金刚石微粉

2024-06-10

金刚石微粉(精选六篇)

金刚石微粉 篇1

金刚石微粉是指颗粒度细于36/54微米的金刚石颗粒, 有单晶金刚石微粉和多晶金刚石微粉。单晶金刚石微粉是由人造金刚石单晶磨粒, 经过粉碎、整形处理, 采用特殊的工艺方法生产。金刚石微粉硬度高、耐磨性好, 可广泛用于切削、磨削、钻探等, 是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料, 但是价格较贵。鉴于金刚石微粉在工业上的广泛应用, 金刚石微粉的品质鉴定便显得非常重要。目前应用较多的是有线USB连接电脑观测的显微镜, 由于工厂作业实时检测的需求化, 这种连接电脑的显微镜检测已无法满足市场需求。

北京3R根据金刚石微粉检测客户的需求, 制定出一套显微成像解决方案, 研发了一款便携式数码显微镜艾尼提MSV500, 便携的装置和高品质成像完美解决了客户的需求。

以上市不同种类的金刚石微粉, 采用艾尼提500万像素的便携式数码显微镜MSV500可轻松方便鉴别金刚石微粉的大小, 形状, 色泽度, 透明度以及杂质等, 从而快速有效的鉴别金刚石微粉的品质。不仅适用于工厂现场检测, 也适用于给客户演示。目前已有很多制造金刚石微粉的厂家投入使用。 (泡泡网)

金刚石微粉 篇2

关键词:激光烧结;金刚石微粉压坯;工艺参数;工艺与机理

1. 激光烧结参数

1.1激光功率

在功率低于550W时,由于扫描速度相对较快而激光功率较低,粉末压坯中低熔点金属元素被加热温度较低,来不及达到熔点温度,各种金属元素还处于原始接触阶段,因此抗拉强度较低。随着激光功率P的增大,单位时间内粉末被加热的温度更高,低熔点金属元素部分微熔,将其周围的金属粉末包裹在一起,使得烧结件的抗拉强度得到了提高。在激光功率达到550W时,得到较好的烧结效果,烧结件具有最大的抗拉强度。而当激光功率P超过550W时,烧结件表面部分呈绿色,为锡青铜的氧化产物,说明由于功率过高,出现了烧损现象[1-3]。

1.2 光束扫描速度

同样,保持激光功率P=550W,光束扫描速度v按照880 mm/min、1100 mm/min、1320 mm/min、1540 mm/min、1760 mm/min變化,来考察扫描速度v对烧结件抗拉强度的影响。

光束扫描速度v超过1100mm/min时,烧结件的抗拉强度将随扫描速度v的增大而降低;而当扫描速度v小于1100 mm/min时,烧结件的抗拉强度又急剧降低。

扫描速度小于1100 mm/min时,由于激光功率相对较高,导致单位时间内粉末材料吸收的激光能量较高、粉末温度升高过快,从而使得低熔点金属元素部分烧损,部分表面呈绿色。扫描速度为1100 mm/min时,得到较好的烧结效果,烧结件具有最大的抗拉强度。而当扫描速度高于1100 mm/min时,低熔点金属元素在单位时间内又得不到充分加热,不能充分熔化以结合四周的金属粉末颗粒,烧结件抗拉强度降低。

2.烧结体性能分析

由第二节分析可知,金刚石微粉压坯在P=550W,v=1100mm/min的激光工艺参数下,具有最优的抗拉强度和致密度。为此,选择该工艺参数下的烧结体进行微观组织分析。

在上图中,烧结体横断面基本上已看不到以原始状态存在的金属粉末,高熔点金属粉末被完全包覆在低熔点金属粉末内,烧结效果良好。当然,由于烧结所固有的特点,烧结体无法达到纯金属的致密度,不可避免地存在较多孔隙。另外还在横断面上发现了较多坑洼——“韧窝”[4-5],表明了烧结件的断裂为塑性层状撕裂,烧结体具有良好的抗拉性能。

低熔点Cu-Sn液相流动方向也清晰可辨;未熔化高熔点金属粉末颗粒分布较均匀,粉末颗粒间的孔隙基本已全部被填满,颗粒间通过凝固的低熔点Cu-Sn粘结在一起,致密性较好。在颗粒间小孔隙消失的同时,在周边出现了较大的孔洞。

