專利名稱：：單晶金剛石顆粒細(xì)粉及其制備方法單晶金剛石顆粒細(xì)粉及其制備方法發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明.涉及由細(xì)分的單晶金剛石顆粒組成的粉末，以及特別是，尤其適于在高精度加工處理中使用的磨料粉末。本發(fā)明還涉及制備這樣的粉末的方法。
背景技術(shù)：
：隨著高精度加工技術(shù)的發(fā)展，金剛石磨料的需求已經(jīng)轉(zhuǎn)向愈加小的顆粒尺寸，到了在某些情況下要求1A的表面粗糙度的程度。曾經(jīng)制備的用于磨蝕應(yīng)用的最小的金剛石顆粒是由大量的二次顆粒組成的"爆轟"類型，二次顆粒是平均5-10nm的較小的一次顆粒的團(tuán)聚。觀測到在爆炸物不完全燃燒的工藝中合成的這種類型的金剛石在晶體中有大量的缺陷，并且，當(dāng)通過透射電子顯微鏡(TEM)觀察時(shí)，由于生長期太短在微秒的數(shù)量級(jí)，它們通常顯示相當(dāng)圓的外觀。如上所述，在爆轟技術(shù)中生產(chǎn)的單個(gè)金剛石顆粒非常小和從而具有非?；钴S的表面。它們?nèi)菀讏F(tuán)聚形成二次顆粒，通過非金剛石碳或者從合成過程和氣氛中進(jìn)入的其它物質(zhì)穩(wěn)固結(jié)合。因此這種類型的金剛石明顯的表現(xiàn)為具有100nm或者更大尺寸的團(tuán)聚顆粒。還有已知可以在嚴(yán)酷的酸處理中將這樣的二次顆粒瓦解為一次顆粒。在基于通過化學(xué)爆炸或爆轟提供能量的急劇壓縮的技術(shù)的產(chǎn)品中，通常已知的是通過在由化學(xué)爆炸能量產(chǎn)生的極端高壓下從石墨轉(zhuǎn)化制備的DuPont多晶型金剛石。這種類型的金剛石也是二次顆粒結(jié)構(gòu)因此在轉(zhuǎn)化過程中通常具有20-30nm尺寸的一次顆粒在超過30GPa的急劇壓縮下部分融合并彼此結(jié)合，捕獲了一些留下未用的石墨。由穩(wěn)固結(jié)合的100nm或者更大的二次顆粒組成的DuPond金剛石也同樣地表現(xiàn)；但是，這種類型即使在嚴(yán)酷的酸處理中也不能被瓦解。TEM顯微鏡顯示一次顆粒不顯示自形表面而是表現(xiàn)稍微球狀的總體外觀，其被認(rèn)為是有限轉(zhuǎn)化期的證據(jù)。上述方法的任一個(gè)對自形晶體的制備都是不足的，對于碳的低壓相初始材料的壓縮，由于它們依賴化學(xué)爆轟，如果其程度極高，僅持續(xù)微秒量級(jí)的時(shí)間，持續(xù)時(shí)間太短使得產(chǎn)品不能生長為這種期望的具有尖銳邊沿和點(diǎn)的磨料顆粒。因此當(dāng)用作磨料時(shí)，兩個(gè)技術(shù)的幾乎沒有尖銳邊沿或點(diǎn)的金剛石產(chǎn)品不足于獲得有效研磨速度，即使磨料根據(jù)一次顆粒的這樣小的尺寸留下細(xì)拋光痕跡。另一方面，靜態(tài)壓縮技術(shù)能夠通過在待應(yīng)用的適當(dāng)選擇的壓力、溫度和時(shí)間參數(shù)下運(yùn)行，以控制金剛石產(chǎn)品的例如形狀、硬度和脆度的性能。此外，如此制備的金剛石晶體可以通過釆用鋼珠的沖擊式研磨容易地破碎為非常細(xì)的顆粒。在TEM顯微鏡下觀察到，大多數(shù)具有幾十納米尺寸的這種細(xì)顆粒是自形的并具有尖銳邊沿，這是由于大多數(shù)基于金剛石晶體的解理發(fā)生的破碎工藝。在有些情況下，甚至有具有大約5nm側(cè)邊的扁平三角形斷片。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在微-破碎和精確分級(jí)適當(dāng)結(jié)合的工藝中，可以制備非常細(xì)的粉末或者大量非常微小的單晶金剛石顆粒?；谶@種發(fā)現(xiàn)，我們開發(fā)了制備100-50nmDs。金剛石粉末的技術(shù)，對此我們提交了專利申請(在曰本2002-035636中公開)。