主 要 国 家 金 刚 石 磨 料 粒 度
金属粉末在刀头中的作用及金刚石的品级及应用
金属粉末在刀头中的作用及金刚石的品级及应用金属粉末在刀头中的作用及金刚石的品级及应用粉末的预先退火可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度。
还能消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构。
经退火的粉末压制性能得到改善，压坯的弹性后效相应减少。
退火温度T退=（0.5～0.6）T熔。
退火一般用还原性气氛，有时也可以用惰性气氛或真空。
一、金属粉末常识1，金属粉末的制取方法有机械法和物理化学法和雾化法。
机械法包括机械粉碎和机械研磨，物理化学法包括还原法、电解法、和热离解羰基化合物法等，不同的生产方法决定粉末具有不同的颗粒形状和粒度及粒度组成，而不同的颗粒形状和粒度及粒度组成又对粉末的松装密度、流动性、和压制烧结有显著影响。
2，金属粉末的工艺性能金属粉末的工艺性能包括：松装密度、振实密度（摇实密度）、流动性、压缩性和式样自然地充满规定的容器时，单位容积的粉末质量。
可以用漏斗法、斯柯特容量计法和震动漏斗法。
振实密度：金属粉末的振实密度成型性。
松装密度：粉末装入指将粉末振动容器中，在规定条件下经过振实后测得的粉末密度。
一般比松装密度高20%-50%。
流动性：50g粉末从标准漏斗流出所需时间，s/50g。
压缩性：在标准模具中，规定的润滑条件下，用规定的单位压力下粉末所达到的压坯密度表示。
成型性：用粉末得以成型的最小压力表示。
3，金属粘结剂的作用：粘结剂的主要作用是用来固结切削元件——金刚石，粘结剂又分为金属粘结剂、树脂粘结剂(软磨片)、陶瓷粘结剂等。
下面结合我厂的实际情况对所使用的金属粘结剂逐一介绍一下：㈠铜粉：电解法制取，200目（也就是说通过200目筛子的粉末达95%），颗粒形态为树枝状，玫瑰红色，氧化后颜色发暗，严重时变成黑色粉末。
作为结合剂材料，铜粉的主要优点有：电解铜粉成型性好，广泛用于冷压成型后烧结，压坯不易塌落；纯铜对碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、WC（结合448配方的改进）；纯铜的耐磨性优于青铜，可烧结性好；铜可与Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能优异的合金，价格远低于钴粉，因此我厂现有配方个别钴基除外，都含有铜粉。
聚晶金刚石加工技术
fahxs8e 超细用双电极分别 接正极和负极，磨轮旋转并以定压力从双电极的接 触面上擦过。使磨轮面敷上层金属粉，形成导电层。 与双电极之间产生接触式放电。从而电蚀结合剂。 使磨轮金刚石颗粒裸露突出。达到修锐的目的。经 大量试验及对数据的
统计分析得到经验公式及=0.014；71+3！125，式中， 为修整金刚石平均突出量；为贷格电1；为电极每次 进洽的叻深1；3激光加工激光加工聚晶金刚石的机 理是束能量密度极高的激光束照射到聚晶金刚石面 上。部分光能即被面吸收并转化成热能，照射斑点
提高。减少了金刚石工具使用过程中磨粒脱落，提 高其使用寿命。另方面。金属化的金刚石面，具有 了可焊性和导电性，这使得金刚石工具的制造工艺 有了很大改进。导电性使得金刚石面可电镀；可焊 性使得金刚石面与低熔点合金有良好的焊接性。如 加工金刚石刀具常用钎
焊，最近国内又研制了激光焊。与钎焊相比。激光 焊热影响区小，可降低应力和减少基体变形。对金 刚石性能没有影响；结合强度高。刀头不易脱落； 焊缝为细小柱状晶，不易产生裂纹。保证了产品质 量。金刚石溶于熔融硝盐浴中。将00工件置于熔融 的硝盐浴中。在溶解
要是磨耗磨削和破碎磨削。但聚晶金刚石本身特性 磨削加工工艺等都是影响磨削加工机理的因素，2金 孺盘削如工用铸铁磨盘纯铁磨盘对聚晶金刚石进行 研磨。研磨压力速度时间都对磨削量有重要影响。 研磨过程中热化学反应起主要作用。机械磨损起辅 助作用。这种方法适
用于聚晶金刚石半精加工和精加工。设备简单。成 本较低。2电火花加工1电火花线切，聚晶金刚石大 多用来制作机加工刀具。地质钻头以及拉丝磨具。 形状复杂多变，用电火花线切割机床进行成型加工 是目前种经济可行的良好途径。聚晶金刚石是由金 刚石颗粒与金属粉末
聚合而成，放电加工时。由于金刚石本身不导电， 在脉冲电压的作用下，首先使靠近电极的金属处高 温使，00中的金属熔化，部分金刚石石墨化。部分 金刚石脱落。如此反复进行。直到加工完毕。可， 材料的电加工性主要取决于金刚石的粒度及导电金 属相的含量。金刚石
