第二篇金刚石工具用金刚石
第二章金刚石微粉
（作者汪静）
2.1 概述
金刚石微粉的种类很多，用低强度的人造金刚石为原材料，经过破碎、提纯、分级等工艺生产的金刚石微粉是最常见的品种。这类产品涵盖了几十纳米到几十微米的粒度范围，产品性价比高，目前占据金刚石微粉的大部分市场份额。随着应用领域的不断拓展，根据用途不同，市场上出现了多种类别的金刚石微粉。
按照原材料来源不同，可分为天然金刚石微粉和人造金刚石微粉。不能用于珠宝首饰加工的低品级天然金刚石，可以经过球磨破碎生产出金刚石微粉，用于工业研磨抛光，如宝石、精密零件等的后期加工。随着工业的快速发展，研磨抛光领域对金刚石微粉的需求量急剧增加，天然金刚石微粉的产量远远满足不了市场需求。人造金刚石的出现解决了这一问题，它为金刚石微粉提供了充足的原料。据统计2008年国内金刚石产量为50多亿克拉，金刚石微粉的产量约为3亿克拉。人造金刚石微粉在硬、脆材料的磨削方面有着广泛的应用。作为粉体材料可用于多种天然宝石、人造宝石、玻璃、陶瓷等材料的磨削抛光。制成研磨液、研磨膏可用于半导体材料如硅片、蓝宝石晶片等元件的切削和研磨抛光。还可以做成多种制品，如精密砂轮、金刚石复合片、精磨片、拉丝模等。可用于金加工、地质钻探、光学玻璃加工、金属丝线生产等众多领域。
根据原材料金刚石强度高低，可分为高强度金刚石微粉和低强度金刚石微粉。前者是采用高强度金刚石为原材料生产的微粉，微粉单颗粒强度高、内部杂质含量低、磁性低。后者以低强度金刚石为原材料，产品自锐性好。
依据金刚石晶体结构不同可分为单晶金刚石微粉（如图2-1）和多晶金刚石微粉（如图2-2）。单晶金刚石微粉是用单晶金刚石为原材料生产的金刚石微粉，其颗粒保留了单晶金刚石的单晶体特性，具有解理面，受到外力冲击的时候优先沿解理面碎裂，露出新的“刃口”。多晶金刚石微粉是由直径5-10nm的金刚石晶粒通过不饱和键结合而成的微米和亚微米多晶颗粒，内部各向同性无解理面，具有很高的韧性。由于其独特的结构性能，常用于半导体材料、精密陶瓷等的研磨和抛光。
另外还有爆轰法生产的纳米金刚石（如图2-3），这类金刚石是由负氧平衡炸药内部多余的碳原子在适当的爆轰条件下合成的，由5-20纳米粒径的金刚石晶粒组成的二次团聚体，粉体外观一般为灰黑色。纳米金刚石具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和导热性，可用于硬盘、半导体等的精密抛光，可以作为润滑油添加剂，显著提高润滑油的润滑性能，减少磨损，可以添加到橡胶和塑胶中强化产品性能，还可以作为优良的功能材料涂覆到金属模具、工具、部件等表面，增强表面硬度、耐磨性、及导热性能，延长使用寿命。
图2-1 单晶金刚石微粉图2-2 多晶金刚石微粉
图2-3纳米金刚石
2.2 金刚石微粉的定义
通常意义上将磨料粒径小于54微米的研磨、抛光用粉状物料称为微粉，使用金刚石作为原料加工成的微粉称为金刚石微粉，近年来随着新的应用领域的不断扩大，很多金刚石微粉的粒径已经远远大于54微米，例如有的客户要求的80-100规格的产品，其中值粒径已经达到了86微米。
2.3金刚石微粉的规格标准
GB/T 23536-2009中规定，金刚石微粉的品种代号为MPD，粒度为M0/0.5～M36/54。该标准所引用JB/T 7990-1998规定金刚石微粉粒度及尺寸范围标准如表2-1所示：
表2-1 金刚石微粉粒度标准（JB/T 7990-1998）μm
从该标准中可以看出，金刚石微粉的规格划分以粒度为标准。在国内由于使用习惯，常采用JB/T 7990-1979所规定的标准来说明金刚石微粉的规格，其与现行标准的对应关系如表2-2所示：
表2-2 金刚石微粉粒度标准对照
国际上一些主要工业国家也有相应的金刚石微粉标准，表2-3为各国金刚石微粉粒度标准对照：
事实上由于缺乏公认的检测方法和可靠的检测设备，国际上尚无行之有效的统一标准来衡量金刚石微粉。在实际的商业运营中通常以微粉的粒度分布状况、产品质量稳定性等指标衡量产品品质的优劣。
2.4金刚石微粉的主要质量控制项目
金刚石微粉的质量控制项目主要包括粒度分布、颗粒形状、杂质含量等。
2.4.1粒度分布及检测方法
金刚石微粉粒径描述。粒径即颗粒直径，是衡量颗粒大小的一个数值。对于规则的球形颗粒而言，粒径就是球体的直径，金刚石微粉颗粒不是规则的球体，而是不规则形状，甚至是棒状、针片状等，因此，很难用一个数值表示金刚石微粉颗粒的大小，于是引入了等效粒径这一概念来代表金刚石微粉颗粒的粒径。当一个颗粒的某一物理特性与同质的球形颗粒相同或相近时，我们就用该球形颗粒的直径来代表这个颗粒的直径，这个球形颗粒的粒径就是该颗粒的等效粒径。等效粒径有几种：等效投影面积粒径是与实际颗粒投影面积相同的球形颗粒的直径，图像法所测的粒径是等效投影面积直径；等效体积粒径是与实际颗粒体积相同的球体直径，一般认为激光法所测的直径为等效体粒径。
金刚石微粉的粒度分布是指各种粒径金刚石颗粒的分布比率，它是衡量金刚石微粉质量好坏的一个非常重要的参数，从某种意义上来说，粒度分布的集中程度决定了产品质量的高低。在应用当中各种粒度规格的产品都有相应的磨削效率和表面加工光洁度，用户可根据不同的加工要求选择不同粒度规格的产品。一般而言，对金刚石微粉中的粗颗粒都会有严格的控制，这是因为粗颗粒在应用中会引起被加工器件的划伤，产生严重的质量问题，尤其是在一些精密抛光领域，粗颗粒引起的划伤会直接导致昂贵的加工器件报废，损失巨大。而细颗粒的存在也会引出相应的问题，比如在磨削加工中会降低磨削效率等，因此也会有明确的要求。表2-4给出了联合磨料金刚石微粉粒度分布标准。
粒度分布的主要表征参数有：D50、mv、D5、D95等。
D50：也叫中值或中位径，常用来表示粉体的平均粒度，是一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径，其物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%。
Mv：以体积分布的平均粒径，是平均粒径的另一种表示方法，该值受大颗粒的影响更大，在对大颗粒进行控制时该值的指示性更强。
D5：是一个样品的累计粒度分布百分数达到5%时所对应的粒径，通常用来衡量样品细端的颗粒指标。
D95：是一个样品的累计粒度分布百分数达到95%时所对应的粒径，通常用来衡量样品粗端的颗粒指标。