在發(fā)明中，處理的是通過上述的沖擊破碎而尺寸減小的單晶金剛石顆粒。如此破碎的顆粒通常具有尖銳的邊沿和點(diǎn)，以致它們常常包括具有作為眾所周知的在(111)面的解理的的扁平的、規(guī)則三角形的顆粒的。為了本發(fā)明的破碎，可利用的技術(shù)例如使用鋼球的球磨的簡便的工序，而振動(dòng)式磨機(jī)和行星式磨機(jī)可以負(fù)荷更大的沖擊。優(yōu)選的破碎介質(zhì)是鋼球，因?yàn)樗鼈兙哂凶銐蚋叩拿芏?。也可以使用粗金剛石顆粒，以將來源自介質(zhì)材料的污染減到最少。首先用化學(xué)制品處理從破碎機(jī)取出的金剛石顆粒，以通過溶解除去在工藝中已經(jīng)混合的破碎介質(zhì)的殘余。然后對金剛石顆粒施以淘析和離心結(jié)合的分級(jí)處理。在兩個(gè)工藝中使金剛石顆粒保持懸浮并在水中處理，顆粒在表面對水具有親合力是需要的，以保持穩(wěn)定懸浮。為此目的，表'面氧化處理是有效的，由此氧化金剛石顆粒以在表面上附著例如氧或者含氧基團(tuán)的親水原子，如羥基、羰基和羧基。為了表面氧化，雖然在空氣中加熱到300。C或者更高可提供一定的效果，更可靠的工藝可以由濕法工藝組成，其中在包含選自硫酸、硝酸、高氯酸和過氧化氫的一種和選自高錳酸鉀、硝酸鉀和氧化鉻的一種兩者的浴中處理金剛石。為了制備金剛石顆粒在水中的良好懸浮，將共存在水中的離子的總的濃度最小化并同時(shí)在足以建立良好懸浮的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)表面電位是必要的。已知在弱堿性條件中，金剛石顆粒通過排斥彼此在顆粒表面上的電荷保持懸浮，因此調(diào)節(jié)氫離子濃度和Zeta電位在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)是必要的，其分別是在pH7.0和10.0之間和-40mV和-60mV之間。雖然淘析技術(shù)廣泛地用于小的金剛石顆粒的尺寸分級(jí)，但其困難之處在于對于這樣的100nm或更小的金剛石顆粒它們需要極長的沉淀時(shí)間，導(dǎo)致差的產(chǎn)率。與超高速離心相結(jié)合的工藝可以多少提高產(chǎn)率；這種手段不一定現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檫@樣的設(shè)備本身可能是昂貴的，同時(shí)在維護(hù)和保證安全兩方面將有一些問題。發(fā)明公開本發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明的一個(gè)主要的目的是提供顆粒尺寸分級(jí)的有效方法以制備具有小于50nm的Ds。尺寸的細(xì)分散的金剛石顆粒。另一個(gè)目的是提供金剛石顆粒的細(xì)磨料粉末，其具有基于針對金剛石晶體的解理的尖銳邊沿，.以及顆粒尺寸分布的緊密范圍，并從而可以符合在精密機(jī)械加工工業(yè)要求的精度和效率。通過將在市場上可以買到的通常的離心機(jī)引入到尺寸分級(jí)(分類)工藝并通過優(yōu)化工藝的操作參數(shù)，本發(fā)明人到如今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以解決上述這樣的問題，并且可以有效地分離和回收由這樣的微小的金剛石顆粒組成并具有小于50mn的Ds。顆粒尺寸和緊密顆粒尺寸范圍的細(xì)粉。解決問題的方法本發(fā)明制備單晶金剛石顆粒細(xì)粉的方法包括(1)通過沖擊載荷機(jī)械破壞設(shè)備破碎單晶金剛石顆粒的原始材料以制備起始微小金剛石顆粒的步驟，該單晶金剛石顆粒是在靜態(tài)超高壓下從非金剛石碳轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品；(2)氧化所述的起始微小金剛石顆粒表面以將親水原子或者官能團(tuán)化學(xué)吸附到金剛石顆粒的表面并因此向其賦予親水性質(zhì)的步驟；(3)通過在水介質(zhì)中分散親水金剛石顆粒制備漿料的步驟，其中(通過向其添加堿性物質(zhì))設(shè)定和保持所述的漿料為弱堿性；(4)對所述的漿料進(jìn)行濕式初步顆粒尺寸分級(jí)處理的步驟，以通過沉降從所述的漿料除去金剛石顆粒的最高顆粒尺寸部分，所述的最高顆粒尺寸部分具有60nm或更大的Ds。