1. Produção de diamante revestido com carboneto
O princípio consiste em misturar pó metálico com diamante, aquecer a uma temperatura fixa e manter a mistura sob vácuo por um determinado período. Nessa temperatura, a pressão de vapor do metal é suficiente para revestir o diamante, que então é adsorvido em sua superfície, formando um diamante revestido.
2. Seleção de metal revestido
Para tornar o revestimento de diamante firme e confiável, e para melhor compreender a influência da composição do revestimento na sua força de adesão, é necessário selecionar cuidadosamente o metal de revestimento. Sabemos que o diamante é um alomorfismo do carbono (C) e sua estrutura cristalina é um tetraedro regular; portanto, o princípio da composição metálica do revestimento baseia-se na boa afinidade do metal com o carbono. Dessa forma, sob certas condições, ocorre interação química na interface, formando uma ligação química forte e uma membrana Me-C. A teoria de infiltração e adesão no sistema diamante-metal indica que a interação química ocorre somente quando o trabalho de adesão (AW) é maior que zero e atinge um determinado valor. Os elementos metálicos do grupo B da tabela periódica, como cobre (Cu), estanho (Sn), prata (Ag), zinco (Zn), germânio (Ge), etc., possuem baixa afinidade com o carbono e baixo trabalho de adesão, e as ligações formadas são ligações moleculares fracas, não devendo, portanto, ser escolhidas para esse fim. Os metais de transição da longa tabela periódica, como Ti, V, Cr, Mn, Fe, etc., apresentam grande afinidade com o sistema do carbono. A intensidade da interação entre o carbono e os metais de transição aumenta com o número de elétrons da camada d, tornando o Ti e o Cr mais adequados para revestimento.
3. Experimento com lâmpada
A uma temperatura de 8500°C, o diamante não consegue atingir a energia livre necessária para que os átomos de carbono ativados em sua superfície e o pó metálico formem carboneto metálico, sendo necessária uma temperatura de pelo menos 9000°C para alcançar a energia necessária para a formação do carboneto metálico. No entanto, se a temperatura for muito alta, ocorrerá queima térmica do diamante. Considerando a influência do erro de medição da temperatura e outros fatores, a temperatura de teste do revestimento foi definida em 9500°C. Como pode ser observado na relação entre o tempo de isolamento e a velocidade de reação (abaixo), após atingir a energia livre necessária para a geração de carboneto metálico, a reação ocorre rapidamente e, com a geração de carboneto, a taxa de reação diminui gradualmente. Não há dúvida de que, com o aumento do tempo de isolamento, a densidade e a qualidade da camada melhorarão, mas após 60 minutos, a qualidade da camada não é significativamente afetada, portanto, definimos o tempo de isolamento em 1 hora; quanto maior o vácuo, melhor, mas limitado pelas condições do teste, geralmente utilizamos 10⁻³ mmHg.
princípio de aprimoramento da capacidade de inserção de pacotes
Os resultados experimentais mostram que o corpo fetal apresenta maior resistência ao diamante revestido do que ao diamante não revestido. A razão para a forte capacidade de inclusão do corpo fetal no diamante revestido reside no fato de que, pessoalmente, existem defeitos superficiais e microfissuras na superfície ou no interior de qualquer diamante artificial não revestido. Devido à presença dessas microfissuras, a resistência do diamante diminui; por outro lado, o elemento carbono do diamante raramente reage com os componentes do corpo fetal. Portanto, o corpo do diamante não revestido funciona puramente como um invólucro de extrusão mecânica, e esse tipo de inserto é extremamente frágil. Sob carga, as microfissuras mencionadas levam à concentração de tensão, resultando na diminuição da capacidade de inserção do inserto. O caso do diamante revestido é diferente: devido à deposição de uma película metálica, os defeitos da estrutura cristalina do diamante e as microfissuras são preenchidos. Por um lado, a resistência do diamante revestido aumenta; por outro, com o preenchimento das microfissuras, não ocorre mais o fenômeno de concentração de tensão. Mais importante ainda, a infiltração do metal ligado na carcaça do pneu é convertida em compostos de carbono na superfície do diamante. O resultado é que o ângulo de contato do metal ligado com o diamante diminui de mais de 100° para menos de 50°, melhorando significativamente a aderência do metal ao diamante. Isso faz com que a carcaça do pneu, antes composta por revestimento de diamante extrudado mecanicamente, se transforme em uma carcaça unida, ou seja, o revestimento de diamante se une à carcaça do pneu, melhorando significativamente a resistência da carcaça.
Capacidade de inserção da embalagem. Ao mesmo tempo, acreditamos que outros fatores, como parâmetros de sinterização, tamanho e grau das partículas de diamante revestidas, tamanho das partículas do material de revestimento e outros, também influenciam a força de inserção da embalagem. A pressão de sinterização adequada pode aumentar a densidade de compressão e melhorar a dureza do material de revestimento. A temperatura e o tempo de sinterização adequados podem promover a reação química em alta temperatura entre a composição do material de revestimento e o metal e diamante revestidos, resultando em uma fixação firme da embalagem, boa qualidade do diamante, estrutura cristalina semelhante, fases semelhantes e melhor fixação da embalagem.
Trecho de Liu Xiaohui
Data da publicação: 13/03/2025