金刚石微粉粒度分布的检测方法主要有如下几种：图像法、沉降法、离心法、激光法、库仑法等。
图像法是使用颗粒图像仪对金刚石微粉粒度进行粒度检测的一种方法；
颗粒图像仪（见图2-4）一般由光学显微镜、摄像机、计算机以及分析软件等部分组成。进行粒度检测的时候首先用载玻片、甘油将样品制作成观察样本，置于光学显微镜下进行观察，通过摄像机拍摄样本图片，然后传送到计算机用分析软件进行粒度分析（图2-5为图像法粒度分布检测结果）。图像法的优点是检测直观，同时还可以对颗粒形貌进行分析等。缺点是取样量少，检测结果代表性不强，整个操作过程也比较繁琐，耗时较长。
图2-4 颗粒图像分析仪图2-5 图像法粒度分布检测结果
沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同，测量金刚石微粉粒度分布的一种方法；
它的基本过程是：把样品放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液，悬浮液中的颗粒在重力作用下将发生沉降。不同粒径颗粒的沉降速度不同，大颗粒的沉降速度快，小颗粒的沉降速度慢，通过测量不同时刻透过悬浮液光强的变化率来间接地反映颗粒的沉降速度，进而计算出其粒度分布。沉降法有较高的分辨率，但是测量速度慢，尤其是细粒度颗粒测量时间能达到几十分钟。
离心法实质上是沉降法的一种，它将沉降槽置于高速旋转的圆盘中，加快颗粒的沉降速度，从而大大缩短测量时间，提高测量精度，同时使超细颗粒的检测成为可能。现在的离心式粒度分析仪转速高达2万多转/分钟，检测下限达到纳米级别。图2-6是15nm金刚石微粉离心式粒度分析仪的检测结果。
图2-6金刚石微粉离心式粒度分析仪检测结果图2-7 激光粒度仪的原理结构
激光法是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象进行粒度分布测试的，该方法具有测试速度快、测试范围宽、重复性好、操作简便等众多优点，因此在粉体的粒度检测上得到了广泛的应用。
激光粒度仪的原理如图2—7所示，从激光器发出的激光束经显微物镜聚焦、针孔滤波和准直镜准直后，变成直径约10mm的平行光束，该光束照射到待测的颗粒上，一部分光被散射，散射光经付立叶透镜后，照射到光电探测器阵列上。由于光电探测器处在付立叶透镜的焦平面上，因此探测器上的任一点都对应于某一确定的散射角，光电探测器阵列由一系列同心环带组成，每个环带是一个独立的探测器，能将投射到上面的散射光能线性地转换成电压，然后送给数据采集卡。该卡将电信号放大，再进行A／D转换后送入计算机，进一步计算出待测样品的粒度分布。
图2-8是激光粒度检测仪Microtrac X-100，图2-9是其粒度检测报告。
图2-8激光粒度检测仪Microtrac X-100 图2-9Microtrac X-100粒度检测报告
库尔特法也称为电阻法，当微粉颗粒通过一个小微孔的瞬间，微粉颗粒占据了小微孔中的部分空间而排开了小微孔中的导电液体，使小微孔两端的电阻发生变化的原理测试粒度分布的。小孔两端电阻的大小与颗粒的体积成正比，当不同大小的颗粒连续通过小微孔时，小微孔的两端将连续产生不同大小的电阻信号，通过计算机对这些电阻信号进行处理就可以得到粒度分布了。这种测量方法具有分辨率高、测量速度快、操作简便等优点，但也存在动态范围小、测量下限不够小等不足。图2—10是库尔特粒度检测仪Culter Multisizer3，图2—11是其检测报告。
图2-10库尔特粒度检测仪Culter Multisizer3 图2-11库尔特粒度检测仪检测报告
2.4.2金刚石微粉颗粒形状
颗粒形状是评价金刚石微粉质量好坏的主要因素，通常金刚石微粉的颗粒形状以接近球形为佳。在
金刚石微粉生产过程中，非球形颗粒不遵循Stocks定律，因此非球形颗粒多的时候很难得到粒度集中的
产品。在金刚石微粉质量检验中，颗粒形状会影响粒度检测，针棒状颗粒多的产品粒度检测变化大，一
致性差。在应用中颗粒形状还会影响产品的磨削效率，产生许多不确定因素。不过随着应用的拓展，现
在也有需求不规则形状金刚石微粉的情况。
金刚石微粉的颗粒形状检测常常使用光学显微镜。一般光学显微镜的最大放大倍数为1600倍，适合2微米以粗颗粒的检测（见图2—12，金刚石微粉光学显微镜照片）。在检测的时候使用载波片及甘油把待检测样品制成样本，置于生物显微镜载物台上进行观测，要求制作样本的时候颗粒分布均匀且不相互重叠，沿横向、纵向分别进行观察，统计等积形颗粒的百分比。人为观测统计误差大，重复性不好，采用颗粒图像分析仪可以改善这一情况。颗粒图像分析仪通过视频采集体系拍下样品图片后通过软件进行颗粒形状分析，可以给出球形度等形状参数，降低了人为观察检测的主观性。图2—13是颗粒图像分析仪的检测报告：
图2-12 金刚石微粉光学显微镜照片图2-13 颗粒形状检测报告
细颗粒的形状检测需要借助电子扫描显微镜。对于1微米以细的颗粒使用光学显微镜已经无法清晰观察其颗粒形状，电子扫描显微镜能达到几万、十几万的放大倍数，可以清晰观察纳米级
别颗粒的形状。
图2-14电子扫描显微镜图2-15金刚石微粉SEM照片
2.4.3 金刚石微粉的杂质及检测方法
金刚石微粉的杂质是指金刚石微粉中的非碳成分，可分为颗粒外部杂质和内部杂质。颗粒外部杂质主要由原料及生产过程引入，有硅、铁、镍以及钙、镁、镉等元素。颗粒内部杂质主要有铁、镍、钴、锰、镉、铜等，由金刚石合成过程中引入。金刚石微粉中的杂质会影响到微粉颗粒的表面性质，使产品不易分散。铁、镍等杂质还会使产品产生不同程度的磁性，对应用产生影响。
金刚石微粉的杂质含量检测方法有多种：包括重量法、原子发射法、原子吸收法等。
应用当中可根据不同的要求选取不同的检测方法。
重量法适于总杂质含量（不包括灼烧温度下燃烧可挥发物质）的分析检测，主要设备有马弗炉、分析天平、瓷坩埚、干燥器等。JB/T7990-1998中规定：按规定取样并称取0.2g待测试样放入恒重的坩埚内，将装有待测样品的坩埚置于马弗炉中灼烧至恒重（温度允许±20℃），残留物重即为杂质量，并计算出重量百分比。
原子发射法、原子吸收法等适合于微量元素的定性及定量分析。比如采用高频电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）可以准确测量出金刚石微粉中ppm级别的微量元素。