尺寸；(5)向已經(jīng)除去所述的最高顆粒尺寸部分的所述漿料的剩余部分添加去離子水到按重量計(jì)0.1%或更小的金剛石濃度的步驟；(6)對漿料的所述的剩余部分施以離心分級(jí)處理的步驟，由此從漿料中濃縮和除去在所述的漿料中含有的金剛石顆粒的較粗顆粒尺寸部分，同時(shí)所述的水介質(zhì)作為流出漿料從離心分級(jí)處理除去，該流承漿料包含由于粗金剛石顆粒的去除而平均顆粒尺寸已經(jīng)減小的金剛石顆粒部分；(7)重復(fù)一次或者更多次上述步驟(6)的操作的步驟，由此通過濃縮分離金剛石顆粒的較粗顆粒尺寸部分并作為固體物質(zhì)將其從舉料除去，直到在所述的物質(zhì)中包含的金剛石顆粒得到如下一組目標(biāo)參數(shù)50nm或者更小的Ds。尺寸，以及仏。尺寸對Ds。尺寸和D,。尺寸對05。尺寸的比分別是5()%或更大和200%或更小，來自離心處理的所述的漿料流出物包含具有較小平均顆粒尺寸的金剛石顆粒部分；和(8)通過沉淀為固體物質(zhì)從所述的漿料回收具有最小平均顆粒尺寸的金剛石顆粒的步驟。通過對機(jī)械破碎的單晶金剛石顆粒進(jìn)行本分明所述的顆粒尺寸分級(jí)處理，可以從最終流出漿料回收具有的Ds。平均尺寸為小至50nm或者更小并且同時(shí)具有緊密范圍尺寸分布的金剛石顆粒部分，所述尺寸分布使得D:。尺寸對Dw尺寸和09。尺寸對Ds。尺寸的比分別是50%或更高和不超過200%，.且通過MicrotracUPA顆粒尺寸分析儀測定。用于和用在本發(fā)明中的親水原子或基團(tuán)包含選自羥基、羰基和羧基的一種或多種。在本發(fā)明的方法的步驟3中，可以通過添加堿性物質(zhì)以設(shè)定和保持漿料弱堿性來促進(jìn)漿料中金剛石顆粒的分散。因此，優(yōu)選在此背景下，在步驟3和之后漿料中的氫離子濃度被設(shè)定和保持在pH7.0和10.0之間。還有，在步驟3，漿料中的zeta(^)電位可以優(yōu)選控制在-40到-60mV的范圍內(nèi)。此外在本發(fā)明的方法的步驟6中，可以濃縮并從離心處理中拿走金剛石顆粒的粗顆粒尺寸部分。然后，可以將作為餅回收的金剛石顆粒再次分散在去離子水中以形成另外的漿料并可以隨后施以如在步驟6中的離心分級(jí)處理。由這個(gè)處理，可以從離心處理回收包含具有進(jìn)一步減小的平均顆粒尺寸的金剛石顆粒部分的流出漿料。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的方法，可以制備具有50nm或者更小的Ds。平均尺寸、具有基于解理的尖銳邊沿和點(diǎn)的盡管非常微小顆粒的單晶金剛石顆粒，與相應(yīng)微小顆粒尺寸的傳統(tǒng)的和市場上可以買到的金剛石細(xì)粉磨料形成對照，可以以高產(chǎn)出最小損失回收微小金剛石顆粒盡管微小金剛石顆粒會(huì)以一定程度被捕集到濃縮粗金剛石顆粒的餅中，但是當(dāng)再次將餅分散到去離子水中時(shí)，可以將它們釋放回水介質(zhì)中來在步驟6作為漿料在離心機(jī)上再次使用，并且也可以將水介質(zhì)作為包含具有進(jìn)一步減小的顆粒尺寸的金剛石顆粒的流出漿料取出。附圖簡述圖1示意顯示了按照本發(fā)明的方法的示例精確顆粒尺寸分級(jí)處理的流程圖，其中用兩個(gè)串連離心機(jī)處理漿料(將要給出的實(shí)施例1);圖2示意顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)示例精確顆粒尺寸分級(jí)處理的流程圖，其中在單一離心機(jī)上進(jìn)行雙向流動(dòng)來處理漿料(將給出的實(shí)施例2)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案在本發(fā)明的方'法的實(shí)施方案中，使用包含連接到單一離心或離心機(jī)的兩個(gè)漿料存儲(chǔ)罐的精確顆粒尺寸分級(jí)系統(tǒng)。