
金剛石是一種由碳元素組成的礦物,是自然界中最堅硬的物質(zhì),具有極高的硬度、耐磨性、導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性。其晶體結(jié)構(gòu)為正四面體,摩氏硬度高達 10 級。
金剛石微粉是指顆粒尺寸在微米級(通常為 0.1μm-50μm)的金剛石粉末,可通過人工合成或天然金剛石破碎加工獲得,表面可經(jīng)金屬(如鎳、鈷)或非金屬(如硅烷)包覆改性,以提升分散性和結(jié)合力。
金剛石微粉的核心應(yīng)用領(lǐng)域
精密加工與超硬材料行業(yè) 藍寶石 / 碳化硅襯底加工,硬質(zhì)合金工具修整:作為砂輪磨料,用于鎢鋼刀具刃口的精密修磨,陶瓷基復(fù)合材料加工:在航空發(fā)動機陶瓷葉片的精密研磨中,可加工出復(fù)雜曲面。
光學(xué)與電子信息行業(yè) 光學(xué)鏡片拋光:用于激光鏡頭、相機鏡片的超精拋光, 半導(dǎo)體硅片 CMP(化學(xué)機械拋光):作為磨料添加劑,參與硅片全局平面化過程 磁頭 / 硬盤拋光:用于計算機硬盤磁頭的精密拋光。
醫(yī)療器械與生物材料行業(yè) 牙科修復(fù)體拋光:制成牙科拋光膏,用于義齒、種植體基臺的表面處理 骨科植入物表面改性:通過噴砂工藝在鈦合金人工關(guān)節(jié)表面形成微米級多孔結(jié)構(gòu),促進骨細胞生長,骨整合強度提升 40%。 手術(shù)刀刃口強化:在手術(shù)刀片刃口鍍覆納米金剛石涂層,耐磨性提升 5 倍,刃口保持鋒利度時間延長至傳統(tǒng)刀片的 3 倍。
航空航天與新能源行業(yè) 渦輪葉片氣膜孔加工:用于航空發(fā)動機渦輪葉片冷卻孔的精密研磨 鋰電池電極材料改性:添加納米金剛石微粉至鋰離子電池正極材料,可提升電子電導(dǎo)率和循環(huán)壽命。 航天器防熱材料增強:摻入碳纖維復(fù)合材料中,制備航天器鼻錐防熱部件,耐高溫性能提升,同時保持材料輕量化特性。
用那艾儀器噴霧干燥機制備金剛石微粉的具體案例:
1、光學(xué)玻璃拋光用納米金剛石微粉
原料配方:金剛石單晶(初始粒徑 1-3μm)、分散劑六偏磷酸鈉(0.5wt%)、去離子水,固含量 25%。 噴霧干燥參數(shù): 霧化方式:二流體噴嘴(氣壓 0.3MPa)進風(fēng)溫度:180℃,出風(fēng)溫度:75℃進料速率:80mL/min 應(yīng)用效果:用于光學(xué)玻璃拋光后表面粗糙度達 Ra0.8nm,拋光效率較傳統(tǒng)氧化鈰磨料提升 40%
2、:金屬結(jié)合劑砂輪用復(fù)合金剛石微粉
原料配方:金剛石微粉(5-10μm)、鎳包覆石墨粉(10wt%)、聚乙烯醇粘結(jié)劑(2wt%),固含量 40%。 噴霧干燥參數(shù)霧化方式:離心式霧化盤(轉(zhuǎn)速 22000r/min) 進風(fēng)溫度:200℃,出風(fēng)溫度:90℃ 保護氣體:氮氣(流量 5m3/h) 產(chǎn)品性能:粒徑分布:D50=22μm,顆粒團聚率<5% 應(yīng)用效果:制備的青銅結(jié)合劑砂輪壽命提升 60%,砂輪鋒利度保持時間延長至 8 小時
3:樹脂基復(fù)合材料用超細金剛石微粉
原料配方:爆轟法納米金剛石(初始粒徑 50-100nm)、硅烷偶聯(lián)劑 KH550(1.2wt%)、乙醇 - 水混合溶劑(體積比 1:1),固含量 15%。 噴霧干燥參數(shù):霧化方式:壓力式噴嘴(孔徑 0.5mm,壓力 0.5MPa)進風(fēng)溫度:160℃,出風(fēng)溫度:65℃ 干燥塔負(fù)壓:-50Pa 產(chǎn)品性能:粒徑分布:D50=2.3μm,二次團聚體解聚率>90% 應(yīng)用效果:添加 5wt% 該微粉的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,導(dǎo)熱系數(shù)提升至 1.8W/(m?K),耐磨性提升 200%
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