金刚石线锯制造工艺研究

电镀金刚石线锯的制造工艺研究

高伟,窦百香,李艳红,刘伟

青岛科技大学

摘要:利用复合电镀法,以直径 0 3mm的琴钢丝为基体,选取400#的金刚石作为磨料,选用瓦特型镀液,采用埋砂法制造金刚石线锯。利用显微镜测试了镀层厚度,利用体视显微镜观察了线锯形貌。结果表明,上砂电流密度在2 0A/dm2,上砂时间20min时能够获得金刚石磨粒分布均匀、与基体结合力好的金刚石线锯;给出了本实验条件下制造电镀金刚石线锯的最佳电镀工艺参数。

关键词:电镀;金刚石线锯;制造工艺

中图分类号:TG717 文献标志码:A

Study on Manufacturing Process of Electroplated Diamond wire Saw

Gao Wei,Dou Baixiang,Li Yanhong,Liu Wei

Abstract:A composite electroplating process was used to electroplated diamond wire saw.Piano wire was chosen as the plat ed core of the electroplated diamond wire and the diamond size was400#.Putting the wire into diamond abrasi ves and Watt type solution were used to manufacturing the diamond wire saw.The coating thickness and morphology of the diamond were analyzed by microscope and stereomicroscope.The results show that the current density of the Ni diamond composite electroplating in the range of2.0A/dm2and the time of the Ni diamond composi te electroplating was20min,diamond abrasives will be distributed well and the coating had better adhesion to the substrate.The op timum process parameters of manufacturing the diamond wire saw were con firmed.

Keywords:electroplated;diamond wire saw;manufacturing process

1 引言

随着硬脆材料应用的日益广泛,对其加工要求也越来越高,特别是对单晶硅、宝石等贵重硬脆材料的精密切割加工要求越来越高。然而,我国的硬脆材料高效精密切割加工还处在发展阶段,加工效率较低,材料浪费严重。目前,在硅晶体等硬脆材料的切割中主要采用游离磨料线锯切割技术,即边切割边向钢丝送带有磨料的浆液(金刚石或碳化硅浆液)。但是游离磨料线锯切割技术具有明显的缺点:切割效率低,锯口损耗大,表面粗糙度和面型精度难以控制,浆液回收困难,工作环境恶劣等等[1]。

为解决上述问题,固结磨料线锯的研究越来越受到国内外研究者的关注,特别是电镀金刚石线锯和树脂结合剂线锯的研究[1-3],但树脂结合剂线锯的耐磨性和耐热性不如电镀金刚石线锯好。金刚石线锯是将高硬度、高耐磨性的金刚石磨粒通过电镀的方式牢固地把持在钢丝基体上而制成的一种切割工具。此外,电镀金刚石线锯具有切割效率高、锯切力小、锯缝整齐、切面光整、出材率高、噪音低,对环境污染小等优点,不仅适用于加工石材、玻璃等普通硬脆材料,而且特别适合锯切陶瓷、宝石、水晶等贵重的硬脆材料[4]。本文利用复合电镀法研究了电镀金刚石线锯的制造工艺,并给出了制造电镀金刚石线锯的最佳工艺参数。

2 锯丝的制备

锯丝基体采用强度高、柔韧性好的直径 0 3钢琴丝,金刚石采用英国De Beers公司提供的400#的天然金刚石磨料。本实验制造的电镀金刚石锯丝长度为300mm。电镀金刚石锯丝的制备工艺流程如图1所示。

图1 电镀金刚石锯丝制备工艺流程图

2.1 前处理

实验前要对基体进行前处理。前处理的目的是去掉锯丝基体上的油污和氧化层,提高基体和镀层间的结合力。电镀金刚石线锯的前处理工序与普通电镀的前处理工序基本相同。前处理的主要工序如图2所示。

图2 前处理的主要工序

先用400#的砂纸将基体表面较厚的氧化皮磨

收稿日期:2008年11月

掉;再用金属清洗剂配制的碱液煮沸30min,除去基体表面的油污;然后将冲洗干净的钢丝放到10%的盐酸溶液浸蚀5min,除去基体上残留的氧化皮和锈;最后用去离子水清洗干净。

磨料选择400#的金刚石,磨粒直径为38 m。金刚石在使用之前要经过磁选处理,金刚石由于有磁性包裹体的存在,在电镀中容易引起镍瘤,因此在电镀前应用磁铁将磁感应较大的金刚石除去。水对金刚石的浸润性较差,由于界面张力的作用,使金刚石在镀液中漂浮,影响上砂,所以在上砂前要对金刚石使进行碱洗和酸洗,以提高金刚石的亲水性,还能除去金刚石表面的杂质。本实验采用的处理方法为:将金刚石磨料放入NaOH溶液中煮沸10min,除去金刚石表面的油污;再放入浓HNO3溶液中浸泡24小时,去除表面杂质,同时使金刚石表面变得粗糙,达到亲水目的;最后用去离子冲洗后用镀液浸泡以备使用。

2.2 镀液的成分及电镀设备

实验选用瓦特型镀液进行电镀金刚石线锯,具体的镀液组成见表1。

表1 镀液组成

名称硫酸镍硼酸氯化镍十二烷基硫酸钠1.4丁炔二醇

浓度(g/L)25035300.1 1.0

实验在自制的电镀设备上进行,电镀电源采用HY1711型直流电源,电压和电流分别可在0-30V 和0-1 2A的范围内连续可调。为提高电流调整的精确度,串联一个0-500mA的电流表。电镀时采用水浴加热,电镀槽用4mm厚的硬PVC板制成,电镀槽尺寸为400mm 150mm 200m m。砂槽使用1mm厚的硬聚氯乙烯板,用树脂胶粘结而成,要求越小越好,但又必须保证基体在砂槽中放置时与砂槽内壁保持2-3mm左右。砂槽尺寸为300mm 30mm 35mm。砂槽个表面尽可能多的钻上直径为3mm的小孔,打磨平后将400#尼龙网用胶粘在砂槽内壁。采用四条稳固的PVC脚腿支起砂槽,使其不与电镀槽底直接接触,以增加透气性。镀液温度为35 ,镀液温度由TDA系列温度显示调节仪控制。镀液的PH值为4.5。

2.3 预镀

锯丝基体经过前处理后可以进行预镀镍,预镀的目的是为了在基体与金刚石之间增加一个过镀层,增加镀层与基体的结合力。镀层与基体的结合力是影响工具寿命的重要因素,镀层结合力大小与预镀电流密度的大小有密切关系。实验1为预镀电流密度对锯丝镀层结合力的影响。实验采用的预镀时间为30min,电流密度分别为0.5A/dm2、1A/dm2、1.5A/dm2、2A/dm2,然后将锯丝缠绕在直径为20mm 的圆柱上观察镀层的裂纹与剥离现象,来评价镀层与基体的结合力。通过实验1确定了最佳预镀电流密度。

实验2为镀层厚度与时间的关系。实验采用的电流密度为1.5A/dm2,预镀时间分别为10min、20min、30min、40min、50min,通过实验2得出了镀层厚度与时间的关系曲线,从而确定了预镀时间。

