1、金剛石工具設(shè)計(jì)與制造Design and Manufacture of Diamond Tools,主講：段隆臣 教授/方小紅 講師2016.02.26,教學(xué)大綱,一、課程內(nèi)容簡(jiǎn)介 金剛石工具的設(shè)計(jì)與制造課程是地質(zhì)工程、勘查技術(shù)與工程（鉆探、鉆井工程）專業(yè)的重要課程。該課程重點(diǎn)講授金剛石的物理力學(xué)性質(zhì)，金剛石工具的分類及其應(yīng)用，金剛石鉆頭的設(shè)計(jì)、制作原理和工藝，以及金剛石鉆頭的合理選用等基本知識(shí)。 二、課程的作用和教學(xué)目標(biāo) 通過(guò)金剛石工具的設(shè)計(jì)與制造這門(mén)課的講授和實(shí)習(xí)，使學(xué)生了解碎巖工具的典型代表金剛石工具的制造原理、制造工藝方法及選用的基本原則，從而使學(xué)生掌握金剛石工具選型和金剛石工具使用的

2、知識(shí)和原則，具備初步設(shè)計(jì)和動(dòng)手制作金剛石工具的能力。,三、課程性質(zhì) 1. 總學(xué)時(shí)數(shù)：講課學(xué)時(shí)數(shù)：26；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)：6 2. 教材：金剛石工具的設(shè)計(jì)與制造，段隆臣主編 3. 教學(xué)參考書(shū)：金剛石與金剛石工具，張紹和主編； 人造金剛石合成與金剛石工具制造，袁公昱主編 四、考核方式與評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)比例 閉卷考試。 平時(shí)成績(jī)40%，其中課堂出勤和課后作業(yè)各占20%，考試成績(jī)60%。,目 錄,第一講 金剛石與金剛石工具概論 第二講 電鍍基礎(chǔ)知識(shí)金剛石工具制造 第三講 粉末冶金基礎(chǔ)知識(shí)與金剛石工具制造 第四講 焊接法制造金剛石工具 第五講 油用金剛石鉆頭簡(jiǎn)介及選型,第一講：金剛石及金剛石工具概論 (Introdu

3、ction to diamond & its tools),第一節(jié) 金剛石及其復(fù)合超硬材料 第二節(jié) 金剛石工具分類（按加工方法） 第三節(jié) 金剛石性質(zhì)及預(yù)處理,第一節(jié) 金剛石及其復(fù)合超硬材料 Diamond and Composite Super-hard Materials 1.1、天然金剛石（natural diamond） 1.2、人造金剛石（man-made diamond/synthetic diamond） 1.2.1.單晶金剛石（mono-crystalline diamond） 1.2.2.聚晶金剛石 （poly-crystalline diamond/PCD） 1.2.3.金剛

4、石復(fù)合片（poly-crystalline diamond compact/PDC）,1.1、天然金剛石 natural diamond adamas不可征服,鉆石恒久遠(yuǎn) 一顆永留傳（45億年）,鉆石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa（相當(dāng)于150-200km的深度），溫度為1100-1500。 主要出現(xiàn)在橄欖巖和榴輝巖中。 含鉆石的橄欖巖主要包括兩種：金伯利巖（kimberlite）（名字源于南非的一地名金伯利）和鉀鎂煌斑巖（lamproite）（澳大利亞西部阿蓋爾（Argyle）。這兩種巖石均是由火山爆發(fā)作用產(chǎn)生的，形成于地球深處的巖石由火山活動(dòng)被帶到地表或地球淺部，這種巖漿多以巖

