השפעת טיפול ציפוי פני השטח של יהלום

1. הקונספט של ציפוי פני שטח ביהלום

ציפוי פני שטח של יהלום מתייחס לשימוש בטכנולוגיית טיפול פני שטח על פני שטח של יהלום המצופה בשכבה של סרט של חומרים אחרים. כחומר ציפוי, בדרך כלל מתכת (כולל סגסוגת), כגון נחושת, ניקל, טיטניום, מוליבדן, נחושת בדיל סגסוגת טיטניום, סגסוגת ניקל קובלט, סגסוגת ניקל קובלט זרחן וכו'; חומר ציפוי מכיל גם חומרים לא מתכתיים מסוימים, כגון קרמיקה, טיטניום קרביד, טיטניום אמוניה וחומרים קשים עקשן אחרים. כאשר חומר הציפוי הוא מתכת, ניתן לכנות זאת גם מטלציה של פני שטח יהלום.

מטרת ציפוי פני השטח היא להעניק לחלקיקי היהלום תכונות פיזיקליות וכימיות מיוחדות, על מנת לשפר את יעילות השימוש שלהם. לדוגמה, השימוש בגלגל שחיקה מצופה פני השטח של יהלום, המכיל שרף שיוף, מאריך משמעותית את חיי השירות שלו.

2. סיווג שיטת ציפוי פני השטח

סיווג שיטות טיפול פני שטח תעשייתיות, ראו את האיור למטה, אשר יושמו בפועל בשיטת ציפוי פני שטח שוחקים במיוחד. הפופולריות יותר היא בעיקר ציפוי כימי רטוב (ללא ציפוי אלקטרוליזה) וציפוי, ציפוי יבש (הידוע גם כציפוי ואקום) בשיטת שקיעת אדים כימית (CVD) ושקיעת אדים פיזיקלית (PVD), כולל שיטת סינטור נוזלי של אבקת מתכות ואקום, נמצאת בשימוש מעשי.

 

3. עובי הציפוי מייצג את השיטה

מכיוון שקשה לקבוע באופן ישיר את עובי הציפוי של פני השטח של חלקיקי יהלום שוחקים, הוא מבוטא בדרך כלל כעלייה במשקל (%). ישנן שתי שיטות לייצוג עלייה במשקל:

כאשר A הוא עלייה במשקל (%); G1 הוא משקל הטחינה לפני הציפוי; G2 הוא משקל הציפוי; G הוא המשקל הכולל (G=G1 + G2)

4. השפעת ציפוי פני השטח של יהלום על ביצועי כלי יהלום

בכלי יהלום העשויים מ-Fe, Cu, Co ו-Ni, חלקיקי היהלום יכולים להיות משולבים מכנית רק במטריצת חומר הקישור בגלל חוסר זיקה כימית של חומר הקישור הנ"ל וחוסר חדירת ממשק. תחת פעולת כוח השחזה, כאשר חלקיק השחזה של היהלום נחשף לחתך המקסימלי, מתכת גוף הצמיג תאבד את חלקיקי היהלום ותיפול מעצמה, מה שמפחית את חיי השירות ויעילות העיבוד של כלי היהלום, ולא ניתן לממש את אפקט השחזה של היהלום במלוא המידה. לכן, למשטח היהלום יש מאפייני מטליזציה, שיכולים לשפר ביעילות את חיי השירות ויעילות העיבוד של כלי היהלום. מהותו היא לגרום לאלמנטים מקשרים כמו Ti או סגסוגת שלו להיות מצופים ישירות על פני היהלום, באמצעות חימום וטיפול בחום, כך שמשטח היהלום יוצר שכבת קשר כימית אחידה.
על ידי ציפוי חלקיקי השחזה של היהלום, הציפוי והיהלום יוצרים מטאליות על פני היהלום. מצד שני, משטח היהלום המתכתי וגוף המתכת משלב חומר מקשר בין המתכת למטלורגיה, ולכן, טיפול ציפוי היהלום עבור סינטור נוזלי בלחץ קר וסינטור פאזה מוצקה חמה הוא בעל תחולה רחבה. כך, סגסוגת גוף הצמיג עבור טחינת יהלום גוברת, מקטינה את השימוש בכלי היהלום בטחינת חומרים, ומשפרת את חיי השירות והיעילות של כלי היהלום.

5. מהן הפונקציות העיקריות של טיפול בציפוי יהלומים?

1. לשפר את יכולת השיבוץ של גוף העובר לשיבוץ יהלומים.
עקב התפשטות תרמית והתכווצות קרה, נוצר לחץ תרמי ניכר באזור המגע בין היהלום לגוף הצמיג, מה שיגרום לחגורת המגע בין היהלום לחגורת הגוף ליצור קווים מיניאטוריים, ובכך להפחית את יכולת ציפוי היהלום של גוף הצמיג. ציפוי פני השטח של היהלום יכול לשפר את התכונות הפיזיקליות והכימיות של ממשק היהלום לגוף הצמיג. באמצעות ניתוח ספקטרום האנרגיה, אישר כי הרכב המתכת הקרביד בשכבה עובר בהדרגה מבפנים החוצה ליסודות מתכתיים, הנקראת סרט MeC-Me. פני השטח של היהלום והסרט יוצרים קשר כימי. רק שילוב זה יכול לשפר את יכולת הקשר של היהלום, או לשפר את יכולת גוף הצמיג של היהלום. כלומר, הציפוי משמש כגשר מקשר בין השניים.
2. לשפר את חוזק היהלום.
מכיוון שלגבישי יהלום יש לעתים קרובות פגמים פנימיים, כגון סדקים זעירים, חללים זעירים וכו', פגמים פנימיים אלה בגבישים מתפצים על ידי מילוי קרום ה-MeC-Me. ציפוי ממלא תפקיד של חיזוק והקשחה. ציפוי כימי וציפוי יכולים לשפר את החוזק של מוצרים בעלי חוזק נמוך, בינוני וגבוה.
3. האט את הלם החום.
ציפוי המתכת איטי יותר מזה של חומר שיוף היהלום. חום השחזה מועבר לחומר הקושר של השרף במגע עם חלקיק השחזה, כך שהוא נשרף מהפגיעה המיידית בטמפרטורה גבוהה, כדי לשמור על כוח האחיזה שלו על חומר שיוף היהלום.
4. בידוד ואפקט מגן.
במהלך סינטור בטמפרטורה גבוהה וליטוש בטמפרטורה גבוהה, שכבת הציפוי מפרידה ומגנה על היהלום כדי למנוע גרפיטיזציה, חמצון או שינויים כימיים אחרים.
מקור המאמר הזה הוא ב"רשת חומרים סופר-קשים"