2.4 上砂

经过预镀之后就可以进行上砂了,上砂是把刚石磨粒电镀到预镀的镍镀层上,是电镀金刚石线锯制作中最关键的一步。上砂一般分为埋砂法和落砂法。埋砂法是将锯丝基体埋入砂槽中,轻轻晃动砂槽使金刚石磨料与锯丝基体紧密接触,确保上砂均匀。落砂法是采用搅拌的方法使金刚石磨料悬浮在镀液中对锯丝基体进行上砂的方法。由于不锈钢丝基体为圆柱形,落砂法很难保证在钢丝表面均匀地沉积金刚石磨料,所以实验采用埋砂法。

影响金刚石密度的因素有上砂电流密度及上砂时间。当上砂时间为20min时,改变阴极电流密度,研究阴极电流密度对锯丝表面金刚石磨料密度影响。上砂电流密度分别为0.5A/dm2、1 0A/dm2、1 5A/dm2、2 0A/dm2、2 5A/dm2,通过实验确定了金刚石磨料分布均匀的最佳上砂电流密度。当上砂电流密度为2 0A/dm2时,通过改变上砂时间得出金刚石磨料分布均匀的最佳上砂时间,实验采用的上砂时间分别为20min、30min、40min、50min。

2.5 加厚

上砂后,便可进行加厚。加厚就是随着电镀时间的加长,使镀层沉积到一定的厚度。理想的厚度是将金刚石粒径的2/3埋在镀层里。在1 5A/dm2的电流密度下,按时间公式计算出理论加厚时间为

1000

D k k K

[6]

式中 t 电镀时间(h)

镀层厚度(对于电镀金刚石来说厚度

取金刚石颗粒的平均粒径mm)

金属比重(对于镀镍取8.8g/c m3)

D k 电流密度(一般取1.5A/dm2)

电流效率(镀镍时取95%)

K 电化当量(镍的电化当量为1.095)

计算结果为2h,通过实验得出,当加厚时间为1 2h时,得到的镀层厚度能将金刚石粒径的2/3埋在镀层里。理论加厚时间和实际加厚时间差别很大,其原因是金刚石的存在占了总体积的50%左

右,因此,缩短了电镀时间。

2.6 后处理

电镀结束后,取出锯丝用去离子水冲洗干净,进行除氢处理。电镀过程中,总会有H +

在阴极上还原为H 原子,其中一部分形成H 2排出,另一部分则以H 原子形态渗入到基体和镀层的金属晶格中,即渗氢。渗氢使晶格歪曲,因此产生很大的内应力,发生氢脆现象。为了预防电镀金刚石线锯在使用时发生氢脆现象,电镀完成后就要立刻进行除氢处理,一般是将锯丝放在烘箱中加热至200 并保温2小时。

3 电镀工艺参数对锯丝质量的影响

3.1 预镀电流密度及预镀时间

预镀电流密度对镀层结合力的影响见表2。

表2 预镀电流密度对锯丝镀层结合力的影响

序号电流密度(A/dm 2)

弯曲后观测镀层表面结果10.5表面产生细裂纹

21结合牢固无裂纹和剥落现象3 1.5结合牢固无裂纹和剥落现象4

镀层出现剥离

由表2可以看出,当阴极电流密度为0.5A/dm 2

时,弯曲后镀层表面产生微细裂纹,这是因为电流密度过低,阴极极化作用小,镀层结晶晶粒较粗而导致的。当电流密度在

1.0-1.5A/dm 2时能够获得较好的镀层结合力,这时电流密度使镀层结晶细致紧密,内应力小,所以弯曲时无裂纹和剥落现象。当电流密度为

2.0A/dm 2

时,由于超过了获得良好镀层的电流密度上限,阴极析氢严重使镀层结晶不规律,内应力过大,因此,弯曲后镀层出现剥离现象。所以,为了提高电镀效率,取预镀电流密度为1.5A/dm 2。

图3 镀层厚度与时间的关系

图3是镀层厚度与时间的关系曲线,在开始电镀时,由于钢丝基体直径较小,所以镀层厚度增加较快,随着电镀过程的进行,被镀件的直径逐渐增加,因为电流密度不变,所以被镀件的直径变化较缓慢,及镀层厚度增加量逐渐减少。反应在图上即为镀层增长厚度的斜率逐渐减小。

预镀层厚度一般为

1-3 m [5]

,本实验获得的预镀层厚度为3 m,由图3可以看出,电流密度在1

5A/dm 2时,预镀时间为10min 。图4是利用显微

镜拍摄的此参数下的镀层厚度。

图4 镀层厚度

3.2 上砂电流密度对上砂金刚石密度的影响当上砂时间为20min 时,改变阴极电流密度,研究阴极电流密度对锯丝表面金刚石磨料密度影响。当阴极电流密度为0.5A/dm 2时,金刚石磨粒之间的间隔较大(见图5a)。当阴极电流密度为1.0A/dm 2时,锯丝表面的金刚石磨料浓度增大,但是分布均匀,没有出现团聚状态(见图5b)。当阴极电流密度为1 5-2 0A/dm 2时,磨粒浓度没有明显变化,分布均匀(见图5c 、d)。当电流密度为2 5A/dm 2

时,出现烧焦的现象。

(a)0.5A/dm 2(b)1.0A/dm 2

图5 阴极电流密度对上砂金刚石密度的影响

由于镀层的生长速度随着电流密度的增大而增大,当电流密度为0 5A/dm 2时,镀层的生长速度较慢,部分磨粒在上砂过程中埋入深度太浅而在卸砂过程中脱落,因此在复合镀层中沉积的磨粒相对较少。当电流密度在1 0A/dm 2-2 0A/dm 2时,镀层中沉积的金刚石数量基本稳定,而且分布均匀,没有出现镍瘤等不良现象。当阴极电流密度增加到2 5A/dm 2时,出现烧焦现象,这说明已经超出了获得良好镀层允许的电流密度上限。电镀质量差或难以镀上金刚石磨料,将严重影响锯丝的切削能力和使用寿命。因此,上砂电流密度在1.0A/dm 2-2.0A/dm 2

时,均能获得质量较好的线锯,为了提高电镀效率,选用的最佳阴极电流密度为2.0A/dm 2。

3.3 上砂时间对上砂金刚石浓度的影响

上砂时间过长,会使金刚石颗粒的密度过大,并且使金刚石的出刃高度产生较大差别,增大锯丝直径。当金刚石密度过大时,镀层中镍的含量将大大减少,甚至金刚石之间产生直接接触,从而使镍镀层对金刚石的把持力大大降低,金刚石颗粒容易脱落。实验发现:当上砂时间超过40min 时,金刚石密度会大大增加。图6a 、图6b 、图6c 、图6d 分别为上砂时间20min 、30min 、40min 和50min 时用数码相机在体视显微镜上拍摄的锯丝形貌照片。从照片上可以看到,图6a 、图6b 所示的锯丝上金刚石颗粒分布均匀,图6c 和图6d 所示的锯丝金刚石密度过大,部分金刚石颗粒紧密相连,这时的线锯切割能力差。因此,最佳的上砂时间为20min

。

(a)

(b)

(c)

(d)

图6 上砂时间对上砂密度的影响

3.4 加厚时间对金刚石埋入深度的影响

加厚时间不宜太短或太长。加厚时间太短,金刚石颗粒埋入镀层过少,这时镀层对金刚石颗粒的把持力差,金刚石颗粒容易脱落,如图7a 所示,其加厚时间为30min 。图7b 的加厚时间为3 5h,从图片中可以看出,由于加厚时间过长,部分金刚石颗粒几乎完全埋入镀层中,这时的金刚石线锯切割能力较差。最佳加厚时间为1 2h,如图7c 所示,由图可以看出,金刚石磨粒埋入镍镀层中的深度合适。