图2-16 高频电感耦合等离子体发射光谱仪
2.5 金刚石微粉主要生产工艺及流程
金刚石微粉的典型生产工艺流程如图2-17所示：
图2-17金刚石微粉生产工艺流程图
2.5.1 金刚石的破碎和整形
破碎及整形工艺在微粉生产中占非常重要的位置，直接影响微粉颗粒形状指标和目标粒度的含量。科学合理的破碎和整形工艺，不仅能快速地将粗粒度（常规粒度100—500微米）的金刚石原料，破碎为粒径范围约为（0—80微米）金刚石微粉颗粒，同时还可以优化颗粒形状，使微粉产品颗粒更加浑圆、规则，减少甚至完全杜绝长条状、薄片状、针棒状等影响微粉最终品质的颗粒，使适销的目标粒度产出比例最大化。
常用的破碎及整形方法主要有：卧式球磨机干磨法、卧式球磨机湿磨法、气流磨法、高速搅拌球磨机湿磨法、行星球磨机湿磨法等。选用不同的破碎及整形方法，其破碎及整形的工作原理、工艺参数亦不相同。目前国内微粉企业主要采用的仍是卧式球磨机干磨法，这里仅以卧式球磨机干磨法为例来说明其生产原理及过程。
卧式球磨机干磨法主要的工艺控制点为球磨机转速、球料比、装填系数、钢球配比等。实际生产中根据原料不同以及破碎、整形的目的而灵活掌握。
在球磨机的筒体直径相同的情况下，转速愈高所产生的离心力愈大，钢球被带动沿筒壁上升的距离愈高。通过钢球下落时的碰撞和冲击作用对金刚石原料产生破碎，钢球下落时的碰撞和冲击作用愈强破碎效率也愈高。然而，当筒体转速达到某一临界值时，，钢球就无法脱离筒体而随其一起转动，此时球磨机就失去破碎的作用。反之，球磨机转速较低时，钢球被带动沿筒壁上升的距离愈短，这时钢球主要靠挤压和摩擦对金刚石原料发生作用，对金刚石颗粒表面的突起部分整形效果就愈好且不破坏颗粒整体结构。但球磨机转速过低时，钢球不能提升到一定高度就滑下来，对金刚石原料产生的作用很小，不能达到高效率工业化生产的要求。
在破碎整形过程中，合适的球料比和装填系数至关重要，球料比和装填系数过高或过低，都会影响球磨机的生产效率和产品品质。球料比过高或装填系数过低，单台机器的投料量受到制约。球料比过低或装填系数过高，破碎和整形时间需要相应延长甚至达不到理想的效果。
为了达到更好的破碎、整形效果，当球磨机的球料比和装填系数确定后，还应选择不同直径的钢球按比例配装才能获得较好的颗粒形状和较快的破碎整形效率。一般来说，大钢球的破碎效果好，小钢球的整形效果好。通过直径不同的钢球配比方案，可以很好的解决效率和品质间的矛盾。
由于各个生产厂家采用的原料、设备结构及预期产出目标规格的差异，上述工艺条件需要根据实际情况进行调整，以下表2-5为典型Φ220㎜×200㎜球磨罐在破碎和整形过程中的各项具体工艺参数：
表2-5 金刚石微粉的破碎整形工艺参数
2.5.2 金刚石微粉粗提纯处理工艺
通常金刚石微粉的原料都是低品级的RVD金刚石，原料本身含有少量石墨、触媒金属及叶腊石等杂质，同时在后期的破碎、整形加工过程中还会引入大量的金属杂质。为了满足分级工序对产品纯净度的要求，必须在转入分级工序前将这些杂质除去。
根据金刚石的化学稳定性好，高温下不与酸、强氧化剂反应的特性，一般选用化学方法对金刚石进行提纯处理。完成破碎、整形工序的金刚石主要杂质为金属，能与酸发生氧化还原反应生成可溶性的盐类，利用这一特点，使用合适的酸对其进行处理，即可将绝大部分金属杂质去除，同时还可以去除石墨等杂质。
一般进行酸处理的操作方法为：称量一定数量的金刚石微粉，放入5000毫升玻璃烧杯或其他耐酸、耐高温的容器，加入适量的酸液，将烧杯放置在通风橱内的电热板或工业电炉上加热，随着温度的升高，反应逐渐剧烈，待反应完全停止后，停止加热并把容器撤离热源，待物料冷却至室温后，将上层废酸液倒出，水洗至中性，转入分级工序。
由于金刚石原料的叶腊石和石墨含量较少，为简化处理工艺，一般粗提纯工序不再对其进行专门处理，对产品有特殊要求的，在完成分级后专门对成品进行后期精处理。
工业生产中，由于后期分级完成后还要进行再次精提纯处理，粗提纯工艺在满足分级工艺要求的前提下应尽可能降低成本，一般使用的化学试剂大都是工业纯，以下表2-6为粗提纯过程中各种处理工艺使用的具体工艺参数：
在金刚石微粉的生产过程中，提纯工序使用各种化学试剂，处理过程中会排放大量的有害气体和废水，危害操作者职业健康和污染环境。为了改善操作者的工作环境并减少废气、废水排放，有些金刚石微粉生产企业开始尝试改变原有的提纯方式，将原来的敞口烧杯加热的处理工艺更换为使用大型密闭反应釜处理。反应釜采用电加热或导热油间接加热，材料为石英玻璃或内衬搪瓷钢质材料。根据生产规模可以选用20升、50升、100升等各种规格的反应釜，设备配套有自动搅拌、自动控温、废气中和吸收以及酸蒸汽冷凝回流装置。采用反应釜进行提纯处理，不但可以增加单次处理量，降低人员劳动强度，而且在节约能源，改善劳动条件及保护环境方面效果显著。
2.5.3 金刚石微粉分级
金刚石微粉在完成球磨破碎、整形加工及粗提纯工艺过程后，将对在线产品进行粒度分级处理。其中
粒度分级工序的主要目的是要求粒度分布尽量集中和完全杜绝超尺寸颗粒。由于金刚石微粉颗粒太细，传统的筛网分级无法实现精确的分级，选用科学、高效、精密的分级方法尤其重要。随着金刚石微粉应用领域的不断扩大，市场对金刚石微粉的各项品质要求逐步提高，现阶段金刚石微粉企业常用的分级方法主要有：自然沉降法、离心法、溢流法、筛分法、水力旋流法等。
由于各种方法均有其固有特点，实际生产中，可以根据自身的实际情况灵活选用，既可以采用一种方法对金刚石微粉产品进行分级，也可以采用两种甚至更多方法相结合对产品进行分级。
2.5.
3.1 自然沉降分级
自然沉降分级是根据同一比重的颗粒，因粒径不同在液体中沉降速度亦不同的原理，通过控制其沉降高度和沉降时间来分级粒度。颗粒在液体中受到三种力的作用，即颗粒固有质量所产生的重力、液体的浮力和介质对颗粒的阻力。颗粒沉降速度与颗粒与介质的接触面积、液体的粘度、颗粒在介质中运动受到的摩擦阻力等因素有关。
著名的物理学家Stokes ，曾于1851年正确地测定过球形颗粒在介质中运动受到的摩擦阻力，并导出阻力公式（2-1）：
dv R c πμ3.0= （2-1）
式中：R c 为球形颗粒在介质中运动所受的阻力；
μ为液体介质粘度(Pa·s)； d 为颗粒直径（cm ）； v 为沉降速度（cm/s ）。
当颗粒在溶液中达到平衡，即重力等于浮力加阻力时，有
dv g d g d πμδπδπ3.06
6
3
3
+'?=
?
