[发明专利]一种超细金刚石的原生合成方法

说明书

本发明涉及人造金刚石技术领域，尤其为一种超细金刚石的原生合成方法，其方法包括如下步骤：将超细高纯石墨粉、超细Co基合金触媒粉末和分散溶剂混合，经高速混合湿法造粒机造粒，得到颗粒混合料，将颗粒混合料加入模具中压制得到芯柱；将所得芯柱置于高温真空炉中去除分散溶剂、氧等杂质；本发明合成的超细金刚石，其晶型以圆晶为主，晶面完整度高，可以提高超细金刚石单晶的纯度，合成的超细金刚石能够替代机械方法破碎得到的超细金刚石，成本低，满足精加工磨具的使用要求，所用的原料为超细粉料，普通机械混料方式无法混料均匀，同时采用湿法混料方式，添加无毒环保试剂，在保证混料均匀的要求下，满足生产安全标准。

技术领域

本发明涉及人造金刚石技术领域，具体为一种超细金刚石的原生合成方法。

背景技术

细颗粒金刚石单晶作为当今的超硬精细磨料，广泛应用于机械、电子、航天、光学仪器、石油、军工等领域和部门，是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想材料，尤其是40μm以细超细颗粒金刚石在磁头、激光发射器、特种光学玻璃、半导体基片和航空发动机等高精度的表面抛光磨削加工领域具有极大的应用需求，统计显示超细颗粒金刚石的年耗用量在20亿克拉以上，且以每年20％以上的速度迅速增长，市场潜力巨大。

目前在1～40μm粒度范围金刚石合成方面，尚存在一定的技术困难，还不能大规模有效地合成出粒度1～40μm的优质细颗粒金刚石单晶。现工业上所需的1～40μm的细颗粒金刚石，几乎都是以机械破碎的方法来制备。这样的方法需要花费大量的人力、物力和时间，而且经过破碎的金刚石，尽管经过适当的整形处理，仍然不能获得比例高的圆晶超细金刚石，且颗粒形状比较杂乱，成本较高，难以满足精密抛光的要求，为此我们提出一种可以开发出优质超细金刚石产品的超细金刚石原生合成方法来解决此问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细金刚石的原生合成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超细金刚石的原生合成方法，其方法包括如下步骤：

(1)准备Co基合金触媒粉末和高纯石墨粉，其中合金触媒粉末的成分为：Fe:30-60％,Ni：10～30％，Al：0.1～2％，Ti：0.1～2％，Cu：0.1～2％，Nb：0.1～2％，余量为Co，湿法混料分散剂选择为环保无毒试剂；

(2)将步骤(1)中的原料加入高速混合湿法造粒机中混合造粒，得到100目以内的细颗粒混合料；

(3)将步骤(2)所得的颗粒混合料加入模具中，采用四柱压机压制得到芯柱；

(4)将步骤(3)所得芯柱置于高温真空炉中，去除分散溶剂、氧等杂质，出炉后真空包装；

(5)将步骤(4)所得芯柱放入金刚石合成块中，然后将金刚石合成块放入六面顶压机中进行合成，实际合成压力和温度分别采用控制压力曲线及功率曲线完成，实际合成压力高于普通金刚石的合成压力，从而能够合成超细金刚石。

优选的，所述步骤(1)中，Co基合金触媒粉末和高纯石墨粉的目数均小于800目，且高纯石墨粉的杂质含量小于20ppm。

优选的，所述步骤(1)中，分散剂为碳酸二甲酯、正溴丙烷、乙二醇苯醚和丁二酸二甲酯中的任意一种或多种。

优选的，所述步骤(5)中，原生合成方法合成超细金刚石的实际合成压力比普通金刚石的合成压力高20％～40％。

优选的，所述步骤(5)中，六面顶压机的压力设定为：将六面顶压机以大于2MPa的速度从0加压到55～60MPa开始加热，停止加压，保持150～300秒后继续加压，并将压力在10～20秒内加压至80～85MPa，停止加压，保持20～100秒，再将压力在5～10秒内提高到100～110MPa，保持10～80秒，然后自然卸压完成。