这是因为:低熔点Cu-Sn合金元素熔化后,形成液相,在激光继续作用下,液相流动性和渗透能力大大加强,液相金属很容易填充入高熔点颗粒间的孔隙;同时,液相原子自身的扩散速度和高熔点固相颗粒在液相中的扩散都加快,传质也加快,通过颗粒边界溶解圆润化和固溶沉淀等作用进一步优化颗粒的形状和重排位置[6-8]。此外,由于压坯局部区域成分非均匀性和液相的凝固收缩,使某些区域液相金属流失,形成孔洞。

3.结论

1、采用不同粉末配方、不同激光工艺参数对金刚石微粉压坯进行烧结试验研究表明:光斑直径为8.5mm时,在激光功率550W、扫描速度1100mm/min烧结条件下,微粉工具具有最佳的烧结性能。

2、借助扫描电镜(SEM)对烧结件进行了微观分析知:高熔点金属颗粒通过凝固的低熔点Cu-Sn粘结在一起,粉末颗粒间的孔隙基本已全部被填满,烧结体具有良好的致密性和抗拉性能。从而提高烧结体耐磨性能。

参考文献

[1]谈耀麟.金刚石微粉的界定.地质与勘探,1995,31(1):50~52

[2]唐霞辉编著.激光焊接金刚石工具.武汉:华中科技大学出版社,2004

[3]关庆丰,李玉龙,郭作兴等.铁——铜基梯度复合材料粉末压坏的激光烧结.粉末冶金技术,1997,15(4):245~249

[4] Hu Jiandong,Guo Zuoxing,Guan Qingfeng,et al.Laser sintering of green compact.Optics and Laser Technology,29(1997):75~78

[5] Hu Jiandong,Guo Zuoxing,Guan Qingfeng,et al.Laser sintering of Fe-based P/M automotive Parts.Science of Sintering,29(1997):195~200

[6]武志斌,肖冰,徐鸿钧.金刚石与金属基体钎焊机理的研究.工具技术,2000,34(11):6~8

[7]李俊昌编著.激光的衍射及热作用计算.北京:科学技术出版社,2002

金刚石微粉 篇3

由柘城县质监局筹建的河南省人造金刚石微粉质量监督检验中心, 经河南省质监局于12月1日批准成立投入正常工作, 成为支撑我市现代产业技术创新的又一个新的公共技术平台。

该中心由柘城县人民政府投资1100万元, 建设实验室1500平方米, 购进一批国产、进口先进设备, 首批引进十余名科技人员。2015年5月20日, 省质监局专家组对该中心现场评审后, 授予计量认证和授权认证证书。该中心自2014年9月试运行以来, 承担检测金刚石微粉400余批次, 出具质检报告220余份。

目前, 柘城县已建成全国规模最大的超硬材料产业集聚区, 139家企业从业劳动者4万余人, 年生产人造金刚石15亿克拉, 人造金刚石微粉47亿克拉, 人造金刚石制品7大系列140多个品种、50万套生产规模, 形成了从原辅材料 (碳棒) ———人造金刚石———人造金刚石微粉———人造金刚石制品的系列化、标准化的产业链。柘城县超硬材料产业在国内同领域居技术领先水平, 产品畅销国内外市场。

双检法在金刚石微粉检验中的应用 篇4

一般来说, 磨料的中值粒径在54微米以下的粉状物料称为微粉, 金刚石微粉中颗粒直径小于5微米的又称为精微粉。3.5微米以粗的微粉采用沉降法分选, 3.5微粉以细的混合料采用离心法分选。

由于金刚石微粉运用范围广泛, 所以在使用过程中, 粒度的控制特别重要, 只要有超尺寸的粗颗粒就会造成工件划伤, 使前道工序的工作前功尽弃, 因此微粉质量检查是保证微粉产品质量的重要环节。只有认真对待才能生产出高质量的微粉, 满足用户使用的需求。

2微粉粒度检测方法[4,5]

2.1激光粒度分析法

激光粒度分析法作为粒度检测的一种方法, 在金刚石微粉行业中被广泛采用。在生产实践中, 常用的激光粒度仪有英国马尔文公司的Mastersizer2000、Mastersizer3000, 美国Microtrac公司的S3500系列和X100等。

激光粒度分析仪器的原理是, 当光线照射到颗粒上时, 散射和衍射就会发生, 其散射和衍射光的强度均与粒子的大小有关, 观察其光强度, 可应用夫琅和费衍射理论和米氏散射理论求得颗粒直径分布。在测量时要注意粉体的分散问题, 避免粉体颗粒团聚。

