CN102962069B - 合成含硼金刚石用触媒及其制备方法 - Google Patents

合成含硼金刚石用触媒及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102962069B
CN102962069B CN201210505526.6A CN201210505526A CN102962069B CN 102962069 B CN102962069 B CN 102962069B CN 201210505526 A CN201210505526 A CN 201210505526A CN 102962069 B CN102962069 B CN 102962069B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
boron
diamond
powder
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210505526.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102962069A (zh
Inventor
田军辉
徐燕军
尹翔
柳成渊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co
Advanced Technology and Materials Co Ltd
Original Assignee
BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co
Advanced Technology and Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co, Advanced Technology and Materials Co Ltd filed Critical BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co
Priority to CN201210505526.6A priority Critical patent/CN102962069B/zh
Publication of CN102962069A publication Critical patent/CN102962069A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102962069B publication Critical patent/CN102962069B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种合成含硼金刚石用触媒，该触媒按重量百分比由以下原料制成，铁：71%-80.2%，镍：16-20%，钴：1-5%，供硼剂：2.8-4%。本发明还提供了上述触媒的制备方法，是通过水雾化的方法制备而成。本发明的触媒粉的粒度小于200目，比表面大，催化效率高，可降低合成压力，提高合成含硼金刚石的产量；采用本发明的触媒粉生产的金刚石的氧化温度增加，可达到900℃-950℃，金刚石的耐磨性提高30%。适用于刀具、锯片、复合片、研磨液上用，特别适宜于精密抛光、地质钻探上用，提高了生产效率，降低生产成本，从而增加企业的经济效益。

