CN104266944A - 一种金刚石微粉强度的表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石微粉强度的表征方法，并结合粒度分析***和冲击试验***来评价将港式微粉的强度，该方法通过将钢球和金刚石微粉放入冲击罐中进行冲击，冲击完成后取出的样品并检测冲击前后的粒度值，通过计算冲击前后的主要粒度特征值进行对比后表征处不同粒度的金刚石微粉强度。

Description

一种金刚石微粉强度的表征方法

技术领域：

本发明涉及金刚石微粉质量检测技术，尤其涉及一种金刚石微粉强度的表征方法。

背景技术：

金刚石微粉是一种精细的超硬磨料(一般在60微米以下)，通常是以人造金刚石单晶为原料，经过破碎、整形、分级、处理等工序制得，在超硬材料领域具有广泛的应用。

如何评定微粉的质量显得至关重要，在中国超硬材料网上有一篇名为《决定金刚石微粉质量的几项控制指标》，在这里主要提到了微粉颗粒的强度取决于金刚石的内在质量，而金刚石的内在质量是存在公认的相关的检测手段来检测的，主要的控制指标冲击韧性是可以通过冲击韧性检测来评定的，具体试样测定方法参照JB/T6571——1993《人造金刚石或立方氮化硼冲击韧性测定方法》标准进行。但是，对于金刚石微粉而言，目前尚未见到为人们普遍认可的强度检测方法。

从查询的相关资料及在行业内咨询得到的信息总结得出，目前，评价金刚石微粉强度的方法主要分为三类：一是依靠生产金刚石微粉的金刚石原料的冲击强度，一般来说原料的强度高，所生产出来的微粉强度也就高；二是看金刚石微粉使用的后期效果，如果合成出来的复合片的冲击强度较高，或者研磨效率较高的话，评价结论就是所使用的微粉的强度较高；三是在矿产与地质期刊第13卷总第71期题名为《金刚石微粉质量的评定》192-193页中提到金刚石微粉的强度与所用的原材料和生产工艺有关，在这里提到了微粉强度的评定采用一种小型混料机来进行，以1至4微米的颗粒数量的多少来评定金刚石微粉的强度，且表明实验参数要通过实践来调整。

以上评价金刚石微粉强度的前两类方法基本都是根据经验进行判定的，且对微粉适用方来说，只能根据供应方提供的不同品级的微粉来做区分，无法在使用前进行合理的判定，只能靠供应方的诚信或者使用后期的反应来评定，这在很大程度上会影响使用效果，也无法对提供的金刚石微粉稳定性进行控制；对于第三类在期刊文章中提到的方法，没有进行详细的表述及实验证明，且对于1至4微米的颗粒数量的多少很难准确判断，也没有对不同粒度段范围的微粉进行仔细研究，这对于金刚石微粉强度的评价来说还是存在很大的不足。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有金刚石微粉强度检测技术的不足而提供一种金刚石微粉强度的表征方法，它结合利用粒度分析***和冲击试验***来评价金刚石微粉的强度。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种金刚石微粉强度的表征方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，将钢球和金刚石微粉放入冲击罐内，盖上垫片和端盖后将冲击罐固定在冲击仪的试样支架上，调节冲击仪的冲击频率为2000转/分钟，冲击次数设为2000次；

步骤二，取出冲击完成后的样品，用粒度检测仪分析冲击后的样品并记录三个粒度特征值D3_冲击后、D50_冲击后、D97_冲击后；

步骤三，计算冲击前后的主要的粒度特征值D50的变化率，采用的计算公式为

进一步，所述的钢球的直径为8mm，放入冲击罐中的金刚石微粉质量为0.3-0.5g。

本发明可以对不同粒度范围及不同强度的金刚石微粉加以区分比较，通过对不同粒度范围及不同强度金刚石原料分选出来的微粉进行实验。结果表明，本发明结合粒度分析和冲击试验能够表征金刚石微粉的强度，可以实现发明目的，且效果是显而易见的。

附图说明：

图1为本发明中冲击试验所用的冲击罐、硬质合金片、钢球和端盖的装配图；

图2为实施例1中不同粒度金刚石微粉的强度变化趋势图；

图3为实施例2中不同粒度金刚石微粉的强度变化趋势图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明中的实施例做进一步的说明。

本发明提供了一种金刚石微粉强度的表征方法，该方法包括微粉粒度分析和冲击试验。

本发明中的粒度分析是采用现代分析技术分析出金刚石微粉的粒度范围，利用国际上比较认可的马尔文激光粒度检测仪，型号为mastersizer2000，测量范围为0.02～2000微米，采用激光衍射法和完全米氏光散射理论进行测量计算，测试数据准确可靠。

本发明中采用D3、D50、D97三个特征值来表证，三个特征值的含义分别是：D3＝x表示检测样品的的粒度分布中小于等于x值的颗粒数占总数的3％；D50＝y表示检测样品的粒度分布中小于等于y值的颗粒数占总数的50％；D97＝z表示检测样品的粒度分布中小于等于z值的颗粒数占总数的97％。