激光粒度分析仪器的优点是测量方便快捷, 重现性高, 能很好地测出样品的粒度分布曲线和集中度。越是球状颗粒, 测量得就越准确;它的缺点是对不规则形状和长条颗粒测得不准确, 数值测得偏低。这与它本身测量原理有关, 在软件测量计算时, 把不规则形状和长条颗粒折算成球形, 然后计算出球体直径作为颗粒尺寸, 所以测量数据偏低。

图1是国内0.5/1.5微粉的激光粒度分析仪的报告, 该微粉粒度分布集中, 很均匀。

这里的D50=1.11μm , D50是指一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒度, 它的物理意义是粒径大于它的颗粒数占50%, 小于它的颗粒数也占50%, D50也叫中位径或中值粒径, 常用来表示粉体的平均粒度。

2.2图像分析法

图像分析法采用的设备有生物显微镜、投影显微镜、图像分析仪、投射式电子显微镜、扫描电子显微镜等。用生物显微镜观察微粉时, 要选择合适的放大倍数。对于1.5微米以细的微粉, 最好放大1500倍或者2000倍进行观察, 效果比较好, 生物显微镜观察最细微粉到0.25微米。小于0.25微米的微粉, 最好采用扫描电子显微镜观察。在利用生物显微镜进行观察微粉颗粒形貌时, 超细微粉指1.5微米以下, 就需要在油镜下观察, 也就是需要物镜浸入香柏油中观察。超细微粉的质量好坏判断, 有时在成像上就可以分辨出来。

利用图像法可以观察微粉中是否存在异常颗粒, 根据电子标尺也可以近似看出微粉的粒度大小, 但所得到的粒度中值是一个大致的范围, 不能计算出一个准确的粒度中位径。

图2是与马尔 文激光粒 度仪检测 的粒度为M0.5/1.5的同一金刚石微粉样品, 粒度分布均匀。

从显微照片中可以看出粒度分布均匀, 没有异常的针棒状颗粒, 在显微镜下透光观察, 透明片状颗粒在要求的范围之内。

所谓的针棒状颗粒, 在微粉标准[6]中是指长轴与短轴之比超过3∶1的针状或棒状颗粒。在微粉中一般要求不能有超过最大颗粒尺寸的针棒状颗粒, 但长度在最大公称尺寸和最大颗粒之间的针棒状颗粒, 允许不超过3%。在显微镜下透光观察是透明的片状颗粒, 尺寸小于D50的可以不计, 要求金刚石微粉中片状颗粒不超过5%.

3如何评价金刚石微粉的质量[7]

怎么评价金刚石微粉的质量?这是微粉生产和使用者共同关心的问题, 人造金刚石微粉主要用于研磨和抛光工序中, 使用者往往要求用最低的金刚石浓度和最快的切削速度, 获得最好的表面粗糙度和工件表面质量, 但要达到这样高的使用效果, 没有高质量的微粉是不行的, 根据多年的生产实践经验, 认为微粉的质量应该从以下几个方面控制: (1) 金刚石原料的强度要高, 其破碎出来的金刚石微粉的耐磨性和切削力比较好。采用低金刚石原料强度做的微粉, 其耐磨性和切削力就相对差些, 不过这种微粉适用于低端树脂结合剂产品。在对水晶, 锆石等比较硬的非金属材料进行抛光时, 应该采用强度高的微粉。 (2) 粗颗粒的尺寸及其含量, 粗颗粒应该控制在国家标准规定的范围, 越少越好。大于粗颗粒的就是大颗粒, 容易划伤工件, 这个绝对不能有。 (3) 粒度分布, 集中度越高越好。 (4) 颗粒的形状, 圆度好的微粉在抛光中应用有比较好的效果, 块状低磁性高强度微粉在金刚石电镀线锯中有好的效果, 一般形状的微粉, 有条状, 块状和片状, 在树脂结合剂砂轮中应用, 比较锋利。

4金刚石微粉的应用[8]

金刚石微粉主要用于以下四个方面: (1) 直接使用微粉或制成研磨膏。广泛用于硬质合金、高铝陶瓷、光学玻璃、仪表宝石、半导体等材料制成的刃具、量具、光学仪器、电子器件等精密零件, 其加工粗糙度可以达到镜面。 (2) 金刚石微粉大量用于制造精磨片、超精磨片、电镀制品。 (3) 金刚石微粉是制造聚晶金刚石烧结体的主要原料。如地质及石油钻头, 切削工具、拉丝模等。 (4) 用于研磨液和抛光液的制造。

