金剛石俗(su)稱“金(jin)剛(gang)鉆(zhan)”,也就(jiu)是(shi)我們(men)(men)常說的(de)鉆(zhan)石,它(ta)是(shi)一種由(you)純(chun)碳組成(cheng)的(de)礦物(wu),也是(shi)自然界中(zhong)最堅硬的(de)物(wu)質。自18世(shi)紀證實(shi)了金(jin)剛(gang)石是(shi)由(you)純(chun)碳組成(cheng)的(de)以(yi)后,人(ren)們(men)(men)就(jiu)開始了對人(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)石的(de)研究,只是(shi)在20世(shi)紀50年代通(tong)過高(gao)壓(ya)研究和高(gao)壓(ya)實(shi)驗技術的(de)進展,才獲得(de)真正的(de)成(cheng)功(gong)和迅速的(de)發展,人(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)石亦被廣泛(fan)應用(yong)于(yu)各(ge)種工業,工藝行業。本期專題就(jiu)由(you)小編給大家介紹一下(xia)人(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)石以(yi)及(ji)金剛石工具的有關知識吧。
1、制造樹脂結合(he)劑磨(mo)具或研磨(mo)用(yong)等。
2、制造金屬結合(he)劑(ji)磨(mo)具、陶瓷(ci)結合(he)劑(ji)磨(mo)具或研磨(mo)用等。
3、制造一般地層地(di)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(deng)。
4、制造硬地層地質(zhi)鉆頭、修正工具(ju)及非金(jin)屬硬脆性(xing)材(cai)料加工工具(ju)等。
5、樹脂、陶瓷結合劑磨具或研磨等(deng)。
6、金屬結合劑磨具、電(dian)鍍制品。鉆探工具或研磨等。
7、劇切、鉆探及修正工具等。【詳細>>】
直接法
人造金剛石或利用瞬時靜態(tai)(tai)超高壓高溫技術(shu),或動態(tai)(tai)超高壓高溫技術(shu),或兩者的混合技術(shu),使石墨等碳(tan)質原料從(cong)固態(tai)(tai)或熔融態(tai)(tai)直(zhi)接轉變成金剛石,這種方法得(de)到(dao)的金剛(gang)石(shi)是微(wei)米(mi)尺寸(cun)的多晶粉(fen)末。
熔媒法
人造金剛石用靜態超(chao)高(gao)壓(ya)(ya)(50~100kb,即5~10GPa) 和高(gao)溫(wen)(1100~3000°C)技術通過(guo)石(shi)墨等碳質原(yuan)料和某些金屬(合(he)金)反應生(sheng)成金剛(gang)石(shi),其典(dian)型晶(jing)(jing)(jing)態為立方體(ti)(ti)(六面體(ti)(ti))、八(ba)面體(ti)(ti)和六-八(ba)面體(ti)(ti)以及(ji)它(ta)們(men)的(de)過(guo)渡(du)形態。在(zai)工業上顯出重要應用(yong)價值(zhi)的(de)主要是(shi)靜壓(ya)(ya)熔媒法(fa)(fa)。采用(yong)這種方法(fa)(fa)得(de)(de)到(dao)的(de)磨料級人(ren)造金剛(gang)石(shi)的(de)產量(liang)已超過(guo)天然(ran)金剛(gang)石(shi),有(you)待(dai)進一(yi)步解決(jue)的(de)問題是(shi)增大粗粒(li)比(bi),提高(gao)轉化率和改(gai)善晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)質量(liang)。目前正在(zai)實驗室中用(yong)靜壓(ya)(ya)熔媒法(fa)(fa)研究優質大顆粒(li)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)金剛(gang)石(shi)的(de)形成。加(jia)晶(jing)(jing)(jing)種外(wai)延生(sheng)長法(fa)(fa)曾(ceng)得(de)(de)到(dao)重1克拉左右(you)的(de)大單(dan)晶(jing)(jing)(jing);用(yong)一(yi)般試驗技術略加(jia)改(gai)進后(hou),曾(ceng)得(de)(de)到(dao)2~4毫(hao)米左右(you)的(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)。采用(yong)這種方法(fa)(fa)還生(sheng)長和燒結出大顆粒(li)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)金剛(gang)石(shi),后(hou)者在(zai)工業上已獲得(de)(de)一(yi)定的(de)應用(yong),其關鍵問題在(zai)于進一(yi)步提高(gao)這種多(duo)晶(jing)(jing)(jing)金剛(gang)石(shi)的(de)抗(kang)壓(ya)(ya)強度、抗(kang)沖擊強度、耐磨性(xing)(xing)和耐熱性(xing)(xing)等綜合(he)性(xing)(xing)能。
外延法
人造金剛石是利用熱解和電解某些(xie)含碳物質時析出的碳源在金剛石晶種(zhong)或某些(xie)起基底作(zuo)用的物質上進行外延生長而成的。
武茲反應法
讓四氯化碳和鈉在700℃反應,生成金剛石(shi)。但是同時會生成大量(liang)的石(shi)墨。
