ESPECIFICACIÓN Partículas abrasivas de diamante y método para producir las mismas Campo Técnico Esta invención se refiere a partículas de diamante abrasivo y el método para producirlas, adecuadas para su uso como suspensión acuosa espesa suspendida en un medio. Tales partículas son en particular útiles para procesos de texturizado de discos fijos en blanco, de aluminio recubierto de níquel . Antecedentes Técnicos La precisión ha mejorado notablemente en todos estos años en los procesos de pulido y bruñido. Las industrias electrónicas, por ejemplo, han experimentado un rápido incremento en la capacidad de memoria de los discos fijos, debido principalmente a intersticios disminuidos entre el disco y la cabeza magneto-resistiva, lo cual se obtiene como resultado de una precisión de superficie mejorada de los medios de grabación. Partículas de diamante muy diminutas, de tamaños especialmente del orden de sub-micras, se emplean comúnmente para los procesos de pulido y bruñido para los citados medios y cabezas . Los abrasivos de tamaños de mieras y más pequeños se usan tanto en discos fijos como formados, o como una suspensión acuosa espesa de partículas sueltas que están dispersas y suspendidas en un medio. El empleo de una suspensión acuosa espesa aún es algo común, aunque hay necesidades crecientes para partículas fijas, para una mejor economización de granulos. Para aplicaciones de suspensión acuosa espesa, se utilizan comúnmente diamantes de 5 µm o menos y de manera especial se prefieren las partículas del orden de sub-micras, que tienen un tamaño promedio de 1 µm o menos . En procesos de trabajo mecánico que emplean una suspensión acuosa espesa, se requiere que las partículas de diamante retiren de manera eficaz el material de trabajo en relación al tiempo . También es importante que la aspereza de la superficie terminada sea minimizada y que muy pocas de aquéllas se queden pegadas en la superficie bastante suave del material de trabajo. En general, sin embargo, lo primero no puede ser logrado al mismo tiempo que lo segundo o tercero. En esas circunstancias, las partículas de diamante tipo policristalino son comúnmente las favoritas para aplicaciones precisas de trabajo mecánico, en las que las partículas primarias cristalitos, de decenas de nanómetros de tamaño, se aglomeran juntas para formar partículas secundarias de varios micrómetros . Tal diamante policristalino, sin embargo, se produce generalmente por técnicas de compresión dinámica que se basan en la detonación de grandes cantidades de explosivos, así que muchas restricciones que con frecuencia se imponen en los procesos hacen que los productos sean muy caros para las aplicaciones comunes. Es por ello que uno de los principales objetivos de la presente invención es el proporcionar un abrasivo de diamante del tipo de cristal único diminuto, en el que, mientras que los cristales de diamante provenientes de procesos normales de compresión estática se usan como material de inicio, aquellos tres requisitos pueden satisfacerse al mismo tiempo y además, ser controlados por separado para adaptarlos a materiales de trabajo en particular. Descripción de la Invención En la invención, las partículas de diamante que tienen un tamaño de algunos micrómetros, se calientan y mantienen a una temperatura de 1000 °C ó más, ya sea al vacío o en una atmósfera de gas inerte, tal como nitrógeno, argón y helio. Así entonces, el diamante se convierte en parte, especialmente en la superficie, en carbono no de diamante, el cual consta esencialmente de grafito, carbono amorfo y carbono turboestrático . Fisuras diminutas se forman en el tratamiento por calor de la invención. Esto ocurre probablemente como resultado de la conversión a carbono no de diamante, lo cual se fomenta por la oclusión metálica y la inclusión en estado molecular o