【納(na)米金(jin)剛石(shi)】納(na)米金(jin)剛石(shi)的應用(yong)領域 納(na)米金(jin)剛石(shi)分散方法簡介

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納米金剛石分散方法簡介

金剛石粉(fen)體在(zai)(zai)工業上作為一(yi)種超硬材料(liao)，被(bei)廣泛應用于切削、磨削、耐(nai)磨涂(tu)層、拋(pao)光等領(ling)域。本文將重點介紹納(na)(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石微粉(fen)在(zai)(zai)拋(pao)光領(ling)域的應用及其分散方法。歐美俄(e)等國開展納(na)(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石研(yan)究較早，具備了納(na)(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石拋(pao)光液、拋(pao)光膏的生產能力，國內在(zai)(zai)納(na)(na)(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石拋(pao)光液制備領(ling)域的研(yan)究剛(gang)起步。技術水平與國外相比還有一(yi)定的差(cha)距。

納米金剛石分散問題探討

納(na)米金剛石顆粒表(biao)面的(de)(de)大(da)量原子懸空鍵使其(qi)化學(xue)活性(xing)大(da)大(da)提高(gao)，非常大(da)的(de)(de)表(biao)面積，使其(qi)有巨大(da)的(de)(de)表(biao)面能(neng)，容(rong)易形成(cheng)硬的(de)(de)難以(yi)解聚(ju)的(de)(de)團聚(ju)體(ti)是(shi)不(bu)可避免的(de)(de)。所以(yi)納(na)米金剛石在介質(zhi)中散(san)穩定性(xing)差，容(rong)易發生團聚(ju)，使其(qi)在應用(yong)過程中受到嚴重制約。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，納(na)米金剛石拋光液制備(bei)的(de)(de)關(guan)鍵技(ji)術是(shi)納(na)米金剛石在介質(zhi)中的(de)(de)長期穩定分(fen)散(san)及(ji)粒度的(de)(de)均一性(xing)、這(zhe)是(shi)一道世界(jie)性(xing)技(ji)術難題。

納米金剛石干粉團粒度平均達2μm.納米(mi)金(jin)剛石表而含有大量有機官(guan)能團，主(zhu)要為一OH（羥(qian)基）、一C=O（羰(tang)基(ji)）、一COOH（羧(suo)基）以及一些含(han)氮的(de)基團，所占面(mian)積可達顆粒表(biao)面(mian)的(de)10%~25%.這些(xie)含氧活(huo)性基團和含氮活(huo)性物質可與許多有(you)機化合物反應或吸附。為納米金剛石在油或水介質中的分散提供了基礎(chu)。

納(na)(na)(na)米(mi)金剛(gang)石(shi)的分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)技術(shu)一般(ban)分(fen)(fen)物(wu)理(li)分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)和化學分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)。物(wu)理(li)分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)又可分(fen)(fen)為(wei)超聲分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)、機(ji)械(xie)攪拌(ban)分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)和機(ji)械(xie)研磨分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)。化學分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)又可分(fen)(fen)為(wei)化學改性分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)、分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)劑分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)。納(na)(na)(na)米(mi)金剛(gang)石(shi)拋光(guang)液(ye)的分(fen)(fen)散(san)(san)(san)(san)過程就是使納(na)(na)(na)米(mi)金剛(gang)石(shi)聚集體在(zai)拋光(guang)液(ye)中(zhong)呈(cheng)原始單(dan)體狀(zhuang)態彌散(san)(san)(san)(san)分(fen)(fen)布于液(ye)相的過程。

分散過程主要包括兩個步驟：

一是(shi)，顆粒在(zai)液相中的浸濕(shi)，

二是，使原生顆粒穩定分散而不(bu)產生團聚(ju)或(huo)使已(yi)形(xing)成(cheng)的(de)團聚(ju)破解成(cheng)較小的(de)團聚(ju)或(huo)原始單體顆粒。