金刚石钻头选用原则
钻头钻速的大小与金刚石粒度大小有很大关系，若要实现高速钻进，则孔底产生的岩粉较多，要求钻头的排粉效果要好，这样钻头就必须选用粗克力的金刚石，有利于达到高转速的目的。
孕镶金刚石钻头在钻进过程中，要求金刚石不断地产生新陈代谢，才能保证金刚石的正常钻进。这就需要在金刚石磨损的同时，胎体也要不断地磨损，而对台地的磨损是通过金刚石破碎下来的岩粉实现的。岩粉磨损钻头胎体的快慢取决于岩粉的粒度、硬度、岩粉量。岩粉的粒度和硬度与岩石本身有关，岩粉量的多少取决于钻进时效。钻进时效高，产生的岩粉量就多，这样出于排粉方面的考虑，要求金刚石的粒度也应越大。
工艺技术因素1、岩石的形变方式 2、岩石的应力状态 3、外载作用的速度 4、介质的影响 5、岩样的线性尺寸
二、岩石的硬度
三、岩石的弹性、塑性、和脆性
四、岩石的研磨性
五、岩石的A、B值÷
岩石的A值是指钻头钻进岩石时，岩石对钻头中金刚石的磨损性；岩石B值是指钻头钻进岩石时，岩石对钻头胎体的磨损性。
3、孔内部清洁;钻孔中有严重超径的孔段或者钻进时有吊块,突然卡钻,夹钻,烧钻等。
钻具振动的原因
(一)工艺技术方面的原因
1、所用设备的技术状态不好,如:钻机稳定性差,回转器轴承有间隙等;动力机功率不足,超载荷时工作不稳定;往复式水泵送水量和压力不均,冲洗液产生脉动.
2、钻机地基的强度不够以及钻机在基础上安装固定不牢;
底喷形唇面 对孔底冲洗干净;在破碎岩层中钻进,还能提高采心率:但加工复杂。
同心圆锯齿形唇面 又称尖环槽形，金刚石主要分布在齿形部分。内外侧用的粒度较大，以保证钻头直径。齿形唇面能造成多自由面的孔底，使钻头对岩石作磨削与剪切相结合的破碎作用，获得较粗颗粒的岩粉，有助于金刚石的出刃，提高机械钻速。由于钻头所需轴压较小，还有较好的防斜作用。齿形唇面钻头适用于钻进硬而致密弱研磨性岩层。
金刚石钻头参考资料
由于热压烧结一般没有保护气氛，胎体 在烧结过程中容易氧化，影响胎体的致密化 及烧结强度。因此，在胎体材料中通常要加 入某些活泼金属元素，使其在烧结过程中起 到脱氧作用，例如锰和钛等。这样，在烧结 过程中，残存于胎体孔隙之中未及排除的氧 就会优先与这些活泼金属反应，生成氧化物， 从而促进其他粉末的烧结。大家知道，铜及 其合金容易浸润各种金属及其合金或化合物， 同样也容易浸润在烧结过程中所形成的活泼 金属的氧化物，活泼金属的氧化物对于胎体 的整体性能不仅无害，而且这些细小的氧化 物颗粒还可在胎体中起到弥散强化的作用。 其化学反应式为：
事实上胎体中的其他粉末由于已经存放了某些时间以及环境的影响其表面一点也不被氧化和在表面上一点吸附气体也没有是不可能的所添加的活泼金属除了有一部分与空隙中的氧发生反应外还有一部分将与粉末表面的这些氧化物或所吸附的气体发生反应其反应这些置换反应均为放热反应对于表面活化了的粘结金属以及中间相的烧结无疑是具有重要作用的
第三节 孕镶钻头
第三节 孕镶钻头
孕镶钻头是将金刚石与胎体粉末拌 合在一起所制成的钻头(图6-6)，胎体将 金刚石全部包镶在里面，在钻头工作时， 金刚石随胎体的磨损以接力的形式不断 出露、工作、脱落、再出露。这种钻头 是为弥补大颗粒天然金刚石稀缺和昂贵 的不足而出现的。实践证明，孕镶金刚 石钻头具有优异的钻进性能和耐用性能。
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• 石墨的线膨胀系数： 石 5.4 106 / C
• 钢体的线膨胀系数: 钢 15106 / C
中频炉
前已述及，对于孕镶钻头，其金刚石将随着
工作层胎体的磨损而逐渐出露，形成切削刃，胎 体工作面表层上切削刃的数量和出刃高度与金刚 石的浓度、粒度、品级以及胎体的耐磨性、对金 刚石的粘结性能密切相关。由于孕镶于胎体中的 金刚石是随机而又相对均匀地分布着，每粒金刚 石都经过初磨→初露→出刃工作→碎裂或脱落的 全过程。整个钻头胎体中的金刚石是以接力的形 式而进行工作的，如图6-7所示。与表镶钻头相比， 孕镶钻头对胎体性能有更复杂的要求。
磨削砂轮的选择
砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。
每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。
因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。