使存儲(chǔ)在第一罐中將被分級(jí)的精細(xì)金剛石顆粒在水中或作為漿料保持懸浮，并將其送入離心機(jī)以施加離心力，以便使?jié){料中的金剛石顆粒的較粗顆粒尺寸部分濃縮、分離并作為來自漿料的餅去除，該餅離開離心機(jī)。使已經(jīng)被除去較粗金剛石顆粒并從而包含相應(yīng)增加比例的較細(xì)顆粒尺寸部分的漿料流出離心機(jī)并在第二存儲(chǔ)罐中接收和收集。在離心分級(jí)過程中，可以通過(l)通過有時(shí)用去離子水稀釋漿料，調(diào)節(jié)漿料的金剛石濃度充分低于特定水平，并同時(shí)(2)通過調(diào)整漿料的氫離子濃度并從而保證zeta(C)電位保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，穩(wěn)定分散在漿料中的金剛石顆粒的條件，來提高分級(jí)效率。為了在分級(jí)過禪中使用，希望離心機(jī)具有產(chǎn)生至少2xl04g的離心加速度的能力，離心加速度可以根據(jù)將被收集的金剛石粉末的顆粒尺寸的目標(biāo)性質(zhì)而在一定程度上變化。如下所述，在調(diào)整之后將流出的漿料運(yùn)送到另一個(gè)離心過程。將被送入離心機(jī)的漿料優(yōu)選應(yīng)該具有盡量低的金剛石濃度，以便金剛石顆?？梢杂行У乇憩F(xiàn)為單個(gè)顆粒，雖然有利的濃度可以依賴于將被回收的顆粒尺寸而變化。但是另一方面，希望漿料中的金剛石顆粒的較高濃度以保證離心分級(jí)處理的好的生產(chǎn)率水平?？紤]到這兩方面，可以說適合的濃度對于具有40nm的Ds。平均尺寸的金剛石顆粒部分的收集為0.1(質(zhì)量)％或者更小，和對于具有20nm的Ds。平均尺寸的部分為0.05%或更小但是無論如何不小于0.01%。本發(fā)明打算對作為尺寸小于50nm、具有非?；钴S的表面和從而易于團(tuán)聚和容易形成二次顆粒的金剛石微小顆粒精確分級(jí)。因此，金剛石顆粒以一次顆粒的狀態(tài)很好地分散在漿料中對于成功分級(jí)處理是必要的。為此目的，如上所述，使用包含盡量低的金剛石顆粒濃度的漿料是有效的，以保持導(dǎo)致它們聚集的金剛石顆粒碰撞的低頻率。在本發(fā)明中，可以基于和通過使用市場上可以得到的具有至少1xl(Tg加速度的離心性能的普通離心機(jī)實(shí)現(xiàn)離心分級(jí)處理，例如，雖然可以進(jìn)行幾個(gè)周期的離心分級(jí)處理以保證較高的分級(jí)性能。在這種情況下，將在離心機(jī)中壓縮和作為餅收集的金剛石顆粒再一次分散在去離子水介質(zhì)中以形成另外的漿料，并然后送入相同或另一臺(tái)機(jī)器用于進(jìn)一步的離心分級(jí)。在本發(fā)明的精確離心分級(jí)處理中，其涉及作為餅收集的金剛石顆粒和將它們分散在水介質(zhì)中的幾個(gè)周期，經(jīng)過這些周期較粗的、團(tuán)聚的、或二級(jí)顆?？梢灾饾u破壞為不同尺寸的較小的組成顆粒，它們中較大顆?？梢员粌?yōu)先壓縮為餅，同時(shí)較小顆粒優(yōu)先保留在漿料中。包含在餅中的金剛石顆粒的表觀顆粒尺寸可以從周期到周期變化，因?yàn)榫奂念w粒逐漸破壞為不同尺寸的組成顆粒。更通常地，來自第二分級(jí)處理的餅易于具有相對于上一周期提高的表觀Ds。尺寸。在本發(fā)明的方法中，對于30nm或者更小的平均顆粒尺寸的金剛石顆粒的制備，操作具有包含兩個(gè)漿料罐、罐1和罐2的設(shè)置的分級(jí)處理是可能的和有效的，該兩個(gè)漿料罐連接到所述的離心機(jī)的入口(流入)側(cè)和(流出)側(cè)，如圖2所示。