[發明專利]提高金剛石微粉品質的激光加工方法

有效

• 申請號: 200710168896.4
• 申請日: 2007-12-14
• 公開（公告）號: CN101254917A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 周建;劉桂珍;王琳;郭麗玲;歐陽世翕
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B31/06
• 分類號: C01B31/06;B01J19/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及材料科學和激光技術領域，特別是涉及激光加工金剛石粉末的方法。

背景技術

金剛石是世界上最堅硬的物質，由于其硬度高，常用金剛石來做各種專用工具和模具。金剛石粉料是由金剛石、石墨、觸媒金屬和少量葉蠟石等組成的混合物，其中金剛石的粒度一般在1mm以下，與觸媒金屬結合比較緊密，具有不與酸堿強氧化劑反應被溶解的化學穩定性；石墨容易被強氧化劑氧化；金屬容易被酸溶解；葉蠟石能與堿反應。這些雜質影響了金剛石本身的品質，同時對金剛石性能有重要的影響。激光技術是光學、機械和電子技術的復合學科，近年來發展很快。自從1960年出現了激光以來，已有二千多種波長的激光器實現了振蕩，激光已在加工方面得到廣泛應用，激光具有極高的能量密度，能在極短的時間內使材料加熱、熔化、氣化或者發生相變，從而達到加工或改性的目的。激光在人工合成金剛石方面已得到應用，這種激活機制不僅可以作用于氣相，也可以直接作用于凝聚態。激光已被用來輻照氣相、液相或固相含碳物質來合成金剛石。其中輻照氣相即CVD法，利用激光碳源氣體等反應物，通過化學氣相沉積獲得金剛石薄膜。

此外，激光在金剛石方面的應用類別有：激光在金剛石塊體或薄膜上打孔，激光切割，激光焊接金剛石和工具，激光對金剛石表面研磨或拋光以及將金剛石微粉燒結成塊體等熱處理，修整金剛石砂輪等。

但是，在如何提高金剛石微粉品質的方面，主要采用的是化學等接觸式加工金剛石微粉的方法，耗時間10余個小時，還存在環境污染，化學處理后還需要水洗，造成金剛石微粉的損耗較大，目前仍沒有一種激光直接加工金剛石微粉提高品質的非接觸式加工方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種提高金剛石微粉品質的激光加工方法，該方法直接以低品質的普通金剛石微粉作為原料，激光能量通過掃描方式作用在金剛石微粉上，實現非接觸式加工、損耗少、環保的金剛石微粉品質提高。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：向一真空腔體中先后充入O₂和H₂；使用激光器，在1～10Pa的氣壓下，通過掃描方式將激光能量作用在真空腔體中震動盤上的金剛石微粉上，作用完畢，關閉激光器，然后向真空腔體中充入N₂至常壓后取出金剛石微粉。

本發明與現有技術相比，其主要優點是：采用非接觸式加工方式，直接以低品質的普通金剛石微粉作為原料，激光能量通過掃描方式作用在金剛石微粉上，使金剛石微粉品質提高，顏色由灰黃色變為淡黃色，金剛石微粉的雜質含量由2％以上降低到1％以下。并且，具有工藝簡單、容易實施、處理加工速率快、金剛石微粉損耗少、不會污染環境等優點。

具體實施方式

本發明提供的提高金剛石微粉品質的激光加工的方法是：向一真空腔體中先后充入O₂和H₂；使用KrF準分子激光器(波長＝248nm)，在5Hz重復頻率，250～350mJ的激光脈沖能量和1～10Pa的氣壓下，將激光能量通過光學光路導入到真空腔體中的己裝盛在震動盤中的普通金剛石微粉上，激光能量通過掃描方式作用在金剛石微粉上，作用完畢，關閉激光器，向真空腔體中充入N₂至常壓后取出在震動盤上的金剛石微粉。

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但不限定本發明。

實施例1：

(1)將普通金剛石微粉裝盛在腔體內的震動盤中，腔體抽氣至10^-3Pa，以除去腔體內的空氣，以保證后面處理腔體內氣體的純凈；

(2)第一次激光能量掃描：向真空腔體中充入O₂，在250mJ的激光能量和1Pa的氣壓下，將激光能量通過光學光路導入到真空腔體中的已裝盛在震動盤中的普通金剛石微粉上，激光能量通過掃描方式作用在金剛石微粉上，然后將真空腔體中的O₂抽走至10^-3Pa；

(3)第二次激光能量掃描：向真空腔體中充入H₂，在250mJ的激光能量和1Pa的氣壓下，將激光能量通過光學光路導入到真空腔體中的已裝盛在震動盤中的普通金剛石微粉上，激光能量通過掃描方式作用在金剛石微粉上；

(4)作用完畢，關閉激光器，向真空腔體中充入N₂至常壓后取出在震動盤上的金剛石微粉。

實施例2：

(1)同實施例1。