CN109570746A - 一种激光粗化金刚石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超硬材料制备技术领域，公开了一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：(A)准备金刚石微粒并清洗；(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；(C)调整激光在金刚石表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。本发明解决了现有金刚石粗化方法耗时长，过程繁杂，且对环境有污染的问题。

Description

一种激光粗化金刚石的方法
技术领域
本发明涉及超硬材料制备技术领域，具体是指一种激光粗化金刚石的方法。
背景技术
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。它硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探。金刚石在制造切削、磨削工具时，一般是将金刚石微粒通过结合剂使之与基体结合，使金刚石附着在基体之上。但实际使用过程中，由于金刚石微粒表面光滑，金刚石微粒与结合剂之间结合不牢，在切割、磨削过程中过早脱落，造成工具的锋利度和切削、磨削效率下降，影响工具的使用寿命。此外，金刚石微粒表面光滑，切削刃数量少，切削力弱，单个切削刃大而硬，会使工件表面产生划痕、凹坑等损伤，影响切削、磨削质量。
为了提高金刚石微粒与结合剂之间的结合力，通常会将金刚石微粒进行粗化处理，以此来增加金刚石微粒的表面粗糙度，增加金刚石微粒与结合剂之间的接触面积，从而使金刚石微粒与结合剂之间的机械啮合强度提高。此外，粗化后的金刚石表面会形成许多切削微刃，从而提高金刚石微粒的磨削力和磨削精度。现有的粗化后的金刚石是将金刚石微粒通过高温高压法合成后再进行表面氧化处理和酸处理得到，然而现有的金刚石粗化方法耗时长，过程繁杂，有污染，使其不能完全满足工业需求。
发明内容
基于以上技术问题，本发明提供了一种激光粗化金刚石的方法，解决了现有金刚石粗化方法耗时长，过程繁杂，且对环境有污染的问题。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
在本发明中，将金刚石微粒清洗去除杂质后，使用激光在金刚石微粒表面烧蚀凹坑从而将金刚石表面粗化，从而提高金刚石微粒与结合剂之间的机械啮合强度，同时粗化后的金刚石微粒表面会形成许多小的切削刃，提高了金刚石微粒的切削、磨削精度。使用以上方法对金刚石进行粗化处理，耗时短，步骤简单，且对环境的污染更小。
作为一种优选的方式，步骤(A)中金刚石微粒为人造单晶金刚石。
作为一种优选的方式，步骤(A)中金刚石微粒的粒径为1～1000微米，步骤(B)中激光光班直径为金刚石微粒粒径大小的0.1～0.2倍大小。
作为一种优选的方式，步骤(A)中金刚石微粒清洗时，先将金刚石微粒用盐酸溶液浸泡，再用去离子水冲洗并烘干，然后用丙酮超声清洗，接着用去离子水冲洗后干燥。
作为一种优选的方式，步骤(C)中可通过调整激光频率及激光在金刚石表面的移动速率调整烧蚀点的间距。
作为一种优选的方式，步骤(C)中可通过调整激光过滤及脉冲调整烧蚀点的深度。
作为一种优选的方式，步骤(C)中金刚石单面烧蚀点数量为25～100个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过激光烧蚀作用对金刚石微粒表面进行粗化处理，解决了现有金刚石粗化方法耗时长，过程繁杂，且对环境有污染的问题。
(2)本发明通过金刚石微粒为人造单晶金刚石，使用人造单晶金刚石作为原料，成本低、原材料充足，可满足工业生产对大批量原材料的需求。
(3)本发明通过金刚石微粒的粒径为1～1000微米，激光光班直径为金刚石微粒粒径大小的0.1～0.2倍大小，根据金刚石的粒径不同调整激光光班直径大小，灵活调整激光烧蚀产生的凹坑大小。
(4)本发明通过金刚石微粒清洗时，先将金刚石微粒用盐酸溶液浸泡，再用去离子水冲洗并烘干，然后用丙酮超声清洗，接着用去离子水冲洗后干燥，去除金刚石微粒表面杂质，避免金刚石微粒表面杂质影响激光烧蚀。
(5)本发明通过调整激光频率及激光在金刚石表面的移动速率调整烧蚀点的间距，可使金刚石表面烧蚀点分布均匀。
(6)本发明通过调整激光过滤及脉冲调整烧蚀点的深度，可方便调节烧蚀点深度。
(7)本发明通过金刚石单面烧蚀点数量为25～100个，烧蚀点数量的多少影响金刚石微粒粗化后的效果，既要有足够的烧蚀点保证能够增加金刚石微粒与结合剂之间的结合力，又要避免过多的烧蚀点导致金刚石结构不稳定，使用时易破碎。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
在本实施例中，将金刚石微粒清洗去除杂质后，使用激光在金刚石微粒表面烧蚀凹坑从而将金刚石表面粗化，从而提高金刚石微粒与结合剂之间的机械啮合强度，同时粗化后的金刚石微粒表面会形成许多小的切削刃，提高了金刚石微粒的切削、磨削精度。使用以上方法对金刚石进行粗化处理，耗时短，步骤简单，且对环境的污染更小。
