【納(na)米金剛(gang)石(shi)(shi)】納(na)米金剛(gang)石(shi)(shi)的應用領域 納(na)米金剛(gang)石(shi)(shi)分散方法(fa)簡(jian)介

該圖片由注冊用戶"Jane"提供，版權聲明反饋

納米金剛石分散方法簡介

金剛石粉(fen)體在(zai)工業上作為一種超硬材料，被廣泛應用于切削、磨(mo)削、耐磨(mo)涂層(ceng)、拋光(guang)等領(ling)域。本文將(jiang)重點介紹納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)微粉(fen)在(zai)拋光(guang)領(ling)域的(de)應用及(ji)其分散(san)方法。歐美(mei)俄等國(guo)開展納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)研(yan)究(jiu)較早，具備(bei)(bei)了納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)拋光(guang)液、拋光(guang)膏的(de)生產(chan)能力，國(guo)內在(zai)納(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石(shi)拋光(guang)液制備(bei)(bei)領(ling)域的(de)研(yan)究(jiu)剛(gang)起步(bu)。技術水平與國(guo)外(wai)相比還有一定的(de)差距(ju)。

納米金剛石分散問題探討

納(na)米(mi)金(jin)剛石(shi)顆粒表面的(de)(de)大(da)量原子懸空鍵使(shi)(shi)其化學活性(xing)大(da)大(da)提(ti)高(gao)，非常(chang)大(da)的(de)(de)表面積，使(shi)(shi)其有巨大(da)的(de)(de)表面能(neng)，容(rong)易(yi)形成(cheng)硬的(de)(de)難以(yi)(yi)解(jie)聚的(de)(de)團聚體是(shi)(shi)(shi)不可避免的(de)(de)。所以(yi)(yi)納(na)米(mi)金(jin)剛石(shi)在(zai)介質(zhi)中散(san)穩定性(xing)差，容(rong)易(yi)發生團聚，使(shi)(shi)其在(zai)應(ying)用過程(cheng)中受到嚴重制約(yue)。也就是(shi)(shi)(shi)說，納(na)米(mi)金(jin)剛石(shi)拋光液制備的(de)(de)關鍵技術是(shi)(shi)(shi)納(na)米(mi)金(jin)剛石(shi)在(zai)介質(zhi)中的(de)(de)長期穩定分散(san)及(ji)粒度的(de)(de)均一性(xing)、這是(shi)(shi)(shi)一道世界性(xing)技術難題。

納米金剛石干粉團粒度平均達2μm.納米(mi)金(jin)剛石表而含有(you)大量有(you)機官能團，主要為一OH（羥基(ji)）、一C=O（羰(tang)基）、一COOH（羧(suo)基(ji)）以及一些(xie)含氮的基(ji)團，所占面(mian)積可達顆粒表面(mian)的10%~25%.這(zhe)些(xie)含(han)(han)氧活性基團和含(han)(han)氮活性物質可與許多有機化合(he)物反應或吸附。為納米金(jin)剛石在油(you)或水介質中的分散提供了(le)基礎。

納(na)(na)米金剛(gang)(gang)石(shi)的(de)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)技術一般分(fen)(fen)(fen)物理(li)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)和化(hua)學(xue)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)。物理(li)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為超聲分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)、機械攪(jiao)拌分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)和機械研磨分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)。化(hua)學(xue)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)又可(ke)分(fen)(fen)(fen)為化(hua)學(xue)改性分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)、分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)劑分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)。納(na)(na)米金剛(gang)(gang)石(shi)拋(pao)光液的(de)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)過程就是使納(na)(na)米金剛(gang)(gang)石(shi)聚集體在拋(pao)光液中呈原始單體狀態(tai)彌(mi)散(san)(san)(san)(san)分(fen)(fen)(fen)布于液相的(de)過程。

