觸媒合金粉末材料的需求量呈快速增長的趨勢,，我們就其開發(fā)應(yīng)用做介紹：
觸媒合金粉末的開發(fā)背景
自人造金剛石問世以來,，超硬材料行業(yè)得到了迅猛發(fā)展,，它不僅拉動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展,，也改變了人們的生活,。人造金剛石作為一種超硬材料,，它硬度高,、耐磨性好,，用其作鉆切磨工具可廣泛用于地質(zhì),、煤田、石油,、工程等鉆探,，硬脆金屬及非金屬材料的切削加工與磨削加工，由于它的導(dǎo)熱率高,、電絕緣性好,，可作為半導(dǎo)體裝置的散熱板，它有優(yōu)良的透光性和耐腐蝕性,，在電子工業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用,。
中國作為人造金剛石生產(chǎn)大國已多年位居世界第一，其金剛石產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的70％以上,。由于我國人造金剛石的質(zhì)量和穩(wěn)定性的逐步提高,、成本的不斷降低， 加上國內(nèi)外金剛石制品市場的不斷擴(kuò)大,， 有力地推動(dòng)了人造金剛石市場的蓬勃發(fā)展,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國人造金剛石的年產(chǎn)量約為25.3億克拉(約506t),，比2002年產(chǎn)量增長了26．5％,。2006年我國人造金剛石的年產(chǎn)量達(dá)到5 0億克拉(1000t)以上。2 1世紀(jì)前我國人造金剛石的工業(yè)化生產(chǎn)用原材料以片狀觸媒合金和片狀石墨為主(片狀工藝),，進(jìn)入2 1世紀(jì)粉末合成技術(shù)逐步替代了片狀技術(shù)。
水霧化法制造觸媒合金粉末項(xiàng)目,，是在1988年人工晶體研究院承擔(dān)聯(lián)合國開發(fā)署資助的((金剛石工具新技術(shù)的研究和發(fā)展 項(xiàng)目(CPR／85／052),，及1996年人工晶體研究院承擔(dān)的原國家建材局((水霧化法制造新型金剛石工具結(jié)合劑的研究和開發(fā)科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,，結(jié)合市場情況進(jìn)一步研制開發(fā)衍生的項(xiàng)目。2000年5月,，(水霧化法制造新型金剛石工具結(jié)合劑的研究和開發(fā) 項(xiàng)目順利通過了部級鑒定,。
近年來,，國內(nèi)外人造金剛石市場不斷擴(kuò)大,，而采用觸媒合金粉末材料合成人造金剛石是金剛石行業(yè)的發(fā)展方向,，國外普遍采用觸媒合金粉末材料作為催化劑合成人造金剛石,。國內(nèi)金剛石行業(yè)在2002年以前主要用片狀觸媒合金,，年用量在3000t左右,，粉末法合成人造金剛石比片狀合成相同體積金剛石產(chǎn)量、質(zhì)量可大幅度提高,，材料消耗大幅度降低，全部用粉末材料其觸媒合金粉末用量只需1200t左右,。自2003年起用觸媒合金粉末材料合成人造金剛石已經(jīng)得到國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家的認(rèn)同,，合成高品級人造金剛石用的觸媒合金粉末材料開始批量推廣應(yīng)用,，觸媒合金粉末材料的需求量呈快速增長的趨勢,。截至2003年底，國內(nèi)共有5941臺六面頂及100余臺兩面頂人造金剛石設(shè)備,，消耗觸媒4524余噸,，如果開發(fā)70％ 的用量使用粉末觸媒，考慮到粉末觸媒替代片狀觸媒用量降低到1／3,，以及金剛石行業(yè)的發(fā)展,，全國觸媒合金粉末材料年需求量可達(dá)1200t以上，產(chǎn)品市場前景十分廣闊,。
