專利名稱：高切削力金剛石微粉及其制備方法
技術領域：
本發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：
金剛石微粉具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性能，這些優良特性使其在誕生之初就成為研磨與拋光領域的寵兒。 天然金剛石俗稱鉆石，多少世紀以來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的絢麗色彩卻離不開研磨與拋光。初期，人們試圖用其它材料實現鉆石的拋光，只因鉆石既硬又耐腐蝕，可謂刀槍不入，這時金剛石微粉應運而生了。進入工業時代以后，金剛石微粉已不僅僅用于鉆石拋光方面，她已廣泛用于國民經濟的各個領域。例如在石材行業，金剛石微粉做成軟磨片、精磨片用于石材的表面拋光；木材行業中，金剛石微粉做成的精密砂輪用于木工刀具的修整；汽車行業中，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的加工；光學領域中，金剛石微粉做成的精磨片、超精磨片用于光學鏡頭的加工；石油開采及地質勘探中，金剛石微粉做成的金剛石復合片是鉆頭的牙齒；機床加工中，金剛石微粉做成的金剛石復合片替代傳統的硬質合金，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良材料。因此，金剛石微粉在多個領域均得到廣泛應用。金剛石微粉在高科技領域中同樣得到廣泛應用。例如IT領域中，金剛石微粉用于硬盤及磁頭拋光，金剛石微粉生產的超薄鋸片用于芯片切割；光伏行業中，以金剛石微粉生產的金剛石線用于硅片切割；光通訊領域中，金剛石微粉做成的拋光膜用于光纖連接器的端面拋光；LED行業中，金剛石微粉用于碳化硅、藍寶石等晶片的研磨與拋光；在民用及航空航天等領域得到廣泛應用的陶瓷材料，其研磨拋光同樣離不開金剛石微粉。但是，隨著科技的不斷進步，對研磨拋光的加工提出了越來越高的要求，主要表現在兩點高效與高精。傳統的金剛石微粉是單晶結構，顆粒表面較為平滑，切削刃數量少，切削力弱；單個顆粒切削刃大而硬，劃傷嚴重；同時受到外力沖擊時沿解理面碎裂，粒度很快變小，研磨壽命短。IT行業中，硬盤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，LED行業中藍寶石晶片的研磨拋光不但要求很強的切削力，而且要求晶片表面無劃痕，這些要求傳統的單晶金剛石微粉已經無法實現。
發明內容
本發明的目的是針對普通單晶金剛石微粉在IT、光通訊、LED、航天航空、汽車等多種行業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。利用本發明技術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；同時本發明產品的單個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%，由此可以實現各種硬脆新材料的快速高精度研磨拋光。為了解決上述問題，本發明采用的技術方案為
本發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 稱取單晶金剛石微粉裝入瓷質坩堝中，連同瓷質坩堝放入真空爐中，緩慢抽真空至真空度達到KT2Pa ;然后加熱至500 900°C，同時充入氮氣和氧氣的混合氣體，混合氣體中氮氣和氧氣的體積比為10 100 :1，當真空爐內達到常壓時停止充入混合氣體，真空爐內在溫度500 900°C的條件下保溫O. 5 10小時，保溫結束后冷卻至室溫；然后用氧化性酸除去所得產物顆粒表面的非金剛石碳，即得到本發明產品高切削力金剛石微粉。根據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。根據上述的高切削力金剛石微粉的制備方法，所述本發明產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。根據上述的高切削力金剛石微粉的制備方法，所述本發明產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。說明在本發明技術方案中，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需要的處理溫度越低，需要的處理時間也越短，因此生產不同粒度的產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；生產過程中真空度一般要達到10_2 Pa，如果真空度過低會引入含量不定的其它氣體，導致反應不易控制。本發明的積極有益效果
I、利用本發明技術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，其切削力達到普通單晶金剛石微粉的2 4倍，利用本發明產品研磨拋光后工件表面粗糙度值顯著降低。2、本發明產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，部分粒度規格產品比表面積對比結果詳見表I。表I本發明部分產品的比表面積與普通單晶金剛石微粉的對比結果
權利要求
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 稱取單晶金剛石微粉裝入瓷質坩堝中，連同瓷質坩堝放入真空爐中，緩慢抽真空至真空度達到KT2Pa ;然后加熱至500 900°C，同時充入氮氣和氧氣的混合氣體，混合氣體中氮氣和氧氣的體積比為10 100 :1，當真空爐內達到常壓時停止充入混合氣體，真空爐內在溫度500 900°C的條件下保溫0. 5 10小時，保溫結束后冷卻至室溫；然后用氧化性酸除去所得產物顆粒表面的非金剛石碳，即得到本發明產品高切削力金剛石微粉。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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明產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.根據權利要求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明產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
本發明公開了一種高切削力金剛石微粉及其制備方法。本發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；并且本發明產品中粒度平均值為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。本發明產品高切削力金剛石微粉，其切削力強、使用壽命長，研磨拋光后工件表面劃傷少，滿足了現代工業對研磨拋光高效率、高精度的要求，將會促進精密研磨拋光技術的發展。本發明產品主要應用于IT、光通訊、LED、航天航空、汽車等多種行業的精密研磨與拋光。
文檔編號C01B31/06GK102757044SQ20121025412
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者付存, 汪靜, 王森, 高禮明 申請人:河南省聯合磨料磨具有限公司