一种表面粗糙金刚石的合成方法

摘要

本发明公开了一种表面粗糙金刚石的合成方法，特别是生产一种粗糙表面导电的黑色多晶金刚石制作方法。其特征在于，包括以下步骤：1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压成柱体状，使其孔隙率＜35%；2）采用标准的HPHT工艺合成金刚石；3）在金刚石生长完成及相对压力下降接近于0但保持顶锤与合成块有很好的接触，控制温度在800~1250℃，保持60~180min；或者，在金刚石生长完成后，将HPHT合成柱状物取出放入真空炉中加热至800~1200℃，保持60~180min；4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗和通过分级干燥或干燥后打筛将金刚石颗粒进行按不同力度后目数分类，得到不同粒度的粗糙表面的金刚石。

权利要求

1.一种表面粗糙金刚石的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压成柱体状，使其孔隙率＜35%；

2）采用标准的HPHT工艺合成金刚石；

3）在金刚石生长完成及相对压力下降接近于0但保持顶锤与合成块有很好的接触，控制温度在800 1250℃，保持60 180min；或者，在金刚石生长完成后，将HPHT合成柱状物取出~ ~放入真空炉中加热至800 1200℃，保持60 180min；

~ ~

4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗和通过分级干燥或干燥后打筛将金刚石颗粒进行按不同力度后目数分类，得到不同粒度的粗糙表面的金刚石。

2.根据权利要求1所述的一种表面粗糙金刚石的合成方法，其特征在于，标准HPHT工艺用催化剂和石墨重量比为0.75:1  1.5:1。

~

3.根据权利要求1所述的一种表面粗糙金刚石的合成方法，其特征在于，步骤3）中控制温度较佳的在1100℃。

4.根据权利要求1所述的一种表面粗糙金刚石的合成方法，其特征在于，步骤3）中控制温度最佳的在1050℃。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种表面粗糙金刚石的合成方法制得的表面粗糙单晶金刚石颗粒。

6.如权利要求1-4任一项所述的一种表面粗糙金刚石的合成方法制得的表面粗糙多晶金刚石颗粒。

7.如权利要求1-4任一项所述的一种表面粗糙金刚石的合成方法制得的表面粗糙导电黑色多晶金刚石颗粒。

说明书

一种表面粗糙金刚石的合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种表面粗糙金刚石的合成方法。

背景技术

[0002] 金刚石微粉具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蚀性能，这些优良特性使其在诞生之初就成为研磨与抛光领域的宠儿。天然金刚石俗称钻石，多少世纪以来一直是一种最昂贵的宝石，象征着高贵、美丽、圣洁与永久，然而美丽的钻石所散发的绚丽色彩却离不开研磨与抛光。初期，人们试图用其它材料实现钻石的抛光，只因钻石既硬又耐腐蚀，可谓刀枪不入，这时金刚石微粉应运而生了。进入工业时代以后，金刚石微粉已不仅仅用于钻石抛光方面，她已广泛用于国民经济的各个领域。例如在石材行业，金刚石微粉做成软磨片、精磨片用于石材的表面抛光；木材行业中，金刚石微粉做成的精密砂轮用于木工刀具的修整；汽车行业中，金刚石微粉做成的绗磨条用于缸孔、曲轴孔、连杆孔以及其它零件孔类的加工；光学领域中，金刚石微粉做成的精磨片、超精磨片用于光学镜头的加工；石油开采及地质勘探中，金刚石微粉做成的金刚石复合片是钻头的牙齿；机床加工中，金刚石微粉做成的金刚石复合片替代传统的硬质合金，成为刀头利刃；金属加工中，金刚石微粉成为金属表面精密抛光的优良材料。因此，金刚石微粉在多个领域均得到广泛应用。但是，随着科技的不断进步，对研磨抛光的加工提出了越来越高的要求，主要表现在两点：高效与高精。传统的金刚石微粉是单晶结构，颗粒表面较为平滑，切削刃数量少，切削力弱；单个颗粒切削刃大而硬，划伤严重；同时受到外力冲击时沿解理面碎裂， 粒度很快变小，研磨寿命短。IT行业中，硬盘及磁头需要非常高的表面光洁度和平整度；光通讯中光纤连接器端面抛光后粗糙度Ra值在纳米级，LED行业中蓝宝石晶片的研磨抛光不但要求很强的切削力，而且要求晶片表面无划痕，这些要求传统的单晶金刚石微粉已经无法实现。

[0003] 目前，表面粗糙的金刚石颗粒通常是对金刚石进行处理得到的，例如：美国专利US12560899，申请日为2009.09.16，公开了一种不规则的表面，其中的粒子的表面粗糙度小于约 0.95 磨料颗粒。一种生产方法改性磨料颗粒，其中包括提供多个磨料颗粒，所述粒子上提供无功的涂层，加热所述包覆的颗粒 ；和恢复修改磨料颗粒，然而其制作工艺复杂，工业生产效率低。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供了一种表面粗糙金刚石的合成方法，在HPHT合成金刚石工艺基础上直接合成表面粗糙的金刚石。

