مبدأ طبقة التغطية الماسية لتحسين قدرة العبوة الداخلية

1. إنتاج الماس المغطى بالكربيد

مبدأ خلط مسحوق المعدن مع الماس، وتسخينه إلى درجة حرارة ثابتة، وعزله تحت الفراغ لفترة زمنية محددة. عند هذه الدرجة، يكون ضغط بخار المعدن كافيًا للتغطية، وفي الوقت نفسه، يُمتص المعدن على سطح الماس ليشكل طبقة من الماس.

2. اختيار المعدن المطلي

من أجل جعل طلاء الماس ثابتًا وموثوقًا به، وفهم تأثير تركيبة الطلاء على قوة الطلاء بشكل أفضل، يجب اختيار معدن الطلاء. نحن نعلم أن الماس هو شكل متماثل لـ C، وشبكته عبارة عن رباعي السطوح منتظم، وبالتالي فإن مبدأ طلاء تركيبة المعدن هو أن المعدن لديه تقارب جيد للكربون. وبهذه الطريقة، في ظل ظروف معينة، يحدث تفاعل كيميائي عند الواجهة، مما يشكل رابطة كيميائية قوية، ويتشكل غشاء Me-C. تشير نظرية التسلل والالتصاق في نظام الماس المعدني إلى أن التفاعل الكيميائي يحدث فقط عندما يكون عمل الالتصاق AW> 0 ويصل إلى قيمة معينة. العناصر المعدنية للمجموعة الدورية القصيرة B في الجدول الدوري، مثل Cu و Sn و Ag و Zn و Ge وما إلى ذلك، لها تقارب ضعيف لـ C وعمل التصاق منخفض، والروابط المتكونة هي روابط جزيئية ليست قوية ويجب عدم اختيارها؛ تتمتع المعادن الانتقالية في الجدول الدوري الطويل، مثل Ti وV وCr وMn وFe وما إلى ذلك، بقدرة التصاق كبيرة مع نظام C. تزداد قوة التفاعل بين C والمعادن الانتقالية مع عدد الإلكترونات في الطبقة d، لذا فإن Ti وCr أكثر ملاءمة لتغطية المعادن.

3. تجربة المصباح

عند درجة حرارة 8500 درجة مئوية، لا يمكن للماس الوصول إلى الطاقة الحرة لذرات الكربون المنشط على سطح الماس ومسحوق المعدن لتكوين كربيد المعدن، وعلى الأقل 9000 درجة مئوية لتحقيق الطاقة اللازمة لتكوين كربيد المعدن. ومع ذلك، إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية، فسوف تنتج فقدانًا حراريًا للاحتراق للماس. بالنظر إلى تأثير خطأ قياس درجة الحرارة والعوامل الأخرى، يتم ضبط درجة حرارة اختبار الطلاء على 9500 درجة مئوية. كما يمكن رؤيته من العلاقة بين وقت العزل وسرعة التفاعل (أدناه)،؟ بعد الوصول إلى الطاقة الحرة لتوليد كربيد المعدن، يستمر التفاعل بسرعة، ومع توليد الكربيد، سيتباطأ معدل التفاعل تدريجيًا. ليس هناك شك في أنه مع تمديد وقت العزل، ستتحسن كثافة وجودة الطبقة، ولكن بعد 60 دقيقة، لا تتأثر جودة الطبقة بشكل كبير، لذلك نضبط وقت العزل على ساعة واحدة؛ كلما زاد الفراغ، كان ذلك أفضل، ولكن يقتصر على ظروف الاختبار، نستخدم عمومًا 10-3 مم زئبق.

مبدأ تعزيز قدرة إدراج الحزمة

أظهرت النتائج التجريبية أن الجسم الجنيني أقوى على الماس المغطى منه على الماس غير المغطى. ويعود سبب قوة امتصاص الجسم الجنيني للماس المغطى إلى وجود عيوب سطحية وشقوق دقيقة على سطح أو داخل أي ماسة صناعية غير مغلفة. ونتيجةً لوجود هذه الشقوق الدقيقة، تقل قوة الماس، ومن ناحية أخرى، نادرًا ما يتفاعل عنصر الكربون في الماس مع مكونات الجسم الجنيني. لذلك، فإن جسم إطار الماس غير المغطى عبارة عن عبوة بثق ميكانيكية بحتة، وهذا النوع من العبوات ضعيف للغاية. فبمجرد التحميل، ستؤدي الشقوق الدقيقة المذكورة أعلاه إلى تركيز الإجهاد، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة العبوة على الالتصاق. أما حالة الماس المثقل فتختلف، فبسبب طلاء طبقة معدنية، تُملأ عيوب شبكة الماس والشقوق الدقيقة، مما يزيد من قوة الماس المغطى، ومن ناحية أخرى، عند امتلائه بالشقوق الدقيقة، تختفي ظاهرة تركيز الإجهاد. الأهم من ذلك، أن تسلل المعدن الملتصق في جسم الإطار يتحول إلى كربون على سطح الماس، مما يؤدي إلى تسلل المركبات. والنتيجة هي أن زاوية ترطيب المعدن الملتصق بالماس من أكثر من 100 درجة مئوية إلى أقل من 500 درجة مئوية، مما يُحسّن بشكل كبير من ترطيب الماس، ويجعل جسم الإطار من حزمة الماس المغطاة مُثبتًا بواسطة حزمة البثق الميكانيكية الأصلية في حزمة الترابط، أي رابطة الماس المغطاة بجسم الإطار، مما يُحسّن بشكل كبير من هيكل الإطار.

قدرة إدخال العبوة. في الوقت نفسه، نعتقد أن عوامل أخرى، مثل معلمات التلبيد، وحجم جسيمات الماس المطلي، ودرجة الجودة، وحجم جسيمات جسم الجنين، وغيرها، تؤثر بشكل معين على قوة إدخال العبوة. يمكن لضغط التلبيد المناسب أن يزيد من كثافة الضغط ويحسن صلابة جسم الجنين. كما أن درجة حرارة التلبيد المناسبة ومدة العزل تعزز التفاعل الكيميائي عالي الحرارة بين تركيب جسم الإطار والمعدن المطلي والماس، مما يضمن تماسك العبوة، ودرجة جودة الماس، وتشابه البنية البلورية، وقابلية الذوبان في الطور المماثل، وتماسك العبوة بشكل أفضل.

مقتطف من ليو شياو هوي