简化得Stokes 公式的另一种表达式（2-2）：
218)
(d g v ?'-=
μ
δδ （2-2）
式中：g 为重力加速度（980cm/s 2）；
δ为颗粒密度（g/cm 3）； δ'为液体密度（g/cm 3）； μ为液体粘度(Pa·s)； d 为颗粒直径（cm ）。 在科学技术高度发展的今天，（2-2）式仍然是国际上微粉粒度分级与测量的理论基础。 将人造金刚石的密度δ=3.52g/cm 3，液体的密度δ'=1g/cm 3、粘度μ=0.01 Pa·s （293K ）以及重力加速度g =980cm/s 2代入（2-2）式，得
26.13665d v = （2-3）
离心分级跟自然沉降分级原理相同，区别在于离心法是借助离心机产生的离心力代替重力对金刚石微
粉产品进行分级。
对较粗颗粒而言，由于颗粒较重，沉降时间短，采用自然沉降法可以使粒径相近的颗粒沉降距离拉长，有利于对相近规格金刚石微粉产品的精细分级。但对较细颗粒，由于颗粒自重很小，在重力场中自由沉降的速度很慢，再使用自然沉降的方法将大大延长生产周期，占用大量的分级容器和场地，超细颗粒甚至由于布朗运动和颗粒间的干涉沉降作用无法进行有效分级。而在离心力场中，向心加速度远远超过重力加速度，使微粉颗粒运动的速度大大提高，从而加快了分级速度。因此，很多金刚石微粉生产企业都是采用自然沉降法和离心法相结合的方式生产由细到粗的全规格微粉。
自然沉降法分级是最基本的金刚石微粉生产方法，工艺简单，产品质量比较稳定。但其存在占用人工多、对较细粒度的产品生产周期较长的缺点。离心法对较细粒度产品分级效率大大高于自然沉降法，但设备投资大，对人员操作要求较高。
影响自然沉降法和离心法分级的主要因素是颗粒形状、分散剂选择和用量、料浆浓度、温度以及实际操作中的分级时间、沉降高度、离心机转速等。其中自然沉降法受颗粒形状、温度的影响最为明显，而离心法受分散剂选择和用量、离心机转速和时间的影响最为明显。
2.5.
3.2 溢流法分级
溢流法可以理解为反向的沉降分级方法。在一个溢流分级容器内，水从底部进入容器的下部锥体，随着分级容器横截面的逐渐扩大，流体的上升速度逐渐减慢并最终在上部柱状筒体内稳定下来。颗粒逆着上升的水流沉降，在流速稳定时，一定粒度尺寸的颗粒由于受重力和水流的反向推升力的共同作用，当所受二力达到平衡时，颗粒会处于既不上升也不下沉的悬浮在某个高度。过细的颗粒会随着水流溢出分级容器，过粗的颗粒在沉入下部锥体部分时由于流体速度变大，也会按照粒度的不同而在不同的高度悬浮。调整流量，即可得到相应粒度的产品。
溢流法分级生产周期比较长，生产过程中消耗水量大，但相对其它分级方法，具有分级精度较高，人工占用较少的特点。
微粉颗粒形状和流量控制是影响溢流法分级技术的关键因素。颗粒形状差，会因为颗粒在流体体系内的不规则运动而影响产品粒度指标；同时因为溢流法分级是在一个动态平衡的体系内完成的，流量控制不稳定，会直接导致粗细颗粒层间的互相混合，无法实现准确的产品分级。
2.5.
3.3 水力旋流法分级
水力旋流法是利用离心沉降原理，通过料浆在水力旋流器内的高速旋转，加速粗、细颗粒的分离。作为一种成熟技术，该工艺广泛用于多种领域的粗分级和产品脱水。其主要特点为速度快、操作简便、重复性好、可连续投料，除2微米以细的过细颗粒外对全系列金刚石微分微粉的分级都有效。但也存在分级精度差的缺点。作为一种粗分级的方法，与后期的自然沉降法和离心法相结合可以极大地提高生产效率。
2.5.4金刚石微分精提纯
由于前期粗提纯的不彻底、分级过程中分散剂的加入以及其他过程污染的存在，完成分级的微粉产品还需要进行再一次的精提纯。具体原理和操作方法与粗提纯相同，提纯工艺的确定主要取决于产品本身的状况及市场对产品的要求。
完成粗提纯分级的金刚石微粉产品，产品中仍会存在诸如金属元素、硅酸盐和石墨等少量杂质。根据杂质不同，可以选用不同的工艺分别去除。常规方法为使用高氯酸法去除金属元素和残存石墨，使用氢氟酸法去除硅酸盐。经过精处理的产品能够满足绝大部分客户的需要，针对部分客户的特殊要求，还可以选择再次王水处理去除金属元素，或者也可利用高温碱处理的办法对硅酸盐进行深度处理。
为确保处理后产品的纯净度，各种精提纯工艺应注意工序安排的先后顺序。由于后处理中去金属工序一般使用耐高温的玻璃容器，容易因为持续搅拌磨损引起硅元素超标，同时去硅酸盐工序使用的化学试剂对玻璃容器会有腐蚀，因此一般安排先进行去金属处理，再进行去硅酸盐处理以避免工序间可能存在的交叉污染；同时要求严格控制本阶段漂洗用水的品质，以免造成二次污染。
2.5.5 干燥
选择科学、快速、经济的干燥方式是最终得到高品质微粉的重要保证。经过精提纯的金刚石微粉漂洗干净后，即可进入微粉生产的最后干燥工序。
干燥过程中最容易出现的问题有：
不同规格产品的交叉污染，干燥设备、器具和环境引发的二次污染，细粒度产品高温干燥造成的板结、硬团聚及分散性降低等。
适合金刚石微粉干燥的设备主要有：
直接加热的工业电炉或电热板、工业电磁炉；间接加热的可控温电烘箱、蒸汽干燥箱、工业微波炉等；
可以根据不同产品特性及干燥要求灵活选用。
国内微粉企业普遍采用工业电炉或电热板、工业电磁炉等直接加热的方法进行金刚石微粉干燥工序，具有效率高、设备投资少等优点。但干燥过程中局部温度过高且整体加热不均匀，特别是与干燥设备的加热源接近的部分由于局部高温容易造成细粒度产品的硬团聚等。同时有可能与干燥容器产生化学反应引入二次污染。
可控温电烘箱、蒸汽干燥箱、工业微波炉等由于采用间接加热方式进行金刚石微粉干燥工序，避免了高温干燥引发的二次污染及细粒度产品的硬团聚。但密闭加热方式给设备清洗带来问题，清洗不彻底极易造成超尺寸颗粒的污染。
一般来说，针对较粗粒度的产品根据其特点选用直接加热的方式可以发挥其干燥效率高的优势，操作中注意选择合适的容器以避免可能的二次污染。较细粒度的产品选用间接加热的方式结合干燥前的离心脱水过程，可以有效改善产品高温硬团聚及分散性降低的问题。
参考文献：
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实施。
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3.张福根.粒度测量基础理论与研究论文集。
4.王光祖，院兴国. 超硬材料. 郑州：河南科学技术出版社1996
