金刚石

金刚石

金刚石是碳在高温高压条件下的结晶体，是自然界最硬的矿物。其名称来源于希腊文“Adamas”，意为坚硬无敌。

金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，在国民经济中具有重要的作用。金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。

宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。

金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。Ⅱ型金刚石比较罕见，仅占金刚石总量的1%～2%。Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品，如重 3 106ct（Carat，克拉）世界著名的“库利南”钻石，即属此类。

人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。早在公元前 3 世纪古印度就发现了金刚石。自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。

世界金刚石矿产资源不丰富，1996年世界探明金刚石储量基础仅19 亿ct，远不能满足宝石与工业消费的需要。20 世纪60 年代

以来，人工合成金刚石技术兴起，至90 年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上（在中国已达99%以上）。金刚石主要生产国为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控制。

中国发现金刚石约在200～300 年前，在明清朝之际（约17 世纪），湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。金刚石的地质勘查工作始于20 世纪50 年代。迄今，在中国发现的重量大于90 ct的著名金刚石有6 颗，如重约158 ct的“常林钻石”等。

中国金刚石矿产资源比较贫乏，通过近50 年的地质工作，仅在辽宁、山东、湖南和江苏4 省探明了储量。截至1996 年底，中国保有金刚石储量2 089.78 万ct，在世界上不占重要地位。在质量上，中国辽宁省所产金刚石质地优良，宝石级金刚石产量约占总产量的70%。20 世纪90 年代以来，中国年产金刚石约10～15 万ct，远不能满足本国消费的需要。国家所需工业用金刚石99%以上依赖国产人造金刚石，1997年中国人造金刚石产量达4.4 亿ct，天然工业用金刚石所占消费比重极为有限。

一、矿石矿物原料特点

金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni 等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N 等杂质元素，以及碳水化合物。

金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位

于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为1.54 (10-10m）。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。

金刚石莫氏硬度为10，显微硬度为98 654.9MPa（100 060kg/mm2），绝对硬度大于石英的1 000 倍，大于刚玉的150倍。矿物性脆，贝壳状或参差状断口，在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开，具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。矿物质纯，密度一般为3 470～3 560kg/m3。

金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量，极纯净者无色，一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等；纯净者透明，含杂质的半透明或不透明；在阴极射线、X 射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光；在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光；金刚光泽，少数油脂或金属光泽，高折射率，一般为2.40～2.48。

金刚石的热导率一般为136.16w/（m〃k），其中Ⅱa 型金刚石热导率极高，在液氮温度下为铜的25 倍，并随温度的升高而急剧下降，如在室温时为铜的5 倍；比热容随温度上升而增加，如在-106℃时为399.84J/（kg〃k），107℃时为472.27J/（kg〃k）；热膨胀系数极小，随温度上升而增高，如在-38.8℃时为0，0℃时为5.6×10-7；在纯氧中燃点为720～800℃，在空气中为850～1 000℃，在绝氧下2 000～3 000℃转变为石墨。

金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，高温下不与浓HF、

HCl、HNO3 作用，只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。

金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。唯Ⅱb 型金刚石具良好的半导体性能。

根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异，可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类，并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb 四个亚类。Ⅰ型金刚石，特别是Ⅰa 亚型，为常见的普通金刚石，约占天然金刚石总量的98%。Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮，具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。Ⅱ型金刚石极为罕见，含极少或几乎不含氮，具良好的导热性和曲面晶体的特点。Ⅱb 亚型金刚石具半导电性。由于Ⅱ型金刚石的性能优异，因此多用于空间技术和尖端工业。两类金刚石特征比较见表4.12.1。

金刚石矿石有岩浆岩和砂矿两类。已知含金刚石的岩浆岩有金伯利岩、钾镁煌斑岩和橄榄岩 3 种，其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。

(一) 金伯利岩

金伯利岩即角砾云母橄榄岩，是大陆板块内部一种较其他岩浆来源更深的独立高温岩浆作用的产物。金伯利岩是一种超浅成相、偏碱性超基性岩，具角砾状、块状构造、斑状构造或凝灰状构造，常含有某种标型矿物、钛矿物和深源捕虏体，不含长石。岩体产于前寒武纪古老地台或地盾区，分布于大断裂构造的次级断裂中，呈岩管、岩脉、

岩墙或岩床状沿断裂成群产出。岩石主要由橄榄石、金云母等铁镁矿物组成，通常含数种特征矿物，如金刚石、含铬镁铝榴石、铬透辉石、铬尖晶石、镁钛铁矿、钙钛矿、锐钛矿、金红石、铌铁矿等，铌钽等稀土元素含量较一般超基性岩可高出数倍至数十倍。岩石所含捕虏体中有深源岩石和矿物，如橄榄石、辉石类和透辉石矿物及二辉橄榄岩和斜辉橄榄岩等。按橄榄石和金云母含量的不同，金伯利岩可分为橄榄石型金伯利岩（橄榄石含量＞50%）和金云母型金伯利岩（金云母含量＞50%）。

目前，世界已发现金伯利岩体上万个，其中含金刚石的占20%～30%，具工业价值的不足5%。在具工业意义的含金刚石金伯利岩体中，呈岩管（筒）状产出的占90%，如南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚和中国等。表 4.12.1Ⅰ型和Ⅱ型金刚石特征比较

（二）钾镁煌斑岩

钾镁煌斑岩又称橄榄金云火山岩，是一种超钾、富镁超基性火山岩。岩体呈岩管、岩颈、岩墙状成群产出于地台边缘的断裂活动带中，具角砾状和块状构造。角砾中含有深源捕虏体。岩石具斑状或晶屑结构，主要矿物为橄榄石、金云母，以及斜方辉石、透辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石、红柱石、钾钙板锆石和磷灰石等。化学成分中K2O 为3%～12%，MgO5%～29%，SiO240%左右。

据橄榄石和白榴石含量的多少，钾镁煌斑岩又可分为橄榄石钾镁煌斑岩（橄榄石含量大于20%～50%）和白榴石钾镁煌斑岩（白榴石含量不小于20%～50%）。

据报道，虽然世界很多地区已发现有钾镁煌斑岩产出，但含金刚石矿的不多，具工业价值的多为橄榄石钾镁煌斑岩。目前，只有西澳大利亚阿盖尔地区金刚石矿床规模巨大，印度马加旺岩筒具工业意义，其他在美国、赞比亚、象牙海岸、中国贵州等地分布的钾镁煌斑岩中的金刚石尚无工业价值。

(三) 橄榄岩

在中国西藏、新疆等地发现几处橄榄岩型超基性岩体，亦含有金刚石及与金刚石共生的指示矿物，如镁铝榴石、钙钛矿等。目前，已发现的含量甚少，地质研究程度浅，其找矿意义与经济价值有待进一步探索。

