[其他]合成金钢石用镍-锰-镁触媒合金

说明书

本发明属于：人工合成金刚石用触媒合金。

本发明以前日本国对以过渡族金属碳化物为基，加入Cu和Mg的触媒合金有较多的研究，并先后发表过多项有关专利，其中突出的两项专利是昭49-45992和昭51-7639。

加入Cu和Mg，显著改善了合成出金刚石的晶型质量，而且比只使用碳化物作触媒时的合成温度有所降低，达1600～1800℃，但是该合成温度对硬质合金制顶锤而言仍是过高，因此，上述二项专利中提出的触媒合金不宜在工业性合成金刚石生产中广泛应用。

本发明的任务在于寻找一种适于工业性合成金刚石生产中使用，合成温度降低到1200℃左右，并能合成出晶型完整、颗粒粗的（粒径大于200目）金刚石的廉价粉末触媒合金。

本发明是以Ni60～75%，Mn40～25%合金为基（以此按100%计算）后加入4～10%Mg而制成的粉末状合成金刚石用触媒合金（成分为重量百分比）。

由于Mg与Ni-Mn固溶体形成低熔点共晶，因此使用本发明合金作触媒时的合成温度低于原不加Mg的Ni60～75%，Mn40～25%合金作触媒时的合成温度。

选用φ14毫米腔体的叶腊石（28立方厘米），φ14毫米厚度1毫米的石墨片作原料，按每层重量0.2克触媒合金（触媒合金粒度为120～60目）与石墨片隔装（每块合成装置可用7～10片石墨，触媒合金用量为1.2～1.8克），两端面加导电环，合成装置见附图（1、2导电环，3石墨片，4粉末触媒合金，5叶腊石）。在合成压力为50～60千巴、合成温度为1150～1200℃的条件下保持5～8分钟，每块合成装置可合成出0.8～1.5克拉晶型完整的金刚石，其中70目以上金刚石所占比率可达50～90%，60～70目金刚石的破碎强度达8～12公斤。

随加入Mg量的不同，金刚石的晶型有规律性变化。含Mg量＜4%时，合成出的金刚石主要是八面体晶型为主。

使用本发明触媒合金合成出的金刚石一般呈白色或黄色;若再加入0.5～1%的B，合成出的金刚石为黑色。

若采用特殊合成工艺，合成出完整晶型的金刚石粒度可达0.5～1.0毫米，其破碎强度可达30公斤以上。

使用本发明触媒合金的优缺点分析

（1）加Mg与不加Mg触媒合金合成效果对比如下表

＊金刚石类型标准为我国一机部标准，Ⅰ-Ⅳ型中型号数大表示质量优异;

（2）粉末触媒的制造工艺过程简便，不需经过轧制，从而可以大大降低制造成本;

（3）合成时触媒合金用量减少，可显著节约贵重金属镍;

（4）合成工艺简单，操作方便，重复性良好;

（5）合成后酸煮时间比使用片材触媒大为缩短，可显着节省三酸，减小污染;

（6）缺点是组装合成装置时速度较慢（不如使用片材触媒组装快）。

应用例

（1）压机：上海第十机床厂DS-029B型六面顶压机。

（2）石墨片：自贡东新电碳厂φ14毫米、厚度1毫米的/石墨片。

（3）叶腊石：北京门头沟产28立方厘米天然块。

（4）触媒合金成分：（Ni60Mn40）+8%Mg+1%B

粒度60目

（5）组装：石墨片10层、0.2克一层触媒共9层。

（6）合成工艺：表压为450～500公斤/厘米²时开始送电，待压力升至表压为950～1050公斤/厘米²时保持5～8分钟。

（7）酸煮按一般工艺进行。

（8）金刚石收量：1.1克拉/每块合成装置

其中粒度大于70目的金刚石占68%为0.75克拉

粒度为70～320目的金刚石占32%为0.35克拉。

（9）金刚石为亮黑色，破碎强度10公斤/毫米²（70目或60目）