CN106378462B - 一种高细粒度金刚石用触媒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，包括以下步骤：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着预热第一加工设备；再将铁粉、镍粉、铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，升高第一加工设备及其内容物温度并保温得到物料A；接着将物料A冷却，拉伸成型得到物料B；继续将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒。本发明还公开了上述高细粒度金刚石用触媒。本发明成本低、制得触媒细粒度高且有利于金刚石的生长和质量，制得的金刚石晶形良好。
Description
技术领域
本发明涉及触媒制备技术领域，尤其涉及一种高细粒度金刚石用触媒及其制备方法。
背景技术
我国是金刚石生产的大国，大量的金刚石需求对金刚石用触媒的生产也起到了巨大的带动作用。然而，随着工业企业对金刚石品质要求的逐渐提高，金刚石用触媒的加工也越来越发达：从复合触媒发展到成本较低的铁基触媒，从片状触媒到粉状触媒。然而，改善触媒的制备方法、优化触媒中原料的配比，从而促进金刚石的生长及其质量、晶形当下研究的重点方向。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高细粒度金刚石用触媒及其制备方法，成本低、制得触媒细粒度高且有利于金刚石的生长和质量，制得的金刚石晶形良好。
本发明提出的一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，包括以下步骤：
S1、预热：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着升高第一加工设备温度至680-700℃；
S2、混合烧结：按重量份将68-70份铁粉、15-18份镍粉、13-16份铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，升高第一加工设备及其内容物温度至1200-1300℃，接着保温25-30min得到物料A；
S3、成型：将物料A冷却至200-250℃后，拉伸成型得到物料B；
S4、雾化：将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒。
优选地，S2中，铁粉的粒度为0.055-0.074mm，铜粉的粒度为0.035-0.045mm，镍粉的粒度为0.005-0.01mm。
优选地，S2中，铁粉的松装密度为2.66-2.85g/cm3 ，铜粉的松装密度为1.2-1.5 g/cm3 ，镍粉的松装密度为1.8-2.2 g/cm3 。
优选地，S2中，铁粉、镍粉、铜粉的重量比为69-69.5：16-17：14-15。
优选地，S2中，升温的速度为100-150℃/min。
优选地，S3中，冷却速度为100-110℃/min。
优选地，S3中，物料B的直径为2.5-3.5mm。
优选地，S4中，超音速电弧喷射气雾化的电弧电耗自损正负电极距离为300-350mm，超音速电弧喷射气雾化的电弧电流为120-125A，超音速电弧喷射气雾化的电弧电压为35-40V，电弧喷射气雾化的气压为0.6-0.8MPa。
本发明还提出的一种高细粒度金刚石用触媒，采用如权利要求1-8任一项所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法制成。
本发明以粒度为0.055-0.074mm的铁粉、粒度为0.035-0.045mm的铜粉，粒度为0.005-0.01mm的镍粉配合作为触媒主料，大大提高了金刚石的生长速度和质量；而铁粉、铜粉、镍粉的松装密度分别为2.66-2.85g/cm3、1.2-1.5 g/cm3 、1.8-2.2 g/cm3能够保证三种粉末充分混合，从而提高物料A中三种金属的均匀性和稳定性，也使物料A具备良好的热加工性能；在S2中以100-150℃/min的速度逐渐升温，能使铜粉和镍粉均匀地破碎并融入铁粉之中，同时防止烧结过程中物料A变形；而S3中以100-110℃/min的速度缓慢冷却则使物料A保持良好的横向断裂强度和拉伸强度，同时大幅提高了物料A的可塑性；物料B保持2.5-3.5mm的直径，能够使放电过程中的电弧高温迅速熔融物料B，释放出铁、铜、镍混合均匀的熔滴，同时保证本发明具备较高的细度；而将超音速电弧喷射气雾化的参数设置为电弧电耗自损正负电极距离300-350mm、电弧电流120-125A、电弧电压为35-40V、气压为0.6-0.8MPa能使熔滴均匀、迅速地凝固，也使本发明呈表面光滑的球形，从而大大提高本发明与金刚石的接触面，促进金刚石生长。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，包括以下步骤：
S1、预热：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着升高第一加工设备温度至700℃；
S2、混合烧结：按重量份将68份铁粉、18份镍粉、13份铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，以150℃/min升温速度升高第一加工设备及其内容物温度至1200℃，接着保温30min得到物料A；其中，铁粉的粒度为0.055mm、松装密度为2.85g/cm3，铜粉的粒度为0.035mm、松装密度为1.5 g/cm3，镍粉的粒度为0.005mm、松装密度为2.2 g/cm3；
S3、成型：以100℃/min的冷却速度将物料A冷却至250℃后，拉伸成型得到物料B；其中，物料B的直径为2.5mm；
S4、雾化：将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒；其中，超音速电弧喷射气雾化的电弧电耗自损正负电极距离为350mm，超音速电弧喷射气雾化的电弧电流为120A，超音速电弧喷射气雾化的电弧电压为40V，电弧喷射气雾化的气压为0.6MPa。
实施例2
本发明提出的一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，包括以下步骤：
S1、预热：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着升高第一加工设备温度至680℃；
