[发明专利]高切削力金刚石微粉及其制备方法

说明书

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3μm的高切削力金刚石微粉的比表面积为1.3～1.7m²/g，粒度平均值为6μm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9μm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15μm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30μm的高切削力金刚石微粉的比表面积为0.2～0.4m²/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10^-2Pa；然后加热至500～900℃，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℃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。

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0.5～100μm。

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。