古砂矿在世界上分布广泛，主要分布于加纳、巴西、印度、南非等国，第四纪滨海砂矿广泛分布于非洲西南部的大西洋西岸，中国发现的具有经济价值的砂矿，主要为分布于湖南沅水流域、山东沂沭河流域和辽宁复州河流域的第四纪河流冲积砂矿，矿石品位低，金刚石粒小，常共生有金、锆石、钛铁矿等，可综合利用。

二、用途与技术经济指标

（一）宝石级金刚石

宝石级金刚石（钻石），要求晶体完美，无色或色彩鲜艳，透明度高，无裂隙和杂质，良好的琢磨性能，重量一般不低于0.25ct（即0.05g）。近年来，小于此重量的钻石亦常用于首饰配镶。颗粒愈大，愈珍贵。

现今世界通用的钻石评价四大要素是重量、颜色、净度和切工，

简称“4C”标准。

1.重量

重量是钻石经济评价的首要因素。钻石重量以Carat（克拉，简写ct）计算，1ct=0.2g1ct可分为100 分，重量1ct以上者为大钻，25～99 分者为中钻，24 分以下者为小钻。

钻石重量计算公式为∶金刚石原晶或琢磨后的钻石晶体的长度乘以宽度乘以深度乘以调整系数等于重量。调整系数取决于钻石的晶形，如圆形、椭圆形、鸡心型、三角形等而异。美国宝石研究所提供的一般调整系数为0.0051～0.0061。金刚石（钻石）的重量与腰围直径对照见表4.12.2。

钻石的价值直接与重量相关，计算公式为∶

钻石价值=（重量)2×K（基础价）

基础价即上市时的市场基础价格。

表 4.12.2金刚石重量与腰围直径对照

2.颜色

颜色是决定钻石优劣的第二指标。钻石愈近无色，售价愈高。

钻石颜色主要有微带蓝的白色（无色）、白色、淡黄色和黄色等。国际上各国均有各自的评价标准，中国标准按钻石颜色等级不同分为100 色，85 色可见明显黄色，75 色以下多不作为首饰钻，中国标准与世界主要钻石颜色等级系统对照见表 4.12.3。但是，标准以外的具红、黄、绿、蓝、紫等亮丽颜色的透明至半透明钻石，又属钻石中的珍品。呈大红色或鲜红色的称红钻；呈亮黄色称金钻；呈艳绿色的

称绿钻；呈天蓝至蓝色的称蓝钻；呈淡紫色的称紫钻等。

3.净度

净度是钻石纯净、透明无瑕的程度。瑕疵指钻石原生的缺陷，如包裹体、裂隙等，以及因加工和外界环境所造成的缺陷，如破损、擦痕、裂隙等。完全透明无瑕的钻石在自然界中极为罕见，绝大多数钻石具有不同程度的瑕疵。钻石的净度是以在10 倍放大镜下观察的结果为依据的。中国钻石净度分为：无瑕、半号花、一号花、二号花、三号花和四号花（大花）6 个等级，与世界主要钻石瑕疵等级系统对照见表4.12.4。

4.切工

切工又称磨工，是指按设计要求对宝石级金刚石进行切割和琢磨，进而生产出理想的钻石制品的整个工艺技术加工过程的总称。钻石款式的选择是以能最大限度地将入射光全面反射回钻石台面，充分展现钻石的色散效果为准。一般情况下标准钻石型有58 个刻面，但小于0.25ct 的小钻没有底部小面，仅有57 个刻面。现代常见的钻石款式有圆型、祖母绿型、椭圆型、心型、梨型、三角型、菱形、橄榄型等。国际流行切工分级采用德国标准，分为优、良、中和差4 级。评定的内容包括钻石的对称性、加工光洁度和人工损伤等。表 4.12.3世界主要钻石颜色等级系统近似对照

（二）工业用金刚石

工业用金刚石常用作刀具、钻具、研磨、轴承、拉丝模、硬度计压痕器、锯片、光学精密仪器及修整器等。中国工业用金刚石的主要

用项是石材加工、地质和石油钻头、磨料和修正砂轮、刀具等。据中国建材行业标准JC/T220-79（96）天然金刚石，中国地质钻头和石油钻头用天然金刚石、拉丝模用金刚石、车刀用金刚石和砂轮刀用金刚石品级分类分别见表

4.12.5、4.12.6、4.12.7、4.12.8。

表 4.12.5地质钻头和石油钻头用天然金刚石品级

表4.12.6 拉丝模用金刚石

表 4.12.7车刀金刚石

表 4.12.8 砂轮刀用金刚石

（三）Ⅱ型金刚石

由于Ⅱ型金刚石所具有的优异的光学、热学、电学性能，在光学、电子、原子能、空间技术、高能物理及医学等多种领域中起到不可取代的作用，特别在高新精尖技术领域得到愈益深入的研究和广泛的应用。例如：利用其导热性，制做超级热沉材料；利用其透光性，制作各种窗口材料，如作高功率激光器窗口、红外探测器滤光片；利用其光导性，用于核工业、自动化技术及医学；利用其半导体性能，作高功能半导体材料等。总之，更深层次地研究和发挥Ⅱ型金刚石的特殊性能与作用，将更有助于促进国家经济的发展，更大地造福于人类。

