1. Karbür kaplı elmas üretimi
Metal tozunun elmasla karıştırılması, belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılması ve belirli bir süre vakum altında yalıtılması prensibine dayanmaktadır. Bu sıcaklıkta, metalin buhar basıncı kaplama için yeterlidir ve aynı zamanda metal, elmas yüzeyine adsorbe olarak kaplanmış bir elmas oluşturur.
2. Kaplamalı metal seçimi
Elmas kaplamanın sağlam ve güvenilir olması ve kaplama bileşiminin kaplama kuvveti üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için, kaplama metalinin seçimi yapılmalıdır. Elmasın C'nin bir allomorfizmi olduğunu ve kafesinin düzenli bir tetrahedron olduğunu biliyoruz, bu nedenle kaplama metal bileşiminin prensibi, metalin karbona karşı iyi bir afiniteye sahip olmasıdır. Bu şekilde, belirli koşullar altında, arayüzde kimyasal etkileşim meydana gelir, sağlam bir kimyasal bağ oluşur ve bir Me-C membranı oluşur. Elmas-metal sistemindeki infiltrasyon ve yapışma teorisi, kimyasal etkileşimin yalnızca yapışma işi AW> 0 olduğunda ve belirli bir değere ulaştığında meydana geldiğini belirtir. Periyodik tablodaki kısa periyodik B grubu metal elementleri, örneğin Cu, Sn, Ag, Zn, Ge vb., C'ye karşı zayıf afiniteye ve düşük yapışma işine sahiptir ve oluşan bağlar güçlü olmayan moleküler bağlardır ve seçilmemelidir; Uzun periyodik tablodaki Ti, V, Cr, Mn, Fe gibi geçiş metalleri, C sistemiyle büyük bir yapışma gücüne sahiptir. C ve geçiş metalleri arasındaki etkileşim gücü, d katmanı elektronlarının sayısı arttıkça artar; bu nedenle Ti ve Cr, kaplama metalleri için daha uygundur.
3. Lamba deneyi
8500°C sıcaklıkta, elmas yüzeyindeki aktif karbon atomlarının ve metal tozunun metal karbür oluşturmak için gereken serbest enerjisine ulaşamaz ve metal karbür oluşumu için gereken enerjiye ulaşmak için en az 9000°C gereklidir. Ancak, sıcaklık çok yüksek olursa, elmasa termal yanma kaybı meydana gelir. Sıcaklık ölçüm hatası ve diğer faktörlerin etkisini göz önünde bulundurarak, kaplama test sıcaklığı 9500°C olarak ayarlanmıştır. Yalıtım süresi ve reaksiyon hızı arasındaki ilişkiden (aşağıda) görülebileceği gibi, metal karbür oluşumunun serbest enerjisine ulaşıldıktan sonra reaksiyon hızla ilerler ve karbür oluşumuyla birlikte reaksiyon hızı kademeli olarak yavaşlar. Yalıtım süresinin uzamasıyla tabakanın yoğunluğunun ve kalitesinin artacağı şüphesizdir, ancak 60 dakikadan sonra tabakanın kalitesi büyük ölçüde etkilenmez, bu nedenle yalıtım süresini 1 saat olarak belirledik; vakum ne kadar yüksek olursa o kadar iyidir, ancak test koşullarıyla sınırlı olarak genellikle 10-3 mmHg kullanıyoruz.
Paket içine yerleştirme yeteneği geliştirme prensibi
Deneysel sonuçlar, kaplamalı elmasın, kaplamasız elmasa göre daha güçlü bir şekilde emildiğini göstermektedir. Kaplamalı elmasın emildiği elmasın bu kadar güçlü bir şekilde emilmesinin nedeni, kaplamasız yapay elmasların yüzeyinde veya içinde yüzey kusurları ve mikro çatlaklar bulunmasıdır. Bu mikro çatlakların varlığı nedeniyle elmasın mukavemeti azalırken, elmasın C elementi emildiği elmasın bileşenleriyle nadiren reaksiyona girer. Bu nedenle, kaplamasız elmasın emildiği elmas tamamen mekanik bir ekstrüzyon paketidir ve bu tür bir paket son derece zayıftır. Yük altında, yukarıdaki mikro çatlaklar gerilim yoğunlaşmasına yol açarak paketin emildiği elmasın dayanıklılığının azalmasına neden olur. Üstten kaplamalı elmas durumunda ise durum farklıdır; metal bir film kaplama sayesinde elmas kafes kusurları ve mikro çatlaklar doldurulur, bir yandan kaplamalı elmasın mukavemeti artarken, diğer yandan mikro çatlaklar doldurulduğu için artık gerilim yoğunlaşması olayı yaşanmaz. Daha da önemlisi, lastik gövdesindeki yapıştırılmış metalin sızması, elmas yüzeyindeki karbon bileşiklerinin sızmasına dönüştürülür. Sonuç olarak, yapıştırılmış metalin elmas üzerindeki ıslatma açısı 100°'den fazladan 500°'nin altına düşer, bu da yapıştırılmış metalin elmasla ıslatılmasını büyük ölçüde iyileştirir ve orijinal ekstrüzyon mekanik paketinden yapıştırma paketine, yani kaplama elmas ve lastik gövdesinin bağlanmasına olanak tanır, böylece lastik gövdesinin yapışması önemli ölçüde iyileştirilir.
Paket yerleştirme yeteneği. Aynı zamanda, sinterleme parametreleri, kaplanmış elmas parçacık boyutu, kalitesi, fetüs gövdesi parçacık boyutu gibi diğer faktörlerin de paket yerleştirme kuvveti üzerinde belirli bir etkisi olduğuna inanıyoruz. Uygun sinterleme basıncı, presleme yoğunluğunu artırabilir ve fetüs gövdesinin sertliğini iyileştirebilir. Uygun sinterleme sıcaklığı ve yalıtım süresi, lastik gövdesi bileşimi ile kaplanmış metal ve elmasın yüksek sıcaklık kimyasal reaksiyonunu teşvik ederek, bağ paketinin sıkıca yerleşmesini, elmas kalitesinin iyi olmasını, kristal yapısının benzer olmasını, benzer fazın çözünebilir olmasını ve paket yerleştirmenin daha iyi olmasını sağlayabilir.
Liu Xiaohui'den alıntı
Yayın tarihi: 13 Mart 2025
