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                    金剛石的磁選和磁化率

                    關鍵詞 金剛石 , 磁選 , 磁化率|2022-09-14 09:58:07|技術信息|來源 中國超硬材料網
                    摘要 純凈的天然金剛石為非磁性物質,高壓法合成人造金剛石時,常用Fe、Co、Ni、Mn等金屬合金作觸媒,促進金剛石的成核及生長。少量觸媒作為雜質在金剛石的生長過程中被包裹在金剛石顆粒中,...

                           純凈的天然金剛石為非磁性物質,高壓法合成人造金剛石時,常用Fe、Co、Ni、Mn等金屬合金作觸媒,促進金剛石的成核及生長。少量觸媒作為雜質在金剛石的生長過程中被包裹在金剛石顆粒中,造成金剛石的內部缺陷,并使金剛石具有一定的磁性。同時,在制造和使用的高溫條件下,金剛石磨粒易產生裂紋,從而強度急劇下降。所以在金剛石生產過程中,必須把不同雜質含量的金剛石磨粒分選開來,并對不同牌號的金剛石產品進行雜質含量的檢測,使之符合標準。近年來,隨著我國金剛石科研生產的日益發展,人們越來越認識到,對金剛石成品做磁性分選,可以得出具有不同質量的、適于不同場合的金剛石,這樣分類后使金剛石的應用更加合理化。

                    一、磁選的基本原理

                           磁選是借助磁力和機械力對金剛石的作用來分選金剛石的方法。由于磁性顆粒與非磁性顆粒感磁能力的不同,產生的運動軌跡亦不同,磁性較強的顆粒受到的磁力大于機械力,因而被吸在磁輥上并隨著輥子旋轉。當磁輥旋轉至磁場作用以外的區域時,磁性顆粒即從輥子上脫落或被刷子掃下,進入磁性產品料斗;非磁性顆粒由于受到的磁力小于機械力而被料槽帶出磁場進入非磁性產品料斗中。這樣可以通過改變磁場強度把不同磁性的金剛石分為磁性、中等磁性、非磁性或弱磁性不同品級的產品。磁選過程如下圖所示。

                    磁選過程示意圖

                    微信截圖_20220914095507.png

                     二、人造金剛石磨料的磁化率

                           1、電磁學中磁化率的定義

                           物質按其磁性可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性等。當某一物質置于磁場強度為H的磁場中將被磁化,其被磁化的程度用磁化強度M表示。對于除鐵磁物質以外的物質,實驗指出,M與H之間存在正比關系,即:

                    M=XmH

                           Xm稱為磁化率,是一個無量綱的常數??勾判圆牧系腦m為負數,順磁性材料的Xm為正數,真空的Xm為零。

                           磁化率是物質的固有屬性,與其形狀、大小無關。

                           2、金剛石磨料的磁化率

                           人造金剛石磁性的大小不僅與其內部雜質和包裹體含量、成份具有直接的關系,而且也與其它的理化性質和質量指標(例如:韌性、強度、比重、熱穩定性、色澤、透明度等)以及用途和分類等具有密切的關系。比如體現在金剛石的另一個重要的測試指標熱沖擊韌性(TTI)上,也就是說磁化率越高的金剛石,熱沖擊韌性越低,高溫下越容易破裂,從而強度越低,所以,金剛石的磁選對分選出質量不同的金剛石具有很重要的意義。生產中金剛石磨料樣品是大量的互不關聯的顆粒,因此其測量結果是所有被測顆粒的平均磁化率。分選產品必須經過磁化率檢驗,達到控制標準要求,保證產品性能的可靠性和一致性,使生產的產品性能保持長年不變。對生產廠家來說,是必不可少的檢測手段。每種金屬的磁化率是不同的,所以各廠家由于所采用的觸媒體系不同,故磁化率并沒有可比性,但對于相同觸媒合成的金剛石,通過磁化率分類還是有效的。

                           3、磁化率的檢測方法

                           人造金剛石的物理化學性質在很大程度上取決于其雜質的含量,特別是存在于晶體內部的不同形態的包裹體,對金剛石質量的影響很大。確定雜質含量常用的檢測技術是灰化技術,即用燒灼法使金剛石的C元素氧化揮發,再對殘留物作定量的理化分析,確定其元素和重量。這些方法不僅消耗大量金剛石,而且檢測費用很高,檢測效率很低,不能滿足生產的需要。這些有害的雜質基本上都是鐵磁性物質,因此可以用磁性檢驗的方法間接地確定其中雜質的多少,這是一種無損檢測方法。國外采用磁化率表征雜質的含量多少,測定方法有多種,常用的磁力天平法、等磁力天平法、磁導計沖擊法等,使用的檢測儀器結構比較復雜,體積大,操作不夠方便;此外由于檢測時所規定的取樣量少,樣品的代表性差。參考國外最新的檢測儀器的原理,我國自主開發了金剛石磁化率測定儀。具有強的抗干擾能力,體積小、重量輕、精度高,穩定性能好,可適應各種金剛石磁化率的檢測,已在行業推廣使用。下圖是鄭州三磨所研發的JCC-B金剛石磁化率分析儀,將規定量的金剛石顆粒放進磁化率分析儀的進料口中,數顯表就會自動顯示出讀數。


                    微信截圖_20220914095518.png 

                    參考文獻

                    1.人造金剛石磁化率檢測方法的研究 耿直 彭振宇

                    2.GB31025-93《電學和磁學的量和單位》

                    3.《超硬材料》王光祖

                     

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