专利名称：高切削力金刚石微粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金刚石微粉，特别是涉及一种高切削力金刚石微粉及其制备方法。
背景技术：
金刚石微粉具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蚀性能，这些优良特性使其在诞生之初就成为研磨与抛光领域的宠儿。 天然金刚石俗称钻石，多少世纪以来一直是一种最昂贵的宝石，象征着高贵、美丽、圣洁与永久，然而美丽的钻石所散发的绚丽色彩却离不开研磨与抛光。初期，人们试图用其它材料实现钻石的抛光，只因钻石既硬又耐腐蚀，可谓刀枪不入，这时金刚石微粉应运而生了。进入工业时代以后，金刚石微粉已不仅仅用于钻石抛光方面，她已广泛用于国民经济的各个领域。例如在石材行业，金刚石微粉做成软磨片、精磨片用于石材的表面抛光；木材行业中，金刚石微粉做成的精密砂轮用于木工刀具的修整；汽车行业中，金刚石微粉做成的绗磨条用于缸孔、曲轴孔、连杆孔以及其它零件孔类的加工；光学领域中，金刚石微粉做成的精磨片、超精磨片用于光学镜头的加工；石油开采及地质勘探中，金刚石微粉做成的金刚石复合片是钻头的牙齿；机床加工中，金刚石微粉做成的金刚石复合片替代传统的硬质合金，成为刀头利刃；金属加工中，金刚石微粉成为金属表面精密抛光的优良材料。因此，金刚石微粉在多个领域均得到广泛应用。金刚石微粉在高科技领域中同样得到广泛应用。例如IT领域中，金刚石微粉用于硬盘及磁头抛光，金刚石微粉生产的超薄锯片用于芯片切割；光伏行业中，以金刚石微粉生产的金刚石线用于硅片切割；光通讯领域中，金刚石微粉做成的抛光膜用于光纤连接器的端面抛光；LED行业中，金刚石微粉用于碳化硅、蓝宝石等晶片的研磨与抛光；在民用及航空航天等领域得到广泛应用的陶瓷材料，其研磨抛光同样离不开金刚石微粉。但是，随着科技的不断进步，对研磨抛光的加工提出了越来越高的要求，主要表现在两点高效与高精。传统的金刚石微粉是单晶结构，颗粒表面较为平滑，切削刃数量少，切削力弱；单个颗粒切削刃大而硬，划伤严重；同时受到外力冲击时沿解理面碎裂，粒度很快变小，研磨寿命短。IT行业中，硬盘及磁头需要非常高的表面光洁度和平整度；光通讯中光纤连接器端面抛光后粗糙度Ra值在纳米级，LED行业中蓝宝石晶片的研磨抛光不但要求很强的切削力，而且要求晶片表面无划痕，这些要求传统的单晶金刚石微粉已经无法实现。
发明内容
本发明的目的是针对普通单晶金刚石微粉在IT、光通讯、LED、航天航空、汽车等多种行业的精密研磨与抛光中存在的不足之处，提供一种高切削力金刚石微粉及其制备方法。利用本发明技术方案制备的高切削力金刚石微粉，其颗粒表面具有大量锋利的切削刃，切削力达到普通单晶金刚石微粉的2 4倍，加工效率得到大幅度提高；同时本发明产品的单个切削刃比普通单晶金刚石微粉有明显减小，加工后工件表面粗糙度Ra值可降低约75%，由此可以实现各种硬脆新材料的快速高精度研磨抛光。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为
本发明提供一种高切削力金刚石微粉，所述高切削力金刚石微粉的颗粒表面具有大量锋利的切削刃，其切削力为普通单晶金刚石微粉的2 4倍；所述高切削力金刚石微粉中粒度平均值为3 μ m的高切削力金刚石微粉的比表面积为I. 3 I. 7m2/g，粒度平均值为6 μ m的高切削力金刚石微粉的比表面积为O. 6 O. 9m2/g，粒度平均值为9 μ m的高切削力金刚石微粉的比表面积为O. 4 O. 7m2/g，粒度平均值为15 μ m的高切削力金刚石微粉的比表面积为O. 3 O. 5m2/g，粒度平均值为30 μ m的高切削力金刚石微粉的比表面积为O. 2 O. 4m2/g。一种上述高切削力金刚石微粉的制备方法，所述制备方法为 称取单晶金刚石微粉装入瓷质坩埚中，连同瓷质坩埚放入真空炉中，缓慢抽真空至真空度达到KT2Pa ;然后加热至500 900°C，同时充入氮气和氧气的混合气体，混合气体中氮气和氧气的体积比为10 100 :1，当真空炉内达到常压时停止充入混合气体，真空炉内在温度500 900°C的条件下保温O. 5 10小时，保温结束后冷却至室温；然后用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳，即得到本发明产品高切削力金刚石微粉。根据上述的高切削力金刚石微粉的制备方法，所述单晶金刚石微粉的粒度平均值为 O. 5 100 μ m。