Description

合成含硼金刚石用触媒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超硬材料（金刚石、立方氮化硼、聚晶和复合片等）合成用催化剂，具体涉及一种合成含硼金刚石用触媒及其制备方法。
背景技术
目前超硬材料制品市场上，几乎全部使用正常金刚石制作刀具、锯片、复合片、研磨液、抛光片和地质钻头等，但是正常的金刚石在温度达到800℃的情况下就会氧化变为CO2气体。特别是破碎成微粉制作成研磨液和抛光片时使用的寿命会更短。
含硼金刚石属于Ⅱb型金刚石，具有良好的导热性、高温抗氧化性和优异的P型半导体性能。近年来，硼掺杂金刚石的电化学特性研究受到了广大科学工作者的关注，由于它们具有一些独特的性质，因此，在很多领域，如生物传感器的制备、分子的固定和新型电池的研制等方面，开展了研究并得到了应用。同时，硼进入金刚石后，在金刚石表面起到“钝化”作用，因而含硼金刚石可切削普通金刚石不能加工的黑色金属；在机械性质方面，金刚石的耐磨性、冲击韧性、抗压强度均有增强。由此，含硼金刚石在某些性质上已经优于了普通的金刚石，在不同的领域中已经显示出其广阔的应用前景。所以开发具有良好催化作用的触媒非常重要。
发明专利CN1314488C中涉及一种用于合成高品质半导体含硼金刚石单晶的铁-镍-硼-碳系催化剂，该催化剂包括铁、镍、石墨、锰、铜及高硼硼铁合金或碳化硼；制备方法是：将催化剂的各组分制成粉末，粒度为150-250目，按成分配比将粉料混合均匀，轧制成薄带，在烧结炉中进行低温烧结，再经过精轧、冲片、整形、清理，制成片状催化剂。但该催化剂只是物理机械方法生产，并且只能使用于片状触媒，而且所合成的含硼金刚石中的硼含量不一致，距触媒片近的含硼量高，距触媒片远的含硼量低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种合成含硼金刚石用触媒。
本发明的另一目的在于提供上述触媒的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述触媒制备含硼金刚石的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了合成含硼金刚石用触媒，该触媒按重量百分比由以下原料制成，铁：71%-80.2%，镍：16-20%，钴：1-5%，供硼剂：2.8-4%。优选地，按重量百分比由以下原料制成，铁：71%，镍：20%，钴：5%，供硼剂：4%。
所述触媒为粉状，优选地，粒度小于200目。
上述合成含硼金刚石用触媒通过水雾化的方法制备而成，具体包括如下步骤：按上述配比分别称取触媒原料铁、镍、钴和供硼剂，将所述原料置于中频感应炉中熔炼成合金液，再将所述合金液倾入预先加热到800℃-1000℃的中间包，然后将中间包的合金液由中间包下设的漏孔流下，流下的合金液柱被高压水泵高速射出的水流雾化成细小液滴并急速凝固而形成水和合金粉末混合的泥浆，所述泥浆经脱水、烘干、筛分得到合成含硼金刚石用触媒。
优选地，所述高压水泵的压力为40Mpa-100MPa。
采用上述触媒制备含硼金刚石的方法，是将上述触媒与石墨粉混合均匀后压制成的石墨柱在六面顶液压机上通过高温高压法合成含硼金刚石。
优选地，所述触媒与石墨粉的重量比为3-6:4-7。
本发明的有益效果：本发明的触媒粉的粒度小于200目，比表面大，催化效率高，可降低合成压力，提高合成含硼金刚石的产量；采用本发明的触媒粉生产的金刚石的氧化温度增加，可达到900℃-950℃，金刚石的耐磨性提高30%。适用于刀具、锯片、复合片、研磨液上用，特别适宜于精密抛光、地质钻探上用，提高了生产效率，降低生产成本，从而增加企业的经济效益。同发明专利CN1314488C相比，本发明所形成的触媒是预合金化的，可以保证含硼触媒粉中各种元素的一致，从而保证合成的金刚石含硼量相同。另外，触媒粉的比表面积比较大，可以降低合成压力和提高单产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行说明，但本发明并不限于此。
本发明提供了合成含硼金刚石用触媒，该触媒按重量百分比由以下原料制成，铁：71%-80.2%，镍：16-20%，钴：1-5%，供硼剂：2.8-4%。
本发明优选上述触媒按重量百分比由以下原料制成，铁：71%，镍：20%，钴：5%，供硼剂：4%。
所述触媒配方中，铁、镍、钴是纯度为99.9%以上的块状物或者粉末，在合成过程中起催化剂的作用，用以降低合成金刚石的压力。
所述触媒配方中，供硼剂可以是单质硼、碳化硼、高硼硼铁或者其他含硼化合物，可以是块状物或者粉末，在合成过程中渗入到金刚石晶体内部，增加金刚石的抗氧化性和耐磨性。
本发明的触媒为粉状，粒度优选为小于200目。
上述触媒通过水雾化的方法制备而成，具体为：按上述配比分别称取触媒原料铁、镍、钴和供硼剂，将这些原料置于中频感应炉中熔炼成合金液，再将合金液倾入预先加热到800℃-1000℃的中间包，然后将中间包的合金液由中间包下设的漏孔流下，流下的合金液柱被高压水泵高速射出的水流雾化成细小液滴并急速凝固，形成水和合金粉末混合的泥浆，泥浆经脱水、烘干、筛分得到本发明的合成含硼金刚石用触媒。
当合金液倾入预先加热到800℃-1000℃的中间包时，合金液的倾倒方式没有特别限制，优选为缓慢倾入。
优选地，所述高压水泵的压力为40Mpa-100MPa。
将上述触媒按一定比例加入石墨粉中，混合均匀后压制生产成石墨柱，然后在六面顶液压机上通过高温高压法合成出含硼金刚石，合成的金刚石呈现黑色，当将含硼金刚石破碎成50微米以下时，含硼金刚石的耐氧化性比正常不含硼金刚石的耐氧化性要高100-150℃，耐磨性能比正常不含硼金刚石高30%。合成含硼金刚石的压力比合成正常不含硼金刚石的压力要低1-1.5Mpa。
优选地，触媒与石墨粉的重量比为3-6:4-7。
下面列举几个实施例。
实施例1-3为触媒粉及其制备。
实施例1
本实施例触媒粉的原料配方：纯度大于99.9%的铁粉710g、镍粉200g、钴粉50g、硼粉40g。
上述触媒粉的制备方法：将上述原料置于中频感应炉中熔炼，熔化好的合金液可控地倾入预先加热到800-810℃的中间包，合金液由中间包下设的漏孔流下，流下的合金液柱被水压为100MPa的高压水泵输送的高速射出的水流雾化成细小液滴并急速凝固，从而形成水和合金粉末混合的泥浆，泥浆经脱水、烘干，然后将得到的粉末过200目筛子，筛下物即为本发明得到的合成含硼金刚石用的触媒粉。
实施例2
本实施例触媒粉的原料配方：纯度大于99.9%的铁粉802g、镍粉180g、钴粉30g、硼粉40g。
上述触媒粉的制备方法：将上述原料置于中频感应炉中熔炼，熔化好的合金液可控地倾入预先加热到990℃左右的中间包，合金液由中间包下设的漏孔流下，流下的合金液柱被水压为80MPa的高压水泵输送的高速射出的水流雾化成细小液滴并急速凝固，从而形成水和合金粉末混合的泥浆，泥浆经脱水、烘干，然后将得到的粉末过200目筛子，筛下物即为本发明得到的合成含硼金刚石用的触媒粉。
实施例3
本实施例触媒粉的原料配方：纯度大于99.9%的铁粉750g、镍粉180g、钴粉10g、硼粉28g。
上述触媒粉的制备方法上述触媒粉的制备方法同实施例2。
实施例4-5为含硼金刚石的制备。
实施例4
取实施例1制得的触媒粉300g，将其与700g石墨粉混合均匀后压制成石墨柱，在六面顶金刚石合成压机上按高温高压法和常规工艺操作合成含硼金刚石，该含硼金刚石为黑色，将此含硼金刚石破碎成50μm以下的微粉制作成抛光片，其耐磨性较不含硼的正常金刚石提高30%。
实施例5
取实施例2制得的含硼触媒粉600g，将其与400g石墨粉混合均匀后压制成石墨柱在六面顶金刚石合成压机上按高温高压法和常规工艺操作合成含硼金刚石，合成的含硼金刚石为黑色，将此含硼金刚石破碎成50μm以下的微粉制作成金刚石复合片效率较不含硼的正常金刚石提高25%，其耐磨性较不含硼的正常金刚石提高25%。

