一种自锐性金刚石合成用触媒粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自锐性金刚石合成用触媒粉及其制备方法，属于金属粉末加工技术领域，一种自锐性金刚石合成用触媒粉，按质量百分比计，包括以下组分：29.5

【技术实现步骤摘要】
一种自锐性金刚石合成用触媒粉及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属粉末加工
，具体涉及一种自锐性金刚石合成用触媒粉及其制备方法。

技术介绍

[0002]在高温高压条件下，在石墨向金刚石进行转变的过程中，有意识地加入一些材料使得金刚石的相变活化能和合成温度、压力显著降低，这样的材料称之为人造金刚石用触媒材料，简称触媒。在没有触媒参与的情况下，石墨转化为金刚石需要13GPa的高压和2700℃以上的高温。采用触媒后金刚石的合成压力与温度分别降至5
‑
6GPa和1200
‑
1700℃，从而使工业化生产金刚石成为可能。因此，触媒不仅可以降低合成金刚石所需的温度和压力，还起到溶解石墨和催化石墨向金刚石转化的双重作用。
[0003]以制备树脂结合剂和陶瓷结合剂磨具专用的自锐性金刚石为例，合成高品级自锐性人造金刚石需要高质量粉末触媒，目前国内在制备高质量粉末触媒方面还存在一些急待解决的问题，首先，粉末粒度分布均匀性较差，影响粉末与石墨混合均匀，对提高自锐性金刚石单产不利；然后，氧含量较高会严重影响金刚石的产量和质量，氧与触媒粉中的金属形成的氧化物在自锐性金刚石合成温度下不分解，阻碍碳源的供给。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种自锐性金刚石合成用触媒粉及其制备方法，以解决
技术介绍
中的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种自锐性金刚石合成用触媒粉，按质量百分比计，包括以下组分：
[0007]29.5
‑
30.2％Ni、0.03
‑
0.05％Co、0.03
‑
0.05％Ca、0.03
‑
0.05％Mn、0.03
‑
0.05％Al、0.028
‑
0.035％Mg、0.028
‑
0.035％Cu、0.05％稀土金属、余量为Fe。
[0008]上述组分中，Co的加入可改善金刚石的合成品质；添加Mn,主要是利用其在高温下与氧亲和力强的特点，作为触媒熔液脱氧剂使用；加入稀土元素作为触媒熔液的内部除氧剂，净化粉末颗粒表面，改善触媒表面活性；尤其是残留稀土氧化物进入触媒熔体时，可以对其他种类的氧化物进行复合分散，降低氧化物的偏聚，改善金刚石生长表面的金属包膜。
[0009]进一步地，所述稀土金属为La和Ce的一种。
[0010]进一步地，所述一种自锐性金刚石合成用触媒粉的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1、根据一种自锐性金刚石合成用触媒粉的原料组成，按重量称取各组分；
[0012]S2、将各组分放入中频加热炉中，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1450
‑
1500℃，熔化后保持10
‑
15min，然后浇铸，得合金锭；
[0013]S3、将合金锭在1500℃
‑
1680℃条件下进行精炼，精炼过程中通入氩气进行保护，精炼时间为90
‑
120min，再经气雾化将熔炼成的合金液击碎雾化成粉末，得触媒粉末；
[0014]S4、将触媒粉末进行筛分，选择粒度为200
‑
300目的细触媒粉末；
[0015]S5、将细触媒粉末置入真空炉中，加热至400℃后抽真空至真空度达4Pa，再以1.5
‑
2℃/min的升温速率将温度升至600℃，然后充入氢气进行还原，充氢气至真空度达1kPa，还原30min，然后，自然降至室温，再经研磨筛分，得一种自锐性金刚石合成用触媒粉。
[0016]进一步地，步骤S3中所述合金锭精炼之前利用砂纸进行打磨处理，所述砂纸的目数为400
‑
1000目。
[0017]进一步地，步骤S3中所述气雾化过程中，利用高压气体将熔炼成的合金液击碎雾化成粉末，所述高压气体为氮气或氩气，高压气体的气压为4.0
‑
6.5MPa。
[0018]进一步地，步骤S5中所述细触媒粉末经研磨筛分后，细触媒粉末的粒度为140
‑
220目。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术在制备触媒粉过程中，由于Fe易氧化，因此不可避免地会发生氧化反应，在触媒粉中形成Fe的氧化物，本专利技术在原料中加入稀土元素后，由于其具有较强的化学活性，因此，一方面，稀土可以优先与O2反应，减少Fe与O2反应的机会；另一方面，由于稀土是强还原剂，可与已经形成的金属氧化物反应还原出金属，从而降低触媒粉制备过程中形成的结合氧含量，增强触媒粉的活性。本专利技术选择La和Ce,La和Ce的活泼性较强，同时，相对于其他稀土金属售价较低，成本较低。最后，本专利技术控制触媒粉的粒度区间，保证触媒粉的细度和均匀度，保证触媒粉和石墨粉在自锐性金刚石的合成过程中均匀分布，有助于提高金刚石生长的均匀性。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1
[0023]一种自锐性金刚石合成用触媒粉：
[0024]按质量百分比计，包括以下组分：29.5％Ni、0.03％Co、0.03％Ca、0.03％Mn、0.03％Al、0.028％Mg、0.028％Cu、0.05％La、余量为Fe。
[0025]实施例2
[0026]一种自锐性金刚石合成用触媒粉：
[0027]按质量百分比计，包括以下组分：30.0％Ni、0.04％Co、0.04％Ca、0.04％Mn、0.04％Al、0.030％Mg、0.030％Cu、0.05％Ce、余量为Fe。
[0028]实施例3
[0029]一种自锐性金刚石合成用触媒粉：
[0030]按质量百分比计，包括以下组分：30.2％Ni、0.05％Co、0.05％Ca、0.05％Mn、0.05％Al、0.035％Mg、0.035％Cu、0.05％Ce、余量为Fe。
[0031]实施例4
[0032]一种自锐性金刚石合成用触媒粉的制备方法，包括以下步骤：
[0033]S1、根据实施例1中的一种自锐性金刚石合成用触媒粉的原料组成，按重量称取各
组分；
[0034]S2、将各组分放入中频加热炉中，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1450℃，熔化后保持10min，然后浇铸，得合金锭；
[0035]S3、利用400目砂纸对合金锭表明进行打磨处理，然后在1500℃条件下进行精炼，精炼过程中通入氩气进行保护，精炼时间为90min，再经气雾化将熔炼成的合金液击碎雾化成粉末，气雾化过程：利用4.0MPa的高压气体将熔炼成的合金液击碎雾化成粉末，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自锐性金刚石合成用触媒粉，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：29.5
‑
30.2％Ni、0.03
‑
0.05％Co、0.03
‑
0.05％Ca、0.03
‑
0.05％Mn、0.03
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0.05％Al、0.028
‑
0.035％Mg、0.028
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0.035％Cu、0.05％稀土金属、余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种自锐性金刚石合成用触媒粉，其特征在于，所述稀土金属为La和Ce的一种。3.根据权利要求1所述的一种自锐性金刚石合成用触媒粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据一种自锐性金刚石合成用触媒粉的原料组成，按重量称取各组分；S2、将各组分放入中频加热炉中，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度为1450
‑
1500℃，熔化后保持10
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15min，然后浇铸，得合金锭；S3、将合金锭在1500℃
‑
1680℃条件下进行精炼，精炼过程中通入氩气进行保护，精炼时间为90
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯海洲，乔翠娅，李博，
申请(专利权)人：秦皇岛市雅豪新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：