我國一些行業專家對納米金剛石在水介質中的穩定分散工藝及其機理進行了探索，認為采用機械化學處理對金剛石進行(xing)表(biao)(biao)面(mian)改性(xing)，利用高剪(jian)切(qie)攪拌、高能(neng)超聲(sheng)振(zhen)動磨(mo)等機械力與聚合物表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑的(de)(de)協同效(xiao)應(ying)，在有效(xiao)地粉碎(sui)納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石的(de)(de)同時(shi)，對納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石表(biao)(biao)面(mian)，尤其(qi)是(shi)粉碎(sui)過程(cheng)中(zhong)新的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)進行(xing)改性(xing)，調節(jie)顆(ke)粒表(biao)(biao)面(mian)親水疏水性(xing)，實現(xian)納(na)米(mi)金(jin)剛(gang)石在介(jie)質中(zhong)的(de)(de)穩定分散。

基于這項研究成果，使用硅烷偶聯劑KH-570和(he)高聚物JQ-3表面改性過的納(na)米金(jin)剛石，以超(chao)聲作為分(fen)散手段，將其(qi)分(fen)散在(zai)乙醇中，得到了平均(jun)粒徑51.7nm的(de)膠體溶液、兩種高聚物分(fen)(fen)散劑(ji)復(fu)配(pei)使用，可以明(ming)顯提(ti)高納米金剛石在乙醇(chun)中的(de)分(fen)(fen)散性(xing)和穩定性(xing)，為國產油性(xing)拋(pao)光液的(de)制(zhi)備奠定了基礎。

納米金剛石在拋光領域應用簡介

納米金(jin)剛石(shi)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)液以其優異的性(xing)能廣泛(fan)應(ying)用(yong)于(yu)半導體硅片(pian)(pian)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)、計(ji)算(suan)機硬(ying)盤(pan)基片(pian)(pian)、計(ji)算(suan)機頂頭拋(pao)(pao)(pao)光(guang)、精密(mi)陶瓷、人造晶(jing)體、硬(ying)質合金(jin)、寶石(shi)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)等領域。俄羅(luo)斯用(yong)納米金(jin)剛石(shi)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)石(shi)英、光(guang)學玻璃等，其拋(pao)(pao)(pao)光(guang)表面粗糙度(du)達到1nm.納米金(jin)剛石(shi)的應(ying)用(yong)顯示出(chu)很多優點。由于(yu)超細、超硬(ying)，使得光(guang)學拋(pao)(pao)(pao)光(guang)中的難題迎刃而解。

精細拋(pao)光(guang)是光(guang)學(xue)拋(pao)光(guang)中的(de)難(nan)題，原工(gong)藝方法是把(ba)磨(mo)料反復使用(yong)，需要幾(ji)十小(xiao)時(shi)，效率很低。現在使用(yong)了納米金剛石，使拋(pao)光(guang)速(su)度大(da)大(da)提高。拋(pao)光(guang)相同的(de)工(gong)件所需的(de)時(shi)間僅需十幾(ji)小(xiao)時(shi)至幾(ji)十分鐘，效率提高數(shu)十倍至數(shu)百倍。

納米金剛石的應用領域

1、納(na)米金剛石加在(zai)潤(run)滑油，冷卻液中(zhong)

納米金剛石在潤滑油，潤滑脂和冷卻液中的應用主要(yao)用在機械業,金(jin)屬加(jia)工，發動(dong)機制(zhi)造，船舶制(zhi)造，航空，運輸。潤滑油(you)中加(jia)入(ru)納米(mi)金(jin)剛石可提高發動(dong)機和(he)傳動(dong)裝置工作壽(shou)命，節約燃(ran)油(you)機油(you)，摩(mo)擦(ca)力矩降低20～40%，摩擦表面磨損降低30～40%。1000公斤機油耗用納米金剛石0.1～0.2公(gong)斤。 納米金剛石應用(yong)在潤滑油中必(bi)須要解決(jue)其穩定懸浮問(wen)題(ti)(ti)，目前(qian)已有(you)公(gong)司解決(jue)了這一(yi)問(wen)題(ti)(ti)。

2、納米金剛石—聚合物(wu)復合體(ti)