5、管狀產(chǎn)出，因此俗稱“管礦”（即原生礦）。,天然金剛石從哪里來(lái)？,天然金剛石原生礦主要產(chǎn)于金伯利巖中。這種巖筒是地殼的裂隙，往下去可能與地幔相通。巖筒中的金伯利巖是金剛石礦床的母巖。關(guān)于天然金剛石的成因，目前尚未定論。一種較為普遍的看法認(rèn)為，天然金剛石是在地殼深處的超基性巖漿（按照多元論提法）中結(jié)晶形成的，深度大約在地表下100300Km。最適宜的結(jié)晶條件是57GPa壓力，12001800。早在火山爆發(fā)以前，金剛石就已經(jīng)在深部巖漿中，并成為金伯利巖、橄欖巖這類超基性巖的組成部分。 隨著火山爆發(fā)，金伯利巖漿把金剛石晶體攜帶到地表來(lái)。因此，可以認(rèn)為金伯利巖是地幔派駐地表的使者。 有興趣可以觀看地心歷

6、險(xiǎn)記 Journey to the Center of the Earth,含 鉆 石 的 金 伯 利 巖,天然鉆石主要產(chǎn)區(qū),全世界鉆石的儲(chǔ)量和生產(chǎn)概況： 目前，已探明天然鉆石儲(chǔ)量大約有25億克拉，其中澳大利亞6.5億克拉，扎伊爾5.5億克拉。 全球鉆石年產(chǎn)量一億克拉，產(chǎn)量前五位的國(guó)家是澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納、俄羅斯、南非，這五個(gè)國(guó)家的鉆石產(chǎn)量占全世界鉆石產(chǎn)量的90%左右。 我國(guó)第10名，年產(chǎn)量在20萬(wàn)克拉，鉆石主要在遼寧瓦房店、山東蒙陰和湖南沅江流域。,寶石級(jí)天然鉆石natural gem grade diamond,有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的金剛石在0.1ct/t礦石以上。 單位：1克拉（ct，

7、carat）= 0.2克=100分 克拉一詞，源自希臘語(yǔ)中的克拉（keration），指長(zhǎng)角豆樹(shù)（或稻子豆carobseed），一克拉即等于一粒小角樹(shù)種子的重量。,堅(jiān)硬 稀少璀璨 永恒,勇敢 權(quán)利 地位 尊貴,于1655年發(fā)現(xiàn)于印度戈?duì)柨颠_(dá)地區(qū)的科勒爾礦山，原石800ct，現(xiàn)105.6ct。,最古老的巨鉆光明之山Koh-I-Noor,印度教經(jīng)文：誰(shuí)擁有它，誰(shuí)就擁有整個(gè)世界；誰(shuí)擁有它，誰(shuí)就得承受它所帶來(lái)的災(zāi)難。唯有上帝或一位女人擁有它，才不會(huì)承受任何懲罰。,財(cái)富和權(quán)力的象征，也是流血和死亡的禍根,最大的粉色巨鉆光明之海Nur-UI-Ain,發(fā)現(xiàn)于17世紀(jì)初，與光明之山同出自印度Golconde地

8、區(qū)著名的kollur礦石，原石重達(dá)787ct。,The Cullinan是premier礦井的經(jīng)理是福萊德里克威爾士在1905年1月25日于南非premier礦場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)，重量高達(dá)3106ct，純凈透明，帶有淡藍(lán)色調(diào)。由約瑟夫阿徹爾等人分割打磨成九顆巨鉆。,全球最大的鉆石原石The Cullinan,藍(lán)鉆石含硼原子,庫(kù)里南鉆石 The Cullinan (75億美元) 托馬斯庫(kù)里南,非洲之星Cullinan I (530.20 ct) Cullinan II (317.40 ct),與1克拉鉆石對(duì)比圖,非洲之星Cullinan I (530.20 ct) Cullinan II (317.40

