CN103132048B - 一种多晶金刚石磨料及化学气相沉积(cvd)制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种多晶金刚石磨料及化学气相沉积（CVD）制作方法，属于超硬材料技术领域。采用化学气相沉积的方法，在金刚石微粉的表面快速生长出含有较多石墨成分的微米或纳米级多晶金刚石；以及以板状的钼、钨、石墨、硅等为基体，快速生长出含有较多石墨成分的微米颗粒或纳米颗粒的多晶金刚石厚片，再将该多晶金刚石厚片破碎、处理、筛选，获得从亚微米级到毫米级各种粒度的多晶体结构的金刚石磨料。该方法制造的多晶金刚石磨料，具有超高锋利度、超高自锐性以及拥有各种粗中细粒度的优点。

Description

一种多晶金刚石磨料及化学气相沉积(CVD)制作方法

技术领域

本发明涉及一种多晶金刚石磨料及化学气相沉积（CVD）制作方法,属于超硬材料技术领域。

背景技术

多晶金刚石（微粉）通常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片加速飞行，撞击石墨片从而导致石墨转化为多晶金刚石。其结构与天然的金刚石极为相似，通过不饱和键结合而成，具有很好的韧性。多晶金刚石最初的生产发明是由美国的杜邦公司发明的。生产的关键在于必须采用爆轰法才能获得微粉的原料。其颗粒晶体结构与天然的Carbonado极为相似，通过不饱和键结合成多晶体结构。与单晶金刚石相比，多晶金刚石有更多的晶棱和磨削面，每条晶棱都具有切削能力，因此有很高的去除率。多晶金刚石具有韧性和自锐性，在抛光过程中，粗颗粒会破碎成更小的颗粒，可避免对工件表面造成划伤，既保证了工件表面质量，又提高了研磨切削效率，在某些高质量要求的产品加工过程中显示出它独特的优越性。具有高耐磨性和使用寿命长的优点，同时制作成本较高，所以其价格是其它金刚石微粉的几十倍。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种多晶金刚石磨料及化学气相沉积（CVD）制作方法，

为了克服现有技术成本偏高、难以制取中粗粒度材料的不足之处,本发明提供一种多晶金刚石磨料及化学气相沉积（CVD）制作方法。

一种采用化学气相沉积（CVD）方法制造的多晶金刚石磨料，其结构为：每一粒磨料均由大量微米和亚微米级细小的金刚石颗粒构成，相邻小金刚石颗粒间存在间隙，但小部分区域结合在一起，形成一种菜花状结构。

一种多晶金刚石磨料的化学气相沉积（CVD）制作方法，含有以下步骤：

步骤1；以金刚石微粉为生长基体，金刚石微粉在处理前含有部分石墨成分，采用化学气相沉积的方法，尤其是热丝化学气相沉积法，在金刚石微粉的表面快速生长出含有比例为1%-90%石墨成分的微米或纳米级多晶金刚石层；

步骤2；破碎成更细的颗粒，经过处理、筛选等，获得从亚微米级到毫米级各种粒度的金刚石磨料；

步骤3；制造成所需要粒度的磨料并净化处理后，该石墨成分会被全部或部分去除，石墨被去除的部位则形成微米或纳米金刚石颗粒间的缝隙和空洞。

一种多晶金刚石磨料的化学气相沉积（CVD）制作方法，含有以下步骤：

步骤1；以板状的钼、钨、石墨、硅等为基体，快速生长出含有较多石墨成分的微米颗粒或纳米颗粒的多晶金刚石厚片；

步骤2；然后将该多晶金刚石厚片破碎、处理、筛选，从而获得从亚微米级到毫米级各种粒度的金刚石磨料。

步骤3；制造成所需要粒度的磨料并净化处理后，该石墨成分会被全部或部分去除，石墨被去除的部位则形成微米或纳米金刚石颗粒间的缝隙和空洞。

化学气相沉积的方法包括但不限于热丝CVD法、直流喷射CVD法、微波CVD法、直流辉光放电CVD法、火焰燃烧CVD法。

本发明的优点是其优势在于：

1、超高锋利度：菜花状多晶金刚石结构，和普通单晶金刚石颗粒相比，表面具有更多的微切削刃口，用于制造砂轮或用于研磨工件时，其锋利度远远超过任何单晶金刚石磨料，接近或基本等同于爆炸法生产的聚晶金刚石微粉。

