1. Kovametallipinnoitetun timantin tuotanto
Periaate, jossa metallijauhetta sekoitetaan timanttiin, kuumennetaan kiinteään lämpötilaan ja eristetään tietyn ajan tyhjiössä. Tässä lämpötilassa metallin höyrynpaine on riittävä peittämiseen, ja samalla metalli adsorboituu timantin pintaan muodostaen päällystetyn timantin.
2. Pinnoitetun metallin valinta
Jotta timanttipinnoite olisi luja ja luotettava ja jotta pinnoitteen koostumus vaikuttaisi pinnoituslujuuteen paremmin, on valittava pinnoitemetalli. Tiedämme, että timantti on hiilialkio allomorfismi ja sen hila on säännöllinen tetraedri. Metallikoostumuksen pinnoituksen periaate on, että metallilla on hyvä affiniteetti hiileen. Tällä tavoin tietyissä olosuhteissa rajapinnassa tapahtuu kemiallinen vuorovaikutus, joka muodostaa lujan kemiallisen sidoksen ja Me-C-kalvon. Timantti-metalli-järjestelmän tunkeutumis- ja adheesioteoria osoittaa, että kemiallinen vuorovaikutus tapahtuu vain, kun adheesiotyö AW > 0 ja saavuttaa tietyn arvon. Jaksollisen järjestelmän lyhyillä jaksollisilla B-ryhmän metalleilla, kuten Cu, Sn, Ag, Zn, Ge jne., on heikko affiniteetti hiilialkiota kohtaan ja alhainen adheesiotyö. Muodostuneet sidokset ovat molekyylisidoksia, jotka eivät ole vahvoja, eikä niitä tule valita. Pitkän jaksollisen järjestelmän siirtymämetalleilla, kuten Ti, V, Cr, Mn, Fe jne., on suuri adheesiotyö hiilijärjestelmän kanssa. Hiilen ja siirtymämetallien vuorovaikutusvoimakkuus kasvaa d-kerroksen elektronien määrän kasvaessa, joten Ti ja Cr sopivat paremmin metallien peittämiseen.
3. Lamppukoe
8500 °C:n lämpötilassa timantti ei pysty saavuttamaan timantin pinnalla olevien aktiivihiiliatomien ja metallijauheen vapaata energiaa metallikarbidin muodostamiseksi, ja vähintään 9000 °C:n lämpötilassa saavutetaan metallikarbidin muodostumiseen tarvittava energia. Jos lämpötila on kuitenkin liian korkea, timantti menettää lämpöä palaessaan. Lämpötilan mittausvirheen ja muiden tekijöiden vaikutus huomioon ottaen pinnoitteen testilämpötilaksi asetetaan 9500 °C. Kuten eristysajan ja reaktionopeuden välisestä suhteesta (alla) voidaan nähdä,? Kun metallikarbidin muodostumisen vapaa energia on saavutettu, reaktio etenee nopeasti, ja karbidin muodostuessa reaktionopeus hidastuu vähitellen. Ei ole epäilystäkään siitä, että eristysajan pidentyessä kerroksen tiheys ja laatu paranevat, mutta 60 minuutin kuluttua kerroksen laatu ei enää vaikuta merkittävästi, joten asetamme eristysajaksi 1 tunnin; mitä suurempi tyhjiö, sitä parempi, mutta testiolosuhteiden rajoituksin käytämme yleensä 10-3 mmHg.
Paketin sisäosan kyvynparannusperiaate
Kokeelliset tulokset osoittavat, että sikiö on vahvempi pinnoitetulle timantille kuin pinnoittamattomalle timantille. Syynä sikiöosan voimakkaaseen sulkeutumiskykyyn pinnoitettuun timanttiin on se, että pinnoittamattomien keinotekoisten timanttien pinnalla tai sisällä on pintavaurioita ja mikrohalkeamia. Näiden mikrohalkeamien vuoksi timantin lujuus heikkenee, ja toisaalta timantin C-alkuaine reagoi harvoin sikiöosan osien kanssa. Siksi pinnoittamattomasta timantista valmistettu rengasrunko on puhtaasti mekaanisesti puristettu pakkaus, ja tämäntyyppinen pakkaus on erittäin heikko. Kuormituksen jälkeen edellä mainitut mikrohalkeamat johtavat jännityksen keskittymiseen, mikä johtaa pakkausrakenteen kyvyn heikkenemiseen. Ylikuormitetun timantin tapaus on erilainen, sillä metallikalvon pinnoituksen ansiosta timantin hilavauriot ja mikrohalkeamat täyttyvät, ja pinnoitetun timantin lujuus kasvaa, ja toisaalta mikrohalkeamien täyttyessä jännityksen keskittymisilmiötä ei enää esiinny. Vielä tärkeämpää on, että renkaan runkoon sitoutuneen metallin tunkeutuminen muuttuu timantin pinnalla olevaksi hiileksi, mikä johtaa yhdisteiden tunkeutumiseen. Tuloksena on sidosmetallin ja timantin kostutuskulman nousu yli 100 asteesta alle 500 asteeseen, mikä parantaa huomattavasti sidosmetallin suorituskykyä timantin kostutuksessa ja tekee alkuperäisen puristusmekaanisen pakkauksen asettamasta timanttipeitepakkauksesta sidospakkauksen, joka yhdistää timantin ja renkaan rungon, mikä parantaa merkittävästi sikiön kehon kuntoa.
Pakkauksen kiinnityskyky. Samalla uskomme myös, että muut tekijät, kuten sintrausparametrit, päällystetyn timantin hiukkaskoko, laatu, sikiön rungon hiukkaskoko ja niin edelleen, vaikuttavat tiettyyn vaikutukseen pakkauskoon kiinnitysvoimaan. Sopiva sintrauspaine voi lisätä puristustiheyttä ja parantaa sikiön rungon kovuutta. Sopiva sintrauslämpötila ja eristysaika voivat edistää renkaan rungon koostumuksen ja päällystetyn metallin ja timantin välistä korkean lämpötilan kemiallista reaktiota, jolloin sidospakkaus kovettuu tiukasti, timantin laatu on hyvä, kiderakenne on samanlainen, samanlainen faasi on liukoinen ja pakkaus kovettuu paremmin.
Ote Liu Xiaohuista
Julkaisun aika: 13.3.2025
