一粒微小的金刚石粉，如何衡量它有多“坚强”？

金刚石微粉因其极高的硬度、出色的导热率、优异的耐磨性和极为稳定的化学特性，在下游行业需求旺盛，尤其是在切、磨、抛、锯等加工领域正在逐步取代碳化硅、氧化铝等传统磨料磨削材料，广泛应用于石材、建筑、地质、石油等国民经济各个领域。

近几十年来，我国在人造金刚石单晶和金刚石微粉的研发和生产上进展迅速，已经成为世界人造金刚石单晶和金刚石微粉生产大国，世界50%以上的人造金刚石制品来自于中国。

目前金刚石单晶的评价手段较为完善，不管是单晶强度、杂质含量、粒径还是形貌等均具有成熟通用的表征方法。但是金刚石单晶破碎料即金刚石微粉的评价手段仍有所欠缺，尤其是金刚石微粉的强度测试方法至今仍没有市场普遍认可的表征方法。

对于金刚石微粉来说，影响其质量的因素有微粉强度(品级)、杂质含量、粒度分布、微粉形貌等。根据其影响重要性排序，微粉强度(品级)排在首位。虽然，对于微粉的杂质含量、粒度分布和微粉形貌等特性，目前均有比较成熟的检验方法，但对于微粉强度却依旧没有公认的方法进行快速地评价，只能通过其金刚石单晶原材料进行控制。一旦单晶金刚石颗粒被做成微粉，就没有方法直接对其强度(品级)进行检验。目前的现状给微粉生产企业和金刚石制品厂家的质量控制带来较多不确定性。

据中石化石油机械股份有限公司的权乐等研究人员介绍，目前金刚石微粉强度的测试方法有拉曼光谱法、红外光谱法、冲击韧性法和冷压破碎法等。

拉曼光谱法的测试原理是利用金刚石微粉中存在的结构缺陷，通过拉曼光谱分析金刚石微粉的特征峰强度、荧光强度和峰位偏移量进行计算分析微粉的强度(品级)，是一种快速、便捷、无损的检测方法。

据研究人员介绍，拉曼光谱技术很早之前便已应用于金刚石膜的应力大小分析，而利用拉曼光谱技术对金刚石微粉的强度进行检测分析是原三磨所(郑州磨料磨具磨削研究所有限公司)教授周波提出的一种测试方法，并开发了相关测试设备和数据分析软件，来检测评价金刚石微粉的强度(品级)。这为金刚石微粉生产企业和使用单位提供了一种有效的质量检验与控制手段，目前在少部分金刚石微粉厂家得到使用，主要应用于线锯微粉的强度测试。

红外漫反射(DR-FTIR)是一种非常适合粉末样品分析的技术，它可以提供有关杂质和晶体缺陷的性质和水平的定量和定性信息。FTIR透过率与晶体缺陷(如位错和晶界)引起的弹性光散射有关，晶体缺陷浓度越高，基线透过率越低，其微粉强度越低。

红外光谱法与拉曼光谱法测试微粉强度具有相似之处，都是利用光谱对微粉中的缺陷或杂质的敏感性，两者均为无损测试，且测试速度快、效率高。

冲击韧性法即将金刚石微粉和钢球放置于冲击罐中，采用冲击韧性检测仪在冲击罐内进行冲击，振荡冲击完成后取出样本，进行检测分析。根据检测方法不同，可分为两种。

第一种检测方法为国标筛分法，即按照国家标准GB/T 33144的规定，先采用冲击韧性检测仪进行振动冲击，随后进行筛分处理，筛上剩余微粉的质量与原始微粉的质量之比作为微粉的冲击韧性。由于金刚石微粉本身粒度很细，比表面积大，振动冲击后的金刚石微粉的粒度更细，冲击破碎后得到的微粉难以利用筛网筛分，进而难以通过质量比进行冲击韧性的计算。

第二种检测方法为激光粒度仪法，即使用冲击韧性检测仪进行振荡冲击后，采用激光粒度仪对冲击前后微粉的中值D50进行测试分析得出微粉的冲击韧性。采用该方法可以进行粒径小于38μm的金刚石微粉的冲击性能测试。

冲击韧性法是一种有损测试方法，且测试所需样品量较多，测试过程较为繁琐。

冷压破碎法通过研究在初装、冷等静压后以及六面顶压机内等不同压力条件下、金刚石微粉粒径和配比在加压前后的粒径分布的变化，采用激光粒度仪对冷压前后的D50进行比较得出冲击韧性。该方法可以用来研究不同配方的金刚石微粉在不同压力下的破碎率和致密度。冷压破碎法也是一种有损测试方法，测试所需样品量较多，测试过程较为繁琐。

拉曼光谱法和红外光谱法均根据光谱学原理，利用其对微粉中缺陷和杂质的敏感性，对微粉强度进行检测分析。两者测试方法简单，所需样品量少，且均为无损测试。冲击韧性法和冷压破碎法分别采用钢球冲击和施加外压的方法，检测测试前后粉料的粒度或质量变化，进而推断微粉的强度。这两者测试所需样品量大，测试过程繁琐，且都是破坏性试验。因此，对于金刚石微粉强度的快速检测，光谱学方法更为理想。