5结语

结合金刚石微粉的不同应用, 可以选择不同品质的金刚石微粉, 而对金刚石微粉的质量判断显得尤为重要, 特别是对金刚石微粉的粒度及形貌检测。

为了弥补以上两种粒度检测方法各自的不足, 在生产实践中, 采用图像法和激光粒度分析法相结合的双检法, 既能在保证微粉给出精确的微粉粒度中位径的同时, 还能观察出是否存在异常的针棒状颗粒或片状颗粒, 从而保证了微粉的质量。

参考文献

[1]王秦生.超硬材料及制品[M].郑州大学出版社, 2006 (1) .165-169.

[2]张书达, 张文刚, 王松.金刚石微粉和抛光液的制造工艺检测技术及应用 (中) [J].超硬材料工程, 2012 (1) .

[3]仓向辉.金刚石微粉的制备、综合表征及应用[R].广东珠海:第九届全国青年分析测试学术报告会, 2006.

[4]李颖.金刚石微粉粒度不同检测方法的比较与研究[J].金刚石与磨料磨具工程, 2004 (6) .

[5]谭顺英.人造金刚石微粉质量的简易检测[J].人工晶体学报, 1991 (Z1) .

[6]谈耀麟.金刚石微粉的技术标准[J].地质与勘探, 1996 (1) .

[7]谭耀麟.金刚石微粉的质量评定[J].矿产与地质, 1999 (3) .

金刚石微粉 篇5

柘城县质监局于2011年1月向河南省质监局上报该项目的《可行性报告》,得到省、市质监局大力支持。 2011年12月10日,省质监局组织该项目可行性论证会。2012年3月2日,省质监局批复同意筹建该中心。 柘城县人民政府和各级质监部门齐心协力,为加快建设" 商丘国家超硬材料及制品高新技术产业基地" ,精心构建技术创新公共技术平台,力促区域优势产业转型发展,提升品牌产业(品)的核心竞争力。

柘城县人民政府在工业园区为该中心无偿划拨20亩土地,投入资金500万元,支持基础工程建设。总面积1500平方米的该中心实验大楼现已投入使用,完成基建投资1100万元。

金刚石微粉 篇6

对金属材料表面改性的方法有很多种,比较传统的方法如碳氮共渗、热喷涂技术、化学镀技术、激光表面改性技术等,虽然这些技术均有很多优点,但也存在工艺复杂或者渗透效果局限在近表面等许多不可避免的缺点[3]。如利用热喷涂技术改变材料的表面性能,虽然该技术具有在各种基体材料进行喷涂、成本比较低、经济效益显著等特点,但也存在涂层耐冲击性和耐腐蚀性不高、喷涂过程中对环境和操作人员危害较大等缺点。渗碳技术是现阶段公认对提高该材料的硬度和耐磨性最有效的方法之一,但该法对提高该材料耐磨性很有限[3,4]。纳米金刚石微粉热浸渗技术作为一门新型技术,其具有工艺方便简单,设备要求不高、对环境和操作人员无危害,渗透深度可达20 mm以上,淬硬性高,渗透时间短,渗透速度超过2 mm/h,经处理后的表层具有较高的硬度和耐磨性[5]。

1 实验方法

1.1 试验材料的选择

实验所用的20Cr2Ni4A合金钢其化学成份及力学性能如表1和表2所示,将材料加工成试样后分成两组,每组若干,其中一组进行纳米金刚石微粉热浸渗处理,另一组选择对该材料硬度和耐磨性提高显著的渗碳技术处理,然后两组试样分别进行对比。

1.2 微粉渗透工艺

实验所用的纳米金刚石微粉为粒径4~15 nm(平均7 nm),具体渗透工艺如下:将试样按顺序放入电炉内,在每两块试样之间均匀撒上一层由纳米金刚石微粉、添加剂和催化剂组成的混合物,另外在容器内放置一下木炭以防止氧化,然后将密封后的容器放入电加热炉内,加热到1 030℃左右,保温数小时后随炉冷却到室温,取出试样,接着将试样再在电炉内加热到970℃左右,保温20 min后,用15%的盐水淬火,然后以250℃的温度回火3 h,加热的具体温度和保温的具体时间视具体材料而定。

