1.本发明涉及一种金刚石磨料及其制备方法,属于超硬材料技术领域。
背景技术:
2.金刚石作为世界上已知硬度最高的材料,其制品在切削、研磨和抛光等领域具有重要的应用。作为金刚石细粒度产品的延伸,金刚石微粉是由粗颗粒单晶金刚石经过破碎、整形、提纯、分级而得到的粒径为1~70微米的粉末。
3.在破碎的过程中,破碎物料由气流破碎机电磁阀控制进入破碎腔体,腔体下部周围的喷嘴喷射高速气流使物料颗粒之间剧烈的碰撞、剪切和研磨。当作用在颗粒上的力大于它的破坏力时就产生破碎。金刚石颗粒在高温高压的生产过程中所用的原料为金属触媒和石墨,叶蜡石则作为传压密封材料。在反应结束后,金刚石单晶中总是或多或少地残存由这些物质存在的包裹体。经破碎,包裹体中的金属和石墨杂质则因颗粒的破碎而释放出来。此外,金刚石颗粒在粉碎腔体中与腔体壁的碰撞和摩擦也会带入金属杂质。
4.在破碎之后,金刚石微粉的形貌呈不规则块状,且微粉中存在有针状、条状和棒状形貌的颗粒,影响金刚石微粉后续分级及最终产品的使用。选用球磨工艺或气流整形工艺,可以对金刚石微粉的形貌进行修整,使其满足使用的要求。气流整形适合于粒度大于15μm微粉的整形,球磨整形适合于粒度小于15μm微粉的整形。在球磨整形过程中,整形的时间为4~48h,金刚石微粉与球磨介质(钢球)在球磨机内激烈的运动和撞击,产生大量的金属杂质;而随着球磨时间的延长,球磨腔体内温度的升高,使得金刚石微粉表面产生石墨化。
5.金刚石微粉经整形工艺处理之后,在其表面形成凹凸不平的晶体和宏观缺陷;金刚石微粉在不停的撞击过程中,微粉内部产生塑性变形而产生内部应力,影响后续的使用。球磨整形之后,金刚石微粉的表面能增大,其对金属杂质和超细金刚石颗粒具有更强的吸附能力,导致金刚石微粉表面附着有大量的难以去除的金属单质及金属化合物、硅化合物和石墨杂质,其中金属元素杂质主要以fe、ni、cr、al、na、ca、mn、co等为主。
6.传统的酸处理提纯工艺能够除去整形后的金刚石微粉中存在的大量金属杂质、硅杂质和石墨杂质,其过程为:将高氯酸、盐酸、硝酸和水配制成混酸处理溶液装入搪瓷反应釜中,将待提纯的金刚石微粉加入反应釜中,再在搅拌状态下将反应釜中的体系加热至沸腾,然后在搅拌状态下保温反应4-18h,待反应釜冷却后将金刚石微粉和酸转移出来进行过滤并将滤饼漂洗至中性。上述工艺通过多种强混酸
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