Claims (8)

1.一种合成含硼金刚石用触媒，其特征在于，按重量百分比由以下原料制成，铁：71％-80.2％，镍：16-20％，钴：1-5％，供硼剂：2.8-4％，
铁、镍、钴、供硼剂为块状物或者粉末。
2.根据权利要求1所述的触媒，其特征在于，所述触媒按重量百分比由以下原料制成，铁：71％，镍：20％，钴：5％，供硼剂：4％。
3.根据权利要求1所述的触媒，其特征在于，所述触媒为粉状，粒度小于200目。
4.根据权利要求1所述的触媒，其特征在于，所述供硼剂是单质硼、碳化硼或者它们的混合物。
5.权利要求1-4任一所述合成含硼金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，通过水雾化的方法制备而成，包括如下步骤：按上述配比分别称取触媒原料铁、镍、钴和供硼剂，将所述原料置于中频感应炉中熔炼成合金液，再将所述合金液倾入预先加热到800℃-1000℃的中间包，然后将中间包的合金液由中间包下设的漏孔流下，流下的合金液柱被高压水泵高速射出的水流雾化成细小液滴并急速凝固而形成水和合金粉末混合的泥浆，所述泥浆经脱水、烘干、筛分得到合成含硼金刚石用触媒。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述高压水泵的压力为40MPa-100MPa。
7.一种含硼金刚石的制备方法，将触媒与石墨粉混合均匀后压制成的石墨柱在六面顶液压机上通过高温高压法合成含硼金刚石，其特征在于，所述触媒为权利要求1-4任一所述的合成含硼金刚石用触媒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述触媒与石墨粉的重量比为3-6:4-7。
CN201210505526.6A 2012-11-30 2012-11-30 合成含硼金刚石用触媒及其制备方法 Active CN102962069B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210505526.6A CN102962069B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 合成含硼金刚石用触媒及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210505526.6A CN102962069B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 合成含硼金刚石用触媒及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102962069A CN102962069A (zh) 2013-03-13
CN102962069B true CN102962069B (zh) 2015-04-01

