專(zhuān)利名稱(chēng)：高切削力金剛石微粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石微粉，特別是涉及一種高切削力金剛石微粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
金剛石微粉具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性能，這些優(yōu)良特性使其在誕生之初就成為研磨與拋光領(lǐng)域的寵兒。 天然金剛石俗稱(chēng)鉆石，多少世紀(jì)以來(lái)一直是一種最昂貴的寶石，象征著高貴、美麗、圣潔與永久，然而美麗的鉆石所散發(fā)的絢麗色彩卻離不開(kāi)研磨與拋光。初期，人們?cè)噲D用其它材料實(shí)現(xiàn)鉆石的拋光，只因鉆石既硬又耐腐蝕，可謂刀槍不入，這時(shí)金剛石微粉應(yīng)運(yùn)而生了。進(jìn)入工業(yè)時(shí)代以后，金剛石微粉已不僅僅用于鉆石拋光方面，她已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。例如在石材行業(yè)，金剛石微粉做成軟磨片、精磨片用于石材的表面拋光；木材行業(yè)中，金剛石微粉做成的精密砂輪用于木工刀具的修整；汽車(chē)行業(yè)中，金剛石微粉做成的絎磨條用于缸孔、曲軸孔、連桿孔以及其它零件孔類(lèi)的加工；光學(xué)領(lǐng)域中，金剛石微粉做成的精磨片、超精磨片用于光學(xué)鏡頭的加工；石油開(kāi)采及地質(zhì)勘探中，金剛石微粉做成的金剛石復(fù)合片是鉆頭的牙齒；機(jī)床加工中，金剛石微粉做成的金剛石復(fù)合片替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金，成為刀頭利刃；金屬加工中，金剛石微粉成為金屬表面精密拋光的優(yōu)良材料。因此，金剛石微粉在多個(gè)領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。金剛石微粉在高科技領(lǐng)域中同樣得到廣泛應(yīng)用。例如IT領(lǐng)域中，金剛石微粉用于硬盤(pán)及磁頭拋光，金剛石微粉生產(chǎn)的超薄鋸片用于芯片切割；光伏行業(yè)中，以金剛石微粉生產(chǎn)的金剛石線(xiàn)用于硅片切割；光通訊領(lǐng)域中，金剛石微粉做成的拋光膜用于光纖連接器的端面拋光；LED行業(yè)中，金剛石微粉用于碳化硅、藍(lán)寶石等晶片的研磨與拋光；在民用及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的陶瓷材料，其研磨拋光同樣離不開(kāi)金剛石微粉。但是，隨著科技的不斷進(jìn)步，對(duì)研磨拋光的加工提出了越來(lái)越高的要求，主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)高效與高精。傳統(tǒng)的金剛石微粉是單晶結(jié)構(gòu)，顆粒表面較為平滑，切削刃數(shù)量少，切削力弱；單個(gè)顆粒切削刃大而硬，劃傷嚴(yán)重；同時(shí)受到外力沖擊時(shí)沿解理面碎裂，粒度很快變小，研磨壽命短。IT行業(yè)中，硬盤(pán)及磁頭需要非常高的表面光潔度和平整度；光通訊中光纖連接器端面拋光后粗糙度Ra值在納米級(jí)，LED行業(yè)中藍(lán)寶石晶片的研磨拋光不但要求很強(qiáng)的切削力，而且要求晶片表面無(wú)劃痕，這些要求傳統(tǒng)的單晶金剛石微粉已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)普通單晶金剛石微粉在IT、光通訊、LED、航天航空、汽車(chē)等多種行業(yè)的精密研磨與拋光中存在的不足之處，提供一種高切削力金剛石微粉及其制備方法。利用本發(fā)明技術(shù)方案制備的高切削力金剛石微粉，其顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，切削力達(dá)到普通單晶金剛石微粉的2 4倍，加工效率得到大幅度提高；同時(shí)本發(fā)明產(chǎn)品的單個(gè)切削刃比普通單晶金剛石微粉有明顯減小，加工后工件表面粗糙度Ra值可降低約75%，由此可以實(shí)現(xiàn)各種硬脆新材料的快速高精度研磨拋光。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
本發(fā)明提供一種高切削力金剛石微粉，所述高切削力金剛石微粉的顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力為普通單晶金剛石微粉的2 4倍；所述高切削力金剛石微粉中粒度平均值為3 μ m的高切削力金剛石微粉的比表面積為I. 3 I. 7m2/g，粒度平均值為6 μ m的高切削力金剛石微粉的比表面積為O. 6 O. 9m2/g，粒度平均值為9 μ m的高切削力金剛石微粉的比表面積為O. 4 O. 7m2/g，粒度平均值為15 μ m的高切削力金剛石微粉的比表面積為O. 3 O. 5m2/g，粒度平均值為30 μ m的高切削力金剛石微粉的比表面積為O. 2 O. 4m2/g。一種上述高切削力金剛石微粉的制備方法，所述制備方法為 稱(chēng)取單晶金剛石微粉裝入瓷質(zhì)坩堝中，連同瓷質(zhì)坩堝放入真空爐中，緩慢抽真空至真空度達(dá)到KT2Pa ;然后加熱至500 900°C，同時(shí)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，混合氣體中氮?dú)夂脱鯕獾捏w積比為10 100 :1，當(dāng)真空爐內(nèi)達(dá)到常壓時(shí)停止充入混合氣體，真空爐內(nèi)在溫度500 900°C的條件下保溫O. 5 10小時(shí)，保溫結(jié)束后冷卻至室溫；然后用氧化性酸除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳，即得到本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉。根據(jù)上述的高切削力金剛石微粉的制備方法，所述單晶金剛石微粉的粒度平均值為 O. 5 100 μ m。根據(jù)上述的高切削力金剛石微粉的制備方法，所述氧化性酸為硫酸、硝酸和高氯酸中的任一種或任兩種的混合物。