所述的冲击试验是利用变频器技术，在冲击频率为2000转/分钟，将0.3g的金刚石微粉放入带有一个钢球的成“8”字运转的冲击罐中进行冲击。

冲击试验的具体方法是将直径为钢球放入干净的冲击罐内，然后将金刚石微粉倒入冲击罐中，并将冲击罐固紧于冲击仪的试样支架上，调节冲击频率为2000转/分钟，冲击次数设为2000次。冲击完成后取出样品，用粒度检测仪分析冲击后样品的得出三个粒度特征值D3_冲击后、D50_冲击后、D97_冲击后，这里主要用D50冲击前后的变化值来表示。计算冲击前后的主要的粒度特征值D50的变化率，计算公式：

在该公式中w值越小，表明微粉冲击前后破碎的颗粒数越少，表明金刚石微粉的强度越高，反之越低。通过w值的大小及不同粒度的微粉的w值的变化趋势来评价金刚石微粉的强度高低。

本发明可以对不同粒度范围及不同强度的金刚石微粉加以区分比较，通过对不同粒度范围及不同强度金刚石原料分选出来的微粉进行实验。结果表明，本发明结合粒度分析和冲击试验能够表征金刚石微粉的强度，可以实现发明目的。

以下为本发明的一种实施例1，通过本方法测试低品级金刚石原料分选出的不同粒度的金刚石微粉的强度。

选取低品级的金刚石原料，通过行业内通用检测标准检测后，金刚石原料的冲击强度用未破碎率表示为67.5％。该原料经过破碎、整形、分选、酸洗后分别选取四种不同粒度范围的金刚石微粉。根据冲击试验的具体方法：

第一步，将直径为8mm的钢球放入干净的冲击罐内，然后将0.3g的金刚石微粉倒入冲击罐中，盖上垫片和端盖后，将冲击罐固紧于CYCJ-91A的冲击仪的试样支架上，调节冲击频率为2000转/分钟，冲击次数设为2000次。冲击罐4与端盖1、钢球3、硬质合金片2的装配如图1所示。

第二步，冲击完成后取出样品，利用马尔文激光粒度仪分别检测冲击前后的粒度值。

第三步，计算冲击前后的主要的粒度特征值D50的变化率，计算公式：

检测数据及计算结果详见下表：

规格型号	D50冲击前	D50冲击后	w
				2-5	2.98	2.66	0.11
8-12	8.47	7.25	0.14
				10-20	12.86	10.93	0.15
30-40	30.02	24.93	0.17

图2是低品级金刚石原料分选出的不同粒度的金刚石微粉的强度变化趋势图。图2的曲线表示对于低品级的金刚石原料来说，分选出不同粒度的金刚石微粉的破碎率是有差别的，粒度越大，在冲击的过程中越容易被破碎，说明这种金刚石微粉的脆性较大，强度不高。

实施例2：高品级金刚石原料分选出的不同粒度的金刚石微粉的强度测试。

实施例2所述的实验方法与实例1相同，区别在于所选用的金刚石原料的品级不同，比实例1中的品级高，冲击强度用未破碎率表示为85.6％。分选出的四种不同粒度的微粉的检测数据及计算结果详见下表：

规格型号	D50冲击前	D50冲击后	w
				3-6	3.51	3.12	0.091
8-12	9.37	8.48	0.095
				10-20	12.85	11.65	0.093
36-54	37.56	33.95	0.096

图3是高品级金刚石原料分选出的不同粒度的金刚石微粉的强度变化趋势图。图3的曲线表示该金刚石原料分选出的不同粒度的金刚石的破碎率差别不大，说明冲击过程中金刚石微粉被破碎的颗粒数较少，承受外界的破坏能力较强，金刚石微粉的强度较高，同时w值与实例1中的w相比较值较小，说明对于粒度相近的微粉来说，w值越小，表明该金刚石微粉的强度相对越高。

将实施例1和2中分选出的粒度范围基本一致的10-20的微粉用于合成聚晶金刚石复合片，通过落锤实验检验金刚石复合片的冲击强度，根据冲击实验反馈结果，用实施例2合成出来的复合片在同样的能量下所承受的冲击次数较多，也证明了实施例1和2的结论是有说服力的，也表明了该发明的可使用性。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种金刚石微粉强度的表征方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，将直径为钢球和金刚石微粉放入冲击罐内，盖上垫片和端盖后将冲击罐固定在冲击仪的试样支架上，调节冲击仪的冲击频率为2000转/分钟，冲击次数设为2000次；

步骤二，取出冲击完成后的样品，用粒度检测仪分析冲击后的样品并记录三个粒度特征值D3_冲击后、D50_冲击后、D97_冲击后；

步骤三，计算冲击前后的主要的粒度特征值D50的变化率，采用的计算公式为

2.根据权利要求1所述的一种金刚石微粉强度的表征方法，其特征在于：所述的钢球的直径为8mm，放入冲击罐中的金刚石微粉质量为0.3-0.5g。