对人造金刚石现行技术标准的认识与探讨
2006年 12月
总第 156期 第 6期
金刚石与磨料磨具工程
Diamond&Abrasives Engineering
December. 2006
Serial. 156 No. 6
文章编号;1006一852X(2006)06一0084一03
对人造金刚石现行技术标准的认识与探讨
张红玉1,2
(1.长沙矿冶研究院 湖南 长沙410012)
(2.四川艺精长运超硬材料有限公司，四川 江油 621700)
摘 要 本文分析了目前国内人造金刚石技术标准的使用情况及其优缺点，现有技术标准为1997年发布的中华人民共和
国机械行业标准(超硬磨料 人造金刚石技术条件》，有关内容已难以满足企业控制产品质量的需要，因此有必要根据使用
需要的发展不断更新和提高技术标准，提高其实用性。如提高粒度范围的标准、把粒度筛分和测定每克拉金刚石颗粒数
二者结合作为粒度评定标准;增加静压强度测试取样量、改变静压强度计算方法及增加静压强度的强度分布特征;统一冲
击韧性测试方法;增加金刚石晶体内部杂质及表面状态等指标，改善金刚石品级分类方法。
关健词 人造金刚石 技术标准 应用
中圈分类号 T0164 文献标识码 A
Some suggestions to the current standard of synthetic diamond
(1. Changsha
(2. Sichuan Yijing
Zhang Hongyu',2
Institute of Mining and Metallurgy, Changsha 410012，China)
Changyun Superhard Material Co. , Ltd, Jiangyou 621700, Sichuan，China)
Abstract This paper analyzed the use, advantages and disadvantages of the standard being used in China diamond industry.The
standard "Technical Requirements for Synthetic Diamond"，published in 1997, can no more satisfy the users to control the diamond
quality. So it is necessary to update and improve the technical requirements for synthetic diamond continuously to increase its appli-
cability. In this paper, some suggestions are put forward, such as combining sieving with PPC(particles per carat) to judge the
grain size; increasing the specimen quantity for static compressive strength test, changing the method of calculation and showing the
static compressive strength distribution, unifying the testing method of toughness index, adding the standard of appearance and in-
clusion, and improving the method of grade classing.
Keywords synthetic diamond; technology standard; application
1 前言
由于金刚石具有许多特殊而优越的物理和机械性能，在工
业中广为应用。当前，我国超硬材料行业处于重要的发展时
期，随着人造金刚石产业的发展壮大、加人 WTO后与国际市场
接轨步伐进一步加快、国际标准化组织质量管理标准的普遍采
用和人造金刚石检测技术的创新应用，现有评定方法中存在的
重复再现性和稳定性差，受操作环境、试验条件和人为因素影
响大，以及方法不一所引发的供需双方矛盾较多，与国际市场
接轨不够等问题日益突出。因此，制定合理及统一的技术标准
很有必要。
目前，在国内金刚石行业，能参考的较新标准是 1997年发
布的中华人民共和国机械行业标准《超硬磨料 人造金刚石技