第二篇金刚石工具用金刚石 第二章金刚石微粉 （作者汪静） 2.1 概述 金刚石微粉的种类很多，用低强度的人造金刚石为原材料，经过破碎、提纯、分级等工艺生产的金刚石微粉是最常见的品种。这类产品涵盖了几十纳米到几十微米的粒度范围，产品性价比高，目前占据金刚石微粉的大部分市场份额。随着应用领域的不断拓展，根据用途不同，市场上出现了多种类别的金刚石微粉。 按照原材料来源不同，可分为天然金刚石微粉和人造金刚石微粉。不能用于珠宝首饰加工的低品级天然金刚石，可以经过球磨破碎生产出金刚石微粉，用于工业研磨抛光，如宝石、精密零件等的后期加工。随着工业的快速发展，研磨抛光领域对金刚石微粉的需求量急剧增加，天然金刚石微粉的产量远远满足不了市场需求。人造金刚石的出现解决了这一问题，它为金刚石微粉提供了充足的原料。据统计2008年国内金刚石产量为50多亿克拉，金刚石微粉的产量约为3亿克拉。人造金刚石微粉在硬、脆材料的磨削方面有着广泛的应用。作为粉体材料可用于多种天然宝石、人造宝石、玻璃、陶瓷等材料的磨削抛光。制成研磨液、研磨膏可用于半导体材料如硅片、蓝宝石晶片等元件的切削和研磨抛光。还可以做成多种制品，如精密砂轮、金刚石复合片、精磨片、拉丝模等。可用于金加工、地质钻探、光学玻璃加工、金属丝线生产等众多领域。 根据原材料金刚石强度高低，可分为高强度金刚石微粉和低强度金刚石微粉。前者是采用高强度金刚石为原材料生产的微粉，微粉单颗粒强度高、内部杂质含量低、磁性低。后者以低强度金刚石为原材料，产品自锐性好。 依据金刚石晶体结构不同可分为单晶金刚石微粉（如图2-1）和多晶金刚石微粉（如图2-2）。单晶金刚石微粉是用单晶金刚石为原材料生产的金刚石微粉，其颗粒保留了单晶金刚石的单晶体特性，具有解理面，受到外力冲击的时候优先沿解理面碎裂，露出新的“刃口”。多晶金刚石微粉是由直径5-10nm的金刚石晶粒通过不饱和键结合而成的微米和亚微米多晶颗粒，内部各向同性无解理面，具有很高的韧性。由于其独特的结构性能，常用于半导体材料、精密陶瓷等的研磨和抛光。 另外还有爆轰法生产的纳米金刚石（如图2-3），这类金刚石是由负氧平衡炸药内部多余的碳原子在适当的爆轰条件下合成的，由5-20纳米粒径的金刚石晶粒组成的二次团聚体，粉体外观一般为灰黑色。纳米金刚石具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和导热性，可用于硬盘、半导体等的精密抛光，可以作为润滑油添加剂，显著提高润滑油的润滑性能，减少磨损，可以添加到橡胶和塑胶中强化产品性能，还可以作为优良的功能材料涂覆到金属模具、工具、部件等表面，增强表面硬度、耐磨性、及导热性能，延长使用寿命。
金刚石微粉的质量检验 通常磨料的粒径在54微米以下的粉状物料称为微粉，微粉中颗粒直径小于5微米的又称为精微粉。3.5微米以粗的微粉采用沉降法分选，3.5微粉以细的混合料采用离心法分选。 金刚石微粉主要用于非金属硬脆材料的精磨、研磨和抛光。一般0~0.5微米至6T2微米 用于抛光；5~10微米至12~22微米用于研磨；20~30微米以粗用于精磨。金刚石微粉主要用于以下四个方面：〔1〕直接使用微粉或制成研磨膏，广泛用于硬质合金、高铝陶瓷、光学玻璃、仪表宝石、半导体等材料制成的刃具、量具、光学仪器、电子器件等精密零件，其加工粗糙度可以达到镜面效果。〔2〕金刚石微粉大量用于制造精磨片、超精磨片、电镀制品。〔3〕金刚石微粉是制造多晶金刚石烧结体的主要原料，如地质、石油钻头，切削工具、拉丝模等。 〔4〕用于研磨液和抛光液的制造。 金刚石微粉主要做研磨和抛光用，粒度的控制特别重要，只要有超尺寸的粗颗粒就会造成工件划伤，使前道工序的工作前功尽弃，因此微粉质量检查是保证微粉产品质量的重要环节。只有认真对待才能生产出高质量的微粉，满足用户使用的需求。 金刚石微粉的质量检验，采用国家标准JB/T7990—2012规定的方法检验，主要包括尺寸范围、粒度分布、颗粒形状、杂质含量、标志和包装。主要粒度分别为M0/0.25 M0/0.5 M0/1 M0.5/1 M1/2 M2/4 M3/6 M4/8 M5/10 M6/12 M8/12 M8/16 M10/20 M15/25 M20/30 M25/35 M30/40 M35/55 M40/60 M50/70。特殊应用的粒度尺寸范围由供需双方商定。 下表是M0.5/1的尺寸范围 D50是指一个样品的累计粒度分布百分数达到50%寸候所对应的粒度，它的物理意义是粒径大于它的颗粒数占50%小于它的颗粒数也占50% D50也叫中位径或中值粒径，常用来表示粉体的平均粒度。 在生产实践中，主要采用激光衍射法测量金刚石微粉颗粒直径，常用仪器有英国马尔文Mastersizer 2000激光粒度分析仪、美国Microtrac公司的S3500系列激光粒度分析仪和X100 激光粒度分析仪器等。
1999年第3期 矿产与地质第13卷1999年6月M I NER AL R ESO U R CES A N D G EO L O GY总第71期 金刚石微粉质量的评定 谈耀麟 (有色金属工业总公司矿产地质研究院,桂林541004) 摘 要 从用户和生产厂家的观点阐述如何评定金刚石微粉的质量。着重论述根据金刚 石微粉的粒度、颗粒形状、锐利性、抗磨耗性和强度来评定金刚石微粉的质量。 关键词 金刚石微粉,质量,评价 近十多年来,由于科学技术和工业的发展,60 m以细的金刚石微粉无论是天然的还是人造的,其应用范围和市场需求量都日益增大。金刚石微粉作为一种精细磨料,如何评定其质量的优劣?本文从用户、生产厂家的需求及实验室研究的结果谈谈这一问题。 1 金刚石微粉质量要求 1.1 用户对金刚石微粉的要求 (1)研磨速度,就是使工件达到一定磨光度所需的研磨时间;或者在一定研磨时间内达到的磨光度。 (2)一定量的金刚石微粉所能研磨或抛光的工件总量;或者说在单位时间内所磨削掉的材料的重量,亦即磨削率。 (3)加工表面有无划伤痕迹。 1.2 生产厂家对产品质量的要求 实践说明,金刚石微粉的使用要获得经济的效果,取决于金刚石微粉颗粒的形状、大小、表面特性和内部结构(抗磨耗性和强度)。因此,从生产厂家的观点来说,为了满足用户对金刚石微粉使用性能的要求,应满足以下几个方面的要求。 (1)关于粒度问题 金刚石微粉的粒度指的是一定的粒度范围,以4～8 m的金刚石微粉为例,其粒度不可能是绝对均匀的,只能说其最大公称粒度不超过8 m。这里就有一个粒度分布问题。金刚石微粉在工作过程中,实际上只有一部分颗粒(较大的颗粒)在起研磨作用,较小颗粒是不起作用的,所以用户总是希望金刚石微粉产品的粒度范围越窄越好。生产厂家要生产出粒度范围窄的金刚石微粉就必须在分选过程中减小颗粒重量的差异和形状的差异。实践证明,采用离心分选法比用自由沉降分选法更容易获得窄的粒度范围。因为离心分选法比较容易控制沉降速度而不 1998年12月25日收稿。作者简介:谈耀麟,男,1936年生,高级工程师。 191
