[發明專利]一種含硼金剛石合成用觸媒粉末、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201711462283.1
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108126706A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 賀會軍;趙文東;趙新明;盛艷偉;張金輝;賀寶;楊銘;邊雋杰
• 申請（專利權）人: 北京康普錫威科技有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/02;C22C19/03;C22C1/03;B22F1/00;B22F9/04;B01J3/06
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明涉及一種含硼金剛石合成用觸媒粉末、制備方法及應用，所述粉末的組成為Ni_1?x?y?zMn_xFe_yB_z，其中40≤x≤45，4.9≤y≤5.88，0.1≤z≤0.12；所述觸媒粉末為片狀形貌，粒度小于等于100目。所述觸媒粉末以純鎳、純錳、含硼為2％的硼鐵合金和碳粒為原料，采用急冷甩帶法制備。本發明觸媒粉末應用于制備多晶含硼金剛石。采用本發明方法制備的觸媒粉末收得率高，與石墨粉接觸面積大，催化效率高，可降低合成壓力，提高合成含硼金剛石的產量；采用本發明的觸媒粉生產的金剛石的抗氧化溫度增加，自銳性好，且具有高耐磨性。

技術領域

本發明屬于粉末制備技術領域，特別涉及一種含硼金剛石合成用觸媒粉末、制備方法及其應用。

背景技術

含硼金剛石屬于Ⅱb型金剛石，具有良好的耐磨性、抗氧化性和熱穩定性及優異的半導體性能，適合于制作在高壓、高溫、強磁場等惡劣條件下使用的半導體元器件。關于含硼金剛石的合成，國內外超硬材料行業進行了不少研究，關鍵問題是硼元素如何加入，主要是圍繞金剛石合成時的原材料是選擇含硼觸媒還是含硼石墨開展研究。由于在觸媒制備過程中加入硼元素或加入含硼的合金或化合物比較容易，因此目前制備含硼金剛石主要是選擇含硼觸媒來實現，至于含硼石墨由于是通過滲硼方法，不容易實現硼元素滲透的均勻性，合成出的金剛石顏色不均勻。山東大學李木森等的申請號為CN200510042572.7，發明名稱為“用于合成含硼金剛石單晶的鐵-鎳-硼-碳系催化劑及其制備方法”的專利申請公開了一種利用單質粉末混合，軋制成薄帶，進行低溫燒結、精軋、沖片、整形、清理后，制成片狀FeNiBC系催化劑的方法，該方法制備出的是一種非完全致密化的片狀形狀觸媒。北京安泰鋼研集團的田軍輝等的申請號為CN201210505526.6，發明名稱為“合成含硼金剛石的觸媒及其制備方法”的專利申請公開了一種利用水霧化技術，通過加入供硼劑(單質硼、含硼化合物或合金)制備觸媒粉末的方法，該方法制備的觸媒粉末為鐵基觸媒，觸媒形貌為水滴狀或不規則的近球形，由于該方法制備的觸媒粉末形貌的特點，在與石墨粉混合制備合成柱時有較高難度。

粉末工藝合成人造金剛石所選擇的碳源，微觀形貌上均是鱗片狀的石墨粉，與之混合的觸媒粉末是采用霧化法制備，粉末形狀大多是近球形或水滴狀，在二者混合制備合成柱過程中，近球形的顆粒和鱗片狀的石墨并不能完全接觸，壓制過程中致密度并不高且混好的物料運輸過程中容易分層，因此，制備金剛石合成柱前必須進行充分的混合和造粒，工序比較復雜。

發明內容

本發明為了克服現有技術的上述缺陷，從粉末冶金技術和金剛石應用考慮，針對石墨顆粒的鱗片狀結構，提出一種用于合成自銳性含硼金剛石的片狀形貌NiMnFeB系觸媒粉末及制備方法，由于片狀形貌的觸媒粉末可以與鱗片狀石墨良好接觸，增大接觸面積且混合后不易分層，應用于制備合成柱，可以進一步發揮粉末觸媒的優勢，合成出質量、產量和使用效果更好的含硼人造金剛石。

目前制備含硼金剛石觸媒的方法一般為霧化法，所制備的觸媒粉末多為不規則的水滴狀，主要為FeNiBC觸媒，合成的金剛石多為含硼單晶金剛石。本發明目的之一是提供一種可以合成出自銳性多晶含硼金剛石的片狀形貌觸媒粉末，本發明的另一目的是提供一種采用快冷甩帶破碎法制備上述觸媒粉末的方法，本發明的再一個目的是提供上述觸媒粉末的應用。

為實現上述目的之一，本發明采用的技術方案如下：

一種含硼金剛石合成用觸媒粉末，所述粉末的組成為Ni_1-x-y-zMn_xFe_yB_z，其中40≤x≤45，4.9≤y≤5.88，0.1≤z≤0.12；所述觸媒粉末為片狀形貌，粒度小于等于100目。

進一步，當z＝0.1時，y＝4.9。

進一步，x＝40或x＝45。

進一步，當z＝0.12時，y＝5.88。