純凈的天然金剛石為非磁性物質(zhì)，高壓法合成人造金剛石時(shí)，常用Fe、Co、Ni、Mn等金屬合金作觸媒，促進(jìn)金剛石的成核及生長。少量觸媒作為雜質(zhì)在金剛石的生長過程中被包裹在金剛石顆粒中,造成金剛石的內(nèi)部缺陷，并使金剛石具有一定的磁性。同時(shí)，在制造和使用的高溫條件下，金剛石磨粒易產(chǎn)生裂紋，從而強(qiáng)度急劇下降。所以在金剛石生產(chǎn)過程中，必須把不同雜質(zhì)含量的金剛石磨粒分選開來，并對不同牌號的金剛石產(chǎn)品進(jìn)行雜質(zhì)含量的檢測，使之符合標(biāo)準(zhǔn)。近年來,隨著我國金剛石科研生產(chǎn)的日益發(fā)展，人們越來越認(rèn)識到，對金剛石成品做磁性分選，可以得出具有不同質(zhì)量的、適于不同場合的金剛石，這樣分類后使金剛石的應(yīng)用更加合理化。

一、磁選的基本原理

       磁選是借助磁力和機(jī)械力對金剛石的作用來分選金剛石的方法。由于磁性顆粒與非磁性顆粒感磁能力的不同，產(chǎn)生的運(yùn)動軌跡亦不同，磁性較強(qiáng)的顆粒受到的磁力大于機(jī)械力，因而被吸在磁輥上并隨著輥?zhàn)有D(zhuǎn)。當(dāng)磁輥旋轉(zhuǎn)至磁場作用以外的區(qū)域時(shí)，磁性顆粒即從輥?zhàn)由厦撀浠虮凰⒆訏呦?，進(jìn)入磁性產(chǎn)品料斗；非磁性顆粒由于受到的磁力小于機(jī)械力而被料槽帶出磁場進(jìn)入非磁性產(chǎn)品料斗中。這樣可以通過改變磁場強(qiáng)度把不同磁性的金剛石分為磁性、中等磁性、非磁性或弱磁性不同品級的產(chǎn)品。磁選過程如下圖所示。

磁選過程示意圖

 二、人造金剛石磨料的磁化率

       1、電磁學(xué)中磁化率的定義

       物質(zhì)按其磁性可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性等。當(dāng)某一物質(zhì)置于磁場強(qiáng)度為H的磁場中將被磁化，其被磁化的程度用磁化強(qiáng)度M表示。對于除鐵磁物質(zhì)以外的物質(zhì),實(shí)驗(yàn)指出,M與H之間存在正比關(guān)系，即:

M=XmH

       Xm稱為磁化率，是一個(gè)無量綱的常數(shù)。抗磁性材料的Xm為負(fù)數(shù),順磁性材料的Xm為正數(shù)，真空的Xm為零。

       磁化率是物質(zhì)的固有屬性，與其形狀、大小無關(guān)。

       2、金剛石磨料的磁化率

       人造金剛石磁性的大小不僅與其內(nèi)部雜質(zhì)和包裹體含量、成份具有直接的關(guān)系，而且也與其它的理化性質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)（例如：韌性、強(qiáng)度、比重、熱穩(wěn)定性、色澤、透明度等）以及用途和分類等具有密切的關(guān)系。比如體現(xiàn)在金剛石的另一個(gè)重要的測試指標(biāo)熱沖擊韌性(TTI)上，也就是說磁化率越高的金剛石，熱沖擊韌性越低，高溫下越容易破裂，從而強(qiáng)度越低，所以，金剛石的磁選對分選出質(zhì)量不同的金剛石具有很重要的意義。生產(chǎn)中金剛石磨料樣品是大量的互不關(guān)聯(lián)的顆粒，因此其測量結(jié)果是所有被測顆粒的平均磁化率。分選產(chǎn)品必須經(jīng)過磁化率檢驗(yàn)，達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)要求，保證產(chǎn)品性能的可靠性和一致性，使生產(chǎn)的產(chǎn)品性能保持長年不變。對生產(chǎn)廠家來說，是必不可少的檢測手段。每種金屬的磁化率是不同的，所以各廠家由于所采用的觸媒體系不同，故磁化率并沒有可比性，但對于相同觸媒合成的金剛石，通過磁化率分類還是有效的。

       3、磁化率的檢測方法

       人造金剛石的物理化學(xué)性質(zhì)在很大程度上取決于其雜質(zhì)的含量，特別是存在于晶體內(nèi)部的不同形態(tài)的包裹體，對金剛石質(zhì)量的影響很大。確定雜質(zhì)含量常用的檢測技術(shù)是灰化技術(shù),即用燒灼法使金剛石的C元素氧化揮發(fā)，再對殘留物作定量的理化分析,確定其元素和重量。這些方法不僅消耗大量金剛石，而且檢測費(fèi)用很高，檢測效率很低，不能滿足生產(chǎn)的需要。這些有害的雜質(zhì)基本上都是鐵磁性物質(zhì)，因此可以用磁性檢驗(yàn)的方法間接地確定其中雜質(zhì)的多少，這是一種無損檢測方法。國外采用磁化率表征雜質(zhì)的含量多少，測定方法有多種，常用的磁力天平法、等磁力天平法、磁導(dǎo)計(jì)沖擊法等,使用的檢測儀器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積大，操作不夠方便；此外由于檢測時(shí)所規(guī)定的取樣量少,樣品的代表性差。參考國外最新的檢測儀器的原理，我國自主開發(fā)了金剛石磁化率測定儀。具有強(qiáng)的抗干擾能力，體積小、重量輕、精度高，穩(wěn)定性能好,可適應(yīng)各種金剛石磁化率的檢測，已在行業(yè)推廣使用。下圖是鄭州三磨所研發(fā)的JCC-B金剛石磁化率分析儀，將規(guī)定量的金剛石顆粒放進(jìn)磁化率分析儀的進(jìn)料口中，數(shù)顯表就會自動顯示出讀數(shù)。

參考文獻(xiàn)

1.人造金剛石磁化率檢測方法的研究 耿直 彭振宇

2.GB31025-93《電學(xué)和磁學(xué)的量和單位》

3.《超硬材料》王光祖