金剛石俗稱“金(jin)(jin)(jin)剛鉆”,也就是我們(men)常說的(de)(de)鉆石,它是一種由純碳(tan)組(zu)(zu)成(cheng)的(de)(de)礦(kuang)物(wu),也是自(zi)然界中最堅硬的(de)(de)物(wu)質。自(zi)18世紀證實了(le)金(jin)(jin)(jin)剛石是由純碳(tan)組(zu)(zu)成(cheng)的(de)(de)以(yi)后,人(ren)(ren)們(men)就開始(shi)了(le)對人(ren)(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石的(de)(de)研究(jiu),只是在(zai)20世紀50年代(dai)通過高壓研究(jiu)和高壓實驗技術的(de)(de)進展(zhan),才獲得真(zhen)正的(de)(de)成(cheng)功(gong)和迅速的(de)(de)發展(zhan),人(ren)(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石亦被廣泛應用(yong)于各種工(gong)業,工(gong)藝行(xing)業。本期(qi)專(zhuan)題就由小編給大(da)家介(jie)紹一下人(ren)(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石以(yi)及金剛石工具的有關(guan)知識吧。
1、制造樹脂結合劑磨(mo)具或研磨(mo)用(yong)等。
2、制造金屬結合(he)劑磨(mo)具(ju)、陶瓷結合(he)劑磨(mo)具(ju)或研磨(mo)用等。
3、制造一般地層(ceng)地質鉆(zhan)探鉆(zhan)頭、半導體及非金屬材料切割加工(gong)工(gong)具(ju)等。
4、制造硬地層地質鉆頭、修(xiu)正(zheng)工(gong)(gong)具及非金屬硬脆性(xing)材(cai)料加工(gong)(gong)工(gong)(gong)具等。
5、樹脂、陶瓷結合劑磨具(ju)或研(yan)磨等。
6、金屬結合劑磨(mo)具、電鍍制品。鉆探工具或研磨(mo)等(deng)。
7、劇切、鉆探及修正工具等。【詳細>>】
直接法
人造金剛石或利(li)用(yong)瞬時靜態超高(gao)壓高(gao)溫技(ji)(ji)術,或(huo)動態超高(gao)壓高(gao)溫技(ji)(ji)術,或(huo)兩者的混(hun)合技(ji)(ji)術,使石墨等碳(tan)質原料(liao)從固(gu)態或(huo)熔融態直接(jie)轉變成金剛(gang)石,這種方法得到的金剛石是微(wei)米尺寸的多晶粉末。
熔媒法
人造金剛石用靜態超(chao)高壓(ya)(ya)(50~100kb,即(ji)5~10GPa) 和(he)高溫(1100~3000°C)技術通過(guo)石(shi)墨等(deng)碳質原料和(he)某些金(jin)(jin)屬(合(he)金(jin)(jin))反應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)金(jin)(jin)剛石(shi),其典型(xing)晶(jing)態為立方體(ti)(六(liu)面體(ti))、八面體(ti)和(he)六(liu)-八面體(ti)以及它(ta)們的(de)(de)過(guo)渡形態。在(zai)工(gong)業上(shang)顯出重要(yao)應(ying)(ying)用(yong)價值的(de)(de)主要(yao)是靜壓(ya)(ya)熔媒法。采(cai)用(yong)這種(zhong)方法得(de)到的(de)(de)磨料級人造金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)(de)產量已(yi)超過(guo)天然金(jin)(jin)剛石(shi),有待進(jin)(jin)一(yi)步(bu)(bu)解(jie)決的(de)(de)問(wen)題(ti)是增(zeng)大粗(cu)粒比,提(ti)高轉化(hua)率和(he)改(gai)(gai)善晶(jing)體(ti)質量。