因此，可以進(jìn)行離心分離處理的一個(gè)或多個(gè)往復(fù)周期，其方式使得漿料通過轉(zhuǎn)換的流向從第一罐經(jīng)由離心機(jī)到第二罐和然后從所述的第二罐經(jīng)由離心機(jī)到第一罐，以兩個(gè)往復(fù)流動(dòng)方式進(jìn)行。在本發(fā)明中，對于低于30nm平均顆粒尺寸的金剛石的收集，安排如圖1的流程圖中的示意圖顯示的連接在離心機(jī)的入口(流入)和出口(流出)側(cè)的兩個(gè)漿料罐罐1和罐2是有效的。通過轉(zhuǎn)換可以使?jié){料在兩個(gè)方向流動(dòng)，或者從罐1到罐2或者相反。在此，將漿料從一個(gè)罐在入^送入、施以離心處理、去除金剛石顆粒較粗部分并作為流出漿料在另一個(gè)罐中在出口處接收，通過充分?jǐn)嚢枋蛊浔３謶腋?。在隨后的離心處理中，反轉(zhuǎn)漿料流動(dòng)方向從漿料罐2將起始漿料送入離心機(jī)并在漿料耀1接收流出漿料。幾個(gè)重復(fù)的離心過程顯著增加了漿料在離心機(jī)中停留的時(shí)間。通過顯著減小將漿料送入離心機(jī)的速度可以獲得相似的結(jié)果。通過將團(tuán)聚顆^i瓦解為單獨(dú)的組成(一次)晶體、去除附在較大顆粒上的較小顆粒和保持這樣的微小金剛石顆粒表觀穩(wěn)定懸浮來制備將被送入離心機(jī)的漿料。通過施加超聲波可以有效進(jìn)行這樣的瓦解和較小顆粒的去除。當(dāng)必要時(shí)，可以使用表面活性劑以穩(wěn)定和保持漿料的分散。在如上構(gòu)造的本發(fā)明的分級(jí)系統(tǒng)中，可以由用從市場上可以得到的用于普通目的的離心機(jī)的處理回收具有低于50nm和在優(yōu)化條件中低于2anm的Ds。尺寸的這樣的細(xì)金剛石粉末。在漿料中金剛石顆粒的穩(wěn)定分散對獲得緊密顆粒尺寸范圍的粉末是重要的，并通過適當(dāng)調(diào)節(jié)氫離子指數(shù)和zeta電位可以實(shí)現(xiàn)。因此，例如在7.0-10.0的pH和-40到-60mV的zeta電位以獲得D,。和1>9。對Ds。平均值或者分別大于50%和不超過200%的比，并且在較好調(diào)整的處理中或者超過60%和不超過190%是可能的。實(shí)施例1使用具有小于1微米的名義顆粒尺寸的合成的單晶金剛石顆粒的零級(jí)金剛石粉末作為原材料用于本發(fā)明的精確分級(jí)。金剛石粉末是通過在液壓機(jī)義由非金剛石碳轉(zhuǎn)化的合成工藝的產(chǎn)品，其通過在具有鋼球的磨機(jī)中破碎處理已經(jīng)被顯著減小了尺寸。該金剛石粉末還經(jīng)過了粗尺寸分級(jí)處理，以獲得可用于根據(jù)本發(fā)明的顆粒尺寸分級(jí)的原料金剛石粉末。首先，通過在濃硫酸和濃硝酸的混合物的浴中，在250。C和300。C之間的溫度加熱多于2小時(shí)氧化原料金剛石粉末顆粒，以便賦予金剛石顆粒表面親水性?？梢酝ㄟ^IR光譜分析觀測得到的親水性，其表示被例如羧基、羰基和羥基基團(tuán)這樣的含氧親水官能基的吸附。然后，將金剛石顆粒充分沖洗以消除殘留酸并進(jìn)一步分散在去離子水中以形成漿料。將氨水加入到漿料以調(diào)整pH在8.2。觀測到這種條件下的漿料具有大約-55mV的zeta電位。將漿料送到淘析分級(jí)系統(tǒng)，在此從漿料除去具有150nm或以上的Ds。尺寸的較粗金剛石顆粒部分。然后將消除了這種較粗顆粒部分的剩余漿料送入離心機(jī)中初步分級(jí)，由此具有超過60nm的Ds。尺寸的另一部分通過離心壓縮為餅并從漿料分離。將進(jìn)一步消除了這部分的漿料從離心機(jī)中取出，然后送入并作為準(zhǔn)備精確分級(jí)的原料漿料保存在5m3容積的原料漿料儲(chǔ)存處。然后，如圖1中顯示的，用離心機(jī)對所述的原料漿料進(jìn)行精確分級(jí)處理，以回收具有小于50nm的D5。