【納(na)(na)米(mi)金剛(gang)石】納(na)(na)米(mi)金剛(gang)石的應用領(ling)域 納(na)(na)米(mi)金剛(gang)石分(fen)散(san)方法簡(jian)介

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納米金剛石分散方法簡介

金剛石粉體在(zai)工業(ye)上作為(wei)一(yi)種超硬材料，被廣泛應用(yong)于切削、磨削、耐(nai)磨涂層、拋(pao)光(guang)等領域。本文將重點介紹納(na)米金(jin)剛石微粉在(zai)拋(pao)光(guang)領域的(de)應用(yong)及(ji)其分散方法。歐美俄等國開展納(na)米金(jin)剛石研究較早，具(ju)備了納(na)米金(jin)剛石拋(pao)光(guang)液、拋(pao)光(guang)膏(gao)的(de)生產(chan)能力，國內(nei)在(zai)納(na)米金(jin)剛石拋(pao)光(guang)液制備領域的(de)研究剛起步。技術水平與國外相比(bi)還有一(yi)定的(de)差距(ju)。

納米金剛石分散問題探討

納(na)米金剛(gang)(gang)石顆粒表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)大(da)量原(yuan)子懸空(kong)鍵使其(qi)化學活性大(da)大(da)提高，非常大(da)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)，使其(qi)有(you)巨大(da)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)能，容易形成硬的(de)(de)(de)難(nan)以(yi)解(jie)聚的(de)(de)(de)團聚體是不可避(bi)免的(de)(de)(de)。所以(yi)納(na)米金剛(gang)(gang)石在(zai)(zai)介質中散穩定性差，容易發生團聚，使其(qi)在(zai)(zai)應用過程中受到嚴重(zhong)制(zhi)(zhi)約。也就是說，納(na)米金剛(gang)(gang)石拋光液制(zhi)(zhi)備的(de)(de)(de)關鍵技術(shu)是納(na)米金剛(gang)(gang)石在(zai)(zai)介質中的(de)(de)(de)長期穩定分(fen)散及粒度的(de)(de)(de)均一(yi)(yi)性、這是一(yi)(yi)道世界性技術(shu)難(nan)題(ti)。

納米金剛石干粉團粒度平均達2μm.納(na)米金剛石(shi)表而含(han)有(you)大量有(you)機(ji)官(guan)能團，主要(yao)為一OH（羥基）、一C=O（羰(tang)基）、一COOH（羧基）以及一(yi)些含氮的(de)(de)基團，所占面積(ji)可達顆粒表面的(de)(de)10%~25%.這些含氧活性(xing)基團和(he)含氮活性(xing)物質可與(yu)許(xu)多(duo)有機化合物反應或吸附。為(wei)納米金剛石在油或水介質中的分(fen)散提(ti)供了(le)基礎。

納米(mi)金剛石(shi)的(de)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)技術(shu)一般分(fen)(fen)(fen)物(wu)(wu)理分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)和(he)化學分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)。物(wu)(wu)理分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)又(you)可(ke)分(fen)(fen)(fen)為超聲分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)、機械(xie)攪(jiao)拌分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)和(he)機械(xie)研磨分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)。化學分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)又(you)可(ke)分(fen)(fen)(fen)為化學改(gai)性分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)、分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)劑分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)。納米(mi)金剛石(shi)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)液的(de)分(fen)(fen)(fen)散(san)(san)過程就是使納米(mi)金剛石(shi)聚集體在(zai)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)液中呈原始(shi)單(dan)體狀態彌散(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，顆粒(li)在液相中的浸濕，

二是，使原生(sheng)顆(ke)粒穩定分散(san)而不(bu)產生(sheng)團聚或使已形成的團聚破解成較小的團聚或原始單體顆(ke)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)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)，利用高剪切攪拌(ban)、高能(neng)超(chao)聲振動磨等(deng)機械力(li)與聚合物表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑的協(xie)同效(xiao)(xiao)應，在有(you)效(xiao)(xiao)地粉(fen)碎(sui)納米金剛石的同時，對納米金剛石表(biao)面(mian)(mian)，尤其是粉(fen)碎(sui)過程中(zhong)新(xin)的表(biao)面(mian)(mian)進行改(gai)性(xing)，調節(jie)顆(ke)粒表(biao)面(mian)(mian)親水(shui)(shui)疏水(shui)(shui)性(xing)，實現納米金剛石在介(jie)質中(zhong)的穩定分散。

