[发明专利]提高金刚石微粉品质的激光加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学和激光技术领域，特别是涉及激光加工金刚石粉末的方法。

背景技术

金刚石是世界上最坚硬的物质，由于其硬度高，常用金刚石来做各种专用工具和模具。金刚石粉料是由金刚石、石墨、触媒金属和少量叶蜡石等组成的混合物，其中金刚石的粒度一般在1mm以下，与触媒金属结合比较紧密，具有不与酸碱强氧化剂反应被溶解的化学稳定性；石墨容易被强氧化剂氧化；金属容易被酸溶解；叶蜡石能与碱反应。这些杂质影响了金刚石本身的品质，同时对金刚石性能有重要的影响。激光技术是光学、机械和电子技术的复合学科，近年来发展很快。自从1960年出现了激光以来，已有二千多种波长的激光器实现了振荡，激光已在加工方面得到广泛应用，激光具有极高的能量密度，能在极短的时间内使材料加热、熔化、气化或者发生相变，从而达到加工或改性的目的。激光在人工合成金刚石方面已得到应用，这种激活机制不仅可以作用于气相，也可以直接作用于凝聚态。激光已被用来辐照气相、液相或固相含碳物质来合成金刚石。其中辐照气相即CVD法，利用激光碳源气体等反应物，通过化学气相沉积获得金刚石薄膜。

此外，激光在金刚石方面的应用类别有：激光在金刚石块体或薄膜上打孔，激光切割，激光焊接金刚石和工具，激光对金刚石表面研磨或抛光以及将金刚石微粉烧结成块体等热处理，修整金刚石砂轮等。

但是，在如何提高金刚石微粉品质的方面，主要采用的是化学等接触式加工金刚石微粉的方法，耗时间10余个小时，还存在环境污染，化学处理后还需要水洗，造成金刚石微粉的损耗较大，目前仍没有一种激光直接加工金刚石微粉提高品质的非接触式加工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高金刚石微粉品质的激光加工方法，该方法直接以低品质的普通金刚石微粉作为原料，激光能量通过扫描方式作用在金刚石微粉上，实现非接触式加工、损耗少、环保的金刚石微粉品质提高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：向一真空腔体中先后充入O₂和H₂；使用激光器，在1～10Pa的气压下，通过扫描方式将激光能量作用在真空腔体中震动盘上的金刚石微粉上，作用完毕，关闭激光器，然后向真空腔体中充入N₂至常压后取出金刚石微粉。

本发明与现有技术相比，其主要优点是：采用非接触式加工方式，直接以低品质的普通金刚石微粉作为原料，激光能量通过扫描方式作用在金刚石微粉上，使金刚石微粉品质提高，颜色由灰黄色变为淡黄色，金刚石微粉的杂质含量由2％以上降低到1％以下。并且，具有工艺简单、容易实施、处理加工速率快、金刚石微粉损耗少、不会污染环境等优点。

具体实施方式

本发明提供的提高金刚石微粉品质的激光加工的方法是：向一真空腔体中先后充入O₂和H₂；使用KrF准分子激光器(波长＝248nm)，在5Hz重复频率，250～350mJ的激光脉冲能量和1～10Pa的气压下，将激光能量通过光学光路导入到真空腔体中的己装盛在震动盘中的普通金刚石微粉上，激光能量通过扫描方式作用在金刚石微粉上，作用完毕，关闭激光器，向真空腔体中充入N₂至常压后取出在震动盘上的金刚石微粉。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

实施例1：

(1)将普通金刚石微粉装盛在腔体内的震动盘中，腔体抽气至10^-3Pa，以除去腔体内的空气，以保证后面处理腔体内气体的纯净；

(2)第一次激光能量扫描：向真空腔体中充入O₂，在250mJ的激光能量和1Pa的气压下，将激光能量通过光学光路导入到真空腔体中的已装盛在震动盘中的普通金刚石微粉上，激光能量通过扫描方式作用在金刚石微粉上，然后将真空腔体中的O₂抽走至10^-3Pa；

(3)第二次激光能量扫描：向真空腔体中充入H₂，在250mJ的激光能量和1Pa的气压下，将激光能量通过光学光路导入到真空腔体中的已装盛在震动盘中的普通金刚石微粉上，激光能量通过扫描方式作用在金刚石微粉上；

(4)作用完毕，关闭激光器，向真空腔体中充入N₂至常压后取出在震动盘上的金刚石微粉。

实施例2：

(1)同实施例1。