金刚石的预处理方法

不同形状金刚石颗粒的钻进效果不同。因此，对金刚石进行预处理就可以制造出高质量的钻头。通过研究表明，不同形状金刚石在钻探中的作用是按以下次序提高的：晶体碎块，八面体尖晶双晶，晶面平整的八面体，带圆棱的八面体，菱形十二面体和带圆阶梯状晶面的八面体。镶有预处理过的金刚石的钻头，其工作能力比镶同样未经分选的金刚石钻头的工作能力高。

有缺陷的颗粒是低质量的金刚石。往往形状不规则的如针状、片状、锐角状等金刚石，经常含有大量包裹体、孔隙、裂纹和缺口。金刚石预处理就是把有缺陷的金刚石通过机械或化学的方法进行加工，达到理想的粒度和形状，以减少金刚石内应力的集中点或满足其他特殊用途。

目前，金刚石预处理工艺有下列几种。

一、金刚石的整粒处理

把每粒金刚石的边角薄弱部分和裂纹较大、易于受力崩开的部分，通过机械的办法让它剥落或裂开。这样就提高了单粒金刚石的强度，但其粒度变小了。整粒机的基本结构见图2-9-1所示。把一定量的金刚石装进金属缸内，通过一个转动的螺旋杆，由螺旋的推动反复对金刚石施加挤压力和冲击力。施加压力的大小是通过螺旋角和一个弹簧来调节的。由于弹簧的作用，金刚石在缸内不仅受有压力，而且受有频率较高、振幅较小的冲击力。

图2-9-1 整粒机示意图

二、浑圆化处理

又名钝化处理或椭圆化处理，其目的就是把形状很不规则的金刚石颗粒，磨钝、磨圆达到理想的近似圆粒（或椭圆粒）。对回收复用的金刚石来说，通过这个处理过程，还可以净化表面，除掉脏物和碳化层。浑圆化处理过程中，也能起到整粒作用。所以，此工序是处理金刚石的关键环节。

金刚石的钝化和圆化，主要靠它们之间在外力的推动下互相磨碰，另外再辅以金刚石与金属筒的磨撞。其动力可采用气吹旋动碰磨法和机械抛磨法。

1气吹旋动碰磨法

利用压缩空气，通过一个喷嘴，按切线方向吹向一个圆筒内，使筒内的金刚石以等边多边形似的轨迹与筒壁碰撞，金刚石之间也产生碰撞和摩擦，这样周而复始作用一定时间，使金刚石钝化和浑圆化，所用设备见图2-9-2。浑圆化时间一般为3～8h，时间越长，产生的微粉越多，金刚石的颗粒也越近似于圆珠。

金刚石微粉虽可以回收，但在处理过程中免不了被排气带走一些，回收得再精细也有损失，一般要损失6%～10%。

2机械抛磨法

图2-9-2 气吹旋动碰磨装置

利用机械旋转的办法推动金刚石飞速运动，从而产生磨碰的作用。机械抛磨由电机通过旋转轴带动翼片高速铲起下部金刚石，并将其甩向钝化筒壁，金刚石则与筒壁产生了撞击力，撞击后反射，按照出射角等于入射角的道理，金刚石飞向上方，在它向上还有一定推力的时候，被转动的磨片所阻拦，在这瞬间磨片对金刚石进行摩擦作功。钝化筒内金刚石密度大、空间小，运动着的金刚石之间不断冲撞和摩擦逐渐变钝圆化。此方法所用设备简单，效率高，金刚石损失少（可以减少到02%以下）。我国目前都采用此法。

镶有已椭圆化金刚石的钻头，其耐磨性较未椭圆化金刚石钻头提高50%，但它不是在所有岩层中都有成效，例如：钻进塑性硬岩，其效果不如破碎的金刚石；钻进坚硬岩石时，由于椭圆化金刚石表面粗糙，就会产生很大的摩擦力，使金刚石强烈发热而石墨化。为了消除此种现象，需对金刚石表面进行抛光处理。

三、抛光处理

经过整粒和浑圆化处理的金刚石表面很粗糙，失去原有的光泽。粗糙的表面虽有利于牢固的镶嵌，但表面不光滑，自由面增加，因此吸热能力强，反光能力弱。在加工钻头的烧结过程中，金刚石表面会产生轻微碳化而产生损耗。并且在孔底钻进时，粗糙的表面加大了金刚石与孔底的摩擦力，也易产生高温磨损，故经过钝化处理或回收的金刚石，都应该经过抛光处理才好。

图2-9-3 抛光设备示意图

目前抛光的方法有机械法、化学法、气体火焰法等。我国采用机械法。其装置见图2-9-3。在圆筒内加入需抛光的金刚石、水和金刚石微粉。由于翼轮的旋转，推动筒里的水流高速转动。金刚石粉及金刚石粒就会在离心力作用下，沿着贴有羊毛毡的筒壁滚动和滑动，彼此之间也有摩擦，使金刚石逐渐被抛光。