2、极好的自锐性：相邻金刚石微粒间虽然有一定的结合强度，但因结合面较小，故结合强度并不高，遇到合适的冲击力时，表面的部分微粒会与整体颗粒脱开，从而露出更多新的金刚石微粒的尖角，使多晶金刚石颗粒始终保持极好的锋利度；

3、CVD金刚石多晶磨料粒度不受限制。具有同样功能的聚晶金刚石磨料，例如爆炸法生产的聚晶金刚石微粉，很难获得中、粗粒度的可用于粗磨和半精磨的金刚石颗粒。但CVD多晶金刚石颗粒则不同，即使是毫米级的粗颗粒也很容易获得。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的结构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1所示，一种采用化学气相沉积（CVD）方法制造的多晶金刚石磨料，

以金刚石微粉为生长基体，采用化学气相沉积的方法，尤其是热丝化学气相沉积法，在金刚石微粉的表面快速生长出含有较多石墨成分的微米或纳米级多晶金刚石层。这种方法制造出的多晶金刚石颗粒，可直接用于制造砂轮或用于研磨，也可破碎成更细的颗粒，经过处理、筛选等，获得从亚微米级到毫米级各种粒度的金刚石磨料。

以板状的钼、钨、石墨、硅等为基体，快速生长出含有较多石墨成分的微米颗粒或纳米颗粒的多晶金刚石厚片。然后将该多晶金刚石厚片破碎、处理、筛选，从而获得从亚微米级到毫米级各种粒度的金刚石磨料。

这种方法制造出的金刚石磨料，其中的石墨成分对金刚石磨料的锋利度和自锐性起到很关键的作用。石墨成分越少，则多晶金刚石颗粒的锋利度和自锐性越差，但金刚石颗粒的强度越高。石墨的成分越多，则多晶金刚石颗粒的锋利度和自锐性越好，但金刚石颗粒的强度越差。

粗颗粒的多晶金刚石颗粒或厚板状多晶金刚石片，破碎成各种粒度的金刚石磨料或微粉，所采用技术可与目前较成熟的单晶金刚石颗粒破碎、筛选、处理、净化技术相同。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多晶金刚石磨料的化学气相沉积制作方法，其特征在于，含有以下步骤：

步骤1；以金刚石微粉为生长基体，金刚石微粉在处理前含有石墨成分，采用化学气相沉积的方法，在金刚石微粉的表面生长出含有比例为0.1％-90％石墨成分的微米或纳米级多晶金刚石层；其中所述化学气相沉积的方法包括热丝CVD法、直流喷射CVD法、微波CVD法、直流辉光放电CVD法和火焰燃烧CVD法；

步骤2；破碎成更细的颗粒，经过处理、筛选，获得从亚微米级到毫米级各种粒度的金刚石磨料；

步骤3；制造成所需要粒度的磨料并净化处理后，该石墨成分会被全部或部分去除，石墨被去除的部位则形成微米或纳米金刚石颗粒间的缝隙和空洞。

2.采用权利要求1所述的化学气相沉积制作方法制造的多晶金刚石磨料，其特征在于，金刚石磨料的结构为：每一粒磨料均由微米和亚微米级的金刚石晶粒构成，相邻金刚石晶粒间存在间隙，部分区域结合在一起，形成一种菜花状结构。

3.一种多晶金刚石磨料的化学气相沉积制作方法，其特征在于，含有以下步骤：

步骤1；以板状的钼、钨、石墨和硅为基体，采用化学气相沉积的方法，生长出含有石墨成分的微米颗粒或纳米颗粒的多晶金刚石厚片；其中所述化学气相沉积的方法包括热丝CVD法、直流喷射CVD法、微波CVD法、直流辉光放电CVD法和火焰燃烧CVD法；

步骤2；然后将该多晶金刚石厚片破碎、处理、筛选，从而获得从亚微米级到毫米级粒度的金刚石磨料；

步骤3；制造成的金刚石磨料经净化处理后，磨料中的石墨成分会被全部或部分去除，石墨被去除的部位形成微米或纳米金刚石颗粒间的缝隙或者空洞。

4.采用权利要求3所述的化学气相沉积制作方法制造的多晶金刚石磨料，其特征在于，金刚石磨料的结构为：每一粒磨料均由微米和亚微米级的金刚石晶粒构成，相邻金刚石晶粒间存在间隙，部分区域结合在一起，形成一种菜花状结构。