人造金刚石微粉的生产及其发展趋势 https://www.doczj.com/doc/4e2748120.html, 2011-08-25 来源：中国超硬材料网点击：100次 金刚石微粉是当今国际上一种超硬精细研磨抛光材料。就其粒度而言它属于微米、亚微米及纳米粉体。与粗粒粉体相比，其比表面积和比表面官能团明显增大，因而在生产过程中，颗粒相互之间的作用力大为增加。另外，随着粒度的细化，颗粒本身的缺陷减少，强度必然增大。由此可见，金刚石微粉的生产过程存在相当大的难度，它不仅仅是颗粒细化的过程，同时还伴随着晶体结构和表面物理化学性质等变化。所以说金刚石微粉的生产工艺是一个涉及机械、粉体工程、力学、物理化学、现代仪器与测试技术等多学科的工程技术问题。 随着尖端科技和高端制造业发展的需要，许多精密器件的表面光洁度都要求很高，比如电脑磁盘、磁头、光通信器件、光学晶体、半导体基片等器件，都需要精密的抛光加工，如果表面有任何超出许可范围的凸凹、划伤或者附着异物，所设计的精度及性能将得不到保证。所以，金刚石微粉的生产出现以下发展趋势： 一、金刚石微粉生产设备的自动化 金刚石微粉是由粗颗粒单晶金刚石经过破碎、分级而得。一般来说，将适度粗粒的物料破碎至微米或亚微米粒度有三种基本机理，即压碎，机械冲击{高速(9m／see以上)运动颗粒之间的直接碰撞和研磨，滚筒式球磨机就是以压碎作用为主兼有适量低速机械冲击作用的破碎设备。就方法而论，用球磨机对金刚石破碎加工来生产金刚石微粉是最常用的方法，球磨破碎法在我国金刚石微粉生产中已使用了许多年，曾经取得了较为满意的效果。但由于存在生产效率低的缺点，目前已被一种气流粉碎机所取代，气流粉碎机是以压缩空气为工作介质，压缩空气通过特殊的超音速喷嘴向粉碎室高速喷射，该气流携带物料高速运动，使物料与物料之间产生强烈碰撞、磨擦与剪切从而达到粉碎的目的。根据动能公式可知，动能的大小与质量及速度的平方成正比。当作用在颗粒上的力大于它的破坏应力时就产生破碎。高速冲击碰撞使颗粒产生体积破碎，而剪切和研磨作用则使颗粒产生表面破碎。这种破碎方式对金刚石微粉的生产是很有利的，因为可以生产出比较理想的颗粒形状。气流粉碎机最大的优点是不受机械线速度的限制，能够产生很高的气流速度，特别是超音速气流粉碎机能产生数倍于音速的流速，因而能产生巨大的动能，比较容易获得微米级和亚微米级的超细粉体。从粉碎原理上说，这种机型用于金刚石微粉的生产是较有发展前景的。 粒度分级是金刚石微粉生产工艺中很重要的一道工序。它涉及金刚石微粉的生产效率和质量，目前国内最为广泛使用的一种金刚石微粉粒度分级法是自然沉降法和离心法相结合的工艺生产微粉。自然沉降法是一种直接应用斯托克斯定律的分选方法，根据同一比重的颗粒因粒径不同在水中沉降速度亦不同的原理，通过控制其沉降高度和沉降时间来分级粒度，虽然设备简单、操作容易、质量稳定，但生产周期较长、劳动效率低下。为此，国内外不少厂家研究出自动化的分级设备，采用计算机技术和变频控制技术，设置有自动搅拌、自动抽料、自动水循环和计算机控制四大系统，全数字化设计，控制精确，节能省电，具有人工无法比拟的高效率、高可靠性和良好的操控性。比人工分选效率可提高10～20倍，具有自动化程度高、分选速度快、分选精度准、无杂质污染、无人为因素干扰、产品品质稳定性强、重现性好、工人劳动强度小、企业劳动力成本低、一次性投料量大的十大显著优点。符合了微粉产业未来发展的方向。 二、粒度分级细分化、粒径范围集中化 随着科技的进步，各种加工精度要求都是越来越高，所用的微粉粒度都在向更加细微化的方向发展。比如，电脑硬盘的纹理加工自从上世纪90年代开始使用金刚石微粉以来，粒度大小一直迅速在变化，从开始的1微米左右，到现在的0.1微米，近期很快将要过渡到0.05微米（50nm）甚至更细的水平。就2微米
金刚石微粉化学镀镍技术概述 摘要：传统金刚石微粉镀覆难以做到镀覆镍层的完整性，存在镀覆的镍层厚度不均匀，并且无法避免金刚石颗粒之间的粘连，镀覆金刚石微粉过程中及镀覆后金刚石微粉中混杂大量的镍粉，镍铠科技推出的金刚石微粉化学镀镍工艺流程，在传统工艺流程的基础上，优化前处理流程，采用成熟的高磷化学镀镍工艺，实现多周期镀镍，在大幅度提高镀覆品质的情况下，降低镀覆成本，减少镀镍废液的抛弃。 关键词：金刚石线锯；金刚石微粉；金刚石微粉镀覆；金刚石微粉化学镀镍； 前言 金刚石粉体化学镀镍是个很早就实用化的工艺技术，早期称为金刚石金属化镀覆，上世纪70年代后期与化学镀镍有关的技术书籍，在非金属、难镀材料化学镀镍有相关章节的介绍，当时的金刚石镀覆后主要用于金刚石刀具、金刚石砂轮的复合镀，以增强金刚石与刀具、磨具基体的把持力（我们称为结合力）。目前的通行的工艺流程基本上还是遵循了传统的工艺流程（除油-粗化-敏化-钯活化-化学镀镍）。 自2015年以来，随着光伏产业大量推广应用金刚石线锯取代传统的砂浆+钢线切割硅材料，金刚石线锯作为一个相对冷僻的产品，一下子火热起来，光伏行业的有关行业的报告指出，目前的金刚石线锯市场产量产值大约每年在数百亿元的量级，最近四年来，专门生产金刚石线锯的上市公司近十家，没有上市的规模化金刚石线锯生产企业数十家，由此而带来了金刚石线锯线材连续镀行业的大发展，作为金刚石线锯的主要材料——金刚石微粉，金刚石微粉化学镀镍也伴随此风口，近年来成为了一个飞速发展的工艺技术。 金刚石及金刚石微粉：这里所说的金刚石是人造金刚石晶体，由石墨和触媒在六面顶压机的模具中，在高温高压下人工生产出来的，密度在3.5克/立方厘米，具有天然金刚石的物理化学性能，是目前硬度最高的材料，往往用于高硬度刀具、磨具的生产。人造金刚石晶体经过破碎、粒径分选、形状分类分级后，作为确定了规格的金刚石微粉，应用于金刚石线锯的，目前的常规使用粒径从5微米到50微米之间，分类级别大致为（5—10、8—12、10—20、20—30、30—40、40—50、单位是微米），遵循粗线使用大粒径金刚石，细线使用小粒径金刚石的模式，2019年5月份，金刚石线锯行业在南京召开了年度行业会议，会上的报告说明，规模化生产的金刚石线锯母线最小直径已经达到了50微米（5丝），用于硅材料切割，用于稀土永磁体切割的金刚石线锯最小母线直径是120微米（12丝）。