atómico dentro de la partícula de diamante. Como se emplean para aplicaciones de pulido, las partículas de diamante de la presente invención pueden obtener una superficie de acabado más suave, debido probablemente al efecto combinado del carbono amorfo o grafito como lubricante y amortiguador para la carga intermitente cuando las partículas abrasivas se ponen en contacto con la superficie de trabajo durante el proceso de trabajo mecánico. Debido a esas fisuras internas, las partículas de la invención, cuando se encuentran bajo una carga excesiva, se trituran y rompen sólo dentro de una zona bastante limitada en la vecindad de los bordes de corte que están comprometidos con el trabajo. Esto previene la aparición de rayones considerables en la superficie de trabajo como en el caso del tipo policristalino, en el que las partículas primarias o más pequeñas se unen firmemente para formar una partícula secundaria o más grande. También los fragmentos que están fuera del macizo de la partícula son efectivos para lograr una aspereza disminuida en la superficie terminada de trabajo . Por otra parte, los bordes de corte recientes toman automáticamente los sitios de rompimiento, con el fin de obtener un proceso de pulido ininterrumpido. Esto es una eficiencia mejorada del trabajo mecánico, que es alcanzable en términos de remoción de material en unidad de tiempo por partícula abrasiva. Modo preferido para realizar la invención En la invención, la conversión del diamante en carbono no de diamante (NCD, por su abreviatura en inglés) puede ser fácilmente evaluada por la técnica de oxidación en húmedo, en la que una mezcla de diamante con el mencionado diamante que se volvió carbono, se calienta de manera intensa en ácido sulfúrico concentrado o en ácido nítrico concentrado, o en la mezcla de éstos. Una vez que aquél ha sido completamente oxidado y retirado de las superficies exteriores y fisuras abiertas, el peso cambia, lo que es originado por el tratamiento de ácido, lo cual se calcula para determinar la concentración de carbono o rendimiento. La espectroscopia Raman también está disponible para evaluar la concentración relativa de carbono no de diamante con diamante en la mezcla. Esta técnica permite una determinación más rápida con una sensibilidad mayor, aunque se requiere de equipo especial. Aquí usamos para el índice, la tasa en altura del máximo, o los datos de intensidad espectral adquiridos a un número de onda específico que corresponde al grafito o carbono amorfo, a diamante, ocurriendo lo primero entre 1500 y 1600 cm"1 y lo último, en la vecindad de 1330 cm"1. En la mencionada espectroscopia, la altura del máximo se mide como la que se encuentra por encima de la línea recta base, que pasa por los puntos de datos a 1200 y 1700 cm"1 ya que ambos son los límites de longitud de la onda observada. Evidentemente, los valores absolutos pueden diferir inevitablemente hasta un grado, de equipo a equipo. Nuestros datos los obtuvimos utilizando un Espectroscopio Raman JASCO NR-1800. La espectroscopia Raman es una eficiente técnica para detectar carbono no de diamante, dado que su sensibilidad es comúnmente 50 a 80 veces mayor que aquella que es para diamante. Los beneficios de esta invención se obtienen, como se observa mediante esta técnica, cuando el diamante que se convirtió en carbono no de diamante está contenido en un índice G-D de 0.1 a 4.0, y más entre 0.2 y 2.0, especialmente entre 0.3 y 1.0. A un índice de 0.1 o menos, tal beneficio no es notable, la remoción de material es eficiente y la aspereza de la superficie es insignificante. Por otra parte, a 4.0 ó más, las partículas de diamante han disminuido excesivamente su rigidez y se vuelven ineficaces para el trabajo mecánico, ya que no son capaces de lograr una adecuada remoción de material . Las partículas de diamante de la