按照上述确定的最佳工艺参数进行电镀金刚石锯丝实验,得出电镀金刚石锯丝外观形貌照片如图7c 所示。从图中可以看出,金刚石磨粒分布比较均匀,埋入镀层深度适中,说明了上述实验参数是可行

的。

(a)

(b)

(c)

图7 电镀金刚石锯丝的外观形貌

4 结语

本文以直径为0 3mm 的琴钢丝为基体,选取400#

的金刚石为磨料,磨粒直径为38 m,以瓦特型镀液为电镀液,采用埋砂法研制了电镀金刚石线锯。实验表明,所获镀层与基体结合力良好、金刚石磨粒分布均匀的电镀金刚石线锯的最佳工艺参数为:镀液温度为35 ,PH 值为4 5,预镀预镀电流密度为

1 5A/dm 2

,预镀时间为10min,上砂电流密度为2 0A/dm 2,上砂时间为20min,加厚电流密度为1 5A/dm 2,加厚时间为1 2h,在电镀结束后将锯丝放在烘箱中加热200 并保温2小时。

参考文献

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of Fixed Abrasive Grain Wire Saw with Less Cutting Loss[J].Sei Tech nical Review,2004,7:8-11.

[3]Toshiyuki Enomoto,Yutaka Shimazaki,Yasuhiro Tani,et al .De velopmen t of a Resinoid Wire Containing Metal Powder for Slicing a Silicon Ingot[J].Annals of the CIRP,1999,48(1):273-276.[4]高伟.环形电镀金刚石线锯的制造及其切割技术与机理的研究[D].山东大学,2002.

[5]唐春华.电镀金刚石工具工艺[J].电镀与涂饰,2004,4

(23):61-64.[6]梁时骏,梁启民.电镀层厚度的简便计算[J].电镀与精

饰,1999,6:23-25.第一作者:高伟,博士,副教授,青岛科技大学机电工程学院,266061山东省青岛市

First Author :Gao Wei,Doctor,Associate Professor,Qingdao U niversity of Science and T echnology,College of Electromechanical Engineering ,Qingdao 266061,Shandong ,China

金刚石生产工艺流程

金刚石生产工艺一、生产工艺流程

二、生产工艺简介 1、将原料叶腊石，按粒度为16目、24目，80目分选，然后按2：6：3的比例混合，混合后在280 0C温度条件下焙烧l小时后制成内腔为中20mm的合成腔体，将破片的杂质和粉尘去掉，将触媒清洗后置入烘箱保持”℃恒温。 2、在内腔为中20 mm的合成腔体内分层交替装入碳片，触媒，两端客为两个碳片、碳片为 15片.触媒为12层，在两端的两个碳片外各装一个导电铜圈制成合成块，将合成块置于烘箱内，使之处于140℃恒温状态，保持9小时。 3、将烘过的合成块装入压机内，在压力为110MPa -120MPa,温度为1400℃-1500℃的条件下保持12分钟将破转化为金刚石。 4、将压机内的合长块取出，进行破碎，使金刚石颗粒和内部杂质暴露。 5、电解法去除金属介媒，合成棒作为阳极，硫酸盐作为电解液，惰性阴极，化学反应式：阳极：M－ne→Mn+ 阴极：Mn+＋ne→M M表示Ni、Co、Mn等金属原子；Mn+表示相应的n价金属离子。 6、将电解完的物料放入球磨机进一步粉碎，使金刚石颗粒和石墨进行分离。 7、将球磨完的物料放入摇床进行石墨分离，该工艺主要利用金刚石和石墨在密度上的差异，在往复摇动的倾斜工作面上，流体对其冲刷实现分离。 8、分选完的金刚石放入酸水中，进一步去除金属杂质，利用销售和王水等强氧化性酸，和金属反应生成可溶性盐，经水洗即可去除金属杂质，化学反应式： 3Ni＋2HNO3＋6HCl＝3NICl2＋2NO↑＋4H2O 3Co＋2HNO3＋6HCl＝3CoCl2＋2NO↑＋4H2O 3MN＋2HNO3＋6HCl＝3MnCl2＋2NO↑＋4H2O 9、除叶腊石，将酸洗过的金刚石物料加入氢氧化钠进行高温煮沸，化学反应方程式： Al2(Si4O10)(OH) ＋10NaOH→△→2NaAlO2＋4NaSiO3＋6H2O 10、将碱洗过的物料进行烘干，烘干后使用不同目数的筛子进行筛分分级，筛分后使用选型机进行等级分选。 11、将筛分选型好的物料按照每袋1万克拉进行包装入库。

钻石基础知识教学内容

钻石基础知识

钻石知识钻石的矿物质名称为“金刚石”，是公认的宝石之王。钻石的化学成分有99.98%的碳。也就是说，钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。钻石的摩氏硬度是10，是天然矿物中的最高硬度。但千万别认为钻石硬度高，就永不破损。其实钻石的脆性也相当高，用力碰撞仍会碎裂。钻石是依据其原石的外形，来切割成各种不同形状的钻石。钻石属天然矿物，主要产地是南非、澳大利亚、印度；而美国、荷兰、比利时则是钻石加工切割的基地。尤其是比利时，是全球公认的雕琢钻石贸易中心。钻石是人类目前所知最坚硬的天然物质，比地球上硬度仅次于她的矿物质还要硬58倍。而且钻石具有高度的抗酸碱腐蚀性、不怕刻划，永不磨损！“钻石”一词来源于希腊语“adamas”，意为不可征服的，一如人类的爱情：历经磨难依然痴心不改，两情相悦。钻石能够代表爱情，还因为钻石的独一无二：钻石分布范围小，产量低。加之开采困难，自然钻石就更显弥足珍贵了。最年轻的钻石，都有九亿年的故事，它们形成于高温高压的地球深处，直到强大的力量把它们和火山熔岩一起送上地表，这地表之旅充满危险，它们可能被岩浆湮没，亦可能变成二氧化碳气体，或者受水流冲刷，被埋没于泥沙之中，等待被人类发现的那一天。一颗钻石，从孕育于地壳岩浆之中至佩戴于您的手上，经过划线，辟开，打磨和切割，天然的璀璨光芒才能破茧而出，辗转周游万里，途经数百人之手，个中开采、加工艰辛复杂，做成精致的饰品更是艺术的创造，最后又经您慧眼上识，佩戴，才能为你们见证永恒，所以每一颗钻石，都是跨越艰难才来到主人手中，那璀璨光芒中闪烁着缘分与天意。

1.切工钻石的切磨工艺对钻石的明亮度有着最大的影响。即使这颗钻石拥有完美的色彩和净度，但是蹩脚的琢工也会使它失去美丽色彩。专业的厂家需要拥有一流的钻石切磨工艺，使钻石发出最亮的光彩。钻石的切工－它的圆度、深度、宽度以及琢面的均匀度都决定着钻石的光度。许多宝石学家认为钻石的切磨工艺是最重要的钻石特性。因为即使一颗钻石拥有完美的颜色（color）和净度（clarity），但是拙劣的切磨也会使一颗钻石失去其耀眼的光彩。理想切工：代表只有3%的一流高质量钻石才能达到的标准。这种切工使钻石几乎反射了所有进入钻石的光线。一种高雅且杰出的切工。理想抛光，理想对称性，仅有1%的好的切工钻石能达到此标准，最高级的抛光和对称使我们的钻石拥有最好的火彩，并展现出八箭八心。一般切工：代表粗糙度为35%的钻石切工，仍然是优质钻石，但是一般切工加工的钻石反射的光线不及G级切工。切磨太浅：光线由底部逸出导致钻石的亮度受损。

