自锐性金刚石用触媒及其制造工艺.pdf

本发明属于合成自锐性磨料级金刚石用地镍、铜基触媒合金材料及其制造工艺。
    在国外，生产块状、晶表粗糙、自锐性强的磨料金刚石是通过合理地选用触媒材料而实现的，但至今对选用的触媒材料未进行过公开报导（见P.N.Tomlinson.Z.D.R.Dee（1976）。PP426～432）。在国内，磨料级金刚石（JR1型）是采用NiMnCo触媒合成混合级金刚石后经分选而得到的，但由于分选得到的磨料金刚石自锐性和晶形差，致使砂轮寿命低4～5倍。（见《全国超硬材料发展研讨会论文选编》1988.33-1），且由于镍价格昂贵，用镍成分多，致使触媒材料成本高。

    本发明的目的是：提供一种可合成块状、晶体表面粗糙、自锐性强的磨料金刚石用的镍铜基多元触媒合金材料及触媒合金材料的制造工艺。

    本发明的合金组分是：（重量百分比）Cu：20～24%，Mn：18～20%，O＜0.0095%，N＜0.0010，H＜0.0010，其它少量元素：金属，Ni：余量。

    本发明的制造工艺步骤是：将上述配比（除锰外）的合金材料放入真空感应电炉的坩埚中抽真空升温到1300～1400℃熔化并精炼后，加入按上述配比的锰，几分钟后降温冷冻脱气，随后浇铸成扁锭，修正锭坯后随炉加热至850-900℃保温1-2小时热开坯至6.5m/m厚带坯，再经850～900℃加热保温1～2小时后热轧至2.5m/m厚片材，经850～900℃保温1小时固溶化处理后水淬和酸洗后冷轧至0.5m/m厚带材（ε＝80%），最后按需要冲制成不同规格的圆片。

    本发明与现有技术相比，合金组分中加入了一定量的铜、锰等合金元素，镍含量有所减少，不含钴，故原料成本费比Ni75Mn25Co5触媒低18%，合金热、冷塑料极好，制造工艺比NiMnCo触媒简单，不需中间真空退火直接加工成0.4mm厚带材，成材率高酸洗时可不经漂洗，就达到去除氧化鳞皮的效果。热加工温度比NiMnCo触媒低，轧制电流为220A，节省电能，合成金刚石效果好。不仅远超过国家标准对磨料级金刚石的技术要求（见GB6407-86）而且其自锐性好，制造的树脂结合剂砂轮磨削比高，是一种生产自锐性磨料金刚石理想的触媒材料。

    实施例：取1吨电解镍19.93Kg、电解铜6.93Kg和其它元素0.2Kg，将其装入50公斤真空感应炉坩埚中抽真空升温1300℃～1400℃溶化，并精炼后，加入5.94公斤电解锰，几分钟后降温冷冻脱气，随后浇涛成长方扁锭。修正锭坯后随炉加热到880℃保温1小时开坯至6.5m/m厚带坯，再经880℃加热保温1小时热轧至2.5m/m厚带材，经800℃保温45分钟固溶化处理后水淬和酸洗后冷轧至0.5m/m厚带材（ε＝80%），最后冲制成φ18mm圆片。

    用上述合金组分及其制造工艺制成的触媒合金性能指标是：熔点：1188.6℃;结构类型：面心立方（f.c.c），点阵常数3.59埃，金相组织：奥氏体（r）单相，密度：8.493克/厘米3，电阻率：ρ＝90.32×10-6Ω-Cm（19℃测定值），润湿角：（座滴法）θ＝73.2度（1300℃），抗氧化性：经170℃，8小时烘烤，烘烤前触媒表面光亮，烘烤后无变化，力学性能：冷加工ε＝80%，σb＝89.5Kg/mm2，δ＝1.4%。