專利名稱：一種觸媒合金粉及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用機(jī)械合金化生產(chǎn)的用于人工合成金剛石的觸媒合金粉。
目前，我國生產(chǎn)人工合成金剛石用的觸媒合金，其合金成份為NiCoMn。由于所用的原材料含有稀缺的貴重金屬Co和需要大量的較貴的金屬Ni，使其成本很高，人工合成金剛石的價(jià)格也居高不下。
其次，在生產(chǎn)工藝方面，現(xiàn)有技術(shù)中將原料倒入真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待熔化后的合金經(jīng)霧化、粉碎工序制成觸媒合金，有的是片狀的，有的是粒狀的，這種工藝方法不僅消耗許多能源，而且片狀合金在合成后酸煮時(shí)間長、用酸量大，污染環(huán)境，且合成溫度高，不宜在工業(yè)上合成應(yīng)用；即使制成顆粒狀時(shí)，其粒度大都在60—100目左右，顆粒大，合成的金剛石質(zhì)量也不好。
針對以上提出的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不用或少用稀缺的貴重金屬，在生產(chǎn)工藝上能降低成本，不需消耗許多能源，且能生產(chǎn)出顆粒小、性能穩(wěn)定、工藝簡單的觸媒合金粉。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的合金成份由下列元素組成(重量％)Fe基Fe為60％—75％Mn為20％—30％Cr為4％—10％M0.05％—0.5％其中M代表微量元素B、Mg、Zr、Ce、La中的一種或多種。
Fe基還可以由Ni基所代替，即Ni基Ni為60％—75％Mn20％—30％Cr；5％—10％M0.05％—0.5％；Fe基還可以由Ni—Fe基所代替，即Ni—Fe基Ni為40％—60％Fe；15％—25％Mn20—30％Cr4％—10％M0.05％—0.5％；其生產(chǎn)方法依下列步驟而進(jìn)行(1)將不同配比的上述合金料混合均勻；(2)將混好的合金料倒入缽罐內(nèi)密封后抽真空；(3)對缽罐內(nèi)充入保護(hù)氣體；(4)對合金料進(jìn)行二次混勻；(5)將合金料倒入球磨設(shè)備進(jìn)行反復(fù)擠壓→變形→斷裂→冷焊→粉磨，以實(shí)現(xiàn)合金化過程；(6)對完成機(jī)械合金化的合金粉進(jìn)行冷卻；(7)對出罐的合金粉進(jìn)行篩分；本發(fā)明的設(shè)計(jì)依據(jù)是以石墨轉(zhuǎn)化為金剛石晶體和電子結(jié)構(gòu)的對應(yīng)條件為依據(jù)，同時(shí)考慮合成工藝以及合金的經(jīng)濟(jì)效果諸因素，篩選出上述系列合金。本系列合金的組織結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定的單相奧氏體，即由室溫直到液固相線均保持單相奧氏體，此間既不發(fā)生相變，也不會(huì)有第二相析出，對碳具有極大的溶解能力，即對碳的過飽和能力高，是用作觸媒合金的一種理想的組織結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.本發(fā)明所公開的觸媒合金粉及其生產(chǎn)方法，作為一項(xiàng)技術(shù)具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。其產(chǎn)值、利潤都很高。以Fe代替部分Ni，以Cr代替Co，無論從結(jié)構(gòu)上、性能上或冶金效果等方面者很適宜；與目前廣泛應(yīng)用的NiCoMn合金相比，其原材料成本大大地降低了，使其更具有市場競爭力。
2.由本發(fā)明公開的生產(chǎn)方法，成品的大小能達(dá)到200目以下，使合成金剛石的轉(zhuǎn)化率超過70％，而且其晶形、色澤等均能達(dá)到美國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。且酸煮時(shí)間短，節(jié)省三酸，減少污染。
3.本系列觸媒合金粉具有較低的熔點(diǎn)和較高的電阻特性，合金結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)更接近、更對應(yīng)，包括晶格類型、晶格常數(shù)以及電子結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)石墨的SP2雜化態(tài)向金剛石SP3雜化態(tài)轉(zhuǎn)化，同時(shí)也保證了合成人造金剛石的工藝穩(wěn)定性，可用作制備微晶金剛石，而且還可以用作制備磨料級人造金剛石。
本發(fā)明是通過以下實(shí)施方式加以說明本系列觸媒合金粉是采用真空加氣氛保護(hù)條件下的高能球磨技術(shù)來實(shí)現(xiàn)混合粉料的合金化，所使用的裝置為一種行星式高能球磨設(shè)備。