金刚石微粉的生产及应用 金刚石微粉是指颗粒度细于60微米的金刚石颗粒，有单晶金刚石微粉和多晶金刚石微粉两种类型。 A:单晶金刚石微粉是由人造金刚石单晶磨粒，经过粉碎、整形处理，采用特殊的工艺方法生产。 B:多晶金刚石微粉是利用独特的定向爆破法由石墨制得，高爆速炸药定向爆破的冲击波使金属飞片加速飞行，撞击石墨片从而导致石墨转化为多晶金刚石。 金刚石微粉硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探等。是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料。金刚石微粉制品是利用金刚石微粉加工制成的工具和构件。 金刚石微粉就其粒度而言它属于微米、亚微米及纳米粉体。与粗粒粉体相比，其比表面积和比表面官能团明显增大，因而在生产过程中，颗粒相互之间的作用力大为增加。另外，随着粒度的细化，颗粒本身的缺陷减少，强度必然增大。由此可见，金刚石微粉的生产过程存在相当大的难度，它不仅仅是颗粒细化的过程，同时还伴随着晶体结构和表面物理化学性质等变化。所以说金刚石微粉的生产工艺是一个涉及机械、粉体工程、力学、物理化学、现代仪器与测试技术等多学科的工程技术问题。 金刚石微粉生产设备 金刚石微粉是由粗颗粒单晶金刚石经过破碎、分级而得。用球磨机对金刚石破碎加工来生产金刚石微粉是最常用的方法，球磨破碎法在我国金刚石微粉生产中已使用了许多年，曾经取得了较为满意的效果。但由于存在生产效率低的缺点，目前已被气流粉碎机所取代，气流粉碎机是以压缩空气为工作介质，压缩空气通过特殊的超音速喷嘴向粉碎室高速喷射，该气流携带物料高速运动，使物料与物料之间产生强烈碰撞、磨擦与剪切从而达到粉碎的目的。气流粉碎机最大的优点是不受机械线速度的限制，能够产生很高的气流速度，特别是超音速气流粉碎机能产生数倍于音速的流速，因而能产生巨大的动能，比较容易获得微米级和亚微米级的超细粉体。从粉碎原理上说，这种机型用于金刚石微粉的生产是较有发展前景的。 金刚石粉体的力度分级工艺 粒度分级是金刚石微粉生产工艺中很重要的一道工序。它涉及金刚石微粉的生产效率和质量，目前国内最为广泛使用的一种金刚石微粉粒度分级法是自然沉降法和离心法相结合的工艺生产微粉。 自然沉降法是一种直接应用斯托克斯定律的分选方法，根据同一比重的颗粒因粒径不同在水中沉降速度亦不同的原理，通过控制其沉降高度和沉降时间来分级粒度，虽然设备简单、操作容易、质量稳定，但生产周期较长、劳动效率低下。为此，国内外不少厂家研究出自动化的分级设备，采用计算机技术和变频控制技术，设置有自动搅拌、自动抽料、自动水循环和计算机控制四大系统，全数字化设计，控制精确，节能省电，具有人工无法比拟的高效率、高可靠性和良好的操控性。比人工分选效率可提高10～20倍，具有自动化程度高、分选速度
金刚石微粉种类及应用 聚晶金刚石微粉:纳米聚晶金刚石是在爆炸形成的瞬态强冲击波作用下合成的。它是以纳米晶构成的微米和亚微米级聚晶，聚晶由于各向同性，无解理面，抗冲击，抗弯强度高,因此它既具有超硬材料的硬度，同时又兼有纳米材料超常的高强度和高韧性。其双重优点构成了其独一无二的物理性能，在高新技术产业和传统支柱产业中有重要的应用。主要运用于芯片光学晶体\超精细加工、大型硅片超精抛光、表面改性等领域,球状聚晶金刚石微粉外观灰黑色，略呈金属光泽。 单晶金刚石微粉:晶体形状为规则、完整的六-八面体，有很高的强度、韧性和很好的热稳定性，抗冲击能力强。适用于制造电镀制品、砂轮、磨轮的制造，用于高档石材的抛光、雕刻、汽车玻璃、高档家具、陶瓷、硬质合金、磁性材料的加工等。 纳米金刚石微粉:纳米技术是九十年代后兴起的一个高新技术,纳米级金刚石由尺寸为纳米级,即十亿分之一米金刚石微粒组成,是近几年来用爆炸技术合成的新材料。它不但具有金刚石的固有特性,而且具有小尺寸效应、大比表面积效应、量子尺寸效应等,因而展现出纳米材料的特性。在爆轰波中合成的这种金刚石具有立方组织结构,晶格常数为(0.3562+0.0003)nm,晶体密度为3.1g/cm3,比表面积为300m2／g～390m2／g。在不同的化学处理后,金刚石表面可形成多种不同的官能团,这种金刚石晶体具有很高的吸附能力。
纳米级金刚石其它用途:配制高级研磨膏和抛光液:用于超精细加工石英、光学玻璃、半导体、合金和金属表面,能有效提高加工精度。 配制催化剂:爆轰合成的纳米级金刚石和无定形碳,有很大的比表面积,含有各式各样的表面官能团,活性很强,用其配制催化剂,可提高活性数据促进有机化合物的相互作用。 制备纳米复合结构材料:把纳米级金刚石与纳米硅粉、纳米陶瓷和各种纳米金属复合,可制造出新型的纳米结构材料,因其独特的性能,可制造半导体器件,集成电路元件和微机零件。
金刚石微粉的发展现状 金刚石微粉就其粒度而言属于80μm以细的粉体，颗粒大小应包括几个层次：纳米1-100nm、亚微米0.03-1μm、微粒1-10μm、细粒10-100μm、粗粒0.1-1mm等等。 纳米颗粒与亚微米颗粒以粗粒粉体相比，其比表面积和比表面能明显增大，因此在生产过程中颗粒相互之间的作用力大大增加。由此可见，金刚石微粉的生产过程存在一定的难度，这不仅仅是颗粒细化和粒度分级的过程，同时还伴随着晶体结构和表面物理、化学性质等变化。所以说金刚石微粉的生产工艺是一个涉及机械、粉体工程、力学、物理、化学、矿物加工、现代仪器与测试技术等多学科的工程技术问题。 一、金刚石微粉生产中常见的工艺方法 金刚石微粉生产中常采用的生产工艺是： 金刚石原料→粉碎→整形→酸处理→水洗→超声波分散处理→粒度分级→单号粒度酸处理→烘干→粒度检查→称重、包装、入库。 从上述生产流程来看，金刚石微粉是一种劳动密集型的生产方式，需耗费大量的人工劳动和时间，而且生产效率很低。为满足国内外客户对不同产品使用的要求，从54-80至0-0.1μm要分级出18或24种规格，所以生产周期较长。 二、金刚石微粉质量影响因素和控制 如何评价微粉的质量，是微粉的生产和使用者所共同关心的问题。 实践表明，要获得质量好的金刚石微粉必须对以下四项指标进行严格的控制：（1）粗颗粒的尺寸和含量；（2）粒度分布范围；（3）颗粒形状；（4）金刚石原料的强度。 粒度分布范围和粗颗粒尺寸及含量是最重要的。微粉的强度决定于金刚石的内在质量，也是直接影响到粉碎整形后的颗粒形状。 微粉的质量检测是保证微粉产品质量是否符合标准规定的重要环节，只有选择合适的检测仪器和认真对待才能生产出符合使用要求的高质量微粉，满足客户需要。因此，自20世纪80年代中期以来，国内外前后出现了一些生产金刚石微粉的现代设备、仪器。 （一）金刚石微粉的粉碎及整形设备 一般来说，将粗颗粒金刚石粉碎至微米或者亚微米级有三种基本机理，即压碎、机械冲击、高速（9m/s 以上）运动颗粒之间的直接碰撞和研磨。球磨机就是以压碎作用为主兼有适量低速机械冲击作用的粉碎设备。