Timanttipinnoitteen vaikutus

1. Timanttipinnoitteen käsite

Timanttipinnoituksella tarkoitetaan timantin pinnan käsittelyä muulla materiaalilla, kalvolla. Pinnoitemateriaalina käytetään yleensä metallia (mukaan lukien metalliseoksia), kuten kuparia, nikkeliä, titaania, molybdeeniä, kupari-tina-titaaniseosta, nikkelikobolttiseosta, nikkelikoboltti-fosforiseosta jne. Pinnoitemateriaalina käytetään myös joitakin ei-metallisia materiaaleja, kuten keraamia, titaanikarbidia, titaaniammoniakkia ja muita tulenkestäviä kovia materiaaleja. Kun pinnoitemateriaali on metallia, sitä voidaan kutsua myös timanttipinnan metalloinniksi.

Pinnoitteen tarkoituksena on antaa timanttihiukkasille erityisiä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia niiden käyttövaikutuksen parantamiseksi. Esimerkiksi timanttihiomahartsilaikan valmistuksessa käytettävän pintapäällysteisen timanttihioma-aineen käyttöikä pitenee huomattavasti.

2. Pinnoitusmenetelmän luokittelu

Teollisen pintakäsittelyn menetelmien luokittelu (katso alla oleva kuva) on tosiasiallisesti sovellettu erittäin kovaan hiomapintaan. Yleisempiä ovat märkäkemiallinen pinnoitus (ei elektrolyysipinnoitusta) ja pinnoitus. Kuivapinnoitus (tunnetaan myös tyhjiöpinnoituksena) kemiallisessa höyrypinnoituksessa (CVD) ja fysikaalisessa höyrypinnoituksessa (PVD), mukaan lukien tyhjiöjauhemetallurginen neste-nestesintrausmenetelmä, on ollut käytännössä käytössä.

 

3. Pinnoitteen paksuus edustaa menetelmää

Koska timanttihiomahiukkasten pinnan pinnoitteen paksuutta on vaikea määrittää suoraan, se ilmaistaan yleensä painonnousuna (%). Painonnousun esittämiseen on kaksi tapaa:

Jossa A on painonnousu (%); G1 on jauhatuspaino ennen pinnoitusta; G2 on pinnoituspaino; G on kokonaispaino (G=G1 + G2)

4. Timanttipinnoitteen vaikutus timanttityökalun suorituskykyyn

Fe-, Cu-, Co- ja Ni-seoksista valmistetuissa timanttityökaluissa timanttihiukkaset voidaan upottaa sideainematriisiin vain mekaanisesti, koska sideaineella ei ole kemiallista affiniteettia eikä rajapintaan tunkeutumista. Hiontavoiman vaikutuksesta, kun timanttihiontahiukkanen altistuu maksimaaliselle poikkileikkaukselle, renkaan rungon metalli menettää timanttihiukkaset ja putoaa itsestään, mikä lyhentää timanttityökalun käyttöikää ja prosessointitehokkuutta, eikä timantin hiontavaikutusta voida täysin hyödyntää. Siksi timanttipinnalla on metalloitumisominaisuuksia, jotka voivat tehokkaasti parantaa timanttityökalun käyttöikää ja prosessointitehokkuutta. Ydin on saada sidosaineet, kuten titaani tai sen seos, suoraan timantin pinnalle lämmittämällä ja lämpökäsittelyllä, jolloin timantin pinta muodostaa tasaisen kemiallisen sidoskerroksen.
Timanttihiomahiukkasten pinnoittaminen johtaa pinnoitteen ja timantin reaktioon, jolloin timantin pinta metalloituu. Toisaalta timantin pinta ja metallirunko muodostavat sideaineen metallin metallurgisen yhdistelmän, joten timantin pinnoituskäsittely kylmäpainenestesintrauksessa ja kuumassa kiinteäfaasisintrauksessa on laajalti sovellettavissa. Näin timanttihionnassa käytettävä rengasrunkometalliseos lisää rakeiden tiivistymistä, vähentää timanttityökalun hiontatarvetta ja parantaa timanttityökalun käyttöikää ja tehokkuutta.

5. Mitkä ovat timanttipinnoituskäsittelyn päätoiminnot?

1. Paranna sikiön kehon kykyä upottaa timanttia.
Lämpölaajenemisen ja kylmäsupistumisen vuoksi timantin ja renkaan rungon väliseen kosketuspintaan syntyy huomattavaa lämpöjännitystä, mikä saa timantin ja renkaan rungon kosketusvyöhykkeen muodostamaan pieniä viivoja, mikä heikentää timantilla pinnoitetun renkaan rungon kykyä tarttua timanttiin. Timanttipinnoite voi parantaa timantin ja rungon rajapinnan fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Energiaspektrianalyysin avulla on vahvistettu, että kalvon metallikarbidikoostumus muuttuu vähitellen sisältä ulospäin metallielementeiksi, joita kutsutaan MeC-Me-kalvoksi. Timantin pinnalla ja kalvossa on kemiallinen sidos. Vain tämä yhdistelmä voi parantaa timantin tai renkaan rungon sitoutumiskykyä. Pinnoite toimii sitovana siltana näiden kahden välillä.
2. Paranna timantin lujuutta.
Koska timanttikiteissä on usein sisäisiä vikoja, kuten mikrohalkeamia, pieniä onteloita jne., nämä kiteiden sisäiset viat kompensoidaan täyttämällä MeC-Me-kalvo. Pinnoituksella on vahvistava ja sitkeä tehtävä. Kemiallinen pinnoitus ja pinnoitus voivat parantaa matalan, keskitason ja korkean lujuuden omaavien tuotteiden lujuutta.
3. Hidasta lämpöshokkia.
Metallipinnoite on hitaampi kuin timanttihioma-aineen. Hiontalämpö siirtyy hartsia sitovaan aineeseen sen kosketuksessa hiomahiukkasen kanssa, jolloin se poltetaan hetkellisen korkean lämpötilan vaikutuksesta ja säilyttää pitovoimansa timanttihioma-aineessa.
4. Eristäminen ja suojaava vaikutus.
Korkeassa lämpötilassa tapahtuvan sintrauksen ja hiomisen aikana pinnoitekerros erottaa ja suojaa timanttia estäen grafitisoitumisen, hapettumisen tai muut kemialliset muutokset.
Tämä artikkeli on peräisin teoksesta "superkovan materiaalin verkosto"