目前(qian)正在(zai)實(shi)驗室中用(yong)靜壓(ya)(ya)熔媒法研究優質大顆(ke)粒單晶(jing)金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)。加晶(jing)種(zhong)外延生(sheng)長法曾得(de)到重1克(ke)拉左(zuo)(zuo)右的(de)(de)大單晶(jing);用(yong)一(yi)般試(shi)驗技術略加改(gai)(gai)進(jin)(jin)后,曾得(de)到2~4毫米左(zuo)(zuo)右的(de)(de)晶(jing)體(ti)。采(cai)用(yong)這種(zhong)方法還生(sheng)長和(he)燒(shao)結出大顆(ke)粒多晶(jing)金(jin)(jin)剛石(shi),后者在(zai)工(gong)業上(shang)已(yi)獲得(de)一(yi)定的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong),其關鍵(jian)問(wen)題(ti)在(zai)于進(jin)(jin)一(yi)步(bu)(bu)提(ti)高這種(zhong)多晶(jing)金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)(de)抗壓(ya)(ya)強(qiang)度、抗沖擊強(qiang)度、耐(nai)磨性(xing)和(he)耐(nai)熱性(xing)等(deng)綜合(he)性(xing)能。
外延法
人造金剛石是利用熱解和電解某些含碳(tan)物質時析出的碳(tan)源(yuan)在金剛石晶種(zhong)或某些起基底(di)作用的物質上(shang)進(jin)行外(wai)延生長而成的。
武茲反應法
讓四氯化碳和鈉在(zai)700℃反應(ying),生成金剛(gang)石(shi)。但是同時(shi)會生成大(da)量的石(shi)墨(mo)。
形成機制
主要有下述幾種學(xue)說(shuo):溶劑(ji)(ji)學(xue)說(shuo)認(ren)為所用金(jin)(jin)屬(合金(jin)(jin))起著碳的(de)(de)溶劑(ji)(ji)作用;催化(hua)(hua)學(xue)說(shuo)則認(ren)為是(shi)一(yi)種催化(hua)(hua)劑(ji)(ji);固相轉變學(xue)說(shuo)則強調石(shi)墨晶(jing)體無(wu)需(xu)斷鍵(jian)解體,經(jing)過(guo)簡(jian)(jian)單(dan)形(xing)變就形(xing)成(cheng)金(jin)(jin)剛石(shi)晶(jing)體。但這(zhe)三種典型學(xue)說(shuo)所提出(chu)模型往(wang)往(wang)同(tong)一(yi)些主要實驗(yan)現象(xiang)和規律相矛盾。因此,出(chu)現了溶劑(ji)(ji)-催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)、催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)-溶劑(ji)(ji)、熔(溶)劑(ji)(ji)-觸(chu)媒(mei)(簡(jian)(jian)稱為熔媒(mei))等學(xue)說(shuo)進一(yi)步探討(tao)所用金(jin)(jin)屬(合金(jin)(jin))的(de)(de)作用。總(zong)的(de)(de)說(shuo)來,人造金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)(de)形(xing)成(cheng)機制尚是(shi)一(yi)個仍在探討(tao)中(zhong)的(de)(de)復雜問題。
相關熱力學
在三校合編的《無機化學》(第四版第236頁第9行左(zuo)數第16個字(zi)開始,明確(que)提到 :
據查,在高壓下石墨轉化為金剛石是放熱的!溫度低反而有利于轉化。【詳細>>】