否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。
下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。
一、普通砂轮的选择1.磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。
a.磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。
b.磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。
c.磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。
d.选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。
最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA）,其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC）,其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。
棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。
白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。
黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。
绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。
铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。
单晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工件。
微晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等，用于成型磨，切入磨，镜面磨削。
锆刚玉砂轮：适于磨削奥氐体不锈钢、钛合金、耐热合金，特别适于重负荷磨削。
金刚石人工合成
三.化学气相沉积法（CVD）
化学气相沉积法法是在真空高温（或放电）条件下，激活提供的碳 基气体(如甲烷)，使之分解出碳原子和甲基原子等活性粒子，碳原 子在甲基和氢原子的作用下在选定的基片上沉积生长出金刚石薄膜
常用方法
高温高压法(HPHT)
动态高压法 静态高压法
化学气相沉积法（CVD)
一.动态高压法
科学家们从陨石高速坠落时冲击波作用于其中的石墨可产生金 刚石得到启发，利用动态高压法将石墨碳转变为碳在超高温超 高压下的稳定相——金刚石
即用爆轰法或冲击波法 , 在瞬间 (10-6s量级) 达到金刚石热力学稳定区 (3500K，20GPa) , 从而使部分碳实现了向金刚石的相变。
右图即为爆炸法制金刚石的简易 装置当然，此种方法得到的金刚 石往往含有较多的杂质，需要进 行复杂的分离与提纯操作
二.静态高压法（晶体触媒法）
与动态高压法相比，静态高压法指在相对较长的时间内, 合成温度、 压力都保持相对稳定, 进而实现金刚石的可控生长。
碳源，触媒和籽晶是此装置的基本组成部分。碳源处在 高温端，籽晶置于低温端，碳源和籽晶之间为触媒。在一 定的压力（5~6GPa）和温度（1300~1400℃）下，石墨转 化为金刚石并溶解于触媒中，由于触媒各部位温度不同而 导致金刚石在触媒中的溶解度不同，金刚石将由高温处的 高浓度区向低温处的低浓度区扩散，扩散下来的碳源直接 在籽晶表面上以金刚石的形态外延析出生长。
感谢聆听！
钻石恒久远，一颗永流传
我国人造金刚石用石墨材料的研究
石工业专用石墨材料的种类 、 制备工艺 及其相关性能 。 同时 , 概要介绍掺杂石墨和采用其他种类石墨 材料合成金刚石 的研究进展 , 并对今后人造金刚石用石 墨材料的发展进行了展望 。 关键词
人造金刚石 石墨材料 高温 高压
Study on Graphite Used in Synthetic Diamond Industry of China