钻石品质评价标准

钻石品质评价标准 钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。人类文明虽有几千年的历史，但人们发现和初步认识钻石却只有几百年，而真正揭开钻石内部奥秘的时间则更短。在此之前，伴随它的只是神话般具有宗教色彩的崇拜和畏惧的传说，同时把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。如今，钻石不再神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品。它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。钻石的文化源远流长，今天人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。于是，高品质的钻石成了如今奢华的象征。那么，如何来评价一个钻石的好坏呢？ “4C”是一颗钻石价值与品质的衡量标准。而钻石的价格也与4C参数成正比，了解4C，能够让你对钻石的性价比有个更好的判断。 所谓4C其实是4个以C开头的英文单词的简称，即克拉重量（CARATWEIGHT）、净度（CLARI-TY）、色泽（COLOUR）和切工（CUT）。那么，这4C是如何影响价格的呢？ A克拉重量（CARATWEIGHT）： 即钻石单位，在其他条件近似的情况下，随着钻石重量的增大，其价值呈几何级数增长。在其他三C相同情况下，钻石价格与重量平方成正比，重量越大，价值越高。钻石重量是以克拉为单位的。1克拉（ct）=0.2克（g）。把一克拉平均分成一百份，每一份是一分，商场价签上标的0.3ct，0.4ct就是所说30分40分．重量也有级别之分，0.30ct-0.39ct，0.40ct-0.49ct，0.50ct-0.69ct，0.70-0.89ct，0.90-0.99ct，1.00ct-1.50ct，1.50-2.00ct（每一级别分别由逗号隔开，不是一个级别的，就算差一分，价格也会相差很多，这就是为什么象0.48~0.49，0.68~0.69，0.88~0.89......会很难买到的原因） B净度（CLARITY）： 钻石内部还是难免含有各种杂物或存在瑕疵。这些内含物对钻石净度构成不同程度影响。通常使用高倍放大镜对钻石内部、表面瑕疵及其对光彩影响程度来对未镶嵌钻石（裸钻）的净度级别进行分级，按我国的标准可以细分出从LC到P级10个级别，P级以下一般不作为宝石用钻。已镶嵌钻石则划分为极好、很好、好、较好、一般5个级别。净度分级依据是内含物位置，大小和数量的不同来划分．由高到低详细可分为：FL,IF,VVS1,VVS2,VS 1,VS2,SI1,SI2,SI3,P1,P2,P3. 在十倍显微镜下仔细观察钻石洁净程度，瑕疵越多，所在位置越明显，则质量越差，价格也相应要降低。 其中 FL - “Flawless”，完美无瑕。在十倍放大镜下内外俱无瑕疵 IF - “Internally flawless”，内部无瑕。在十倍放大镜下只有表面有轻微花痕 VVS1,VVS2 - “Very Very Slight”，非常非常小。在十倍放大镜下有很难看见的瑕疵。VVS1 净度高于VVS2。 VS1 and VS2 - “Very Slight”，非常小。在十倍放大镜下可见瑕疵，但肉眼难以辨认。VS1净度高于VS2。 SI1 and SI2 - “Slight Inclusions”，小瑕疵，肉眼可能看见。 I1,I2 and I3 - “Imperfect”，有瑕疵，可以被肉眼看见。 C色泽（COLOUR）： 钻石由珍贵的无色到常见的微黄不等。愈是透明无色，愈是能穿透，经折射和色散后更缤纷多彩的，价格就会相对高一些。 色泽最好的钻石定为D级（从Diamond的第一个字母由来），到N级的这11个级别为最

金刚石线锯切割设备现状与发展综述(zsw20111128)

金刚石线锯切割设备现状与设计初探 周世威郑超 国家特种矿物材料工程技术研究中心桂林541004 摘要：随着光伏产业、半导体等高精端产业的发展，硬脆性材料，如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等材料的切割加工显得犹为重要。近年来，世界各国研究开发其切割设备，新工艺，新设备不断涌现。而金刚石线锯切割设备成为研究和发展的主流趋势，本文介绍国外硅片切割设备研究的最新进展以及国内发展状况，并介绍笔者参与研制的金刚石环形线锯机的功能、特点和设计心得体会及金刚石单线和环线切割机应用前景展望。 关键词：线切割设备金刚石线多线切割金刚石线开方机金刚石单线机环线机 一、前言 目前，硬脆性材料，如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等，具有优良、稳定的物理和化学性能(如耐磨损性、抗腐蚀性、电绝缘性等)，在电子、光学及其它领域得到广泛应用，特别是单晶硅、多晶硅、陶瓷材料被广泛用于太阳能光伏产业、半导体、真空电镀等高精端产业中。伴随半导体、光伏材料技术的发展，需求量不断增加，切割加工量大幅增长，由于硬脆材料硬度高、脆性大，因此加工难度较大。锯切是硬脆材料机械加工的第一道工序，锯切加工成本约占加工总成本的 5 0 ％以上，因此，切割工艺、工具及设备受到越来越广泛的关注，并得到迅速发展。（1）从目前国内外加工的现状来看，硬脆性材料切割方法多种多样，主要有：金刚石圆盘锯切割（如外圆锯片切割和内圆锯片切割）、金刚石带锯切割、电火花线切割（只能用于带金属晶体）、游离磨料线锯切割和金刚石线锯切割等等。在国际上，游离磨料线锯切割在单晶硅、多晶硅的切割中占主流地位，但是这种技术存在明显的不足：线锯走丝速度低，通常≤10m/S，切割效率低, 锯丝使用寿命短。切割大尺寸坯料时磨料难以进入到长而深的切缝，磨浆的处理和回收成本较高。因此，近来出现金刚石线锯代替游离磨料线锯的发展趋势。目前，国内硅片多线切割设备仍然是国外品牌厂家统治的天下，其核心技术长期为他们所垄断，严重制约我国光伏产业和半导体IC产业的发展。国家将对新能源及其装备制造业给予有力的政策支持，并提出要强化科技创新，提升产业核心竞争力，加强产业关键核心技术和前沿技术研究，强化企业技术创新能力建

工业金刚石技术发展水平与发展趋势

2002年第4期 超硬材料与宝石(特辑)第14卷2002年12月SU PERHA RD M A T ER I AL&GE M总第47期 工业金刚石技术发展水平与发展趋势Ξ 谈耀麟 (桂林矿产地质研究院,广西　桂林　541004) 摘　要:在工业金刚石中,人造金刚石的兴起不但提高了各国工业金刚石的耗用量,同时拓展了工业金刚 石的应用领域,促使工业发达国家竞相研究人造金刚石的特异性能与特殊用途。 关键词:工业金刚石;人造金刚石;应用领域;CVD金刚石;发展趋势 中图分类号:TQ164 文献标识码:A 文章编号:1004-7468(2002)04-0035-04 STATE-OF-THE-ARTS AND D EVELOP M ENT TREND OF IND USTR I AL D I AMOND TAN Yao2lin (Gu ilin R eseach Institu te of Geology f or M inera l R esou rces,Gu iln Guang x i541004,Ch ina) Abstract:In diam ond indu stry the em ergence and developm en t of syn thetic diam onds has p rom o ted the con sam p ti on of indu strial diam ond in vari ou s coun tries,m o reover,exp anded the app licati on scop e of indu strial diam ond.It i m p els indu stry develop ed con tries com p etitively to study the ex trao rdinary p rop erties and sp ecial app licati on s of syn thetic diam onds,w h ich changes the developm en t trend of indu strial diam ond.CVD diam ond w ill p lay a leading ro le in the indu strial diam ond. Keywords:indu strial diam ond;syn thetic diam ond;app licati on scop e;CVD diam ond; developm en t trend 天然金刚石作为工具使用,历史悠久。但它在工业上的大量应用始于第二次世界大战,主要是用于兵器制造。1940年全球工业金刚石耗用量大约是500万克拉,翌年猛增至1200万克拉,1944年达到1900万克拉,一直到50年代,全球工业金刚石的年耗用量保持在2000～2500万克拉。在此期间,全球天然金刚石的年产量为3200万克拉左右,其中可用作宝石的约占20%,可供工业用的金刚石越来越满足不了需求,基于金刚石在发展工业上的重要作用,美国和瑞典率先研究人造金刚石,并于50年代中期取得成功。1　人造金刚石的兴起 人造金刚石投入工业生产而作为商品是在50年代末。美国G.E.公司首先于1957年投入工业生产。D e B eers公司于1961年大规模生产。苏联是1962年开始正式生产。此后相继生产人造金刚石的国家有瑞典、日本、捷克、西德、中国等。到了90年代,至少有12个国家约24家以上的主要厂家在生产人造金刚石。 在60年代中后期,世界人造金刚石的产量增长十分迅速。1969年全球人造金刚石产量为1800万克拉, 1969年达到4000万克拉,产量翻一番还多。1979年的 Ξ收稿日期:2002-11-01 作者简介:谈耀麟(1936—　),男,高级工程师,长期从事超硬材料方面的科研和情报工作。

