CN108795383A - 一种提高金刚石自锐性的制备方法 - Google Patents

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赵泽华
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Abstract

一种提高金刚石自锐性的制备方法，其主要是将金刚石颗粒浸泡入壳聚糖溶液中润湿后沥出，再与羰基铁粉混合搅拌、干燥，金刚石与羰基铁粉的质量比是1：1，用30目筛网过筛，得到表面沾附铁粉的金刚石颗粒；将表面沾附铁粉的金刚石颗粒与刚玉粉均匀混合置入坩埚中，在马弗炉内进行900～1200℃高温退火，保温2小时，自然冷却至室温出炉，过筛分离去除刚玉粉与铁粉，再用稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌1小时，除去金刚石颗粒表面粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。本发明工艺简单、制备时间短，成本经济，得到表面蚀坑均匀、把持力和自锐性良好的金刚石颗粒。

Description

一种提高金刚石自锐性的制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种金刚石的制备方法。
背景技术
金刚石晶体由于硬度高、强度高、化学稳定性好、导热系数高，已广泛应用于石材和有色金属加工，地质勘探和建筑工程等领域，其被用于制备锯片、钻头，绳锯、复合片等金刚石工具。在这些应用中，金刚石晶体需要使用金属粉、陶瓷粉，或树脂结合剂材料，将其适当比例混合后，烧结压制组成的复合块材。因此，为充分利用金刚石磨削作用，其与结合剂之间的机械咬合必须牢固。但金刚石表面能高，润湿性差，导致金刚石与基体之间结合力弱。金刚石颗粒的表面涂层是提高粘接强度的常用方法。随着金刚石与结合剂强度的增加，金刚石与基体之间的实际接触面积增大，金刚石表面被结合剂固定，提高了金刚石的机械把持力，但是在磨削过程中，强把持力让磨料颗粒不易形成新的切削刃，造成了刀具的钝化，甚至“烧刀”。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种工艺简单经济、制备时间短、金刚石表面有刻蚀坑的提高金刚石自锐性的制备方法。本发明主要是通过金属催化、氧蚀刻和熔盐蚀刻，在金刚石表面形成规则蚀坑，蚀坑会提高金刚石与基体的结合强度，锋利的蚀坑边缘也能增加切削刃、增加金刚石磨料的自锐性，提升金刚石工具的切割效率。
本发明的制备方法如下：
(1)先将金刚石颗粒浸泡入壳聚糖溶液中，待金刚石颗粒充分润湿后沥出，再与羰基铁粉混合搅拌，金刚石与羰基铁粉的质量比为1：1，放入干燥箱中80℃干燥2小时，再用30目筛网过筛，防止结块，筛分除去未粘附的铁粉，在筛下得到表面沾附铁粉的金刚石颗粒；
所述壳聚糖溶液为质量浓度为2％的壳聚糖水溶液；
所述金刚石颗粒为40～200目的出厂已经分级标号的金刚石，如40/45、45/50、180/200等。
所述羰基铁粉粒径为45～50微米，使用羰基铁粉是用作刻蚀剂，在高温退火过程中，刻蚀金刚石颗粒的表面并氧化形成蚀坑；
(2)将步骤(1)得到的金刚石颗粒与刚玉粉均匀混合置入坩埚中，金刚石与刚玉粉的质量比为1：2，在顶部再覆盖一薄层1～2mm的刚玉粉，放入马弗炉内，进行900～1200℃高温退火，保温时间为2小时，自然冷却至室温出炉，过筛分离出混合料中的刚玉粉与铁粉，再使用稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌一小时，除去金刚石颗粒表面少量粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。
所述高温退火的最佳温度范围为950～1050℃；
所述刚玉粉为中性氧化铝粉，粒径为45～50微米；
所述稀盐酸的质量浓度为20％，用量为每一百克金刚石使用100毫升稀盐酸。
本发明技术与现有技术相比具有如下优点：
(1)使用羰基铁粉作为刻蚀剂对金刚石颗粒表面进行催化刻蚀，原料易得，操作简单，反应后可通过机械筛分来分离；
(2)加入刚玉粉可以防止铁粉在高温反应后出现灼烧结块的情况；
(3)使用壳聚糖为临时粘接剂，使得铁粉与金刚石充分接触，刻蚀更加均匀；
(4)蚀坑深浅可以通过退火温度和时间来控制，通过减重量监测刻蚀程度，简单易行。
附图说明
图1是本发明实施例1中表面粘附了铁粉的金刚石颗粒的示意图；
图2是本发明实施例1中表面经铁粉催化刻蚀后金刚石颗粒的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
步骤一：先将10克80目的金刚石颗粒浸泡在质量浓度为2％的壳聚糖溶液中，充分润湿金刚石颗粒后沥出，随后与10克粒径为45～50微米的羰基铁粉混合搅拌，在干燥箱中80℃干燥2小时，再用30目筛网过筛，在筛下得到表面沾附满铁粉的金刚石颗粒；
步骤二：将步骤一制备粘附羰基铁粉的金刚石和20克刚玉粉(即中性氧化铝粉)混合均匀置入坩埚内，在顶部覆盖上1mm的薄层刚玉粉，然后将装料的坩埚放入马弗炉内，升温至1000℃保温2小时退火，随炉冷却至室温出炉，过筛分离出混合料中的刚玉粉与铁粉，再用10毫升质量浓度为20％的稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌一小时，除去金刚石颗粒表面少量粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。
如图1所示，在金刚石颗粒1表面通过壳聚糖层2均匀粘附羰基铁粉3；
如图2所示，说明在高温下以及铁粉的催化腐蚀下，金刚石颗粒的表面被腐蚀，出现蜂窝状的蚀坑。
实施例2
步骤一：先将10克45目的金刚石颗粒浸泡在质量浓度为2％的壳聚糖溶液中，充分润湿金刚石颗粒后沥出，随后与10克粒径为45～50微米的羰基铁粉混合搅拌，在干燥箱中80℃干燥2小时，再用30目筛网过筛，在筛下得到表面沾附满铁粉的金刚石颗粒；
步骤二：将步骤一制备粘附羰基铁粉的金刚石和20克刚玉粉(即中性氧化铝粉)混合均匀置入坩埚内，在顶部覆盖上薄层1mm的刚玉粉，然后将装料的坩埚放入马弗炉内，升温至900℃保温2小时退火，随炉冷却至室温出炉，过筛分离出混合料中的刚玉粉与铁粉，再用10毫升质量浓度为20％的稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌一小时，除去金刚石颗粒表面少量粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。
实施例3
步骤一：先将10克200目的金刚石颗粒浸泡在质量浓度为2％的壳聚糖溶液中，充分润湿金刚石颗粒后沥出，随后与10克粒径为45～50微米的羰基铁粉混合搅拌，，在干燥箱中80℃干燥2小时，再用30目筛网过筛，在筛下得到表面沾附满铁粉的金刚石颗粒；
步骤二：将步骤一制备粘附羰基铁粉的金刚石和20克刚玉粉(即中性氧化铝粉)混合均匀置入坩埚内，在顶部覆盖上1.5mm的薄层刚玉粉，然后将装料的坩埚放入马弗炉内，升温至1200℃保温2小时，随炉冷却至室温出炉，过筛分离出混合料中的刚玉粉与铁粉，再用10毫升质量浓度为20％的稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌一小时，除去金刚石颗粒表面少量粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。
实施例4
步骤一：先将10克120目的金刚石颗粒浸泡在质量浓度为2％的壳聚糖溶液中，充分润湿金刚石颗粒后沥出，随后与10克粒径为45～50微米的羰基铁粉混合搅拌，在干燥箱中80℃干燥2小时，再用30目筛网过筛，在筛下得到表面沾附满铁粉的金刚石颗粒；
步骤二：将步骤一制备粘附羰基铁粉的金刚石和20克刚玉粉(即中性氧化铝粉)混合均匀置入坩埚内，在顶部覆盖上2mm的薄层刚玉粉，然后将装料的坩埚放入马弗炉内，升温至1100℃保温2小时，随炉冷却至室温出炉，过筛分离出混合料中的刚玉粉与铁粉，再用10毫升质量浓度为20％的稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌一小时，除去金刚石颗粒表面少量粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。

