觸媒合金粉末的開發背景
自人造金剛石問世以來，超硬材料行業得到了迅猛發展，它不僅拉動了相關行業的快速發展，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、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，由于它的導熱率高、電絕緣性好，可作為半導體裝置的散熱板，它有優良的透光性和耐腐蝕性，在電子工業中也得到了廣泛應用。
中國作為人造金剛石生產大國已多年位居世界第一，其金剛石產量占世界產量的70%以上。由于我國人造金剛石的質量和穩定性的逐步提高、成本的不斷降低，加上國內外金剛石制品市場的不斷擴大，有力地推動了人造金剛石市場的蓬勃發展。據統計，2003年我國人造金剛石的年產量約為25.3億克拉（約506t），比2002年產量增長了26.5%。2006年我國人造金剛石的年產量達到50億克拉（1000t）以上。21世紀前我國人造金剛石的工業化生產用原材料以片狀觸媒合金和片狀石墨為主（片狀工藝），進入21世紀粉末合成技術逐步替代了片狀技術。
水霧化法制造觸媒合金粉末項目，是在1988年人工晶體研究院承擔聯合國開發署資助的《金剛石工具新技術的研究和發展》項目（CPR/85/052），及1996年人工晶體研究院承擔的原國家建材局《水霧化法制造新型金剛石工具結合劑的研究和開發》科研項目的基礎上，結合市場情況進一步研制開發衍生的項目。2000年5月，《水霧化法制造新型金剛石工具結合劑的研究和開發》項目順利通過了部級鑒定。
近年來，國內外人造金剛石市場不斷擴大，而采用觸媒合金粉末材料合成人造金剛石是金剛石行業的發展方向，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。國內金剛石行業在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量、質量可大幅度提高，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得到國內許多生產廠家的認同，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，國內共有5941臺六面頂及100余臺兩面頂人造金剛石設備，消耗觸媒4524余噸，如果開發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，以及金剛石行業的發展，全國觸媒合金粉末材料年需求量可達1200t以上，產品市場前景十分廣闊。
粉末觸媒合成技術發展初期（20世紀90年代末期）主要使用進口觸媒合金粉末，價格在每噸18萬元左右，材料成本高，加上當時粉末合成技術水平還較低，粉末材料推廣用量較少。國產氣霧化觸媒合金粉末的應用也未從根本上解決問題。人工晶體研究院經過近十年的技術攻關，從觸媒合金粉末的制造技術到應用技術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用的工藝成本，促進了我國粉末法合成人造金剛石技術的快速發展。
觸媒合金粉末的生產工藝
觸媒合金粉末是合成金剛石的催化劑，是生產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。主要設備：中頻熔煉爐、高壓水泵、真空干燥箱、篩分機、合批機、真空包裝機等。生產工藝流程見圖1。
觸媒合金粉末的市場開發與推廣應用
用粉末技術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——造粒——壓柱——烘烤——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品，成本比氣霧化產品大幅度降低，但其氧含量要高出5倍左右，這是其主要弱點，霧化后不經后處理還原，水霧化觸媒合金粉末氧含量在（2000～4000）×10-6（0.2～0.4%），氣霧化觸媒合金粉末氧含量在（200～800）×10-6，我國粉末法合成技術開發初期，利用進口氣霧化觸媒合金粉末，其特點是經脫氧還原并鈍化處理后氧含量低（約100×10-6），但價格高（2002年單價180元/kg，外加運雜費成本約200元/kg）。國內氣霧化制造的觸媒合金粉雖然價格略低（約150元/kg），但其氧含量偏高（大約在200×10-6）。
為推廣應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，現行制柱工藝為：混料——造粒——壓柱——真空還原——真空包裝。現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，實際生產過程中很難做到。采用現行工藝則從根本上解決了氧含量和吸潮問題，金剛石的質量及品位大幅度提高，加上更趨合理的腔體結構及合成工藝改進，金剛石單產大幅度度提高。解決了上述工藝技術問題，為推廣應用水霧化觸媒合金粉末打下了堅實的技術基礎。
近年來，國內外人造金剛石市場不斷擴大，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得到國內各生產廠家的認同，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余噸，銷售收入215萬元，2004度銷售270t，銷售收入1750萬元，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。