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目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国金刚石框架锯产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5金刚石框架锯项目发展概况 (12)

工业金刚石产业是永远不落的太阳

工业金刚石产业是永远不落的太阳 竞争是企业成败的关键。竞争战略的选择由两个中心问题构成：第一个中心问题是由产业长期盈利能力及其影响因素所决定的产业吸引力；第二个中心问题是决定产业内相对竞争地位的因素。这两个问题仅强调任何一个都不足以指导对竞争战略的选择，即使在一个非常有吸引力的产业中，如果企业选择了处于劣势的竞争地位，也许仍不能获取令人满意的利润，反之，在萧条产业中，企业处于优势的竞争地位也只能获利甚微，即使付出更多的努力来增强这种地位也仍无济于事。当然这两个问题是动态的，随着时间的推移，产业吸引力或增或减。而竞争地位则反映竞争者之间永无休止的争斗。而我们工业金刚石产业自60年代中诞生以来，一直都在高速成长，因为工业金刚石是不可替代的消耗性磨料，金刚石工具也是应用范围越来越广的消耗性产品，至少在相当长的时期内，地球上没有大批量的具有比金刚石更硬的物质。因此说，无法有替代品来取代金刚石作为最硬的磨料的地位。在中国，金刚石产业的发展经过了60年代末机械加工产业需求的带动起步；70年代末至80年代末的地质钻探产业需求高品级金刚石的带动成长；90年代初的石材加工产业；90年代中后期的建筑装修工程；国际市场对金刚石及金刚石工具的需求强劲，带动工业金刚石产业发展突飞猛进。许多新加入者促使行业重新大洗牌，大浪淘沙，写下了许多企业的沉浮史。进入二十一世纪，这一产业随着国民经济的发展方兴未艾。还远没有到达成熟期。例如特殊钢也是跟金刚石产业息息相关，由于建筑工程、公路建设、汽车、电子、机械精密加工产业需求的进一步扩大，全球市场敞开，制造业集聚化的趋势，具有竞争优势的企业，新一轮的“雄起”即将到来。金刚石原料生产企业的分类。 我们把金刚石原料生产企业按产品来分，为什么我们不按企业大小来分类呢？我想提醒同行们注意，即使今天产业中已经涌现出上百台压机以上的数家大企业，但金刚石的生产过程始终是由单机完成的，一台压机或一百台压机的设备配置生产工艺都是一样的，一百台压机在生产过程中只不过是一台压机的叠加，压机多的厂家在辅助设备，管理资源配置，销售分摊等方面可能具有优势，但以中国目前的社会经济轶序、经济文化并不完全规范的背景下上述优势并不尽然，看看仍然有许多金刚石生产小企业的单机盈利比大企业好得多就可以佐证上述观点，所以说并不是压机台数越多越好，压机台数多少合适？是与各企业所拥有资源有关，达到合理配置才是最好！ 第一类企业：用片状触媒主要生产40/50~80/100粒度的企业，此类企业一般采用传统工艺，遵循的是我国金刚石行业发展的传统路线，工艺方法、设备配置都深深烙着60年代金刚石产业起步时的烙印。到目前为止，仍然是产业的主流。生产的金刚石产品，主要应用于制造石材加工工具、瓷砖加工工具、建筑工程中低端金刚石工具。与昔日相比有了很大的进步，不可同日而语。此类企业对中国金刚石及金刚石工具的发展做出了重大贡献。但放在全球的环境中看，此类企业的产品仍然是中、低端产品，与国外产品对比品级相差较大，无法进入国际上主流市场。 所幸的是此类企业目前大都意识到这一问题，有些已经成功进行了工艺改造。 第二类企业：用粉体压块生产金刚石的企业。 (1)以进口两面顶压机设备、进口工艺生产20/25~50/60金刚石的企业。 此类企业生产的金刚石己与国外产品同品级，设备投资巨大，但原材料转化为产品的附加价值相当惊人，盈利的可能是存在的。此类企业的存在标志了中国金刚石产业的技术水平终于与世界先进水平同步，是中国金刚石产业发展的一个里程碑。 (2)以国产设备六面顶压机采用粉体压块生产40/50~80/100金刚石的企业。 此类企业大多为开拓型企业，由于此类企业突破传统而采用较先进的粉体压块工艺。使金刚石的品级提升产生了飞跃，生产金刚石的成本也大大降低，是目前最有前景实力的企业，是未来的主流。

金刚石线锯

金刚石丝锯精密切割及其制备技术 康仁科教授 精密与特种加工教育部重点实验室 大连理工大学机械工程学院 精密切割加工是制备半导体和光电晶体基片的主要加工工艺之一，在微电子、光电子器件的制造过程中占有很高的地位。而随着微电子和光电子技术飞速发展，对半导体和光电晶体的切割加工提出更高要求。高效率、低成本、高精度、窄切缝、小翘曲变形、低表面损伤、低碎片率、无环境污染等是目前半导体和光电晶体的切割加工的新趋势。 现在，硬脆晶体材料切割方法有金刚石圆锯切割、带锯切割、线锯切割。金刚石圆锯有分为金刚石外圆据和金刚石内圆锯两种；带锯分为钢带据、金刚石带锯、钢片锯三种；线锯分为钢丝锯、金刚石串珠锯、金刚石丝锯三种。 金刚石外圆锯切割技术 金刚石外圆锯切割技术是应用较早的切割方法，外园周上电镀金刚石的圆锯片直径在200mm左右，最大可达400mm。多用于宝石、石英、铁氧体、陶瓷等材料的切断、切槽等。优点是：结构简单、操作容易、刀片价格便宜；缺点是：刀片较厚、锯口宽、材料损耗较大、切割面的平行度较差、只能切割小直径或较薄工件。金刚石外圆锯典型的应用就是在IC制造中将硅片切割成分离的芯片。 金刚石内圆锯（ID）切割技术

