亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法与流程

本发明型涉及超硬材料制备，尤其涉及亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法。

背景技术：

1、根据粒度不同，单晶金刚石、立方氮化硼的用途也不同；d50＞15μm的单晶金刚石、立方氮化硼常常作为磨料，主要用于制造砂轮、刀片等磨削材料；d50=5-15μm的单晶金刚石、立方氮化硼常常作为切割材料，主要用于制造磨头、线锯等；d50=1-5μm的单晶金刚石、立方氮化硼常常作为半导体的研磨材料，主要用于制造研磨液、研磨膏等；d50=0.5-1μm的单晶金刚石、立方氮化硼常常作为抛光材料，主要用于制造抛光液、抛光粉等。

2、目前，大颗粒单晶金刚石、立方氮化硼多采用球磨+气流磨的方式进行批量化生产，纳米金刚石采用爆轰法生产，爆轰法制备的金刚石多为聚晶金刚石，原始粒度5-10nm，但团聚体尺寸＞0.5μm，且粒度集中度非常不均匀；此外爆轰的金刚石表面除杂工艺非常复杂，对环境危害、人身安全等的要求非常高，导致纳米金刚石微粉价格居高不下，且非单晶金刚石，应用受到限制；对于亚微米的单晶金刚石、立方氮化硼的生产方法，没有商业化的生产方法，应用也受到限制；其主要原因是1、粒度越细，粒度集中度要求越高，越不好控制；2、各家不用刻意生产亚微米金刚石，只需水洗分级过程将超细粉分离即可；水洗分级粒度范围非常宽泛，通常是1μm以下的不再分级；即使采用离心分级，也无法保证粒度的集中度；按照该方法的收率，生产1000克拉纳米级金刚石，所需周期约在6个月，生产效率非常低；3、因为采用破碎磨料的方法，不可避免的引入研磨介质杂质，难以将杂质去除；4、超硬材料作为现如今最硬的材料，采用常规研磨介质、设备进行生产，其损耗非常大，同时亚微米超硬从材料的收率低，成本高，制约其商业化应用，同时降低对研磨介质的投入成本。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明型之目的就是提供亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，提供一种新的亚微米超硬材料的研磨方式和改进的研磨设备，使得亚微米超硬材料产量增加，满足商业生产。

2、其解决方案是，一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，

3、s1）制备研磨介质：将单晶金刚石、立方氮化硼微粉通过常规机械和气流的方式，整形为类球形的研磨介质；

4、s2）准备原料：将待研磨原料和研磨液按一定比例放入到改造后的研磨设备内；

5、s3）研磨：将s1步骤中的研磨介质加入到s2中所述的研磨设备内部，研磨时间5-20小时，线速度5-15m/s；

6、s4）分离：将s3步骤得到的物料经过离心分离设备进行分离，采用膜分离技术，材质为ptfe膜，空隙0.3-1.5μm，膜面积0.12m2，压力0.48mpa。

7、本发明进一步的，s1步骤中的研磨介质粒度0.1-0.5mm，长径比1.1-1.3。

8、本发明进一步的，s1步骤中的研磨介质的原材料采用微粉库存尾料。

9、本发明进一步的，s2步骤中待研磨原料固体含量为总比例的10-25%。

10、本发明进一步的，s3中所述的研磨设备采用卧式研磨机，其包括研磨腔4、进料口1和出料口7，还包括驱动研磨腔4运转的动力装置，所述进料口1和出料口7之间通过管道8连通，且管道8上串联安装有循环泵6。

11、本发明进一步的，研磨腔4内部转动安装有通杆3，且通杆3上安装有多层搅拌桨2，所述多层搅拌桨2外部均采用树脂包覆，所述动力装置可带动通杆3转动。

12、本发明进一步的，s4步骤所述离心分离设备包括分离腔5，所述分离腔5与研磨腔4之间同轴线固定密封连接，且分离腔5位于靠近出料口7的一端，所述分离腔5上安装有ptfe膜。

13、本发明的有益效果：

14、1.改变破碎方法，实现量产，由每月不足100克拉，提高到每月50万克拉以上，采用全新的研磨的方法，可批量、高效生产亚微米单晶金刚石、立方氮化硼。

15、2.采用特制研磨介质，不引入杂质，降低后续工序除杂的难度和成本。

16、3.采用定制膜分级方法，粒度可控，效率高，损耗小，膜分级，分级精度由原来的小于50%，提高到大于90%，极大的提升分离产能。

17、4.极大降低成本，适合商业化推广。

技术特征：

1.一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于；

2.根据权利要求1所述的一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于，所述s1步骤中的研磨介质粒度0.1-0.5mm，长径比1.1-1.3。

3.根据权利要求1所述的一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于，所述s1步骤中的研磨介质的原材料采用微粉库存尾料。

4.根据权利要求1所述的一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于，所述s2步骤中待研磨原料固体含量为总比例的10-25％。

5.根据权利要求1所述的一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于，所述s3中所述的研磨设备采用卧式研磨机，其包括研磨腔(4)、进料口(1)和出料口(7)，还包括驱动研磨腔(4)运转的动力装置，所述进料口(1)和出料口(7)之间通过管道(8)连通，且管道(8)上串联安装有循环泵(6)。

6.根据权利要求5所述的一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于，所述研磨腔(4)内部转动安装有通杆(3)，且通杆(3)上安装有多层搅拌桨(2)，所述多层搅拌桨(2)外部均采用树脂包覆，所述动力装置可带动通杆(3)转动。

7.根据权利要求5所述的一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，其特征在于，所述s4步骤所述离心分离设备包括分离腔(5)，所述分离腔(5)与研磨腔(4)之间同轴线固定密封连接，且分离腔(5)位于靠近出料口(7)的一端，所述分离腔(5)上安装有ptfe膜。

技术总结
本发明公开了一种亚微米超硬材料研磨装置及研磨方法，提供一种新的亚微米超硬材料的研磨方式和改进的研磨设备，通过增加改变研磨介质的材料来提升研磨过程中杂质的产生，极大的降低了除杂难度，从而达到降低成本的目的，对研磨设备的改进，在研磨过程中边研磨边分离，避免长时间研磨过程造成的过度研磨，降低原料的浪费，改为循环进出料的方式，避免二次破碎使得粒度粗细不均，采用膜分离技术，减少团聚反粗现象，效率高，适合产业化生产。

技术研发人员：万志坤,刘伟,韩顺利,姜竹波,薛海彬,高振民
受保护的技术使用者：开封贝斯科超硬材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15