1. Производство на диаманти с карбидно покритие
Принципът е смесване на метален прах с диамант, нагряване до фиксирана температура и изолиране за определено време под вакуум. При тази температура налягането на парите на метала е достатъчно за покриване и едновременно с това металът се адсорбира върху повърхността на диаманта, за да се образува покрит диамант.
2. Избор на метал с покритие
За да се направи диамантеното покритие здраво и надеждно, и за да се разбере по-добре влиянието на състава на покритието върху силата на покритието, е необходимо да се избере металът за покритието. Знаем, че диамантът е алооморфизъм на въглерода (C), а решетката му е правилен тетраедър, така че принципът на нанасяне на металния състав е, че металът има добър афинитет към въглерода. По този начин, при определени условия, на границата на раздела протича химическо взаимодействие, образувайки здрава химическа връзка и образувайки Me-C мембрана. Теорията за инфилтрация и адхезия в системата диамант-метал посочва, че химичното взаимодействие протича само когато адхезионната работа AW > 0 и достигне определена стойност. Късите периодични метални елементи от група B в периодичната таблица, като Cu, Sn, Ag, Zn, Ge и др., имат слаб афинитет към въглерода и ниска адхезионна работа, а образуваните връзки са молекулярни връзки, които не са силни и не трябва да се избират; Преходните метали в дългата периодична таблица, като Ti, V, Cr, Mn, Fe и др., имат голяма адхезионна работа със системата от въглерод. Силата на взаимодействие между въглерода и преходните метали се увеличава с броя на електроните в d-слоя, така че Ti и Cr са по-подходящи за покриване на метали.
3. Експеримент с лампа
При температура от 8500°C, диамантът не може да достигне свободната енергия на атомите на активния въглерод върху повърхността на диаманта и металния прах, за да образува метален карбид, и поне 9000°C, за да достигне енергията, необходима за образуването на метален карбид. Ако обаче температурата е твърде висока, това ще доведе до термични загуби от изгаряне на диаманта. Като се има предвид влиянието на грешката в измерването на температурата и други фактори, температурата на изпитване на покритието е определена на 9500°C. Както може да се види от връзката между времето за изолация и скоростта на реакцията (по-долу), след достигане на свободната енергия за генериране на метален карбид, реакцията протича бързо и с генерирането на карбид скоростта на реакцията постепенно ще се забави. Няма съмнение, че с удължаването на времето за изолация плътността и качеството на слоя ще се подобрят, но след 60 минути качеството на слоя не се влияе значително, така че определяме времето за изолация на 1 час; колкото по-висок е вакуумът, толкова по-добре, но ограничено до условията на изпитване, обикновено използваме 10-3 mmHg.
Принцип на подобряване на възможностите за вграждане на пакета
Експерименталните резултати показват, че феталното тяло е по-здраво към покрития диамант, отколкото към непокрития диамант. Причината за силната способност на феталното тяло да се впише в покрития диамант е, че лично на всеки непокрит изкуствен диамант има повърхностни дефекти и микропукнатини на повърхността или във вътрешността на него. Поради наличието на тези микропукнатини, здравината на диаманта намалява, от друга страна, C-елементът на диаманта рядко реагира с компонентите на феталното тяло. Следователно, феталното тяло на непокрития диамант е чисто механично екструдирана опаковка и този вид опаковка е изключително слаба. След натоварване, гореспоменатите микропукнатини ще доведат до концентрация на напрежение, което ще намали здравината на опаковката. Случаят с претоварен диамант е различен, поради покритието с метален филм, дефектите в решетката на диаманта и микропукнатините се запълват, от една страна, здравината на покрития диамант се увеличава, а от друга страна, запълвайки микропукнатините, вече няма феномен на концентрация на напрежение. По-важното е, че инфилтрацията на свързания метал в тялото на гумата се превръща във въглерод върху диамантената повърхност. Инфилтрацията на съединенията се осъществява чрез увеличаване на ъгъла на омокряне на свързващия метал върху диаманта от повече от 100° до по-малко от 50°, което значително подобрява свързващия метал за омокряне на диаманта. Оригиналната механична екструзия превръща покриващия диамант в свързващ пакет в тялото на гумата, а именно свързването на покриващия диамант и тялото на гумата, като по този начин значително подобрява връзката на тялото на гумата.
Способност за вграждане на пакета. Същевременно смятаме, че други фактори, като параметри на синтероване, размер на покритите диамантени частици, клас, размер на частиците на феталното тяло и т.н., оказват известно влияние върху силата на влагане на пакета. Подходящото налягане на синтероване може да увеличи плътността на пресоване и да подобри твърдостта на феталното тяло. Подходящата температура на синтероване и време на изолация могат да насърчат високотемпературната химическа реакция между състава на тялото на гумата и покрития метал и диамант, така че свързващият пакет да е здрав, класът на диаманта да е добър, кристалната структура да е подобна, сходните фази да са разтворими и пакетът да е по-добре втвърден.
Откъс от Liu Xiaohui
Време на публикуване: 13 март 2025 г.