尺寸的金剛石顆粒部分。在此，將兩臺(tái)離心機(jī)彼此以連續(xù)單通道連接用于漿料的流動(dòng)，并在兩臺(tái)離心機(jī)之間提供中間漿料罐(罐2〉，同時(shí)提供兩個(gè)漿料罐(罐1和3)分別在通道的上游和下游端之外，作為用于將被送到離心機(jī)的漿料的制備和臨時(shí)存儲(chǔ)的供應(yīng)罐和作為用于接收流出漿料和最后通過沉降回收余剛石顆粒的漿料沉降罐。在離心精確分級(jí)處理中，兩臺(tái)離心機(jī)通過單一連續(xù)通道安排并由其連接，該單一連續(xù)通道作為包含將被分級(jí)的金剛石顆粒的漿料的通路。相對于漿料流動(dòng)方向，該機(jī)器被稱作初級(jí)(上游)和次級(jí)(下游)。將攪拌器安裝在漿料供應(yīng)罐和中間罐，以便穩(wěn)定攪拌在那里的漿料并使金剛石顆粒在水中完全懸浮。,為此處理，使用兩臺(tái)高速離心機(jī)(兩者都是KokusanCo.，Japan的H2000型產(chǎn)品)，其具有200mm直徑的轉(zhuǎn)子用于收集濃縮顆粒的餅并可以以16000r.p.m.的旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生2.89x104g的加速度。三個(gè)漿料罐每個(gè)都具有0.51113的容積。在用于離心分級(jí)處理的準(zhǔn)備中，將包含通過淘析和初步離心分級(jí)預(yù)先消除金剛石顆粒的最高或者太大部分的金剛石顆粒原料漿料從原料漿料存儲(chǔ)處(未示出)轉(zhuǎn)移到漿料供應(yīng)罐(罐1)。向此原料漿料添加去離子水以制備250升包含大約0.1%(質(zhì)量)將被送到離心機(jī)用于進(jìn)一步分級(jí)的金剛石顆粒的起始漿料。在精確離心分級(jí)系統(tǒng)中，初級(jí)離心機(jī)或第一步離心機(jī)以15000r.p.m.—的轉(zhuǎn)速(產(chǎn)生2.54x104g的加速度)運(yùn)行，將包含大約0.1%(質(zhì)量)的金剛石顆粒的漿料以50ml/min的速度送入其中。在中間罐中接收和收集來自離心機(jī)的流出漿料，并在充分?jǐn)嚢柚?，?0ml/min"速度送到以16000r.p.m.(產(chǎn)生2.89xl(Tg的加速度)運(yùn)行的凍級(jí)離心機(jī)以進(jìn)一步分級(jí)。將來自此離心機(jī)出口的流出漿料送到并收集在沉降罐中。將從初級(jí)離心機(jī)濃縮和作為餅去除的金剛石顆粒部分放置在漿料供應(yīng)罐(罐l)中，并添加去離子水以形成250升的漿料，并類似的以50ml/min的速度再次送到以15000r.p.m.運(yùn)行、產(chǎn)生2.54xl04g的加速度的所述的初級(jí)離心才;u。在上述操作中，將來自使用初級(jí)離心機(jī)分級(jí)處理的第二周期的流出漿料收集在中間漿料罐(罐2)中，向其添加用次級(jí)離心機(jī)處理的在前周期中從漿料濃縮和分離的金剛石顆粒的餅。然后，將這樣形成的漿料以20ml/min的速度送到以16000r.p.m.的速度運(yùn)行、產(chǎn)生2.89xl04g的加速度的次級(jí)離心機(jī)。在沉降罐(罐3)接收和收集來自用次級(jí)離心機(jī)的分級(jí)處理的這個(gè)周期流出的漿料。向收集的漿料添加鹽醆以調(diào)整氫離子指標(biāo)到pH為2，從而引起金剛石顆粒從漿料聚集和沉降以回4欠。在上述的初級(jí)和次級(jí)離心分級(jí)處理中，將從每臺(tái)離心機(jī)回收的金剛石顆粒的餅以及從沉降罐回收的沉積物分別在130。C干燥、稱重和通過MicrotracUP^顆粒尺寸分析儀評價(jià)它們的顆粒尺寸分布。如表l.所示，可以在從次級(jí)離心機(jī)和沉降罐(罐3)兩者回收的餅中獲得金剛石顆粒部分。