自人造金剛石問世以來，超硬材料行業得到了迅猛發展，它不僅拉動了相關行業的快速發展，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、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，由于它的導熱率高、電絕緣性好，可作為半導體裝置的散熱板，它有優良的透光性和耐腐蝕性，在電子工業中也得到了廣泛應用。
中國作為人造金剛石生產大國已多年位居世界第一，其金剛石產量占世界產量的70%以上。由于我國人造金剛石的質量和穩定性的逐步提高、成本的不斷降低，加上國內外金剛石制品市場的不斷擴大，有力地推動了人造金剛石市場的蓬勃發展。據統計，2003年我國人造金剛石的年產量約為25.3億克拉（約506t），比2002年產量增長了26.5%。2006年我國人造金剛石的年產量達到50億克拉（1000t）以上。21世紀前我國人造金剛石的工業化生產用原材料以片狀觸媒合金和片狀石墨為主（片狀工藝），進入21世紀粉末合成技術逐步替代了片狀技術。
水霧化法制造觸媒合金粉末項目，是在1988年人工晶體研究院承擔聯合國開發署資助的《金剛石工具新技術的研究和發展》項目（CPR/85/052），及1996年人工晶體研究院承擔的原國家建材局《水霧化法制造新型金剛石工具結合劑的研究和開發》科研項目的基礎上，結合市場情況進一步研制開發衍生的項目。2000年5月，《水霧化法制造新型金剛石工具結合劑的研究和開發》項目順利通過了部級鑒定。
近年來，國內外人造金剛石市場不斷擴大，而采用觸媒合金粉末材料合成人造金剛石是金剛石行業的發展方向，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。國內金剛石行業在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量、質量可大幅度提高，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得到國內許多生產廠家的認同，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，國內共有5941臺六面頂及100余臺兩面頂人造金剛石設備，消耗觸媒4524余噸，如果開發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，以及金剛石行業的發展，全國觸媒合金粉末材料年需求量可達1200t以上，產品市場前景十分廣闊。
粉末觸媒合成技術發展初期（20世紀90年代末期）主要使用進口觸媒合金粉末，價格在每噸18萬元左右，材料成本高，加上當時粉末合成技術水平還較低，粉末材料推廣用量較少。國產氣霧化觸媒合金粉末的應用也未從根本上解決問題。人工晶體研究院經過近十年的技術攻關，從觸媒合金粉末的制造技術到應用技術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用的工藝成本，促進了我國粉末法合成人造金剛石技術的快速發展。
觸媒合金粉末的生產工藝
觸媒合金粉末是合成金剛石的催化劑，是生產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。主要設備：中頻熔煉爐、高壓水泵、真空干燥箱、篩分機、合批機、真空包裝機等。生產工藝流程見圖1。
觸媒合金粉末的市場開發與推廣應用
用粉末技術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——造粒——壓柱——烘烤——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品，成本比氣霧化產品大幅度降低，但其氧含量要高出5倍左右，這是其主要弱點，霧化后不經后處理還原，水霧化觸媒合金粉末氧含量在（2000～4000）×10-6（0.2～0.4%），氣霧化觸媒合金粉末氧含量在（200～800）×10-6，我國粉末法合成技術開發初期，利用進口氣霧化觸媒合金粉末，其特點是經脫氧還原并鈍化處理后氧含量低（約100×10-6），但價格高（2002年單價180元/kg，外加運雜費成本約200元/kg）。國內氣霧化制造的觸媒合金粉雖然價格略低（約150元/kg），但其氧含量偏高（大約在200×10-6）。
為推廣應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，現行制柱工藝為：混料——造粒——壓柱——真空還原——真空包裝。現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，實際生產過程中很難做到。采用現行工藝則從根本上解決了氧含量和吸潮問題，金剛石的質量及品位大幅度提高，加上更趨合理的腔體結構及合成工藝改進，金剛石單產大幅度度提高。解決了上述工藝技術問題，為推廣應用水霧化觸媒合金粉末打下了堅實的技術基礎。
近年來，國內外人造金剛石市場不斷擴大，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得到國內各生產廠家的認同，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余噸，銷售收入215萬元，2004度銷售270t，銷售收入1750萬元，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。
