金刚石的简介

多晶金刚石
多晶金刚石（微粉）是利用 独特的定向爆破法由石墨制 得，高爆速炸药定向爆破的 冲击波使金属飞片加速飞行， 撞击石墨片从而导致石墨转 化为聚晶金刚石。其结构与 天然的金刚石极为相似，通 过不饱和键结合而成，具有 很好的韧性。
多晶金刚石的特点
• 结构与天然的Carbonado极为相似，由球 形的微晶聚集而成，微晶尺寸仅有3-10nm。 • 优异的磨削性能：高的去除率和韧性，具 有自锐性 • 与单晶金刚石比起来，更不容易产生表面 划伤 • 更适合用来研磨表面由不同硬度材料构成 的工件
单晶金刚石的应用领域
1.机械加工业 金刚石磨具是磨削硬质合金的特效工具。刃磨硬质合金车刀时，每磨除1g 金属需要消耗GC磨料4-15g,而金刚石仅消耗2-4mg。 2.电子电器工业 硬而脆的贵重半导体材料，如硅，锗，砷化镓等，欲制成小片状的半导体 器件，需要切割和研磨加工。目前最合适的方法使用金刚石切割锯片加工。用 金刚石研磨膏抛光半导体材料，不仅效率高，而且可以达到最高一级表面粗糙 度Ra0.006um。 3.光学玻璃和宝石加工业 以前利用碳化硅加工光学玻璃，效率低，劳动条件差。现在已经全部采用 金刚石磨具加工，包括下料、套料、切割、磨边以及凸、凹曲面的精磨。 4.钻探和开采工业 在石油、煤炭、冶金、地质勘探等钻探和开采方面，广泛使用金刚石钻头。 5.建筑与建材工业 在大理石、花岗岩、人造铸石、混凝土建筑材料的切割加工和磨削加工方 面，广泛使用金刚石工具。
金刚石的的结构
金刚石的 碳原子在空间 构成连续的， 坚固的骨架的 结构，所以坚 硬。
金刚石的晶胞
性质
用途
纯净的金刚石是 经过仔细琢磨后， 无色透明正八面 可以成为璀璨夺目的 金 体形状的固体。 装饰品——钻石。 刚 自然界存在的 划玻璃、切割大石、 加工坚硬的金属，装 石 最硬的物质 在钻探机的钻头上钻 (质坚硬) 凿坚硬的岩层。
•金刚石属于碳的一种单质
纯净的金刚石是无色、透明、 正八面体形状的固体。 加工琢磨后璀璨夺目有光泽， 可做钻石。
加工前
加工后
金刚石 — 天然最硬的物质
玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃
金刚石很硬 ，可以用来切割玻璃，也可以 作钻探机的钻头。
金刚石的三维结构
金刚石是碳原子的 一种结晶体。其中 的碳原子都以共价 键结合，原子排列 的基本规律是每一 个碳原子的周围都 有4个按照正四面体 分布的碳原子。
单晶金刚石的制造工艺
1.静压触媒法 是指在金刚石热力学稳定的条件下，在恒定的超高压 高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法。 2.动压法 动压法主要是爆炸法，爆炸法压力温度条件与不用触 媒的静压法相似（压力一般在20Gpa以上），但产生高温 高压的方法不同，不是用压机，而是用炸药。 3.亚稳态生长法 亚稳态生长法是在金刚石亚稳态的压力温度条件下的 生长方法。这种方法不需要高压，往往是在常压或负压 （真空）下进行。
金刚石和石墨的物理性质的比较
金刚石 色态 硬度 导电性 用途
无色 透明、正八 面体形状的固体
石 墨
深灰色、有金属光 泽、细鳞片状固体
最软的矿物质之一
天然最硬的物质
不导电
钻石、钻探机的钻 头、切割玻璃等
导电良好
铅笔芯、电极等
由于天然金刚石的出产量比较低，不足以满足 现代工业化生产的需要，19世纪人造金刚石兴起了。 金刚石以其最大的硬度、半导体性质以及光彩夺目 的光泽，分别应用于钻头切割、电子工业和宝石工 业上。故人造金刚石的意义显得尤为重大。 与天然金刚石相比，它具有生产成本低，应用 效果好的优点。由于非金属材料和其他硬脆材料， 如大理石、花岗石、耐火材料、玻璃、陶瓷、混凝 土等加工工业的发展，对锯片、钻头用金刚石质量 的要求越来越高，需求量越来越大，目前世界上工 业用金刚石的８５％ 以上已由人造金刚石代替。
多晶金刚石与单晶金刚石的比较
由于多晶晶粒的自由取向和 晶界的存在，从性质上多晶 金刚石比单晶金刚石具有更 多的优异性能。例如：无方 向性、无介理面、韧性高、 硬度高、耐磨、尺寸大，与 硬质合金复合可制成性能优 越的工具材料。
根据金刚石颗粒之间结合的性质，多晶金 刚石可分为两类：一是金刚石颗粒之间为金刚 石键合；二是金刚石颗粒以碳化物结合起来； 当然还可以说有第三类，即这两种类型的混合 型。 金刚石键合的多晶金刚石，其金刚石颗粒 之间结合牢固，耐磨性好，但不耐高温，因为 它含有某些金属。当然也可以将这种多晶金刚 石中的金属除掉。用碳化物结合起来的多晶金 刚石，金刚石颗粒之间结合强度就小一些，耐 磨性也随之差一些，但可以耐高温
单晶金刚石
金刚石的形态可分为单晶体， 连生体和聚晶体。单晶体可进 一步分为立方体，八面体，菱 形十二面体。下图为人造金刚 石的晶体形态，其中以六 - 八 面体形态最为常见。人造金刚 石单晶体呈平面状，具有明显 的晶棱和顶角。
单晶金刚石的特点
单晶金刚石是由具有饱和性 和方向性的共价键结合起来 的晶体，因此它具有极高的 硬度和耐磨性。
多晶金刚石的生产工艺
多晶金刚石最初的生 产发明是由美国的杜 邦公司发明的。生产 的关键在于必须采用 爆轰法才能获得微粉 的原料。
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多晶金刚石的应用领域
作为精密磨料，用于蓝宝石、磁头、硬 盘、硬质玻璃和晶体、陶瓷以及硬质合金的超 精密研磨和抛光，如用于LED蓝宝石的减薄。 作为镀膜添加剂，用于金属模具、工具、 部件等的镀膜，能够大大提高表面耐磨性、表 面硬度、延长使用寿命。 主要用于研磨，一般 配制成研磨液来使用。 也有可能制作刀具，切割时不容易产生 崩裂。