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金刚石表面改性研究

文章出处:作者:金刚石砂轮发表时间:2018/5/17 8:42:16

众所周知,金刚石晶体结构是由碳(C)原子(化学式:C) 相互间以共价键组成,每个碳原子在晶体结构中与周围空间的四个碳原子以饱和(saturation)共价键形式连接,形成规整的正四面体结构。金刚石砂轮工作层又称金刚石层,由磨料、结合剂和填料组成,是磨具的工作部分。过渡层又称非金刚石层,由结合剂、金属粉和填料组成,是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分。金刚石砂轮是以金刚石磨料为原料,用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂,制成的中央有通孔的圆形固结磨具,具有高强度、耐热性能好、切削锋利、磨削效率高、磨削过程中不易发热和堵塞、热膨胀量小的优点。一般情况(Condition)下,金刚石呈现出很高的化学惰性,在制备磨具时,金刚石很难被树脂(Resin)、金属、陶瓷(原料:非金属矿物)等结合剂浸润和黏结。因此,在磨削过程(guò chéng)中,金刚石磨料在磨削力的作用下易从结合剂中掉落,减弱了金刚石的磨削作用,从而影响(influence)磨具的磨削效率(efficiency)。同时,在金刚石砂轮的高温烧结(把粉状物料转变为致密体的过程)制备过程中,人造金刚石在达到一定温度(temperature)点时将发生氧(Oxygen)化反应,金刚石砂轮自身的磨削性能会减弱。
但深入了解(Find out)金刚石后,发现金刚石表面其实是存在丰富(plump)的未饱和(saturation)键。金刚石砂轮是以金刚石磨料为原料,用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂,制成的中央有通孔的圆形固结磨具,具有高强度、耐热性能好、切削锋利、磨削效率高、磨削过程中不易发热和堵塞、热膨胀量小的优点。对于单独一个金刚石晶胞来说,其最基本的组成结构是由碳(C)原子(化学式:C) 组成的四个四面体。对晶胞中的碳原子而言,其有三类不同碳原子共价键类型:第一类为四个价键全部用完,处于晶胞的内部,其数目有四个;第二类为处于晶胞六个晶格面中心的碳原子,该类碳原子都还剩余两个价键;第三类为处于晶胞的八个顶角处,该处碳原子又可细分为二种,一种是碳原子用去一个价键,还剩余三个价键,这样的碳原子有四个,另一种是根本没有用去价键,剩余四个价键,这样的也有四个。当由非常多金刚石小晶胞形成大颗粒金刚石晶体时,这些不同的碳原子价键结合周围的晶胞而逐渐形成完整的晶体,金刚石晶体长大形成颗粒后,其表面则有许多碳原子未饱和(saturation)价键形成。通常金刚石砂轮对外呈现出很高的化学惰性,这是因为金刚石表面这些自由价键处于钝化(Deactivation)状态,不具活性。但在一定条件下,金刚石表面的这些钝化键可以被激活,这就可以利用表面理论和表面技术对金刚石进行表面处理(chǔ lǐ)来改变其某些性能,从而达到更好地使用金刚石砂轮的目的