一种亚纳米级添加剂触媒及其制作方法 现有的各种触媒合金在静压法生产人造金刚石时能在超高压、高温条件下发生催化作用,促使石墨晶体转化为金刚石晶体的反应过程加速。它虽然具有合成较稳定,合成范围较宽,单晶强度较高的优点,但是合成的金刚石存在夹渣多、气泡多、裂纹多、透明度欠佳等内部缺陷,真正的高品级金刚石很难生产出来。
本发明的目的是提供一种亚纳米级添加剂触媒及其制作方法,做到该触媒能合成高品级优质金刚石,即金刚石杂质含量少、气泡、裂纹等内部缺陷少、透明度高、耐冲击强度高,热稳定好。
本发明的目的是这样实现的:在普通镍基触媒或铁基触媒中加入添加剂,添加剂为亚纳米级的碱金属化合物、钽铌类贵金属、稀土元素中的一种或二种、三种的混合物,加入量为触媒重量的0.02~2%。加入方法有两种:一种是在片状触媒原材料熔铸过程中加入,另一种是将添加剂直接均匀弥散到粉状触媒中。
众所周知,纳米材料具有极高的活性,但其制备复杂,成本极高,大规模使用的难度非常大,目前很难直接用于生产。本发明为了做到既改善现有触媒的活性和性能,又降低生产成本,因此选择采用亚纳米级地添加剂。原因是亚纳米级材料活性高、制备容易。
与已有技术相比,本发明有下列特点:
1、由于触媒中含有亚纳米级的碱金属化合物和贵金属,因此在金刚石合成过程中能促进金刚石定向成核,有利于提高人造金刚石的产量,拓宽合成范围,提高合成稳定性。
2、触媒中含有的亚纳米级稀土元素具有比普通稀土元素高得多的活性,在金刚石合成过程中,能产生强烈的搅拌、脱氧作用,净化合金,同时还有强烈的除杂、除气作用,因此使合成的人造金刚石具有内部缺陷气泡少、杂质少、透明度高、抗压强度高,热稳定性好,颜色深黄等优点。
3、经多次试验显示,利用该触媒合成人造金刚石,具有合成范围宽,合成稳定性好,容易控制、单产高的特点。合成的人造金刚石具有抗压强度高、冲击韧性好、杂质少、透明度高、晶形好、热稳定性强、颜色深黄的优点,即可大幅度改善人造金刚石性能,提高人造金刚石的附加值,每个合成棒单块产值可提高1.5至2.5元。以每个提高1.5元计算,全国每年人造金刚石总附加值可提高1亿元以上。因此具有较高的社会、经济效益前景。
下面通过实施例详细叙述本发明的配比及制作方法
实施例一:片状触媒原材料熔铸过程中加入添加剂
首先将999.72克片状镍基触媒或铁基触媒原材料加热至熔化状态,然后将0.13克亚纳米级CaCO3,0.002克亚纳米级稀土和0.15克亚纳米级金属铌的混合物加入并共同熔炼。
实施例二:粉状触媒中直接加入添加剂
在999.8克粉状触媒中直接均匀弥散加入0.09克亚纳米级Na2CO3、0.001克亚纳米级稀土和0.109克亚纳米级金属钽的混合物,与合成金刚石用的碳粉、粘结剂等均匀混合,预压成棒供合成用。
实施例三:加入大剂量的亚纳米级材料
在980克粉状触媒中加入8克亚纳米级K2CO3、0.003克亚钠米级稀土和11.997克亚钠米级金属镍的混合物,其余与例二相同。
实施例四:只加入一种亚纳米级材料
在999.7克粉状触媒中只加入0.3克亚纳米级Ca(OH)2,其余与例二相同。
实施例五:加入二种亚纳米级材料的混合物
在999.7克粉状触媒中加入0.299克亚纳米级金属铌和0.001克亚纳米级稀土元素的混合物,其余与例二相同。