根據(jù)上述的高切削力金剛石微粉的制備方法，所述本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉的粒度平均值為3 μ m、6 μ m、9 μ m、15 μ m或30 μ m。根據(jù)上述的高切削力金剛石微粉的制備方法，所述本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉的的顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力為普通單晶金剛石微粉的2 4倍。說(shuō)明在本發(fā)明技術(shù)方案中，不同粒度的金剛石微粉處理溫度不同，一般情況下粒度越細(xì)需要的處理溫度越低，需要的處理時(shí)間也越短，因此生產(chǎn)不同粒度的產(chǎn)品所用工藝條件不盡相同；其中原材料單晶金剛石微粉，是以天然或者人工合成的單晶金剛石為原料用破碎法生產(chǎn)的金剛石微粉，或者是人工直接合成的單晶金剛石微粉，粒度為O. 5 100微米；生產(chǎn)過(guò)程中真空度一般要達(dá)到10_2 Pa，如果真空度過(guò)低會(huì)引入含量不定的其它氣體，導(dǎo)致反應(yīng)不易控制。本發(fā)明的積極有益效果
I、利用本發(fā)明技術(shù)方案制備的高切削力金剛石微粉的顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力達(dá)到普通單晶金剛石微粉的2 4倍，利用本發(fā)明產(chǎn)品研磨拋光后工件表面粗糙度值顯著降低。2、本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉的比表面積明顯大于相同粒徑普通單晶金剛石微粉的比表面積，部分粒度規(guī)格產(chǎn)品比表面積對(duì)比結(jié)果詳見(jiàn)表I。表I本發(fā)明部分產(chǎn)品的比表面積與普通單晶金剛石微粉的對(duì)比結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種高切削力金剛石微粉，其特征在于所述高切削力金剛石微粉的顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力為普通單晶金剛石微粉的2 4倍；所述高切削力金剛石微粉中粒度平均值為3 u m的高切削力金剛石微粉的比表面積為I. 3 I. 7m2/g，粒度平均值為6um的高切削力金剛石微粉的比表面積為0. 6 0. 9m2/g，粒度平均值為9 y m的高切削力金剛石微粉的比表面積為0. 4 0. 7m2/g，粒度平均值為15 ii m的高切削力金剛石微粉的比表面積為0. 3 0. 5m2/g，粒度平均值為30 ii m的高切削力金剛石微粉的比表面積為0. 2 0.4m2/g。
2.—種權(quán)利要求I所述高切削力金剛石微粉的制備方法，其特征在于，所述制備方法為 稱(chēng)取單晶金剛石微粉裝入瓷質(zhì)坩堝中，連同瓷質(zhì)坩堝放入真空爐中，緩慢抽真空至真空度達(dá)到KT2Pa ;然后加熱至500 900°C，同時(shí)充入氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w，混合氣體中氮?dú)夂脱鯕獾捏w積比為10 100 :1，當(dāng)真空爐內(nèi)達(dá)到常壓時(shí)停止充入混合氣體，真空爐內(nèi)在溫度500 900°C的條件下保溫0. 5 10小時(shí)，保溫結(jié)束后冷卻至室溫；然后用氧化性酸除去所得產(chǎn)物顆粒表面的非金剛石碳，即得到本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高切削力金剛石微粉的制備方法，其特征在于所述單晶金剛石微粉的粒度平均值為0. 5 100 ii m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高切削力金剛石微粉的制備方法，其特征在于所述氧化性酸為硫酸、硝酸和高氯酸中的任一種或任兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高切削力金剛石微粉的制備方法，其特征在于所述本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉的粒度平均值為3 ii m、6 ii m、9 y m、15 y m或30 y m。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高切削力金剛石微粉的制備方法，其特征在于所述本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉的的顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力為普通單晶金剛石微粉的2 4倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高切削力金剛石微粉及其制備方法。本發(fā)明高切削力金剛石微粉的顆粒表面具有大量鋒利的切削刃，其切削力為普通單晶金剛石微粉的2～4倍；并且本發(fā)明產(chǎn)品中粒度平均值為3μm、6μm、9μm、15μm和30μm的金剛石微粉的比表面積均比粒度平均值為3μm、6μm、9μm、15μm和30μm的普通單晶金剛石微粉的比表面積增大了很多。本發(fā)明產(chǎn)品高切削力金剛石微粉，其切削力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，研磨拋光后工件表面劃傷少，滿(mǎn)足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)研磨拋光高效率、高精度的要求，將會(huì)促進(jìn)精密研磨拋光技術(shù)的發(fā)展。本發(fā)明產(chǎn)品主要應(yīng)用于IT、光通訊、LED、航天航空、汽車(chē)等多種行業(yè)的精密研磨與拋光。
文檔編號(hào)C01B31/06GK102757044SQ20121025412
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者付存, 汪靜, 王森, 高禮明 申請(qǐng)人:河南省聯(lián)合磨料磨具有限公司