[發(fā)明專利]一種金剛石的改性方法及納米金屬粉改性金剛石

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811072474.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN110935874A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方海;嚴(yán)春銀;翁佑發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄂州市金鋒超硬材料有限公司
• 主分類號(hào): B22F1/02
• 分類號(hào): B22F1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種金剛石的改性方法，包括下述步驟：S1：混料：按比例稱取納米金屬粉和金剛石，放入混料機(jī)進(jìn)行混合，得到納米金屬粉?金剛石混合物；S2：熱處理：將納米金屬粉?金剛石混合物放入真空燒結(jié)爐中加熱燒結(jié)，得到表面處理的金剛石粉末；S3：清洗：使用清洗劑將表面處理的金剛石粉末進(jìn)行清洗并烘干，烘干后得到納米金屬粉改性金剛石。本發(fā)明還涉及納米金屬粉改性金剛石。本發(fā)明的改性方法得到的納米金屬粉改性金剛石能夠大幅度地提高與金屬胎體材料的結(jié)合力；燒結(jié)溫度的降低，有效地減少了金剛石在高溫環(huán)境下的石墨化問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金剛石表面金屬改性的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金剛石的改性方法及納米金屬粉改性金剛石。

背景技術(shù)

金剛石俗稱″金剛鉆″。也即鉆石的原身，它是一種由碳元素組成的礦物，是碳元素的同素異形體。金剛石是自然界中天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業(yè)中的切割工具等。

金剛石工具是指用金剛石的顆粒或粉末作為主要元素的一類產(chǎn)品，常用于建筑工程，陶瓷、石材加工等領(lǐng)域。目前，金剛石工具多用粉末冶金法生產(chǎn)，燒結(jié)溫度一般高達(dá)900度，在常溫常壓下，金剛石為亞穩(wěn)定態(tài)，其耐熱性不高。另外，金剛石與大部分金屬、陶瓷等材料界面之間性能差異較大，界面能較高，使金剛石與金屬基的胎體材料之間潤(rùn)濕性不高，受到磨削沖擊容易脫落，影響金剛石工具的使用壽命。因而，它的高效利用一直是人們關(guān)注的話題。

在金剛石表面形成一層過渡物質(zhì)，提高其與胎體材料的潤(rùn)濕性，從而提高對(duì)金剛石把持力，是金剛石高效利用的一個(gè)方向。目前，常用的過渡物質(zhì)即金屬膜，即在金剛石表面包覆金屬或合金。常用的制作金屬膜的方法包括化學(xué)鍍與電鍍結(jié)合法、真空鍍法、鹽浴鍍法、真空微蒸發(fā)鍍、真空物理氣相鍍和物理化學(xué)氣相鍍等，但這些鍍覆方法普遍存在著鍍覆層與金剛石結(jié)合不牢固致使胎體對(duì)金剛石的把持力不夠、金屬層與金剛石熱處理燒結(jié)中溫度過高導(dǎo)致金剛石石墨化、成本較高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金剛石的改性方法及納米金屬粉改性金剛石，本改性方法得到的金剛石能夠大幅度地提高與金屬胎體材料的結(jié)合力；燒結(jié)溫度的降低，有效地減少了金剛石在高溫環(huán)境下的石墨化問題。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種金剛石的改性方法，包括下述步驟：

S1：混料：按比例稱取納米金屬粉和金剛石，放入混料機(jī)進(jìn)行混合，得到納米金屬粉-金剛石混合物；

S2：熱處理：將納米金屬粉-金剛石混合物放入真空燒結(jié)爐中加熱燒結(jié)，得到表面處理的金剛石粉末；

S3：清洗：使用清洗劑將表面處理的金剛石粉末進(jìn)行清洗并烘干，烘干后得到納米金屬粉改性金剛石。

優(yōu)選地，步驟S1中，納米金屬粉與金剛石的比例為1∶1-10000。采用本比例范圍的原因在于：納米金屬粉量太少時(shí)，與金剛石表面接觸的納米粉則太少；納米金屬粉量太多時(shí)，則許多未與金剛石接觸的納米金屬粉會(huì)燒結(jié)，造成浪費(fèi)。

優(yōu)選地，所述納米金屬粉的尺寸為100-300nm，所述納米金屬粉為納米鎢粉、納米鉬粉，納米鐵粉，納米銅粉、納米鎳粉或納米合金粉，所述納米合金粉為納米不銹鋼粉。此粒徑范圍的納米金屬粉熔點(diǎn)較低，可以在金剛石未損傷的條件下，與金剛石表面結(jié)合。如果金屬納米粉體尺寸太小，活性很高，與金剛石混合過程中極易氧化，不利于大規(guī)模混料。

優(yōu)選地，步驟S1中，混合時(shí)間為30-60min，混合速度為0-200r/min，混合溫度為0-100℃。混合速度太快易造成發(fā)熱，太慢則效果不太好。混合溫度太高易引起粉末自燃。

優(yōu)選地，步驟S2包括下述步驟：