形成機制
主要有下述幾種(zhong)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo):溶劑(ji)(ji)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)認為(wei)所用(yong)金(jin)屬(合金(jin))起著(zhu)碳的溶劑(ji)(ji)作用(yong);催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)則(ze)認為(wei)是一(yi)種(zhong)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji);固相(xiang)轉變學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)則(ze)強調石(shi)墨晶體無需斷鍵解體,經過簡單(dan)形(xing)(xing)變就形(xing)(xing)成金(jin)剛石(shi)晶體。但這三(san)種(zhong)典(dian)型學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)所提出模型往往同一(yi)些主要實驗現象和(he)規律相(xiang)矛盾。因此,出現了溶劑(ji)(ji)-催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)、催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)-溶劑(ji)(ji)、熔(rong)(溶)劑(ji)(ji)-觸媒(簡稱為(wei)熔(rong)媒)等學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)進(jin)一(yi)步(bu)探討所用(yong)金(jin)屬(合金(jin))的作用(yong)。總的說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)來(lai),人(ren)造金(jin)剛石(shi)的形(xing)(xing)成機(ji)制尚是一(yi)個仍在探討中的復雜問題(ti)。
相關熱力學
在三校合編的《無機化學》(第四版第236頁第9行(xing)左數第16個字開始,明確提到(dao) :
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>>】
摩氏硬(ying)度(du)10,新摩氏硬(ying)度(du)15,顯(xian)微硬(ying)度(du)10000kg/mm2,顯(xian)微硬(ying)度(du)比石(shi)英高1000倍,比剛玉高150倍。金剛石(shi)硬度(du)具有方向性,八面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)體晶(jing)(jing)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)硬度(du)大于菱形十二面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)體晶(jing)(jing)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)硬度(du),菱形十二面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)體晶(jing)(jing)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)硬度(du)大于六面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)體晶(jing)(jing)面(mian)(mian)(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(ji)第(di)10級(ji);如小(xiao)刀其(qi)硬度(du)約(yue)為5.5、銅幣約(yue)為3.5至4、指甲約(yue)為2至3、玻璃硬度(du)為6。
一、按(an)切割材(cai)料分:
1、建筑結構類切割:分為切割混凝土用、切割瀝(li)青用、切(qie)割磚用。2、切割(ge)石材用:分(fen)為切(qie)割花崗(gang)巖、大理石、砂巖、板巖。3、切割裝飾(shi)材料瓷磚(zhuan)用:切(qie)割瓷磚用、切(qie)割玻璃(li)用。
二、按制造工藝分:
1、焊接:激光焊(han)產品(pin)、高(gao)頻焊接產品。2、燒結:冷壓、熱壓。
三、按使用機器分:云石機、角磨機;馬路(lu)鋸(ju)、馬路(lu)切(qie)割機用(yong);臺鋸(ju)用;石材鋸用;手(shou)持鋸用;墻鋸用;大功率的平面鋸用。【詳細>>】
1、開眼時應慢速轉動,待孔深度到達10-15mm以后,再逐(zhu)漸轉(zhuan)入(ru)全運轉(zhuan)。鑿(zao)巖過(guo)程,要按孔(kong)位設計使釬桿(gan)直線(xian)前進,并位于孔(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(da),鑿巖效率降低;軸推力過大(da)大(da),釬子頂緊眼底,使機器(qi)超負荷下運(yun)轉,易過早磨損零件,使鑿巖速度減慢。