石墨片的体积密度和 抗压强度显得尤为重要。高密度、 高纯度、 高石墨化度的 性能 指标 , 是该 种石 墨片的 首选 [ 10] 。 20 世纪 80 年代研究者曾采用核 工业用石 墨坯料 来掏棒切 片 , 合成效 果较 好 , 其制备是将炭素粉末进行配料 , 混合后挤压成型 , 或轧片 , 磨 粉后模 压成大块 坯料 , 经过焙烧 , 浸渍甚 至是多次浸 焙后 , 再石 墨化 , 加工成片。 采用粉末组装方 式合成粗 粒度高 强级金刚 石用石 墨粉 , 须 进行高度纯化 , 排除杂质 , 控制 好粒度组成。一般采用品位高的 优质矿产石墨 , 经选 检、 提纯、 粉 碎 , 在专 用炉 内加 热到 2000 以上 , 分别通 入一定量 的氮气洗涤 , 再通 入氯气、 二氯氟甲 烷等 进行提纯。其杂质含量越低越 好 , 能做到 2 10 - 5 以下更佳 [ 16] 。 合成细粒度中高 级金刚石 的石墨 粉 , 也 可采用 上述方 法制 作纯净石墨粉。而在六面顶压机上合成 细粒度磨料级金刚石的 石墨粉 , 可直接采用人造 石墨进 行粉碎、 过筛。 但其杂 质含量、 石墨化程度、 粒度组成也应控制在一定的参数范围内。
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材料导报
2007 年 2 月第 21 卷第 2 期
装方式 , 可分为片状 组装和粉末 组装 ; 按照压机 的类型 , 又可分 为两面顶合成和六面顶合成。人造金刚石合成专用石墨可分为 两类共 7 种 [ 15, 16] 。第一类是片状 组装 , 有 4 个 品种 : 粉压 片 ; 高纯石墨棒 切片 ; 高纯高密 度坯料切 片 ; 高电阻率 碳片。 第二类是粉末组装 , 有 3 个品种 : 合成粗粒高强度用纯净石墨 粉; 合成细粒度高强料用石墨粉 ; 合成 RV D 料用石墨粉。 随着合成压机的大型化 , 合成腔体随之不断扩大 , 腔体内的
石墨矿情况介绍
石墨矿情况介绍一、石墨简介（一）石墨概念石墨（graphite）是有机成因的碳质物变质而成，最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。
煤层可经热变质作用部分形成石墨，而少量石墨则是火成岩的原生矿物。
石墨由于其特殊结构，具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性，一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源，石墨应用范围广泛，国际曾有专家预言“20世纪是硅的世纪，21世纪将是碳的世纪”。
石墨鉴定特征：1、铁黑色，硬度低，一组极完全解理，有滑感和染手。
2、石墨是在高温下形成。
3、石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中，是有机成因的碳质物变质而成。
煤层可经热变质作用部分形成石墨。
少量石墨是火成岩的原生矿物。
石墨也常见于陨石中，一般为团块状，以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。
（二）石墨的分类1、天然石墨按石墨结晶形态和工艺特性，将天然石墨分为三类：（1）致密结晶状石墨致密结晶状石墨又叫块状石墨。
此类石墨结晶明显，晶体肉眼可见。
颗粒直径大于0．1毫米，比表面积范围集中在0.1-1m2/g，晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。
这类石墨矿品位很高，一般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。
（2）鳞片石墨鳞片石墨晶体呈鳞片状；这是在高温高压下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。
此类石墨矿品位不高，一般在2～3%，或10～25%之间。
它是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿。
这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越，因此其工业价值最大。
（3）隐晶质石墨隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，比表面积范围集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。
此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性比鳞片石墨稍差。
品位较高，一般固定碳含量60～85%。