了解人造金刚石用非金属矿物功能材料.docx

了解人造金刚石用非金属矿物功能材料人造金刚石作为一种无机非金属材料，属新材料范畴，具有超高 硬度、突出耐磨性能等特性，广泛应用在机械加工、石材工业、建筑工 业、地质钻探与开采、光学玻璃、电子工业、信息工业等行业。人造金 刚石是目前已知材料中硬度最高的材料，其合成离不开非金属矿物功能 材料的参加，其中石墨、叶腊石、白云石等非金属矿物在人造金刚石合 成中发挥着不可替代的作用。1、人造金刚石合成方法人造金刚石的合成依照合成条件可以分为高压合成法和低压合成 法，依照转化方式又可以分为间接转化法和直接转化法。间接静压法能够保证产品有可重复的尺寸、形状和韧性(或脆 性)，大约90%的工业用金刚石采纳这种方法合成。金刚石合成所需要的温度与压力条件2、人造金刚石合成用非金属矿物功能材料人造金刚石合成原材料重要有石墨粉、叶腊石粉、金属触媒、预 合金粉、白云石粉等，一般情况下，这些上游原辅材料成本占金刚石合 成成本的6070%,其中石墨、金属触媒一般供应充分，但叶腊石存在 肯定的进展瓶颈。下面我们将分别就石墨、叶腊石、白云石在人造金刚 石合成中的作用进行介绍。人造金刚石产业链(1)石墨材料石墨材料是合成人造金刚石的重要原材料。石墨与金刚石是同素 异形体，人造金刚石就是在高温高压下促使石墨发生同素异构变化来生 成金刚石。石墨除为金刚石生长供给必需的碳源外，还用于辅佑襄助加 热或者改善腔体温度分布。人造金刚石用石墨材料的性能指标重要有石墨化度、气孔率与密 度、灰分(纯度)与电阻率、晶体结构等，这些重要性能之间具有极高 的相互关联性，并统一于石墨这个整体中。因此，在选择合成金刚石用 石墨材料时应当综合考虑其各项性能，并应针对不同的实际生产条件进 行选择。GB/T148982023国标对几种人造金刚石用石墨材料理化性能的规 定(2)叶腊石叶腊石是高温高压合成金刚石过程中一种不可或缺的辅佑襄助原 材料，其具有较高的压力传递效率，核心功能是密封、保温、绝缘。在 金刚石合成过程中，由叶腊石挤压形成的密封边，具有极佳的绝缘性、 密封性能。由于叶腊石材质的特别性，目前在合成金刚石上尚无其他产 品可以替代。因此，叶腊石在超硬材料行业中具有极其紧要的地位。我国叶腊石资源丰富，重要集中分布在福建、浙江，其中福建省 叶蜡石储量占全国储量的一半以上。但适合用作合成金刚石的叶蜡石资 源在我国却有限，其中以北京门头沟地区出产的叶腊石居多，重要原因 是门头沟地区产出的叶腊石比较适合采纳间接静压法合成人造金刚石。随着北京门头沟地区叶腊石开采正在被渐渐关停，有可能推动叶 腊石价格上涨，长期倚靠天然叶腊石的超硬材料行业面临着前所未有的 挑战。这对其它地区的叶腊石资源来说可能是一种机遇，不过最后还要 看其它地区出产的叶腊石能否充足人造金刚石生产的需要。(3)白云石叶腊石在高温高压下会脱去内部存在的结晶水而发生结构相变， 相变的产生使叶腊石的传压性能下降，压力损耗加大，保温性能变差。 为了保持腔体内部温度稳定，通常在腔体内部叶腊石简单发生相变的位 置，采纳稳定性能较好的白云石替代。白云石在高温高压下不发生相变，保温性能强于叶腊石，能够加 强合成腔体中的温度均匀性。但白云石内摩擦系数较小，故其密封性能 较差，因此仅适用于用作高压合成腔体的内层保温与绝缘管。3、国外人造金刚石超硬材料重要生产商企业名称国家重要产品其他ElementSix英国人造金刚石聚晶、立 方氮化硼聚晶、刀具材料、大单晶产品前身为DeBeers超硬材料事业部, 行业内大牌号和标准的订立者；人造金刚石聚晶刀具材料市场占有率世 界第一 Diamondinnovation美国宝石级钻石、高端超硬材料复合制品， 包括PCD和PCNB复合片和拉丝模坯前身为美国GE公司超硬材料事业部, 是单晶和聚晶人造金刚石以及PCD复合片的创造者USSynthetic美国石 油、天然气用PCD复合片和宝石级金刚石石油、天然气行业人造金刚石 聚晶产品全球市场占有率第一 ILJINDiamond韩国传统以人造金刚石为 重要产品，正向超硬材料刀具制品方向进展工厂位于韩国和中国；分为 高、中、低档产品住友日本宝石级单晶、复合超硬材料拉丝模、人造金 刚石、立方氮化硼聚晶、刀具拉丝产品为优势领域，与美国 Diamondinnovation公司同为全球较大的拉丝模坯制造商4、中国人造金刚石重要生产商企业名称业务范围产品产能中南钻石有限公司超硬材料、超硬材 料制品人造金刚石单晶、立方氮化硼单晶60亿克拉黄河旋风股份有限 公司超硬材料、金刚石制品、UDS系列金刚石压机、建设机械、特种车 辆和自动化掌控装置六大类产品人造金刚石、金刚石制品及工具、金刚 石道路设备，特种车辆、金属粉末、电动车等产品25亿克拉华晶金刚 石股份有限公司人造金刚石及其原辅材料的研发、生产和销售，制品及 合成设备研发人造金刚石单晶、原辅材料20亿克拉三门峡金渠超硬材 料人造金刚石制造人造金刚石及原辅材料产品约1.5亿克拉山东昌润人 造金刚石制造人造金刚石及原辅材料产品约1. 5亿克拉安徽宏晶超硬材 料及其制品人造金刚石及原辅材料产品、立方氮化硼以及人造金刚石制 品约1亿克拉5、我国人造金刚石生产情况及存在的问题中国人造金刚石产量变化趋势图