[發(fā)明專利]爆炸法生產(chǎn)多晶金剛石中提高金剛石轉(zhuǎn)化率的方法

有效

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• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112473560B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉江
• 申請（專利權(quán)）人: 四川久納新材料有限公司
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06;B01J3/08
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 葉明博

本發(fā)明公開了爆炸法生產(chǎn)多晶金剛石中提高金剛石轉(zhuǎn)化率的方法，以石墨作為原材料，以Ni、Cu、Fe、Cr離子為添加劑，NaOH為中和劑，以H₂SO₄為活化劑進行金剛石生產(chǎn)物料的制備，讓金剛石的轉(zhuǎn)化率增加10％～13％,降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金剛石生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種爆炸法生產(chǎn)多晶金剛石中提高金剛石轉(zhuǎn)化率的方法。

背景技術(shù)

金剛石以其“世界最硬”的特點而成為研磨、拋光的理想材料，因天然聚晶金剛石(Carbonado型)產(chǎn)量稀少、價格昂貴，因此現(xiàn)在普遍使用的都是人工制造的金剛石。目前，人工制造金剛石的方法只有靜壓法、爆轟法及爆炸法三種。靜壓法所生產(chǎn)的金剛石皆為單晶，粒徑通常在1～600μm之間，適合制作普通金剛石砂輪和常用拋光磨料等；爆轟法所生產(chǎn)的金剛石亦為單晶，平均粒徑非常小，通常在12nm左右，其商業(yè)干粉團聚粒度達(dá)2μm，即使采用改性劑和表面活性劑制成的懸浮液其最粗團聚粒度也有130～150nm，且懸浮液中的團聚粒度分布較寬，目前主要用作潤滑劑使用；爆炸法所生產(chǎn)的金剛石是最接近天然carbonado金剛石的聚晶金剛石，適合做芯片、硬盤的研磨拋光之用。

目前，爆炸合成金剛石的方法是先將石墨粉置于模具內(nèi)，在壓力機下壓成與爆炸裝置中的飛片形狀相一致的柱形(圓形或正方形或矩形)石墨壓實體。為調(diào)整石墨壓實體的密度，有的在石墨粉中加入鐵、銅、鈷等金屬粉；還有的在加入金屬粉的同時加入樹脂等膠結(jié)材料，并通過低溫(小于300℃)燒結(jié)除去樹脂同時改善石墨壓實體的密度。之后，將石墨壓實體置于爆炸裝置的飛片下方，并保證一定的距離(此距離即為架高)。引爆爆炸裝置上方的雷管，使炸藥柱爆炸，推動飛片以一定的飛行速度打擊石墨壓實體，在石墨粉末內(nèi)部產(chǎn)生高溫、高壓，致使石墨瞬態(tài)相變。最后，回收散落的石墨灰，并對石墨灰篩選、沖洗以及用硝酸、硫酸等強酸和強氧化劑等化學(xué)制劑進行去金屬和殘余石墨處理，即得到所合成的金剛石。現(xiàn)有技術(shù)所采用的生產(chǎn)金剛石的石墨原料多為石墨粉，或在石墨粉中加入鐵、銅、鈷等金屬粉，所有的這些原料的采用均不能改變金剛石轉(zhuǎn)化率，金剛石轉(zhuǎn)化率依然存在較低的問題。

因此急需研發(fā)出一種爆炸法生產(chǎn)多晶金剛石中提高金剛石轉(zhuǎn)化率的方法來解決以上問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本發(fā)明提供了一種爆炸法生產(chǎn)多晶金剛石中提高金剛石轉(zhuǎn)化率的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

爆炸法生產(chǎn)多晶金剛石中提高金剛石轉(zhuǎn)化率的方法，包括以下步驟：

S1、以石墨作為原材料，以Ni、Cu、Fe、Cr離子為添加劑，NaOH為中和劑，以H2SO4為活化劑；

S2、在一個桶內(nèi)先溶化含Ni、Cu、Fe、Cr離子對應(yīng)的鹽，在另一個桶中溶化NaOH備用；

S3、把石墨放入反應(yīng)釜中，加入水，水的重量為石墨重量的3倍，溫度設(shè)定為60℃，打開反應(yīng)釜加熱開關(guān)，攪拌均勻；

S4、在反應(yīng)釜中緩慢加入濃度為98％的H₂SO₄溶液，H₂SO₄溶液的重量為石墨重量的2％；

S5、把準(zhǔn)備好的含Ni、Cu、Fe、Cr離子的溶液緩慢加入反應(yīng)釜，含Ni、Cu、Fe、Cr離子的金屬鹽的重量為石墨重量的10％-40％；

S6、物料在60℃反應(yīng)釜中反應(yīng)，并繼續(xù)攪拌90分鐘；

S7、在攪拌的物料中再加入NaOH溶液，NaOH的重量為石墨重量的10％；

S8、再繼續(xù)攪拌30分鐘后，停止加熱；

S9、再加入水，停止攪拌，待物料沉淀；