1. 炭化物コーティングダイヤモンドの製造
金属粉末とダイヤモンドを混合し、一定温度まで加熱した後、真空下で一定時間保温する。この温度では、金属の蒸気圧が被覆に十分なレベルに達し、同時に金属がダイヤモンド表面に吸着して被覆ダイヤモンドが形成される。
2. コーティングされた金属の選択
ダイヤモンドコーティングを強固で信頼性の高いものにし、コーティング組成がコーティング力に及ぼす影響をよりよく理解するためには、コーティング金属を選択する必要があります。ダイヤモンドはCの同形であり、その格子は正四面体であるため、金属組成をコーティングする原理は、金属が炭素に対して良好な親和性を持つことです。このようにして、特定の条件下では、界面で化学反応が起こり、強固な化学結合が形成され、Me-C膜が形成されます。ダイヤモンド-金属系における浸透および接着理論は、接着仕事AW>0が一定の値に達した場合にのみ化学反応が起こることを指摘しています。周期表の短周期B族金属元素、例えばCu、Sn、Ag、Zn、Geなどは、Cに対する親和性が低く、接着仕事も低いため、形成される結合は強くない分子結合であり、選択すべきではありません。長周期表の遷移金属、例えばTi、V、Cr、Mn、Feなどは、C系との接着力が非常に強い。Cと遷移金属の相互作用の強さはd軌道電子の数とともに増加するため、TiとCrは被覆金属としてより適している。
3. ランプ実験
8500℃の温度では、ダイヤモンドはダイヤモンド表面の活性炭原子と金属粉末の自由エネルギーに達して金属炭化物を形成することができず、金属炭化物の形成に必要なエネルギーを得るには少なくとも9000℃が必要です。しかし、温度が高すぎると、ダイヤモンドに熱による燃焼損失が生じます。温度測定誤差やその他の要因の影響を考慮して、コーティング試験温度は9500℃に設定されています。絶縁時間と反応速度の関係（下記）からわかるように、金属炭化物生成の自由エネルギーに達すると、反応は急速に進行し、炭化物の生成に伴って反応速度は徐々に遅くなります。絶縁時間を延長すると、層の密度と品質が向上することは間違いありませんが、60分後には層の品質に大きな影響がないため、絶縁時間を1時間に設定しました。真空度が高いほど良いですが、試験条件に制限されるため、一般的には10-3mmHgを使用します。
パッケージ挿入機能強化原理
実験結果によると、コーティングされたダイヤモンドは、コーティングされていないダイヤモンドよりも、ダイヤモンド本体の強度が高いことが示されています。コーティングされたダイヤモンドに対するダイヤモンド本体の強い包接能力の理由は、コーティングされていない人工ダイヤモンドの表面または内部に表面欠陥や微細亀裂が存在するためです。これらの微細亀裂の存在により、ダイヤモンドの強度が低下し、一方で、ダイヤモンドのC元素はダイヤモンド本体の成分とほとんど反応しません。したがって、コーティングされていないダイヤモンドの本体は純粋に機械的な押し出しパッケージであり、この種のパッケージの挿入は非常に弱いです。負荷がかかると、上記の微細亀裂が応力集中を引き起こし、パッケージの挿入能力が低下します。被覆ダイヤモンドの場合は異なり、金属膜のメッキにより、ダイヤモンド格子欠陥と微細亀裂が埋められ、一方ではコーティングされたダイヤモンドの強度が増加し、他方では微細亀裂が埋められるため、応力集中現象はなくなります。さらに重要なことに、タイヤ本体への結合金属の浸透は、ダイヤモンド表面の炭素化合物の浸透に変換されます。その結果、ダイヤモンドに対する結合金属の濡れ角は100°以上から500°未満に減少し、ダイヤモンドに対する結合金属の濡れ性が大幅に向上し、タイヤ本体を覆うダイヤモンドパッケージが、従来の押出成形による機械的パッケージから結合パッケージへと変化し、すなわち、ダイヤモンドとタイヤ本体が結合し、それによってタイヤ本体の密着性が大幅に向上します。
パッケージの挿入能力。同時に、焼結パラメータ、コーティングされたダイヤモンド粒子のサイズ、グレード、胎児体の粒子サイズなどの他の要因もパッケージ挿入力に一定の影響を与えると考えています。適切な焼結圧力は、圧縮密度を高め、胎児体の硬度を向上させることができます。適切な焼結温度と保温時間は、タイヤ本体の組成とコーティングされた金属およびダイヤモンドの高温化学反応を促進し、結合パッケージをしっかりと固定し、ダイヤモンドのグレードが良好で、結晶構造が類似しており、類似相が溶解し、パッケージセットがより良くなります。
劉暁輝より抜粋
投稿日時：2025年3月13日
