一、概述
金剛石是由碳原子構(gòu)成的，純凈的金剛石應(yīng)該是不感磁的。人造金剛石由于合成時使用金屬作觸媒，使得含有不同質(zhì)量的金屬雜質(zhì)，尤其是晶體內(nèi)部的包裹體，致使金剛石具有了磁性。也正因為于此，金剛石內(nèi)部雜質(zhì)和包裹體含量、成份與人造金剛石的磁性(磁化率)的大小具有直接的關(guān)系。人造金剛石的理化性質(zhì)在很大程度上取決于其雜質(zhì)的含量，尤其是存在于晶體內(nèi)部的包裹體，對其性能、質(zhì)量影響甚大。金剛石雜質(zhì)的檢驗方法，傳統(tǒng)上是灰分法，屬消耗性的，既消耗人力，又浪費金剛石。因此，采用磁化率進(jìn)行磁性物含量的檢測，并對雜質(zhì)含量進(jìn)行表征，是一種快速、無損、科學(xué)有效的方法。
二、磁化率與金剛石理化性能的關(guān)系
磁化率是人造金剛石的一項重要質(zhì)量指標(biāo)，反映金剛石內(nèi)部雜質(zhì)和包裹體的含量情況，也與金剛石的熱沖擊強度及其它技術(shù)指標(biāo)(韌性、密度、熱穩(wěn)定性、色澤、透明度等)有關(guān)密切的關(guān)系。通過測定磁化率這種簡便的無損檢測方式，表征人造金剛石的雜質(zhì)含量、韌性、強度、比重、熱穩(wěn)定性等性質(zhì)，具有重要的實用價值。
與雜質(zhì)含量、比重、色澤的關(guān)系
從表1可見，人造金剛石的磁性(磁化率)與其雜質(zhì)含量、比重、色澤、透明度等有著密切的內(nèi)在聯(lián)系。即(金屬)雜質(zhì)含量越少，磁化率越小，比重越小，色澤越淺(由灰黑到黃綠)，透明度越好。
與沖擊韌性、抗壓強度的關(guān)系
從表2可見，人造金剛石的磁化率與其沖擊韌性也有著密切的內(nèi)在聯(lián)系。即磁化率越小，沖擊韌性越高，脆性越小。筆者認(rèn)為，其中原因主要是金屬雜質(zhì)在起作用：金屬雜質(zhì)含量越高，磁化率越高，金剛石的脆性越高，沖擊韌性越低;反之亦然。這里需要說明的是，金剛石的沖擊韌性受粒度影響較大(粒度越細(xì)，沖擊韌性測定值越高)。如果排除了粒度影響因素(同粒度號的金剛石比較)，磁化率與韌性(脆性)之間的聯(lián)系就越發(fā)明顯(見表2)。
從表2所列實驗結(jié)果，看不出人造金剛石磁化率與單顆粒靜壓強度之間有什么必然的聯(lián)系。筆者認(rèn)為金剛石的靜壓強度，主要取決于金剛石顆粒的晶形(是否完整，有無缺陷等)，而沖擊韌性(脆性)則主要受其內(nèi)部雜質(zhì)含量的影響。這是金剛石靜壓強度與沖擊韌性二者存在差異的主要原因所在。金剛石靜壓強度測定值也受粒度影響：粒度越細(xì)，靜壓強度測定值偏低，與沖擊韌性相反。這是金剛石靜壓強度與沖擊韌性測定值二者存在差異的另一個原因。
與熱穩(wěn)定性的關(guān)系
從圖1、圖2所示結(jié)果可見，人造金剛石的磁化率與熱穩(wěn)定性之間也存在著一定的關(guān)系，即磁化率越小，熱穩(wěn)定性越好。
三、討論
從上文我們知道，金剛石內(nèi)部雜質(zhì)含量多少與磁化率的大小正相關(guān)，而金剛石內(nèi)部雜質(zhì)含量與金剛石晶型發(fā)育完整程度有關(guān)，所以通過測定磁化率對金剛石強度、韌性等重要性能進(jìn)行表征，對金剛石質(zhì)量進(jìn)行品控，具有非常重要的意義。
通過磁化率對金剛石質(zhì)量進(jìn)行品控，對品級比較低的金剛石尤為適用，比如業(yè)內(nèi)常說的“1型”、“2型”料，因為它們內(nèi)部雜質(zhì)含量對比更加明顯，磁化率數(shù)值差異大。
現(xiàn)在有一些金剛石線鋸生產(chǎn)企業(yè)使用金剛石磁化率分析儀對鍍覆金剛石進(jìn)行質(zhì)量檢測，希望以此監(jiān)控鍍覆的磁性。這就存在以下問題：
1)金剛石中的磁性雜質(zhì)含量相對很少，將其作為順磁性物質(zhì)對待，可以進(jìn)行磁化率測定。但金剛石線鋸用鍍覆微粉，表面鍍鎳，磁性物質(zhì)很多，這與裸金剛石有“質(zhì)”的區(qū)別，磁化率數(shù)值相差非常大。
2)金剛石線鋸生產(chǎn)企業(yè)所用的磁化率檢測儀器，大多是鄭州磨料磨具磨削研究所的JCC—B型金剛石磁化率分析儀，其針對金剛石裸料設(shè)計，測量范圍：0～999.9×10-5 ，有效量程是200×10-5，鍍覆微粉檢測值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出有效量程。
綜上，使用JCC—B型金剛石磁化率分析儀對線鋸鍍覆微粉進(jìn)行品控，由于超過有效量程，其對鍍覆微粉的磁性波動不是十分敏感，難以有效對其質(zhì)量進(jìn)行把控。
參考文獻(xiàn)：人造金剛石磁化率測定及磁化率測定儀》傅鳳理，彭振宇 |
