千叶轮：磁化率在金刚石质量检测中的应用

金刚石是由碳原子构成的，纯净的金刚石应该是不感磁的。人造金刚石由于合成时使用金属作触媒，使得含有不同质量的金属杂质，尤其是晶体内部的包裹体，致使金刚石具有了磁性。也正因为于此，金刚石内部杂质和包裹体含量、成份与人造金刚石的磁性（磁化率）的大小具有直接的关系。人造金刚石的理化性质在很大程度上取决于其杂质的含量，尤其是存在于晶体内部的包裹体，对其性能、质量影响甚大。金刚石杂质的检验方法，传统上是灰分法，属消耗性的，既消耗人力，又浪费金刚石。因此，采用磁化率进行磁性物含量的检测，并对杂质含量进行表征，是一种快速、无损、科学有效的方法。

磁化率是人造金刚石的一项重要质量指标，反映金刚石内部杂质和包裹体的含量情况，也与金刚石的热冲击强度及其它技术指标（韧性、密度、热稳定性、色泽、透明度等）有关密切的关系。通过测定磁化率这种简便的无损检测方式，表征人造金刚石的杂质含量、韧性、强度、比重、热稳定性等性质，具有重要的实用价值。

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与杂质含量、比重、色泽的关系

从表1可见，人造金刚石的磁性（磁化率）与其杂质含量、比重、色泽、透明度等有着密切的内在联系。即（金属）杂质含量越少，磁化率越小，比重越小，色泽越浅（由灰黑到黄绿），透明度越好。

与冲击韧性、抗压强度的关系

从表2可见，人造金刚石的磁化率与其冲击韧性也有着密切的内在联系。即磁化率越小，冲击韧性越高，脆性越小。笔者认为，其中原因主要是金属杂质在起作用：金属杂质含量越高，磁化率越高，金刚石的脆性越高，冲击韧性越低；反之亦然。这里需要说明的是，金刚石的冲击韧性受粒度影响较大（粒度越细，冲击韧性测定值越高）。如果排除了粒度影响因素（同粒度号的金刚石比较），磁化率与韧性（脆性）之间的联系就越发明显（见表2)。

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从表2所列实验结果，看不出人造金刚石磁化率与单颗粒静压强度之间有什么必然的联系。笔者认为金刚石的静压强度，主要取决于金刚石颗粒的晶形（是否完整，有无缺陷等），而冲击韧性（脆性）则主要受其内部杂质含量的影响。这是金刚石静压强度与冲击韧性二者存在差异的主要原因所在。金刚石静压强度测定值也受粒度影响：粒度越细，静压强度测定值偏低，与冲击韧性相反。这是金刚石静压强度与冲击韧性测定值二者存在差异的另一个原因。

与热稳定性的关系

从、所示结果可见，人造金刚石的磁化率与热稳定性之间也存在着一定的关系，即磁化率越小，热稳定性越好。

三、讨论

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从上文我们知道，金刚石内部杂质含量多少与磁化率的大小正相关，而金刚石内部杂质含量与金刚石晶型发育完整程度有关，所以通过测定磁化率对金刚石强度、韧性等重要性能进行表征，对金刚石质量进行品控，具有非常重要的意义。

通过磁化率对金刚石质量进行品控，对品级比较低的金刚石尤为适用，比如业内常说的“1型”、“2型”料，因为它们内部杂质含量对比更加明显，磁化率数值差异大。

现在有一些金刚石线锯生产企业使用金刚石磁化率分析仪对镀覆金刚石进行质量检测，希望以此监控镀覆的磁性。这就存在以下问题：

1）金刚石中的磁性杂质含量相对很少，将其作为顺磁性物质对待，可以进行磁化率测定。但金刚石线锯用镀覆微粉，表面镀镍，磁性物质很多，这与裸金刚石有“质”的区别，磁化率数值相差非常大。

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2）金刚石线锯生产企业所用的磁化率检测仪器，大多是郑州磨料磨具磨削研究所的JCC—B型金刚石磁化率分析仪，其针对金刚石裸料设计，测量范围：0～999.9×10-5 ，有效量程是200×10-5，镀覆微粉检测值远远超出有效量程。

综上，使用JCC—B型金刚石磁化率分析仪对线锯镀覆微粉进行品控，由于超过有效量程，其对镀覆微粉的磁性波动不是十分敏感，难以有效对其质量进行把控。

参考文献：人造金刚石磁化率测定及磁化率测定仪》傅凤理，彭振宇

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