金刚石钻头分类

词目：表镶金刚石钻头英文：surface set diamond bit 释文：金刚石钻头的一种。钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。石油钻井用表镶金刚石钻头较多。词目：孕镶金刚石钻头英文：impregnated diamond bit 释文：金刚石钻头的一种。钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。钻进时胎体磨损,金刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂轮磨削金属材料。胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径,胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽,以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石,称为人造孕镶金刚石钻头。人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多,也能较广泛地用在硬地层中钻进。[ 词目：电镀金刚石钻头英文：electro-plated diamond bit 释文：又称铸造金刚石钻头。中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上,电镀覆盖电解金属的同时,撒布金刚石颗,金刚石就被包裹在电镀金属层里。长时间的反复补砂和镀覆就形成了钻头的工作层。电镀时钻头钢体也采用塑料模具定型,使镀层沿钻头轴线方向增长,并保证胎体的内外径尺寸和小槽等。电镀金刚石钻头所用的金刚石也多是人造金刚石,钻头胎体的成分主要是镍,与普通孕镶金刚石钻头有相同的适用条件。词目：钻头胎体英文：matrix 释文：包镶金刚石和连接空白钻头体的钻头冠部合金或金属称胎体。它一般用难熔金属碳化钨粉末或铸造碳化钨为骨架材料；以易熔金属如Cu、cu-Ni、zn、Sn、Mn等为粘结剂,在模具内以高温条件下压结，温度一般为1000～1200℃。钻头的工作能力在很大程度上取决于胎体的性质,要有相当的强度、抗冲击韧性,特别是硬度与耐磨性要与所钻岩层性质相适应。孕镶金刚石钻头随钻进胎体要相应磨损,使金刚石不断裸露出来以破碎岩石,因此胎体硬度与耐磨性是孕镶钻头的一个重要指标。调节胎体骨架金属的成分、粒度,以及粘结金属的成分、比例和烧结工艺可改变胎体硬度和耐磨性,保证在各类岩层中都能取得最好的钻进效果。按胎体的硬度进行了分类分级,共分软、中硬、硬3类,6级,见表。坚硬致密的弱研磨性地层应选用软胎体,即洛氏硬度(HRC)在35以下；在强研磨性地层、裂隙地层则应选用硬胎体,即HRC 硬度在35～45之间。

金刚石砂轮介绍

金刚石砂轮介绍简介：以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具叫金刚石磨具结构金刚石磨具结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。工作层又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成，是磨具的工作部分。过渡层又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分。基体是由铝、钢或电木加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。用途由于金刚石磨料所具有的特性（硬度高、抗压强度高、耐磨性好），是金刚石磨具在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通磨具难于加工的低铁含量的金属及非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。 [编辑本段] 分类：金刚石砂轮按结合剂可分为：树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮（青铜结合剂金刚石砂轮）金刚石砂轮按生产工艺可分为：烧结式金刚石砂轮（树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮）；电镀金刚石砂轮；钎焊金刚石砂轮。金刚石砂轮按磨削方式可分为：磨钻石用金刚石砂轮；磨硬质合金用金刚石砂轮（金刚石刀磨砂轮）;磨金刚石复合片用金刚石砂轮；无芯磨床用无心磨金刚石砂轮；

磨陶瓷制品用金刚石砂轮；切割用金刚石砂轮（也被称为金刚石切割片）；金刚石锯片。金刚石砂轮按外观或形状可分为：平行砂轮；筒形砂轮；杯形砂轮；碗形砂轮；碟形砂轮；磨边砂轮；磨盘等。人造金刚石又称"工业钻石"，它和天然金刚石一样，是当今人们已知自然界中最硬的物质。由于它具有极高的硬度，抗压强度和耐磨性，抗酸碱性以及良好的导热性和半导体性能，因而它被制成的各种工具制品能广泛应用于冶金、机械、地质、石油、电子、光学、建筑、石材等各个领域。人造金刚石砂轮是以人造金刚石为主要原材料配以其他金属粉料经过高温、高压形成的一种人造金刚石制品，能广泛应用于硬质合金、有色金属和非金属的磨削加工。粒度选用人造金刚石粒度的粗细以粒度号表示。粒度的粗细直接影响工件表面粗糙度、磨削效率和磨具损耗。选择粒度原则上是在满足加工工件要求的条件下选用尽可能粗的粒度，这样可以提高磨削效率和降低磨具的损耗。（见右表）金刚石粒度一般分磨削工序选用粒度粗磨30#-120# 中磨120#-240# 精磨240#-W40 研磨、抛光W40-W1 结合剂选用人造金刚石砂轮根据结合剂的不同一般分为树脂砂轮、金属砂轮、陶瓷砂轮和电镀砂轮。不同的结合剂有着不同的性能，要根据不同的加工对象、要求来选用合适的结合剂。结合剂代号主要用途树脂结合剂B 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材和宝石的切割、磨削。金属结合剂M 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材、宝石等重负荷切割、磨削耐磨性好。陶瓷结合剂V 用于各种钢材和铸铁等的干磨和湿磨，更适合磨削长轴和丝轩。电镀结合剂D 用于各种材料特殊型面、小孔的磨削及贵重材料的切割下料。

人造金刚石

人造金刚石编辑词条该词条缺少基本信息栏、词条分类，补充相关内容帮助词条更加完善！立刻编辑>> 人造金刚石是加工成珠宝的主要原料，硬度高、耐磨性好，广泛用于切削、磨削、钻探。由于人造金刚石导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。快速导航目录 ?1钻石介绍 ?2发展历史 ?3主要应用 ?4制造方法 ?直接法 ?熔媒法 ?外延法 ?形成机制 ?相关热力学 ?5媛石研究 ?6其它相关 ?微波法 ?发明背景

1钻石介绍编辑钻石，是珠宝中的贵族，它通明剔透，散发着清冷高贵的光辉，颇有“出淤泥而不染”的气质。钻石亦被称为金刚石，因为它是自然界最坚硬无比的物质，摩氏硬度10，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。它的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的，由于地壳的运动，它们从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。虽然人类可以生产出人造金刚石，但质量大小还远远不及天然金刚石。金刚石俗称“金刚钻”，也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。自18世纪证实了金刚石是由纯碳组成的以后，人们就开始了对人造金刚石的研究，只是在20世纪50年代通过高压研究和高压实验技术的进展，才获得真正的成功和迅速的发展，人造金刚石亦被广泛应用于各种工业，工艺行业。 2发展历史编辑 18世纪末，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。一个世纪以后，石墨——碳的另一种单质形式被发现了，人们便尝试模拟自然过程，让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间，需要2000℃高温和5.5万个大气压的特殊条件。 1955年，美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备，得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体，从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河，他们的年产量在20吨左右；不久，杜邦公司发明了爆炸法，利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温，也获得了几毫米大小的人造金刚石。金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒，在密度和硬度上都要低一些。即便如此，它的耐磨性也是数一数二，仅5微米厚的薄膜，寿命也比硬质合金钢长10倍以上。我们知道，唱片的唱针在微小的接触面上要经受极大的压力，同时要求极长的耐磨寿命，只要在针尖上沉积上一层金刚石薄膜，它就可以轻松上阵了。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜做耐磨涂层，可以大大扩展其用途，开发性能优越又经济的产品。更重要的是，薄膜的出现使金石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱，使其优异的热、电、声、光性能得以充分发挥。金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面，其发展速度惊人，在高科技领域更加诱人。