根据上述的高切削力金刚石微粉的制备方法，所述氧化性酸为硫酸、硝酸和高氯酸中的任一种或任两种的混合物。根据上述的高切削力金刚石微粉的制备方法，所述本发明产品高切削力金刚石微粉的粒度平均值为3 μ m、6 μ m、9 μ m、15 μ m或30 μ m。根据上述的高切削力金刚石微粉的制备方法，所述本发明产品高切削力金刚石微粉的的颗粒表面具有大量锋利的切削刃，其切削力为普通单晶金刚石微粉的2 4倍。说明在本发明技术方案中，不同粒度的金刚石微粉处理温度不同，一般情况下粒度越细需要的处理温度越低，需要的处理时间也越短，因此生产不同粒度的产品所用工艺条件不尽相同；其中原材料单晶金刚石微粉，是以天然或者人工合成的单晶金刚石为原料用破碎法生产的金刚石微粉，或者是人工直接合成的单晶金刚石微粉，粒度为O. 5 100微米；生产过程中真空度一般要达到10_2 Pa，如果真空度过低会引入含量不定的其它气体，导致反应不易控制。本发明的积极有益效果
I、利用本发明技术方案制备的高切削力金刚石微粉的颗粒表面具有大量锋利的切削刃，其切削力达到普通单晶金刚石微粉的2 4倍，利用本发明产品研磨抛光后工件表面粗糙度值显著降低。2、本发明产品高切削力金刚石微粉的比表面积明显大于相同粒径普通单晶金刚石微粉的比表面积，部分粒度规格产品比表面积对比结果详见表I。表I本发明部分产品的比表面积与普通单晶金刚石微粉的对比结果
权利要求
1.一种高切削力金刚石微粉，其特征在于所述高切削力金刚石微粉的颗粒表面具有大量锋利的切削刃，其切削力为普通单晶金刚石微粉的2 4倍；所述高切削力金刚石微粉中粒度平均值为3 u m的高切削力金刚石微粉的比表面积为I. 3 I. 7m2/g，粒度平均值为6um的高切削力金刚石微粉的比表面积为0. 6 0. 9m2/g，粒度平均值为9 y m的高切削力金刚石微粉的比表面积为0. 4 0. 7m2/g，粒度平均值为15 ii m的高切削力金刚石微粉的比表面积为0. 3 0. 5m2/g，粒度平均值为30 ii m的高切削力金刚石微粉的比表面积为0. 2 0.4m2/g。
2.—种权利要求I所述高切削力金刚石微粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法为 称取单晶金刚石微粉装入瓷质坩埚中，连同瓷质坩埚放入真空炉中，缓慢抽真空至真空度达到KT2Pa ;然后加热至500 900°C，同时充入氮气和氧气的混合气体，混合气体中氮气和氧气的体积比为10 100 :1，当真空炉内达到常压时停止充入混合气体，真空炉内在温度500 900°C的条件下保温0. 5 10小时，保温结束后冷却至室温；然后用氧化性酸除去所得产物颗粒表面的非金刚石碳，即得到本发明产品高切削力金刚石微粉。
3.根据权利要求2所述的高切削力金刚石微粉的制备方法，其特征在于所述单晶金刚石微粉的粒度平均值为0. 5 100 ii m。
4.根据权利要求2所述的高切削力金刚石微粉的制备方法，其特征在于所述氧化性酸为硫酸、硝酸和高氯酸中的任一种或任两种的混合物。
5.根据权利要求2所述的高切削力金刚石微粉的制备方法，其特征在于所述本发明产品高切削力金刚石微粉的粒度平均值为3 ii m、6 ii m、9 y m、15 y m或30 y m。
6.根据权利要求2所述的高切削力金刚石微粉的制备方法，其特征在于所述本发明产品高切削力金刚石微粉的的颗粒表面具有大量锋利的切削刃，其切削力为普通单晶金刚石微粉的2 4倍。
全文摘要
本发明公开了一种高切削力金刚石微粉及其制备方法。本发明高切削力金刚石微粉的颗粒表面具有大量锋利的切削刃，其切削力为普通单晶金刚石微粉的2～4倍；并且本发明产品中粒度平均值为3μm、6μm、9μm、15μm和30μm的金刚石微粉的比表面积均比粒度平均值为3μm、6μm、9μm、15μm和30μm的普通单晶金刚石微粉的比表面积增大了很多。本发明产品高切削力金刚石微粉，其切削力强、使用寿命长，研磨抛光后工件表面划伤少，满足了现代工业对研磨抛光高效率、高精度的要求，将会促进精密研磨抛光技术的发展。本发明产品主要应用于IT、光通讯、LED、航天航空、汽车等多种行业的精密研磨与抛光。
文档编号C01B31/06GK102757044SQ20121025412
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者付存, 汪静, 王森, 高礼明 申请人:河南省联合磨料磨具有限公司