[發明專利]金剛石表面修飾處理方法及應用

有效

• 申請號: 202210753065.8
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN115041679B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 武璽旺;朱聰旭;龐文龍;丁義良;張世鋒;李偉祥;趙小超;黃少彬;張偉;陳永騫
• 申請（專利權）人: 河南黃河旋風股份有限公司
• 主分類號: B22F1/18
• 分類號: B22F1/18;B22F1/12;B22F5/00
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務所(普通合伙) 41122
• 代理人: 馬鵬鷂

本發明提供一種金剛石表面修飾處理方法及應用，包括：1)將氯化鈉、活性反應金屬粉、金屬合金粉混合，得表面修飾用混合粉，記作BSH粉；2)將BSH粉、金剛石粉混合，得金剛石改性混合粉，記作DGH粉；3)按照BSH粉、DGH粉、BSH粉的順序依次加入坩堝，形成反應前為類三明治分層結構的混合物料；4)將混合物料在真空條件下燒制，隨后隨爐冷卻；經清洗、超聲處理，干燥、過篩，得表面修飾金剛石粉。本發明反應條件簡單，相對較低溫度下能夠實現金剛石表面修飾，反應過程可控，操作方便，反應快捷，能耗低。能夠在簡單環保條件下，制備出具有修飾的金剛石顆粒及金剛石工具，此金剛石工具可應用于機械加工等領域。

技術領域

本發明涉及金剛石表面處理及制品技術領域，具體涉及一種金剛石表面修飾處理方法及應用。

背景技術

金剛石具備超硬、低膨脹、輕質、絕緣等眾多優良特性使其能廣泛應用于機械、建材、冶金等領域。目前，人造金剛石已經替代了世界上絕大多數的工業用金剛石，顆粒狀金剛石是優良的磨削材料，用金剛石顆粒制作各種鋸片和鉆頭等工具的應用越發普遍，制作方式主要以鑲嵌金剛石為主。鑲嵌金剛石是以樹脂、陶瓷或金屬作為結合劑固定金剛石，最后制備成不同結構以滿足不同需求。

金剛石工具在工作過程中，金屬胚料磨損后金剛石會暴露在工具表面，憑借金剛石的高硬度來提高金剛石工具的綜合性能。由于金剛石與大部分胎體材料之間存在較高的界面能，因此金剛石顆粒與胎體材料的結合力較差，金剛石在受到切削力時容易與基體分離并脫落，極大地降低了金剛石工具的使用壽命以及加工效率，導致金剛石工具無法進入高端市場。

為了提高金剛石工具的綜合性能，常采用物理或化學方法在金剛石顆粒表面包覆一層金屬或合金，來降低金剛石與基體材料之間的界面能，使其與胎體能夠有較好的結合力，減少金剛石工具工作過程中金剛石的脫落。此外，金剛石表面修飾金屬層還有防護作用，可以避免金剛石顆粒直接與外界接觸，從而防止金剛石顆粒在高溫燒結時石墨化；金剛石顆粒鍍覆金屬后還能提高鋸片的硬度，從而提高金剛石工具的使用性能。

隨著科研技術的進步，金剛石金屬化的技術越來越多，鍍層種類不斷豐富，金剛石工具也得到了不斷地優化，各種鍍覆金剛石工具得到廣泛的工業應用。目前國內外金剛石顆粒表面金屬化常用的方法有化學鍍、真空蒸鍍和磁控濺射等。這些方法存在在金剛石表面形成的金屬層與金剛石基體之間為物理結合，金剛石與胎體金屬之間的結合性能提高不大，另外目前的金剛石表面金屬化方法存在設備昂貴、制備流程復雜、制備成本高等問題，難以批量生產。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種金剛石表面修飾處理方法及應用，能夠在簡單環保條件下，制備出具有修飾的金剛石顆粒及金剛石工具，此金剛石工具可應用于機械加工等領域。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種金剛石表面修飾處理方法，包括如下步驟：

步驟1，將氯化鈉、活性反應金屬粉、金屬合金粉混合并研磨，得到表面修飾用混合粉，記作BSH粉；

步驟2，按照BSH粉：金剛石粉＝10：1的質量比，稱取各原料，混合后攪拌處理，得到金剛石改性混合粉，記作DGH粉；

步驟3，按照BSH粉、DGH粉、BSH粉的順序依次加入到坩堝中，形成反應前為類三明治分層結構的混合物料A，其中，BSH粉：DGH粉：BSH粉的質量比為1：4：1；

步驟4，將步驟3的混合物料A在真空條件下燒制，燒制結束后隨爐冷卻；將冷卻后的樣品經清洗、超聲處理后，干燥、過篩，得到表面修飾金剛石粉。

所述步驟1中氯化鈉：活性反應金屬粉：金屬合金粉的質量比為8～12：0.8～2.0：0.2；所述活性反應金屬粉為分析純，粒徑為1～10μm；金屬合金粉的粒徑為5μm；氯化鈉為分析純；金剛石粉為過40目～50目的金剛石單晶粉。