本發(fā)明涉及超硬材料，具體為一種金剛石面蝕刻方法。

背景技術(shù)：

1、金剛石是世界上已知的最硬物質(zhì)，具有高硬度、高強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)以及優(yōu)異的耐磨性等特性，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、精密磨削、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。然而，在由金剛石顆粒與基體(金屬、陶瓷、樹脂等)結(jié)合制成的加工工具中，由于基體對(duì)金剛石顆粒的機(jī)械結(jié)合力相對(duì)較弱，金剛石顆粒在工具磨損前容易脫落。這種脫落現(xiàn)象不僅降低了工具的使用效率，還增加了生產(chǎn)成本；

2、傳統(tǒng)方法中，通過在金剛石顆粒表面鍍覆鍍層(如鍍鈦、鍍鎳等)來增強(qiáng)基體對(duì)金剛石顆粒的把持力，雖然能夠在一定程度上改善金剛石顆粒的結(jié)合性能，但由于鍍層材料與金剛石之間的化學(xué)鍵合強(qiáng)度有限，鍍覆層的固定效果仍有較大的提升空間。同時(shí)，鍍覆方法存在制備過程復(fù)雜、成本較高等問題，并且在一些極端加工環(huán)境下，鍍層容易脫落，從而無法長(zhǎng)期有效提高金剛石顆粒的附著性能；

3、通過對(duì)金剛石顆粒表面進(jìn)行毛化處理，可以有效增加其表面的粗糙度，使其與基體之間的機(jī)械結(jié)合力顯著增強(qiáng)。此外，毛化處理還能夠提升金剛石表面的活性，為后續(xù)的表面鍍覆或功能化處理提供更多的結(jié)合位點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的金剛石表面毛化方法普遍存在處理不均勻、蝕刻深度難以控制、顆粒損傷率高以及后續(xù)處理復(fù)雜等問題，無法滿足高精度工業(yè)應(yīng)用的需求。特別是在高性能金剛石工具的制造中，對(duì)金剛石表面處理的均勻性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。

4、為此，本發(fā)明提供了一種金剛石面蝕刻方法，來解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種金剛石面蝕刻方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中金剛石顆粒表面處理不均勻、結(jié)合力不足以及顆粒易脫落的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種金剛石面蝕刻方法，包括以下步驟：

3、將氧化鎂粉和鈷基粉末按比例混合，得到蝕刻粉；

4、氧化鎂是一種高溫穩(wěn)定性良好的材料，在煅燒過程中起到吸熱和穩(wěn)定作用，防止金剛石顆粒在高溫下的結(jié)構(gòu)受損，同時(shí)為反應(yīng)提供穩(wěn)定的基底。鈷基粉末(包括鈷、鎳、鐵等金屬組分)在高溫下具有一定的化學(xué)活性，能夠與金剛石表面產(chǎn)生作用，削弱表面能，促進(jìn)金剛石顆粒的毛化過程

5、將金剛石顆粒用乙醇浸潤(rùn)后取出，加入蝕刻粉，混合均勻，得到混合物；

6、無水乙醇作為分散劑，可使金剛石顆粒表面充分潤(rùn)濕，從而提高蝕刻粉在顆粒表面的附著均勻性。金剛石顆粒的粒度為30/35，粒徑適中，有利于在后續(xù)的煅燒過程中均勻受熱和與蝕刻粉的充分接觸?；炝线^程中蝕刻粉和顆粒的均勻分布是確保后續(xù)蝕刻均勻性的關(guān)鍵

7、將所述混合物鋪設(shè)于坩堝底部，進(jìn)行保溫煅燒；

8、煅燒是金剛石顆粒表面毛化的核心步驟。在高溫條件下，鈷基粉末中的鈷、鎳等金屬會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時(shí)與金剛石表面接觸的部分會(huì)發(fā)生界面化學(xué)反應(yīng)，削弱顆粒表面的化學(xué)穩(wěn)定性，促進(jìn)表面微裂紋的產(chǎn)生和毛化。氧化鎂在此過程中提供穩(wěn)定的熱環(huán)境，防止過度反應(yīng)對(duì)金剛石顆粒本體造成損害。煅燒溫度和時(shí)間的控制直接決定了蝕刻效果的深度和均勻性。

