[发明专利]一种金刚石合成用触媒及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及超硬材料合成用催化剂领域，具体涉及一种金刚石合成用触媒及其制造方法。

背景技术

金刚石俗称“金刚钻”，也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是碳的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛，不仅可以用于制作高档首饰，还具有很多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模，而且还被作为很多精密仪器的部件。

天然金刚石的储存量少，按照目前的开采速度，还能开采不到30年。但金刚石的需求量却如此巨大，因此人工合成金刚石就显得非常重要。

在高温高压条件下，在石墨向金刚石进行转变的过程中，有意识地加人一些材料，使得金刚石的相变活化能和合成温度和压力显著降低，这样的材料称之为人造金刚石用触媒材料，简称触媒材料或触媒。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，可使金刚石的合成压力与温度分别降至5～6GPa和1200～1400℃，从而使工业生产金刚石的成本大大降低。

目前利用化学共沉淀法制备触媒尚在研究阶段，该法为：按照设计的粉末成分配置金属溶液，然后加入沉淀剂，通过强化工艺，使各种金属离子几乎同时沉淀而获得成分均匀的沉淀物，再将沉淀物经加热分解、还原、破碎、筛分等工序处理后最终得到所需的粉末。共沉淀所制备的触媒氧含量高，合成金刚石单产较低，制备的金刚石透明度和晶形稍差，未得到工业应用。

在工业上，触媒粉末的生产以雾化法为主，而雾化法需要中频感应熔炼等过程，严格的工艺条件及高能耗势必具有较高的生产成本，且在制粉过程中，合金液和耐火材料接触，难以避免带入非金属夹杂物。因此，急待研发出一种成本低、单产高且生产工艺简便的触媒。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种金刚石合成用触媒及其制造方法，在金刚石合成的过程中，采用该触媒，金刚石的产量、高强比和粒度都能达到很好的效果，而且其制造方法简便，成本低。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金刚石合成用触媒，由以下质量百分比的原材料制成：

Ni                                   10～30％；

固体添加剂                             1～5％；

天然微合金铁粉                       65～89％；

上述原材料的质量百分比之和为100％。

优选的，上述的金刚石合成用触媒，由以下质量百分比的原材料制成：

Ni                                   15～25％；

固体添加剂                             2～4％；

天然微合金铁粉                       72～82％；

上述原材料的质量百分比之和为100％。

优选的，上述的金刚石合成用触媒，由以下质量百分比的原材料制成：

Ni                                      20％；

固体添加剂                               3％；

天然微合金铁粉                          77％。

优选的，为了增加触媒的活性，所述Ni、固体添加剂或天然微合金铁粉的粒度≤75um。

优选的，为了提高触媒的催化活性、调节金刚石的颜色和增强金刚石的强度和抗氧化性能，所述固体添加剂由B₄C、FeB、Mg₃N₂、Si粉组成。

优选的，为了增强触媒的催化作用，以质量百分比计，所述天然微合金铁粉还包含微量金属元素Co0.020～0.040％和Ni0.040～0.060％；为了提高金刚石的强度，以质量百分比计，所述天然微合金铁粉还包含金属元素Cr0.010～0.030％和Ti0.010～0.030％；为了促进金刚石的合成速度，以质量百分比计，所述天然微合金铁粉包含微量金属元素V0.010～0.030％。

一种上述金刚石合成用触媒的制造方法，包括以下步骤：包括以下步骤：称取Ni粉、固体添加剂和天然微合金铁粉，待用；然后将其装入球磨机中混匀，得成品。