[发明专利]I型人造金刚石专用粉体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及人造金刚石的制备，具体地说，是一种I型人造金刚 石专用粉体材料的制备方法。

背景技术

中国是人造金刚石生产大国，发展速度极快，产量连续多年居世 界第一。随着应用领域的不断扩大和对CBN及碳化硅等超硬材料的 替代性的提高，目前世界人造金刚石的年需求量以15％以上的速度在 增长。另外，随着中国国内金刚石锯片、金刚石薄壁钻和金刚石砂轮 等金刚石工具出口量的不断增长，亦进一步拉动了对金刚石的需求。

I型人造金刚石专用粉体材料是一种科技含量很高的产品，它打 破了国内延续多年的六面顶组装合成金刚石的方法，直接将粉末碳源 与金属粉末经过优化配比，加工成柱装来合成人造金刚石。

近年来，国内外人造金刚石市场不断扩大，而采用粉末触媒合金 粉体材料作为合成人造金刚石的碳源材料是金刚石行业的发展方向， 国外普遍采用粉末触媒碳源合金粉体材料合成人造金刚石。金刚石行 业在2005年以前主要用片状触媒合金作为碳源合成人造金刚石。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种I型人造金刚石专用粉体材料的制 备方法。

利用I型人造金刚石专用粉体材料合成的人造金刚石比片状合 成相同体积金刚石产量、质量可大幅度提高，材料消耗大幅度降低。 粉末技术合成人造金刚石其粉末柱由石墨粉和触媒合金粉制成，此工 艺所用的触媒粉和石墨粉氧含量低、纯度高，所生长出的金刚石颜色 好，强度高、耐热性和耐磨性都比片装合成金刚石有大幅度提高。

为了实现上述的发明目的，本发明采用以下的技术方案：

一种I型人造金刚石专用粉体材料的制备方法，包含以下步骤： 将原料经混合、制粒、压制、高真空气体还原烧结、整形、真空包装 后制得；

所述的原料采用以下重量百分比的成分：

铁粉        24～27wt％

镍粉        5～8wt％

纯化石墨粉余量。

纯化石墨粉是将成矿优良，晶体发育完全的天然鳞石墨粉进行化 学提纯，并在2400～2800℃的高温下通入氮，氯，氟气体进一步纯化 而制得。而且，所述的纯化石墨粉的杂质含量小于30ppm，磨粉粒度 200/500#占纯化石墨粉总重量大于或等于60wt％。

所述的镍粉及铁粉，在1900℃充分合金化，含量大于99.9wt％， 平均粒径为20～25μm，含氧量小于500ppm。

在优选条件下，所述的原料采用以下重量百分比的成分：

铁粉          26wt％

镍粉          6wt％

纯化石墨粉    68wt％。

各工艺步骤具体这样进行：

混合：在三维混合机上进行，转速及混合时间要严格控制，达到 使物料充分混均的目的。

制粒：将混合均匀的粉料装袋抽真空，放入冷等静压机进行预压， 破碎，混均。再重复进行一次。

压制：在200吨压力机上进行模压成型。

烧结：在专用炉内进行高真空气体还原烧结，采用高纯度的氮气 (纯度≥99.999％)和高纯度的氢气(纯度≥99.999％)及高温循 环呼吸法，将制品的含氧量降到最低限度。

整形：采用高精度压模及科学的整形裕量进行复压。确保粉末柱 的外观及尺寸质量。

真空包装：经检验合格品，在真空包装机上进行。

碳，石墨和金刚石都是碳的同素异体，石墨借助于镍，铁等触媒 的作用在高温高压下可转化为金刚石。I型金刚石专用粉体材料利用 了这个技术原理。

I型人造金刚石专用粉体材料项目的主要技术体现在两个方面： 一是通过对原材料的深入研究及配料方案的优选；二是进行反复的工 艺验证与合成金刚石效果的对比试验，探讨合成晶体颜色好，单次产 量高，粒度分布集中的I型金刚石专用粉体材料的制作方法。

本发明充分利用了现有的中小压机，以较短时间的5分钟合成工 艺，得到单次产量高，晶体颜色好，单晶率高，粒度分布集中，稳定 性与重复性好合成效果。本发明紧紧抓住I型金刚石专用粉体材料所 用的原材料，工艺因素与合成金刚石效果的相关因素，进行反复的对 比验证是作好这个材料的有效途经。所得的粉末柱合成优质I型金刚 石料，杂质含量要低，含氧量要尽低，外观尺寸精度要高，真空烧结 要充分。