[发明专利]Ni－Fe基触媒合金及其制作方法

说明书

本发明涉及一种合成粗颗粒、高强度金刚石用触媒合金及其制作方法。

生产金刚石常用的触媒材料主要有镍基、铁基和钴基合金。钴基触媒催熔性好，但价格昂贵，国内很少使用。Ni基触媒合成金刚石所需压力与温度较高(和Fe基触媒相比)，产量稍低，但所得金刚石晶形好，晶体内部杂质少，磁性弱，具有较高的抗压强度。而铁基触媒活性大，合成单产高，溶碳能力强，合成参数也较好。目前，国内金刚石行业普遍使用NiMnCo合金来生产粗颗粒、高强度人造金刚石(“金刚石的人工合成与应用”、科学出版社，1984)。用NiMnCo合金作触媒虽可生产抗压强度15Kg左右的单晶金刚石，但合成之金刚石晶形不够理想且需消耗贵金属钴、生产成本高。许多金刚石生产厂迫切需要一种节钴甚至无钴且性能优越的新触媒材料来取代现有的NiMnCo合金。

本发明之目的在于：提供一种新型无钴触媒合金材料，可专用于合成粗颗粒、高强度优质金刚石(SMD)，使金刚石合成压力低，工艺范围宽，晶形完整、颜色金黄。    

本发明的技术方案是：选用1^#电解镍，工业纯铁，电解锰及金属铬为原料，经表面处理后按规定配比配料，真空熔炼，热轧退火，酸洗并冷轧至所需厚度，经冲片球磨处理而制得本发明的NiFe基触媒合金片。

上述技术方案实施步骤如下：

(1).本发明的合金成份组成是(重量百分比)：Fe为15～25％，Mn为10～20％，Cr为0.5～1.2％，Ni为佘量。

(2).配比如上述的原材料投入真空感应炉进行真空熔炼，真空度控制在0.133Pa条件下，熔化期结束后加入电解锰，精炼时再进行一次冷冻脱气处理。控制浇注温度并在真空下浇铸。

(3).锭坯扒皮后置于电阻炉内加热至910～980℃，保温一定时间后热轧开坯，热轧总变形量为70～85％。热轧带材退火温度为950±30℃，退火时间1～2小时。合金带酸洗后冷轧，冷轧变形量为65～80％，所得成品带材经冲片和球磨处理，即可获得本发明的触媒合金片。

本发明的优点主要为：(1)按上述工艺制作的触媒合金片可合成粗颗粒、高强度优质金刚石，能粗化金刚石晶粒，合成之金刚石颜色金黄，晶形完整，且所需合成压力低，合成范围宽、工艺操作简单易行。(2)本发明所述触媒合金不含金属钴、生产成本低。合金主要性能指标如下：熔点，1286℃；晶格类型，F.C.C；点阵常数，3.5943A；密度，8.2791g/Cm³；与石墨润湿角，60°(1273℃时)；电阻率，9.482×10^-2Ω·mm²/M(13℃测定值)。

实施例：

(1).使用10Kg真空感应炉，配料7.5Kg，其中Ni：4.8Kg；Fe1.6Kg；Mn0.9Kg；Cr0.2Kg。Mn额外补加自重的2.5％重量。熔炼时间30分钟，真空度为0.133Pa ，铸成32mm厚扁锭，刨去表面气孔和氧化皮后置于940℃电炉中保温1小时，热轧至3mm厚，再在940℃退火2小时，然后酸洗至表面光亮。酸洗带料剪切后进行冷轧、冷轧润滑液为普通皂化液，经十二道轧制可得0.5mm厚成品带，冲成Φ18mm园片。将毛片加适量钢球和锯末屑混磨约30小时，就可得到光亮无毛刺的成品触媒合金片。

(2)使用50Kg真空感应炉，配料44Kg，其中Ni：28Kg；Fe：9.2Kg：Mn6.2Kg；Mn另外补加0.12Kg。冶炼时间55分钟，真空度为0.133Pa，铸成35mm厚扁锭。热轧温度970℃，热轧至3.2mm厚，退火温度950℃，时间1.5小时。酸洗浸泡四小时。冷轧工序同实施例1，最后得成品带材。在可倾式手动冲床上冲成Φ18mm园片，触媒毛片和钢球及锯未屑一起混磨20小时就得到合格的成品触媒合金片。