金刚石微粉的生产和应用领域

金刚石通常被称为钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的东西。18世纪末，人们发现高贵的金刚石实际上是碳的同素异形体。从那时起，制备人造金刚石已经成为许多科学家的荣耀和梦想。

一个世纪后，发现了另一种单质形式的石墨 - 碳，人们试图模拟自然过程，使石墨在超高温高压环境下变成金刚石。

人造金刚石也广泛应用于各种工业和工艺行业。

制造过程难度大

切片刀中的金刚石微粉是当今世界上硬度最高的磨料。它通过粉碎大颗粒金刚石获得不同尺寸和晶型的金刚石微粉。

刀片中的金刚石微粉具有硬度高、耐磨性好、韧性强、热稳定性好等特点。

金刚石微粉的颗粒尺寸可分为微米、亚微米和纳米。与粗颗粒相比，其表面官能团更大，因此在生产过程中，颗粒之间的力大大增加。此外，随着粒度的细化，颗粒本身的缺陷减少，强度必然会增加。

由此可见，金刚石微粉的生产过程相当困难，不仅是颗粒细化的过程，还伴随着晶体结构和表面物理化学性质的变化。

因此，金刚石微粉的生产过程是一个涉及机械、粉末工程、机械、物理化学、现代仪器和测试技术的工程技术问题。

微粉的制造

随着尖端技术和高端制造业的发展，许多精密设备的表面清洁度要求很高，如计算机磁盘、磁头、光通信设备、光学晶体、半导体基板等设备，需要精密抛光加工，如果表面有任何凹凸、划痕或附着异物，设计的精度和性能不能保证。

金刚石微粉是由粗颗粒单晶金刚石破碎分级而成。

破碎方法

一般来说，将适度粗粒的材料破碎到微米或亚微米粒度有两种基本方法，即机械冲击和气流破碎。

滚筒球磨机是一种以机械压碎为主，具有适当低速冲击的破碎设备。就方法而言，用球磨机破碎金刚石生产金刚石微粉是最常用的方法。球磨破碎法在我国金刚石微粉生产中使用多年，取得了令人满意的效果。

但由于生产效率低的缺点，已被气流破碎机取代，气流破碎机以压缩空气为工作介质，压缩空气通过特殊的超音速喷嘴高速喷射到破碎室，气流携带材料高速运动，使材料与材料产生强烈的碰撞、摩擦和剪切，达到破碎的目的。

根据动能公式可知，动能的大小与质量及速度的平方成正比。当作用在颗粒上的力大于它的破坏应力时就产生破碎。高速冲击碰撞使颗粒产生体积破碎，而剪切和研磨作用则使颗粒产生表面破碎。这种破碎方式对金刚石微粉的生产是很有利的，因为可以生产出比较理想的颗粒形状。气流粉碎机最大的优点是不受机械线速度的限制，能够产生很高的气流速度，特别是超音速气流粉碎机能产生数倍于音速的流速，因而能产生巨大的动能，比较容易获得微米级和亚微米级的超细粉体。从粉碎原理上说，这种机型用于金刚石微粉的生产是较有发展前景的。

气流粉碎机

分级方法

粒度分类是金刚石微粉生产过程中一个非常重要的过程。它涉及到金刚石微粉的生产效率和质量。目前，我国最广泛使用的金刚石微粉粒度分类法是自然沉降法与离心法相结合的工艺生产微粉。

颗粒图像分析仪

自然沉降法是一种直接应用斯托克斯定律的分选方法。根据粒径不同的原理，通过控制沉降高度和沉降时间来分级粒度。虽然设备简单，操作方便，质量稳定，但生产周期长，劳动效率低。

离心法本质上是一种沉降法。它将沉降槽放置在高速旋转的圆盘中，以加快颗粒的沉降速度，从而大大缩短测量时间，提高测量精度，使超细颗粒的检测成为可能。离心粒度分析仪目前的速度超过2000转/分钟，下限为纳米。

15nm金刚石微粉离心粒度分析仪的检测结果

微粉类型

单晶金刚石 国内金刚石微粉多为Ｉ由于型材的单晶金刚石是原料，Ｉ型材的固有特性：杂质含量高，强度低，不能满足高端市场对金刚石微粉的产品要求。

国内少数金刚石微粉厂家采用Ⅱ型或Ⅲ根据市场反馈，该微粉的加工效率远大于普通金刚石微粉，耐磨性提高30%以上。

目前，划片刀产品采用Ⅱ型或Ⅲ型磨料，具有更高的切割锋利性。

多晶金刚石多晶金刚石微粉具有脆性，颗粒形状不规则，表面粗糙不均匀，当颗粒承受应力时，脆性导致颗粒破裂，产生新的尖锐切割点，自锐度较好。

这种金刚石微粉用于制造树脂粘结剂砂轮，具有柔软的精磨抛光效果。

★ 结语 ★

毫无疑问，金刚石微粉是使产品向高、精、尖发展的必备磨料，其应用前景十分广阔，其应用领域不断扩大。

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