S2、混合烧结：按重量份将70份铁粉、15份镍粉、16份铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，以 100℃/min升温速度升高第一加工设备及其内容物温度至1300℃，接着保温25min得到物料A；其中，铁粉的粒度为0.074mm、松装密度为2.66g/cm3，铜粉的粒度为0.045mm、松装密度为1.2g/cm3，镍粉的粒度为0.01mm、松装密度为1.8g/cm3；
S3、成型：以110℃/min的冷却速度将物料A冷却至200℃后，拉伸成型得到物料B；其中，物料B的直径为3.5mm；
S4、雾化：将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒；其中，超音速电弧喷射气雾化的电弧电耗自损正负电极距离为300mm，超音速电弧喷射气雾化的电弧电流为125A，超音速电弧喷射气雾化的电弧电压为35V，电弧喷射气雾化的气压为0.8MPa。
实施例3
本发明提出的一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，包括以下步骤：
S1、预热：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着升高第一加工设备温度至690℃；
S2、混合烧结：按重量份将69份铁粉、17份镍粉、14份铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，以130℃/min升温速度升高第一加工设备及其内容物温度至1250℃，接着保温28min得到物料A；其中，铁粉的粒度为0.058mm、松装密度为2.82g/cm3，铜粉的粒度为0.038mm、松装密度为1.4 g/cm3，镍粉的粒度为0.006mm、松装密度为2.1 g/cm3；
S3、成型：以104℃/min的冷却速度将物料A冷却至230℃后，拉伸成型得到物料B；其中，物料B的直径为2.8mm；
S4、雾化：将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒；其中，超音速电弧喷射气雾化的电弧电耗自损正负电极距离为330mm，超音速电弧喷射气雾化的电弧电流为122A，超音速电弧喷射气雾化的电弧电压为38V，电弧喷射气雾化的气压为0.65MPa。
实施例4
本发明提出的一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，包括以下步骤：
S1、预热：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着升高第一加工设备温度至685℃；
S2、混合烧结：按重量份将69.5份铁粉、16份镍粉、15份铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，以 120℃/min升温速度升高第一加工设备及其内容物温度至1280℃，接着保温26min得到物料A；其中，铁粉的粒度为0.062mm、松装密度为2.72g/cm3，铜粉的粒度为0.042mm、松装密度为1.3g/cm3，镍粉的粒度为0.008mm、松装密度为1.9g/cm3；
S3、成型：以108℃/min的冷却速度将物料A冷却至220℃后，拉伸成型得到物料B；其中，物料B的直径为3.2mm；
S4、雾化：将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒；其中，超音速电弧喷射气雾化的电弧电耗自损正负电极距离为320mm，超音速电弧喷射气雾化的电弧电流为124A，超音速电弧喷射气雾化的电弧电压为36V，电弧喷射气雾化的气压为0.7MPa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预热：将第一加工设备抽真空后通入氮气，接着升高第一加工设备温度至680-700℃；
S2、混合烧结：按重量份将68-70份铁粉、15-18份镍粉、13-16份铜粉混合均匀后投入预热后第一加工设备，升高第一加工设备及其内容物温度至1200-1300℃，接着保温25-30min得到物料A；
S3、成型：将物料A冷却至200-250℃后，拉伸成型得到物料B；
S4、雾化：将物料B作为电弧电耗自损的正负电极同时投入第二加工设备中，再对物料B进行超音速电弧喷射气雾化得到高细粒度金刚石用触媒。
2.根据权利要求1所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S2中，铁粉的粒度为0.055-0.074mm，铜粉的粒度为0.035-0.045mm，镍粉的粒度为0.005-0.01mm。
3.根据权利要求2所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S2中，铁粉的松装密度为2.66-2.85g/cm3 ，铜粉的松装密度为1.2-1.5 g/cm3 ，镍粉的松装密度为1.8-2.2 g/cm3 。
4.根据权利要求3所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S2中，铁粉、镍粉、铜粉的重量比为69-69.5：16-17：14-15。
5.根据权利要求1所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S2中，升温的速度为100-150℃/min。
6.根据权利要求5所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S3中，冷却速度为100-110℃/min。
7.根据权利要求1所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S3中，物料B的直径为2.5-3.5mm。
8.根据权利要求1所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法，其特征在于，S4中，超音速电弧喷射气雾化的电弧电耗自损正负电极距离为300-350mm，超音速电弧喷射气雾化的电弧电流为120-125A，超音速电弧喷射气雾化的电弧电压为35-40V，电弧喷射气雾化的气压为0.6-0.8MPa。
9.一种高细粒度金刚石用触媒，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述高细粒度金刚石用触媒的制备方法制成。
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| 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29-36页 * |
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