1. Produktion av karbidbelagd diamant
Principen att blanda metallpulver med diamant, värma till en fast temperatur och isolera under en viss tid under vakuum. Vid denna temperatur är metallens ångtryck tillräckligt för täckning, och samtidigt adsorberas metallen på diamantytan för att bilda en belagd diamant.
2. Val av belagd metall
För att göra diamantbeläggningen fast och pålitlig, och för att bättre förstå beläggningskompositionens inverkan på beläggningskraften, måste beläggningsmetallen väljas. Vi vet att diamant är en allomorfism av C, och dess gitter är en regelbunden tetraeder, så principen för beläggning av metallkompositionen är att metallen har en god affinitet för kol. På detta sätt sker kemisk interaktion under vissa förhållanden vid gränssnittet, vilket bildar en fast kemisk bindning och ett Me-C-membran bildas. Infiltrations- och adhesionsteorin i diamant-metallsystemet påpekar att den kemiska interaktionen endast sker när adhesionsarbetet AW > 0 och når ett visst värde. De korta periodiska grupp B-metallelementen i det periodiska systemet, såsom Cu, Sn, Ag, Zn, Ge, etc. har dålig affinitet för C och låg adhesionsarbete, och de bindningar som bildas är molekylära bindningar som inte är starka och bör inte väljas; Övergångsmetallerna i det långa periodiska systemet, såsom Ti, V, Cr, Mn, Fe, etc., har stort vidhäftningsarbete med C-systemet. Interaktionsstyrkan mellan C och övergångsmetaller ökar med antalet elektroner i d-skiktet, så Ti och Cr är mer lämpade för att täcka metaller.
3. Lampexperiment
Vid en temperatur på 8500°C kan diamanten inte nå den fria energin hos aktiva kolatomer på diamantytan och metallpulvret för att bilda metallkarbid, och vid minst 9000°C uppnås den energi som behövs för bildandet av metallkarbid. Om temperaturen däremot är för hög kommer det att orsaka termisk brännförlust för diamanten. Med tanke på påverkan av temperaturmätningsfel och andra faktorer är beläggningstesttemperaturen inställd på 9500°C. Som framgår av förhållandet mellan isoleringstid och reaktionshastighet (nedan),? Efter att den fria energin för generering av metallkarbid uppnåtts fortskrider reaktionen snabbt, och med genereringen av karbid kommer reaktionshastigheten gradvis att sakta ner. Det råder ingen tvekan om att med förlängd isoleringstid kommer skiktets densitet och kvalitet att förbättras, men efter 60 minuter påverkas inte skiktets kvalitet särskilt mycket, så vi ställer in isoleringstiden till 1 timme; ju högre vakuum, desto bättre, men begränsat till testförhållandena använder vi i allmänhet 10-3 mmHg.
Princip för förbättring av paketinsatsens förmåga
Experimentella resultat visar att den belagda diamanten är starkare än den obelagda diamanten. Anledningen till den belagda diamantens starka inkluderingsförmåga är att det finns ytdefekter och mikrosprickor på ytan eller insidan av obelagda diamanter. På grund av dessa mikrosprickor minskar diamantens styrka, och å andra sidan reagerar diamantens C-element sällan med den belagda diamantens komponenter. Därför är den obelagda diamantens däckkropp enbart ett mekaniskt extruderat paket, och denna typ av förpackningsinsats är extremt svag. Vid belastning leder ovanstående mikrosprickor till koncentration av spänningar, vilket resulterar i att förpackningsinsatsens förmåga minskar. Fallet med överbelastad diamant är annorlunda. På grund av metallpläteringen fylls diamantgitterdefekterna och mikrosprickorna ut, å ena sidan ökar den belagda diamantens styrka, och å andra sidan uppstår inget spänningskoncentrationsfenomen när mikrosprickorna fylls. Ännu viktigare är att infiltrationen av den bundna metallen i däckkroppen omvandlas till kol på diamantytan, vilket leder till infiltration av föreningar. Resultatet är att bindningsmetallen vid diamantens vätningsvinkel ökar från mer än 100° till mindre än 500°, vilket avsevärt förbättrar bindningsmetallen för diamantvätning. Detta gör att däckkroppens täckdiamantpaket sätts fast genom den ursprungliga mekaniska extruderingsförpackningen till ett bindningspaket, nämligen bindningen mellan täckdiamanten och däckkroppen, vilket avsevärt förbättrar däckkroppens förmåga.
Förpackningens förmåga att sätta ihop. Samtidigt tror vi också att andra faktorer som sintringsparametrar, partikelstorlek på den belagda diamanten, kvalitet, partikelstorlek på fosterkroppen och så vidare har en viss inverkan på förpackningens kraft. Lämpligt sintringstryck kan öka pressdensiteten och förbättra fosterkroppens hårdhet. Lämplig sintringstemperatur och isoleringstid kan främja den högtemperaturkemiska reaktionen mellan däckets karosskomposition och den belagda metallen och diamanten, så att bindningspaketet blir ordentligt härdat, diamantkvaliteten blir god, kristallstrukturen blir likartad, den likartade fasen blir löslig och paketets härdning blir bättre.
Utdrag från Liu Xiaohui
Publiceringstid: 13 mars 2025
