氧化镁在人造金刚石合成过程中，扮演着“触媒载体”的关键角色。

　　在这一领域，它主要用于生产聚晶金刚石或特定类型的金刚石复合片。这里的“载体”并不是简单的物理支撑，而是一个能够控制金刚石生长形态、调节烧结气氛、并消失的特殊介质。

　　以下是氧化镁作为触媒载体的具体应用原理和作用机制：

　　1.核心应用场景：聚晶金刚石的烧结

　　在合成聚晶金刚石时，需要将金刚石微粉与金属触媒混合，在高温高压下烧结。

　　传统工艺的痛点：如果直接将金刚石微粉与金属触媒混合，金属容易团聚，导致烧结不均，且金属残留过多会降低PCD的耐热性和耐磨性。

　　MgO的解决方案：采用MgO包覆触媒或MgO骨架载体技术。

　　2.作用机制解析

　　A.空间占位与分散

　　微观模具：在烧结腔体中，氧化镁粉末或预制块构成了一个多孔的“骨架”。金刚石微粉填充在这个骨架的孔隙中。

　　防止团聚：MgO将金刚石颗粒物理隔开，防止它们在高温下直接熔合形成粗大的单晶，而是迫使它们形成细小、均匀的多晶结构。

　　均匀分布触媒：触媒金属被引入到MgO载体的孔隙中或表面。MgO载体确保了触媒在整个反应体系中高度分散，促进金刚石颗粒之间的“二次形核”和“烧结结合”。

　　B.调节生长环境

　　提供镁蒸气：在高温高压下，MgO会产生微量的镁蒸气。镁是一种强还原剂。

　　清洁表面：镁蒸气可以还原金刚石表面的氧化层或杂质，“清洗”颗粒表面，显著提高金刚石颗粒之间的结合力。

　　控制石墨化：适量的镁气氛有助于稳定金刚石的立方结构，防止其在高温下逆转为石墨。

　　C.造孔与去除

　　这是MgO作为载体独特的功能——“牺牲性”。

　　酸溶性：烧结完成后，PCD内部充满了作为载体的MgO。由于MgO易溶于酸，而金刚石不溶。

　　制造孔隙：制造商可以通过酸洗工艺，将MgO载体完全溶解并冲洗掉。

　　结果：

　　获得多孔PCD：留下的空间形成了微米级的孔隙。这种多孔结构允许冷却液进入，特别适合制造石油钻头。

　　提纯：去除了MgO，只留下了纯的金刚石聚晶体。

　　3.与其他载体（如叶蜡石）的区别

　　叶蜡石：通常作为合成金刚石的传压介质，不参与内部反应，也难以去除。

　　氧化镁：是内部反应介质，直接参与微观结构的构建，并且是可去除的。

　　总结

　　氧化镁在人造金刚石中作为触媒载体，其核心价值在于：

　　像模具一样控制金刚石的生长位置。

　　像清洁剂一样优化颗粒结合。

　　像牺牲者一样，在完成使命后通过酸洗消失，为材料留下特定的孔隙结构或纯度。

　　这种技术是制造高性能石油钻探用PDC钻头和刀具的关键工艺之一。