金剛石微粉是當(dāng)今國(guó)際上一種超硬精細(xì)研磨拋光材料,。就其粒度而言它屬于微米、亞微米及納米粉體,。與粗粒粉體相比,，其比表面積和比表面官能團(tuán)明顯增大，因而在生產(chǎn)過(guò)程中,，顆粒相互之間的作用力大為增加,。另外，隨著粒度的細(xì)化,，顆粒本身的缺陷減少,，強(qiáng)度必然增大。由此可見(jiàn),，金剛石微粉的生產(chǎn)過(guò)程存在相當(dāng)大的難度,，它不僅僅是顆粒細(xì)化的過(guò)程，同時(shí)還伴隨著晶體結(jié)構(gòu)和表面物理化學(xué)性質(zhì)等變化,。所以說(shuō)金剛石微粉的生產(chǎn)工藝是一個(gè)涉及機(jī)械,、粉體工程、力學(xué),、物理化學(xué),、現(xiàn)代儀器與測(cè)試技術(shù)等多學(xué)科的工程技術(shù)問(wèn)題。
隨著尖端科技和高端制造業(yè)發(fā)展的需要,，許多精密器件的表面光潔度都要求很高,，比如電腦磁盤(pán)、磁頭,、光通信器件,、光學(xué)晶體、半導(dǎo)體基片等器件,，都需要精密的拋光加工,，如果表面有任何超出許可范圍的凸凹、劃傷或者附著異物,，所設(shè)計(jì)的精度及性能將得不到保證,。所以，金剛石微粉的生產(chǎn)出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：
一,、金剛石微粉生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化
金剛石微粉是由粗顆粒單晶金剛石經(jīng)過(guò)破碎,、分級(jí)而得。一般來(lái)說(shuō),，將適度粗粒的物料破碎至微米或亞微米粒度有三種基本機(jī)理,，即壓碎,，機(jī)械沖擊{高速(9m／see以上)運(yùn)動(dòng)顆粒之間的直接碰撞和研磨，滾筒式球磨機(jī)就是以壓碎作用為主兼有適量低速機(jī)械沖擊作用的破碎設(shè)備,。就方法而論,，用球磨機(jī)對(duì)金剛石破碎加工來(lái)生產(chǎn)金剛石微粉是最常用的方法，球磨破碎法在我國(guó)金剛石微粉生產(chǎn)中已使用了許多年,，曾經(jīng)取得了較為滿意的效果。但由于存在生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn),，目前已被一種氣流粉碎機(jī)所取代,，氣流粉碎機(jī)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，壓縮空氣通過(guò)特殊的超音速噴嘴向粉碎室高速噴射,，該氣流攜帶物料高速運(yùn)動(dòng),，使物料與物料之間產(chǎn)生強(qiáng)烈碰撞、磨擦與剪切從而達(dá)到粉碎的目的,。根據(jù)動(dòng)能公式可知,，動(dòng)能的大小與質(zhì)量及速度的平方成正比。當(dāng)作用在顆粒上的力大于它的破壞應(yīng)力時(shí)就產(chǎn)生破碎,。高速?zèng)_擊碰撞使顆粒產(chǎn)生體積破碎,，而剪切和研磨作用則使顆粒產(chǎn)生表面破碎。這種破碎方式對(duì)金剛石微粉的生產(chǎn)是很有利的,，因?yàn)榭梢陨a(chǎn)出比較理想的顆粒形狀,。氣流粉碎機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是不受機(jī)械線速度的限制，能夠產(chǎn)生很高的氣流速度,，特別是超音速氣流粉碎機(jī)能產(chǎn)生數(shù)倍于音速的流速,，因而能產(chǎn)生巨大的動(dòng)能，比較容易獲得微米級(jí)和亞微米級(jí)的超細(xì)粉體,。從粉碎原理上說(shuō),，這種機(jī)型用于金剛石微粉的生產(chǎn)是較有發(fā)展前景的。
