1. Sản xuất kim cương phủ carbide
Nguyên lý là trộn bột kim loại với kim cương, nung nóng đến nhiệt độ cố định và cách nhiệt trong chân không trong một thời gian nhất định. Ở nhiệt độ này, áp suất hơi của kim loại đủ để phủ lên bề mặt kim cương, đồng thời kim loại được hấp phụ lên bề mặt kim cương để tạo thành lớp phủ kim cương.
2. Lựa chọn kim loại phủ
Để lớp phủ kim cương chắc chắn và đáng tin cậy, và để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của thành phần lớp phủ đến lực phủ, kim loại phủ phải được lựa chọn. Chúng ta biết rằng kim cương là một dạng dị hình của C và mạng tinh thể của nó là một tứ diện đều, vì vậy nguyên lý của lớp phủ thành phần kim loại là kim loại có ái lực tốt với cacbon. Theo cách này, trong những điều kiện nhất định, tương tác hóa học xảy ra tại giao diện, tạo thành liên kết hóa học chắc chắn và màng Me-C được hình thành. Lý thuyết thấm và bám dính trong hệ kim cương-kim loại chỉ ra rằng tương tác hóa học chỉ xảy ra khi công bám dính AW> 0 và đạt đến một giá trị nhất định. Các nguyên tố kim loại nhóm B tuần hoàn ngắn trong bảng tuần hoàn, chẳng hạn như Cu, Sn, Ag, Zn, Ge, v.v. có ái lực kém với C và công bám dính thấp và các liên kết được hình thành là các liên kết phân tử không mạnh và không nên được lựa chọn; Các kim loại chuyển tiếp trong bảng tuần hoàn dài như Ti, V, Cr, Mn, Fe, v.v. có lực liên kết lớn với hệ C. Cường độ tương tác của C và kim loại chuyển tiếp tăng theo số electron lớp d nên Ti và Cr thích hợp hơn để phủ kim loại.
3. Thí nghiệm đèn
Ở nhiệt độ 8500C, kim cương không thể đạt tới năng lượng tự do của các nguyên tử than hoạt tính trên bề mặt kim cương và bột kim loại để tạo thành cacbua kim loại, và ít nhất 9000C để đạt được năng lượng cần thiết cho sự hình thành cacbua kim loại. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, nó sẽ tạo ra tổn thất nhiệt khi cháy cho kim cương. Xem xét ảnh hưởng của sai số đo nhiệt độ và các yếu tố khác, nhiệt độ thử nghiệm lớp phủ được đặt ở 9500C. Như có thể thấy từ mối quan hệ giữa thời gian cách điện và tốc độ phản ứng (bên dưới),? Sau khi đạt đến năng lượng tự do của quá trình tạo ra cacbua kim loại, phản ứng diễn ra nhanh chóng và khi cacbua được tạo ra, tốc độ phản ứng sẽ dần chậm lại. Không còn nghi ngờ gì nữa, khi kéo dài thời gian cách điện, mật độ và chất lượng của lớp sẽ được cải thiện, nhưng sau 60 phút, chất lượng của lớp không bị ảnh hưởng nhiều, vì vậy chúng tôi đặt thời gian cách điện là 1 giờ; chân không càng cao thì càng tốt, nhưng bị giới hạn trong các điều kiện thử nghiệm, chúng tôi thường sử dụng 10-3mmHg.
Nguyên lý tăng cường khả năng chèn gói
Kết quả thực nghiệm cho thấy thân phôi cứng hơn kim cương phủ so với kim cương không phủ. Lý do cho khả năng bao hàm mạnh của thân phôi đối với kim cương phủ là, cá nhân tôi thấy, có những khuyết tật bề mặt và vết nứt nhỏ trên bề mặt hoặc bên trong bất kỳ viên kim cương nhân tạo không phủ nào. Do sự hiện diện của những vết nứt nhỏ này, độ bền của kim cương giảm, mặt khác, nguyên tố C của kim cương hiếm khi phản ứng với các thành phần thân phôi. Do đó, thân lốp của kim cương không phủ hoàn toàn là một gói đùn cơ học và loại chèn gói này cực kỳ yếu. Một khi chịu tải, các vết nứt nhỏ nói trên sẽ dẫn đến sự tập trung ứng suất, dẫn đến sự suy giảm khả năng chèn gói. Trường hợp kim cương quá tải thì khác, do lớp mạ của một màng kim loại, các khuyết tật mạng kim cương và vết nứt nhỏ được lấp đầy, một mặt, độ bền của kim cương phủ được tăng lên, mặt khác, được lấp đầy các vết nứt nhỏ, không còn hiện tượng tập trung ứng suất nữa. Quan trọng hơn, sự thẩm thấu của kim loại liên kết vào thân lốp được chuyển đổi thành carbon trên bề mặt kim cương - sự thẩm thấu của các hợp chất. Kết quả là góc thấm ướt kim cương của kim loại liên kết từ hơn 100 độ xuống dưới 500 độ, cải thiện đáng kể khả năng thấm ướt kim cương của kim loại liên kết, biến vỏ kim cương của thân lốp thành vỏ kim cương bằng cách sử dụng gói cơ học đùn ban đầu, tức là liên kết giữa vỏ kim cương và thân lốp, do đó cải thiện đáng kể kết cấu của phôi thai.
Khả năng chèn gói. Đồng thời, chúng tôi cũng tin rằng các yếu tố khác như thông số thiêu kết, kích thước hạt kim cương phủ, cấp độ, kích thước hạt phôi, v.v. đều có tác động nhất định đến lực chèn gói. Áp suất thiêu kết phù hợp có thể làm tăng mật độ nén và cải thiện độ cứng của phôi. Nhiệt độ thiêu kết và thời gian cách nhiệt phù hợp có thể thúc đẩy phản ứng hóa học nhiệt độ cao giữa thành phần thân lốp và kim loại phủ và kim cương, giúp gói liên kết chắc chắn, cấp độ kim cương tốt, cấu trúc tinh thể tương tự, pha tương tự hòa tan, và độ cố định gói tốt hơn.
Trích đoạn Lưu Hiểu Huy
Thời gian đăng: 13-03-2025