9、ct) 鑲嵌于英王權(quán)杖 鑲嵌于英王王冠 現(xiàn)存于英國(guó)倫敦塔里的珍寶館,黃鉆石含氮,“無(wú)以倫比”鉆石 世界上第三大的裸鉆、最大的有色鉆石，這顆重達(dá)407.48克拉鉆石是從一顆890克拉重的鉆坯切割而來(lái)。,重273克拉，僅次于Cullinan一號(hào)及二號(hào)，1980年在南非發(fā)現(xiàn)，原石重599克拉，經(jīng)過(guò)加比托爾庫(kù)斯基工作組耗時(shí)3年研究、切割、打磨（247面），終于展露萬(wàn)丈光芒。,世紀(jì)之鉆,彩鉆顏色的形成原因,純凈的鉆石為無(wú)色透明，鉆石之所以呈現(xiàn)不同的顏色，是因?yàn)殂@石在生成的過(guò)程中含化學(xué)微量元素不同和內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)變形所致。下面一一列舉不同彩鉆的成色原因： 黃鉆：呈淺黃、金黃色。鉆石在形成過(guò)程中，當(dāng)?shù)尤〈?/p>

10、鉆石晶體中的某些碳原子時(shí)（每一百萬(wàn)個(gè)碳原子中，有一百個(gè)被取代），開(kāi)始吸收藍(lán)，紫色光線，因而使鉆石呈現(xiàn)黃色。 藍(lán)鉆：呈淡藍(lán)色、艷藍(lán)色。鉆石在形成過(guò)程中，吸收微量硼元素，鉆石便顯天藍(lán)色。 紅鉆：呈粉紅色、紅色。鉆石在形成過(guò)程中，晶格結(jié)構(gòu)扭曲，而使鉆石呈現(xiàn)紅色。 綠鉆：呈淡綠、艷綠色。綠色鉆石的形成原因，是受到自然輻射而改變晶格結(jié)構(gòu)所致。 黑鉆：成色原因由深色的內(nèi)含物包裹體所致。,人不學(xué)不知義，玉不琢不成器,鉆石的璀璨光輝歸于獨(dú)特的高折射率和高色散性能。然而，未經(jīng)切磨的金剛石也只不過(guò)相貌平平，只有通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算、精心設(shè)計(jì)和完美切割拋磨，使光線充分折射出頂面才能使美鉆光芒盡顯。 由于硬度最高，鉆石的切削

11、和加工必須使用鉆石粉來(lái)進(jìn)行。 鉆石是最堅(jiān)硬的物質(zhì)，無(wú)堅(jiān)不摧，永不磨損，一經(jīng)切磨便光輝永恒。,鉆石加工,工業(yè)級(jí)天然金剛石,Natural industrial grade diamond,1.2. 人造金剛石man-made diamond1.2.1 單晶（mono-crystalline）,世界：1954年美國(guó)GE公司 我國(guó)：1963年12月6日，在國(guó)產(chǎn)300噸61型兩面頂超高裝置上，以高純石墨粉為原料，以鎳鉻合金為觸媒研制成功了我國(guó)第一顆人造金剛石。 六面頂合成技術(shù)世界領(lǐng)先，全球金剛石壟斷集團(tuán)戴比爾斯集團(tuán)的元素六(Element Six)公司從我國(guó)進(jìn)口六面頂壓機(jī)。,1.2.2. 金剛石聚晶

12、Polycrystalline diamond（PCD),金剛石微粉 Diamond powder 36/54微米 （300目）以細(xì),是由細(xì)小的金剛石顆粒、粘合劑 燒結(jié)成較大顆粒、各種形狀的多晶金剛石。,PDC是由一層金剛石聚晶薄層、一層較厚的硬質(zhì)合金層復(fù)合而成。目前國(guó)內(nèi)已有1925mm，今后要開(kāi)發(fā)40mm以上的復(fù)合片，大尺寸復(fù)合片還靠國(guó)外進(jìn)口。 除了尺寸之外，還要注意提高現(xiàn)有產(chǎn)品的耐熱度，國(guó)外產(chǎn)品已達(dá)到800以上。,WC+Co,PCD,PDC,1.2.3. 金剛石復(fù)合片 Polycrystalline diamond compact(PDC),磨粒磨料,硬質(zhì)合金 金剛石 聚晶 復(fù)合片 復(fù)合材

