金剛石俗稱“金(jin)剛(gang)鉆”,也就(jiu)是我們(men)常說的(de)(de)鉆石(shi),它是一種由(you)純(chun)碳組成的(de)(de)礦(kuang)物(wu),也是自然界中最堅硬(ying)的(de)(de)物(wu)質。自18世(shi)紀證實了金(jin)剛(gang)石(shi)是由(you)純(chun)碳組成的(de)(de)以(yi)后,人們(men)就(jiu)開始了對人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)(de)研(yan)究,只是在20世(shi)紀50年代(dai)通過高(gao)壓研(yan)究和高(gao)壓實驗技術的(de)(de)進展,才(cai)獲得真正的(de)(de)成功和迅速(su)的(de)(de)發(fa)展,人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石(shi)亦被廣泛(fan)應用(yong)于各種工業,工藝行業。本期專(zhuan)題就(jiu)由(you)小編給(gei)大家介紹(shao)一下人造(zao)(zao)金(jin)剛(gang)石(shi)以(yi)及金剛石工具的有關知識吧。
1、制造樹脂結合劑磨具或研磨用(yong)等。
2、制造金屬結合劑(ji)磨(mo)(mo)(mo)具、陶瓷結合劑(ji)磨(mo)(mo)(mo)具或研磨(mo)(mo)(mo)用等。
3、制造一般地層地質鉆探鉆頭、半導體及(ji)非(fei)金屬材(cai)料切(qie)割加工(gong)(gong)工(gong)(gong)具等。
4、制造硬地層地質鉆頭、修正(zheng)工具(ju)及非(fei)金(jin)屬(shu)硬脆性材(cai)料(liao)加工工具(ju)等。
5、樹脂、陶瓷結合劑磨具或研(yan)磨等。
6、金屬結合劑磨具、電鍍制品。鉆探(tan)工具或(huo)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(yong)瞬(shun)時靜態(tai)超高壓(ya)高溫技(ji)術(shu),或動態(tai)超高壓(ya)高溫技(ji)術(shu),或兩者的(de)混合(he)技(ji)術(shu),使(shi)石(shi)墨等碳質原料從(cong)固態(tai)或熔融態(tai)直接轉變成金剛石(shi),這(zhe)種方法得到(dao)的金剛石是微米(mi)尺寸(cun)的多晶粉末。
熔媒法
人造金剛石用靜態超高(gao)壓(ya)(50~100kb,即5~10GPa) 和(he)(he)高(gao)溫(1100~3000°C)技(ji)術(shu)通過石(shi)墨等碳質原(yuan)料和(he)(he)某些金屬(shu)(合金)反應(ying)生成金剛(gang)(gang)(gang)石(shi),其典型晶(jing)態為(wei)立方(fang)體(ti)(六面(mian)體(ti))、八面(mian)體(ti)和(he)(he)六-八面(mian)體(ti)以及它們的(de)過渡形態。在(zai)工業(ye)上(shang)顯出重要應(ying)用價值(zhi)的(de)主要是靜壓(ya)熔(rong)媒法(fa)。采用這種方(fang)法(fa)得(de)到的(de)磨(mo)料級人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)產量(liang)已(yi)超過天然金剛(gang)(gang)(gang)石(shi),有待進一步解決的(de)問(wen)題(ti)是增大(da)粗粒(li)比,提高(gao)轉化率和(he)(he)改善晶(jing)體(ti)質量(liang)。目前正在(zai)實驗室中用靜壓(ya)熔(rong)媒法(fa)研究優質大(da)顆粒(li)單(dan)晶(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)形成。加(jia)晶(jing)種外延生長法(fa)曾(ceng)(ceng)得(de)到重1克拉左右(you)的(de)大(da)單(dan)晶(jing);用一般試(shi)驗技(ji)術(shu)略加(jia)改進后,曾(ceng)(ceng)得(de)到2~4毫(hao)米左右(you)的(de)晶(jing)體(ti)。采用這種方(fang)法(fa)還生長和(he)(he)燒結出大(da)顆粒(li)多(duo)晶(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi),后者在(zai)工業(ye)上(shang)已(yi)獲得(de)一定的(de)應(ying)用,其關鍵(jian)問(wen)題(ti)在(zai)于進一步提高(gao)這種多(duo)晶(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)、抗(kang)沖(chong)擊強(qiang)度(du)、耐磨(mo)性和(he)(he)耐熱(re)性等綜合性能。
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(yuan)在金剛石晶(jing)種或(huo)某些(xie)起(qi)基(ji)底作(zuo)用(yong)的物質上(shang)進行外延生(sheng)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(shi)同時會生成大量的石(shi)墨。
