[发明专利]一种表面包覆有非金刚石相碳层的金刚石微粉及其生产方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种金刚石微粉及其生产方法，特别是涉及一种表面包覆有非金刚石相碳层的金刚石微粉及其生产方法。

二、背景技术：

随着电子信息产业的飞速发展，对于超平整表面加工的要求也越来越高。微米级乃至亚微米的金刚石磨料在这一领域得到了广泛的应用，成为制造计算机硬盘、硅片、集成电路表面平坦化不可或缺的材料。目前被应用于这一领域的金刚石磨料主要是以静压法合成的金刚石为原料经过破碎、整形、净化、分级得到的微米级、亚微米级直至纳米级的磨料产品。这种产品在加工过程中形成了带有尖锐棱角的不规则多面体，实际应用时具有很高的材料磨削去除力，但是在获得能够满足需要的表面平整度时，尖锐棱角在被加工材料表面形成的较深划痕需要采用更细的磨料磨削，需要用更多的材料进行去除。但是，随着表面平整度的要求进入纳米级甚至亚纳米级水平，采用这种磨料产品已经无法满足新的技术要求。为此，陆续开发了采用爆炸冲击法得到的由石墨转化的多晶金刚石产品，由负氧平衡炸药通过爆轰合成反应制备的爆轰法纳米金刚石产品，还有对从静压合成获得的金刚石进行高温热处理制造的部分石墨化的金刚石磨料产品应用于这一加工领域。多晶金刚石产品和爆轰法纳米金刚石产品是由3～15纳米的超细金刚石粒子构成的聚集体，在磨削加工时外界压力作用下发生粒子的剥离不会出现尖锐的棱角，从而有效地避免了表面划痕，提高了加工的表面平整度。但是，爆炸合成产品目前昂贵的价格限制了此类产品的广泛应用。对于从静压合成获得的金刚石进行1100～1400℃高温热处理制造的部分石墨化的金刚石磨料产品，由于表面形成了一个石墨润滑层，可以降低磨料粒子的尖锐棱角“嵌”入被加工工件造成划痕的出现，从而提高了表面平整度。虽然也能够部分解决磨削力与表面平整度要求的问题，同样存在价格较高，并且在制造过程中需精确控制高温和加热气氛，从而准确控制部分石墨化程度、稳定制造批次间质量稳定的产品上，还有很多技术问题有待解决。

中国专利CN1186401C描述了对纳米金刚石粒子表面处理的方法，使不同的有机分子结合在纳米金刚石粒子的表面，从而改变纳米金刚石粒子的亲水性和亲油性，提高其在水相和油相中的悬浮性能；许向阳等人描述了水介质中和白油介质中纳米金刚石的改性处理方法(中国粉体技术2003年第9卷第4期30-34页，矿冶工程2004年第24卷第4期61-64页)，但是这两篇文献均未能够解决金刚石粒子的磨削力与表面平整度要求的问题。

综上所述，探索采用新的方法制造性能稳定、价格低廉、兼具良好磨削力和加工表面平整度的新型金刚石磨料产品，对电子信息产业中的制造计算机硬盘、硅片、集成电路表面超平整表面加工领域有着非常重要的意义。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种表面包覆有非金刚石相碳层的金刚石微粉，产品价格低廉、兼具良好磨削力和加工表面平整度，还提供了该产品的生产方法。

本发明的技术方案：

一种表面包覆有非金刚石相碳层的金刚石微粉，在金刚石微粉磨料的表面包覆有非金刚石相碳层，非金刚石相碳层的质量占金刚石微粉总质量的0.05～10％。

所述的非金刚石相碳层的质量占金刚石微粉总质量的0.5～8％。

所述的非金刚石相碳层的质量占金刚石微粉总质量的2～6％。

所述的非金刚石相碳层为石墨层或无定形碳层。

一种所述的表面包覆有非金刚石相碳层的金刚石微粉的制造方法，包括使用有机化合物对金刚石微粉磨料进行表面包覆处理，将处理后的金刚石微粉磨料置于非氧化气氛、在400～1000℃的高温炉中热处理2～10小时，使有机物发生碳化，在金刚石微粉磨料表面形成由非金刚石相碳层构成的包覆膜，非金刚石相碳层质量占金刚石磨料颗粒总质量的0.05～10％。

所述的表面包覆处理是采用电动搅拌或者超声分散的方法，使金刚石微粉磨料均匀分散于有机化合物溶液形成的分散介质中，形成稳定分散的悬浮液，然后将金刚石微粉磨料从悬浮液中分离出来，再进行干燥。

为了获得符合非金刚石相碳层含量的包覆膜，对金刚石微粉磨料重复进行表面包覆处理和热处理。

所述的金刚石微粉磨料的表观粒度峰值为30纳米～40微米，所述的非氧化气氛是指真空条件、氢气、氮气或氩气气氛，所述的热处理温度为400～800℃，热处理时间为4～8小时。

所述的有机化合物为高级脂肪酸及其盐、脂类化合物、胺类、高分子聚合物或非离子表面活性剂中的一种，或多种组合。