3、鑿巖機卡釬時,應減軸推力,即可逐步趨于正常(chang)。若無效(xiao),應立(li)即停機(ji)。先(xian)使用扳手慢(man)(man)慢(man)(man)轉動釬桿(gan),再開氣(qi)壓(ya)使釬子慢(man)(man)慢(man)(man)轉動,禁止用敲打釬桿(gan)辦法(fa)處理。
4、經常觀察排粉情況。排粉正常時,泥漿順孔口徐徐流出;反之(zhi),要強力吹孔。若仍無效,應檢查釬(han)子水孔釬(han)尾(wei)狀態,再檢查水針(zhen)情況,更換損壞零(ling)件(jian)。
5、要注意觀察注油儲量出油情況,調節好注油量。無(wu)油作業時(shi),容易(yi)使零(ling)件(jian)過早磨(mo)損(sun)。當潤滑油過多時(shi),會造成工作面(mian)污(wu)染。
6、操作時應注意機器聲響,觀察其運轉情況,發(fa)現問(wen)題,及(ji)時處理。
7、注意(yi)釬子工作狀態(tai),出現(xian)異常及時更換。
8、操作向上式鑿巖機時應注意氣腿給氣量,防(fang)止鑿巖機上下(xia)擺動造(zao)成事故。氣(qi)腿(tui)支撐(cheng)點(dian)要可靠。手(shou)握機器時不能過緊更不能騎(qi)氣(qi)腿(tui)上以防(fang)止傷人損機。
9、要注意巖石情況,避免沿層理、節理裂隙穿(chuan)孔,禁(jin)止打(da)殘(can)眼,隨時觀察有無冒頂、片(pian)幫危險(xian)。
10、要有效使用開孔功能。鉆孔過程,有一(yi)個重(zhong)要環節開(kai)(kai)孔(kong)(kong),開(kai)(kai)孔(kong)(kong)用降低了(le)沖擊(ji)壓力(li)固定推進(jin)壓力(li)來完(wan)成。推進(jin)壓力(li)應當(dang)盡可(ke)能(neng)小些,以便于傾(qing)斜度非常大巖面(mian)上開(kai)(kai)孔(kong)(kong),同時(shi)也可(ke)避免鉆桿產生彎曲。【詳細>>】
(1)溶劑的不同,天然金剛石(shi)(shi)是(shi)從硅酸鹽(yan)溶液中生長的(de)(de)(de),在其(qi)中碳的(de)(de)(de)溶解(jie)度非(fei)常(chang)低,而人(ren)造金剛石(shi)(shi)是(shi)從金屬(shu)熔(rong)體(ti)中生長出來(lai)的(de)(de)(de),其(qi)中碳的(de)(de)(de)溶解(jie)度比硅酸鹽(yan)高得多。正(zheng)如:α=ε(1-X2s)-(lnXs+c)方程(cheng)所表示的(de)(de)(de)那樣,“溶解(jie)度越高,α值越小(xiao)(xiao)”,這樣固液界(jie)面就粗(cu)糙(cao),所以對于人(ren)造金剛石(shi)(shi),小(xiao)(xiao)面的(de)(de)(de)生長比預期得要少。
上式中α——Jackson因子
ε——取向(xiang)因子
Xs——溶液中溶質的密度
C——常數取(qu)1—2.5
(2)天然金剛石的生長(chang)溫度(du)(估(gu)計1000—1300°C)比人造金剛石(1400°C以(yi)上(shang))低,生長(chang)溫度(du)越低,α值越小。因此,對(dui)于人造金剛石能預料(liao)有一(yi)個粗糙界面(mian)。
(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>>】
天然金剛石和人造金剛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(zhan)石、摩星(xing)石),希望對大(da)家(jia)有幫助。
第一招:硬(ying)(ying)度(du)(du)區分(fen)。天然鉆石的莫氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)為(wei)(wei)10,蘇聯鉆石莫氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)為(wei)(wei)8.5,而(er)摩星石莫氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)為(wei)(wei)9.25。
第(di)二招:化學(xue)成份(fen)。天然(ran)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)的化學(xue)成份(fen)是碳,蘇聯(lian)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)化學(xue)成份(fen)是二氧化碳,而摩星石(shi)(shi)(shi)化學(xue)成份(fen)是碳化硅。
第三招:熱探針反應。天(tian)然鉆(zhan)石(shi)會(hui)發出嘩(hua)嘩(hua)的響聲,蘇聯鉆(zhan)石(shi)不(bu)會(hui)發出嘩(hua)嘩(hua)的聲音,而摩(mo)星石(shi)會(hui)發出嘩(hua)嘩(hua)的響聲,很容(rong)易以(yi)假(jia)亂(luan)真(zhen)。
第四(si)招(zhao):導(dao)電性。天然鉆石與蘇(su)聯(lian)鉆石不會導(dao)電,而摩星石偶而會反應。
第(di)五招:光學(xue)特性。天然(ran)鉆石(shi)為單折射率(lv),蘇聯鉆石(shi)為單折射率(lv),而摩星(xing)石(shi)為雙(shuang)折射率(lv)。
第六招(zhao):10倍(bei)放大鏡觀察。天然鉆石(shi)不僅拋光亮滑,而且(qie)棱線銳利;蘇聯(lian)鉆石(shi)拋光很差,棱線常(chang)有(you)挫鈍;而摩星石(shi)不僅棱線不銳利,而且(qie)有(you)重量。