术条件》(标准号JB/T7989一1997)，其中的品种和尺寸标准分
别为国家标准94版(标准号GB/T 6405一1994)及% 版(标准
号GB/T6406一1996)，冲击韧性为机械行业标准93版(标准号
JB/T 6571一1993)、抗压强度为机械行业标准 99版(标准号
JB/T 7988.1一1999)、杂质为机械行业标准99版(标准号JB/T
7988.2一1999)，堆积密度标准为机械行业标准99版(标准号
JB/T 3584一1999) } `I。由于此类标准的发布时间较早，有关内
容已难以满足企业控制产品质量的需要，有些企业依据自身条
件，增加或减少了一些项目，形成了有自己特点的技术标准。
各个企业的质量技术标准参差不齐，这不但给使用者带来不
便，也不利于行业的技术进步。
2 对现行技术标准的认识与探讨
现行国家标准和机械行业标准中人造金刚石技术标准主
要包括以下方面:粒度组成、强度、杂质及种类的划分等。
2.1 粒度
第 6期 张红玉:对人造金刚石现行技术标准的认识与探讨
在人造金刚石产品质量评定过程中，粒度检验始终占有重
要地位。当前，还是主要以GB/T6406一1996《超硬磨料金刚石
或立方氮化硼颗粒尺寸》为规范以筛分法进行人造金刚石产品
的粒度检验，国家标准规定了各个粒度尺寸范围，规定了筛上
和筛下物的比例以及基本筛上物的最小范围。例如对一粒度
为40/45的产品，只要大于455 N,m和小于360 }L,m的物料不超
过8% ,360Rm筛上的物料不低于90%，此粒度就算合格〔‘〕。
但是，从实际使用的情况来看，8%及90%范围过宽，远不能满
足用户的要求。且在国内普遍采用的筛分法，由于筛网的磨损
和本身方法的局限，难以准确地控制金刚石颗粒的大小，更无
法进一步测知粒径的分布情况。
近年来金刚石工具制造商已经认识到，金刚石工具切割面
上裸露的金刚石颗粒数对工具寿命有着比较大的影响。在浓
度一定时金刚石目数变细可使切割面上颗粒数增多，进而提高
工具寿命。粒度和浓度的合理有效搭配，才能最大限度地发挥
金刚石工具的使用性能[z]。所以，国际上一些知名的人造金刚
石制造厂家，在沿用筛分法确定和评定粒度的同时，增加“每克
拉颗粒数”来检测人造金刚石的粒度。对此，我们也应该适应
国际市场的变化趋势，适时把粒度筛分和测定每克拉金刚石颗
粒数二者结合作为粒度评定标准，与国际通用规则或惯例接
轨。
2.2 强度
从现行标准来看，强度主要包括单颗粒静压强度和动态冲
击强度。
就静压强度来说，单体强度法清楚地显示出强度组成情
况，可以方便地监控低强颗粒的比例以保证原料性能的稳定。
目前所用的静载检测装置和方法标准存在以下问题:一是检测
装置量程太小，随着工业需要及合成工艺的提高，高强度产品
越来越多，而国内强度仪量程最大为800N，超过800N的样品
则无法测量，不能反映高强度样品的真实结果;二是样本取量
值为40粒，数量太少，不能代表整体水平[’一’];三是强度计算
方法[[6]将高于2倍平均值的颗粒去掉，再计算余数平均值，这
不能代表整体分布，检验时抗压强度值低于规定平均值二分之
一的颗粒数不多于15%，抗压强度值高于规定平均值的颗粒数
不少于50%就算合格，从使用情况看，这并不符合使用者要求;
四是对于高值和低值的规定，只是规定其比例不能超过多少而
没有规定其值的上下限，也没有规定其强度分散程度，若样品
分散性很大或者高值与低值超过平均值较多而又没超过技术
标准，显然对使用者是不利的。由于有工作能力的金刚石的损
失主要是受包镶能力而不是受其强度所支配，因而在平均强度
相同时，低强粒多高强粒也多的料是不可取的。
从工具制作的角度看，采用单体静载来检测金刚石强度的
方法较好[z]。但在得到抗破碎载荷合计值的同时必须更关注
被测金刚石的“强度”分布特征。现在国内已有部分厂家从德
国购买了Diatest自动静压强度仪，它规定了对于静压强度判断
的取样数量，可以测试静压强度分散性及单位面积强度等，从
实际使用来看，效果较好，值得推荐。
目前国际超硬材料衡量人造金刚石质量的好坏普遍采用
冲击强度TI和TTI作为等级划分标准。相比之下，由于冲击强
度判定方法更接近实际使用状态，因此用来作为判定金刚石质
量优劣的标准，更有说服力，也更具科学性。国内现行机械标
准所规定的冲击韧性表示方法是以样品破碎率为50%时的冲
击次数表示，要达到破碎率为50%，往往不是一次测试能达到，
还需要一定的经验，实用性不是很强。与国际上以在一定频率
一定次数下的未破碎率表示的冲击韧性不能接轨。再者各个
厂家所使用的冲击韧性测试设备也不尽相同，有的使用的是我
国生产的 CACJ - 91 A型冲击仪，有的使用的是进口的 RE -
