專利名稱：鎳、鐵基觸媒合金及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成粗顆粒、高強(qiáng)度金剛石用觸媒合金及其制作方法。
生產(chǎn)金剛石常用的觸媒材料主要有鎳基、鐵基和鈷基合金。鈷基觸媒催熔性好，但價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)很少使用。Ni基觸媒合成金剛石所需壓力與溫度較高(和Fe基觸媒相比)，產(chǎn)量稍低，但所得金剛石晶形好，晶體內(nèi)部雜質(zhì)少，磁性弱，具有較高的抗壓強(qiáng)度。而鐵基觸媒活性大，合成單產(chǎn)高，溶碳能力強(qiáng)，合成參數(shù)也較好。目前，國(guó)內(nèi)金剛石行業(yè)普遍使用NiMnCo合金來生產(chǎn)粗顆粒、高強(qiáng)度人造金剛石(“金剛石的人工合成與應(yīng)用”、科學(xué)出版社，1984)。用NiMnCo合金作觸媒雖可生產(chǎn)抗壓強(qiáng)度15Kg左右的單晶金剛石，但合成之金剛石晶形不夠理想且需消耗貴金屬鈷、生產(chǎn)成本高。許多金剛石生產(chǎn)廠迫切需要一種節(jié)鈷甚至無鈷且性能優(yōu)越的新觸媒材料來取代現(xiàn)有的NiMnCo合金。
本發(fā)明之目的在于提供一種新型無鈷觸媒合金材料，可專用于合成粗顆粒、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)金剛石(S M D)，使金剛石合成壓力低，工藝范圍寬，晶形完整、顏色金黃。
本發(fā)明的技術(shù)方案是選用1＃電解鎳，工業(yè)純鐵，電解錳及金屬鉻為原料，經(jīng)表面處理后按規(guī)定配比配料，真空熔煉，熱軋退火，酸洗并冷軋至所需厚度，經(jīng)沖片球磨處理而制得本發(fā)明的NiFe基觸媒合金片。
上述技術(shù)方案實(shí)施步驟如下(1).本發(fā)明的合金成份組成是(重量百分比)Fe為15～25%，Mn為10～20%，Cr為0.5～1.2%，Ni為余量。
(2).配比如上述的原材料投入真空感應(yīng)爐進(jìn)行真空熔煉，真空度控制在10-3mmHg左右，熔化期結(jié)束后加入電解錳，精煉時(shí)再進(jìn)行一次冷凍脫氣處理?？刂茲沧囟炔⒃谡婵障聺茶T。
(3).錠坯扒皮后置于電阻爐內(nèi)加熱至910～980℃，保溫一定時(shí)間后熱軋開坯，熱軋總變形量為70～85%。熱軋帶材退火溫度為950±30℃，退火時(shí)間1～2小時(shí)。合金帶酸洗后冷軋，冷軋變形量為65～80%，所得成品帶材經(jīng)沖片和球磨處理，即可獲得本發(fā)明的觸媒合金片。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要為(1)按上述工藝制作的觸媒合金片可合成粗顆粒、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)金剛石，能粗化金剛石晶粒，合成之金剛石顏色金黃，晶形完整，且所需合成壓力低，合成范圍寬、工藝操作簡(jiǎn)單易行。(2)本發(fā)明所述觸媒合金不含金屬鈷、生產(chǎn)成本低。合金主要性能指標(biāo)如下熔點(diǎn)，1286℃;晶格類型，F(xiàn).C.C;點(diǎn)陣常數(shù)，3.5943 ;密度，8.2791 g/Cm3;與石墨潤(rùn)濕角，60°(1273℃時(shí));電阻率，9.482×10-2Ω·mm2/M(13℃測(cè)定值)。
實(shí)施例(1)使用10Kg真空感應(yīng)爐，配料7.5Kg，其中Ni4.8Kg;Fel6Kg;Mn0.9Kg;Cr0.2Kg。Mn額外補(bǔ)加自重的2.5%wt。熔煉時(shí)間30分鐘，真空度10-3mmHg。鑄成32mm厚扁錠，刨去表面氣孔和氧化皮后置于940℃電爐中保溫1小時(shí)，熱軋至3mm厚，再在940℃退火2小時(shí)，然后酸洗至表面光亮。酸洗帶料剪切后進(jìn)行冷軋、冷軋潤(rùn)滑液為普通皂化液，經(jīng)十二道軋制可得0.5mm厚成品帶，沖成Φ18mm園片。將毛片加適量鋼球和鋸末屑混磨約30小時(shí)，就可得到光亮無毛刺的成品觸媒合金片。
(2)使用50Kg真空感應(yīng)爐，配料44Kg，其中Ni28Kg;Fe9.2Kg;Mn6.2Kg;Mn另外補(bǔ)加0.12Kg。冶煉時(shí)間55分鐘，真空度10-3mmHg。鑄成35mm厚扁錠。熱軋溫度970℃，熱軋至3.2mm厚，退火溫度950℃，時(shí)間1.5小時(shí)。酸洗浸泡四小時(shí)。冷軋工序同實(shí)施例1，最后得成品帶材。在可傾式手動(dòng)沖床上沖成Φ18mm園片，觸媒毛片和鋼球及鋸未屑一起混磨20小時(shí)就得到合格的成品觸媒合金片。
權(quán)利要求
1.一種合成粗顆粒、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)金剛石用的NiFe基觸媒合金，其特征在于合金組份(重量百分比)Fe為15～25%、Mn為10～20%、Cr為0.5～1.2%、Ni為余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NiFe基觸媒合金的制作方法，其特征在于它的制作工序如下(1).按上述比例選用1＃電解鎳、工業(yè)純鐵、金屬鈷等原料投入真空感應(yīng)爐，在真空度10-3mmHg左右控制條件下進(jìn)行真空熔煉，待金屬熔化結(jié)束后再加入上述比例中的電解錳，精煉時(shí)冷凍時(shí)脫氣處理一次之后，進(jìn)行真空澆鑄扁錠;(2).將扁錠刨去表面氣孔和氧化皮后，在910～980℃的電爐中保溫1小時(shí)熱軋開坯至3mm厚的薄帶(熱軋總變形量為70～85℃)，再經(jīng)950±30℃退火1～2小時(shí)，酸洗至表面光亮;(3).酸洗帶材剪切后進(jìn)行多道次冷軋制得成品帶(冷軋變形量為65～80%)，并沖片成毛片再加入適量鋼球和鋸末屑球磨2～3小時(shí)即得本發(fā)明的觸媒合金片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Ni-Fe基觸媒合金及其制作方法。其特征是合金成份為Fe15～25％wt，Mn10～20％wt，Cr0.5～1.2％wt，Ni余量。制作工藝是按一定重量百分比投料的原料經(jīng)表面處理后，進(jìn)行真空熔煉，真空鑄錠后熱軋開坯，退火、酸洗、冷軋、沖片球磨而獲得觸媒合金片成品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)成本低，性能指標(biāo)好，可應(yīng)用于粗顆粒、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)金剛石的合成。
文檔編號(hào)C30B29/04GK1098144SQ93111629
公開日1995年2月1日 申請(qǐng)日期1993年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月29日
發(fā)明者劉樹楨, 張建安 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部長(zhǎng)沙礦冶研究院