金剛石俗稱(cheng)“金(jin)剛鉆”,也就是(shi)我們(men)常說的(de)鉆石,它(ta)是(shi)一種(zhong)由純碳組(zu)成的(de)礦物(wu),也是(shi)自(zi)然界中最(zui)堅(jian)硬的(de)物(wu)質。自(zi)18世(shi)紀(ji)證實了(le)金(jin)剛石是(shi)由純碳組(zu)成的(de)以(yi)后(hou),人們(men)就開始(shi)了(le)對人造金(jin)剛石的(de)研(yan)究,只是(shi)在20世(shi)紀(ji)50年代通過(guo)高壓(ya)(ya)研(yan)究和(he)高壓(ya)(ya)實驗(yan)技術的(de)進展,才獲得真正的(de)成功(gong)和(he)迅速的(de)發展,人造金(jin)剛石亦被廣(guang)泛(fan)應用(yong)于各種(zhong)工業,工藝行業。本期專題就由小編給大家介紹一下人造金(jin)剛石以(yi)及金剛石工具的有關知識吧。
1、制造(zao)樹脂結合劑磨具或研磨用(yong)等(deng)。
2、制造金屬結合(he)劑(ji)磨(mo)具、陶瓷結合(he)劑(ji)磨(mo)具或研磨(mo)用等(deng)。
3、制造一般地層地質(zhi)鉆(zhan)探鉆(zhan)頭、半導體及非(fei)金屬材料切割加工(gong)工(gong)具等。
4、制造硬地層地(di)質(zhi)鉆頭、修正工(gong)具及(ji)非金屬硬(ying)脆性(xing)材料(liao)加工(gong)工(gong)具等。
5、樹脂、陶瓷結合劑磨具(ju)或(huo)研磨等。
6、金屬結合劑磨(mo)具(ju)、電鍍制(zhi)品。鉆探工具(ju)或研磨(mo)等。
7、劇切、鉆探及修正工具等。【詳細>>】
直接法
人造金剛石或利用(yong)瞬時靜(jing)態(tai)(tai)(tai)超高(gao)壓(ya)高(gao)溫(wen)(wen)技術,或(huo)動態(tai)(tai)(tai)超高(gao)壓(ya)高(gao)溫(wen)(wen)技術,或(huo)兩者的混合技術,使石墨等碳(tan)質原(yuan)料從固態(tai)(tai)(tai)或(huo)熔融(rong)態(tai)(tai)(tai)直接(jie)轉(zhuan)變成金剛石,這種(zhong)方法得到的金剛石(shi)是微米尺寸的多晶粉末。
熔媒法
人造金剛石用靜態超高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(50~100kb,即5~10GPa) 和(he)(he)高(gao)(gao)溫(1100~3000°C)技(ji)術通過(guo)石墨等碳質(zhi)原料和(he)(he)某些金(jin)屬(合(he)金(jin))反應(ying)生成金(jin)剛(gang)石,其典型晶(jing)態為(wei)立方體(ti)(ti)(六面(mian)體(ti)(ti))、八(ba)面(mian)體(ti)(ti)和(he)(he)六-八(ba)面(mian)體(ti)(ti)以及(ji)它們的(de)過(guo)渡形態。在工業(ye)上顯出重要(yao)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)的(de)主(zhu)要(yao)是靜壓(ya)(ya)熔媒(mei)法(fa)(fa)。采用(yong)這種(zhong)方法(fa)(fa)得(de)到的(de)磨(mo)料級(ji)人(ren)造金(jin)剛(gang)石的(de)產量已(yi)超過(guo)天(tian)然(ran)金(jin)剛(gang)石,有待進(jin)一(yi)(yi)(yi)步(bu)解決的(de)問題是增大(da)粗粒(li)比,提高(gao)(gao)轉化率和(he)(he)改善晶(jing)體(ti)(ti)質(zhi)量。