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(gai)性過的納米金剛石(shi)，以超聲作為分散手段，將其分散在乙醇中，得(de)到了平均粒徑51.7nm的膠體溶液、兩種(zhong)高聚物(wu)分(fen)散劑復配使用，可以(yi)明顯提(ti)高納(na)米金(jin)剛石在乙(yi)醇中(zhong)的分(fen)散性(xing)和(he)穩(wen)定性(xing)，為國產油性(xing)拋光液的制備奠定了(le)基礎(chu)。

納米金剛石在拋光領域應用簡介

納(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)(jin)剛石拋(pao)(pao)(pao)光(guang)液以其(qi)優異的(de)性能廣泛應用(yong)(yong)于半導(dao)體硅(gui)片(pian)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)、計算機硬(ying)盤(pan)基片(pian)、計算機頂頭拋(pao)(pao)(pao)光(guang)、精(jing)密陶瓷、人造晶體、硬(ying)質(zhi)合金(jin)(jin)(jin)、寶石拋(pao)(pao)(pao)光(guang)等(deng)領域。俄羅斯用(yong)(yong)納(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)(jin)剛石拋(pao)(pao)(pao)光(guang)石英、光(guang)學玻(bo)璃等(deng)，其(qi)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)表(biao)面粗(cu)糙度達到1nm.納(na)米(mi)(mi)金(jin)(jin)(jin)剛石的(de)應用(yong)(yong)顯示(shi)出很多優點。由于超細、超硬(ying)，使(shi)得光(guang)學拋(pao)(pao)(pao)光(guang)中的(de)難題(ti)迎刃而(er)解。

精細拋(pao)(pao)光是(shi)光學拋(pao)(pao)光中的(de)難題，原工藝方法是(shi)把磨(mo)料反復使用(yong)，需(xu)要(yao)幾十(shi)(shi)小(xiao)時(shi)，效率(lv)很低。現(xian)在(zai)使用(yong)了納(na)米金剛石，使拋(pao)(pao)光速度(du)大大提(ti)高。拋(pao)(pao)光相(xiang)同的(de)工件所需(xu)的(de)時(shi)間僅需(xu)十(shi)(shi)幾小(xiao)時(shi)至幾十(shi)(shi)分鐘，效率(lv)提(ti)高數十(shi)(shi)倍(bei)至數百倍(bei)。

納米金剛石的應用領域

1、納米金(jin)剛石(shi)加在潤滑油，冷卻(que)液中

納米金剛石(shi)在潤滑(hua)油，潤滑(hua)脂和冷卻液中的應用主要用在機械業(ye),金屬加工(gong)，發動(dong)機制(zhi)造(zao)，船(chuan)舶制(zhi)造(zao)，航空，運輸。潤滑油中加入納米金剛石(shi)可提高發動(dong)機和傳動(dong)裝置工(gong)作壽命(ming)，節約(yue)燃油機油，摩擦力矩降低20～40%，摩擦表面磨損降低30～40%。1000公斤機油(you)耗用納米金剛石(shi)0.1～0.2公(gong)斤。 納米金剛石(shi)應用(yong)在潤滑油中必須(xu)要解決其穩定(ding)懸浮問題，目前已有公(gong)司(si)解決了這一問題。

2、納(na)米金剛石(shi)—聚(ju)合(he)物復合(he)體

納米金剛(gang)石聚(ju)合物復合體應用(yong)于航空，汽車，拖拉機(ji)，船舶(bo)制造業，醫學，化(hua)工(gong)，石油化(hua)工(gong)，截止閥，保護層和(he)耐(nai)磨(mo)涂層。已研(yan)制出氟彈性(xing)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)聚(ju)硅氧烷基(ji)高(gao)效涂層。聚(ju)異戊(wu)二(er)烯(xi)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁苯橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁腈橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的彈性(xing)強度性(xing)能得到(dao)大大改善。在(zai)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)添加納米金剛(gang)石可平均降低磨(mo)損2～4倍(bei)，提高耐斷裂性能30%，提高破壞溫度15%。