摩(mo)氏硬(ying)度(du)10,新摩(mo)氏硬(ying)度(du)15,顯微硬(ying)度(du)10000kg/mm2,顯微硬(ying)度(du)比石英高1000倍,比剛(gang)玉高150倍。金(jin)剛(gang)石硬度(du)具(ju)有方向性,八面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬度(du)大于菱(ling)形十二面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬度(du),菱(ling)形十二面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬度(du)大于六面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬度(du)。
依照摩氏硬度標準(Mohs hardness scale)共分10級,鉆石(金剛石)為最高級第10級;如小刀其硬(ying)度約(yue)為(wei)5.5、銅幣(bi)約(yue)為(wei)3.5至(zhi)4、指甲(jia)約(yue)為(wei)2至(zhi)3、玻(bo)璃硬(ying)度為(wei)6。
一、按切割材料分:
1、建筑結構類切割:分為切割(ge)混(hun)凝土(tu)用、切(qie)割(ge)瀝青用、切(qie)割磚用。2、切割(ge)石材用:分(fen)為切(qie)割(ge)花崗巖、大(da)理石、砂巖、板(ban)巖。3、切(qie)割裝飾(shi)材料瓷(ci)磚用:切割瓷磚(zhuan)用、切割玻璃用。
二、按(an)制造(zao)工藝分:
1、焊接:激光焊產品、高頻焊接產品。2、燒(shao)結:冷壓、熱壓(ya)。
三、按使用機器分:云石機、角磨機;馬路(lu)鋸、馬路(lu)切割機用;臺鋸(ju)用;石材鋸(ju)用;手持鋸用;墻鋸(ju)用;大功率的平面鋸用。【詳細>>】
1、開眼(yan)時應(ying)慢速轉動,待孔深度(du)到達10-15mm以(yi)后,再逐漸(jian)轉入全運轉。鑿巖過程,要按(an)孔(kong)位(wei)設計(ji)使釬桿直線(xian)前進,并位(wei)于(yu)孔(kong)心。
2、鑿巖時應合理試駕軸推力。軸推力過小,機器產生回跳,振(zhen)動增大,鑿巖效率降低(di);軸推(tui)力過(guo)大大,釬子(zi)頂緊眼(yan)底,使機器超負荷(he)下運轉(zhuan),易過(guo)早(zao)磨損零件,使鑿巖速度減慢(man)。
3、鑿巖機卡釬時,應減軸推力,即可逐步趨于正常。若(ruo)無效,應立即停(ting)機。先使用扳手(shou)慢(man)慢(man)轉(zhuan)(zhuan)動釬(han)桿,再開氣壓(ya)使釬(han)子慢(man)慢(man)轉(zhuan)(zhuan)動,禁止用敲(qiao)打釬(han)桿辦法處(chu)理。
4、經常觀察排粉情況。排粉正常時,泥漿順孔口徐(xu)徐(xu)流(liu)出;反之,要強力吹(chui)孔。若仍無(wu)效,應檢(jian)查釬子水(shui)(shui)孔釬尾狀態,再檢(jian)查水(shui)(shui)針情(qing)況,更換損壞零件(jian)。
5、要注意觀察注油儲量出油情況,調節好注油量。無油作業時,容易使零(ling)件過(guo)早磨損。當潤滑(hua)油過(guo)多時,會造成工作面(mian)污染。
6、操作時應注意機器聲響,觀察其運轉情況,發現問(wen)題,及時處理。
7、注(zhu)意釬(han)子工(gong)作狀態,出現異常及時更(geng)換。
8、操作向上式鑿巖機時應注意氣腿給氣量,防止鑿巖機上下擺動造成事故。氣腿(tui)支撐點要可(ke)靠。手握機器時不能(neng)過(guo)緊更不能(neng)騎氣腿(tui)上以防止傷(shang)人損機。
9、要注意巖石情況,避免沿層理、節理裂隙穿孔,禁(jin)止打殘眼(yan),隨時觀察有無(wu)冒頂、片幫危(wei)險。