粉末觸媒合成技術(shù)發(fā)展初期(20世紀(jì)90年代末期)主要使用進(jìn)口觸媒合金粉末， 價(jià)格在每噸1 8萬元左右,，材料成本高,，加上當(dāng)時(shí)粉末合成技術(shù)水平還較低，粉末材料推廣用量較少,。國產(chǎn)氣霧化觸媒合金粉末的應(yīng)用也未從根本上解決問題,。人工晶體研究院經(jīng)過近十年的技術(shù)攻關(guān)，從觸媒合金粉末的制造技術(shù)到應(yīng)用技術(shù)方面根本性突破后大幅度降低了觸媒合金粉末的制造成本及推廣應(yīng)用的工藝成本,，促進(jìn)了我國粉末法合成人造金剛石技術(shù)的快速發(fā)展,。
觸媒合金粉末的生產(chǎn)工藝觸媒合金粉末是合成金剛石的催化劑，是生產(chǎn)人造金剛石主要原料,。合金粉末的制造以霧化法為主,，有水霧化和氣霧化兩大類，我們采用水霧化法制造觸媒合金粉末,。主要設(shè)備： 中頻熔煉爐,、高壓水泵、真空干燥箱,、篩分機(jī),、合批機(jī)、真空包裝機(jī)等,。
觸媒合金粉末的市場開發(fā)與推廣應(yīng)用
用粉末技術(shù)合成人造金剛石其粉末柱由石墨粉和觸媒合金粉制成,， 初期制柱工藝為： 混料一 造粒一一壓柱一一烘烤一一真空包裝， 此工藝要求觸媒粉和石墨粉氧含量低,、純度高,，粉末柱中的材料如果脫氧不夠所生長出的金剛石顏色不好， 強(qiáng)度低,、耐熱性差,、耐磨性差。
用水霧化法制造的觸媒合金粉末產(chǎn)品,， 成本比氣霧化產(chǎn)品大幅度降低,，但其氧含量要高出5 倍左右，這是其主要弱點(diǎn),， 霧化后不經(jīng)后處理還原,， 水霧化觸媒合金粉末氧含量在(2000～4000)×ppm (0．2～0．4％)，氣霧化觸媒合金粉末氧含量在(200～800)ppm,，我國粉末法合成技術(shù)開發(fā)初期,，利用進(jìn)口氣霧化觸媒合金粉末，其特點(diǎn)是經(jīng)脫氧還原并鈍化處理后氧含量低(約100ppm),，但價(jià)格高(2002年單價(jià)180元／kg,，外加運(yùn)雜費(fèi)成本約200元／kg)。國內(nèi)氣霧化制造的觸媒合金粉雖然價(jià)格略低(約150元／kg),，但其氧含量偏高(大約在200ppm),。為推廣應(yīng)用低成本的水霧化觸媒合金粉末(65元／kg)，我們革新了制柱工藝,，將粉末柱脫氧還原,，制柱成本略有增加， 但大幅度降低了材料成本,， 現(xiàn)行制柱工藝為：混料一一造粒一一壓柱一 真空還原一一真空包裝�,，F(xiàn)行制柱工藝解決的核心問題是將脫氧還原放在壓柱之后,， 采用水霧化觸媒合金粉末大幅度降低了粉末柱的成本。
初期制柱工藝要求原料純度高,、氧含量低,，而且在制柱過程中要盡量避免粉末材料吸潮， 實(shí)際生產(chǎn)過程中很難做到,。采用現(xiàn)行工藝則從根本上解決了氧含量和吸潮問題,，金剛石的質(zhì)量及品位大幅度提高，加上更趨合理的腔體結(jié)構(gòu)及合成工藝改進(jìn),， 金剛石單產(chǎn)大幅度度提高,。解決了上述工藝技術(shù)問題，為推廣應(yīng)用水霧化觸媒合金粉末打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),。
近年來,， 國內(nèi)外人造金剛石市場不斷擴(kuò)大，用水霧化法制造的觸媒合金粉末材料合成人造金剛石已經(jīng)得到國內(nèi)各生產(chǎn)廠家的認(rèn)同,，觸媒合金粉末材料的需求量呈快速增長的趨勢,。北京中材人工晶體有限公司自2003年度起小批量投入市場，全年銷售30佘噸,，銷售收入2l5萬元,，2004度銷售270t，銷售收入l750萬元,，2005年度銷售370t,，銷售收入2520萬元，2006年度銷售400余t,，銷售收入3200萬元,。