金刚石钻头生产厂家大全

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金刚石锯片规格型号【大全】

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钻石知识全集

第四节钻石知识 1. 钻石知识漫谈 1.1 什么是钻石？众所周知，钻石以其晶莹剔透、璀璨夺目和坚硬无比的优秀品质被人们视作世界上最珍贵的宝石品种，被誉为“宝石之王”。钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石，但有时人们对二者并不加细分。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳(C)元素组成的单质晶体。它是大自然赐予人类最美丽的也是最昂贵的物质和财富。人类文明虽有几千年的历史，但人们发现和初步认识钻石却只有几百年，而真正揭开钻石内部奥秘的时间则更短。在此之前，伴随它的只是神话般的传说，具有宗教色彩的崇拜和畏惧，同时又把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。如今，钻石再也不是那么神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品。它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。钻石的文化源远流长，今天人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。 1.2 钻石为什么这样昂贵？钻石之所以被人类称之为“宝石之王”，并成为最昂贵的宝石品种，除与钻石本身具有魅力的品质有关外，还与钻石矿床的探测、加工等有着密切的关系。（1）钻石固有的内在魅力品质作为宝石，必须具备美丽、耐久和稀少这三大要素。钻石是唯一一种集最高硬度，强折射率和高色散于一体的宝石品种，任何其它宝石品种都是不可比拟的。这样的宝中之宝，稀中之罕，理所应当地成为贵中之最了。（2）钻石文化源远流长自古以来，钻石一直被人类视为权力、威严、地位和富贵的象征。其坚不可摧、攻无不克、坚贞永恒和坚毅阳刚的品质，是人类永远追求的目标。它具有潜在的、巨大的文化价值。（3）钻石矿床探寻艰难，耗资巨大钻石矿床的寻找，并不像传说中的那样，不小心摔一跤就能发现一个钻石矿床。钻石矿床的探寻往往要花上几十年，甚至上百年的努力和劳动，耗资巨大。如原苏联西伯利亚原生金刚石矿床的探寻，从1913年开始，历经了18年的艰辛，才得以发现；博茨瓦纳的“欧拉”原生矿床，耗资3200万美元，历经12年的奋斗才挖掘出来；近几年，在加拿大西北部发现的金刚石原生矿床，则是经历了几代地质学家的艰苦努力，耗资至少达几亿美元才找到的。（4）金刚石矿床数量少，宝石级金刚石矿床品位低世界金刚石矿床的数量，如果与铁、铜和金矿数量相比的话，可以说是少得可怜，屈指可数。在开采出的金刚石中，平均只有20％达到宝石级，而其余80％只能用于工业。但这 20％宝石级金刚石的价值却相当于80％工业金刚石的5倍之多。世界金刚石年产量约为10000万克拉，宝石级约为1500万克拉，而加工成钻石的约为400万克拉(相当于800千克)。有人粗略统计发现，要得到1克拉(0.2克)已打磨好的钻石，需要挖掘约250吨矿石。（5）开采的规模浩大、难度极高钻石矿床的开采，可以说是一件规模巨大，却又细心备至的工作。开采过程中，既需充分开采含有钻石的矿石，又要谨小慎微，以确保矿石中钻石原石颗粒完好无损。开采不当会导致经济的巨大损失。不论是露天开采，还是地下挖掘，都是一项声势和场面浩大的工程，人力物力的投入是难以想象的。（6）钻石加工程序复杂，工时量大对开采出的矿石经精心破碎和分选后，并不像其它金属矿床一样，即可投入大批量的冶炼，而是要对每一粒钻石毛坯进行逐粒精心细致的分析，才能确定下切磨方案，以确保其重量、净度和款式。这往往需

金刚石圆锯片的发展

发展趋势为适应大幅面、节约资源、环境友好的发展要求，金刚石圆锯片呈现出大直径(如大于Φ5000mm)、薄型化(如直径Φ1800mm的普通金刚石圆锯片基体厚度只有7.2mm，超薄锯片基体厚度可减薄至3.5mm左右)、低噪音(如消音锯片)、高性能(如矿山掏空锯片)的发展趋势。发展历程法国人Jaeguin在1885年发明制造了第一个天然金刚石圆锯片，它上面的金刚石都是手工镶嵌的。20世纪30年代以后，随着粉末冶金技术的发展，产生了焊接式金刚石圆锯片。50年代，人造金刚石诞生，促进了金刚石工具制造业得到迅速发展，从此金刚石圆锯片大规模应用于石材加工行业。八十年代中期，石材切割锯片主要用于大理石的锯切。八十年代后期，随着石材工业的发展，锯切花岗石的锯片得到很大的发展，为了达到最佳的锯切效益，锯片研究者们致力于各种配方的研究。其通用规格从直径100mm起始，最大达直径2200mm，规格有接近20种。其中直径350～500mm规格主要用于半成品板材的剪裁加工，直径600～900mm规格主要用于墓碑等较厚石板(柱)的成型锯切加工，直径1000mm以上的规格主要用于荒料的锯切成(板)材加工，目前直径 1600mm锯片应用最为广泛。据中国石材工业协会统计，目前全国各类石材企业拥有并使用锯片直径1600～2200mm的金刚石圆盘锯机数万台，金刚石圆盘锯机成为了石材制品加工行业的最主要、应用最广泛的设备，每年纯消耗的圆锯片基体达数十万张。大直径，薄目前常用的金刚石圆锯片的厚度较大，如Φ1600mm锯片基体，正常厚度为7.3mm，而刀头的厚度又比锯片基体厚25%左右，这对被锯切石材的损耗也较大，估计几乎占到50%。众所周知，花岗石、大理石等石材是不可再生的天然资源，特别是品种稀缺的花岗石弥足珍贵，在加工过程中应尽量减少荒料的损耗。另外，在小规格板材的生产过程中，金刚石圆锯片的锯切成本约占2/3。因此，采用尽可能薄的金刚石锯片以减小锯缝宽度，既可减少石材资源的浪费，提高石材荒料的成材率，又可降低石材加工企业的生产成本。在世界范围内，金刚石圆锯片的发展趋势总的向着大直径发展，锯片厚度越来越薄，对锯切石材的质量要求越来越高，这也就对锯片生产企业的生产技术提出了越来越高的要求。大直径金刚石圆锯片基体由于技术含量高，研发和生产资金投人较大，目前，国际上只有德国、意大利等几个发达国家和我国的几家公司能够生产，这其中能够生产Φ5000的大直径金刚石圆锯片基体的只有德国莫莫霍夫公司，产品代表了国际先进水平。我国大直径金刚石圆锯片基体的研制开发从2000年开始的，我公司分别于2000年、2001年、2003年首次研制开发出了Φ2000、Φ2500、Φ3500直径的金刚石圆锯片基体，填补了国内空白。基体、胎体的材料和工艺，降噪结构目前，金刚石圆锯片的应用越来越普遍，今后金刚石圆锯片就要在材料、结构、尺寸上进行改进，发展方向就是提高切割效率、锯片寿命、降低生产成本，