粒度分級(jí)是金剛石微粉生產(chǎn)工藝中很重要的一道工序,。它涉及金剛石微粉的生產(chǎn)效率和質(zhì)量,，目前國(guó)內(nèi)最為廣泛使用的一種金剛石微粉粒度分級(jí)法是自然沉降法和離心法相結(jié)合的工藝生產(chǎn)微粉。自然沉降法是一種直接應(yīng)用斯托克斯定律的分選方法,，根據(jù)同一比重的顆粒因粒徑不同在水中沉降速度亦不同的原理,，通過(guò)控制其沉降高度和沉降時(shí)間來(lái)分級(jí)粒度，雖然設(shè)備簡(jiǎn)單,、操作容易,、質(zhì)量穩(wěn)定，但生產(chǎn)周期較長(zhǎng),、勞動(dòng)效率低下,。為此,，國(guó)內(nèi)外不少?gòu)S家研究出自動(dòng)化的分級(jí)設(shè)備，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和變頻控制技術(shù),，設(shè)置有自動(dòng)攪拌,、自動(dòng)抽料、自動(dòng)水循環(huán)和計(jì)算機(jī)控制四大系統(tǒng),，全數(shù)字化設(shè)計(jì),，控制精確，節(jié)能省電,，具有人工無(wú)法比擬的高效率,、高可靠性和良好的操控性。比人工分選效率可提高10～20倍,，具有自動(dòng)化程度高,、分選速度快、分選精度準(zhǔn),、無(wú)雜質(zhì)污染,、無(wú)人為因素干擾、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性強(qiáng),、重現(xiàn)性好,、工人勞動(dòng)強(qiáng)度小、企業(yè)勞動(dòng)力成本低,、一次性投料量大的十大顯著優(yōu)點(diǎn),。符合了微粉產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。
二,、粒度分級(jí)細(xì)分化,、粒徑范圍集中化
隨著科技的進(jìn)步，各種加工精度要求都是越來(lái)越高,，所用的微粉粒度都在向更加細(xì)微化的方向發(fā)展,。比如，電腦硬盤(pán)的紋理加工自從上世紀(jì)90年代開(kāi)始使用金剛石微粉以來(lái),，粒度大小一直迅速在變化,，從開(kāi)始的1微米左右，到現(xiàn)在的0.1微米,，近期很快將要過(guò)渡到0.05微米（50nm）甚至更細(xì)的水平,。就2微米以細(xì)的金剛石微粉而論，1986年制訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ6966.1―1986中規(guī)定2um 金剛石微粉有4級(jí)：0－0.5,、0.5－1,、0.5－1.5、0－2,；1998年制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7990-1998中規(guī)定2微米以細(xì)的金剛石微粉有6級(jí)：0－0.5,、0－1,、0.5－1、0.5－1.5,、0－2,、1－2；從廠家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō),，金剛石微粉的粒度較細(xì),，且粒度范圍更窄�,；葚S公司是國(guó)內(nèi)最大的金剛石微粉生產(chǎn)廠家,。它制訂的金剛石微粉標(biāo)準(zhǔn)中，2微米以細(xì)的共分12級(jí):0-0.06,、0-0.1、0-0.125,、0-0.2,、0-0.25、0.1-0.25,、0.2-0.5,、0.25-1、0.5-1,、0.5-1.5,、0-2、1-2,。粒級(jí)范圍十分窄,，可以稱得上是目前國(guó)際上的先進(jìn)水平。
三,、高耐磨性能的金剛石微粉
國(guó)內(nèi)金剛石微粉多為以Ｉ型料的單晶金剛石為原料,，由于Ｉ型料的固有的特性：雜質(zhì)含量高、強(qiáng)度低,，不能滿足高端市場(chǎng)對(duì)金剛石微粉的產(chǎn)品要求,。國(guó)內(nèi)少數(shù)金剛石微粉廠家采用Ⅱ型或Ⅲ型料的單晶金剛石為原料生產(chǎn)金剛石微粉，據(jù)市場(chǎng)反饋,，該微粉其加工效率比普通的金剛石微粉大得多,，耐磨性提高30%以上。用于加工多角形鉆石十分有效,；加工硅二極管和鍺二極管等元件可達(dá)到最高級(jí)的鏡面光潔度,。