分散過程主要包括兩個步驟：

一是(shi)，顆粒在液相中的(de)浸濕，

二是，使原生(sheng)顆粒穩定分散而不(bu)產生(sheng)團聚或使已形成的(de)團聚破解成較小的(de)團聚或原始單(dan)體顆粒。

我國一些行業專家對納米金剛石在水介質中的穩定分散工藝及其機理進行了探索，認為采用機械化學處理對金剛石進行表(biao)(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)，利用高剪切攪(jiao)拌、高能超聲振動磨等機械(xie)力與聚合物表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑的(de)協同效應，在(zai)有(you)效地粉碎(sui)(sui)納(na)米金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)同時，對(dui)納(na)米金(jin)剛(gang)石(shi)表(biao)(biao)面(mian)，尤(you)其是粉碎(sui)(sui)過(guo)程(cheng)中(zhong)新的(de)表(biao)(biao)面(mian)進行改(gai)性(xing)(xing)，調節顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)親水疏水性(xing)(xing)，實(shi)現納(na)米金(jin)剛(gang)石(shi)在(zai)介質中(zhong)的(de)穩(wen)定分散(san)。

基于這項研究成果，使用硅烷偶聯劑KH-570和高聚物JQ-3表面改性過的納米金剛石，以超聲作(zuo)為分散手(shou)段(duan)，將其分散在乙醇中，得到了平均粒徑51.7nm的膠體溶液、兩(liang)種(zhong)高(gao)聚物分散劑(ji)復(fu)配使用，可以明顯提(ti)高(gao)納(na)米(mi)金剛石在乙醇中的分散性(xing)和穩(wen)定性(xing)，為(wei)國產(chan)油(you)性(xing)拋光液的制備奠定了基礎。

納米金剛石在拋光領域應用簡介

納米(mi)金剛石拋(pao)光(guang)(guang)液以其優(you)異(yi)的性能廣泛應用(yong)于半導體硅片(pian)拋(pao)光(guang)(guang)、計算機硬盤基片(pian)、計算機頂頭拋(pao)光(guang)(guang)、精(jing)密(mi)陶瓷、人(ren)造晶體、硬質(zhi)合(he)金、寶石拋(pao)光(guang)(guang)等(deng)領(ling)域(yu)。俄羅(luo)斯用(yong)納米(mi)金剛石拋(pao)光(guang)(guang)石英、光(guang)(guang)學玻璃等(deng)，其拋(pao)光(guang)(guang)表(biao)面(mian)粗糙度達到1nm.納米(mi)金剛石的應用(yong)顯示出很多優(you)點。由于超細、超硬，使得光(guang)(guang)學拋(pao)光(guang)(guang)中的難題(ti)迎(ying)刃而解。

精細拋(pao)光是光學拋(pao)光中(zhong)的(de)(de)難題，原工藝方法是把(ba)磨料反復使(shi)用，需(xu)(xu)要(yao)幾十(shi)(shi)小(xiao)時，效率很低。現在使(shi)用了納米金剛石，使(shi)拋(pao)光速度大大提高。拋(pao)光相同(tong)的(de)(de)工件所(suo)需(xu)(xu)的(de)(de)時間僅需(xu)(xu)十(shi)(shi)幾小(xiao)時至(zhi)幾十(shi)(shi)分鐘，效率提高數(shu)十(shi)(shi)倍至(zhi)數(shu)百倍。

納米金剛石的應用領域

1、納(na)米金剛石(shi)加在潤滑(hua)油，冷卻液中

納(na)米金剛石(shi)在潤滑油，潤滑脂和冷卻液(ye)中的應用(yong)主要用(yong)在機械業,金(jin)屬(shu)加工(gong)，發動(dong)機制(zhi)造，船(chuan)舶(bo)制(zhi)造，航空，運(yun)輸。潤滑油中加入納米金(jin)剛石可提高發動(dong)機和傳動(dong)裝置工(gong)作(zuo)壽命(ming)，節約燃油機油，摩擦力(li)矩(ju)降低20～40%，摩(mo)擦(ca)表面磨損降低(di)30～40%。1000公斤機(ji)油耗(hao)用納米金剛石0.1～0.2公斤(jin)。 納米(mi)金剛石應用在潤滑油中必須(xu)要解決其穩定(ding)懸浮問題，目前已有公司(si)解決了(le)這一問題。

2、納米金剛石—聚(ju)合物復(fu)合體(ti)

納米金(jin)剛石(shi)(shi)聚(ju)合物復合體應用于航空(kong)，汽車，拖拉機，船舶制造業，醫學，化工，石(shi)(shi)油化工，截止(zhi)閥(fa)，保護層(ceng)和耐磨涂層(ceng)。已研制出氟彈性橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和聚(ju)硅氧烷基高效涂層(ceng)。聚(ju)異(yi)戊二烯橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁苯(ben)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁腈橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的彈性強度性能得到大大改善。在(zai)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中添加納米金(jin)剛石(shi)(shi)可(ke)平均降低(di)磨損2～4倍，提高耐斷裂性(xing)能(neng)30%，提高破壞溫度15%。