金刚石砂轮

金刚石砂轮什么是金刚石砂轮？金刚石砂轮的组成、特性和用途有时什么？以下将做详细介绍。以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具叫金刚石磨具，包括砂轮、油石(珩磨油石)、钻具、据具、粉状修正工具、修正滚轮、手工工具(锉刀类)、牙钻、雕刻工具、油石、内外圆切割锯片、砂轮刀、玻璃刀、车刀、木工圆盘锯片等。其中以金刚石砂轮，金刚石锯片应用最广泛。金刚石砂轮一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。工作层，又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成，是砂轮的工作部分；过渡层，又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分；基体，用于承接磨料层，并在使用时用法兰盘牢固地把砂轮夹持在磨床主轴上，基体本身应该是在不影响其刚性和强度的条件下愈轻愈好，一般金属结合剂制品选用钢材，合金钢粉作基体，树脂结合剂制品选用铝合金，电木作基体。制品成型质量的好坏和使用精度的高低都与基体有很大关系。因此，基体应该有几何形状和尺寸精度以及表面粗糙度要求。金刚石砂轮的特性包括金刚石磨料泊种类、粒度、浓度、结合剂和形状尺寸。金刚石砂轮的用途：由于金刚石磨料所独具的特性(硬度高、抗压强度高、耐磨性好)，使金刚石砂轮在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高、而且粗糙度好、砂轮消耗少，使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通砂轮难以加工的低铁含量的金属和非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。各种型号金刚石砂轮的特点及用途金刚石砂轮是磨削硬质合金、陶瓷、玻璃等材料的理想工具，采用优质金刚石，结合先进工艺配方，产品质量稳定可靠，磨削效率高，磨削成本低，是非常理想的磨削工具。金刚石砂轮金属结合剂(代号J)：常见的是青铜结合剂(代号Q)，主要用于制作金刚石砂轮。青铜结合剂金刚石砂轮的特点是型面的成型性好，强度高，有一定韧性。但金属结合剂制成的砂轮自砺性差。利用金属结合剂配以各种配比生产的青铜砂轮，动、静平衡度好，磨削效果上乘，是厂家理想的选择。青铜金刚石砂轮适用光学玻璃、装璜玻璃磨边，半导体材料，陶瓷硬脆岩石的磨削加工。其特点是：耐磨性好、磨粒把持力强，砂轮寿命长；在玻璃、铁氧体等硬脆材料加工时，切削性能优异。

简述人造金刚石

人造金刚石制造方法综述人造金刚石取得成功的方法有许多种，兹将具有代表性的几种分类列举如下：静压触媒法是国内外工业生产上应用最为广泛的方法，人造金刚石的绝大部分(约90%)都是用这种方法生产的。爆炸法在某些国家被应用于金刚石微粉的生产，产量占1%左右。CVD薄膜生长法近年来开始了工业应用。其它一些方法，目前都还处于试验研究阶段。静压法，又称静态超高压高温合成法。静压触媒法是指在金刚石热力学稳定的条件下，在恒定的超高压高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法。就是以石墨为原料，以过渡金属或合金作触媒，用液压机产生恒定高压，以直流或交流电通过石墨产生持续高温，使石墨转化成金刚石。转化条件一般为5~7GPa，l300~1700℃。这个方法就是传统的高压高温合成法，至今已有40多年的历史了。现在它还在继续发展和完善中，国内外都在致力于高压设备和加热方法的改进以及碳素原料和合金触媒的研究。静压触媒法合成金刚石的工艺程序大致分为以下三个阶段：原材料准备(石墨、触媒、叶蜡石的选择、加工与组装) 高压高温合成(p、T、t参数，控制方法与设备) 提纯分选与检验(原理、方法、标准、仪器) 静压触媒法制造金刚石的原理与工艺，是本书所要讨论的主要内容。所谓静压直接转变法，是指没有触媒参与下的静压法。由于不用触媒，因而需要更高的压力和温度条件，对压机提出了更高的要求，这也正是它不能用于工业生产的原因。

静压法有两种情况，一是固相转化，二是熔融冷暖。 (1) 固相转化固相转化，要求提供12GPa以上的压力、2000℃以上的温度，保持时间很短(千分之几秒)，只能生长细微的多晶体。 (2) 熔融冷凝此法比固相转化要求更高的压力和温度。日本有人曾经在20GP，和4000℃条件下，使金刚石熔融，然后逐渐冷凝成为块状大单晶。这是液相金刚石向固相金刚石的转变。也可以通过石墨→熔融→重结晶的过程生成金刚石。石墨在高压高温下熔融，晶格解体，然后冷凝，在重结晶过程中建立起金刚石键，成为金刚石晶体。这种方法的困难在于要有耐高温容器。动压法主要是爆炸法，爆炸法压力温度条件与不用触媒的静压法相似(压力一般在20GPa以上)，但产生高压高温的方法不同，不是用压机，而是用炸药。利用TNT(三硝基甲苯)和RDX(黑索金)等烈性炸药爆炸后产生的强冲击波作用于石墨，在几微秒的瞬间可得到几十GPa和几千度高温，使石墨转变为金刚石，产品一般为5~20nm的细小多晶体。结晶缺陷严重，脆弱，可作为研磨膏或者制造聚晶的原料。纳米金刚石的用途有待研究开发。爆炸法的优点是不需要贵重设备，单次产量高，每次使用15kg炸药(TNT 40%+RDX60%)可生产约120克拉的金刚石微粉，缺点是温度压力不好控制，尤其无法分别控制温度和压力并且样品回收提纯手续繁多。爆炸法常用的一种装置是单飞片装置，图1-1为其剖面简图。平面波发生器使顶端的点爆源变成面爆源，产生平面激波，引爆主炸药包，驱动飞片以每秒几千米的速度撞击石墨，使之转变成金刚石，所得产品占石墨的3%~5%。假若碳源不用石墨而改用球墨铸铁或者普通生铁，铁就能起触媒作用，促使其中的碳变成金刚石。如果用含有石墨小包裹体的触媒金属块作原料，由于金属比石墨难以压缩，压缩波通过时，没有象石墨那样热起来，造成了石墨包裹体的猝灭。这种猝灭作用使得在冲击压缩过程中形成的金刚石在随后的卸压膨胀过程中得以保存下来，产量大大提高。日本人漱同信雄采用无定形碳素和改进过的单飞片装置(飞片速度为 3.6

