纳米金刚石具有超硬、超细的特性,在超精密抛光领域(如蓝宝石晶片、碳化硅晶片、计算机硬盘、计算机磁头等)具有广泛应用。一般市售纳米金刚石的初始平均粒径在2?1nm之间,具有巨大的表面能,使得纳米金刚石颗粒往往以团聚状态存在,团聚尺寸达到微米甚至几十微米级别。为了发挥纳米金刚石在超精密抛光中的优良性能,人们对金刚石颗粒解团聚技术做了大量研究,也获得了不同团聚粒径的纳米金刚石抛光液,在一定程度上实现了磨料平均粒径的可控加工。
采用超分散剂对纳米金刚石表面进行化学改性,使金刚石颗粒表面官能团由亲水基变为疏水基,从而在油介质中获得粒径53.2nm的纳米金刚石悬浮液。许向阳(许向阳.纳米金刚石的解团聚与稳定分散研究.湖南:中南大学博士学位论文,2007.)通过在球磨磨料体系中加入分散剂进行提纯去杂,获得了粒度分布在10nm以下的分散体系,该体系中83.5%的磨料颗粒的平均粒径为25.7nm。
在研磨抛光过程中,除磨料粒径对研磨抛光质量产生影响外,磨料粒形也会对研磨抛光效果产生较大影响。对于微米级金刚石微粉,公告号CN101157200B的发明专利公开了一种通过调节整形球磨机中钢球配比实现对金刚石微粉高效、快速整形的方法,以减少整形次数,缩短整形周期,提高生产效率。公告号CN102250582B的发明专利也公开了一种窄分布亚微米尺寸多晶金刚石磨料的制备方法,包括:1)将粒度0.5?10 μπι的多晶金刚石微粉、助磨剂(乙醇胺、乙二醇等)和/或分散剂(氢氧化钠、氢氧化钾等)与纯水配成浆料(料水比1:2?8) ;2)将浆料与钢球(0.2?16_)混合(钢球用量为多晶金刚石微粉的0.3?12倍),搅拌研磨整形(搅拌转速100?1500rpm) ;3)酸洗提纯后超声分散在纯水中,离心分级即得,由该方法获得的金刚石颗粒粒度分布窄、形状规整,可用于蓝宝石、光学晶体等的精密抛光。
在纳米金刚石抛光液中,磨料为单颗粒的纳米金刚石团聚体,由于团聚过程无序化,团聚体形状极不规则,在抛光加工过程中易对被加工件产生不利影响,如带来微小的划痕,降低被加工工件的表面质量等。想要克服因纳米金刚石团聚体形貌不规则造成抛光质量下降的缺陷,就需要对纳米金刚石团聚体形貌进行控制。但是在纳米金刚石抛光液中,团聚体粒度常在几十纳米到几百纳米之间,颗粒极细,形貌加工难度大。目前还鲜有对抛光液中纳米金刚石团聚体进行形貌加工、修整的研究和报道。