经对比试验表明：采用抛光方法后使金刚石的单位进尺消耗量降低了30%～50%，钻进速度提高20%。

四、金属镀膜处理

金属镀膜即金刚石在镶嵌前，先在其表面涂敷一层金属膜，变成具有金属涂层的金刚石。它的目的在于提高钻头胎体对金刚石的黏结性能，还可提高金刚石对温度的稳定性。

涂敷的金属层能阻碍氧化介质接触金刚石，减缓金刚石受高温石墨化的过程，这层金属还能充填金刚石表面的空隙，从而提高金刚石的强度。国内外正就涂敷材料和工艺等问题进行研究。已采用的涂敷金属有镍、铬、钴等，涂敷方法有化学镀、电镀、真空镀等，涂敷层厚一般为10～15μm。试验表明：具有金属涂层的金刚石钻头寿命能提高10%，钻速能提高5%～7%。

五、制粒处理

孕镶钻头在制造过程中容易发生金刚石分选，形成分布不均的现象。产生分选的原因是金刚石与胎体粉末的比重相差悬殊。要避免分选，就必须增加金刚石的比重，使其接近胎体的平均比重。

日本利根公司采用的制粒方法是：先将金刚石用丙酮或四氯化碳清洗，然后配制胶液（用90%的丙酮加10%的高分子树脂），将金刚石挂胶以后再粘上一层胎体粉末。这种经制粒处理的金刚石，就能在胎体中达到较均匀的分布。前苏联采用的制粒方法是：在金刚石外面滚一层硬质合金粉，使所有金刚石的外面都包裹了一层相同厚度的硬质合金外壳，采用这种方法可增加金刚石的密度。

步骤一：浸泡

由于金刚纹路较多，沟壑较深，去掉果肉后，难免会有残留的果肉，而经过采摘、运输、销售等渠道，到我们手中后，这果肉已经风化，非常的坚硬，很难清理。首先，将金刚放入30度左右的温水中，浸泡两到三个小时，这个金刚表面的果肉会得到充分的软化。

步骤二：初步清洁粗刷

用钢丝刷进行初步的清理，用钢丝刷顺着金刚的纹理用力的刷动，刷完后，把金刚再放回水中，然后，泡10分钟左右，然后搅动水里的金刚，可以让水把松动的果肉清洗出来。

步骤三：密封静置

将初步清理过的金刚用纸巾吸去表面残留的水分，装入密封袋之后，放在避光的地方，放置24小时，这样做的目的是，金刚浸泡过之后，内里会含有水分，用密封袋隔绝周围的空气后，金刚内里稀出的水分会继续软化那些顽固，不好清理的果肉，为下一步做准备。

步骤四：二次清洁细刷

将放置24小时的金刚从密封袋中取出，这个时候，金刚呈半阴干状态，用猪鬃刷一颗一颗顺着纹理仔细的刷，如果有明显残留无法刷干净的，继续重复浸泡和细刷，浸泡过后取出一定要把表面的多余水分吸走，否则会存在吸水量不同，后期会出现色差的现象。

步骤五：阴干

将细刷过后的金刚继续装后密封袋，将密封袋的口半开，放置在避光的地方，阴干，不能用吹风机或放在风口处让其快速失去水分，这样会容易开裂，更不能放在空调或者暖气旁边，这样都会让金刚的水分流失不均匀。

小金刚的纹路多而深，需要仔细清洁，而在清洁之前要先进行浸泡。将小金刚放入热水中（冬季用30度左右的温水），软化它表面残留的果肉，更好方便清理。

因为钢丝刷硬度高且细密，即使是干硬的果肉也可以被刷掉。刷完后，把小金刚再放回水里搅拌，洗出渣滓，完成初步清洁。

将半干的小金刚用钩针和硬毛刷逐颗仔细清洁，直至完全清理完为止，这步骤需要浪费大量精力和时间，请在空闲时间进行。

扩展资料：

金刚菩提子的皮，凹凸不平，十分生涩，很难把玩，所以一般 是三分玩、七分刷。刚拿到一串未经盘玩的菩提子时，菩提子看起 来很干，颜色也非常浅，拿在手上是一种干涩的感觉。

这时可以用质地稍硬的刷子干刷，之所以用刷子，是因为金刚子的纹理非常复 杂，想要用手盘得面面倶到，是不可能的，但金刚子虽硬，也不可 太过用力地刷，否则会破坏植物的纹路，影响菩提子的天性。

干刷一个月后，再用柔软的毛巾抛光、摩擦，一般把玩三四个月后，金刚菩提子就会变得红润有光泽。注意上手玩时，切忌手上擦拭橄榄油或精油，也不要带水盘玩。