详解人工合成金刚石的形形色色

人工合成金刚石有别于天然金刚石（钻石）的昂贵的宝石首饰应用，以其产量大，价格低的特点，多应用于各种切、磨、削等加工领域。合成金刚石根据其加工工艺、应用领域、品级分类等区别，又有了形形色色的种类和名称。

（国瑞升多晶金刚石微粉电镜图）

一、人工合成金刚石的常见种类

人工合成金刚石基于不同的合成原理，主要分为三大类：

01高温高压法金刚石

在极高的温度（1300-1600°C）和压力（5-6 GPa）下，利用金属触媒（如铁、钴、镍等合金）促使石墨中的碳原子重新排列形成金刚石结构。

技术成熟，产量大，成本相对较低；合成出的金刚石多为颗粒状单晶；晶体形态多样（立方体、八面体、十二面体等），常含有杂质，颜色多为黄色、棕色或无色。

主要应用于工具磨料领域。

02化学气相沉积法金刚石（CVD法）

在较低压力下，将含碳气体（如甲烷）和氢气通入反应室，通过高温、微波或热丝等方式激发气体离解，产生含碳活性基团，在衬底表面沉积并生长出金刚石薄膜。

此技术可以生长大面积、高质量的金刚石薄膜，纯度高，杂质少。但是成本相对较高，生长速度较慢。

03爆炸法合成多晶金刚石（PCD)

通过高能爆炸产生的定向爆破冲击波使石墨转化为纳米级微晶聚集结构，这种金刚石晶粒尺寸普遍小于100纳米，通过不饱和键形成三维网状结构，具有自锐性和高韧性。

该材料在研磨加工中表现出独特优势，表面微晶连续剥落形成新的切削刃。

04爆高压相变技术的纳米孪晶金刚石

通过高压相变技术，成功合成出平均孪晶厚度仅 2.3 纳米的超细纳米孪晶金刚石块材，其硬度可达到惊人的 276 GPa，是天然金刚石的 2 倍以上。

这一突破不仅刷新了材料硬度的世界纪录，更标志着人类在超硬材料领域的探索进入了新阶段。

二、人工合成金刚石的常见种类

01工具与磨料

这是目前最大的应用市场。

切割：石材、混凝土、沥青、玻璃、陶瓷、半导体晶圆的锯片、线锯。

钻探：石油天然气钻探、地质勘探钻头。

磨削：砂轮、磨头、砂带、油石，用于硬质合金、陶瓷、宝石、玻璃等硬脆材料的精密磨削和抛光。

车削/铣削： PCD刀具用于非铁金属（如铝合金、铜合金）、复合材料、陶瓷、木材的高效、高精度、长寿命加工。

拉拔：金刚石拉丝模用于金属线材（如铜、钨）的精密拉拔。

修整：金刚石修整笔/滚轮用于修整砂轮。

02精密与超精密加工

金刚石车刀用于单点金刚石车削，加工非铁金属、红外光学材料、塑料等，获得极高精度和光学级表面。

03散热

用于高功率激光二极管、大功率集成电路（CPU/GPU）、功率模块、LED等器件的散热基板或热沉。

04光学应用

光学窗口：用于高功率激光器窗口、导弹整流罩、红外（IR）窗口、极端环境（高温、高压、腐蚀）观察窗。

光学元件：透镜、棱镜、分束器。

05电化学

掺杂硼的导电金刚石电极具有宽电化学窗口、低背景电流、高稳定性、抗污染能力强等优点，用于电化学分析、污水处理、电合成。

06珠宝首饰

静压和CVD法都能生产出无色或彩色（经过处理）的宝石级单晶金刚石，作为钻石用于首饰镶嵌。CVD法的白钻在珠宝领域的应用增长迅速。

三、金刚微粉的品级分类

金刚石微粉是指粒度通常在54μm以下直至纳米级（nm）的细小金刚石颗粒。其品级分类主要依据以下几个关键参数：

01粒度（粒度分布）

按平均粒径（D50）或特定筛网尺寸范围划分：

目数级： 54μm以上（如 40/50、60/80、120/140目），用于粗磨、整形；

微米级： 54μm以下至0.1μm（如 D1、D0.5、D0.2、D0.1），用于超精密抛光；

纳米级： 通常指D50＜100nm的颗粒（如 50nm, 30nm, 10nm），用于超光滑表面抛光、润滑添加剂、复合增强材料、生物医学等前沿领域。

02纯度

指微粉中杂质（主要是合成过程中引入的金属触媒）的含量。

高纯级：杂质含量极低，经过ICP测试，其中单个元素﹤25PPM，总含量﹤100PPM。杂质含量低对颜色、化学稳定性和特定应用（如电子、光学抛光）至关重要；

常规级：杂质含量在允许范围内，满足大部分工业磨削需求。

03纯表面处理/镀覆

金属镀层 (如镀镍、镀铜、镀钛)：提高微粉与结合剂（树脂、金属）的粘结强度，改善散热，防止微粉氧化。常用于树脂结合剂砂轮、金属结合剂砂轮等。

亲水处理/表面改性：改善微粉在水性体系中的分散性和悬浮稳定性，用于水基研磨液、抛光液。

表面腐蚀：将单晶金刚石微粉表面经过特殊处理工艺，制备出类似多晶金刚石微粉的那种具有高比表面积的状态，增强微粉使用过程中的自锐性。

04晶体形态（晶型）

原生料：具有完整晶型和低缺陷特性，晶形规则（如八面体、立方八面体），抗冲击性好，强度高。适合高强度研磨抛光的精密加工领域。

破碎料：颗粒晶型不规则，破碎型/块状，棱角分明，切削锋利。适合粗磨、切割领域。

一型料、二型料等品级微粉：人造金刚石强度逐步提高，晶型相对完整，介于原生料和破碎料之间，是广泛应用的产品，工具制造，磨削加工领域。

四、总结

人造金刚石应用广泛，金刚石微粉的品级是一个极其重要指标，用户通常根据具体的加工需求（被加工材料、要求的表面粗糙度、加工效率、成本）来选择合适粒度、强度、纯度等级和表面处理的微粉。

正是洞察到微粉这一细分领域所蕴含的巨大潜力与广阔市场，北京国瑞升科技集团股份有限公司（以下简称国瑞升）凭借深厚的技术积累和敏锐的市场洞察力，强势进军微粉产业。我们拥有先进的微粉生产设备和精湛的制备工艺，从原料的严格筛选到生产过程的精细把控，再到成品的严格检测，每一个环节都遵循着高标准、严要求。

公司不仅能够稳定生产多种常见类型的微粉，还能根据客户的特定需求，定制开发具有独特性能和规格的微粉产品。无论是追求高纯度、超细粒径的高端客户，还是需要大规模、性价比高的常规用户，国瑞升都能以优质的产品和贴心的服务满足您的需求。

以下是国瑞升部分微粉图：

（单晶金刚石）

(多晶金刚石）

（类多晶金刚石）

（纳米金刚石）

（造粒金刚石）

（球形金刚石）