目前正在實驗室中用(yong)靜壓(ya)(ya)熔媒(mei)法(fa)(fa)研究優質(zhi)大(da)顆(ke)粒(li)單晶(jing)金(jin)剛(gang)石的(de)形成。加晶(jing)種(zhong)外延生長法(fa)(fa)曾(ceng)得(de)到重1克(ke)拉左右的(de)大(da)單晶(jing);用(yong)一(yi)(yi)(yi)般試驗技(ji)術略加改進(jin)后,曾(ceng)得(de)到2~4毫(hao)米左右的(de)晶(jing)體(ti)(ti)。采用(yong)這種(zhong)方法(fa)(fa)還生長和(he)(he)燒(shao)結出大(da)顆(ke)粒(li)多晶(jing)金(jin)剛(gang)石,后者在工業(ye)上已(yi)獲得(de)一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)應(ying)用(yong),其關鍵問題在于進(jin)一(yi)(yi)(yi)步(bu)提高(gao)(gao)這種(zhong)多晶(jing)金(jin)剛(gang)石的(de)抗壓(ya)(ya)強度(du)(du)、抗沖擊強度(du)(du)、耐(nai)磨(mo)性(xing)和(he)(he)耐(nai)熱性(xing)等綜合(he)性(xing)能。
外延法
人造金剛石是利用熱解和電解某些含碳物質(zhi)時析出的碳源在金剛石晶種或某些起(qi)基底作(zuo)用的物質(zhi)上(shang)進行外延(yan)生長而成的。
武茲反應法
讓四氯化碳和鈉在700℃反應,生成金剛石。但(dan)是同時會(hui)生成大量的石墨。
形成機制
主要有下述幾種學說:溶(rong)劑(ji)學說認(ren)為所用(yong)(yong)金(jin)(jin)屬(合金(jin)(jin))起著碳的(de)(de)(de)溶(rong)劑(ji)作(zuo)用(yong)(yong);催(cui)化學說則認(ren)為是一種催(cui)化劑(ji);固相轉(zhuan)變(bian)(bian)學說則強調(diao)石(shi)墨晶體無需(xu)斷鍵解體,經(jing)過簡(jian)單形(xing)變(bian)(bian)就形(xing)成金(jin)(jin)剛石(shi)晶體。但這(zhe)三(san)種典型學說所提出模(mo)型往往同一些主要實驗現象和(he)規(gui)律相矛(mao)盾。因此,出現了(le)溶(rong)劑(ji)-催(cui)化劑(ji)、催(cui)化劑(ji)-溶(rong)劑(ji)、熔(rong)(溶(rong))劑(ji)-觸媒(簡(jian)稱為熔(rong)媒)等學說進一步探討所用(yong)(yong)金(jin)(jin)屬(合金(jin)(jin))的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。總的(de)(de)(de)說來,人(ren)造金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)(de)(de)形(xing)成機制(zhi)尚是一個仍在探討中的(de)(de)(de)復雜問(wen)題。
相關熱力學
在三校合編的《無機化學》(第四版第(di)236頁第(di)9行左數第(di)16個字(zi)開始(shi),明確提到 :
據查,在高壓下石墨轉化為金剛石是放熱的!溫度低反而有利于轉化。【詳細>>】
摩氏硬(ying)度10,新摩氏硬(ying)度15,顯(xian)微硬(ying)度10000kg/mm2,顯(xian)微硬(ying)度比石英高1000倍,比剛(gang)玉高150倍(bei)。金剛(gang)石硬(ying)(ying)度(du)具(ju)有方(fang)向性,八(ba)面(mian)體晶面(mian)硬(ying)(ying)度(du)大于菱形十二(er)(er)面(mian)體晶面(mian)硬(ying)(ying)度(du),菱形十二(er)(er)面(mian)體晶面(mian)硬(ying)(ying)度(du)大于六(liu)面(mian)體晶面(mian)硬(ying)(ying)度(du)。