觸媒合金粉末的開發(fā)背景
自人造金剛石問世以來,，超硬材料行業(yè)得到了迅猛發(fā)展,，它不僅拉動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展,，也改變了人們的生活,。人造金剛石作為一種超硬材料,，它硬度高,、耐磨性好,，用其作鉆切磨工具可廣泛用于地質(zhì),、煤田、石油,、工程等鉆探,，硬脆金屬及非金屬材料的切削加工與磨削加工，由于它的導(dǎo)熱率高,、電絕緣性好,，可作為半導(dǎo)體裝置的散熱板，它有優(yōu)良的透光性和耐腐蝕性,，在電子工業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用,。
中國作為人造金剛石生產(chǎn)大國已多年位居世界第一，其金剛石產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的70％以上,。由于我國人造金剛石的質(zhì)量和穩(wěn)定性的逐步提高,、成本的不斷降低， 加上國內(nèi)外金剛石制品市場的不斷擴(kuò)大,， 有力地推動(dòng)了人造金剛石市場的蓬勃發(fā)展,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國人造金剛石的年產(chǎn)量約為25.3億克拉(約506t),，比2002年產(chǎn)量增長了26．5％,。2006年我國人造金剛石的年產(chǎn)量達(dá)到5 0億克拉(1000t)以上。2 1世紀(jì)前我國人造金剛石的工業(yè)化生產(chǎn)用原材料以片狀觸媒合金和片狀石墨為主(片狀工藝),，進(jìn)入2 1世紀(jì)粉末合成技術(shù)逐步替代了片狀技術(shù)。
水霧化法制造觸媒合金粉末項(xiàng)目,，是在1988年人工晶體研究院承擔(dān)聯(lián)合國開發(fā)署資助的((金剛石工具新技術(shù)的研究和發(fā)展 項(xiàng)目(CPR／85／052),，及1996年人工晶體研究院承擔(dān)的原國家建材局((水霧化法制造新型金剛石工具結(jié)合劑的研究和開發(fā)科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,，結(jié)合市場情況進(jìn)一步研制開發(fā)衍生的項(xiàng)目。2000年5月,，(水霧化法制造新型金剛石工具結(jié)合劑的研究和開發(fā) 項(xiàng)目順利通過了部級鑒定,。
近年來,，國內(nèi)外人造金剛石市場不斷擴(kuò)大,，而采用觸媒合金粉末材料合成人造金剛石是金剛石行業(yè)的發(fā)展方向,，國外普遍采用觸媒合金粉末材料作為催化劑合成人造金剛石,。國內(nèi)金剛石行業(yè)在2002年以前主要用片狀觸媒合金,，年用量在3000t左右,，粉末法合成人造金剛石比片狀合成相同體積金剛石產(chǎn)量、質(zhì)量可大幅度提高,，材料消耗大幅度降低，全部用粉末材料其觸媒合金粉末用量只需1200t左右,。自2003年起用觸媒合金粉末材料合成人造金剛石已經(jīng)得到國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家的認(rèn)同,，合成高品級人造金剛石用的觸媒合金粉末材料開始批量推廣應(yīng)用,，觸媒合金粉末材料的需求量呈快速增長的趨勢,。截至2003年底，國內(nèi)共有5941臺六面頂及100余臺兩面頂人造金剛石設(shè)備,，消耗觸媒4524余噸,，如果開發(fā)70％ 的用量使用粉末觸媒，考慮到粉末觸媒替代片狀觸媒用量降低到1／3,，以及金剛石行業(yè)的發(fā)展,，全國觸媒合金粉末材料年需求量可達(dá)1200t以上，產(chǎn)品市場前景十分廣闊,。
