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【人造金剛石百科】人造金剛石的用途有哪些 人造金剛石知識大全

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導語

金剛石俗稱“金(jin)剛(gang)鉆”,也(ye)就(jiu)(jiu)是(shi)我們常說的(de)鉆石(shi)(shi),它是(shi)一種由(you)純(chun)碳(tan)組成(cheng)的(de)礦物,也(ye)是(shi)自(zi)然界中(zhong)最(zui)堅硬的(de)物質。自(zi)18世紀(ji)證實(shi)了(le)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)是(shi)由(you)純(chun)碳(tan)組成(cheng)的(de)以(yi)后,人(ren)們就(jiu)(jiu)開始(shi)了(le)對人(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)的(de)研(yan)究(jiu),只是(shi)在20世紀(ji)50年代通(tong)過高壓(ya)研(yan)究(jiu)和高壓(ya)實(shi)驗技術的(de)進展(zhan),才獲得真正的(de)成(cheng)功和迅速的(de)發展(zhan),人(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)亦(yi)被(bei)廣(guang)泛應用于各種工(gong)業,工(gong)藝(yi)行(xing)業。本(ben)期專(zhuan)題就(jiu)(jiu)由(you)小編(bian)給大家介(jie)紹(shao)一下人(ren)造(zao)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)以(yi)及金剛石工具的有關知(zhi)識吧。

目錄
人造金剛石的用途
人造金剛石的原理
人造金剛石硬度
人造金剛石工具分類
人造金剛石工具的應用
天然金剛石和人造金剛石的區別
如何辨別人造鉆石和天然鉆石
人造金剛石品牌
金剛石

1、制造(zao)樹脂結合劑磨(mo)具或研(yan)磨(mo)用等(deng)。

2、制造金屬結合劑(ji)磨具(ju)、陶瓷結(jie)合劑(ji)磨具(ju)或研磨用等。

3、制造一般地層地質鉆探鉆頭、半導體(ti)及(ji)非(fei)金屬材(cai)料(liao)切割加工工具(ju)等。

4、制造硬地層地質(zhi)鉆(zhan)頭(tou)、修正工具及(ji)非(fei)金屬硬脆性材料加工工具等。

5、樹脂、陶瓷結(jie)合劑磨具或(huo)研磨等。

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>>

接法

人造金(jin)剛石或(huo)利用瞬(shun)時靜態超(chao)高(gao)壓高(gao)溫技術(shu),或(huo)動態超(chao)高(gao)壓高(gao)溫技術(shu),或(huo)兩者(zhe)的混合技術(shu),使(shi)石(shi)墨等(deng)碳(tan)質原料從固(gu)態或(huo)熔融態直(zhi)接轉變成金(jin)剛石(shi),這種(zhong)方法得到的金剛石是微米尺寸(cun)的多晶粉末。

熔媒法

人造金剛石用靜態(tai)超高壓(ya)(50~100kb,即5~10GPa) 和(he)(he)高溫(1100~3000°C)技術通(tong)過(guo)石(shi)墨等碳質原料和(he)(he)某(mou)些金(jin)屬(合(he)金(jin))反應生(sheng)成金(jin)剛石(shi),其(qi)典型晶(jing)態(tai)為立(li)方體(六(liu)面(mian)體)、八面(mian)體和(he)(he)六(liu)-八面(mian)體以(yi)及它們的過(guo)渡形態(tai)。在工業上顯出重要應用(yong)(yong)價值的主(zhu)要是靜壓(ya)熔媒法(fa)(fa)。采(cai)用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)方法(fa)(fa)得到的磨(mo)料級人造金(jin)剛石(shi)的產量已(yi)超過(guo)天然(ran)金(jin)剛石(shi),有待進一(yi)步解決的問題是增大(da)粗粒(li)比,提高轉化率和(he)(he)改善(shan)晶(jing)體質量。目(mu)前正(zheng)在實驗(yan)室中用(yong)(yong)靜壓(ya)熔媒法(fa)(fa)研究優質大(da)顆(ke)粒(li)單晶(jing)金(jin)剛石(shi)的形成。加晶(jing)種(zhong)外延生(sheng)長法(fa)(fa)曾得到重1克拉左右的大(da)單晶(jing);用(yong)(yong)一(yi)般(ban)試(shi)驗(yan)技術略(lve)加改進后(hou),曾得到2~4毫米左右的晶(jing)體。采(cai)用(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)方法(fa)(fa)還生(sheng)長和(he)(he)燒結出大(da)顆(ke)粒(li)多(duo)晶(jing)金(jin)剛石(shi),后(hou)者在工業上已(yi)獲得一(yi)定(ding)的應用(yong)(yong),其(qi)關鍵(jian)問題在于進一(yi)步提高這(zhe)種(zhong)多(duo)晶(jing)金(jin)剛石(shi)的抗(kang)(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)、抗(kang)(kang)沖擊強(qiang)度(du)、耐磨(mo)性和(he)(he)耐熱性等綜合(he)性能。