presente invención, debido al tratamiento específico de calor, muestran una mejoría significativa en la aspereza de la superficie del trabajo terminado cuando se utilizan para el trabajado mecánico de, por lo menos, los materiales que se describen aquí. Como partículas tratadas con calor, éstas tienen un tamaño promedio un tanto variado y un rendimiento de aspereza de superficie del 80% en relación con el mismo lote de diamante no tratado, en el proceso de maquinado para el material de trabajo especificado. La condición de la superficie se observa con un microscopio de fuerza atómica (AFM, por su abreviatura en inglés) . Para el tratamiento de calor de la invención, se dispone de una temperatura de entre 1100 °C y 1400 °C. Se pueden obtener buenos resultados en particular tanto en la remoción de material (eficiencia de trabajo mecánico) y aspereza de superficie, cuando se trata entre 1200 °C y 1300 °C. Tal temperatura se mantiene por 3 a 48 horas, dependiendo del volumen del lote . El diamante tratado de la invención es adaptado en particular para el texturizado de discos fijos de una aleación de aluminio cubierto con níquel, que es el medio de grabación para computadoras. En el trabajado mecánico con abrasivos de diamante convencionales, sin el citado tratamiento, una cantidad importante de partículas (alrededor de cuatro por disco, en promedio) se quedan pegadas al material de trabajo, como resultado de un contacto muy duro. No se ha observado ninguna en el trabajo cuando han sido procesados con las partículas de diamante de la invención, en el que una proporción optimada de carbono no de diamante es suministrada entre el diamante y el trabajo y también a las partículas de diamante se les otorga una frialdad adecuada. El ambiente para el tratamiento de calor se establece en no oxidante para el diamante, el cual puede estar ya sea a una presión de vacío que no exceda de 10 Pa, o en una atmósfera de gas inerte de argón, helio, o nitrógeno. Con el propósito de un tratamiento asegurado y economización el argón o nitrógeno en particular pueden ser usados para llenar una cámara hermética a una presión un poco positiva sobre la atmósfera exterior. El tratamiento de calor de la invención descompone y retira varios químicos adsorbidos de la mayor parte de la superficie de las partículas. Esto resulta ventajoso para aquellas partículas de diamante que han reunido en su superficie, durante los procesos de producción, químicos tales como sulfatos y nitratos, los cuales provienen del proceso de disolución para el retiro de contaminantes metálicos del medio de trituración. No obstante, tales químicos pueden ser retirados simplemente por lavado con agua, si bien esto toma mucho tiempo y trabajo. El tratamiento de calor también está disponible como una técnica eficiente para el retiro por completo. Es importante que en cada caso la concentración combinada de los radicales remanentes sea menor que 5 p.p.m., o el límite de detección para la cromatografía de iones. Las partículas de diamante tratadas con el método de la invención, muestran una capacidad de humedecimiento a los medios acuosos notablemente disminuida, debido a la deposición de carbono no de diamante en la superficie obtenida por el tratamiento. Es efectivo para impartir hidrofilidad para tratar tal diamante cubierto de carbono del tratamiento de calor en un oxidante húmedo, tal como la mezcla de ácidos sulfúrico y nítrico a una temperatura de entre 100 °C a 150 °C y, de manera preferente, a 120 °C. La hidrofilidad se logra así junto con el retiro en parte del carbono no de diamante en la superficie. Para la oxidación en húmedo descrita anteriormente y la evaluación del rendimiento de carbono no de diamante, se dispone de los siguientes ácidos u oxidantes: H2S04, HN03 y HC104, los cuales pueden ser utilizados como el componente