金刚石内圆锯（ID）切割技术示意图 金刚石内圆锯切割技术的优点是：1.刚性好，可做的很薄，达到0.1mm；2.切片精度高，直径200mm晶片的厚度差仅为0.01mm；3.设备低廉，所用切割机价格仅为其它工具多使用切割机价格的1/3——14；4.每片都可以进行径向调整和切片厚度的调整；5.小批量多规格加工时，具有灵活的可调性。缺点是：1.切片表面损伤层较大；2.刀口宽，材料损失大；3.生产率低，每次只切割一片；4.只能切割直线，无法切割曲面；5.只能切割直径小于200mm的晶片。 带锯切割 金刚石带锯是以电镀金刚石磨料或镶焊金刚石烧结块为主题的环形锯条，带锯出现于20世纪50年代，我国八十年代才开始研制该类设备。优点是：锯切速度快，刀具材料消耗少，噪音小。缺点是：锯口大，切割精度低，对荒料要求规整，不能进行多片切割。 线锯

金刚石框架锯条基体用钢供货标准

金刚石框架锯条基体用钢供货标准 1 范围 本标准规定了用于制作金刚石框架锯条基体用钢的尺寸、外形、技术要求、检验和试验、包装、标志及质量证明书等。 本标准适用于金刚石框架锯条基体用钢的钢带。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究可使用这些文件的最新版本。 GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差 GB/T 20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法 GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法 GB/T 247 钢板和钢带验收、包装、标志及质量证明书的一般规定 GB/T 709-2006 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及及允许偏差 3 尺寸、外形及允许偏差 3.1 厚度及公差 3.2 3.3 宽度及公差：钢带宽度180mm，宽度公差为 +/- 0.3mm。 3.4 平面度：钢带的平面度≤0.10mm。 3.5 侧弯：钢带的侧弯≤0.25mm/1000mm。 4 技术要求 4.1 牌号及化学成分 钢带的牌号及化学成分应符合表2的规定。 表2 化学成分

4.2 硬度：钢带的硬度应符合表3的规定。 表3 钢板硬度 4.3 显微组织：交货态应为均匀的中温回火马氏体（含少量下贝氏体）；晶粒度等级为不小于7级；碳化物不能呈带状、网状分布，不能有粗大的碳化物颗粒。 4.3.1 4.3.2脱碳层：钢带应检查脱碳层深度。全脱碳层深度单边不超过公称厚度的1.5%，两面 之和不超过公称厚度的2.5%。 4.3.3非金属夹杂物：根据需方要求，可检验钢带的非金属夹杂物，其合格级别应符合表 4的规定。 表4 非金属夹杂物合格级别 注：DS类夹杂物报实测数据，不作判定依据。 4.4 力学性能 钢带的抗拉强度≥1350 MPa，屈服强度为抗拉强度的90%-95%，断后伸长率8-12%。4.5 表面质量 钢带表面不得有锈蚀、气泡、裂纹、结疤、拉裂、折叠和夹杂等对使用有害的缺陷，并不得有分层。 5 检验和试验 5.1 钢带的外观用肉眼检查。 5.2 钢带的尺寸和外形应用合适的测量工具检查。 每批钢带所需检验项目的试样数量、取样方法、试验方法应符合表5的规定。 表5 钢带的检验项目、取样数量、取样部位及试验方法

聚晶金刚石复合片及其生产工艺简述

聚晶金刚石复合片及其生产工艺简述 （1）聚晶金刚石复合片 全部选用国产原材料，经过重新整形、提纯、净化、配料、组装等工序，在国产六面顶（液）压机上，采用先进的超高压-高温合成工艺，生产聚晶金刚石 复合片坯料 (1)???? Polycrystalline diamond compact (PDC) ?Select and use domestic raw materials, and after the procedures of re-coining, purification, purging, burdening and assembling, use advanced ultra high pressure-high temperature synthesis technology to produce polycrystalline diamond compact (PDC) billet on the domestic cubic (hydraulic) press. ? 聚晶金刚石复合片具体生产工艺简述： 1）根据订单和公司计划下达生产任务单； 2）原料、辅料的购置； 3）整形：对金刚石的形状进行严格控制，对所购原料进行重新整形，尽量去除长条形等不规则形状的金刚石颗粒，获得圆度好的、基本上为球形的金刚石 颗粒； Introduction of the specific production technology of polycrystalline diamond compact (PDC): 1) Assign production tasks in accordance with the orders and company plan; 2) Purchase raw materials and auxiliary materials; 3) Coining: strictly control the diamond shape, re-coin the purchased raw materials, and do the best to eliminate the diamond particles with irregular shapes such as strip ones to obtain diamond particles with good roundness and which are basically spherical. ? 4) 分级：将混合粉料放入烧杯中，加入超净化去离子水，搅拌混合均匀，根据不同粒度沉降时间不同的原理选取所需粒度，使用激光粒度分析仪对粒度的 分布进行精确测量； 5）净化：对金刚石微粉、钴粉及其他原料进行氢气还原处理；氢气还原处理工艺：在氢气还原炉中处理，依据材料的不同选择不同的处理温度，大致范围 为500-800℃； 4) Classification: put the mixed powder into the beaker, add super-purgative deionized water, stir and mix it evenly, select required particle size in accordance with the settling time theory of different particle sizes, and use the laser particle size analyzer to accurately measure the distribution of particle sizes; 5) Purification: perform hydrogen reductive treatment to diamond micro-powder, cobalt powder and other raw materials; hydrogen reductive treatment techniques: process it in the hydrogen reducing furnace, select different treatment temperatures in accordance with different materials, and the proximate range should be between 500-800℃; ? 6）配料：按照一定的比例将金刚石与钴粉、以及少量的微量元素进行混合，其中金刚石的粒度严格控制，强调平均粒度以及不同粒度的配合比例。所配原料

东莞市塘厦镇石鼓桥切割拆除工程施工方案

东莞市塘厦镇石鼓桥切割拆除工程 :案 编制单位：广州市兄长弟久建筑切割加固工程有限公司 编制日期：_________ 2009-10-30 ___________________ 审核单位：_________________________________________