納米金剛石(shi)聚合物復合體(ti)應用于航空，汽車(che)，拖(tuo)拉機，船(chuan)舶制(zhi)造業，醫學，化工，石(shi)油(you)化工，截止閥，保(bao)護(hu)層和(he)耐磨(mo)涂層。已研制(zhi)出氟彈性橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)聚硅(gui)氧烷(wan)基高效涂層。聚異(yi)戊二烯橡(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁(ding)苯(ben)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)，丁(ding)腈(jing)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的彈性強度性能得到大大改(gai)善。在橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中添加(jia)納米金剛石(shi)可平均降低(di)磨(mo)損2～4倍，提(ti)高耐(nai)斷裂性(xing)能30%，提高(gao)破壞溫度15%。

含(han)有(you)納(na)米(mi)金(jin)剛石的(de)環氧(yang)樹脂(zhi)膠具有(you)更高的(de)粘附性和內聚性，聚合物中加納(na)米(mi)金(jin)剛石可提高其強(qiang)度，耐磨性和抗熱老化(hua)作用。 1000公(gong)斤(jin)橡膠（聚合物）耗(hao)用納(na)米(mi)金剛石(shi)1～5公斤，1000m2聚合(he)物(wu)涂層耗(hao)用金剛石(shi)1～5公斤。

3、燒(shao)結體

納米(mi)金(jin)(jin)剛石(shi)在磨料磨具領域(yu)主(zhu)要用來與過渡金(jin)(jin)屬(shu)混合制(zhi)造(zao)高強度(du)(du)低(di)氣(qi)孔率(lv)的金(jin)(jin)剛石(shi)燒(shao)結體(ti)，其顯微硬度(du)(du)可達6000～7000kg/mm2。可用來加(jia)工軟或脆性材料，加(jia)工表面粗糙度很(hen)低。如果預先外延(yan)生長(chang)碳或添加(jia)靜壓(ya)合成(cheng)的(de)金(jin)剛石微粉(fen)，在10～12GPa壓(ya)力下燒結獲得的金剛石聚晶(jing)顯微硬度可達天(tian)然金剛石單晶(jing)的水平(ping)。做成鉆頭鉆高強度巖層可達到或超過CB-СП（俄羅(luo)斯）聚晶的(de)(de)(de)使用(yong)性能。壓(ya)制靜壓(ya)合成(cheng)的(de)(de)(de)金剛石(shi)微(wei)粉時，將納米(mi)金剛石(shi)作為硅(gui)浸漬料的(de)(de)(de)組份(fen)，幾乎可將燒結體成(cheng)品率(lv)提高一倍，抗壓(ya)強度(du)由1.7GPa提高到2.2GPa。這種燒結體用(yong)作鉆頭的切削(xue)元件。

4、磁性記(ji)錄系統

納米金剛石還可用(yong)在磁帶，磁盤(pan)等磁性記錄(lu)(lu)載(zai)體中，起耐磨(mo)添加(jia)劑和物理改(gai)(gai)性劑的作用(yong)。在電(dian)化學涂附復合(he)磁性記錄(lu)(lu)薄膜時添加(jia)納米(mi)金剛(gang)石(shi)，以改(gai)(gai)善磁性記錄(lu)(lu)裝置的性能。添加(jia)納米(mi)金剛(gang)石(shi)可減小(xiao)鐵磁材料顆粒，提高記錄(lu)(lu)密度，降低磨(mo)料磨(mo)損和摩擦系數(shu)。

5、添加到金(jin)屬(shu)間化合物中

含有納米金剛(gang)石的銅，錫(xi)，鋅金屬間化合(he)物可用做(zuo)工(gong)作條(tiao)件非常(chang)惡劣(lie)的摩擦部(bu)件，這時塑性和液體潤滑材料常(chang)常(chang)被擠出來。納米金剛(gang)石對于銅鋅或銅錫(xi)合(he)金是理想的組份材料（含量不超過15體積%)。加入納米金剛石(shi)后使摩(mo)擦(ca)力降至(zhi)1/2～1/6。

6、醫學

納米金剛石(shi)還可在醫學(xue)上用于(yu)腫(zhong)瘤，胃腸疾病，皮膚病的(de)治療。它無(wu)毒，無(wu)致癌(ai)或銹變性(xing)質。納米金剛石(shi)是超活性(xing)吸附劑和(he)生物(wu)(wu)活性(xing)物(wu)(wu)定位劑，可極大增(zeng)強藥(yao)物(wu)(wu)的(de)療效。