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多晶金刚石微粉和单晶金刚石微粉有什么区别?

2025-02-08
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结构特点

  • 多晶金刚石微粉:由众多细小的纳米级小颗粒聚集而成,这些小颗粒的晶体结构与单晶金刚石类似,但排列无序,位向不一致,颗粒间通过不饱和键结合,存在明显的晶界,晶体结构不均匀,缺陷相对较多35。

  • 单晶金刚石微粉:拥有高度规整、近乎完美的晶体结构。碳原子呈严密有序的三维周期性排列,晶格完整连贯。整个晶体由单一晶核萌芽,遵循特定结晶学方向稳步生长,全程不受晶界干扰。


物理性能

  • 硬度与耐磨性:多晶金刚石微粉硬度稍低于单晶金刚石微粉,但仍具有优异的耐磨性能。单晶金刚石微粉是自然界中硬度最高的物质之一,摩氏硬度为 10,具有极高的耐磨性。

  • 热导率与热稳定性:多晶金刚石微粉热导率因晶界散射有所降低,但在特定温度区间内,可实现对热导率的调控。单晶金刚石微粉室温下热导率高达 2000W/(m・K) 以上,且能在高温高压环境下保持稳定的物理和化学性质。

  • 光学性能:多晶金刚石微粉因晶界散射,光学均匀性受限。单晶金刚石微粉光学折射率高,吸收系数极低,光线穿透时损耗极小,打磨成型后光学性能优异。


制备工艺

  • 多晶金刚石微粉:常用的方法有定向爆破法、直接转化法和 CVD 法。直接转化法是将石墨粉与金属粘结剂混合,经短时高温高压烧结,使石墨快速转化为多晶金刚石。CVD 法是调整沉积气压、温度、气体流量等参数,促使大量晶核生成并生长。

  • 单晶金刚石微粉:主要制备方法有高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)。高温高压法是在高温(1200-2000℃)、高压(5-6GPa)及金属触媒的作用下,使石墨原料中的碳原子重新排列形成单晶金刚石。化学气相沉积法是在低压高温的腔室中,利用等离子体、热丝等激活含碳气体,促使碳原子逐层沉积在衬底上生长出单晶金刚石。


应用领域

  • 多晶金刚石微粉:主要运用于芯片光学晶体超精细加工、大型硅片超精抛光、表面改性等领域,广泛用于蓝宝石晶片、碳化硅晶片、功能陶瓷等硬脆材料的精磨和抛光。

  • 单晶金刚石微粉:适用于电镀制品、砂轮、磨轮的制造,用于高档石材的抛光、雕刻、汽车玻璃、高档家具、陶瓷、硬质合金、磁性材料的加工等,还可作为半导体衬底材料以及用于制造高精度光学元件。


产品成本

  • 多晶金刚石微粉:受合成条件限制,生产厂家较少,产品成本较高,同时能够批量提供的粒度通常不大于 10 微米。

  • 单晶金刚石微粉:产量相对较大,生产技术相对成熟,在市场上的供应较为充足,成本相对较低

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