13、料,我國(guó)自1963年成功合成金剛石以來(lái)，金剛石行業(yè)一直快速發(fā)展，特別是六面頂合成技術(shù)的應(yīng)用后。2012年我國(guó)人造金剛石產(chǎn)量達(dá)110億克拉，產(chǎn)量占比達(dá)全球70%以上，其中黃河旋風(fēng)、豫金剛石、中南鉆石是人工合成金剛石單晶行業(yè)的三大巨頭。 目前，16/18、18/20粗顆粒高品級(jí)金剛石投入批量生產(chǎn)，已出現(xiàn)粒徑為2.3-3.6mm的工業(yè)金剛石和粒徑可達(dá)7mm寶石級(jí)金剛石。,1.2.4人造金剛石及其應(yīng)用簡(jiǎn)介 (Introduction to diamond and its application),目前國(guó)內(nèi)許多高檔產(chǎn)品對(duì)外依賴仍然比較嚴(yán)重。,金剛石工具的應(yīng)用范圍： 1）地質(zhì)勘探、石油鉆井、工程勘察； 2

14、）石材加工； 3）機(jī)加工行業(yè)； 4）建筑裝璜； 5）其它硬脆材料加工行業(yè)（玻璃、陶瓷、寶石、印刷電路板、半導(dǎo)體材料、混凝土） 目前主要領(lǐng)域：石材、建筑、公路、鐵路、地質(zhì)等 高新技術(shù)領(lǐng)域：航空儀表軸承、光學(xué)器件等精密儀器的加工；單晶硅、多晶硅0.1-0.2mm厚度片的切割加工；計(jì)算機(jī)芯片等大規(guī)模集成電路的微細(xì)精密加工等。,業(yè)界有名行話：一個(gè)國(guó)家的金剛石的應(yīng)用水平反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。,我國(guó)金剛石工具前景樂(lè)觀，2012年市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)800億元，主要包括金剛石鋸切工具（260億元）、石油地質(zhì)鉆頭（90億元）、精密磨具（195億元）、PDC/PCBN刀具（90億元）、刀具和陶瓷加工磨具（84億元）

15、、滾輪（30億元）。其中，金剛石在光伏單晶硅切割領(lǐng)域?qū)⒅鸩教娲鷤鹘y(tǒng)鋼絲，市場(chǎng)空間達(dá)50-75億元；LED藍(lán)寶石襯底切割達(dá)14億元市場(chǎng)規(guī)模。在建筑、石材和陶瓷加工滲透迅速，金剛石鋸片的國(guó)際市場(chǎng)超過(guò)130億美元，國(guó)內(nèi)超過(guò)250億元；用于混凝土等交通、建筑領(lǐng)域的薄壁鉆國(guó)內(nèi)市場(chǎng)超過(guò)70億元；用于采煤和掘進(jìn)機(jī)械的截齒70億美元；用于機(jī)械加工和地質(zhì)勘探潛孔鉆頭60億美元；用于陶瓷加工的磨盤(pán)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)超過(guò)16億元；用于汽車和航天航空加工的涂附磨具國(guó)內(nèi)市場(chǎng)達(dá)到60億元左右。,金剛石制品是金剛石發(fā)展的動(dòng)力，金剛石是制品發(fā)展的基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，以普通砂輪為代表的金剛石工具的發(fā)展帶動(dòng)金剛石生產(chǎn)量的大增加，是金剛

16、石發(fā)展的第一個(gè)高潮。到了80年代，以鉆頭為主的開(kāi)發(fā)，是推動(dòng)金剛石發(fā)展的第二個(gè)高潮。90年代初，由于石材工業(yè)的發(fā)展，鋸片的大量應(yīng)用是金剛石發(fā)展的第三次高潮。自2005年以來(lái)，金剛石大壓機(jī)的發(fā)展、粉末觸媒的興起，使金剛石產(chǎn)量大幅增加，而我國(guó)制品發(fā)展還滯后于金剛石的發(fā)展。由于金剛石發(fā)展的動(dòng)力在于制品的發(fā)展上，因此，還沒(méi)明顯形成第四個(gè)高潮。,金剛石制品制造工藝發(fā)展概況： （1）表鑲法：1862年 （2）粉末冶金法：1945年 無(wú)壓浸漬法、熱壓燒結(jié)法、冷壓燒結(jié)法 （3）電鍍法：1970年 鍍鎳、鍍銅、鍍鐵，各種合金電鍍 （4）釬焊法：1990年,第二節(jié) 金剛石工具分類 diamond tools cla