外延法

人造金剛石是利用熱解和電解某些含碳物(wu)(wu)質時析(xi)出的碳源在金(jin)剛(gang)石晶種或某些起基底作(zuo)用(yong)的物(wu)(wu)質上進行外延生長(chang)而(er)成的。

武茲反應法

讓四氯化碳和鈉(na)在700℃反應,生(sheng)成金剛石。但是同時會生(sheng)成大(da)量的石墨。

形成機制

主要有下述幾種(zhong)學說(shuo)(shuo):溶劑學說(shuo)(shuo)認為所(suo)用金(jin)(jin)屬(合金(jin)(jin))起著碳的(de)(de)溶劑作用;催(cui)化學說(shuo)(shuo)則認為是(shi)一(yi)種(zhong)催(cui)化劑;固相轉變(bian)學說(shuo)(shuo)則強調石墨(mo)晶體無需斷(duan)鍵解體,經過簡單形(xing)變(bian)就形(xing)成(cheng)金(jin)(jin)剛石晶體。但這三(san)種(zhong)典(dian)型學說(shuo)(shuo)所(suo)提出模型往往同一(yi)些主要實驗現(xian)象和規律相矛盾。因此,出現(xian)了(le)溶劑-催(cui)化劑、催(cui)化劑-溶劑、熔(rong)(溶)劑-觸媒(簡稱為熔(rong)媒)等學說(shuo)(shuo)進一(yi)步探討(tao)所(suo)用金(jin)(jin)屬(合金(jin)(jin))的(de)(de)作用。總的(de)(de)說(shuo)(shuo)來,人造金(jin)(jin)剛石的(de)(de)形(xing)成(cheng)機制尚是(shi)一(yi)個仍在(zai)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(di)236頁第(di)9行左數第(di)16個字開始,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>>

3
人造金剛石硬度

摩(mo)(mo)氏硬度(du)10,新摩(mo)(mo)氏硬度(du)15,顯(xian)(xian)微硬度(du)10000kg/mm2,顯(xian)(xian)微硬度(du)比石英(ying)高1000倍,比剛玉高150倍。金剛石(shi)硬(ying)度具(ju)有方(fang)向性,八面(mian)體(ti)晶(jing)面(mian)硬(ying)度大于菱形十二面(mian)體(ti)晶(jing)面(mian)硬(ying)度,菱形十二面(mian)體(ti)晶(jing)面(mian)硬(ying)度大于六(liu)面(mian)體(ti)晶(jing)面(mian)硬(ying)度。

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)(ji)第10級(ji)(ji);如小刀(dao)其硬度(du)約為5.5、銅幣約為3.5至(zhi)(zhi)4、指甲約為2至(zhi)(zhi)3、玻(bo)璃硬度(du)為6。

一、按切割(ge)材料(liao)分:

1、建筑結構類切割:分為切(qie)割混凝土用、切割瀝青用、切割磚用。2、切割石(shi)材(cai)用:分為切(qie)割花崗巖、大理石、砂巖(yan)、板巖。3、切割裝飾材料瓷磚用(yong):切割(ge)瓷磚用、切割玻璃(li)用。

二、按制造(zao)工藝分:

1、焊接:激光焊產品(pin)、高頻焊接產品。2、燒結:冷(leng)壓、熱壓。


三、按使用機器分:云石機(ji)(ji)、角磨機(ji)(ji);馬(ma)路(lu)鋸、馬(ma)路(lu)切割機用;臺鋸用;石材鋸用;手持(chi)鋸用;墻鋸用;大功率的平面鋸用。【詳細>>

1、開眼時應(ying)慢(man)速轉(zhuan)動,待孔深度到達10-15mm以后(hou),再逐漸轉入全運轉。鑿巖過(guo)程,要(yao)按孔(kong)位(wei)設計使釬桿直線前進,并位(wei)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(hui)跳,振(zhen)動(dong)增大(da)(da),鑿(zao)巖(yan)效率(lv)降(jiang)低(di);軸推力過(guo)大(da)(da)大(da)(da),釬子頂緊眼(yan)底(di),使機器超(chao)負荷下運轉,易過(guo)早磨(mo)損零(ling)件(jian),使鑿(zao)巖(yan)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,應(ying)立即停(ting)機。先使用扳手慢慢轉(zhuan)動(dong)釬桿,再開(kai)氣壓使釬子慢慢轉(zhuan)動(dong),禁止用敲打釬桿辦法(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(liu)出(chu);反之,要強力(li)吹孔。若(ruo)仍無效,應檢(jian)查釬(han)(han)子水(shui)孔釬(han)(han)尾狀態,再檢(jian)查水(shui)針情況,更換損(sun)壞零件。