审核日期：_________________________________________

目录 一、工程概况 (2) 二、方案编制依据 (2) 三、施工准备及处理技术方案 (2) 四、切割工艺简述 (7) 五、机具计划及准备工作 (9) 六、工地管理组织机构 (10) 七、质量保证措施 (10) 八、安全保证措施 (11) 九、工程量计算........................................ 错.. 误! 未定义书签

、工程概况 本桥为简支T 梁，双柱式桥墩，旧桥不能满足现有交通量的需要，承载能力也不能满足设计要求，为大大提高通行能力，已做好新桥，现需对旧桥进行切割拆除，以满足使用需求及设计要求。根据现场勘察情况及我司切割拆除桥梁的工程经验，决定采取金刚石无损切割结合大型起重机械吊装的施工方法，组织专业施工队伍，做到一次成优，为确保工程质量和安全编制本方案，供业主审核同意后实施。 二、方案编制依据 1、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2004； 2、现场具体情况及甲方要求； 3、国家和行业颁布的有关现行施工规范、标准和规程。 三、施工准备及处理技术方案 （一）、施工现场情况 本工程需切割拆除的两跨桥，因桥梁上部结构较大，受力较为复杂，且下部是高压线和火车道，晚上只能暂时停电封道施工，因此拆除难度较大，拆除时要特别注意施工过程中的结构稳定及承载能力，同时注意观测，以防意外。拆除上部构造时应做好挂网等安全防护安全设施，确保施工期间大块砼不掉落，既保证了安全，又施工期间确保粉尘对周围生态环境无影响，我司本着安全第一，质量第一的原则，采用静力机械切割结合大型起重机械吊卸相结合的新工艺对桥梁进行拆除。 （二）、切割拆除施工方案思路 经我司现场勘查，确定桥梁的拆除方案：采用切割设备将每跨桥切割成若干T梁段，大型起重设备将梁段吊卸至火车道两边空旷场地拆解运输。 切割拆除工作主要为横隔梁、桥面铺装、T型梁，柱帽、桥墩柱等，全部

高品级工业金刚石的亚稳区合成

２００９年１２月金刚石与磨料磨具工程Ｄｅｅ．２００９ 第６期总第１７４期Ｄｉａｍｏｎｄ＆ＡｂｒａｓｉｖｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏ．６Ｓｅｒｉａｌ．１７４文章编号：１００６—８５２Ｘ（２００９）０６—００６２—０４ 高品级工业金刚石的亚稳区合成＋ 高峰１李春杰１丁战辉２于立军１马红安３ （１．长春师范学院物理学院，长春１３００３２） （２．吉林大学物理学院，长春１３００１２） （３．吉林大学超硬材料国家重点实验室，长春１３００１２） 摘要本文以ＳＰｌ）６ｘ１２００型六面顶压机为金刚石的合成设备，采用升压至成核压力，成核后再降压到金刚石的亚稳区的特殊工艺进行金刚石的合成。在高温高压条件下合成出了晶体形貌完好的优质金刚石单晶。ＳＥＭ结果表明：与传统工艺合成的金刚石相比较，亚稳区内合成的金刚石晶体的缺陷明显变少，表面平滑度增强。还将亚稳区内合成的金刚石与传统工艺合成的金刚石的粒度值进行了比较，在相同生长时间下，亚稳区内合成的金刚石粒度明显小于传统工艺合成的金刚石，即亚稳区内金刚石的生长速度变慢。最后，本文还对特殊工艺与传统工艺下金刚石生长的区别机理进行了分析讨论。 关键词高温高压；Ｖ形区；金刚石 中图分类号ＴＱｌ６４文献标识码Ａ．ＤＯＩ编码１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５２Ｘ．２００９．０６．０１４Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｄｉａｍｏｎｄｉｎｍｅｔａｓｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎ ＧａｏＦｅｎ９１ＬｉＣｈｕｎｊｉｅｌＤｉｎｇＺｈａｎｈｕｉ２ＹｕｋｉｊｕｎｌＭａＨｏｎｇａｎ３ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３２，Ｃｈｉｎａ） （２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ） （３．ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｆＳｕｐｅｒｈａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＨｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｄｉａｍｏｎｄｃｒｙｓｔａｌｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｉｎＳＰＤ６×１２００ｃｕｂｉｃａｐｐａｒａｔｕｓ，ｕｓｉｎｇａｓｐｅｃｉａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｈａｔｉｓ，ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｕｐｔｏｄｉａｍｏｎｄｎｕｃｌｅａｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｎｔｏｔｈｅｍｅｔａｓｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎｏｆｄｉａｍｏｎｄ．Ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ，ｄｉａｍｏｎｄｄｅｆｅｃｔｓｇｏｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｎｄｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉａｍｏｎｄｗａｓｍｕｃｈｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｓｉｚｅｏｆｄｉａｍｏｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｉｎｍｅｔａｓｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎＷａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉａｍｏｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｄｉａｍｏｎｄｗａｓｓｍａｌｌｅｒ，ｎａｍｅｌｙ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｏｆｄｉａｍｏｎｄｉｎｍｅｔａｓｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎｇｏｔｓｌｏｗｅｒｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｄｉａｍｏｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｎｅｗａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；Ｖｓｈａｐｅｒｅｇｉｏｎ；ｄｉａｍｏｎｄ ０引言 目前合成金刚石的方法有很多种¨６１，其中主要的有动态高压法、静态高压法和气相合成（ＣＶＤ）法。静态高压法又以其生产效率高，可控性强而被普遍采 ?基金项目：国家自然科学基金资助（５０５７２０３２）用。众所周知，在静高压条件下石墨要想直接转化成金刚石需要非常高的压力，而通过触媒的添加我们可以将合成条件由１３ＧＰａ、３０００Ｋ降至５ＧＰａ、ｌ６００Ｋ左右。对于如何进一步的降低合成压力，目前还没有一个有效的解决办法。现在人们更多的兴趣集中在以 万方数据

框架锯、砂锯、圆盘锯比较

框架锯、砂锯、圆盘锯比较 石材的锯切加工设备种类很多，但目前仍以框架式锯机和圆盘式锯机为主。 框架锯主要由锯框、链杆、立柱框架、锯条等部件组成。其工作原理为装在锯框上的锯条在连杆的带动下随着锯框作往复运动，同时通过升降传动机构连续向下作进给运动，从而实现对石材的锯切加工。最早的框架式锯机由于所使用的刀具是钢条和砂料，故被称为钢砂锯。当今钢砂锯的发展趋势是自动化和大型化。比如，目前世界上做大的框架据一次可生产120块板材，锯条行程为80厘米。另外，锯机的锯切工艺参数可在一定范围内自动调节，连杆行程实现不停机自动补偿。 由于钢砂锯要消耗大量的钢砂和石灰，加工后所产生的大量废钢砂浆很难处理，对环境污染严重，而且噪音很大，因此，目前框架据的一个引人注目的发展动向时采用镶焊金刚石烧结块为刀头的锯条。1970年意大利首先推出了两种使用金刚石刀头锯条的大型框架锯机。一种可锯切的大理石荒料宽度为2米，长度为3.5米，一次可锯切2厘米厚的板材100块，生产效率比普通框架锯机提高20%。 目前，这种金刚石的锯条主要局限在大理石的加工中，还不能用于锯切花岗石等较硬的石材。原因时框架锯的锯条作往返运动时，会致使金刚石的烧结块刀头上的金刚石磨料后部无法形成拖尾状支撑，把持力小，容

