CN108079996A - 一种人造金刚粉末触媒及其制作工艺与应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人造金刚石粉末触媒，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒包括：Ni：40～70％；Fe：20～40％；Co：10～30％，该人造金刚石粉末触媒其合金成分易调节，可以大大提高石墨与触媒之间的反应面积，提高合成单产，同时也大大减少了触媒材料的消耗量。

Description

一种人造金刚粉末触媒及其制作工艺与应用方法
技术领域
本发明涉及人造金刚石生产领域，尤其涉及一种人造金刚石粉末触媒及其制作工艺与应用方法
背景技术
金刚石，又称钻石，是由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质，金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。
触媒材料作为人造金刚石合成中必不可少的主导材料，不仅可以降低石墨向金刚石转化的温度、压力，而且对所生成的金刚石的质量及晶形也有重要影响，是人造金刚石合成研究中的一个重要课题。
人造金刚石合成使用的触媒，从元素构成来说主要有以下几种：镍基、钴基和铁基，Debeers公司使用钴基触媒，G.E公司主要用镍基触媒，俄罗斯用镍锰基触媒，我国使用镍基和铁基触媒。合成金刚石所用触媒材料的形态主要有片状和粉状两种，片状触媒工艺相对稳定，容易控制，但是片状工艺石墨合成金刚石的转化率低，金刚石单产低，消耗触媒金属多，上个世纪九十年代末以前为合成金刚石的主流工艺；粉末触媒，合金成分易调节，可以大大提高石墨与触媒之间的反应面积，提高合成单产，同时也大大减少了触媒材料的消耗量，因此倍受人们重视。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供解决以上问题中的一种粉末状触媒。
一种人造金刚石粉末触媒，所述人造金刚石粉末触媒包括：
Ni：40～70％；
Fe：20～40％；
Co：10～30％。
其中，所述人造金刚石粉末触媒包括：
Ni：50～60％；
Fe：30～35％；
Co：15～30％。
其中，所述人造金刚石粉末触媒包括：
Ni：50％；
Fe：30％；
Co：20％。
其中，所述人造金刚石粉末触媒还包括：
稀土：0.1-0.3％；
碳：0.2-0.5％。
一种人造金刚石粉末触媒的生产工艺，所以人造金刚石粉末触媒的生产工艺包括：
将所述人造金刚石粉末触媒按照其组成比例混合，将混合熔融后的金属经过高压气雾法制粉，所得的粉末状触媒在真空溶炼炉内以1000～1500℃条件下保温5～30分钟浇注成合金棒锭，将合金棒锭破碎达到90目以下。
其中，所述高压气雾法的压力为30-35MPa。
其中，所述真空溶炼炉内温度为1200℃，保温时间为15分钟。
一种人造金刚石粉末触媒的应用方法，将所述人造金刚石粉末触媒与石墨原料按照重量比例3～6：4～7混合、在1200-1400°，800-1000Mpa，保温7-10天的条件下合成人造金刚石。
其中，所述人造金刚石粉末触媒的应用方法的重量比例为4～5：5～6，升温至1200-1300°，800-900Mpa，保温7-8天。
其中，所述人造金刚石粉末触媒的应用方法的重量比例为4：6，升温至 1200°，800Mpa，保温7天。
本发明提供了一种人造金刚石粉末触媒，并且提供了该人造金刚石粉末触媒的制作工艺以及应该方法，通过该人造金刚石粉末触媒制作出的宝石级人造金刚石，晶粒颗粒大，晶体颜色好，单次产量高。
具体实施方式
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
一种人造金刚石粉末触媒,人造金刚石粉末触媒优选范围为：Ni：40～7 0％、Fe：20～40％、Co：10～30％；人造金刚石触媒粉末较好范围为：Ni： 50～60％、Fe：30～35％、Co：15～30％；人造金刚石粉末触媒最佳值为： Ni：50％、Fe：30％、Co：20％。人造金刚石粉末触媒还包括：稀土：0.1- 0.3％、碳：0.2-0.5％。
实施例1
一种人造金刚石粉末触媒，人造金刚石粉末触媒包括：Ni：40％、Fe： 35％、Co：24-25％、稀土：0.1-0.2％、碳：0.2-0.4％。
实施例2
一种人造金刚石粉末触媒，人造金刚石粉末触媒包括：Ni：50％、Fe：3 0％、Co：19-20％、稀土：0.2％、碳：0.2-0.3％。
实施例3
一种人造金刚石粉末触媒，人造金刚石粉末触媒包括：Ni：60％、Fe：2 0％、Co：19-20％、稀土：0.2-0.3％、碳：0.3-0.5％。
实施例4
一种人造金刚石粉末触媒，人造金刚石粉末触媒包括：Ni：65％、Fe： 20％、Co：14-15％、稀土：0.1-0.2％、碳：0.2-0.5％。
