重溶会增加原材料的耗损，所以本专利技术在提高触媒成品率的同时，节约原材料，降低生产成本。3、片状生产工艺中增加热锻工序，取消退火，改善铸锭内部晶粒结构，提高触媒的合成范围和活性。热煅不仅改善铸锭的客观组织，压合铸锭中原存在的疏松、气孔等铸造缺陷，提高合金的塑性，有利于后续加工，更重要的是改变了其内部组织结构，使触媒表面晶粒取向与金刚石成核生长方向一致且富集，在合成时提高金刚石成核能力，增加触媒的合成范围。使用这种触媒合成金刚石时，具有合成压力低和合成温度范围广，单产高，合成过程易控制等优点，合成的人造金刚石颜色好、晶形好、内部缺陷少、强度高。4、片状生产工艺中将传统工艺的剪断后单片冷轧改为氩弧焊对接后连续卷带冷轧，不仅可以提高生效率，而且能有效地保证板材的板厚在公差范围之内，保证触媒片厚度均匀一致，有利于人造金刚石合成过程中保持电流稳定。下面用实施例详细介绍本专利技术的生产方法。实施例一 片状生产工艺1、配料，按Fe为68％，余量为Ni的配方备好原料。2、真空熔炼和铸锭，将配好的原料投入真空炉，迅速合炉抽真空至10-3pa，送电熔化、精炼，时间不超过60分钟，然后将熔液浇注冷却，形成铸锭。3、热锻，将铸锭加热到1000℃左右并保温30分钟，锻造成板厚δ＝20±2mm的锻坯。4、热轧，将锻坯加热到950±30℃并保温60分钟，热轧成板厚δ＝3.5±1mm的板材。5、氩弧焊对接打卷，剪除板材头尾料，再用氩弧焊焊机对接，打卷成带材。6、机械清洗，用专用介质进行机械甩磨去除带材表面氧化物。7、冷轧，将带材连续卷带冷轧、直到板厚达到成品尺寸±0.02mm，再收卷。8、冲片和表面处理，用专用模具将带材冲压成一定规格的圆片并进行表面光饰处理。9、分选和包装，按企业标准分选出合格品，包装出厂。实施例二 片状生产工艺本例除配料时Fe为65％、余量为Ni外，其余与实施例一相同。实施例三 片状生产工艺本例除配料时Fe为80％、余量为Ni外，其余与实施例一相同。实施例四 水雾法粉状生产工艺1、配料，按Fe为60％，余量为Ni的配方备好原料。2、真空熔炼合金化，将配好的原料投入真空炉，迅速合炉抽真空至10-3Pa，送电熔化、精炼，时间不超过60分钟。3、喷粉，利用水雾制粉机喷粉，水雾压力0.4～0.6MPa，脱水烘干。4、筛分，将脱水干燥的粉粒用振动筛筛分，使粉状触煤粒度符合产品规格要求。5、还原，筛分好的粉状合金置于特制的氢还原炉，还原温度900℃左右。6、包装，用聚乙烯薄膜袋在真空状态下包装。实施例五 气雾法粉状生产工艺除采用气雾法喷粉时，其余与实施例四相同。权利要求1.一种合成高强度优质人造金刚石用的无钴无锰Ni-Fe基触媒合金，其特征在于合金组份的重量比是Fe为60～80％，余量为Ni及微量元素。2.根据权利要求1所述的无钴无锰Ni-Fe基触媒合金的生产方法，其特征在于片状生产流程是a、配料，按Fe为60～80％、余量为Ni的配方备好原料；b、真空熔炼和铸锭，将配好的原料投入真空炉，迅速合炉抽真空至10-3pa，送电熔化、精炼，时间不超60分钟，然后将溶液浇注冷却，形成铸锭；c、热锻，将铸锭加热到1000℃左右并保温30分钟，缎造成板厚δ＝20±2mm的锻坯；d、热轧，将锻坯加热到950±30℃并保温60分钟，热轧成板厚δ＝3.5±1mm的板材；e、氩弧焊对接打卷，剪除板材头尾料，再用氩弧焊焊机对接，打卷成带材；f、机械清洗，用专用介质进行机械甩磨去除带材表面氧化物；或通过酸洗去除表面氧化物；g、冷轧，将带材连续卷带冷轧，直到板厚达到成品尺寸±0.02mm，再收卷；h、冲片和表面处理，用专用模具将带材冲压成一定规格的圆片并进行表面光饰处理；i、分选和包装，按企业标准分选出合格品，包装出厂。3.根据权利要求1所述的无钴无锰Ni-Fe基触煤合金的生产方法，其特征在于粉状生产流程是配料、真空熔炼合金化、水雾法或气雾法喷粉、筛分、还原、包装。全文摘要本专利技术提供，金金组份的重量比是Fe为60～80％，余量为Ni及微量元素，片状生产工艺是配料、真空熔炼和铸锭、热锻、热轧、氩弧焊对接打卷、清洗、冷轧、冲压、表面处理、分选、包装。粉状生产工艺是配料，真空熔炼合金化、水雾法或气雾法喷粉、筛分、还原包装。本专利技术的特点是原料成本低，生产成本低，用其合成的人造金刚石颜色深、晶形好、内部缺陷少、强度高、热稳定性好，使用其合成金刚石时，具有合成压力低，合成温度范围宽，单产高，合成过程易控制等优点，总之，该触媒合金不但价格低廉，而且能合成高强度优质人造金刚石。文档编号C22C38/08GK1406665SQ01126079公开日2003年4月2日 申请日期2001年8月20日 优先权日2001年8月20日专利技术者毛中吾 申请人:湖南三一新材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成高强度优质人造金刚石用的无钴无锰Ｎｉ－Ｆｅ基触媒合金，其特征在于合金组份的重量比是：Ｆｅ为６０～８０％，余量为Ｎｉ及微量元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛中吾，
申请(专利权)人：湖南三一新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]