principal, ya sean solos o en combinación. Así, el diamante puede ser tratado típicamente en una mezcla de ácido sulfúrico y nítrico, calentada a 120 °C. Ahí, el carbono no de diamante es retirado en parte de las superficies de las partículas de diamante y ahí se forman átomos hidrofílicos y grupos, tales como oxígeno, hidroxilo, carboxilo y carbonilo, con el fin de mejorar la humidificación hacia medios acuosos. El oxidante húmedo descrito anteriormente puede incluir también otras [substancias] seleccionadas de entre KN03, Cr03 y KMn04. Tales átomos o grupos pueden ser suministrados a la superficie de la partícula primero por halogenación y luego por hidrolización. Por ejemplo, el polvo de diamante se coloca en una cámara de reacción y se calienta a 300 °C y se hace pasar gas cloro con el fin de clorar la , superficie del diamante y del carbono no de diamante, y luego se coloca el mencionado polvo en agua, con el fin de proporcionar átomos o grupos hidrofílicos. Además de las técnicas de oxidación y de cloración/ hidrólisis, también se encuentran disponibles: • Para la dispersión en medio acuoso, romper el diamante agregado en partículas individuales mediante vibración intensa o cargas de choque . Para este propósito, existen el homogeneizador ultrasónico, los agitadores automáticos de medio de dispersión asistida y los molinos de granallas de tipo convencional . • El uso de cierto surfactante para mediar entre la superficie del diamante/carbono, y el agua. Para este fin, se selecciona uno o más de entre una amplia variedad de productos aniónicos, no iónicos y policarbónicos . • Una combinación de los dos anteriores. Por ejemplo, la estabilidad de partículas desintegradas puede incrementarse por la adición, al agua, de un surfactante durante proceso con un homogeneizador. Para el propósito de esta invención, que contempla la aplicación de trabajo mecánico de precisión, el tamaño de las partículas de 5µm o menos resulta adecuado para un diamante de inicio, y los tamaños entre 4 y 0.1 µm son los que se prefieren. Las partículas más ásperas no son significativas para las aplicaciones en estado de suspensión acuosa espesa. Ejemplo 1. Las partículas de diamante de tamaño de mieras 0-1/4 IRM de la Compañía Tomei Diamond (tamaño promedio de 0.20 µm, como fueron medidas con un analizador de tamaño de LEEDS & NORTHRUP MICROTRAC UPA ®) , se emplearon como material inicial. 1 kg. de diamante se colocó en un crisol de grafito y todo fue colocado en un horno hermético, en el que la temperatura se llevó hasta 1150 °C mientras se desgasificaba. Entonces se empezó a llenar con gas argón a una presión de 10 a 20 KPa encima de la atmósfera y el diamante se mantuvo a esa temperatura durante 12 horas . El diamante, como fue recuperado, era una masa grisácea obscura. Las partículas se encontraban de manera evidente en estado agregado y tenían un tamaño promedio de partícula de 0.85 µm según la observación con MICROTRAC, mientras que la tasa de grafito y el carbono amorfo, combinado, que se convierte de diamante a diamante, en lo sucesivo denominada como índice G-D, fue de 0.50, tal como fue evaluada mediante espectroscopia Raman. Esto fue colocado en agua deionizada para preparar una suspensión acuosa espesa de concentración al 0.2%. Con el fin de comparar el diamante del mismo grado que el citado anteriormente pero que no fue tratado con calor, se utilizó para preparar igualmente una suspensión acuosa espesa al 0.2%. Ambas fueron examinadas en la placa de níquel para pulido. Los resultados se muestran en la tabla a continuación. Tabla 1
Aquí, la eficiencia del proceso se determinó a partir de la pérdida en peso de la placa de níquel después de un lapso de pulido de 20 minutos de duración, mientras que la aspereza de la superficie se observó con microscopía de fuerza atómica. Ejemplo 2.