含有納米(mi)金(jin)剛石(shi)的(de)環氧樹脂膠具有更高的(de)粘附性(xing)和內聚性(xing)，聚合物中(zhong)加納米(mi)金(jin)剛石(shi)可(ke)提(ti)高其強度，耐磨性(xing)和抗熱老化作用。 1000公斤橡膠（聚合物）耗用納(na)米金剛石1～5公(gong)斤，1000m2聚(ju)合物(wu)涂層(ceng)耗用金(jin)剛石1～5公斤。

3、燒結體

納米金剛石(shi)在磨(mo)料磨(mo)具領域主要用來與過渡金屬混合(he)制造高(gao)強度(du)低氣(qi)孔率的(de)金剛石(shi)燒結體，其(qi)顯微硬度(du)可達6000～7000kg/mm2。可用來加(jia)工軟(ruan)或(huo)(huo)脆性材料，加(jia)工表(biao)面粗糙度很低。如果(guo)預先外延(yan)生長碳或(huo)(huo)添加(jia)靜(jing)壓(ya)合成(cheng)的(de)金剛(gang)石微(wei)粉(fen)，在10～12GPa壓力下燒(shao)結獲得(de)的金剛(gang)石聚晶顯微硬度可達天然金剛(gang)石單晶的水平。做(zuo)成鉆頭鉆高強(qiang)度巖(yan)層可達到(dao)或(huo)超過CB-СП（俄羅斯）聚晶的(de)(de)使(shi)用性能(neng)。壓(ya)制(zhi)靜(jing)壓(ya)合(he)成的(de)(de)金剛(gang)石微(wei)粉時，將(jiang)納米(mi)金剛(gang)石作為硅浸漬料(liao)的(de)(de)組份，幾乎可將(jiang)燒結體成品率提高一倍，抗壓(ya)強度由1.7GPa提高到2.2GPa。這種燒結體用(yong)作鉆頭的(de)切削元件。

4、磁性(xing)記錄系(xi)統

納米金剛石還可用(yong)在(zai)磁(ci)帶，磁(ci)盤等磁(ci)性記(ji)錄(lu)載(zai)體中，起(qi)耐磨(mo)添加劑和(he)(he)物理改性劑的作用(yong)。在(zai)電化學(xue)涂附復合(he)磁(ci)性記(ji)錄(lu)薄(bo)膜時添加納米金剛(gang)石(shi)，以(yi)改善磁(ci)性記(ji)錄(lu)裝置(zhi)的性能。添加納米金剛(gang)石(shi)可減小鐵磁(ci)材料顆粒，提(ti)高記(ji)錄(lu)密度(du)，降低磨(mo)料磨(mo)損和(he)(he)摩(mo)擦系數。

5、添(tian)加到金(jin)屬(shu)間化合(he)物中(zhong)

含有納米(mi)金(jin)(jin)(jin)剛石的銅(tong)(tong)，錫，鋅金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間(jian)化合物可用做工作條件(jian)非常(chang)惡劣的摩擦部件(jian)，這時塑性和液(ye)體(ti)潤滑材(cai)料常(chang)常(chang)被擠出來。納米(mi)金(jin)(jin)(jin)剛石對于(yu)銅(tong)(tong)鋅或銅(tong)(tong)錫合金(jin)(jin)(jin)是理(li)想的組份材(cai)料（含量不超過15體積%)。加入(ru)納(na)米金剛石后(hou)使摩擦力降至1/2～1/6。

6、醫學(xue)

納米(mi)金剛石(shi)還可在醫學上用于腫瘤，胃腸疾病，皮膚病的(de)治療。它(ta)無(wu)毒，無(wu)致癌或銹變性(xing)質。納米(mi)金剛石(shi)是(shi)超活性(xing)吸附(fu)劑和(he)生物(wu)(wu)(wu)活性(xing)物(wu)(wu)(wu)定(ding)位(wei)劑，可極大增強藥物(wu)(wu)(wu)的(de)療效。