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,容易使零件(jian)過早磨損。當潤滑油過多時,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、注意釬(han)子(zi)工作狀態,出現異常及時更換(huan)。

8、操作向上式鑿巖機時應注意氣腿給氣量,防止鑿巖機上(shang)下擺動(dong)造成事故。氣(qi)(qi)腿支(zhi)撐點要可靠。手握機器(qi)時不能(neng)過緊更(geng)不能(neng)騎氣(qi)(qi)腿上(shang)以防止傷人損機。

9、要注意巖石情況,避免沿層理、節理裂隙穿(chuan)孔,禁止(zhi)打殘眼,隨(sui)時觀察有無冒(mao)頂、片幫危險。

10、要有效使用開孔功能。鉆孔過程,有一個重要(yao)環節(jie)開(kai)(kai)孔,開(kai)(kai)孔用降低了沖擊壓(ya)力固定推進壓(ya)力來(lai)完成(cheng)。推進壓(ya)力應當盡可能小些,以便于傾斜(xie)度非(fei)常大巖面上(shang)開(kai)(kai)孔,同時也可避免鉆桿產生彎曲。【詳細>>

(1)溶劑不同,天然金(jin)剛石(shi)是從硅酸(suan)鹽溶(rong)液中(zhong)生(sheng)長的(de)(de),在其(qi)中(zhong)碳的(de)(de)溶(rong)解度非常低,而人造金(jin)剛石(shi)是從金(jin)屬熔(rong)體(ti)中(zhong)生(sheng)長出來(lai)的(de)(de),其(qi)中(zhong)碳的(de)(de)溶(rong)解度比(bi)硅酸(suan)鹽高得(de)多。正如:α=ε(1-X2s)-(lnXs+c)方程(cheng)所表示的(de)(de)那樣(yang),“溶(rong)解度越(yue)高,α值越(yue)小(xiao)”,這樣(yang)固液界面(mian)就粗糙,所以對于人造金(jin)剛石(shi),小(xiao)面(mian)的(de)(de)生(sheng)長比(bi)預期得(de)要少(shao)。

上式中α——Jackson因子

ε——取因(yin)子(zi)

Xs——溶液(ye)中溶質的密(mi)度

C——常數(shu)取1—2.5

(2)天然金剛石(shi)的生長(chang)溫(wen)度(估計1000—1300°C)比人造金(jin)剛(gang)石(shi)(1400°C以上)低,生長(chang)溫(wen)度越低,α值越小。因此,對于人造金(jin)剛(gang)石(shi)能預料有一個粗糙界(jie)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>>

天然金剛石和人造金(jin)剛(gang)石形態的區(qu)別可概括如下:

7
如何辨別人造鉆石和天然鉆石

小編總結了六招區分天然鉆石與人工鉆石(蘇(su)聯(lian)鉆石、摩星石),希望對(dui)大(da)家有(you)幫助。

第一(yi)招:硬度區分。天然鉆石的莫氏硬度為(wei)(wei)10,蘇聯鉆石莫氏硬度為(wei)(wei)8.5,而摩星(xing)石莫氏硬度為(wei)(wei)9.25。

第二招:化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)份(fen)(fen)。天(tian)然(ran)鉆(zhan)石(shi)的化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)份(fen)(fen)是(shi)碳(tan),蘇聯鉆(zhan)石(shi)化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)份(fen)(fen)是(shi)二氧化碳(tan),而(er)摩星石(shi)化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)份(fen)(fen)是(shi)碳(tan)化硅。

第三招:熱探針反應。天然鉆(zhan)石會發出嘩(hua)嘩(hua)的(de)(de)響聲,蘇聯(lian)鉆(zhan)石不會發出嘩(hua)嘩(hua)的(de)(de)聲音,而摩星(xing)石會發出嘩(hua)嘩(hua)的(de)(de)響聲,很容易以假亂真。

第四招:導(dao)電性(xing)。天然鉆石與蘇聯鉆石不會導(dao)電,而(er)(er)摩星(xing)石偶(ou)而(er)(er)會反應。

第五(wu)招:光學特性。天(tian)然鉆石(shi)為(wei)單折射率(lv),蘇聯(lian)鉆石(shi)為(wei)單折射率(lv),而摩星(xing)石(shi)為(wei)雙折射率(lv)。

第六招:10倍放大(da)鏡觀察。天然鉆(zhan)石不僅拋光(guang)亮滑,而且棱(leng)線(xian)銳(rui)利(li);蘇(su)聯鉆(zhan)石拋光(guang)很(hen)差,棱(leng)線(xian)常(chang)有(you)(you)挫(cuo)鈍(dun);而摩星石不僅棱(leng)線(xian)不銳(rui)利(li),而且有(you)(you)重量。

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