Se utilizó el mismo material de inicio como en el ejemplo 1. Las muestras fueron preparadas a partir de 10 gramos de diamante cada una, y tratadas en nitrógeno a diferentes temperaturas. La tabla a continuación muestra el índice G-D por espectroscopia Raman y el rendimiento de NDC (carbono no de diamante) o concentración, como se determinó por la pérdida en peso de la disolución en ácido de la combinación de diamante y carbono no de diamante. La eficiencia también se evaluó para el proceso de pulido de la placa de níquel, en las mismas condiciones descritas en el ejemplo 1. Tabla 2
Puede notarse un incremento en la frialdad al observar que la eficiencia fue superior para la muestra tratada con calor a 1200 °C, en comparación con aquellas a 1300 °C y a 1400 °C. Por otra parte, la disminución de la aspereza de la superficie puede ser atribuida a la reducción en altura de los bordes, lo que se lleva al cabo al mismo tiempo como resultado de la deposición de carbono en las partículas de diamante . La eficiencia del proceso se incrementa con el tratamiento de temperatura hasta 1200 °C o aproximadamente, dado que la capacidad de autoafilado se mejora al incrementar la frialdad y la concentración del carbono no de diamante. Además, una mayor frialdad, sin embargo, disminuye la eficiencia del proceso. La aspereza de la superficie, por otra parte, disminuye con los incrementos de temperatura, y a 1300 °C produce un acabado de superficie tan suave o aún más suave, que aquel procesado con un diamante convencional policristalino diminuto. Ejemplo 3. Se emplearon los mismos procedimientos que para la muestra 1. Las muestras de diferentes tamaños de partículas se prepararon con 10 gramos de diamante cada una y se trataron cotidianamente en nitrógeno a 1300 °C durante 10 horas. Los resultados se muestran en la tabla a continuación para el índice G-D y el rendimiento de NDC, así como para la eficiencia del proceso para una placa de níquel, bajo las mismas condiciones del ejemplo 1. Tabla 3
15 Valores relativos al mismo grado, como no tratados Los tamaños de las partículas fueron observados con el Analizador de Tamaños MICROTRAC UPA. Se preparó una suspensión acuosa espesa de 0.2% de concentración, empleando policarbonato de amonio como surfactante, el cual fue añadido en 1.5 % en peso, en relación con el diamante. La aspereza de superficie de la superficie pulida fue determinada para las muestras con 90 mm de diámetro mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) e indicada como un promedio sobre un cuadrado de 10 µm de lado, el cual estaba ubicado 17.5 mm hacia adentro de la periferia exterior. No surge una correlación significativa, observada entre la tasa de diamante que se convirtió en grafito, y el carbono no de diamante y diamante, como fue determinado cuantitativamente por la técnica de oxidación en húmedo y el índice G-D, como fue calculado por espectroscopia Raman. Ejemplo 4. 20 gramos de partículas de diamante como se trataron por calor como en el ejemplo 1, fueron tratadas para brindarles hidrofilidad. El diamante fue colocado en un vaso de precipitados de 1000 cc, al cual se vertieron 200 cc de ácido sulfúrico concentrado y 20 cc de ácido nítrico concentrado. Se calentó entonces a 130 °C durante dos horas, se enjuagó con agua, se secó y se pesó. Se recuperó un 99.5 % en peso de la combinación de diamante y carbono no de diamante; el resto 0.5%, que se consideró ser carbono no de diamante en el diamante, se perdió durante y por la oxidación. El índice G-D se determinó que fue el 2.1% para el diamante tratado con calor del ejemplo 1, ya que en su lugar fue tratado con oxidación en húmedo en el mencionado ácido, a 300 °C. La suspensión acuosa espesa fue preparada a partir de las citadas partículas de diamante y probada en el pulido bajo las mismas condiciones que en el ejemplo 1. Se logró una eficiencia de pulido de 1.21 mg/min, obteniendo una aspereza de superficie de 21.0 nm. Muestra 5. Partículas de diamante tratadas con calor a 1300 °C como en el ejemplo 2, fueron oxidadas en la superficie mediante una técnica de halogenación en seco para otorgarle hidrofilidad. Se colocaron 100 gramos de diamante tratado con calor en un crisol de cerámica y todo eso fue colocado en un horno. El diamante fue calentado entonces en una corriente de gas cloro a 350 °C para adherir átomos de cloro a la superficie. A la recuperación, el diamante fue colocado en agua deionizada, sacado de la