1.3 渗碳处理工艺

将试样按照顺序放入具有渗碳介质的电炉内,为了保证炉内渗碳气氛的循环畅通并使渗碳层均匀,试样间应保证具有大于5 mm的间距,然后密封后进行加热,加热到920℃左右,保温1 h后随炉冷却到室温,取出试样,然后将试样再在电炉内加热到850℃左右,保温30 min后,用油淬火,然后以250℃温度回火3 h,加热的具体温度和保温的具体时间视具体材料而定。

1.4 硬度测量、摩擦磨损实验及微观组织

硬度测量,用HBRVU—187.5型布洛维光学硬度测量洛氏硬度,实验时主试验力为1 471 N。

组织观察,对试样切割后,镶嵌试样,经预磨、抛光,采用浓度为5%的硝酸酒精溶液腐蚀表层,制备成金相试样,借助SEM观察试样的显微组织。

利用T—11摩擦磨损试验机对处理后的试样进行摩擦磨损实验,示意图如图1所示,该机是一台销―盘式磨损试验机,它主要由T—11机主体、传感器的终端机、T—11机控制器和一台电脑组成,可测试金属、塑料、陶瓷材料在不同气氛和温度下的摩擦学特性。试验参数为:工作半径(试件距磨盘中心的距离)R=10 mm;磨盘转动速度v=288 r/min;轴向力F=10 N;摩擦时间t=1 659 s。

2 实验结果及分析

2.1 硬度测试及分析

20Cr2Ni4A钢经渗碳处理和渗纳米金刚石处理后的表面硬度如下表3所示。

从表3和表2对比可以看出,20Cr2Ni4A材料经两种方法处理后,较原材料硬度均有大幅的提高。但材料经渗纳米金刚石处理后,其平均硬度值为HRC67.8,渗碳处理后的平均硬度值为HRC63.1,前者比后者高出了4.7,由此可以看出,渗纳米金刚石微粉热浸渗技术比渗碳技术提高金属材料的表面硬度更加显著。

2.2 摩擦磨损结果及分析

利用MMW—1型立式万能摩擦磨损试验机对经两种不同方法处理后的试样进行摩擦磨损实验,得出如下结果:

由图2和图3对比可以看出,试样经渗纳米金刚石处理后的摩擦系数最高不超过0.14,而渗碳处理后的摩擦系数平均值大约为0.5,渗纳米金刚石处理后的摩擦系数大约为渗碳处理的1/3。在图4中可以清楚地看到,在载荷一定的条件下,随着时间的增加,经渗纳米金刚石处理后的试样磨损深度几乎保持不变,而经渗碳处理的试样随着时间的推移,磨损深度持续增加。从而说明经渗纳米金刚石技术处理的试样比经渗碳处理的试样的耐磨性能有了较大幅度的提高。

2.3 显微组织及分析

将试件切开,观察渗透截面的微观组织。试样经抛光、5%硝酸酒精腐蚀,在扫描电镜下观察其微观组织,结构如图5所示。

从图5金相组织分析发现,经渗纳米金刚石技术处理后的试样的晶粒组织比原材料的晶粒组织有了明显的细化,并出现了现在还不知名的新相和新的铁基合金,以金刚石和畸变碳的形式存在,据此推断,这些新出现的新相和新的铁基合金可能对于提高材料的硬度和耐磨性起到了重要作用。

3 结论

(1)20Cr2Ni4A合金钢经纳米金刚石微粉热浸渗技术处理后其表面硬度有了明显的提高。

(2)20Cr2Ni4A合金钢经纳米金刚石微粉热浸渗处理后,晶粒组织有了明显的细化并出现了现在还不知名的新相和新的铁基合金,对提高其硬度和耐磨性有很大的作用。

(3)纳米金刚石微粉热浸渗技术可显著提高20Cr2Ni4A合金钢的耐磨损性能,起到了减磨延寿的功效,为材料的表面改性及提高易磨损零件的使用寿命提供了一条可靠的途径。

参考文献

[1] 苏提,吕海波.金刚石表面金属包渗处理研究.新技术新工艺,1997;42(5):40—41

[2] 刘吉平,孙洪强.谈纳米材料.北京:科学出版社,2004

[3] 汪一麟.实用摩擦学,上海:上海科学技术出版社,1984

[4] 李成明.渗金属技术现状.表面技术,2002;6(2):1—3

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