形成機制
主要有下述幾種學(xue)(xue)說(shuo)(shuo):溶劑(ji)(ji)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)認為(wei)(wei)所(suo)用(yong)(yong)金(jin)屬(合金(jin))起著(zhu)碳的(de)(de)溶劑(ji)(ji)作用(yong)(yong);催(cui)化(hua)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)則認為(wei)(wei)是一(yi)(yi)種催(cui)化(hua)劑(ji)(ji);固相轉變學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)則強(qiang)調石(shi)墨(mo)晶體(ti)(ti)無(wu)需斷鍵解體(ti)(ti),經過簡單形(xing)變就形(xing)成金(jin)剛石(shi)晶體(ti)(ti)。但這三種典型(xing)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)所(suo)提(ti)出模型(xing)往往同一(yi)(yi)些(xie)主要實驗現象和規律相矛盾。因此,出現了溶劑(ji)(ji)-催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)、催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)-溶劑(ji)(ji)、熔(rong)(溶)劑(ji)(ji)-觸媒(簡稱(cheng)為(wei)(wei)熔(rong)媒)等(deng)學(xue)(xue)說(shuo)(shuo)進一(yi)(yi)步探討所(suo)用(yong)(yong)金(jin)屬(合金(jin))的(de)(de)作用(yong)(yong)。總的(de)(de)說(shuo)(shuo)來(lai),人造(zao)金(jin)剛石(shi)的(de)(de)形(xing)成機制尚是一(yi)(yi)個仍(reng)在探討中(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行左數(shu)第16個字開始,明確提到 :
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>>】
摩氏硬度10,新摩氏硬度15,顯(xian)微硬度10000kg/mm2,顯(xian)微硬度比石英(ying)高1000倍,比(bi)剛(gang)(gang)玉高150倍。金剛(gang)(gang)石硬(ying)度具有方向性,八(ba)面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度大于菱形十二(er)面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度,菱形十二(er)面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度大于六面(mian)(mian)(mian)體晶(jing)面(mian)(mian)(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)第10級(ji);如(ru)小(xiao)刀其(qi)硬(ying)(ying)度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲(jia)約為2至3、玻璃硬(ying)(ying)度為6。
一、按切割材料分:
1、建筑結構類切割:分為切割(ge)混(hun)凝土用、切割(ge)瀝青用、切割磚用。2、切(qie)割石材用(yong):分為切(qie)割花(hua)崗巖(yan)、大(da)理(li)石、砂巖、板(ban)巖(yan)。3、切(qie)割(ge)裝飾(shi)材料(liao)瓷磚用(yong):切割瓷(ci)磚(zhuan)用、切割玻璃用。
二、按制造工藝(yi)分:
1、焊接:激光焊產(chan)品、高頻焊接產(chan)品(pin)。2、燒結:冷壓、熱壓。
三、按使用機器分:云石機、角(jiao)磨機;馬路鋸(ju)、馬路切割機(ji)用;臺鋸用;石(shi)材鋸用;手持鋸用;墻鋸用;大功率的平面鋸用。【詳細>>】
1、開眼時應慢速轉動,待(dai)孔深度(du)到達10-15mm以后,再(zai)逐漸轉入全(quan)運轉。鑿巖過程,要按孔位設計使釬桿直線前進,并位于孔心。
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(yan)效率降低;軸推力過大大,釬子頂緊眼底(di),使機器(qi)超負荷下(xia)運轉,易過早磨損零件,使鑿巖(yan)速(su)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(ruo)無效,應立即停機。先使用(yong)扳手慢(man)慢(man)轉(zhuan)動釬(han)(han)桿(gan),再(zai)開氣壓(ya)使釬(han)(han)子慢(man)慢(man)轉(zhuan)動,禁止用(yong)敲(qiao)打(da)釬(han)(han)桿(gan)辦法處理。