17、ssification,2.1、鉆drilling 金剛石鉆頭（diamond bit） 2.2、切sawing 金剛石鋸片/繩鋸 （diamond saw blade/diamond wire saw） 2.3、磨grinding 金剛石砂輪/磨盤(pán) （diamond grinding wheel/disk）,2.1.地質(zhì)勘探鉆頭 Drill bit for mining and geological prospecting,金剛石鉆頭分類 Classification of diamond bits,按金剛石的鑲嵌狀態(tài)分：表鑲、孕鑲； 按生產(chǎn)方法分：電鑄、粉末冶金（熱壓、冷壓、無(wú)壓）、焊接；

18、 按金剛石類別分：?jiǎn)尉?、聚晶、?fù)合片； 按鉆進(jìn)功能分：取心鉆頭、不取心（全面破碎）鉆頭； 按鉆頭唇面結(jié)構(gòu)分：平底、高低齒、同心圓、階梯、齒輪等等； 按胎體材料類別分：WC-Cu基、Fe基、 Ni基等,熱壓鉆頭,電鍍鉆頭,金剛石的有序排列,表鑲天然金剛石鉆頭 Natural diamond-set bit by non-pressure infiltration,熱壓孕鑲?cè)嗽旖饎偸@頭 Impregnated diamond core bit by hot-press sintering,電鍍?cè)需側(cè)嗽旖饎偸@頭 Electroplated impregnated diamond core bit

19、,大陸科學(xué)鉆探CCSD-1井(5158m)使用鉆頭,復(fù)合片鉆頭（PDC鉆頭） Polycrystalline diamond compact bit,38,PDC 鉆進(jìn)正在逐步取代硬質(zhì)合金鉆進(jìn),熱穩(wěn)聚晶鉆頭(TSP鉆頭)Thermal Stable Polycrystalline Diamond bit,金剛石擴(kuò)孔器 Diamond reamer,無(wú)壓浸漬擴(kuò)孔器 Infiltration process with vibration,電鍍擴(kuò)孔器 Electroplated reamer,2.2.金剛石鋸片 diamond saw blade,冷壓/燒結(jié)/焊接 cold-pressing/sin

20、tering /welding,金剛石圓盤(pán)鋸切割工法,金剛石有序排列技術(shù),普通刀頭,有序排列刀頭,鋸片金剛石的有序排列,長(zhǎng)城齒有序排列,金剛石鋸片分類按用途 diamond saw blade classification according to usage,1石材切割鋸片 2光學(xué)玻璃切割鋸片 3寶石等工藝品切割鋸片 4硅、鍺等半導(dǎo)體材料切割鋸片 5工程切割片 6耐火材料、電瓷材料、陶瓷材料切割鋸片 7塑料、層壓板、有機(jī)玻璃切割鋸片 8實(shí)驗(yàn)室用超薄鋸片,金剛石繩鋸 diamond wire saw,柔性靈活 大范圍,金剛石繩鋸的應(yīng)用,海底寶藏知多少-水下打撈、沉船切割,6060mm串珠（本實(shí)

21、驗(yàn)室研制）,金剛石繩鋸水下切割,金剛石繩鋸水下切割鋼制構(gòu)件最引人矚目的一次應(yīng)用切割庫(kù)爾斯克號(hào)。 2000年8月12日俄羅斯的奧斯卡級(jí)巡航導(dǎo)彈核潛艇庫(kù)爾斯克號(hào)在巴倫支海進(jìn)行軍事演戲時(shí)沉沒(méi)，118名官兵全部遇難。,打撈原因 1.研究失事原因-魚(yú)雷爆炸 2.防止國(guó)防技術(shù)軍事機(jī)密泄露 3.防止兩座核反應(yīng)堆泄露污染環(huán)境,核潛艇庫(kù)爾斯克號(hào)切割打撈意義,在打撈過(guò)程中，采用金剛石繩鋸切割，使庫(kù)爾斯克號(hào)的艇首和艇身分割。 該核潛艇的成功切割打撈也是金剛石繩鋸切割技術(shù)應(yīng)用的里程碑。,釬焊金剛石工具,2.3.金剛石砂輪/磨盤(pán) diamond grinding wheel,砂輪：有金剛石砂輪和CBN砂輪。金剛石砂輪是