[0005] 本发明的技术方案是：

[0006] 一种表面粗糙金刚石的合成方法，包括以下步骤：

[0007] 1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压入圆筒中，使其孔隙率＜35%；

[0008] 2）采用标准的HPHT工艺合成金刚石；

[0009] 3）在金刚石生长完成及相对压力下降接近于0但保持顶锤与合成块有很好的接触，控制温度在800 1250℃，保持60 180min；或者，在金刚石生长完成后，将HPHT合成柱状~ ~物取出放入真空炉中加热至800 1250℃，保持60 180min；
~ ~

[0010] 4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗和通过分级干燥或干燥后打筛将金刚石颗粒进行按不同力度后目数分类，得到不同粒度的粗糙表面的金刚石。

[0011] 进一步，标准HPHT工艺用催化剂和石墨重量比为0.75:1  1.5:1，比如，1:1。~

[0012] 作为一种优选方案，步骤3）中控制温度较佳在1100℃。

[0013] 作为另一种优选方案，步骤3）中控制温度最佳在1050℃。

[0014] 与现有技术相比，本发明在HPHT合成金刚石工艺基础上直接合成表面粗糙的金刚石，工艺简单，工业生产效率高，得到的粗糙表面金刚石可以是单晶的或多晶的，其颗粒粒径范围0.5μm 900μm，金刚石表面具有明显的腐蚀坑与高温高压原生长的金刚石或经过破~碎的原生长的金刚石表面有明显区别。

[0015] 进一步用这一发明的表面粗糙金刚石的合成方法，可以合成黑色的具有导电多晶金刚石，并且其表面粗糙，仍然具有导电的特性，保持其黑色特点，可以满足不同行业的需求。

附图说明

[0016] 图1为标准HPHT工艺合成的一种金刚石颗粒。

[0017] 图2为标准HPHT工艺合成的另一种金刚石颗粒。

[0018] 图3为本发明合成的一种表面粗糙金刚石颗粒。

[0019] 图4为本发明合成的另一种表面粗糙金刚石颗粒。

[0020] 图5为本发明压力、温度和时间的工艺曲线图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图通过具体实施例对本发明做进一步的描述。

[0022] 实施例1

[0023] 一种表面粗糙金刚石的合成方法，包括以下步骤：

[0024] 1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压成柱状体，使其孔隙率＜35%，标准HPHT工艺用催化剂和石墨重量比为1.5:1；

[0025] 2）采用标准的HPHT工艺合成金刚石, 目标合成金刚石粒度在1μm到50μm的粒度；

[0026] 3）在金刚石生长完成及相对压力下降接近于0但保持顶锤与合成块有很好的接触，控制温度在1000℃，保持120min；

[0027] 4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗和通过分级干燥，得到主要粒度（>60%）在1μm到50μm粗糙表面的多晶金刚石。

[0028] 实施例2

[0029] 一种表面粗糙金刚石的合成方法，包括以下步骤：

[0030] 1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压成柱状体，使其孔隙率＜35%，标准HPHT工艺用催化剂和石墨重量比为1：1；

[0031] 2）采用标准的HPHT工艺合成金刚石；目标粒度为50μm到250μm的粒度[0032] 3）在金刚石生长完成后，将合成柱状物取出放入真空炉中加热至1200℃，保持180min；

[0033] 4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗干燥后打筛将金刚石颗粒进行按不同力度后目数分类，得到主要粒度(>70%)是50μm到250μm粗糙表面的单晶金刚石。

[0034] 实施例3

[0035] 一种表面粗糙金刚石的合成方法，包括以下步骤：

[0036] 1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压成柱状体，使其孔隙率＜35%，标准HPHT工艺用催化剂和石墨重量比为1:1；

[0037] 2）采用标准HPHT工艺合成黑色导电的多晶金刚石；目标粒度为50μm到250μm的粒度

[0038] 3）在金刚石生长完成后，将HPHT合成柱状物取出放入真空炉中加热至1200℃，保持150min；

[0039] 4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗干燥后打筛将金刚石颗粒进行按不同力度后目数分类，得到主要粒度（>70%）为50μm到250μm粗糙表面的黑色多晶金刚石。

[0040] 实施例4

[0041] 一种表面粗糙金刚石的合成方法，包括以下步骤：

[0042] 1）将混合后的石墨和标准HPHT工艺用催化剂粉末压成柱状体，使其孔隙率＜35%，标准HPHT工艺用催化剂和石墨重量比为0.75：1；

[0043] 2）采用标准的HPHT工艺合成金刚石；目标粒度为100μm到500μm的粒度单晶金刚石；

[0044] 3）在金刚石生长完成后，将HPHT合成柱状物取出放入真空炉中加热至1250℃，保持180min；

[0045] 4）将合成柱状物取出，去除残留的石墨和催化剂，在通过清水清洗干燥后打筛将金刚石颗粒进行按不同力度后目数分类，得到主要粒度(>70%) 在100μm到500μm粗糙表面的单晶金刚石。

[0046] 标准HPHT工艺合成的金刚石颗粒如图1和图2所示，经过实施例1-4合成的金刚石颗粒如图2和3所示。