9、對(duì)煅燒后的物料進(jìn)行冷卻、分篩和清洗，得到表面毛化的金剛石顆粒。

10、自然冷卻使煅燒后的金剛石顆粒和蝕刻粉充分收縮、分離，避免因驟冷造成顆粒破損或反應(yīng)不完全。分篩過程去除了殘留的蝕刻粉劑，使最終顆粒更加純凈。水清洗不僅能夠清除附著的反應(yīng)產(chǎn)物，還可以防止顆粒因殘留粉末影響后續(xù)應(yīng)用。烘干處理則確保了顆粒的干燥性，避免水分對(duì)存儲(chǔ)或后續(xù)工藝的影響。

11、優(yōu)選的，所述蝕刻粉中氧化鎂粉占質(zhì)量的80％～90％，鈷基粉末占質(zhì)量的10％～20％。

12、優(yōu)選的，所述氧化鎂粉為細(xì)度為-150目的粉末。

13、氧化鎂粉的細(xì)度為-150目，確保其具有較大的比表面積，從而能夠均勻分布于金剛石顆粒表面，并在煅燒過程中與顆粒充分接觸。細(xì)粉末在反應(yīng)過程中提供了更穩(wěn)定的熱場(chǎng)環(huán)境，并有效保護(hù)金剛石顆粒免受過度反應(yīng)的影響。

14、優(yōu)選的，所述鈷基粉末的成分為：鈷占質(zhì)量的70％～85％、鎳占質(zhì)量的10％～25％、鐵占質(zhì)量的5％～10％。

15、鈷基粉末中的鈷是主要的化學(xué)活性組分，在高溫下容易形成氧化物，并與金剛石表面發(fā)生物理化學(xué)作用。鎳和鐵作為輔助組分，能夠調(diào)節(jié)鈷基粉末的整體活性及熔點(diǎn)范圍，使蝕刻反應(yīng)更均勻且溫和，防止金剛石顆粒表面產(chǎn)生過深的缺陷。

16、優(yōu)選的，所述鈷基粉末的粒徑為1-2μm。

17、鈷基粉末的粒徑為1-2μm，有助于粉末在金剛石顆粒表面的均勻附著，同時(shí)在煅燒過程中能更高效地與顆粒表面發(fā)生接觸和反應(yīng)。粒徑過大會(huì)降低附著均勻性，而粒徑過小則可能導(dǎo)致過快的反應(yīng)，損傷金剛石顆粒。

18、優(yōu)選的，所述金剛石顆粒的粒度為30/35。

19、優(yōu)選的，所述乙醇為無水乙醇，用于對(duì)金剛石顆粒進(jìn)行表面浸潤(rùn)處理。

20、優(yōu)選的，所述煅燒為將鋪設(shè)于坩堝底部的混合物處于650-750℃的溫度下保溫1—2小時(shí)。

21、650-750℃的煅燒溫度位于鈷基粉末的活性溫度范圍，使鈷基粉末中的化學(xué)組分充分反應(yīng)，但又不會(huì)超過金剛石顆粒的熱穩(wěn)定性極限。保溫1—2小時(shí)確保了顆粒表面毛化效果的均勻性，避免過度反應(yīng)或蝕刻深度不足

22、優(yōu)選的，所述冷卻為自然冷卻至室溫。

23、優(yōu)選的，所述分篩為篩除蝕刻粉劑，清洗為使用水清洗，隨后對(duì)金剛石顆粒進(jìn)行烘干處理。

24、本發(fā)明提供了一種金剛石面蝕刻方法。具備以下有益效果：

25、1、本發(fā)明通過將金剛石顆粒與氧化鎂粉和鈷基粉末混合、煅燒以及冷卻處理的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了金剛石顆粒表面的毛化處理。與現(xiàn)有技術(shù)中單純使用化學(xué)試劑或機(jī)械研磨進(jìn)行毛化的技術(shù)方案相比，解決了化學(xué)試劑腐蝕不均、機(jī)械損傷表面完整性的不足。該方法確保了顆粒表面的均勻毛化，同時(shí)不影響顆粒的內(nèi)在性能。