10、要有效使用開孔功能。鉆孔過程,有一個重要(yao)環節開(kai)孔(kong)(kong),開(kai)孔(kong)(kong)用(yong)降低(di)了(le)沖擊壓(ya)力固定推進壓(ya)力來完成。推進壓(ya)力應當盡(jin)可能小些,以便于(yu)傾(qing)斜度非常(chang)大巖面上開(kai)孔(kong)(kong),同時也(ye)可避免鉆桿(gan)產(chan)生(sheng)彎曲。【詳細>>】
(1)溶劑的不同(tong),天然金剛石(shi)是從硅酸(suan)鹽溶(rong)(rong)液中生長的,在(zai)其(qi)中碳的溶(rong)(rong)解(jie)度非常低,而人(ren)(ren)造(zao)金剛石(shi)是從金屬熔體(ti)中生長出(chu)來的,其(qi)中碳的溶(rong)(rong)解(jie)度比硅酸(suan)鹽高得多。正如:α=ε(1-X2s)-(lnXs+c)方程所(suo)表示的那(nei)樣,“溶(rong)(rong)解(jie)度越(yue)高,α值越(yue)小(xiao)”,這樣固液界(jie)面就粗糙,所(suo)以對于(yu)人(ren)(ren)造(zao)金剛石(shi),小(xiao)面的生長比預期得要少。
上式中α——Jackson因子
ε——取向(xiang)因子(zi)
Xs——溶液中溶質的密度
C——常數取(qu)1—2.5
(2)天然金剛石(shi)的生長溫度(du)(估計1000—1300°C)比(bi)人造(zao)金剛(gang)石(shi)(1400°C以上)低(di),生長溫度(du)越低(di),α值越小。因此,對于人造(zao)金剛(gang)石(shi)能預料(liao)有一個(ge)粗(cu)糙界面。
(3)人造金剛石成長時的過飽和度大于天然金剛石,因而無論如何都可以預測人造金剛石的表面是較粗糙的,然而實際所觀察到的人造金剛石卻顯示出一個較光滑的界(jie)面。
天然金剛石與人造金剛石之間的形態差異,以及理論預見的晶體形態與實際觀察之間的差異是由生長單元大小不同所造成的。【詳細>>】
天然金剛石和人(ren)造金剛(gang)石形態的區別可概括如下:
小編總結了六招區分天然鉆石與人工鉆石(蘇聯鉆石、摩星(xing)石),希望(wang)對大(da)家有(you)幫助。
第一招:硬度(du)區分。天然(ran)鉆石的莫(mo)氏(shi)硬度(du)為(wei)10,蘇聯鉆石莫(mo)氏(shi)硬度(du)為(wei)8.5,而摩星(xing)石莫(mo)氏(shi)硬度(du)為(wei)9.25。
第(di)二(er)招:化(hua)學成份。天然鉆(zhan)石(shi)的化(hua)學成份是(shi)碳,蘇聯鉆(zhan)石(shi)化(hua)學成份是(shi)二(er)氧化(hua)碳,而摩星石(shi)化(hua)學成份是(shi)碳化(hua)硅。
第三招:熱探針反(fan)應。天然鉆(zhan)石會發(fa)出(chu)嘩嘩的(de)響聲(sheng),蘇聯鉆(zhan)石不會發(fa)出(chu)嘩嘩的(de)聲(sheng)音,而摩(mo)星石會發(fa)出(chu)嘩嘩的(de)響聲(sheng),很容易以假亂真。
第(di)四招(zhao):導電性。天然(ran)鉆石(shi)與蘇(su)聯(lian)鉆石(shi)不(bu)會導電,而摩星石(shi)偶(ou)而會反(fan)應。
第五招:光學(xue)特性。天(tian)然鉆(zhan)石(shi)為(wei)(wei)單(dan)折射(she)率,蘇聯鉆(zhan)石(shi)為(wei)(wei)單(dan)折射(she)率,而摩星石(shi)為(wei)(wei)雙折射(she)率。
第六(liu)招:10倍(bei)放(fang)大鏡觀(guan)察。天(tian)然(ran)鉆石(shi)(shi)不(bu)僅(jin)拋光亮滑,而(er)且棱線銳利;蘇(su)聯鉆石(shi)(shi)拋光很差,棱線常有(you)挫鈍;而(er)摩星(xing)石(shi)(shi)不(bu)僅(jin)棱線不(bu)銳利,而(er)且有(you)重(zhong)量(liang)。