四、專(zhuān)用型金剛石微粉
不同的金剛石微粉各具有其本身的特點(diǎn),。國(guó)內(nèi)少數(shù)廠家根據(jù)金剛石微粉用途不同分為：刀具片（PCD）,、石油復(fù)合片（PDC）,、金剛石線鋸、樹(shù)脂結(jié)合劑磨具,、金屬結(jié)合劑制品,、研磨膏、研磨液等專(zhuān)用金剛石微粉,，以滿足不同的需要,。這是我國(guó)金剛石微粉調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，向?qū)Ｓ没l(fā)展的正確方向,，也是我國(guó)金剛石微粉趕超世界先進(jìn)水平的重要步驟,。
多晶金剛石微粉則是以具有脆性為特點(diǎn)，其顆粒形狀為不規(guī)則的準(zhǔn)圓塊狀,，表面粗糙凹凸不平,，當(dāng)顆粒承受應(yīng)力時(shí)，其脆性導(dǎo)致顆粒碎裂,，從而產(chǎn)生新的尖銳切削點(diǎn),，自銳性更好。這種金剛石微粉用于制造樹(shù)脂粘結(jié)劑砂輪等更為理想,，具有柔和的精磨和拋光作用,。
無(wú)可置疑，金剛石微粉是使產(chǎn)品向高,、精,、尖發(fā)展的必不可少的磨料，它的應(yīng)用具有十分廣闊的前景,，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大,。
五、結(jié)束
從金剛石微粉制造技術(shù)的發(fā)展來(lái)看,，還有很多的新問(wèn)題,。如納米級(jí)金剛石微粉解團(tuán)聚方面，有人采用表面改性的方法,，有人采用臨界烘干法,，解決粉體烘干過(guò)程中的硬團(tuán)聚體的存在，還有新標(biāo)準(zhǔn)的制訂等等方面,，總而言之,，在我國(guó)行業(yè)技術(shù)人員的不懈努力下，我國(guó)的金剛石微粉制造水平在不斷提高,，可以自豪地認(rèn)為,，在同等材料及設(shè)備條件下，我們制造的金剛石微粉具有世界上最高的性價(jià)比，但相比國(guó)際上的金剛石微粉,，我國(guó)的產(chǎn)品還是比較粗糙,，特別是細(xì)分方面還不是很細(xì)致，這也是我們今后任務(wù)和發(fā)展的目標(biāo),。
隨著尖端科技和高端制造業(yè)發(fā)展的需要,，許多精密器件的表面光潔度都要求很高,，比如電腦磁盤(pán)、磁頭,、光通信器件,、光學(xué)晶體、半導(dǎo)體基片等器件,，都需要精密的拋光加工,，如果表面有任何超出許可范圍的凸凹、劃傷或者附著異物,，所設(shè)計(jì)的精度及性能將得不到保證,。所以，金剛石微粉的生產(chǎn)出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：
一,、金剛石微粉生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化
金剛石微粉是由粗顆粒單晶金剛石經(jīng)過(guò)破碎,、分級(jí)而得。一般來(lái)說(shuō),，將適度粗粒的物料破碎至微米或亞微米粒度有三種基本機(jī)理,，即壓碎,，機(jī)械沖擊{高速(9m／see以上)運(yùn)動(dòng)顆粒之間的直接碰撞和研磨，滾筒式球磨機(jī)就是以壓碎作用為主兼有適量低速機(jī)械沖擊作用的破碎設(shè)備,。就方法而論,，用球磨機(jī)對(duì)金剛石破碎加工來(lái)生產(chǎn)金剛石微粉是最常用的方法，球磨破碎法在我國(guó)金剛石微粉生產(chǎn)中已使用了許多年,，曾經(jīng)取得了較為滿意的效果。