易从胎体上脱落。因此，用框架锯来锯花岗石大板一直沿用钢砂锯。 由于框架锯的锯切过程是非连续性的，锯切速度慢，一般不超过2，这么低的切割速度严重地地制约了加工效率的提高。因此，一种新的石材加工设备金刚石圆盘锯机应运而生，该锯机主要由机架、锯片驱动电机及金刚石圆锯片、升降进给导向装置、锯片平移导轨等组成，其工作原理为装在主轴上的金刚石圆锯片作旋转运动和在横梁导轨上作往复直线运动，通过升降进给导向装置，实现锯片的上下运动和准确吃刀。 与框架锯相比，圆盘锯的锯切先速度可达30~45，从而极大地提高了加工效率。因此，目前圆盘锯机是石材锯切加工中运用最为广泛的锯切设备。但是另一方面，圆盘锯机的锯切深度受到了锯片直径的限制，一般不能超过锯片直径的。1980年德国研制成功直径达5米的圆锯片，据称是世界上最大的圆盘锯机。但是，由于锯机的驱动轴不能完全有效地支承较大重量的圆锯片沿空间垂直平面进行锯切，同时，由于锯片的直径太大，致使锯路不平直，因此从技术上说，圆锯片难于做得很大。虽然圆锯片的锯切线速度比框架高的多，但从锯切深度和一次锯切的板材数量上说，圆锯片不如框架锯，所以在石材大板生产中，圆锯片锯机在短期内还不能完全替代框架锯。 为了进一步提高石材加工的效率，人们在单片圆盘锯的基础上提出了组合锯，即将多片圆盘锯以一定的间隔装在用一主轴上用时对石材进行加

3 聚晶金刚石的热稳定性研究

3 聚晶金刚石的热稳定性研究 聚晶金刚石的热稳定性确定了其应用范围[12]，对其研究越来越受到人们的关注。由于聚晶金刚石受热后，其使用性能会受到很大影响，所以很自然地从受热前后聚晶金刚石性能的改变来研究其热稳定性。并有定义[13]为：聚晶金刚石复合片的耐热性是指它在空气中或保护气氛中加热而耐磨性基本保持不变所能承受的温度与相应的时间。单以耐磨性来评定聚晶金刚石的热稳定性，未免有失偏颇。目前，测量加热后聚晶金刚石性能改变量成为研究其热稳定性的主要手段。在世界范围内，测定耐热性的方法主要有三种[1]：(1)英国De Beers 公司是将其置于空气中用马弗炉加热，同时将其置于还原气氛(95%H2+5%N2)中用还原炉加热，至某一温度，并保持一段时间，然后测定其失重、耐磨性、石墨化程度和抗冲击性能;(2)英国De Beers 公司还有用热量—差热分析仪，并配以高温显微镜，来测定其初始氧化温度，以此来确定氧化度、耐热性;(3)美国GE 公司是将加热过的烧结体，用扫描电镜作断口分析及车削试验，切削速度为107～168m/min，进给量为0.13mmPR。国内的研究手段大多类似于方法二，采用差热—热重法。并用差热、热重曲线来分析温度点，以此来确定聚晶金刚石的氧化温度、石墨化温度等。研究表明，聚晶金刚石的热稳定性与许多因素有关。 3.1 聚晶金刚石热稳定性与环境的关系 与单晶金刚石的热稳定性类似，在不同环境中，聚晶金刚石的热稳定性差别很大。分别在氢气、氮气、空气中，将去掉硬质合金基体的聚晶金刚石复合片从600℃加热到800℃[14]。在对PCD 表面显微分析中得出：氢气中，PCD 表面从700℃～750℃开始有明显的恶化;氮气中，几乎在600℃粘结相就开始从晶界渗出，随着温度的升高越来越明显，至约750℃时发现PCD 表面有碎裂的迹象，达到800℃时则损伤相当严重;空气中，在约600℃时，PCD 面出现损伤，并伴随着Co 粘结相被挤出PCD 表面，其形状为球形，主要是因为粘结相的氧化物与金刚石的氧化物互不润湿。而且发现在细微晶粒间有微小裂纹的存在。可见，不同的环境对热腐蚀的进程，分别有促进和抑制的作用。 3.2 聚晶金刚石热稳定性与粘结剂的关系 粘结剂的种类、多少和有无对聚晶金刚石的热稳定性影响非常大。许多新型的聚晶金刚石刀具产品的热稳定性能好的原因主要就是因为对粘结剂的调整。在PCD 的制作工艺过程中，基体的WC-Co 起到润湿金刚石颗粒作用的同时，也会出现在最终形成的产品中。这些残余的金属相对其性能产生很大的影响。例如，Syndite(De Beers 公司的注册商标)是以Co 作为粘结剂的。一般认为其受热不宜超过700℃。钴在高温低压下与碳具有较强的亲和力，促使金刚石转化为石墨，从而降低它的强度;再者，金刚石和钴之间的热膨胀系数不同，在高温下将导致应力增加，而在PCD 内部形成微裂纹。不同的粘结剂具有不同的效果[2]。Be Deers 公司的产品Syndax3 是以陶瓷材料β-SiC作为粘结剂的，此粘结剂化学性稳定，且其热膨胀系数与金刚石接近。 因些，在惰性气氛中，其热稳定性可以允许加热到1200℃。而以Ni 基合金作为粘结剂的SDB 1000 产品比以Co 作作为粘结剂的SDA 产品具有高的热稳定性，是因为Ni 基合金导致晶粒显示出特别的立方八面体结构，致使在车削中晶粒破裂失效的方式不同，从而改变了其磨损性能，提高了热稳定性。用Si-Ti-B 系粘结剂的聚晶金刚石，热稳定性可达1100～1300℃。粘结剂添加量的多少亦会产生较大的影响。实践证明，以添加10%～15%粘结剂的