1.首先，將不同配比的合金原料裝入滾動(dòng)式混料機(jī)內(nèi)進(jìn)行初混料，然后將其混合料裝入實(shí)現(xiàn)合金化的缽罐內(nèi)，要求每種金屬料應(yīng)有相同的粒度。合金成份按重量％如下表控制。
2.對已裝入料的缽罐密封后抽真空，一般抽到10-1—10-7mmHg即可。
3.對已達(dá)到真空度的缽罐進(jìn)行充氣，采用的氣體可以是Ar或N2。
4.對觸媒合金粉進(jìn)行合金化過程，需經(jīng)過兩個(gè)階段(1)合金料進(jìn)行二次混勻；(2)合金化過程，在氣氛保護(hù)下，混合料粉，通過不同球徑的球間撞擊，使混合料粉不斷的被捕獲碰撞，反復(fù)經(jīng)受著擠壓→變形→斷裂→冷焊→粉磨的過程。顯然，此過程是在瞬間發(fā)生的，只要經(jīng)過長時(shí)間的重復(fù)，就會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)在高能撞擊力作用下的機(jī)械合金經(jīng)過程。
5.對完成機(jī)械合金化的合金粉，在保持密封條件下進(jìn)行自然或強(qiáng)制冷卻，直到缽罐外壁不燙手方可開罐出料。
6.對出罐的合金粉進(jìn)行篩分、評級、質(zhì)檢，對小于-200目的成品包裝出廠，對大于200目的成品重新返回到混料工序進(jìn)行再生產(chǎn)。
在合金化過程中缽罐的自轉(zhuǎn)速度要控制在130—240轉(zhuǎn)/分，球料重量比(3—6)∶1，合金化時(shí)間30—60小時(shí)。
對添加的微量活性元素B、Zr、Mg、Ce、La，含量雖微，但作用不可低估。工藝參數(shù)控制如附

圖1、2所示
權(quán)利要求
1.一種用于人工合成金剛石的觸媒合金粉，其特征在于合金成份由下列元素組成(重量％)Fe基Fe為60％—75％Mn為20％—30％Cr為4％—10％M0.05％—0.5％其中M代表微量元素B、Mg、Zr、Ce、La中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸媒合金粉，其特征在于Fe基還可以由Ni基所代替，即Ni基Ni為60％—75％Mn20％—30％Cr5％—10％M0.05％—0.5％；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的觸媒合金粉，其特征在于Fe基或Ni基還可以由Ni—Fe基所代替，即Ni—Fe基 Ni為40％—60％Fe15％—25％Mn20—30％Cr4％—10％M0.05％—0.5％；
4.一種用于人工合成金剛石觸媒合金粉的生產(chǎn)方法，其特征在于依下列步驟而進(jìn)行(1)將不同配比的上述合金料混合均勻；(2)將混好的合金料倒入缽罐內(nèi)密封后抽真空；(3)對缽罐內(nèi)充入保護(hù)氣體；(4)對合金料進(jìn)行二次混勻；(5)將合金料倒入球磨設(shè)備進(jìn)行反復(fù)擠壓→變形→斷裂→冷焊→粉磨，以實(shí)現(xiàn)合金化過程；(6)對完成機(jī)械合金化的合金粉進(jìn)行冷卻；(7)對出罐后的合金粉進(jìn)行篩分；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于罐中的真空度達(dá)到10-1—10-2mmHg；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于合金料在球磨設(shè)備中的合金化時(shí)間為30—60小時(shí)；
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所用的球磨設(shè)備的缽罐的自轉(zhuǎn)速度控制在130—240轉(zhuǎn)/分，球料的重量比在(3—6)∶1；
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于充入的保護(hù)氣體最好是氬氣或氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種用機(jī)械合金化生產(chǎn)的人工合成金剛石用的觸媒合金粉，其特征在于由Fe基、Ni基、Mn、Cr等一些金屬組合的合金，經(jīng)過機(jī)械合金化生產(chǎn)的方法制成的觸媒粉，其解決了使用大量稀缺的貴重金屬的問題，極大地降低了生產(chǎn)成本，不需消耗許多能源，顆粒小，利用這種觸媒合金粉，制造出的金剛石無論從色澤上，還是質(zhì)量上都非常理想。
文檔編號C01B31/06GK1116144SQ95110188
公開日1996年2月7日 申請日期1995年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月20日
發(fā)明者朱貴增, 郭東章 申請人:朱貴增, 郭東章