Family

ID=47792672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210505526.6A Active CN102962069B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 合成含硼金刚石用触媒及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102962069B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103801352A (zh) * 2013-11-04 2014-05-21 熊科学 一种合成半导体金刚石单晶的催化剂及生产方法
CN103801351A (zh) * 2013-11-04 2014-05-21 熊科学 一种合成半导体金刚石单晶的催化剂
CN104148076B (zh) * 2014-07-25 2017-01-11 玉溪大红山矿业有限公司 一种金刚石合成用触媒及其制造方法
CN105603519A (zh) * 2016-01-06 2016-05-25 济南中乌新材料有限公司 具有半导体性质Ⅱb型金刚石单晶的人工生长方法及装置
CN105648526A (zh) * 2016-01-06 2016-06-08 济南中乌新材料有限公司 一种人工生长大颗粒金刚石单晶的方法及装置
CN105833880B (zh) * 2016-04-20 2018-11-09 北京中材人工晶体研究院有限公司 一种用于合成金刚石的多元合金触媒及其制备方法与应用
CN106111153A (zh) * 2016-06-13 2016-11-16 安庆市凯立金刚石科技有限公司 一种多晶金刚石合成用触媒及其制备方法
CN106076324A (zh) * 2016-06-13 2016-11-09 安庆市凯立金刚石科技有限公司 一种新型金刚石合成用触媒及其制备方法
CN106591943B (zh) * 2016-12-30 2019-03-26 郑州沃德超硬材料有限公司 含硼金刚石及其制备方法和用途
CN108126706A (zh) * 2017-12-28 2018-06-08 北京康普锡威科技有限公司 一种含硼金刚石合成用触媒粉末、制备方法及应用
CN112495303B (zh) * 2020-11-25 2022-08-05 内蒙古唐合科技有限公司 一种自锐性金刚石及其制备方法
CN114433124A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 辽宁新瑞碳材料科技有限公司 一种生产人造金刚石用高温合金触媒的制备方法
CN115738904B (zh) * 2022-11-04 2023-08-18 佳睿福钻石(河南)有限公司 一种终极半导体钻石生产配方及其生产装置
CN115739100B (zh) * 2022-12-14 2024-02-06 佳睿福钻石(河南)有限公司 一种自发成核白钻催化剂及其生产装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
合成金刚石用水雾化触媒粉末Fe70Ni30性能的研究;徐燕军等;《金刚石与磨料磨具工程》;20110831;第31卷(第4期);29-31，36 *
触媒合金中的C,N,B对合成金刚石性能的影响;关长斌等;《东北重型机械学院学报》;19951231;第19卷(第4期);339-343 *
金刚石合成用FeNiCo合金粉末触媒材料制备研究;徐刚;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20071215;摘要，61 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102962069A (zh) 2013-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102962069B (zh) 合成含硼金刚石用触媒及其制备方法
CN101940893B (zh) 钻石加工用聚晶金刚石的加工方法
CN106985085B (zh) 一种金属结合剂金刚石砂轮
CN103521132B (zh) 一种高品级自锐性多晶金刚石的合成工艺技术
CN103266258B (zh) 稀土预合金粉末及其制备方法
CN104962793B (zh) 一种具有良好导电性能的金刚石聚晶复合片及其制备方法
CN100542949C (zh) 粗粒度立方氮化硼的合成方法
CN101891481B (zh) 多晶立方氮化硼磨料生产方法
CN102839313B (zh) 纳米Cr3C2-WC-N复合粉末及其制备方法
CN106316403A (zh) 一种细粒度立方氮化硼刀片及其制备方法
CN109015418A (zh) 一种陶瓷结合剂及其制备方法、金属/陶瓷复合结合剂、磨具及其制备方法
CN103566830A (zh) 一种八面体金刚石的合成方法
CN101147978A (zh) 微波辅助液相还原法制备针状纳米镍
CN102896311B (zh) 一种金刚石复合片用粉末状粘接剂及其制备方法
CN103495936A (zh) 一种金刚石磨轮的配方
CN101538447B (zh) 环保复合抛光蜡及其生产方法
CN103193231A (zh) 制备碳化钛或碳氮化钛的方法
CN101519541A (zh) 一种含硼金刚石微粉及制备方法
CN105833873B (zh) 一种黑色人造金刚石合成用触媒及制备、黑色人造金刚石及制备
CN104942280B (zh) 一种高性能多晶金刚石烧结体
CN104531069A (zh) 一种超硬材料颗粒/钛铝核壳结构复合颗粒及其制备方法
CN102527923B (zh) 铸造用葡萄糖苯酚树脂粘结剂及其制备方法
CN106905922A (zh) 多晶立方氮化硼磨料生产方法
CN103924288B (zh) 采用镁基复合触媒的立方氮化硼单晶微粉制备方法及应用
CN103769592B (zh) 一种球形TiC/Fe金属陶瓷复合颗粒的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant