[发明专利]水雾化触媒粉、其制备方法及其应用

说明书

本发明属于人造金刚石合成技术领域，涉及一种水雾化触媒粉、其制备方法及其应用，水雾化触媒粉按质量比计算包括镍28～30％、Ce 1～1.5％、碳0.3～0.8‰，余量为铁；而其制备方法是在180～200KW、2500～3500Hz、入口持续通入惰性气体的熔炼炉中，先后加入铁块、稀土元素、石墨和镍板，得合金液，并采用高压水雾化方法在雾化压力34±2MPa的条件下将合金液雾化成粉末状颗粒；而其应用是将水雾化触媒粉与石墨原料以质量比4：6混合，并在5.0～5.5GPa、1350～1500℃条件下于六面顶压机中合成金刚石，合成时间为13～48min。本发明设计合理、制备简单，能够获得高冲击韧性的人造金刚石，适合大规模推广。

技术领域

本发明属于人造金刚石合成技术领域，涉及水雾化触媒，尤其涉及一种水 雾化触媒粉、其制备方法及其应用。

背景技术

人造金刚石合成工业化生产，其原理就是高纯度鳞片状石墨利用高温高压 静压触媒法在合成压机内转化合成金刚石晶体。人造金刚石冲击韧性是其重要 的质量指标之一。所谓冲击韧性(TI)就是：在室温下,利用冲击韧性检测设备， 将一定量金刚石用特定尺寸钢球在特定的冲击罐中，在规定的时间内，冲击规 定次数后，求得的未破碎金刚石的百分率即为TI；热冲击韧性(TTI)即是一定 量的金刚石在保护气氛中，经过1100℃高温加热规定时间后，重复TI的操作， 即为TTI值。TI与TTI值的高低反映了金刚石耐冲击和耐热性能的高低，TI 与TTI差值的大小，反映了该金刚石热稳定性的好坏。

触媒粉在石墨向金刚石转化过程中起到催化剂的功能，Fe、Ni、Mn、Co、 Cr等元素及其合金，是合成金刚石最基本、最有效的触媒。其中添加B、Cu、 Zn、Nb等元素，可赋予金刚石以特殊性能，如半导体特性；添加B、Ti则得蓝 色金刚石，耐热性高。触媒材料是人造金刚石合成中不可或缺的辅助材料，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，加入触媒后，可使金刚石合成的压力和温度分别降至5—6GPa和1200 —1400℃。

然而，现有的水雾化触媒与石墨在高温高压条件下以及六面顶压机的作用 下所合成的金刚石普遍存在冲击韧性差的问题，而水雾化触媒作为人造金刚石 合成中不可或缺的辅助材料，其本身及其制备方法直接影响到人造金刚石的合 成质量及晶型。

发明内容

本发明针对上述的水雾化触媒粉所存在的问题，提出一种设计合理、制备 简单、有利于提高合成人造金刚石冲击韧性的水雾化触媒粉、其制备方法及其 应用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供的水雾化触媒 粉、其制备方法及其应用，该水雾化触媒粉是按质量百分比计包括镍28～30％、 Ce1～1.5％、碳0.3～0.8‰，余量为铁。

本发明提供水雾化触媒粉的其制备方法，包括以下步骤：

S1、在180～200KW、2500～3500Hz、入口持续通入惰性气体的熔炼炉中， 将铁块熔化；

S2、加入稀土元素和石墨，形成Fe-Ce-C合金；

S3、加入镍板，熔炼至温度达到1580～1610℃，保温5～8分钟，得合金 液；

S4、采用高压水雾化方法在雾化压力34±2MPa的条件下将所述合金液雾 化成粉末状颗粒。

本发明还提供水雾化触媒粉的应用，将水雾化触媒粉与石墨原料以质量比 4：6混合，并在5.0～5.5GPa、1350～1500℃条件下于六面顶压机中合成金刚 石，合成时间为13～48min。

作为优选，所述合成金刚石的粒度为40/45。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：