第二篇金刚石工具用金刚石
第二章金刚石微粉
（作者汪静）
2.1 概述
金刚石微粉的种类很多，用低强度的人造金刚石为原材料，经过破碎、提纯、分级等工艺生产的金刚石微粉是最常见的品种。这类产品涵盖了几十纳米到几十微米的粒度范围，产品性价比高，目前占据金刚石微粉的大部分市场份额。随着应用领域的不断拓展，根据用途不同，市场上出现了多种类别的金刚石微粉。
按照原材料来源不同，可分为天然金刚石微粉和人造金刚石微粉。不能用于珠宝首饰加工的低品级天然金刚石，可以经过球磨破碎生产出金刚石微粉，用于工业研磨抛光，如宝石、精密零件等的后期加工。随着工业的快速发展，研磨抛光领域对金刚石微粉的需求量急剧增加，天然金刚石微粉的产量远远满足不了市场需求。人造金刚石的出现解决了这一问题，它为金刚石微粉提供了充足的原料。据统计2008年国内金刚石产量为50多亿克拉，金刚石微粉的产量约为3亿克拉。人造金刚石微粉在硬、脆材料的磨削方面有着广泛的应用。作为粉体材料可用于多种天然宝石、人造宝石、玻璃、陶瓷等材料的磨削抛光。制成研磨液、研磨膏可用于半导体材料如硅片、蓝宝石晶片等元件的切削和研磨抛光。还可以做成多种制品，如精密砂轮、金刚石复合片、精磨片、拉丝模等。可用于金加工、地质钻探、光学玻璃加工、金属丝线生产等众多领域。
根据原材料金刚石强度高低，可分为高强度金刚石微粉和低强度金刚石微粉。前者是采用高强度金刚石为原材料生产的微粉，微粉单颗粒强度高、内部杂质含量低、磁性低。后者以低强度金刚石为原材料，产品自锐性好。
依据金刚石晶体结构不同可分为单晶金刚石微粉（如图2-1）和多晶金刚石微粉（如图2-2）。单晶金刚石微粉是用单晶金刚石为原材料生产的金刚石微粉，其颗粒保留了单晶金刚石的单晶体特性，具有解理面，受到外力冲击的时候优先沿解理面碎裂，露出新的“刃口”。多晶金刚石微粉是由直径5-10nm的金刚石晶粒通过不饱和键结合而成的微米和亚微米多晶颗粒，内部各向同性无解理面，具有很高的韧性。由于其独特的结构性能，常用于半导体材料、精密陶瓷等的研磨和抛光。
另外还有爆轰法生产的纳米金刚石（如图2-3），这类金刚石是由负氧平衡炸药内部多余的碳原子在适当的爆轰条件下合成的，由5-20纳米粒径的金刚石晶粒组成的二次团聚体，粉体外观一般为灰黑色。纳米金刚石具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和导热性，可用于硬盘、半导体等的精密抛光，可以作为润滑油添加剂，显著提高润滑油的润滑性能，减少磨损，可以添加到橡胶和塑胶中强化产品性能，还可以作为优良的功能材料涂覆到金属模具、工具、部件等表面，增强表面硬度、耐磨性、及导热性能，延长使用寿命。
图2-1 单晶金刚石微粉 图2-2 多晶金刚石微粉
图2-3纳米金刚石
2.2 金刚石微粉的定义
通常意义上将磨料粒径小于54微米的研磨、抛光用粉状物料称为微粉，使用金刚石作为原料加工成的微粉称为金刚石微粉，近年来随着新的应用领域的不断扩大，很多金刚石微粉的粒径已经远远大于54微米，例如有的客户要求的80-100规格的产品，其中值粒径已经达到了86微米。
2.3金刚石微粉的规格标准
GB/T 23536-2009中规定，金刚石微粉的品种代号为MPD ，粒度为M0/0.5～M36/54。该标准所引用JB/T 7990-1998规定金刚石微粉粒度及尺寸范围标准如表2-1所示：
表2-1 金刚石微粉粒度标准（JB/T 7990-1998） μm
粒度标记 公称尺寸范围
D
粗粒最大尺寸
D max
细粒最小尺寸
D min
粒度组成
M0/0.5 0～0.5 0.7 --- 1.不得有大于粗粒最大尺寸以上的颗粒。 2.粗粒含量不得超过3%。
3.细粒含量：M3/6以细的各粒度不得超过8%；M4/8至M10/20不超过18%；M12/22至M36/54不超过28%。
4.最细粒含量：各粒度均不超过2%。
M0/1 0～1 1.4 --- M0.5/1 0.5～1 1.4 0 M0.5/1.5 0.5～1.5 1.9 0 M0/2 0～2 2.5 --- M1/2 1～2 2.5 0.5 M1.5/3 1.5～3 3.8 1 M2/4 2～4 5.0 1 M2.5/5 2.5～5 6.3 1.5 M3/6 3～6 7.5 2 M4/8
4～8
10.0
2.5
从该标准中可以看出，金刚石微粉的规格划分以粒度为标准。在国内由于使用习惯，常采用JB/T 7990-1979所规定的标准来说明金刚石微粉的规格，其与现行标准的对应关系如表2-2所示：
表2-2 金刚石微粉粒度标准对照
国际上一些主要工业国家也有相应的金刚石微粉标准，表2-3为各国金刚石微粉粒度标准对照：