关于金刚石的老知识和新知识

金刚石的老知识和新知识吴国庆 (北京师范大学化学系100875) 早在1879年，SmithsonTennant已经发现，金刚石燃烧的产物是碳的氧化物，故金刚石是碳的单质。1913年，Bragg父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。证实通常的天然金刚石属于立方晶系，其晶胞为面心立方，一个晶胞里有8个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子，健长为154pm。然而应当指出，在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3)，而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。金刚石被人类当作宝石而珍藏，据说已有3000年的历史。经过琢磨的金刚石称为钻石，它密度大(3.51g·cm-3)，是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10)；它对光的透明度好，折射率高，琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼；高色散性还使钻石有‘光彩’，这是白光被钻石色散成单色光所致。金刚石的色散值是天然宝石里最高的。利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrSiO4)区分开来。天然金刚石有的无色，有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色，还有的呈黑色。理论研究证实，纯净的金刚石应当是无色的。它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。这是因为把金刚石晶体里的电子从基态激发到最低能量的激发态需要5.4电子伏特的能量，远大于可见光的能量(1.7—3.10电子伏特)。当金刚石里掺杂氮，能量从原来的5.4降到2.2左右，随氮原子的含量的增高，由于热运动引起的氮能级的宽度的差别，吸收不同波长的可见光，呈现黄(C/N=105：1)、绿(C/N=103：1)色，氮原子继续增多，所有可见光都会被吸收掉，便得到黑色的金刚石。在好长一个时期里，人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。后来经美国通用电气公司的实验室证实，金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。他们发现，蓝色的金刚石是有导电性的。这可以解释为：硼原子的存在可以使碳的价带电子进入硼(受主)能级而在价带里留下空穴，引起空穴导电。而铝的掺杂不可能有这种性质。金刚石的颜色还可因掺杂原子引起所谓的“色心”(又称F心)而引起。这类金刚石的颜色会因加热、辐照而改交，有的还有荧光。习惯上钻石的质量按克拉(1克拉等于200毫克)计算。一颗钻石，超过10克拉，就已很稀罕很珍贵了。至今最大的一颗金刚石是1906年开采出来的‘非洲之星’，3025克拉。世界上最大的一颗钻石则是称为‘蒙兀儿大帝’的，加工前重780克拉。人们梦想合成金刚石已经有很长的历史了。这种梦想的推动力一开始就是为了人工造出珍贵的钻石。因为天然的金刚石太少了。地球化学研究证实，自然界里的碳只有当熔化的岩百在3万个大气压的高压下，才能以金刚石的方式结晶出来，有时生成金刚石的压力竟高到60000个大气压。这样大的压力只有在地面下60—100公里的深外才存在，从这样深的地方翻到地壳表层来

第1章金刚石钻头基本知识

第一章金刚石钻头基本知识第一节概述 1.1金刚石钻头的发展历史金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19世纪60年代。最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。早期的金刚石钻头是将天然金刚石冷镶在低碳钢上的。由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。这种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。人造聚晶金刚石复合片钻头（PDC钻头）的出现一度被称为20世纪80年代钻井工业技术的一大突破，这种新技术对石油钻井业的发展产生了巨大的影响。现场使用证明，软到中等硬度地层钻井用PDC钻头具有机械钻速高、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，并能与井下动力钻具配合用于高速钻井。合理使用金刚石钻头可以大大缩短建井周期，降低钻井成本，提高钻井经济效益。 1.2金刚石钻头的发展前景经过近二十多年的发展，金刚石钻头已经成为继牙轮钻头之后的又一重要破岩工具。时至今日，PDC钻头在石油钻头市场所占的份额越来越大，几乎每年以30%的速度侵吞牙轮钻头市场。随着新的设计理论、设计方法和材料等技术的发展，PDC钻头的适用范围也在不断扩展，以前被认为不适用于PDC钻头的地层现在也广泛使用，比如我国中原油田的文留区块的沙二至沙三地层由于地质情况复杂、夹层多，可钻性差，以前一直被认为是PDC钻头的禁区，在这里钻的井除了取心之外用的都是牙轮钻头。可是从2000年开始，PDC钻头在这个区块的使用量逐渐增多，效果也很好，而2001年底我公司的一只8 1/2 BK542-4型PDC钻

PCD金刚石锯片

PCD金刚石锯片 Pcd金刚石锯片广泛用于木工切削、石材切削、金刚石木工锯片采用碳素工具钢锯片基体，使基体具有持久不变形精度恒久保持；优质的金刚石锯齿材料，使产品具有超强稳定性和耐用度. 金刚石是目前世界上最硬的刀具材料，比硬质合金材料硬50-150倍，金刚石PCD圆锯片具有硬度高，耐磨性能超强，并具有高韧性，高耐热等特性，其使用寿命是硬质合金锯片的50倍，一张金刚石PCD圆锯片胜过50张进口合金锯片，PCD耐酸性强，刀口不易钝化，更锋利，切割质量好，减少每天换刀磨刀时间，减少生产成本，提高加工质量及效率。木业加工中，尤其刨花板，贴面板，高中密度板，中纤板，防火板，木地板等含杂质及高硬度材料， PCD锯片锯切实木、刨花板、中密板应选左右齿，能锐利地将木纤维组织切断，切口平滑；为了保持槽底平整的开槽，则用平齿齿形或者用左右平组合齿；锯切贴面板、防火板一般选择梯平齿，计算机开料锯由于锯切切率大，用的合金锯片直径和厚度都比较大，直径在350-450mm左右，厚度在4.0-4.8mm之间，多数采用梯平齿，以减少崩边、锯痕。平齿锯口较粗糙，切削速度较慢，修磨最为简单。主要用于普通木材的锯切，成本较低，多用于直径较小的铝用锯片，以保持切削时减少粘连，或用于开槽锯片以保持槽底平整。株洲三鑫针对的木工板料进行加工生产的金刚石锯片，在材料上使用硬质合金与金刚石相结合的，基体采用硬质合金刀头采用金刚石，大大提高了产品本身的耐磨度和使用的寿命，由于金刚石制造成本高、硬度高、耐磨性强、加工难度大、制造门槛高、价格昂贵，一直以来难以普及木工机械加工切削作业。我公司针对“刨花板、密度板、硫酸钙板、水泥纤维板等一系列的木工板料进行切削作业，生产制造的金刚石木工锯片进行了多方面的研发和实验，表现出卓越的切削性能。

金刚石砂轮涂层技术应用

金刚石砂轮涂层技术应用一、项目起因 2011年随着MAN项目的进展，公司内引进了等高齿锥齿轮加工技术。MAN桥锥齿轮铣齿机所用SPIRON刀盘用硬质合金刀具由配套B27磨刀机精磨削成型，磨削精度高、稳定性好。本机床所使用砂轮为德国进口金刚石颗粒砂轮，每盘砂轮价值7.8万元。该机床所使用的金刚石砂轮为电镀涂层金刚石砂轮，在正常重磨的情况下（不包括刀条角度改型及毛坯刀条开刃），砂轮更换周期约为1500件刀条，每根刀条所耗费的砂轮成本52元。如砂轮磨损后直接报废，则成本较高。目前公司内大部分齿轮加工刀具均进行涂层，为此，决定进行金刚石砂轮涂层试验，以降低磨刀成本，提高生产效率。二、金刚石砂轮涂层技术概述 1.金刚石砂轮基础知识以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具叫金刚石磨具，包括砂轮、油石(珩磨油石)、钻具、据具、粉状修正工具、修正滚轮、内外圆切割锯片、砂轮刀、玻璃刀、车刀、木工圆盘锯片等。其中以金刚石砂轮，金刚石锯片应用最广泛。金刚石砂轮一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。工作层，