一种人造金刚石粉末触媒的生产工艺，人造金刚石粉末触媒的生产工艺包括：
将人造金刚石粉末触媒按照其组成比例混合，将混合熔融后的金属经过高压气雾法制粉，所得的粉末状触媒在1000～1500℃真空溶炼炉内保温5～3 0分钟浇注成合金棒锭，将合金棒锭破碎达到90目以下。
其中，具体的高压气雾法的压力为30-35Mpa，真空溶炼炉内温度为120 0℃，保温时间为15分钟。
实施例5
高压气雾法的压力为30Mpa，真空溶炼炉内温度为1200℃，保温时间为 15分钟。
实施例6
高压气雾法的压力为35Mpa，真空溶炼炉内温度为1100℃，保温时间为 30分钟。
实施例7
高压气雾法的压力为32Mpa，真空溶炼炉内温度为1500℃，保温时间为 25分钟。
一种人造金刚石粉末触媒在合成金刚石中的应用方法，将人造金刚石粉末触媒与石墨原料按照重量比例3～6：4～7混合、在1200-1400°，800-10 00Mpa，保温7-10天的条件下合成人造金刚石。
人造金刚石粉末触媒的应用方法的优选重量比例为4～5：5～6，升温至 1200-1300°，800-900Mpa，保温7-8天。
人造金刚石粉末触媒的应用方法的最佳重量比例为4：6，升温至1200°， 800Mpa，保温7天。
实施例8
一种人造金刚石粉末触媒在合成金刚石中的应用方法，人造金刚石粉末触媒与石墨原料重量比例为4～5：5～6，温度为1200-1300°，压力为800- 1000Mpa，保温时间为10天。
实施例9
一种人造金刚石粉末触媒在合成金刚石中的应用方法，人造金刚石粉末触媒与石墨原料重量比例为5：5，温度为1300-1400°，压力为800-900Mpa，保温时间为8天。
实施例10
一种人造金刚石粉末触媒在合成金刚石中的应用方法，人造金刚石粉末触媒与石墨原料重量比例为4：6，温度为1200°，压力为800Mpa，保温时间为9天。
本发明提供了一种人造金刚石粉末触媒，并且提供了该人造金刚石粉末触媒的制作工艺以及应该方法，通过该人造金刚石粉末触媒制作出的粉末触媒粉化学成分均匀，粒径均一，并且制作出来的宝石级人造金刚石，晶粒颗粒大，晶体颜色好，单次产量高。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种人造金刚石粉末触媒，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒包括：
Ni：40～70％；
Fe：20～40％；
Co：10～30％。
2.根据权利要求1所述人造金刚石粉末触媒，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒包括：
Ni：50～60％；
Fe：30～35％；
Co：15～30％。
3.根据权利要求1所述人造金刚石粉末触媒，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒包括：
Ni：50％；
Fe：30％；
Co：20％。
4.根据权利要求1所述人造金刚石粉末触媒，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒还包括：
稀土：0.1-0.3％；
碳：0.2-0.5％。
5.根据权利要求1-4任意一项一种人造金刚石粉末触媒的生产工艺，其特征在于，所以人造金刚石粉末触媒的生产工艺包括：
将所述人造金刚石粉末触媒按照其组成比例混合，将混合熔融后的金属经过高压气雾法制粉，所得的粉末状触媒在真空溶炼炉内以1000～1500℃条件下保温5～30分钟浇注成合金棒锭，将合金棒锭破碎达到90目以下。
6.根据权利要求5所述的人造金刚石粉末触媒的生产工艺，其特征在于，所述高压气雾法的压力为30-35MPa。
7.根据权利要5所述的人造金刚石粉末触媒的生产工艺，其特征在于，所述真空溶炼炉内温度为1200℃，保温时间为15分钟。
8.权利要求1-4任意一项一种人造金刚石粉末触媒的应用方法，其特征在于，将所述人造金刚石粉末触媒与石墨原料按照重量比例3～6：4～7混合、在1200-1400°，800-1000Mpa，保温7-10天的条件下合成人造金刚石。
9.根据权利要求8所述人造金刚石粉末触媒的应用方法，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒的应用方法的重量比例为4～5：5～6，升温至1200-1300°，800-900Mpa，保温7-8天。
10.根据权利要求8所述人造金刚石粉末触媒的应用方法，其特征在于，所述人造金刚石粉末触媒的应用方法的重量比例为4：6，升温至1200°，800Mpa，保温7天。
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