金剛石通常被稱也就是我們常說的鉆石，它是一種由純碳組成的礦物，也是自然界中最堅(jiān)硬的東西。18世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)高貴的金剛石實(shí)際上是碳的同素異體。從那時起，制備人造金剛石已經(jīng)成為許多科學(xué)家的榮耀和夢想。

石墨一個世紀(jì)后 —— 發(fā)現(xiàn)了碳的另一種單質(zhì)形式，人們試圖模擬自然過程，使石墨在超高溫高壓環(huán)境下變成金剛石。

人造金剛石也廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和工藝行業(yè)。

制造過程難度大

切片刀中的金剛石微粉是當(dāng)今世界上硬度最高的磨料。它通過粉碎大顆粒金剛石獲得不同尺寸和晶型的金剛石微粉。

刀片中的金剛石微粉具有硬度高、耐磨性好、韌性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

金剛石微粉的顆粒尺寸可分為微米、亞微米和納米。與粗顆粒相比，其表面官能團(tuán)更大，因此在生產(chǎn)過程中，顆粒之間的力大大增加。此外，隨著粒度的細(xì)化，顆粒本身的缺陷減少，強(qiáng)度必然會增加。

由此可見，金剛石微粉的生產(chǎn)過程相當(dāng)困難，不僅是顆粒細(xì)化的過程，還伴隨著晶體結(jié)構(gòu)和表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化。

因此，金剛石微粉的生產(chǎn)過程是一個涉及機(jī)械、粉末工程、機(jī)械、物理化學(xué)、現(xiàn)代儀器和測試技術(shù)的工程技術(shù)問題。

微粉的制造

隨著尖端技術(shù)和高端制造業(yè)的發(fā)展，許多精密設(shè)備的表面清潔度要求很高，如計(jì)算機(jī)磁盤、磁頭、光通信設(shè)備、光學(xué)晶體、半導(dǎo)體基板等設(shè)備，需要精密拋光加工，如果表面有任何凹凸、劃痕或附著異物，設(shè)計(jì)的精度和性能不能保證。

金剛石微粉是由粗顆粒單晶金剛石破碎分級而成。

破碎方法

一般來說，將適度粗粒的材料破碎到微米或亞微米粒度有兩種基本方法，即機(jī)械沖擊和氣流破碎。

滾筒球磨機(jī)是一種以機(jī)械壓碎為主，具有適當(dāng)?shù)退贈_擊的破碎設(shè)備。就方法而言，用球磨機(jī)破碎金剛石生產(chǎn)金剛石微粉是最常用的方法。球磨破碎法在我國金剛石微粉生產(chǎn)中使用多年，取得了令人滿意的效果。

但由于生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)，已被氣流破碎機(jī)取代，氣流破碎機(jī)以壓縮空氣為工作介質(zhì)，壓縮空氣通過特殊的超音速噴嘴高速噴射到破碎室，氣流攜帶材料高速運(yùn)動，使材料與材料產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞、摩擦和剪切，達(dá)到破碎的目的。

根據(jù)動能公式，動能的大小與質(zhì)量和速度的平方成正比。當(dāng)作用在顆粒上的力大于其破壞應(yīng)力時，就會產(chǎn)生破碎。高速沖擊碰撞碎了顆粒的體積，而剪切和研磨使顆粒產(chǎn)生了表面破碎。這種破碎方法非常有利于金剛石微粉的生產(chǎn)，因?yàn)樗梢援a(chǎn)生理想的顆粒形狀。氣流破碎機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是不受機(jī)械線速度的限制，能產(chǎn)生較高的氣流速度，特別是超音速氣流破碎機(jī)能產(chǎn)生數(shù)倍于音速的流速，因此能產(chǎn)生巨大的動能，更容易獲得微米和亞微米超細(xì)粉。從破碎原理來看，該模型用于金剛石微粉的生產(chǎn)更有前途。

氣流粉碎機(jī)

分級方法

粒度分類是金剛石微粉生產(chǎn)過程中一個非常重要的過程。它涉及到金剛石微粉的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。目前，我國最廣泛使用的金剛石微粉粒度分類法是自然沉降法與離心法相結(jié)合的工藝生產(chǎn)微粉。

顆粒圖像分析儀

自然沉降法是一種直接應(yīng)用斯托克斯定律的分選方法。根據(jù)粒徑不同的原理，通過控制沉降高度和沉降時間來分級粒度。雖然設(shè)備簡單，操作方便，質(zhì)量穩(wěn)定，但生產(chǎn)周期長，勞動效率低。

離心法本質(zhì)上是一種沉降法。它將沉降槽放置在高速旋轉(zhuǎn)的圓盤中，以加快顆粒的沉降速度，從而大大縮短測量時間，提高測量精度，使超細(xì)顆粒的檢測成為可能。離心粒度分析儀目前的速度超過2000轉(zhuǎn)/分鐘，下限為納米。

15nm金剛石微粉離心粒度分析儀的檢測結(jié)果

微粉類型

單晶金剛石 ?國內(nèi)金剛石微粉多為Ｉ由于型材的單晶金剛石為原料Ｉ型材的固有特性：雜質(zhì)含量高，強(qiáng)度低，不能滿足高端市場對金剛石微粉的產(chǎn)品要求。

國內(nèi)少數(shù)金剛石微粉生產(chǎn)廠家以二型或三型單晶金剛石為原料生產(chǎn)金剛石微粉。根據(jù)市場反饋，該微粉的加工效率遠(yuǎn)大于普通金剛石微粉，耐磨性提高30%以上。

目前，分片刀產(chǎn)品多采用二型或三型磨料，切割鋒利性較高。

多晶金剛石多晶金剛石微粉以脆性為特征，顆粒形狀不規(guī)則,表面粗糙不均勻。當(dāng)顆粒承受應(yīng)力時，其脆性會導(dǎo)致顆粒破裂，從而產(chǎn)生新的尖銳切割點(diǎn)，具有更好的自銳度。