但由于存在生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn),，目前已被一種氣流粉碎機(jī)所取代,，氣流粉碎機(jī)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，壓縮空氣通過(guò)特殊的超音速噴嘴向粉碎室高速噴射,，該氣流攜帶物料高速運(yùn)動(dòng),，使物料與物料之間產(chǎn)生強(qiáng)烈碰撞、磨擦與剪切從而達(dá)到粉碎的目的,。根據(jù)動(dòng)能公式可知,，動(dòng)能的大小與質(zhì)量及速度的平方成正比。當(dāng)作用在顆粒上的力大于它的破壞應(yīng)力時(shí)就產(chǎn)生破碎,。高速?zèng)_擊碰撞使顆粒產(chǎn)生體積破碎,，而剪切和研磨作用則使顆粒產(chǎn)生表面破碎。這種破碎方式對(duì)金剛石微粉的生產(chǎn)是很有利的,，因?yàn)榭梢陨a(chǎn)出比較理想的顆粒形狀,。氣流粉碎機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是不受機(jī)械線速度的限制，能夠產(chǎn)生很高的氣流速度,，特別是超音速氣流粉碎機(jī)能產(chǎn)生數(shù)倍于音速的流速,，因而能產(chǎn)生巨大的動(dòng)能，比較容易獲得微米級(jí)和亞微米級(jí)的超細(xì)粉體,。從粉碎原理上說(shuō),，這種機(jī)型用于金剛石微粉的生產(chǎn)是較有發(fā)展前景的。
粒度分級(jí)是金剛石微粉生產(chǎn)工藝中很重要的一道工序,。它涉及金剛石微粉的生產(chǎn)效率和質(zhì)量,，目前國(guó)內(nèi)最為廣泛使用的一種金剛石微粉粒度分級(jí)法是自然沉降法和離心法相結(jié)合的工藝生產(chǎn)微粉。自然沉降法是一種直接應(yīng)用斯托克斯定律的分選方法,，根據(jù)同一比重的顆粒因粒徑不同在水中沉降速度亦不同的原理,，通過(guò)控制其沉降高度和沉降時(shí)間來(lái)分級(jí)粒度，雖然設(shè)備簡(jiǎn)單,、操作容易,、質(zhì)量穩(wěn)定，但生產(chǎn)周期較長(zhǎng),、勞動(dòng)效率低下,。為此,，國(guó)內(nèi)外不少?gòu)S家研究出自動(dòng)化的分級(jí)設(shè)備，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和變頻控制技術(shù),，設(shè)置有自動(dòng)攪拌,、自動(dòng)抽料、自動(dòng)水循環(huán)和計(jì)算機(jī)控制四大系統(tǒng),，全數(shù)字化設(shè)計(jì),，控制精確，節(jié)能省電,，具有人工無(wú)法比擬的高效率,、高可靠性和良好的操控性。比人工分選效率可提高10～20倍,，具有自動(dòng)化程度高,、分選速度快、分選精度準(zhǔn),、無(wú)雜質(zhì)污染,、無(wú)人為因素干擾、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性強(qiáng),、重現(xiàn)性好,、工人勞動(dòng)強(qiáng)度小、企業(yè)勞動(dòng)力成本低,、一次性投料量大的十大顯著優(yōu)點(diǎn),。符合了微粉產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。
二,、粒度分級(jí)細(xì)分化,、粒徑范圍集中化
隨著科技的進(jìn)步，各種加工精度要求都是越來(lái)越高,，所用的微粉粒度都在向更加細(xì)微化的方向發(fā)展,。比如，電腦硬盤(pán)的紋理加工自從上世紀(jì)90年代開(kāi)始使用金剛石微粉以來(lái),，粒度大小一直迅速在變化,，從開(kāi)始的1微米左右，到現(xiàn)在的0.1微米,，近期很快將要過(guò)渡到0.05微米（50nm）甚至更細(xì)的水平,。