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實(shí)施例2在這個(gè)實(shí)施例中，使用具有對應(yīng)于實(shí)施例1中的機(jī)器的運(yùn)行能力的離心才幾。離心機(jī)的入口(流入)側(cè)和出口(流出)側(cè)每一側(cè)與安裝了攪拌器的0.5m'容量的漿料供應(yīng)罐連接。如圖2所示，將漿料供應(yīng)罐1安排在入口側(cè)的上游并連接到離心機(jī)以作為將將起始漿料送到離心機(jī)的漿料供應(yīng)罐使用。首先，將在實(shí)施例1中已經(jīng)收集的金剛石顆粒的沉積物(表1)放置在漿料供應(yīng)罐中。然后將去離子水加入到沉積物中以形成具有0.05%的金剛石濃度的500升漿料，并通過氨水的添加調(diào)整pH在9.7和大約-48mV的zeta電位。以16000r.p.m.(具有2.89xl04g的加速度)運(yùn)行離心機(jī)，同時(shí)以30ml/min的速度向離心機(jī)送入起始漿料。在離心機(jī)的出口側(cè)的下游提供的漿料罐2接收來自離心機(jī)出口的流出漿料。由于全部漿料量的送入和分級(jí)使得漿料罐1變空，同時(shí)漿料罐2被裝載了漿料，使?jié){料流動(dòng)轉(zhuǎn)向相反的方向，以便使存儲(chǔ)在罐2中的漿料通過離、機(jī)流向罐1以進(jìn)行分級(jí)處理的另一個(gè)周期.重復(fù)雙向漿料流動(dòng)離心分級(jí)處理三個(gè)周期，當(dāng)通過向在罐中存儲(chǔ)的漿料添加鹽酸產(chǎn)生沉降時(shí)最終回收大約50克的餅。當(dāng)通過用MicrotracUPA顆粒尺寸分析儀的對顆粒尺寸分布進(jìn)行評價(jià)時(shí)，發(fā)現(xiàn)餅包含具有26nm的Ds。平均尺寸及分別19nm和44nra的D^和Dw尺寸的金剛石顆粒。向此餅再次添加并分散在450升去離子水中以制備漿料，然后在用上述的雙向漿料流動(dòng)運(yùn)行的離心分級(jí)處理的兩個(gè)周期中將其進(jìn)一步分級(jí)。在上面所有處理的結(jié)尾，用酸調(diào)整收集的流出漿料的pH,因此濃縮金剛石顆粒以產(chǎn)生作為餅的沉降。將餅再次分散在450升的去離子水中以形成進(jìn)一步的漿料，然后在用本實(shí)施例的雙向漿料流動(dòng)的離心處理的兩個(gè)周期沖將其分級(jí)。從收集的流出漿料回收的金剛石顆粒具有17nm的Ds。平均尺寸及12nm和29mn的D。和Dm尺寸。當(dāng)根據(jù)具體的周期數(shù)描述了本發(fā)明的分級(jí)處理時(shí)，也就是說在實(shí)施例1中漿料送到離心機(jī)兩次并處理，在實(shí)施例2中，三組用機(jī)器雙向漿料流動(dòng)分級(jí)可以相應(yīng)于六次離心處理，給出數(shù)量的目的不是將離心分離處理限制為這樣的周期數(shù)量。相反，可以將在步驟7的流出漿料中攜帶的金剛石顆粒送到離心機(jī)進(jìn)行任何次數(shù)的重復(fù)的分級(jí)處理，由此可以獲得具有低于50nm的Ds。尺寸及D。和D9。對Ds。的比分別高于50%和不超過200%的粉末。此外，雖然上面的實(shí)施例涉及僅在液壓機(jī)的靜態(tài)壓縮下制備的合成單晶金剛石作為原料金剛石，也可以類似地使用天然金剛石，因?yàn)樗鼈兪菃尉?正如通過在靜態(tài)超高壓下從非金剛石碳轉(zhuǎn)化制備的)并顯示相似物理性質(zhì)。