粉末觸媒合成技術(shù)發(fā)展初期(20世紀(jì)90年代末期)主要使用進(jìn)口觸媒合金粉末， 價(jià)格在每噸1 8萬元左右,，材料成本高,，加上當(dāng)時(shí)粉末合成技術(shù)水平還較低，粉末材料推廣用量較少,。國產(chǎn)氣霧化觸媒合金粉末的應(yīng)用也未從根本上解決問題,。人工晶體研究院經(jīng)過近十年的技術(shù)攻關(guān)，從觸媒合金粉末的制造技術(shù)到應(yīng)用技術(shù)方面根本性突破后大幅度降低了觸媒合金粉末的制造成本及推廣應(yīng)用的工藝成本,，促進(jìn)了我國粉末法合成人造金剛石技術(shù)的快速發(fā)展,。
觸媒合金粉末的生產(chǎn)工藝觸媒合金粉末是合成金剛石的催化劑，是生產(chǎn)人造金剛石主要原料,。合金粉末的制造以霧化法為主,，有水霧化和氣霧化兩大類，我們采用水霧化法制造觸媒合金粉末,。主要設(shè)備： 中頻熔煉爐,、高壓水泵、真空干燥箱,、篩分機(jī),、合批機(jī)、真空包裝機(jī)等,。
觸媒合金粉末的市場開發(fā)與推廣應(yīng)用
用粉末技術(shù)合成人造金剛石其粉末柱由石墨粉和觸媒合金粉制成,， 初期制柱工藝為： 混料一 造粒一一壓柱一一烘烤一一真空包裝， 此工藝要求觸媒粉和石墨粉氧含量低,、純度高,，粉末柱中的材料如果脫氧不夠所生長出的金剛石顏色不好， 強(qiáng)度低,、耐熱性差,、耐磨性差。
用水霧化法制造的觸媒合金粉末產(chǎn)品,， 成本比氣霧化產(chǎn)品大幅度降低,，但其氧含量要高出5 倍左右，這是其主要弱點(diǎn),， 霧化后不經(jīng)后處理還原,， 水霧化觸媒合金粉末氧含量在(2000～4000)×ppm (0．2～0．4％)，氣霧化觸媒合金粉末氧含量在(200～800)ppm,，我國粉末法合成技術(shù)開發(fā)初期,，利用進(jìn)口氣霧化觸媒合金粉末，其特點(diǎn)是經(jīng)脫氧還原并鈍化處理后氧含量低(約100ppm),，但價(jià)格高(2002年單價(jià)180元／kg,，外加運(yùn)雜費(fèi)成本約200元／kg)。國內(nèi)氣霧化制造的觸媒合金粉雖然價(jià)格略低(約150元／kg),，但其氧含量偏高(大約在200ppm),。為推廣應(yīng)用低成本的水霧化觸媒合金粉末(65元／kg)，我們革新了制柱工藝,，將粉末柱脫氧還原,，制柱成本略有增加， 但大幅度降低了材料成本,， 現(xiàn)行制柱工藝為：混料一一造粒一一壓柱一 真空還原一一真空包裝�,，F(xiàn)行制柱工藝解決的核心問題是將脫氧還原放在壓柱之后,， 采用水霧化觸媒合金粉末大幅度降低了粉末柱的成本。
初期制柱工藝要求原料純度高,、氧含量低,，而且在制柱過程中要盡量避免粉末材料吸潮， 實(shí)際生產(chǎn)過程中很難做到,。采用現(xiàn)行工藝則從根本上解決了氧含量和吸潮問題,，金剛石的質(zhì)量及品位大幅度提高，加上更趨合理的腔體結(jié)構(gòu)及合成工藝改進(jìn),， 金剛石單產(chǎn)大幅度度提高,。解決了上述工藝技術(shù)問題，為推廣應(yīng)用水霧化觸媒合金粉末打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),。
近年來,， 國內(nèi)外人造金剛石市場不斷擴(kuò)大，用水霧化法制造的觸媒合金粉末材料合成人造金剛石已經(jīng)得到國內(nèi)各生產(chǎn)廠家的認(rèn)同,，觸媒合金粉末材料的需求量呈快速增長的趨勢,。北京中材人工晶體有限公司自2003年度起小批量投入市場，全年銷售30佘噸,，銷售收入2l5萬元,，2004度銷售270t，銷售收入l750萬元,，2005年度銷售370t,，銷售收入2520萬元，2006年度銷售400余t,，銷售收入3200萬元,。
