用做金刚石触媒的镍基合金.pdf

本发明属于人造金刚石的制造领域。适用于人造金刚石触媒材料的镍基合金。
    自50年代初期瑞典ASEA公司和美国G·E公司先后在高温、高压作用在触媒材料的条件下，把石墨较变成金刚石以来，各国家不但在研究高温、高压技术和合成工艺的同时，也对触媒材料的开发进行了大量的研究工作。目前国外主要生产的触媒材料有Co和Co合金及金属Ni，虽然它们所生产的金刚石具有粒度粗，晶形完整和强度高，但在生产合成时所需的压力、温度都较高，这样就影响设备的使用寿命，而生产所需成本也很高。而采用铁基合金作为触媒材料，虽然生产成本低，但产品的品级较低，只适于在两面顶压机上生产。在我国普遍采用的触媒材料为Ni70Mn25Co5%合金，这类触媒所生产的金刚石品种较细，而强度低，不能满足高性能金刚石制品的需要。

    本发明的目的是提供一种具有生产工艺范围宽，成本低、产品质量性能好的镍基合金触媒材料。

    根据本发明的目的，我们设计一种用于人造金刚石的触媒材料，这种镍基合金的触媒材料成分范围是（重量%）Mn16-20%;Co5-7.2%;Fe0.5～4.5%;C≤0.1%;N0.001-0.05%;Cr、Si、Mg、Ce中任意两种或两种以上元素之和为0.05～0.8%;余为镍。本发明是以Ni为基的，其中还含有Mn、Co、Fe等其它元素的触媒材料。在这种镍基合金的触媒材料中，加入16-20%的Mn是为了促进石墨转化，因Mn电阻率大，是发热体，又是反应物，它能降低熔点，能够改进熔体的流动性能。加入5-7.2%的Co是为了提高人造金钢石地抗压强度，产品的透明度和色泽。Mn和Co的加入还扩大了奥氏体（γ）区，使金刚石合成工艺性能稳定。Fe的作用是与碳体系形成低的共溶点，在一定程度上起到了降低合成温度，Fe还有提高合金的机械性能，对触媒材料的制备带来好处。Cr是提高触媒材料的抗氧化能力。Si是促进合成时的晶体生长速度和金刚石的热稳定性。Ce、Mg、C的加入是为了加强冶炼时的脱氧效果，减少触媒材料中的有害夹杂。加入Ce后起到了活化合金性能的作用。

    由本发明所制备的镍基触媒材料，在高温、高压条件下，触媒熔体呈短程有序结构，催熔性能好，固态呈奥氏体（γ相）合金。由此而生产的人造金刚石具有粒度粗35/40～50/60。金刚石强度高40/50均在20kg以上。金刚石单晶完整，色泽透明。

    本发明人造金刚石触媒镍基合金的生产方法是，将配好的原料在真空感应炉中冶炼，然后经锻造，热轧，固溶处理和冷轧而成，冷变形量要大于80%。

    本发明人造金刚石触媒材料与现有技术相比较，具有原材料成本低，镍基合金触媒生产工艺范围宽便于制造，生产出的人造金刚石产品粒度粗，强度高，形态好，色泽透明。

    实施例

    根据本发明人造金刚石触媒的镍基合金成分范围，我们生产了三炉镍基合金，其成分见表1。冶炼后的镍基合金经锻造、热轧、固溶处理及冷轧后，进行人造金刚石的合成，合成是在六面顶液压机6×600T中进行。先将组装好的叶蜡石块置于压腔内进行合成，合成压力6.5KPa合成温度1500℃，合成后的人造金刚石性能结果见表2。

    表1、本发明实施例镍基合金触媒的成分、重量%炉号MnCoFeNCrSiCeMg12318.517.718.16.05.786.702.64242.450.00290.00340.00310.120.160.080.050.040.0440.0002/0.00030.0004//

    CNi0.015余0.028余0.031余