CN114276783A - 一种改性金刚石超硬磨粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性金刚石超硬磨粒及其制备方法，改性金刚石超硬磨粒的本体为金刚石微粒，改性后的金刚石微粒表面弥散分布有呈规则形状的凸起结构。本发明利用晶体的结构特征，通过反应性气体刻蚀的手段在金刚石微粒的表面形成弥散分布且呈规则形状的凸起结构。通过本发明方法制备的改性金刚石超硬磨粒，其表面积能够增大20％以上，表面粗糙度好，很大程度上提高了其与金属、陶瓷等结合剂的把持力。而且，通过本发明方法制备的改性金刚石超硬磨粒其强度不会降低。此外，本发明方法工艺简单、操作易于掌握，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及超硬材料技术领域，尤其涉及一种改性金刚石超硬磨粒及其制备方法。
背景技术
超硬磨粒多用于精密磨削、研磨、抛光和超精加工等，被广泛应用于冶金、石油钻探、建筑工程、机械加工、仪器仪表、电子工业、航空航天以及现代尖端科学领域。超硬磨粒还可以制成研磨浆或者磨具使用。通常，都会对超硬磨粒的表面进行处理，以提高研磨的效率和质量，而且表面处理过的超硬磨粒在磨具上的附着力会更强。目前，超硬磨粒的表面处理方法多为化学腐蚀或者覆膜，如图1-2所示，为化学腐蚀的超硬磨粒表面示意图，化学腐蚀的方式容易对超硬磨粒的稳定性造成冲击，大多数情况下，化学腐蚀的超硬磨粒会更容易破碎，强度变差。而覆膜的方式通常有金属/合金覆膜(如铜、镍、钛、钼、铜锡钛合金、镀钴合金等)和非金属覆膜(如陶瓷)，覆膜的超硬磨粒与模具基体的结合力更好，但是因为覆膜具有一定厚度，相对来说对其表面粗糙度的影响会比较大，而且其制备成本很高。
发明内容
针对现有技术中对超硬磨粒的表面处理会造成超硬磨粒的强度变差或者制备成本高的问题，本发明的目的在于提供一种改性金刚石超硬磨粒及其制备方法，该超硬磨粒的表面粗糙度好且强度相比表面处理前不会变差，另外制备工艺简单成本低。
为达到上述目的，本发明公开了一种改性金刚石超硬磨粒，本体为金刚石微粒，改性后的金刚石微粒表面弥散分布有呈规则形状的凸起结构。
优选地，所述凸起结构的形状为椎体。
优选地，所述本体的表面粗糙度小于0.95。
优选地，所述本体的球度小于0.7。
优选地，所述本体的尺寸为0.1-1000μm。
本发明还公开一种如上述任一项所述的改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其包括以下步骤：
清洗：清除金刚石微粒表面的杂质。
烘干：将清洗后的金刚石微粒烘干。
凸起结构的制备：利用晶体结构特征，通过反应性气体刻蚀手段使得金刚石微粒表面形成弥散分布且呈规则形状的凸起结构。
优选地，所述凸起机构的制备具体为：将金刚石微粒置于加热设备中加热，加热温度控制在300-1300℃，加热10-60min后停止加热并自然冷却；在加热开始前至自然冷却结束，持续地往加热设备中通入包含惰性气体和反应性气体的混合气体；所述无机盐溶液的温度控制在30-80℃。
优选地，所述混合气体的通气量为4-30mL/min。
优选地，所述反应性气体的含量为1-30％。
优选地，所述反应性气体至少包括H2、O3、O2、H2O、H2O2、HCl、HBr、HF、HI、H2S中的一种；所述惰性气体为N2或Ar。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用晶体的结构特征，通过反应性气体刻蚀的手段在金刚石微粒的表面形成弥散分布且呈规则形状的凸起结构。通过本发明方法制备的改性金刚石超硬磨粒，其表面积能够增大20％以上，表面粗糙度好，很大程度上提高了其与金属、陶瓷等结合剂的把持力。而且，通过本发明方法制备的改性金刚石超硬磨粒其强度不会降低。此外，本发明方法工艺简单、操作易于掌握，生产成本低。
附图说明
图1为表面未处理的超硬磨粒的示意图。
图2为传统加工模式表面处理后的超硬磨粒的示意图。
图3为本发明改性金刚石超硬磨粒的表面示意图。
图4为图3的局部放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开了一种改性金刚石超硬磨粒，本体为金刚石微粒，尺寸为0.1-1000μm。在本体的表面具有弥散分布且呈椎体形状的凸起结构，如图3和图4所示。改性后的本体其表面粗糙度小于0.95，球度小于0.7。
一种上述改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其包括以下步骤：
首先，先准备好尺寸为0.1-1000μm的金刚石微粒，具体尺寸根据实际的客户需求进行更进一步的精确筛选。
然后对金刚石微粒进行清洗，清除本体表面的杂质。可以先用酸或碱或无机盐进行清洗，或者通过电解或超声波清洗亦可，然后再用清水冲洗干净。使用酸洗或碱洗或无机盐清洗或电解清洗或超声波清洗是本领域人员所熟知的技术，本案中不再赘述。
将表面杂质清除干净的金刚石微粒烘干。
凸起结构的制备：利用晶体结构特征，通过反应性气体刻蚀手段在金刚石微粒的表面形成弥散分布且呈规则形状的凸起结构。具体为：将金刚石微粒置于加热设备中加热，加热温度控制在300-1300℃，加热10-60min后停止加热并自然冷却。在加热开始前至自然冷却结束，持续地往加热设备中通入包含惰性气体和反应性气体的混合气体，混合气体的通气量控制在4-30mL/min。其中，反应性气体的含量为1-30％，反应性气体可以为H2、O3、O2、H2O、H2O2、HCl、HBr、HF、HI、H2S中的一种或多种，需要说明的是，反应性气体不仅仅是局限于上述的几种气体。惰性气体则选用N2或Ar气。加热设备本案中选用管式加热炉。
针对不同的加热温度、加热时间等变量以及不同的反应性气体，本实例按照表1列举的变量值进行了多组的试验，各组试验的检测结果见表2。
表1
表2
由表2可知，通过上述方法制备出的改性金刚石超硬磨粒其表面粗糙度、球度均符合要求，而且经过试验对比，改性前后，金刚石微粒的重量损失小于1％，硬度基本能维持不变。此外，本发明方法工艺简单、操作易于掌握，加工成本极低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改性金刚石超硬磨粒，本体为金刚石微粒，其特征在于：改性后的金刚石微粒表面弥散分布有呈规则形状的凸起结构。
2.根据权利要求1所述的改性金刚石超硬磨粒，其特征在于：所述凸起结构的形状为椎体。
3.根据权利要求1所述的改性金刚石超硬磨粒，其特征在于：所述本体的表面粗糙度小于0.95。
4.根据权利要求1所述的改性金刚石超硬磨粒，其特征在于：所述本体的球度小于0.7。
