人造金剛石有哪些用途 它的原理有哪些?

金剛石被譽為世界上最堅硬的物質，從人們知道金剛石是由純碳組成的那一天起，對於人造金剛石的研究也越來越多，如今人造金剛石行業獲得了迅速的發展，被廣泛應用於各種工業，工藝行業當中，今天就為大家帶來這篇人造金剛石的百科攻略介紹。

人造金剛石硬度

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大於菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大於六面體晶面硬度。

依照摩氏硬度標準(Mohs hardness scale)共分10級，鑽石(金剛石)為最高階第10級；如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。

人造金剛石的原理

直接法

人造金剛石或利用瞬時靜態超高壓高溫技術，或動態超高壓高溫技術，或兩者的混合技術，使石墨等碳質原料從固態或熔融態直接轉變成金剛石，這種方法得到的金剛石是微米尺寸的多晶粉末。

熔媒法

人造金剛石用靜態超高壓(50～100kb，即5～10GPa) 和高溫(1100～3000°C)技術通過石墨等碳質原料和某些金屬（合金）反應生成金剛石，其典型晶態為立方體(六面體)、八面體和六-八面體以及它們的過渡形態。在工業上顯出重要應用價值的主要是靜壓熔媒法。採用這種方法得到的磨料級人造金剛石的產量已超過天然金剛石，有待進一步解決的問題是增大粗粒比，提高轉化率和改善晶體質量。目前正在實驗室中用靜壓熔媒法研究優質大顆粒單晶金剛石的形成。加晶種外延生長法曾得到重1克拉左右的大單晶;用一般試驗技術略加改進後，曾得到2～4毫米左右的晶體。採用這種方法還生長和燒結出大顆粒多晶金剛石，後者在工業上已獲得一定的應用，其關鍵問題在於進一步提高這種多晶金剛石的抗壓強度、抗衝擊強度、耐磨性和耐熱性等綜合性能。

外延法

人造金剛石是利用熱解和電解某些含碳物質時析出的碳源在金剛石晶種或某些起基底作用的物質上進行外延生長而成的。

武茲反應法

讓四氯化碳和鈉在700℃反應，生成金剛石。但是同時會生成大量的石墨。

形成機制

主要有下述幾種學說：溶劑學說認為所用金屬(合金)起著碳的溶劑作用；催化學說則認為是一種催化劑；固相轉變學說則強調石墨晶體無需斷鍵解體，經過簡單形變就形成金剛石晶體。但這三種典型學說所提出模型往往同一些主要實驗現象和規律相矛盾。因此,出現了溶劑-催化劑、催化劑-溶劑、熔（溶）劑-觸媒（簡稱為熔媒）等學說進一步探討所用金屬（合金）的作用。總的說來，人造金剛石的形成機制尚是一個仍在探討中的複雜問題。

相關熱力學

在三校合編的《無機化學》（第四版第236頁第9行左數第16個字開始，明確提到 ：

據查，在高壓下石墨轉化為金剛石是放熱的！溫度低反而有利於轉化。

人造金剛石的用途

1、製造樹脂結合劑磨具或研磨用等。

2、製造金屬結合劑磨具、陶瓷結合劑磨具或研磨用等。

3、製造一般地層地質鑽探鑽頭、半導體及非金屬材料切割加工工具等。

4、製造硬地層地質鑽頭、修正工具及非金屬硬脆性材料加工工具等。

5、樹脂、陶瓷結合劑磨具或研磨等。

6、金屬結合劑磨具、電鍍製品。鑽探工具或研磨等。

7、劇切、鑽探及修正工具等。