实施例2：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
步骤(A)中金刚石微粒为人造单晶金刚石，在本实施例中，通过金刚石微粒为人造单晶金刚石，使用人造单晶金刚石作为原料，成本低、原材料充足，可满足工业生产对大批量原材料的需求。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例3：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
步骤(A)中金刚石微粒的粒径为1～1000微米，步骤(B)中激光光班直径为金刚石微粒粒径大小的0.1～0.2。在本实施例中，通过金刚石微粒的粒径为1～1000微米，激光光班直径为金刚石微粒粒径大小的0.1～0.2，根据金刚石的粒径不同调整激光光班直径大小，灵活调整激光烧蚀产生的凹坑大小。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例4：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
步骤(A)中金刚石微粒清洗时，先将金刚石微粒用盐酸溶液浸泡，再用去离子水冲洗并烘干，然后用丙酮超声清洗，接着用去离子水冲洗后干燥。在本实施例中，通过金刚石微粒的粒径为1～1000微米，激光光班直径为金刚石微粒粒径的0.1～0.2倍大小，根据金刚石的粒径不同调整激光光班直径大小，灵活调整激光烧蚀产生的凹坑大小。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例5：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
步骤(C)中可通过调整激光频率及激光在金刚石表面的移动速率调整烧蚀点的间距，在本实施例中，通过调整激光频率及激光在金刚石表面的移动速率调整烧蚀点的间距，可使金刚石表面烧蚀点分布均匀。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例6：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
步骤(C)中可通过调整激光过滤及脉冲调整烧蚀点的深度，在本实施例中，通过调整激光过滤及脉冲调整烧蚀点的深度，可方便调节烧蚀点深度。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例7：
一种激光粗化金刚石的方法，激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
步骤(C)中金刚石单面烧蚀点数量为25～100个，在本实施例中，通过金刚石单面烧蚀点数量为25～100个，烧蚀点数量的多少影响金刚石微粒粗化后的效果，既要有足够的烧蚀点保证能够增加金刚石微粒与结合剂之间的结合力，又要避免过多的烧蚀点导致金刚石结构不稳定，使用时易破碎。
本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述激光粗化金刚石的方法包括依次包括如下步骤：
(A)准备金刚石微粒并清洗；
(B)采用激光烧蚀的方式将激光打在步骤(A)中金刚石微粒表面；
(C)调整激光在金刚石微粒表面的位置，激光在金刚石微粒表面烧蚀出若干个小凹坑，以此将金刚石微粒表面粗化。
2.根据权利要求1所述的一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述步骤(A)中金刚石微粒为人造单晶金刚石。
3.根据权利要求1所述的一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述步骤(A)中金刚石微粒的粒径为1~1000微米，所述步骤(B)中激光光班直径为金刚石微粒粒径大小的0.1~0.2倍大小。
4.根据权利要求1所述的一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述步骤(A)中金刚石微粒清洗时，先将金刚石微粒用盐酸溶液浸泡，再用去离子水冲洗并烘干，然后用丙酮超声清洗，接着用去离子水冲洗后干燥。
5.根据权利要求1所述的一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述步骤(C)中可通过调整激光频率及激光在金刚石表面的移动速率调整烧蚀点的间距。
6.根据权利要求1所述的一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述步骤(C)中可通过调整激光功率及脉冲调整烧蚀点的深度。
7.根据权利要求1所述的一种激光粗化金刚石的方法，其特征在于：所述步骤(C)中金刚石单面烧蚀点数量为25~100个。
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