金属粉末在刀头中的作用及金刚石的品级及应用

金属粉末在刀头中的作用及金刚石的品级及应用 粉末的预先退火可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度。还能消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构。经退火的粉末压制性能得到改 善，压坯的弹性后效相应减少。退火温度T 退=（0.5～0.6）T 熔 。退火一般用还原 性气氛，有时也可以用惰性气氛或真空。 一、金属粉末常识 1，金属粉末的制取方法有机械法和物理化学法和雾化法。 机械法包括机械粉碎和机械研磨，物理化学法包括还原法、电解法、和热离解羰基化合物法等，不同的生产方法决定粉末具有不同的颗粒形状和粒度及粒度组成，而不同的颗粒形状和粒度及粒度组成又对粉末的松装密度、流动性、和压制烧结有显著影响。 2，金属粉末的工艺性能 金属粉末的工艺性能包括：松装密度、振实密度（摇实密度）、流动性、压缩性和式样自然地充满规定的容器时，单位容积的粉末质量。可以用漏斗法、斯 柯特容量计法和震动漏斗法。 振实密度：金属粉末的振实密度成型性。 松装密度：粉末装入指将粉末振动容器中，在规定条件下经过振实后测得的粉末密度。一般比松装密度高20%-50%。 流动性：50g粉末从标准漏斗流出所需时间，s/50g。 压缩性：在标准模具中，规定的润滑条件下，用规定的单位压力下粉末所达到的压坯密度表示。 成型性：用粉末得以成型的最小压力表示。 3，金属粘结剂的作用： 粘结剂的主要作用是用来固结切削元件——金刚石，粘结剂又分为金属 粘结剂、树脂粘结剂(软磨片)、陶瓷粘结剂等。下面结合我厂的实际情 况对所使用的金属粘结剂逐一介绍一下： ㈠铜粉：电解法制取，200目（也就是说通过200目筛子的粉末达95%），颗粒形态为树枝状，玫瑰红色，氧化后颜色发暗，严重时变成黑色粉末。 作为结合剂材料，铜粉的主要优点有：电解铜粉成型性好，广泛用于冷压成型后烧结，压坯不易塌落；纯铜对碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、WC（结合448配方的改进）；纯铜的耐磨性优于青铜，可烧结性好；铜可与Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能优异的合金，价格远低于钴粉，因此我厂现有配方个别钴基除外，都含有铜粉。 铜粉的缺点是：纯铜的变形性大不宜制成高质量的工具；.铜铁间的互溶性不好，彼此溶解对铁基结合剂的应用不利；由于铜的强度低、对碳材料的润湿性差，所以对金刚石的把持力度很低，这将和粘结力都不高。 ㈡铁粉：我厂使用的有还原铁粉、电解铁粉和羰基铁粉，顾名思义还原铁粉用还原法制取，电解铁粉电解法制取，羰基铁粉通过热离解羰基化合物制取，还原铁粉200目，电解铁粉300目，羰基铁粉（现使用德国巴斯夫产品）是微米级，平均粒径6.2微米。（价格、性能对比） 作为结合剂材料，铁粉的优点有：价格低（还原铁粉、电解铁粉）；与金刚石有好的润湿性（优于C o、N i）；与骨架材料（W C）的相容性很好；烧结时

浅谈聚晶金刚石复合片(2)

这种情况下会造成初期的时候机械钻度速度很快但又会很快下降并使钻头报废。采用切割片，可选用较大尺寸的复合片，使钻头底唇在钻进过程中保持比较好的圆弧底唇，使复合片得到充分的利用，从而使钻头获得较长的寿命。 4、钻头的制造，除了机械加工，复合片钻头制造的关键环节是基体的制造和复合片的焊接。基体制造。聚晶金刚石复合片钻头模具是由底模、中模、上模三部分组成，中模和上模设计、加工都很容易实现，但底模是具有复杂曲面特征的实体，钻头冠部形状参数、切削齿位置和方向参数、水力结构参数等都是通过底模的形状来保证的，因此，聚晶金刚石复合片钻头底模的设计和加工是聚晶金刚石复合片钻头模具设计和加工的关键。目前我国聚晶金刚石复合片钻头模具的制造主要有二种方法。一是普通车床车削，通过手工划线定位、普通铣床铣削完成加工，再通过多道工序最终。这种加工方法设备的精度低、人为误差大，难以控制和保证质量，工人劳动强度大、生产成本高、工作效率低。二是通过数控机床加工，通过数控加工指令，利用数控机床进行加工，形成钻头的冠部形状和切削齿的定位，再通过手工修模等工序形成模具。这种加工方法并未实现完全意义上的数控加工，切削平面确立、过渡等过程仍需手工进行，同样存在人为误差，加工出的钻头底模模具精度低。另外，由于复合片其基体为硬质合金，聚晶层为单晶的金刚石微粉和粘接金属，是由两层不同的材料组成，因此，在加热时，由于两层的不同材料的热膨胀系数不同，于是在粘接金属和金刚石之间聚晶层与基体之间产生一定程度的应力，这种应力导致复合片在不高的温度时就容易破坏。为了避免复合片的破坏，目前来说复合片的焊接温度均小于750° 二、钻头失效原因及对策 聚晶金刚石复合片具有一些特殊的性能比如：(1)硬度极高。聚晶金刚石复合片是目前人造材料中最硬的，硬度大约为10000HV左右，甚至其硬度比硬质合金都要高很多；（2）耐磨性很高;(3)热稳定性好;在聚晶金刚石复合片钻头的工作环境中，井底环境较为复杂，另外钻进过程中会产生并累积大量的热量，热量累积过多的时候就会影响钻头使用。(4)抗冲击能力好。聚晶金刚石复合片抗冲击以及韧性、粘结强度是一个综合性能指标，很大程度上决定聚晶金刚石复合片钻头使用效果。 钻头失效一般有以下磨损。 1、平滑磨损 PDC切削齿的平滑磨损的特征是磨损面宏观上表现为较为平整，其金刚石层和WC基托均在切削过程中被磨损而形成磨损平面。在切削过程中，因为WC硬度要比金刚石低，所以WC基托会最早遭受磨损，一旦WC基托被磨损之后临近WC基托的金刚石就失去了有效支撑，容易形成唇边. 在唇边生成之后又在频繁的切削力作用下，唇边承受着拉应力，并导致拉应力裂纹出现并逐渐扩展，最终唇边断裂，唇边破裂之后会导致未破裂的金刚石层与岩石接触面积减少，承受应力更大，恶性循环之后又加速导致金刚石片的破裂，一旦金刚石片整个接触面均遭到破坏，就又会造成基托重新有效地接触岩石，平滑磨损过程是缓慢的，属