細顆粒人造金剛石主要是指粒度在70/80以細的人造金剛石，主要用于高端磨具，運用于硬質(zhì)合金、石材、陶瓷等硬質(zhì)材料的磨削。而超細顆粒金剛石單晶廣泛應(yīng)用于機械、電子、航天、光學(xué)儀器、石油和軍工等領(lǐng)域，尤其是400目以細超細顆粒金剛石在磁頭、光通信器件、激光發(fā)射器、特種光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體基片和航空發(fā)動機等高精度的表面拋光磨削加工領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用需求，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

       隨著多晶金剛石和優(yōu)質(zhì)微粉的大量應(yīng)用，人們十分重視優(yōu)質(zhì)細顆金剛石生產(chǎn)技術(shù)的研究。本文將對細顆粒金剛石制造用原料的特性石墨和觸媒粒度與優(yōu)質(zhì)細顆粒金剛石的生長關(guān)系，石墨和觸媒配比與優(yōu)質(zhì)細顆粒金剛石的產(chǎn)量與質(zhì)量關(guān)系，以及熱力學(xué)條件對優(yōu)質(zhì)細顆粒金剛石生長的影響等問題作一一概述。 

       一、原材料的特性

       制造優(yōu)質(zhì)細顆粒的金剛石所用的主要原料，包括粉狀石墨和粉狀（或屑狀）合金觸媒。粉狀石墨——碳化硅分解石墨。

粉狀觸媒系采用噴粉法制得， 即將已熔化的合金在高速氣流作用下噴入水中而分散成粉末的，這種方法的優(yōu)點是加工速度快，生產(chǎn)能力大。

       但此法有嚴重的缺點：

       （1）高溫下的合金溶液進人水中不可避免地氧化，這種表面氧化的粉末不宜直接作用觸媒，因為它難于合成出質(zhì)量滿意的金剛石來。為此，粉末必須經(jīng)酸洗以除去氧化層，這樣不僅增加了材料的消耗，惡化了工作條件，更重要的是酸洗不能徹底去除氧化層。

       （2）噴粉法制得的粉末為圓球形，這種形狀不易與石墨粉均勻混合。

       （3）所得粒度不集中其粒度組成難以合理地控制。

       為此，出現(xiàn)了一種機加工方法，用該方法生產(chǎn)合金粉末時，其表面不易氧化，保持了合金的金屬光澤；另外，該方法制得的合金粉末為一面凹進、一面凸出的又長又尖的三角形， 這樣的形狀無疑有利于它與石墨粉的均勻混合，這點已被實踐所證明。這種形狀無疑比球形有更大的比表面積，因而有利于金剛石的生長；這種方法得到的金剛石十分均勻，因而能夠合理地控制其粒度。

       應(yīng)當(dāng)指出，作為粉末觸煤的合金應(yīng)具有較好的抗氧化性能，這是因為粉末本身比表面積大，容易氧化，而合成金剛石不允許觸媒氧化。

       實驗證明，粉末觸媒中減少Mn的含量能明顯提高合金的抗氧化性。

       實踐發(fā)現(xiàn)，觸媒越細，則觸媒與石墨粉在一定的壓力下，在模具中所壓制成的“預(yù)壓成型棒”脫模后越松散，這意味著對相同腔體而言，越細化的粉末觸媒所允許的裝料量減少；裝料量減少不僅影響觸媒的總表面積，而且影響“預(yù)壓成棒”在合成時的傳壓性。因此，建議控制粉末觸媒的粒度是在1克產(chǎn)品中，應(yīng)有2.5~3.5千顆的合金粉末。

       還必須指明的是，用上述觸媒所制得的金剛石一般不感磁。

       二、石墨和觸媒粒度與所獲金剛石單產(chǎn)和質(zhì)量的關(guān)系

       1、石墨粒度與金剛石單產(chǎn)和質(zhì)量的關(guān)系

       隨著石墨粒度變細，所獲金剛石變小，完整晶體增多，但其產(chǎn)量則有下降。

       2、觸媒粒度與金剛石單產(chǎn)和質(zhì)量的關(guān)系

       所獲細顆粒金剛石單產(chǎn)和質(zhì)量均隨觸媒粒度減小而增加，但達到某一極值后，產(chǎn)量和質(zhì)量均下降。

       實踐還表明，觸媒粒度越粗，粗粒度金剛石占的比例越大，且產(chǎn)量低、質(zhì)量差。因此，要獲得粒度細、質(zhì)量高的金剛石，須選用偏細粒度的觸媒。

       三、石墨和觸媒配比與細顆粒金剛石單產(chǎn)、質(zhì)量的關(guān)系

       當(dāng)石墨和觸媒的最佳粒度范圍確定后，選擇適當(dāng)?shù)呐浔葘τ讷@取高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的細顆粒金剛石是重要的問題。

       四、 熱力學(xué)條件對細顆粒金剛石晶體生長的影響

       熱力學(xué)條件對金剛石成核、長大的影響問題，無論是對優(yōu)質(zhì)粗顆粒金剛石生長，還是對普通磨料級金剛石生長，都是必須探討的內(nèi)容；對于用粉狀石墨和粉狀（或屑狀）觸媒生長細顆粒金剛石當(dāng)然也不應(yīng)例外。為此就熱力學(xué)條件對所獲細顆粒金剛石的規(guī)律進行了探討證明，壓力高質(zhì)量差，則產(chǎn)量高；合成功率高，質(zhì)量好則是隨著功率的增加而增加，但達到某一極值后產(chǎn)量下降。

       五、添加物對成核的影響

       有研究表明，通過添加微量元素和納米粒子，調(diào)節(jié)溫度壓力參數(shù)控制金剛石成核數(shù)量，優(yōu)選觸媒材料及比例控制金剛石生長，并改變金剛石表面活化性能，解決金剛石團聚難題，提高提純效率及產(chǎn)出率，最終可生產(chǎn)出涵蓋粒度35~1μm(400~8000目)超細顆粒金剛石。