5.根据权利要求1所述的改性金刚石超硬磨粒，其特征在于：所述本体的尺寸为0.1-1000μm。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
清洗：清除金刚石微粒表面的杂质；
烘干：将清洗后的金刚石微粒烘干；
凸起结构的制备：利用晶体结构特征，通过反应性气体刻蚀手段使得金刚石微粒表面形成弥散分布且呈规则形状的凸起结构。
7.根据权利要求6所述的改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其特征在于，所述凸起机构的制备具体为：将金刚石微粒置于加热设备中加热，加热温度控制在300-1300℃，加热10-60min后停止加热并自然冷却；在加热开始前至自然冷却结束，持续地往加热设备中通入包含惰性气体和反应性气体的混合气体；所述无机盐溶液的温度控制在30-80℃。
8.根据权利要求7所述的改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其特征在于：所述混合气体的通气量为4-30mL/min。
9.根据权利要求7所述的改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其特征在于：所述反应性气体的含量为1-30％。
10.根据权利要求7所述的改性金刚石超硬磨粒的制备方法，其特征在于：所述反应性气体至少包括H2、O3、O2、H2O、H2O2、HCl、HBr、HF、HI、H2S中的一种；所述惰性气体为N2或Ar。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6565618B1 (en) * | 1998-08-28 | 2003-05-20 | Hiroshi Ishizuka | Diamond abrasive particles and method for preparing the same |
| CN102245730A (zh) * | 2008-09-16 | 2011-11-16 | 戴蒙得创新股份有限公司 | 具有独特形貌的磨粒 |
| CN103469205A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-12-25 | 合肥永信等离子技术有限公司 | 一种荷叶类金刚石膜的镀膜工艺 |
| CN107900920A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-04-13 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种用于高效磨削的表面多孔金刚石磨料及其制备方法 |
| CN109868439A (zh) * | 2019-02-12 | 2019-06-11 | 河南省力量钻石股份有限公司 | 一种多毛刺金刚石及其制备方法 |
| CN111378956A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-07 | 南京航空航天大学 | 一种有序排布金刚石微纳米锥阵列工具的制备方法 |
| CN112030145A (zh) * | 2020-11-05 | 2020-12-04 | 苏州香榭轩表面工程技术咨询有限公司 | 一种金刚石表面改性的方法及应用 |
| CN113151903A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-23 | 河南黄河旋风股份有限公司 | 一种金刚石表面粗糙化的方法 |
-
2021
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6565618B1 (en) * | 1998-08-28 | 2003-05-20 | Hiroshi Ishizuka | Diamond abrasive particles and method for preparing the same |
| CN102245730A (zh) * | 2008-09-16 | 2011-11-16 | 戴蒙得创新股份有限公司 | 具有独特形貌的磨粒 |
| CN103952120A (zh) * | 2008-09-16 | 2014-07-30 | 戴蒙得创新股份有限公司 | 包含具有独特形貌的磨粒的浆料 |
| CN106928899A (zh) * | 2008-09-16 | 2017-07-07 | 戴蒙得创新股份有限公司 | 具有独特形貌的磨粒 |
| CN103469205A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-12-25 | 合肥永信等离子技术有限公司 | 一种荷叶类金刚石膜的镀膜工艺 |
| CN107900920A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-04-13 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种用于高效磨削的表面多孔金刚石磨料及其制备方法 |
| CN109868439A (zh) * | 2019-02-12 | 2019-06-11 | 河南省力量钻石股份有限公司 | 一种多毛刺金刚石及其制备方法 |
| CN111378956A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-07 | 南京航空航天大学 | 一种有序排布金刚石微纳米锥阵列工具的制备方法 |
| CN112030145A (zh) * | 2020-11-05 | 2020-12-04 | 苏州香榭轩表面工程技术咨询有限公司 | 一种金刚石表面改性的方法及应用 |
| CN113151903A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-23 | 河南黄河旋风股份有限公司 | 一种金刚石表面粗糙化的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 谈耀麟: "金刚石表面织构化处理技术(上)", 《超硬材料工程》 * |
| 黄志伟等: "金刚石工具中金刚石与胎体结合力的提高方法", 《金刚石与磨料磨具工程》 * |
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