1. Producción de diamante recubierto de carburo
El principio consiste en mezclar polvo metálico con diamante, calentarlo a una temperatura fija y aislarlo al vacío durante un tiempo determinado. A esta temperatura, la presión de vapor del metal es suficiente para cubrirlo y, al mismo tiempo, el metal se adsorbe en la superficie del diamante para formar un diamante recubierto.
2. Selección del metal revestido
Para que el recubrimiento de diamante sea firme y confiable, y para comprender mejor la influencia de la composición del recubrimiento en la fuerza de recubrimiento, se debe seleccionar el metal de recubrimiento. Sabemos que el diamante es un alomorfismo de C, y su red es un tetraedro regular, por lo que el principio del recubrimiento de la composición metálica es que el metal tiene una buena afinidad por el carbono. De esta manera, bajo ciertas condiciones, la interacción química ocurre en la interfaz, formando un enlace químico firme, y se forma una membrana Me-C. La teoría de infiltración y adhesión en el sistema diamante-metal señala que la interacción química ocurre solo cuando el trabajo de adhesión AW > 0 y alcanza un cierto valor. Los elementos metálicos del grupo B de período corto en la tabla periódica, como Cu, Sn, Ag, Zn, Ge, etc. tienen poca afinidad por C y bajo trabajo de adhesión, y los enlaces formados son enlaces moleculares que no son fuertes y no deben seleccionarse; Los metales de transición en la tabla periódica larga, como Ti, V, Cr, Mn, Fe, etc., tienen un gran trabajo de adhesión con el sistema de C. La fuerza de interacción de C y los metales de transición aumenta con el número de electrones de la capa d, por lo que Ti y Cr son más adecuados para cubrir metales.
3. Experimento con lámpara
A una temperatura de 8500 °C, el diamante no puede alcanzar la energía libre de los átomos de carbón activado en su superficie y el polvo metálico para formar carburo metálico, y al menos 9000 °C para alcanzar la energía necesaria para la formación de carburo metálico. Sin embargo, una temperatura demasiado alta producirá pérdidas por combustión térmica en el diamante. Considerando la influencia del error de medición de temperatura y otros factores, la temperatura de prueba de recubrimiento se establece en 9500 °C. Como se puede observar en la relación entre el tiempo de aislamiento y la velocidad de reacción (abajo),? Tras alcanzar la energía libre de generación de carburo metálico, la reacción avanza rápidamente, y con la generación de carburo, la velocidad de reacción se ralentiza gradualmente. Sin duda, al extender el tiempo de aislamiento, la densidad y la calidad de la capa mejorarán, pero después de 60 minutos, la calidad de la capa no se ve afectada significativamente, por lo que establecemos el tiempo de aislamiento en 1 hora; cuanto mayor sea el vacío, mejor, pero limitado a las condiciones de prueba, generalmente utilizamos 10-3 mmHg.
Principio de mejora de la capacidad de inserción del paquete
Los resultados experimentales muestran que el cuerpo fetal es más resistente al diamante recubierto que al diamante sin recubrir. La razón de esta alta capacidad de adhesión del cuerpo fetal al diamante recubierto radica en que, personalmente, existen defectos superficiales y microfisuras en la superficie o el interior de cualquier diamante artificial sin recubrir. Debido a la presencia de estas microfisuras, la resistencia del diamante disminuye; por otro lado, el elemento C del diamante rara vez reacciona con los componentes del cuerpo fetal. Por lo tanto, el cuerpo del diamante sin recubrir es puramente un paquete de extrusión mecánica, y este tipo de inserto es extremadamente débil. Una vez sometida a carga, las microfisuras mencionadas anteriormente provocarán la concentración de tensiones, lo que resultará en la disminución de la capacidad del inserto. El caso del diamante sobrecargado es diferente: debido al recubrimiento de una película metálica, los defectos de la red del diamante y las microfisuras se rellenan; por un lado, la resistencia del diamante recubierto aumenta; por otro lado, al rellenarse las microfisuras, ya no se produce el fenómeno de concentración de tensiones. Más importante aún, la infiltración del metal adherido en la carrocería del neumático se transforma en carbono en la superficie del diamante. Esto se traduce en la infiltración de compuestos. El ángulo de humectación del metal adherido al diamante ha disminuido de más de 100° a menos de 500°, lo que mejora considerablemente la humectación del metal adherido al diamante. El paquete de recubrimiento de diamante, fijado por el paquete mecánico de extrusión original, forma el paquete de unión, es decir, la unión entre el diamante y la carrocería del neumático, mejorando significativamente la estructura fetal.
Capacidad de inserción del paquete. Asimismo, creemos que otros factores, como los parámetros de sinterización, el tamaño de las partículas de diamante recubierto, la calidad y el tamaño de las partículas del cuerpo fetal, entre otros, influyen en la fuerza de inserción del paquete. Una presión de sinterización adecuada puede aumentar la densidad de prensado y mejorar la dureza del cuerpo fetal. Una temperatura de sinterización y un tiempo de aislamiento adecuados pueden promover la reacción química a alta temperatura entre la composición del cuerpo del neumático, el metal recubierto y el diamante, lo que garantiza una unión firme del paquete, una buena calidad del diamante, una estructura cristalina similar, una fase similar soluble y una mejor fijación del paquete.
Extracto de Liu Xiaohui
Hora de publicación: 13 de marzo de 2025