就粉碎方法而论，用球磨机对金刚石进行粉碎是生产微粉最常用的方法。国内金刚石微粉生产中多数企业采用此种粉碎方法，国外原De Beers Co.、原G.E.Co.的微粉生产均采用球磨粉碎，曾获得满意的效果，但由于生产效率低，目前已被一种快速粉碎法所取代。 日本SEISHIN公司研制的CO-JETSYSTEMa-MKⅡ型气流粉碎机，据称可用于金刚石的超细粉碎，其粉碎原理是利用高速运动的颗粒之间直接碰撞和研磨，而实现金刚石的粉碎和整形。 我国在20世纪80年代初开始研制气流粉碎机，以净化的压缩空气为工作介质，通过加料喷射器形成高速射流，将被粉碎物料射入粉碎腔。粉碎腔周围还有粉碎喷嘴，以一定方向喷射高速气流，使金刚石颗粒之间产生激烈的直接碰撞、剪切、研磨作用。高速冲击碰撞使颗粒产生体积粉碎，而剪切和研磨作用则使颗粒产生表面粉碎，使颗粒得到整形。实践表明，只要工艺参数设置合理，这种气流粉碎机能生产出比较理想的颗粒形状，因此说这种气流粉碎机用于金刚石微粉的生产是有发展前景的，
金刚石微粉项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/4e2748120.html, 高级工程师：高建
关于编制金刚石微粉项目可行性研究报告 编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国金刚石微粉产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5金刚石微粉项目发展概况 (12)
金刚石粒度对照表 中国日本欧洲 粒度旧标号尺寸μm粒度尺寸μm粒度尺寸μm 16/18201000/118016/18100/1180D11801000/1180 18/2022850/100018/20850/1000D1001850/1000 20/2524710/850 20/30600/850D851710/850 25/3030600/710D711600/710 30/3536500/600 30/40425/600D601500/600 35/4040425/500D501425/500 40/4546355/425 40/50300/425D426355/425 45/5054300/355D356300/355 50/6060250/30050/60250/300D301250/300 60/7070212/250 60/80180/250D251212/250 70/8080180/212D213180/212 80/10090150/18080/100150/180D181150/180 100/120100125/150100/120125/150D151125/150 120/140120106/125120/140106/125D126106125 140/170 15090/106140/17090/106D10790/106 170/20075/90170/20075/90D9175/90 200/23018063/75200/23063/75D7663/75 230/27024053/63230/27353/63D6453/63 270/32528045/53270/32543/53D5443/53 325/40032038/45325/40038/45D4638/45 M36/54 W4036/5440034/38D4540/50 M22/3622/3650028/34D3532/40 M20/30 W2820/3060024/28D2525/32 M12/2212/2270020/24D2025/40 M10/20 W2010/2080016/20D20A25/30 M8/168/16 100013/16D20B30/40 M8/128/12 M6/12W146/12120010/13D1515/25 M5/10W105/1015008/10D15A10/15 M4/8 W74/820006/8D15B15/20 M3/63/625005/6D15C20/25 M2.5/5 W52.5/530004/5D75/10 M2/42/440003/4D32/5 M1.5/3W3 1.5/350002/3D11/2 M1/2 W1.51/2 80001/2D0.70.5/1 M0/20/2 M0.5/1.5 W10.5/1.5150000/1D0.250.5 M0.5/10.5/1 M0/10/1 M0/0.50/0.5
金刚石微粉制造工艺检测技术及应用（连 载） 金刚石微粉制造 张书达张文刚王松 天津市乾宇超硬科技有限公司 AbrasivesHeWS 3检测 3.1粒度检测 由于微粉产品是由颗粒数极多形状各异的粒 群组成,故要确定这一产品的粒度并非易事. 3.1.1单颗粒粒径的确定 对于非球形的颗粒,其粒径的确定有许多 不同的定义.它们适用于不同的领域和不同的检 测方法,详见表13.对于同一个颗粒,不同的定 义所确定的粒径可能相差很大.例如,一个长方 表13几种常用的单颗粒粒径 符号名称定义公式或备注 与颗粒具有相同体体积直径 积的圆球直径 与颗粒具有相同表l 面积直径]j面积的圆球直径 自由降在同样的流体中,与颗 粒具有相同的沉降速度落直径 的同种圆球的直径 哝Stokes直径层流区(Re<0.2)颗 粒的自由降落直径 ANSIB74'
颗粒的投影面积相20-1981和投影面直径 同的圆的直径JB/T7990—1998 采用 颗粒可以通过的最筛分直径 小方筛孔的宽度 颗粒投影的长度和M artin直径FOCT9206I8O采用宽度的平均值 刚好能套住观测图FEPA1977和噍外接圆直径像的最小圆的直径IDAStd.1984采用 JB2808.79采用, 最大宽度颗粒投影的最大宽度适宜使用显 微镜测量 I口2o12年第2期(总第256期) l磨料磨具通讯I 体,长宽厚分别为3gm,2gm,1gm,此颗粒在 显微镜的3个典型的不同方位,其最大宽度的之值直观很容易"确定"为1gm,1gm,2gm;但 按定义则为1.79gm,1.90gm,3.33gm.其他定 义的粒径分别是:巩=2.25,=2.65,=1.60, 1.95, 2.76,=2.O0,=2.24, 3.16,3.61, = 2.02,2.53, 3.47. 3.1.2颗粒群粒径分布的确定 实际工作中我们最关心的是颗粒群粒径的分布.根据不同的需要有多种表征方式.表1431]出了多分散粉体系统常用的粒径分布表征方式. 表14多分散粉体系统常用的粒径分布 符号名称定义备注 几何平,Ⅳ,