含有納米(mi)金剛(gang)(gang)石(shi)的(de)環氧樹脂膠具有更(geng)高(gao)的(de)粘附性和內聚性，聚合物中加納米(mi)金剛(gang)(gang)石(shi)可提高(gao)其(qi)強度，耐(nai)磨性和抗(kang)熱老化作用。 1000公(gong)斤橡膠（聚合物）耗(hao)用納米金剛石1～5公斤，1000m2聚合物涂層耗(hao)用金剛(gang)石1～5公斤。

3、燒結體

納(na)米金(jin)(jin)剛石(shi)在磨(mo)料磨(mo)具領域主要用來與過渡(du)金(jin)(jin)屬混合制造(zao)高強度(du)低(di)氣孔率的金(jin)(jin)剛石(shi)燒結體，其顯微硬度(du)可(ke)達6000～7000kg/mm2。可用來加(jia)工(gong)軟或(huo)脆性材(cai)料，加(jia)工(gong)表面粗糙(cao)度(du)很低。如(ru)果預(yu)先外延生長碳或(huo)添加(jia)靜壓合成(cheng)的(de)金(jin)剛石微粉，在(zai)10～12GPa壓力下燒結獲得的金剛石聚(ju)晶(jing)(jing)顯微硬(ying)度可達(da)天然金剛石單晶(jing)(jing)的水平。做成鉆頭鉆高強度巖層可達(da)到或超(chao)過(guo)CB-СП（俄羅斯）聚晶(jing)的使(shi)用性能。壓制靜壓合成的金(jin)剛石微(wei)粉時，將(jiang)(jiang)納(na)米金(jin)剛石作為硅浸漬料的組份，幾乎可將(jiang)(jiang)燒(shao)結體成品率提高一(yi)倍，抗壓強(qiang)度由1.7GPa提高到2.2GPa。這種燒結(jie)體用(yong)作鉆頭(tou)的(de)切削元件。

4、磁性(xing)記錄系統(tong)

納米金剛石還(huan)可(ke)用在磁(ci)帶(dai)，磁(ci)盤(pan)等磁(ci)性(xing)記錄載體中，起耐磨(mo)添加(jia)劑和物理(li)改(gai)性(xing)劑的作用。在電化學涂附復(fu)合磁(ci)性(xing)記錄薄膜(mo)時添加(jia)納米(mi)金剛石(shi)，以改(gai)善(shan)磁(ci)性(xing)記錄裝(zhuang)置(zhi)的性(xing)能。添加(jia)納米(mi)金剛石(shi)可(ke)減小(xiao)鐵磁(ci)材(cai)料顆粒，提高記錄密度，降低(di)磨(mo)料磨(mo)損和摩(mo)擦系數。

5、添加到金屬(shu)間化合(he)物(wu)中

含有納(na)米金剛(gang)石的(de)(de)銅(tong)，錫(xi)，鋅(xin)金屬間(jian)化合(he)物可用(yong)做(zuo)工作條(tiao)件非常(chang)惡(e)劣的(de)(de)摩擦部件，這時塑性(xing)和(he)液體潤滑材料常(chang)常(chang)被擠出(chu)來。納(na)米金剛(gang)石對(dui)于(yu)銅(tong)鋅(xin)或銅(tong)錫(xi)合(he)金是理想的(de)(de)組份(fen)材料（含量不超過(guo)15體積%)。加入納米金剛石后使摩擦力(li)降至1/2～1/6。

6、醫學(xue)

納(na)米金剛石還可在醫學上用(yong)于腫瘤(liu)，胃腸疾病，皮(pi)膚(fu)病的(de)治療(liao)。它無毒，無致癌或銹變性(xing)質。納(na)米金剛石是超(chao)活性(xing)吸(xi)附劑和生(sheng)物活性(xing)物定位劑，可極大增強藥物的(de)療(liao)效。