22、環(huán)保型，它在使用過(guò)程中的粉塵比普通SiC砂輪低得多，很受用戶歡迎。當(dāng)前磨玻璃、磨陶瓷的砂輪市場(chǎng)銷路好、效益好，特別是有些特種砂輪，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。,第三節(jié)：金剛石性質(zhì)及其預(yù)處理 (Diamond properties and its pretreatment),3.1、金剛石的性質(zhì)（properties ） 3.2、人造金剛石品種（classification） 3.3、金剛石預(yù)處理（pretreatment）,3.1、金剛石的性質(zhì)（properties ),3.1.1. 金剛石晶體結(jié)構(gòu)：等軸晶系面心立方晶格構(gòu)造。碳原子位于四面體的角頂及中心，具有高度的對(duì)稱性。單位晶胞中碳原子間以同極鍵相連

23、結(jié)，距離為0.155nm，角度為10928。,Diamond facial cubic structure,金剛石和石墨是同素異形體 石墨和金剛石都是由碳原子形成的單質(zhì)，但它們的性質(zhì)卻不相同，這是由于它們的晶體結(jié)構(gòu)不同的緣故。石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)（如上圖），在每一層內(nèi)，碳原子排成六邊形，每個(gè)碳原子都與其他3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在層與層之間，是以分子間作用力相結(jié)合的。由于同一層的碳原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，使石墨的熔點(diǎn)很高。但由于層與層間的分子間作用力較弱，容易滑動(dòng)，使石墨的硬度很小。像石墨這樣的晶體一般稱為過(guò)渡型晶體或混合型晶體。,Graphite,都是碳，可以是金剛石，也

24、可以是石墨,好,3.1.2.金剛石的結(jié)晶形態(tài),常見(jiàn)晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等。,常見(jiàn)的金剛石晶體形態(tài),3.1.3.金剛石的主要性質(zhì) （1）物理性質(zhì)physical properties(顏色，比重) 密度在3.473.55之間，無(wú)色鉆石密度為3.52g/cm3。 人造金剛石一般呈淡黃色（含氮和金屬觸媒）。 （2）機(jī)械性質(zhì)mechanical properties(硬度，彈性模量，耐磨性) 鉆石的摩氏硬度為10（石英7，剛玉9）,新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大于菱形十二

25、面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度。 彈性模量為900GPa。 具有極高的耐磨性，超過(guò)剛玉90倍，而高出其它磨料千倍。,（3）熱學(xué)性質(zhì)thermal properties 導(dǎo)熱性好，線脹系數(shù)小，金剛石的熔化溫度高。金剛石的熱導(dǎo)率一般為136.16w/(mk)。 （4）光學(xué)性質(zhì)optical properties 良好的折射率和色散性能，所以有明亮的光澤和色彩。折射率為2.417，色散率為0.044。 （5）電磁性質(zhì)electro-magnetic properties 導(dǎo)電磁性能差，有一種結(jié)構(gòu)的是半導(dǎo)體，天然金剛石不具磁性。 （6）化學(xué)性質(zhì)chemical propertie

