1. Produksjon av karbidbelagt diamant
Prinsippet er å blande metallpulver med diamant, varme opp til en fast temperatur og isolere i en viss tid under vakuum. Ved denne temperaturen er metallets damptrykk tilstrekkelig for å dekke, og samtidig absorberes metallet på diamantoverflaten for å danne en belagt diamant.
2. Valg av belagt metall
For å gjøre diamantbelegget fast og pålitelig, og for å bedre forstå påvirkningen av beleggssammensetningen på beleggkraften, må beleggmetallet velges. Vi vet at diamant er en allomorfi av C, og gitteret er et regulært tetraeder, så prinsippet for å belegge metallsammensetningen er at metallet har en god affinitet for karbon. På denne måten, under visse forhold, skjer kjemisk interaksjon ved grensesnittet, som danner en fast kjemisk binding, og en Me-C-membran dannes. Infiltrasjons- og adhesjonsteorien i diamant-metall-systemet peker på at den kjemiske interaksjonen bare skjer når adhesjonsarbeidet AW > 0 og når en viss verdi. De korte periodiske gruppe B-metallelementene i det periodiske systemet, som Cu, Sn, Ag, Zn, Ge, etc. har dårlig affinitet for C og lav adhesjonsarbeid, og bindingene som dannes er molekylære bindinger som ikke er sterke og bør ikke velges; Overgangsmetallene i det lange periodiske systemet, som Ti, V, Cr, Mn, Fe, etc., har stort adhesjonsarbeid med C-systemet. Interaksjonsstyrken til C og overgangsmetallene øker med antall elektroner i d-laget, så Ti og Cr er mer egnet for å dekke metaller.
3. Lampeeksperiment
Ved en temperatur på 8500 °C kan ikke diamanten nå den frie energien til aktiverte karbonatomer på diamantoverflaten og metallpulveret for å danne metallkarbid, og minst 9000 °C for å oppnå den energien som trengs for dannelse av metallkarbid. Men hvis temperaturen er for høy, vil det føre til termisk forbrenningstap for diamanten. Tatt i betraktning påvirkningen av temperaturmålingsfeil og andre faktorer, er beleggtesttemperaturen satt til 9500 °C. Som det fremgår av forholdet mellom isolasjonstid og reaksjonshastighet (nedenfor),? Etter å ha nådd den frie energien for metallkarbidgenerering, går reaksjonen raskt, og med genereringen av karbid vil reaksjonshastigheten gradvis avta. Det er ingen tvil om at med forlenget isolasjonstid vil tettheten og kvaliteten på laget forbedres, men etter 60 minutter påvirkes ikke lagets kvalitet i stor grad, så vi setter isolasjonstiden til 1 time; jo høyere vakuum, desto bedre, men begrenset til testforholdene bruker vi vanligvis 10-3 mmHg.
Prinsipp for forbedring av pakkeinnsatsfunksjon
De eksperimentelle resultatene viser at fosterkroppen er sterkere mot den belagte diamanten enn den ubelagte diamanten. Årsaken til fosterkroppens sterke inkluderingsevne i den belagte diamanten er at det personlig er overflatedefekter og mikrosprekker på overflaten eller innsiden av enhver ubelagt kunstig diamant. På grunn av tilstedeværelsen av disse mikrosprekkene reduseres diamantens styrke, på den annen side reagerer diamantens C-element sjelden med fosterkroppens komponenter. Derfor er dekkkroppen av ubelagt diamant en ren mekanisk ekstruderingspakke, og denne typen pakkeinnlegg er ekstremt svak. Når belastningen påføres, vil ovennevnte mikrosprekker føre til konsentrasjon av stress, noe som resulterer i reduksjon av pakkeinnleggets evne. Tilfellet med overbelastet diamant er annerledes. På grunn av plettering av en metallfilm fylles diamantgitterdefekter og mikrosprekker ut, på den ene siden økes styrken til den belagte diamanten, på den annen side er det ikke lenger stresskonsentrasjonsfenomenet når mikrosprekkene fylles. Enda viktigere er det at infiltrasjonen av det bundne metallet i dekkkroppen omdannes til karbon på diamantoverflaten, noe som resulterer i infiltrasjon av forbindelser. Resultatet er at bindingsmetallet på diamantfuktingsvinkelen har økt fra mer enn 100° til mindre enn 500°, noe som forbedrer bindingsmetallet for diamantfukting betraktelig. Dette gjør at dekkkroppens dekkdiamantpakke er satt sammen av den originale mekaniske ekstruderingspakken til en bindingspakke, nemlig bindingen mellom dekkdiamanten og dekkkroppen, og dermed forbedrer dekkkroppens binding betydelig.
Pakkens innsettingsevne. Samtidig tror vi også at andre faktorer som sintringsparametere, partikkelstørrelse på belagt diamant, kvalitet, partikkelstørrelse på fosterkroppen og så videre har en viss innvirkning på kraften i pakkeinnsatsen. Riktig sintringstrykk kan øke pressetettheten og forbedre hardheten til fosterkroppen. Riktig sintringstemperatur og isolasjonstid kan fremme den høytemperaturkjemiske reaksjonen mellom dekkkroppssammensetningen og det belagte metallet og diamanten, slik at bindingspakken herdes godt, diamantkvaliteten er god, krystallstrukturen er lik, den liknende fasen er løselig og pakkeinnsatsen er bedre.
Utdrag fra Liu Xiaohui
Publisert: 13. mars 2025