依照摩氏硬度標準(Mohs hardness scale)共分10級,鉆石(金剛石)為最高級第10級;如小刀其硬(ying)度約為5.5、銅幣(bi)約為3.5至4、指甲(jia)約為2至3、玻(bo)璃硬(ying)度為6。
一(yi)、按切割材料分(fen):
1、建筑結構類切割:分為切割(ge)混凝土用、切割(ge)瀝青用(yong)、切割(ge)磚用。2、切割石(shi)材用(yong):分為切割花崗巖、大(da)理石(shi)、砂(sha)巖、板巖。3、切割裝飾(shi)材料瓷磚用:切割瓷磚用(yong)、切割(ge)玻璃用。
二、按制造工藝分(fen):
1、焊接:激光焊產品(pin)、高頻焊(han)接產品(pin)。2、燒結:冷壓、熱壓。
三、按使用機器分:云石機、角(jiao)磨機;馬路鋸、馬路切割機用;臺鋸用;石材鋸用(yong);手持鋸用;墻鋸用(yong);大功率的平面鋸用。【詳細>>】
1、開(kai)眼(yan)時應慢速(su)轉(zhuan)動,待孔(kong)深度(du)到(dao)達10-15mm以后,再逐漸轉(zhuan)入(ru)全運轉(zhuan)。鑿巖過程,要按孔位設計(ji)使釬(han)桿直(zhi)線前進(jin),并(bing)位于孔心。
2、鑿巖時應合理試駕軸推力。軸推力過小,機器產生回跳(tiao),振(zhen)動增大,鑿(zao)巖(yan)效(xiao)率降低;軸推力過大大,釬子(zi)頂緊眼(yan)底,使機器(qi)超負(fu)荷下運轉(zhuan),易過早磨損(sun)零件,使鑿(zao)巖(yan)速度減慢。
3、鑿巖機卡釬時,應減軸推力,即可逐步趨于正常。若無效,應立即停機。先使用扳手慢慢轉動釬桿(gan),再開(kai)氣壓使釬子慢慢轉動,禁(jin)止(zhi)用敲(qiao)打釬桿(gan)辦法處理。
4、經常觀察排粉情況。排粉正常時,泥漿順孔口徐徐流出;反之(zhi),要強(qiang)力吹孔(kong)。若仍無效,應檢查釬子水孔(kong)釬尾狀(zhuang)態,再檢查水針情況(kuang),更換損壞(huai)零件。
5、要注意觀察注油儲量出油情況,調節好注油量。無油(you)作業時(shi)(shi),容易使(shi)零件過(guo)(guo)早(zao)磨損。當潤滑油(you)過(guo)(guo)多時(shi)(shi),會造成工作面污染。
6、操作時應注意機器聲響,觀察其運轉情況,發現問(wen)題,及(ji)時(shi)處理。
7、注意(yi)釬子工作(zuo)狀態(tai),出現異常及時更換。
8、操作向上式鑿巖機時應注意氣腿給氣量,防(fang)止(zhi)鑿巖機上下擺動造成(cheng)事故。氣(qi)(qi)腿(tui)支撐點要可靠。手握機器時不能過緊更不能騎氣(qi)(qi)腿(tui)上以防(fang)止(zhi)傷人損(sun)機。
9、要注意巖石情況,避免沿層理、節理裂隙穿孔,禁(jin)止打殘眼,隨時觀察有(you)無(wu)冒頂、片幫危險(xian)。
10、要有效使用開孔功能。鉆孔過程,有一個重(zhong)要環節開(kai)孔(kong),開(kai)孔(kong)用降低了沖擊壓力固定推進壓力來完成。推進壓力應當(dang)盡可能小些,以便于傾(qing)斜度非常大巖(yan)面上開(kai)孔(kong),同(tong)時也(ye)可避免鉆桿產(chan)生彎曲。【詳細>>】