26、2、本發(fā)明通過高溫煅燒引入鈷基粉末作為活性組分，本發(fā)明在金剛石顆粒表面實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)蝕刻。相比于傳統(tǒng)高溫氧化或單一化學(xué)作用的技術(shù)方案，解決了蝕刻深度難以控制、表面處理不均勻的問題。此方法能夠在特定溫度下有效調(diào)節(jié)表面蝕刻程度，避免過度損傷或不足，同時(shí)提高加工效率。

27、3、本發(fā)明通過選用細(xì)度為-150目的氧化鎂粉與1-2μm粒徑的鈷基粉末組合，并通過無水乙醇預(yù)處理顆粒表面，確保了蝕刻粉的均勻分布。相較于現(xiàn)有技術(shù)中直接混合粉末導(dǎo)致分布不均的問題，解決了蝕刻不穩(wěn)定的不足。該設(shè)計(jì)提高了加工精度，并顯著增強(qiáng)了金剛石顆粒的整體均一性

28、4、本發(fā)明通過采用自然冷卻結(jié)合分篩與清洗的工藝步驟，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了蝕刻粉的高效去除和顆粒的高純度處理。與傳統(tǒng)方法中高溫驟冷導(dǎo)致顆粒易損傷或殘留雜質(zhì)難清除的技術(shù)方案相比，解決了加工后續(xù)處理復(fù)雜的缺點(diǎn)。此方法簡(jiǎn)化了操作步驟，確保顆粒質(zhì)量穩(wěn)定，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述蝕刻粉中氧化鎂粉占質(zhì)量的80％～90％，鈷基粉末占質(zhì)量的10％～20％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述氧化鎂粉為細(xì)度為-150目的粉末。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述鈷基粉末的成分為：鈷占質(zhì)量的70％～85％、鎳占質(zhì)量的10％～25％、鐵占質(zhì)量的5％～10％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述鈷基粉末的粒徑為1-2μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述金剛石顆粒的粒度為30/35。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述乙醇為無水乙醇，用于對(duì)金剛石顆粒進(jìn)行表面浸潤(rùn)處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述煅燒為將鋪設(shè)于坩堝底部的混合物處于650-750℃的溫度下保溫1—2小時(shí)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述冷卻為自然冷卻至室溫。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石面蝕刻方法，其特征在于，所述分篩為篩除蝕刻粉劑，清洗為使用水清洗，隨后對(duì)金剛石顆粒進(jìn)行烘干處理。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及超硬材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種金剛石面蝕刻方法，包括以下步驟：將氧化鎂粉和鈷基粉末按比例混合，得到蝕刻粉；將金剛石顆粒用乙醇浸潤(rùn)后取出，加入蝕刻粉，混合均勻，得到混合物；將所述混合物鋪設(shè)于坩堝底部，進(jìn)行保溫煅燒；對(duì)煅燒后的物料進(jìn)行冷卻、分篩和清洗，得到表面毛化的金剛石顆粒，所述蝕刻粉中氧化鎂粉占質(zhì)量的80％～90％，鈷基粉末占質(zhì)量的10％～20％，所述氧化鎂粉為細(xì)度為?150目的粉末，所述鈷基粉末的成分為：鈷占質(zhì)量的70％～85％、鎳占質(zhì)量的10％～25％、鐵占質(zhì)量的5％～10％。通過優(yōu)化蝕刻粉成分和煅燒工藝，實(shí)現(xiàn)金剛石顆粒表面均勻毛化的方法，從而顯著增強(qiáng)顆粒與基體的結(jié)合力，提升工具性能與使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：王海闊,陳強(qiáng),宋臻濤,劉權(quán)威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)垣市新材料與裝備產(chǎn)業(yè)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8