Claims (5)

1.一种提高金刚石自锐性的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
(1)先将金刚石颗粒浸泡入壳聚糖溶液中，待金刚石颗粒充分润湿后沥出，再与羰基铁粉混合搅拌，金刚石与羰基铁粉的质量比为1：1，放入干燥箱中80℃干燥2小时，再用30目筛网过筛，防止结块，筛分除去未粘附的铁粉，在筛下得到表面沾附铁粉的金刚石颗粒；
(2)将沾附铁粉的金刚石和刚玉粉混合，金刚石与刚玉粉的质量比为1：2，将步骤(1)得到的金刚石颗粒与刚玉粉均匀混合置入坩埚中，在顶部再覆盖一薄层1～2mm的刚玉粉，放入马弗炉内，进行900～1200℃高温退火，保温时间为2小时，自然冷却至室温出炉，过筛分离出混合料中的刚玉粉与铁粉，再使用稀盐酸将退火后的金刚石颗粒浸泡搅拌一小时，除去金刚石颗粒表面少量粘附的铁粉，洗净干燥即得到表面被铁粉刻蚀的金刚石颗粒。
2.根据权利要求1所述的提高金刚石自锐性的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖溶液为质量浓度为2％的壳聚糖水溶液；所述金刚石颗粒为40～200目的出厂已经分级标号的金刚石；所述羰基铁粉粒径为45～50微米。
3.根据权利要求1所述的提高金刚石自锐性的制备方法，其特征在于：所述高温退火的温度范围为950～1050℃。
4.根据权利要求1所述的提高金刚石自锐性的制备方法，其特征在于：所述刚玉粉是中性氧化铝粉，粒径为45～50微米。
5.根据权利要求1所述的一种提高金刚石自锐性的制备方法，其特征在于：所述稀盐酸的质量浓度为20％，用量为每一百克金刚石使用100毫升稀盐酸。
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