就2微米以細(xì)的金剛石微粉而論，1986年制訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ6966.1―1986中規(guī)定2um 金剛石微粉有4級(jí)：0－0.5,、0.5－1,、0.5－1.5、0－2,；1998年制訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7990-1998中規(guī)定2微米以細(xì)的金剛石微粉有6級(jí)：0－0.5,、0－1,、0.5－1、0.5－1.5,、0－2,、1－2；從廠家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō),，金剛石微粉的粒度較細(xì),，且粒度范圍更窄�,；葚S公司是國(guó)內(nèi)最大的金剛石微粉生產(chǎn)廠家,。它制訂的金剛石微粉標(biāo)準(zhǔn)中，2微米以細(xì)的共分12級(jí):0-0.06,、0-0.1、0-0.125,、0-0.2,、0-0.25、0.1-0.25,、0.2-0.5,、0.25-1、0.5-1,、0.5-1.5,、0-2、1-2,。粒級(jí)范圍十分窄,，可以稱得上是目前國(guó)際上的先進(jìn)水平。
三,、高耐磨性能的金剛石微粉
國(guó)內(nèi)金剛石微粉多為以Ｉ型料的單晶金剛石為原料,，由于Ｉ型料的固有的特性：雜質(zhì)含量高、強(qiáng)度低,，不能滿足高端市場(chǎng)對(duì)金剛石微粉的產(chǎn)品要求,。國(guó)內(nèi)少數(shù)金剛石微粉廠家采用Ⅱ型或Ⅲ型料的單晶金剛石為原料生產(chǎn)金剛石微粉，據(jù)市場(chǎng)反饋,，該微粉其加工效率比普通的金剛石微粉大得多,，耐磨性提高30%以上。用于加工多角形鉆石十分有效,；加工硅二極管和鍺二極管等元件可達(dá)到最高級(jí)的鏡面光潔度,。
四、專(zhuān)用型金剛石微粉
不同的金剛石微粉各具有其本身的特點(diǎn),。國(guó)內(nèi)少數(shù)廠家根據(jù)金剛石微粉用途不同分為：刀具片（PCD）,、石油復(fù)合片（PDC）,、金剛石線鋸、樹(shù)脂結(jié)合劑磨具,、金屬結(jié)合劑制品,、研磨膏、研磨液等專(zhuān)用金剛石微粉,，以滿足不同的需要,。這是我國(guó)金剛石微粉調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，向?qū)Ｓ没l(fā)展的正確方向,，也是我國(guó)金剛石微粉趕超世界先進(jìn)水平的重要步驟,。
多晶金剛石微粉則是以具有脆性為特點(diǎn)，其顆粒形狀為不規(guī)則的準(zhǔn)圓塊狀,，表面粗糙凹凸不平,，當(dāng)顆粒承受應(yīng)力時(shí)，其脆性導(dǎo)致顆粒碎裂,，從而產(chǎn)生新的尖銳切削點(diǎn),，自銳性更好。這種金剛石微粉用于制造樹(shù)脂粘結(jié)劑砂輪等更為理想,，具有柔和的精磨和拋光作用,。
無(wú)可置疑，金剛石微粉是使產(chǎn)品向高,、精,、尖發(fā)展的必不可少的磨料，它的應(yīng)用具有十分廣闊的前景,，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大,。
五、結(jié)束
從金剛石微粉制造技術(shù)的發(fā)展來(lái)看,，還有很多的新問(wèn)題,。如納米級(jí)金剛石微粉解團(tuán)聚方面，有人采用表面改性的方法,，有人采用臨界烘干法,，解決粉體烘干過(guò)程中的硬團(tuán)聚體的存在，還有新標(biāo)準(zhǔn)的制訂等等方面,，總而言之,，在我國(guó)行業(yè)技術(shù)人員的不懈努力下，我國(guó)的金剛石微粉制造水平在不斷提高,，可以自豪地認(rèn)為,，在同等材料及設(shè)備條件下，我們制造的金剛石微粉具有世界上最高的性價(jià)比，但相比國(guó)際上的金剛石微粉,，我國(guó)的產(chǎn)品還是比較粗糙,，特別是細(xì)分方面還不是很細(xì)致，這也是我們今后任務(wù)和發(fā)展的目標(biāo),。