TEK型冲击仪，有的使用的是自己研发的仪器。各个厂家测试
所使用的参数也不尽相同，导致每个厂家所给出的冲击韧性值
无可比性，让使用者难以正确选择。
2.3 杂质
现行标准中规定了人造金刚石中外部杂质的允许含量(粒
度为120/140及其以粗者不多于0.5% 颗粒百分数;粒度为
140/170及其以细者不多于1.0% 颗粒百分数)及检验方法，而
对内部杂质却未涉及到，内部杂质为金属杂质或是非金属杂
质，都会对金刚石的性能特别是热稳定性产生影响。因此，最
好增加此类内容。
2.4 其他
现行标准中并未对金刚石形貌作描述，从现有使用资料中
可知人造金刚石的形貌分为四种:等积形(晶体形状长轴与短
轴之比不大于1.5的金刚石)、非等积形(晶体形状长轴与短轴
之比大于1.5的金刚石)、完整晶体(晶体的晶面、晶棱清晰，晶
体生长饱满，包括没有两个以上的孪生或共生晶体的金刚石)、
连聚晶体(金刚石晶体凡有两个以上共同晶面或晶棱的晶体及
若干非完整晶体连生者为连晶体，许多微小晶体无规则聚合丛
生，为聚晶体)。此描述太过笼统。对金刚石的表面缺陷及色
泽等未有涉及，而表面缺陷会影响其性能及使用，瑞士Schmid
博士研究开发的Diashape系统是一种通过光学手段快速进行
金刚石晶体品质检测的方法，使用这一个测量工业金刚石的新
方法，不需要使用筛网、光学显微镜、粒径分析仪，就可以精确
地检测出工业金刚石的晶形参数和粒径大小，从而快速、正确
地分析出金刚石的形状、颜色、透光度、纯净度、杂质含量、粗糙
度等性质[，]。目前这种方法已经在中国、韩国、台湾地区、东南
亚地区、欧洲、美洲等很多国家和地区获得了较为 广泛的应用。
但它所测试的是平面图形，晶体的晶面位置对测试结果影响较
大，不能反映整个形貌，但其原理和方法是值得我们借鉴的。
对于制造厂家和使用者来说，关注更多的是种类的划分〔
机械行业标准按粒度和冲击韧性来划分金刚石种类(RVD,
MBD,SMD)，目前国内大多也是以粒度和冲击韧性来划分种
类，但并不是划分为 RVD,MBD和 SMD，各个企业是以自己的
特点按不同的方式划分不同的种类。这在一定程度上造成了
技术标准的混乱，使人无所适从。
而据行业消息，国外除我们通常所知的粒度和冲击韧性
外，还有:(1)颗粒结晶性— 使用颗粒结晶度来表征人造金刚
石颗粒的形状和结晶度，它能表征其“破碎特性”，在具体应用
中其破碎特性可预测，结晶性还关系到在结合剂中的结合强度
86 金刚石与磨料磨具工程 总第 156期
以及在工具中的受力状况等;(2)晶体破碎特性— 磨损机理
指标，在选用强度接近但结构不同的金刚石时作用尤其明
显川。这些对金刚石使用者和制造者都很有指导意义。
3 结语
随着超硬材料行业的发展，现有的技术标准已远不能满足
使用的要求。可以说，现在我国的人造金刚石产品质量技术标
准相对滞后于人造金刚石产品质量评价工作及合成工艺的进
展，成为制约人造金刚石行业技术进步的一个瓶径。
因此笔者建议，尽快统一并进一步完善国家技术标准，改
进金刚石晶体的品级分类方法，完善测试装备和手段，提高其
适用性，使我国超硬材料金刚石行业技术标准尽快与国际市场
接轨。使得测试准确、可靠，与使用效果有更直接的关系，使特
定质量性能的金刚石能被应用到特定的环境中去。这对于准
确评价合成效果、促进金刚石合成技术进步也都很有积极意
义。
参考文献
1 JB/T 7989 -1997《超硬磨料 人造金刚石技术条件》[S]
2 张兼植.对金刚石强度测定方法的分析〔J].超硬材料与宝石，2002.3
3 刘敏等.影响人造金刚石单颗粒抗压强度检测结果因素的探讨【J].
金刚石与磨料磨具工程,1998.5
4 贾晓鹏等.人造金刚石的晶粒性质及其相互关系的研究【J]金刚石
与磨料磨具工程,2002. 2
5 唐明强等.人造金刚石抗压强度检测中样本容量的研究〔J].金刚石
与磨料磨具工程,2003.1
6 JB/17988.1 -1999(超硬磨料 抗压强度测定方法》[S]
7 Schmid HG, IST Ltd ,Wangs Image Analysis for Quality Control of Dia-
monds [ C ].Proceedings of Diamond.1999
8 江新洪，段隆臣.国内外人造金刚石技术条件之比较【J〕西部探矿
工程,2004.12
第一作者简介
张红玉，女，长沙矿冶研究院在读硕士研究生，主要研究方向为
人造金刚石分选技术。
收稿日期二2006-7-10
(编辑:王琴)
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