misma, enjuagado con agua y secado a 130 °C. Fue usado de manera efectiva para formar una suspensión acuosa espesa con concentración aproximada del 20%, como en el ej emplo 3. Ej emplo 6. Se preparó una suspensión acuosa espesa a partir de partículas de diamante calentadas en el ejemplo 2, a 1200 °C. Al recuperar en agregados, con un rendimiento de NDC del 2.5%, se utilizó un mezclador de pinturas para romper el diamante. También se empleó surfactante para la estabilización de la suspensión acuosa espesa. Se colocaron 100 gramos del diamante tratado con calor en un contenedor de 1000 cc, el cual fue llenado al 60% en volumen con granallas de óxido de aluminio de 2 mm de diámetro. También se añadió agua deionizada hasta un nivel justo por encima de las granallas y se puso en operación el mezclador de pinturas, con el fin de aflojar los agregados. Se agregó 0.05% de sulfonato de alquilbenceno neutralizado con amoníaco, en relación con el fluido, con la finalidad de estabilizar la suspensión acuosa espesa. La suspensión se mantuvo por más de una hora, ya sin revolver. También se preparó una suspensión acuosa espesa para otra parte del diamante mencionado arriba, basándose en una técnica de dispersión ultrasónica combinada con el efecto del surfactante. 50 gramos del diamante tratado se colocaron en un vaso de precipitados de 2000 cc, junto con 1000 cc de agua deionizada. Se agregaron entonces, de manera gradual, 1.5 gramos de policarbonato de amonio a lo largo de 20 minutos, mientras se revolvía en un baño de vibración ultrasónico de 300 W. La suspensión acuosa espesa obtenida por este medio se mantuvo en suspensión por más de una hora después de su preparación. Ventajas Como se describe líneas arriba, las partículas de diamante de la invención se depositan en una proporción controlada de carbono no de diamante. Tal estructura de diamante es efectiva para minimizar la aparición de rayones profundos y marcas de granulos en la superficie de terminado, así como la aparición de deshechos que se pegan a los granulos por : (1) Reducir la carga intermitente al momento en que las partículas de diamante se ponen en contacto con el trabajo, (2) Facilitar la transferencia y rodamiento de los granulos sueltos entre el trabajo y el cojín de pulido, y por
(3) Disminuir la altura de la proyección de los bordes sobre las superficies de los diamantes, debido a la deposición de una capa de carbono no de diamante. En cada partícula de diamante, la conversión en carbono no de diamante, que consta fundamentalmente de grafito o carbono amorfo, tiende a suceder de manera preferencial durante el proceso de tratamiento con calor hacia los extremos señalados de la proyecciones y bordes en la superficie de trabajo debido a su mayor reactividad. El diamante de la invención, con bordes y puntas más o menos romos así obtenidos, logran un terminado mejorado de superficie previniendo de manera efectiva la aparición de rayones profundos de granulos o marcas . Lo que es más, mientras que el diamante de la invención trabaja durante el proceso abrasivo como granulos de sus tamaños completos de partículas, las cuales son tan sólo de unos pocos micrómetros, éstas sufren efectivamente y de manera continua, fisuramiento diminuto para proporcionar un efecto de autoafilado. Tales características logran una buena y constante eficiencia de procesamiento, comparable a los productos policristalinos sintetizados mediante ondas de choque por detonación. Las ventajas descritas anteriormente pueden ser debidas principalmente al efecto de la conversión de diamante en carbono no de diamante, lo cual sucede como resultado del tratamiento específico con calor y que son ocasionalmente seguidas de agrietamiento diminuto. Tales depósitos de carbono se colocan ya sea en la superficie o dentro de las partículas, así que la carga intermitente impulsiva puede ser moderada por este tipo de carbono en las superficies de las partículas de diamante en los momentos en que éstas se ponen en contacto con el trabajo, y también el carbono dentro de las partículas, cuando estas últimas se trituran para exponer el carbono . Aplicación industrial El abrasivo de diamante de la presente invención es útil para usarse en suspensión acuosa espesa como disperso y suspendido en un medio adecuado, y en particular adaptado para procesos de texturizado de discos fijos en blanco a base de aluminio recubierto de níquel . El método es efectivo para producir tal abrasivo.