26、s 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，極難溶于酸堿，鐵族、鉑族元素高溫時(shí)溶解它。具有疏水性。,3.1.4.人造金剛石質(zhì)量檢測(cè),（1）金剛石粒度組成：篩分法，PPC 篩網(wǎng)目數(shù)是指 1英寸（25.4mm）長(zhǎng)度內(nèi)網(wǎng)孔的個(gè)數(shù),PPC（Particles Per Carat）：每克拉金剛石的顆粒數(shù),（ De Beers工業(yè)金剛石部 2002年后更名為元素六）,（2）抗壓強(qiáng)度：?jiǎn)晤w人造金剛石在靜壓作用下，發(fā)生破碎時(shí)的負(fù)荷值，以牛頓（N）表示,n負(fù)荷超過(guò)平均值2倍的顆粒數(shù),采用按用途劃分品種和命名的原則。產(chǎn)品按適用結(jié)合劑種類或加工對(duì)象劃分。每個(gè)金剛石品種取主要用途的英文第一個(gè)字母大寫(xiě)排在前面，金剛石用D寫(xiě)在后面進(jìn)行標(biāo)記。如下：

27、 1）樹(shù)脂或陶瓷結(jié)合劑用金剛石標(biāo)記為 RVD：Diamond grains for Resin and Vitrified bond2）金屬結(jié)合劑用金剛石標(biāo)記為 MBD：Diamond grains for Metal bond tool3）鋸切用金剛石標(biāo)記為 SMD：Diamond grains for Metal bond Saw4）修整工具用金剛石標(biāo)記為 DMD：Diamond grains for Metal bond Dressing tool,3.2 人造金剛石的品種(classfication),（3）沖擊韌性TI(toughness index)：又稱沖擊強(qiáng)度。金剛石磨料，尤其

28、是鋸切和鉆探用的高品級(jí)金剛石，在使用過(guò)程中受到?jīng)_擊、剪切、研磨等多種力的作用而破碎。所以要求金剛石不僅要有高強(qiáng)度、高研磨性，還要有一定的抗沖擊韌性。 取一定量的金剛石，連同鋼球一同裝入試樣管內(nèi)，沖擊后求得未破碎率。以未破碎率為50%時(shí)的沖擊次數(shù)表征樣品的沖擊韌性。 （4）熱沖擊韌性TTI(thermal toughness index)：衡量金剛石耐熱性的指標(biāo)，其數(shù)值大小表示熱穩(wěn)定性的高低。 將金剛石放在充有惰性氣體（例如氬氣）的專用設(shè)備里加熱后測(cè)得的TI值。加熱溫度一般為900或1100，時(shí)間10min。,金剛石預(yù)處理就是把有缺陷的金剛石通過(guò)機(jī)械或物理化學(xué)方法進(jìn)行處理,使之達(dá)到較理想的形狀和

29、表面狀態(tài),減少金剛石的內(nèi)應(yīng)力,活化金剛石表面,以提高它的強(qiáng)度和粘結(jié)性或滿足其它要求。3.3.1 機(jī)械處理 (1)整粒(剝離金剛石邊角薄弱部分和裂紋較明顯的部分) (2)渾圓化處理(將不規(guī)則的金剛石顆粒毛尖磨鈍,達(dá)到近似圓粒) (3)拋光處理(表面粗糙的金剛石表面易碳化,增加了摩擦力) 3.3.2 金剛石表面金屬化處理 (1)金屬化處理的意義(粘結(jié)力,強(qiáng)度) (2)金屬化處理的原理(C-MeC-Me),3.3、金剛石預(yù)處理(pretreatment ),S: Solid phase,L: Liquid phase,L,L,G,S,S,完全被潤(rùn)濕,部分被潤(rùn)濕,完全不被潤(rùn)濕,G: Gas phase,液相對(duì)固相的潤(rùn)濕性取決于兩者的親和性。云母為親水物質(zhì)，石臘為疏水物質(zhì)。金剛石屬于疏水物質(zhì)，但對(duì)某些金屬或合金則具有良好的濕潤(rùn)性。衡量物質(zhì)的潤(rùn)濕程度常用潤(rùn)濕角來(lái)度量。,潤(rùn)濕角的大小與三相界面張力的定量關(guān)系：,lg,當(dāng):,cos=1， =0，固體完全被潤(rùn)濕,1