[发明专利]金刚石表面修饰处理方法及应用

说明书

本发明提供一种金刚石表面修饰处理方法及应用，包括：1)将氯化钠、活性反应金属粉、金属合金粉混合，得表面修饰用混合粉，记作BSH粉；2)将BSH粉、金刚石粉混合，得金刚石改性混合粉，记作DGH粉；3)按照BSH粉、DGH粉、BSH粉的顺序依次加入坩埚，形成反应前为类三明治分层结构的混合物料；4)将混合物料在真空条件下烧制，随后随炉冷却；经清洗、超声处理，干燥、过筛，得表面修饰金刚石粉。本发明反应条件简单，相对较低温度下能够实现金刚石表面修饰，反应过程可控，操作方便，反应快捷，能耗低。能够在简单环保条件下，制备出具有修饰的金刚石颗粒及金刚石工具，此金刚石工具可应用于机械加工等领域。

技术领域

本发明涉及金刚石表面处理及制品技术领域，具体涉及一种金刚石表面修饰处理方法及应用。

背景技术

金刚石具备超硬、低膨胀、轻质、绝缘等众多优良特性使其能广泛应用于机械、建材、冶金等领域。目前，人造金刚石已经替代了世界上绝大多数的工业用金刚石，颗粒状金刚石是优良的磨削材料，用金刚石颗粒制作各种锯片和钻头等工具的应用越发普遍，制作方式主要以镶嵌金刚石为主。镶嵌金刚石是以树脂、陶瓷或金属作为结合剂固定金刚石，最后制备成不同结构以满足不同需求。

金刚石工具在工作过程中，金属胚料磨损后金刚石会暴露在工具表面，凭借金刚石的高硬度来提高金刚石工具的综合性能。由于金刚石与大部分胎体材料之间存在较高的界面能，因此金刚石颗粒与胎体材料的结合力较差，金刚石在受到切削力时容易与基体分离并脱落，极大地降低了金刚石工具的使用寿命以及加工效率，导致金刚石工具无法进入高端市场。

为了提高金刚石工具的综合性能，常采用物理或化学方法在金刚石颗粒表面包覆一层金属或合金，来降低金刚石与基体材料之间的界面能，使其与胎体能够有较好的结合力，减少金刚石工具工作过程中金刚石的脱落。此外，金刚石表面修饰金属层还有防护作用，可以避免金刚石颗粒直接与外界接触，从而防止金刚石颗粒在高温烧结时石墨化；金刚石颗粒镀覆金属后还能提高锯片的硬度，从而提高金刚石工具的使用性能。

随着科研技术的进步，金刚石金属化的技术越来越多，镀层种类不断丰富，金刚石工具也得到了不断地优化，各种镀覆金刚石工具得到广泛的工业应用。目前国内外金刚石颗粒表面金属化常用的方法有化学镀、真空蒸镀和磁控溅射等。这些方法存在在金刚石表面形成的金属层与金刚石基体之间为物理结合，金刚石与胎体金属之间的结合性能提高不大，另外目前的金刚石表面金属化方法存在设备昂贵、制备流程复杂、制备成本高等问题，难以批量生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金刚石表面修饰处理方法及应用，能够在简单环保条件下，制备出具有修饰的金刚石颗粒及金刚石工具，此金刚石工具可应用于机械加工等领域。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种金刚石表面修饰处理方法，包括如下步骤：

步骤1，将氯化钠、活性反应金属粉、金属合金粉混合并研磨，得到表面修饰用混合粉，记作BSH粉；

步骤2，按照BSH粉：金刚石粉＝10：1的质量比，称取各原料，混合后搅拌处理，得到金刚石改性混合粉，记作DGH粉；

步骤3，按照BSH粉、DGH粉、BSH粉的顺序依次加入到坩埚中，形成反应前为类三明治分层结构的混合物料A，其中，BSH粉：DGH粉：BSH粉的质量比为1：4：1；

步骤4，将步骤3的混合物料A在真空条件下烧制，烧制结束后随炉冷却；将冷却后的样品经清洗、超声处理后，干燥、过筛，得到表面修饰金刚石粉。

所述步骤1中氯化钠：活性反应金属粉：金属合金粉的质量比为8～12：0.8～2.0：0.2；所述活性反应金属粉为分析纯，粒径为1～10μm；金属合金粉的粒径为5μm；氯化钠为分析纯；金刚石粉为过40目～50目的金刚石单晶粉。