1. Výroba diamantu s karbidovým povlakem
Princip spočívá ve smíchání kovového prášku s diamantem, zahřátí na pevnou teplotu a izolaci po určitou dobu ve vakuu. Při této teplotě je tlak par kovu dostatečný pro pokrytí a zároveň se kov adsorbuje na povrchu diamantu za vzniku potaženého diamantu.
2. Výběr povlakovaného kovu
Aby byl diamantový povlak pevný a spolehlivý a aby bylo možné lépe pochopit vliv složení povlaku na sílu povlaku, je nutné zvolit kov povlaku. Víme, že diamant je alomorfismus uhlíku (C) a jeho mřížka je pravidelný tetraedr, takže princip povlakování kovového složení spočívá v tom, že kov má dobrou afinitu k uhlíku. Tímto způsobem za určitých podmínek dochází k chemické interakci na rozhraní, čímž vzniká pevná chemická vazba a vzniká membrána Me-C. Teorie infiltrace a adheze v systému diamant-kov ukazuje, že k chemické interakci dochází pouze tehdy, když adhezní práce AW > 0 a dosáhne určité hodnoty. Krátkoperiodické kovové prvky skupiny B v periodické tabulce, jako jsou Cu, Sn, Ag, Zn, Ge atd., mají nízkou afinitu k uhlíku a nízkou adhezní práci a vytvořené vazby jsou molekulární vazby, které nejsou silné a neměly by být vybírány; Přechodné kovy v dlouhé periodické tabulce, jako jsou Ti, V, Cr, Mn, Fe atd., vykazují velkou adhezní práci se systémem C. Interakční síla C a přechodných kovů se zvyšuje s počtem elektronů vrstvy d, takže Ti a Cr jsou vhodnější pro krycí kovy.
3. Experiment s lampou
Při teplotě 8500 °C diamant nedosáhne volné energie atomů aktivního uhlíku na povrchu diamantu a kovového prášku pro tvorbu karbidu kovu a alespoň 9000 °C pro dosažení energie potřebné pro tvorbu karbidu kovu. Pokud je však teplota příliš vysoká, dojde k tepelným ztrátám diamantu v důsledku spalování. Vzhledem k vlivu chyby měření teploty a dalších faktorů je teplota testu povlaku stanovena na 9500 °C. Jak je patrné ze vztahu mezi dobou izolace a rychlostí reakce (níže), po dosažení volné energie pro tvorbu karbidu kovu probíhá reakce rychle a s tvorbou karbidu se rychlost reakce postupně zpomaluje. Není pochyb o tom, že s prodloužením doby izolace se hustota a kvalita vrstvy zlepší, ale po 60 minutách už kvalita vrstvy není výrazně ovlivněna, proto nastavujeme dobu izolace na 1 hodinu; čím vyšší je vakuum, tím lépe, ale v omezeném rozsahu zkušebních podmínek obvykle používáme 10-3 mmHg.
Princip vylepšení schopnosti vloženého balíčku
Experimentální výsledky ukazují, že plodové těleso je pevnější vůči potaženému diamantu než nepotažený diamant. Důvodem silné inkluzní schopnosti plodového tělesa vůči potaženému diamantu je to, že na povrchu nebo uvnitř jakéhokoli nepotaženého umělého diamantu se osobně vyskytují povrchové vady a mikrotrhliny. Kvůli přítomnosti těchto mikrotrhlin se pevnost diamantu snižuje, na druhou stranu prvek C diamantu zřídka reaguje se složkami plodového tělesa. Proto je tělo pneumatiky z nepotaženého diamantu čistě mechanicky extrudované balení a tento typ příbalového letáku je extrémně slabý. Po zatížení vedou výše uvedené mikrotrhliny ke koncentraci napětí, což má za následek snížení inkluzní schopnosti příbalového letáku. Případ nadloží diamantu je jiný, díky pokovení kovovou vrstvou se defekty diamantové mřížky a mikrotrhliny vyplní, čímž se na jedné straně zvýší pevnost potaženého diamantu, na druhé straně po vyplnění mikrotrhlin již nedochází ke koncentraci napětí. Ještě důležitější je, že infiltrace lepeného kovu v těle pneumatiky se přemění na uhlík na povrchu diamantu, tedy na infiltraci sloučenin. Výsledkem je, že úhel smáčení lepeného kovu na diamantu se zvýší z více než 100° na méně než 500°, což výrazně zlepší smáčení lepeného kovu diamantem a zvýší jeho pevnost v tahu. Krycí diamantový obal se tak díky původnímu mechanickému extrudování promění v lepený obal, a to spojení krycího diamantu s tělem pneumatiky, čímž se výrazně zlepší vlastnosti těla pneumatiky.
Schopnost vkládání obalu. Zároveň se domníváme, že na sílu vkládání obalu mají určitý vliv i další faktory, jako jsou parametry slinování, velikost částic potaženého diamantu, jeho třída, velikost částic plodového tělesa atd. Vhodný tlak slinování může zvýšit hustotu lisování a zlepšit tvrdost plodového tělesa. Vhodná teplota slinování a doba izolace mohou podpořit vysokoteplotní chemickou reakci mezi složením tělesa pneumatiky, potaženým kovem a diamantem, takže spojovací obal je pevně zaschlý, diamant má dobrou třídu, podobnou krystalovou strukturu, podobnou rozpustnost fází a obal lépe zaschne.
Výňatek z Liu Xiaohui
Čas zveřejnění: 13. března 2025