4、經常觀察排粉情況。排粉正常時,泥漿順孔口徐(xu)徐(xu)流出;反之(zhi),要(yao)強力吹孔(kong)。若仍無(wu)效,應檢查釬子水(shui)孔(kong)釬尾狀態(tai),再檢查水(shui)針情況,更換損壞零件。
5、要注意觀察注油儲量出油情況,調節好注油量。無油(you)作業時(shi),容易(yi)使零件過早磨損(sun)。當潤滑油(you)過多時(shi),會造成工作面污染。
6、操作時應注意機器聲響,觀察其運轉情況,發現問(wen)題,及(ji)時處理。
7、注意釬子工作狀態(tai),出現異常及時更換。
8、操作向上式鑿巖機時應注意氣腿給氣量,防(fang)(fang)止(zhi)鑿巖機(ji)上下擺動造成事故(gu)。氣(qi)腿支撐點要可(ke)靠。手握機(ji)器(qi)時不能過緊(jin)更不能騎氣(qi)腿上以防(fang)(fang)止(zhi)傷人損機(ji)。
9、要注意巖石情況,避免沿層理、節理裂隙(xi)穿孔,禁止打殘眼,隨時觀察有無冒頂(ding)、片幫危險。
10、要有效使用開孔功能。鉆孔過程,有一個(ge)重要環(huan)節開孔,開孔用(yong)降(jiang)低了(le)沖(chong)擊壓(ya)力(li)固(gu)定推進(jin)壓(ya)力(li)來(lai)完(wan)成。推進(jin)壓(ya)力(li)應當(dang)盡可(ke)能小些,以便于傾斜(xie)度(du)非(fei)常大巖面上開孔,同時也可(ke)避免鉆桿(gan)產生(sheng)彎曲。【詳細>>】
(1)溶劑的不同,天然金(jin)剛石是從(cong)硅(gui)酸鹽溶液中(zhong)(zhong)生長(chang)的(de),在其中(zhong)(zhong)碳的(de)溶解(jie)度非常低,而(er)人造金(jin)剛石是從(cong)金(jin)屬熔體(ti)中(zhong)(zhong)生長(chang)出來的(de),其中(zhong)(zhong)碳的(de)溶解(jie)度比(bi)(bi)硅(gui)酸鹽高得(de)多(duo)。正(zheng)如:α=ε(1-X2s)-(lnXs+c)方程所(suo)表(biao)示的(de)那樣(yang)(yang),“溶解(jie)度越高,α值越小(xiao)”,這樣(yang)(yang)固液界面(mian)就(jiu)粗糙(cao),所(suo)以(yi)對于(yu)人造金(jin)剛石,小(xiao)面(mian)的(de)生長(chang)比(bi)(bi)預期得(de)要少(shao)。
上式中α——Jackson因子
ε——取向因子
Xs——溶液中(zhong)溶質的密度
C——常數取1—2.5
(2)天然金剛石(shi)(shi)的生長溫度(估計1000—1300°C)比人(ren)造(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)(1400°C以上)低(di),生長溫度越低(di),α值越小(xiao)。因此,對于人(ren)造(zao)金(jin)剛石(shi)(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)造金剛石(shi)形(xing)態的區(qu)別可概(gai)括(kuo)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(shi)、摩星石(shi)),希望對大家有幫助。
第一招:硬(ying)度(du)(du)區分。天(tian)然鉆(zhan)石的莫氏硬(ying)度(du)(du)為(wei)10,蘇聯鉆(zhan)石莫氏硬(ying)度(du)(du)為(wei)8.5,而摩星石莫氏硬(ying)度(du)(du)為(wei)9.25。
第二招:化(hua)學(xue)成(cheng)份(fen)。天然(ran)鉆石(shi)的化(hua)學(xue)成(cheng)份(fen)是碳,蘇(su)聯鉆石(shi)化(hua)學(xue)成(cheng)份(fen)是二氧化(hua)碳,而(er)摩星(xing)石(shi)化(hua)學(xue)成(cheng)份(fen)是碳化(hua)硅。
第三招:熱探針反應。天然鉆石會發出(chu)嘩(hua)(hua)嘩(hua)(hua)的響聲,蘇聯鉆石不會發出(chu)嘩(hua)(hua)嘩(hua)(hua)的聲音,而摩星石會發出(chu)嘩(hua)(hua)嘩(hua)(hua)的響聲,很容易以假亂真(zhen)。
第四招:導電(dian)性。天然(ran)鉆石與蘇聯(lian)鉆石不會導電(dian),而摩星石偶而會反應。
第五招:光學特性。天然鉆石為單折(zhe)射(she)率,蘇(su)聯鉆石為單折(zhe)射(she)率,而(er)摩星石為雙折(zhe)射(she)率。
第六招:10倍放大鏡觀察。天然鉆石不(bu)僅拋(pao)光(guang)亮滑,而且(qie)棱(leng)(leng)線(xian)銳利;蘇聯鉆石拋(pao)光(guang)很差(cha),棱(leng)(leng)線(xian)常有挫鈍(dun);而摩(mo)星石不(bu)僅棱(leng)(leng)線(xian)不(bu)銳利,而且(qie)有重量。