[發(fā)明專利]一種綠色人造金剛石的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211244007.9
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115920775A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張科;彭本初
• 申請（專利權(quán)）人: 江西恒鉆新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 佛山焯恒專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44829
• 代理人: 楊冰

本發(fā)明提供一種綠色人造金剛石的制備方法，涉及人造金剛石合成技術(shù)領(lǐng)域。該一種綠色人造金剛石的制備方法，包括以下步驟：步驟一：按重量份稱取以下綠色人造金剛石原料：石墨100?160份、鐵10?60份、錳30?50份、鎳15?20份、硅5?15份、碳5?10份、鉻2?10份、阻燃劑3?5份、衣康酸環(huán)氧2?10份、硅烷偶聯(lián)劑2?4份、添加劑0.5?2份；步驟二：按重量比從所述步驟一中稱取以下原料：鐵30％?50％、錳30％?50％、鎳15％?20％、硅5％?15％、碳5％?10％、鉻2％?10％，然后將稱取的原料投入到水霧化設(shè)備中制備初級觸媒。通過加入添加劑且成分中含有錫、硼、鋅、鉛、鈦等物質(zhì)，不但能提高金剛石表面的抗氧化能力和耐磨能力,而且能改善金剛石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和性能,降低熱失重速率，從而提高金剛石的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人造金剛石合成技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種綠色人造金剛石的制備方法。

背景技術(shù)

金剛石，又稱鉆石，是由碳元素組成的礦物，是碳元素的同素異形體，金剛石是目前在地球上發(fā)現(xiàn)的眾多天然存在中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業(yè)中的切割工具，金剛石中含有一定量的雜質(zhì)元素，而這些雜質(zhì)元素直接影響著金剛石的性質(zhì)。某些雜質(zhì)元素能夠改善金剛石的某些性能，例如：磷元素或硼元素能改善金剛石的光學(xué)性能、機(jī)械性能、電學(xué)性能以及熱學(xué)性能等等，從而影響到金剛石在工業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)中的潛在用途，氮是金剛石中最主要的雜質(zhì)元素，金剛石的力學(xué)，光學(xué)、熱學(xué)以及電學(xué)等物理性質(zhì)都會因?yàn)榈s質(zhì)的存在而發(fā)生改變。

目前，自然界中，天然形成的綠色金剛石極其稀少，而且價(jià)格比常見的無色更為昂貴，因此人們一直試圖合成這種綠色金剛石，并且現(xiàn)有的技術(shù)制備的人造金剛石還存在熱穩(wěn)定性降低以及強(qiáng)度較弱的問題，因此需要一種綠色人造金剛石的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種綠色人造金剛石的制備方法，解決了現(xiàn)有的技術(shù)制備的人造金剛石還存在熱穩(wěn)定性降低以及強(qiáng)度較弱以及綠色金剛石制備成本高的問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種綠色人造金剛石的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：按重量份稱取以下綠色人造金剛石原料：石墨100-160份、鐵10-60份、錳30-50份、鎳15-20份、硅5-15份、碳5-10份、鉻2-10份、阻燃劑3-5份、衣康酸環(huán)氧2-10份、、硅烷偶聯(lián)劑2-4份、添加劑0.5-2份；

步驟二：按重量比從所述步驟一中稱取以下原料：鐵30％-50％、錳30％-50％、鎳15％-20％、硅5％-15％、碳5％-10％、鉻2％-10％，然后將稱取的原料投入到水霧化設(shè)備中制備初級觸媒；

步驟三：將所述步驟二制備的初級觸媒通過三種不同粒度的觸媒篩得到三種不同粒度的初級觸媒，并將三個(gè)不同粒度的初級觸媒按照一定百分比加入到混合攪拌設(shè)備中得到觸媒混合物，將觸媒混合物投入到干燥設(shè)備中并在一定溫度范圍內(nèi)對其進(jìn)行一定時(shí)間的烘干作業(yè)，從而制得改性觸媒；

步驟四：按重量比從所述步驟一中稱取以下原料：石墨和添加劑，將石墨和添加劑投入到研磨攪拌設(shè)備中進(jìn)行一定時(shí)間的攪拌混合，從而可以得到改性石墨粉末；

步驟五：從所述步驟一、步驟三和步驟四中分別稱取阻燃劑、衣康酸環(huán)氧、硅烷偶聯(lián)劑、改性觸媒和改性石墨粉末，然后將稱取得到的阻燃劑、衣康酸環(huán)氧、硅烷偶聯(lián)劑、改性觸媒和改性石墨粉末投入到混均設(shè)備中進(jìn)行充分的混合，然后通過柱狀模壓設(shè)備中制得柱狀合成物；

步驟六：將所述步驟五中的柱狀合成物投入到金剛石制備頂壓機(jī)中，并控制一定的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行三次加壓和保溫，即可制得綠色人造金剛石。

優(yōu)選的，所述步驟一中的添加劑成分為錫、硼、鋅、鉛、鈦的混合物。