權(quán)利要求1、一種單晶金剛石顆粒細(xì)粉的制備方法，包含(1)通過沖擊載荷機(jī)械破壞設(shè)備破碎單晶金剛石顆粒的原始材料以制備起始微小金剛石顆粒的步驟，該單晶金剛石顆粒是在靜態(tài)超高壓下從非金剛石碳轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品；(2)氧化所述的起始微小金剛石顆粒表面以將親水原子或者官能團(tuán)化學(xué)附著到金剛石顆粒的表面并因此向其賦予親水性質(zhì)的步驟；(3)通過在水介質(zhì)中分散親水金剛石顆粒制備漿料的步驟，其中(通過向其添加堿性物質(zhì))設(shè)定和保持所述的漿料為弱堿性；(4)對所述的漿料進(jìn)行濕式初步顆粒尺寸分級(jí)處理的步驟，以通過沉降從所述的漿料除去金剛石顆粒的最高顆粒尺寸部分，所述的最高顆粒尺寸部分具有60nm或更大的D50尺寸；(5)向已經(jīng)除去所述的最高顆粒尺寸部分的所述漿料的剩余部分添加去離子水到按重量計(jì)0.1％或更小的金剛石濃度的步驟；(6)對漿料的所述的剩余部分施以離心分級(jí)處理的步驟，由此從漿料中濃縮和除去在所述的漿料中含有的金剛石顆粒的較粗顆粒尺寸部分，同時(shí)所述的水介質(zhì)作為流出漿料從離心分級(jí)處理除去，所述流出漿料包含由于較粗金剛石顆粒的去除平均顆粒尺寸已經(jīng)減小的金剛石顆粒部分；(7)重復(fù)一次或者更多次上述步驟(6)的操作的步驟，由此通過濃縮分離金剛石顆粒的較粗顆粒尺寸部分并作為固體物質(zhì)將其從漿料除去，直到在所述的物質(zhì)中包含的金剛石顆粒得到如下一組目標(biāo)參數(shù)50nm或者更小的D50尺寸，以及D10尺寸對D50尺寸和D90尺寸對D50尺寸的比分別是50％或更大和200％或更小，來自離心處理的所述的漿料流出物包含具有較小平均顆粒尺寸的金剛石顆粒部分；和(8)通過沉淀為固體物質(zhì)從所述的漿料回收具有最小平均顆粒尺寸的金剛石顆粒的步驟。2、根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在步驟(2)中所述的親水原子或者官能團(tuán)包括選自羥基、羰基和羧基中的一種。3、根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中步驟(6)中所述的較粗顆粒尺寸部分被作為固體物質(zhì)濃縮并從漿料去除，用于通過分散在去離子水中來形成另外的漿料，以及進(jìn)行離心分級(jí)并因此去除金剛石顆粒的另一較粗部分，使得一部分金剛石顆粒保留在漿料中，然后將其從離心處理取出。4、通過權(quán)利要求1的方法制備的由單晶金剛石顆粒組成的細(xì)粉，其中所述的粉末具有小于50nm的Ds。尺寸且同時(shí)D!。尺寸對Ds。尺寸的比為50%或更多，和D,。尺寸對Ds。尺寸的比為200%或更少，所述的金剛石顆粒是在靜態(tài)超高壓下從非金剛石碳轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品，并且所述的金剛石顆粒具有通過和在破碎步驟中形成的尖銳邊沿和尖銳點(diǎn)中的一種或兩種。全文摘要本發(fā)明的目的是提供具有窄顆粒尺寸范圍的小于50nm的金剛石顆粒的細(xì)粉。此金剛石是單晶的并以大量尖銳邊沿和尖銳的點(diǎn)為特征。另一個(gè)目的是提供有效制備這樣的細(xì)粉的方法。該方法包括機(jī)械破碎單晶金剛石顆粒的原材料以制備金剛石的起始微小顆粒，然后賦予金剛石顆粒表面親水性質(zhì)。由于親水，金剛石顆粒被分散在水中以形成漿料，將其設(shè)定并保持弱堿性。然后對漿料施以初級(jí)分級(jí)步驟，由此除去具有60nm或者更大的D₅₀尺寸的最高顆粒尺寸部分。所述的最高顆粒尺寸部分的消除，然后將漿料用水稀釋以調(diào)節(jié)金剛石濃度到0.1％(按重量計(jì))或更小。對這樣調(diào)節(jié)的漿料施以離心力，由此金剛石顆粒的粗顆粒尺寸部分作為固體餅濃縮并從漿料中去除。從離心分級(jí)取出包含具有減小的顆粒尺寸的金剛石顆粒部分的流出漿料。文檔編號(hào)C01B31/06GK101115680SQ200680004628公開日2008年1月30日申請日期2006年1月11日優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日發(fā)明者山中博,齋藤信之,白澤壽男,石塚博申請人:石塚博