又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成，是砂轮的工作部分；过渡层，又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分；基体，用于承接磨料层，并在使用时用法兰盘牢固地把砂轮夹持在磨床主轴上。制品成型质量的好坏和使用精度的高低都与基体有很大关系。因此，基体应该有几何形状和尺寸精度以及表面粗糙度要求。 2.金刚石砂轮磨削修整原理金刚石砂轮磨损可以看作经历了这样几个阶段：砂轮与工件接触初始阶段。金刚石砂轮在摩擦力和冲击力作用下，金刚石颗粒旋转，引起金刚石颗粒间结合剂的弹性变形，变形达到一定程度，结合剂出现裂纹，金刚石颗粒在摩擦力和冲击力的继续作用下旋转，造成结合剂裂纹的扩大，最终结合剂断裂，金刚石颗粒从砂轮表面脱落。通常的金刚石砂轮整形主要是外圆、端面、斜面、外圆角和内、外圆弧面的整形，金刚石砂轮一般只有转动，而工具砂轮(一般是碳化硅砂轮、白刚玉砂轮，也可以选用金刚石砂轮)不仅仅有转动，还有进给运动和往复摆动。因此，金刚石砂轮和工具砂轮转动速度、工具砂轮的进给量就成为比较重要的工艺参数。 3.金刚石砂轮涂层技术 B27磨刀机所用砂轮是由德国EFFGEN提供的电镀金刚石砂轮，其特点有：电镀工艺简单，投资少，制造方便；无需修整，使用方便；单层结构决定了它可以达到很高的工作速度，目前国外已高达

人工合成金刚石产业现状分析

人工合成金刚石产业现状分析金刚石一种机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能特殊材料。一、人工合成金刚石现状1954年12月8日，纽约州斯克内克塔迪美国GE(通用电器)公司研究发展心科学家本迪(F·P·Bundy)、霍尔(H·T·Hall)等人首先克服了高温高压工程、材料测试方面种种困难而达到了这一转变条件，成功地为石墨含碳物质金属熔体合成金刚石，做出了划时代贡献。1958年，人工合成金刚石投入商业生产。从此人工合成金刚石产量逐渐超过了天然金刚石产量。美国通用电气公司合成工业金刚石后，又花了15年时间，到1970年，宣告宝石级金刚石合成工艺成功。 1971年公布了晶种温梯法详细工艺。据称，只生产出重量分别为0。30ct、0。31ct、0。39ct三粒透明金刚石，代价之昂贵，无法与天然金刚石相匹敌。1986年，前苏联对外机构宣布，苏联科学院高温高压下合成一颗重达9988ct特大金刚石晶体，生成温度比太阳表面温度还要高。1987年，南非德比尔斯公司金刚石研究室利用高温高压法60小时内制出1ct金刚石晶体;180小时内合成5ct金刚石晶簇，最大单晶为11。14ct，最大长度为16mm，晶体呈立方体(100)八面体(111)为主聚形。这些金刚石一般呈黄色或棕黄色;无解理裂纹;适于进行宝石刻面，也可用于拉丝模，切削刀具，辐射探测器等。

1987年，“金刚石薄膜”世界上兴起，国外文献发表生长金刚石膜方法有几十种之多。进入20世纪80年代以来，膜生长速率、沉积面积结构性质已逐步达到可应用程度。研究证实，高质量CVD金刚石多晶膜硬度、导热、密度、弹性(以杨氏膜量表征)透光物理性质已达到或接近天然金刚石，并且金刚石膜具有与单晶金刚石几乎相同性能，但它连续性材料，从而解决了尺寸问题。作为21世纪新型功能材料金刚石薄膜，随着研究工作与应用开拓不断深入，不远将来，金刚石薄膜功能必将各个重要领域，特别高新技术领域产生重要影响。 2003年，国外人造金刚石又获得2项突破性进展———俄罗斯生产出性能超过金刚石大分子三维聚合物，日本研发出超高硬度人造金刚石。俄罗斯科学院化学物理研究所根纳季·科罗廖夫博士领导科研小组，经过近30年不懈研究，终于找到有效控制分子行为方法，成功地合成了大分子三维结构聚合物。这一工艺称为“激活聚合作用”，其性能测试指标完全超过了金刚石性能指标;日本爱媛大学深部地球动态研究心采用不同催化剂“直接转化法”第一次用石墨直接合成出纯度很高多晶金刚石，集合了直径数十纳米微粒子多晶体，硬度可达140GPa，高出单晶2倍以上，而且更耐高温。二、人工合成金刚石主要生产国目前世界上能够生产人造金刚石国家有二十几个:美国、英国、国、爱尔兰、俄罗斯、乌克兰、瑞典、韩国、日本、法国、白俄罗斯、乌兹别克、德国等等，我们估计，世界人造金刚石现今年产量突破30亿克拉，其国年产量有20亿克拉之多，为世界

分析金刚石钻头的结构及特点

金刚石钻头的结构及特点长沙清泉钻机有限公司为您详细解析分析金刚石钻头的结构及特点 1、总体结构金刚石材料钻头属一体式钻头，整个钻头无活动部件，主要有钻头体，冠部，水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽亦称流道，排屑槽），保径、切削刃（齿）五部分金刚石钻头的冠部是钻头切削岩石的工作部分，其表面（工作面）镶装有金刚石材料切削齿，并布置有水力结构，其侧面为保径部分（镶装保径齿）它和钻头体相连，由碳化钨胎体或钢质材料制成。钻头体是钢质材料体，上部是丝扣和钻柱相连接，其下部与冠部胎体连结在一起（钢质的冠部则与钻头体成为一个整体）。金刚石材料钻头的水力结构分为两类。一类用于天然金刚石钻头和TSP钻头，这类钻头的钻井液从中心水孔流出，经钻头表面水槽分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿，最后携带岩屑从侧面水槽及排屑槽流入环形空间。另一类用于PDC钻头，这类钻头的钻井液从水眼中流出，经过各种分流元件分散到钻头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿。PDC 钻头的水眼位置和数量根据钻头结构而定。金刚石材料的保径部分在钻进时起到扶正钻头、保证井径不致缩小的作用，采用在钻头侧面镶装金刚石的方法达到保径目的。 2、金刚石材料钻头的切削齿材料金刚石钻头切削齿材料分为天然金刚石和人造金刚石两大类。金刚石为碳的结晶体，晶体结构为正四面体，碳原子之间以共价键相连，结构非常稳定，典型的品形有立方体、八面体和十二面体等。金刚石是人类目前所知材料中最硬、抗压强度最强、抗磨损能力最高的材料，因此它是作为钻头切削刃最理想的材料。但是，金刚石作为钻头切削刃材料也存在较大的弱点。第一，它的脆性较大，遇到冲击载荷会引起破裂。第二，它的热稳定性较差，在高温下金刚石燃烧变为二氧化碳和一氧化碳（碳化），在空气中约在455～860℃之间，金刚石就要出现石墨化燃烧；在惰性或还原性气体中不会氧化，但在约1430℃时，金刚石晶体会突然爆裂而变成石墨。因此金刚石钻头的设计、制造和使用中须避免金刚石材料经受高的冲击载荷并保证金刚石切削齿的及时冷却。 3.金刚石工具的现状金刚石工具广泛应用于地质勘探、石材、机械、汽车及国防工业等各个领域，机械加工用的磨具、地质钻头及石材锯切工具的制造工艺水平已有很大提高。产品已形成系列化、标准化，品种规格齐全，产品质量稳定，部分产品在国际市场上具有一定的竞争力。金刚石单晶绝大多数是用来制作各种金刚石工具，其种类很多。我国生产的金刚石锯切工具品种规格齐全，质量稳定。据统计，近几年来金刚石钻探工具基本上可满足市场需求；随着建筑业的发展和家用空调的普及，用于管线安装和空调整机安装及旧楼改造，施工用金刚石薄壁工程钻头需求量也在日益增加，用于石油、煤田勘探的PDC钻头的需求量也相应增加，我国所生产的金刚石复合片在质量上还不过关，有待于进一步研究改进，不断提高产品质量，改变目前PDC 钻头依赖进口的局面。