(1)溶劑的不同,天然金剛石是從(cong)硅酸鹽溶液(ye)中生(sheng)長的(de)(de),在其中碳(tan)的(de)(de)溶解(jie)度非常(chang)低,而人造金剛石是從(cong)金屬(shu)熔(rong)體中生(sheng)長出來的(de)(de),其中碳(tan)的(de)(de)溶解(jie)度比硅酸鹽高得多(duo)。正如:α=ε(1-X2s)-(lnXs+c)方(fang)程所(suo)表示的(de)(de)那樣(yang),“溶解(jie)度越高,α值越小”,這樣(yang)固液(ye)界面就粗糙,所(suo)以(yi)對于人造金剛石,小面的(de)(de)生(sheng)長比預期得要少(shao)。
上式中α——Jackson因子
ε——取向因子
Xs——溶液中(zhong)溶質的(de)密度
C——常數(shu)取1—2.5
(2)天然金剛石(shi)的(de)生(sheng)長溫度(du)(估計1000—1300°C)比(bi)人(ren)造(zao)金剛石(shi)(1400°C以(yi)上)低,生(sheng)長溫度(du)越(yue)低,α值越(yue)小。因此,對于人(ren)造(zao)金剛石(shi)能預料(liao)有一個(ge)粗(cu)糙界面。
(3)人造金剛石成長時的過飽和度大于天然金剛石,因而無論如何都可以預測人造金剛石的表面是較粗糙的,然而實際所觀察到的人造金剛石卻顯示出一個較光滑的界面。
天然金剛石與人造金剛石之間的形態差異,以及理論預見的晶體形態與實際觀察之間的差異是由生長單元大小不同所造成的。【詳細>>】
天然金剛石和人造金剛石形態的區別可概括如下:
小編總結了六招區分天然鉆石與人工鉆石(蘇(su)聯鉆(zhan)石、摩星(xing)石),希望對(dui)大家有幫助。
第一招(zhao):硬(ying)度(du)區分。天然鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)的莫(mo)氏硬(ying)度(du)為(wei)10,蘇聯鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)莫(mo)氏硬(ying)度(du)為(wei)8.5,而摩星石(shi)(shi)莫(mo)氏硬(ying)度(du)為(wei)9.25。
第二(er)招:化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)份(fen)。天然鉆石(shi)(shi)的化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)份(fen)是碳(tan),蘇聯鉆石(shi)(shi)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)份(fen)是二(er)氧化(hua)碳(tan),而(er)摩星石(shi)(shi)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)份(fen)是碳(tan)化(hua)硅。
第三招:熱探(tan)針反應。天然(ran)鉆(zhan)石會(hui)發出嘩(hua)(hua)嘩(hua)(hua)的(de)響聲,蘇聯(lian)鉆(zhan)石不會(hui)發出嘩(hua)(hua)嘩(hua)(hua)的(de)聲音,而摩星石會(hui)發出嘩(hua)(hua)嘩(hua)(hua)的(de)響聲,很容易以假亂真(zhen)。
第四招:導電性。天(tian)然鉆石(shi)與(yu)蘇聯鉆石(shi)不會(hui)(hui)導電,而摩星(xing)石(shi)偶而會(hui)(hui)反應。
第(di)五(wu)招:光學特性。天然鉆(zhan)石為單(dan)折(zhe)射率(lv),蘇聯(lian)鉆(zhan)石為單(dan)折(zhe)射率(lv),而摩星(xing)石為雙折(zhe)射率(lv)。
第六招:10倍放大鏡觀察。天(tian)然鉆石不(bu)僅拋(pao)光(guang)亮滑,而(er)(er)(er)且棱線銳利;蘇聯鉆石拋(pao)光(guang)很差,棱線常有挫鈍(dun);而(er)(er)(er)摩星石不(bu)僅棱線不(bu)銳利,而(er)(er)(er)且有重量。