עקרון שכבת חיפוי יהלום לשיפור יכולת העלון לאריזה

1. ייצור יהלום מצופה קרביד

עקרון ערבוב אבקת מתכת עם יהלום, חימום לטמפרטורה קבועה ובידוד למשך זמן מסוים תחת ואקום. בטמפרטורה זו, לחץ האדים של המתכת מספיק לכיסוי, ובמקביל, המתכת נספגת על פני היהלום ליצירת יהלום מצופה.

2. בחירת מתכת מצופה

על מנת להפוך את ציפוי היהלום ליציב ואמין, וכדי להבין טוב יותר את השפעת הרכב הציפוי על כוח הציפוי, יש לבחור את מתכת הציפוי. אנו יודעים שיהלום הוא אלומורפיזם של C, והסריג שלו הוא טטרהדרון רגיל, ולכן עקרון ציפוי הרכב המתכת הוא שלמתכת יש זיקה טובה לפחמן. בדרך זו, בתנאים מסוימים, מתרחשת אינטראקציה כימית בממשק, ויוצרת קשר כימי יציב, ונוצרת קרום Me-C. תיאוריית החדירה וההידבקות במערכת יהלום-מתכת מצביעה על כך שהאינטראקציה הכימית מתרחשת רק כאשר עבודת ההידבקות AW > 0 ומגיעה לערך מסוים. ליסודות המתכת הקצרים מקבוצה B בטבלה המחזורית, כגון Cu, Sn, Ag, Zn, Ge וכו', יש זיקה נמוכה ל-C ועבודת הידבקות נמוכה, והקשרים שנוצרים הם קשרים מולקולריים שאינם חזקים ואין לבחור בהם; למתכות המעבר בטבלה המחזורית הארוכה, כגון Ti, V, Cr, Mn, Fe וכו', יש עבודת הידבקות גדולה עם מערכת C. חוזק האינטראקציה של C ומתכות מעבר עולה עם מספר האלקטרונים בשכבה d, ולכן Ti ו-Cr מתאימים יותר לכיסוי מתכות.

3. ניסוי מנורה

בטמפרטורה של 8500 מעלות צלזיוס, היהלום אינו יכול להגיע לאנרגיה החופשית של אטומי פחמן פעיל על פני היהלום ואבקת המתכת ליצירת קרביד מתכתי, ולפחות 9000 מעלות צלזיוס כדי להשיג את האנרגיה הדרושה ליצירת קרביד מתכתי. עם זאת, אם הטמפרטורה גבוהה מדי, היא תגרום לאובדן שריפה תרמי של היהלום. בהתחשב בהשפעת שגיאת מדידת הטמפרטורה וגורמים אחרים, טמפרטורת בדיקת הציפוי נקבעת ל-9500 מעלות צלזיוס. כפי שניתן לראות מהקשר בין זמן הבידוד למהירות התגובה (להלן),? לאחר הגעה לאנרגיה החופשית של יצירת קרביד מתכתי, התגובה מתקדמת במהירות, ועם יצירת הקרביד, קצב התגובה יואט בהדרגה. אין ספק שעם הארכת זמן הבידוד, צפיפות ואיכות השכבה ישתפרו, אך לאחר 60 דקות, איכות השכבה לא מושפעת במידה רבה, לכן קבענו את זמן הבידוד לשעה; ככל שהוואקום גבוה יותר, כך ייטב, אך מוגבל לתנאי הבדיקה, אנו משתמשים בדרך כלל ב-10-3 מ"מ כספית.

עקרון שיפור יכולת הכנסת חבילה

תוצאות הניסוי מראות שגוף העובר חזק יותר ליהלום המצופה מאשר ליהלום הלא מצופה. הסיבה ליכולת ההכלה החזקה של גוף העובר ליהלום המצופה היא שבאופן אישי ישנם פגמים שטחיים וסדקים זעירים על פני השטח או בתוך כל יהלום מלאכותי לא מצופה. בשל נוכחותם של סדקים זעירים אלה, חוזק היהלום פוחת, ומצד שני, יסוד ה-C של היהלום מגיב לעיתים רחוקות עם רכיבי גוף העובר. לכן, גוף הצמיג של היהלום הלא מצופה הוא אריזה מכנית בלבד, וסוג זה של עלון לאריזה חלש ביותר. לאחר העומס, הסדקים זעירים הנ"ל יובילו לריכוז מאמץ, וכתוצאה מכך לירידה ביכולת העלון לאריזה. במקרה של יהלום עומס יתר שונה, עקב ציפוי שכבת המתכת, פגמי סריג היהלום והסדקים זעירים מתמלאים, מצד אחד, חוזק היהלום המצופה גדל, ומצד שני, כאשר סדקים זעירים מתמלאים, אין עוד תופעת ריכוז מאמץ. חשוב מכך, חדירת המתכת המקושרת לגוף הצמיג מומרת לפחמן על פני היהלום, מה שמאפשר חדירת תרכובות. התוצאה היא שזווית הרטבה של מתכת הקישור על היהלום משתנה מיותר מ-100 מעלות לפחות מ-500 מעלות, מה ששיפור משמעותי של מתכת הקישור להרטבת היהלום, מה שהופך את גוף הצמיג של חבילת היהלום המכסה לחבילה מכנית שחול מקורית לחבילת הקישור, כלומר הקשר בין יהלום הכיסוי לגוף הצמיג, ובכך משפר משמעותית את גוף העובר.

יכולת הכנסת החבילה. יחד עם זאת, אנו מאמינים גם שגורמים אחרים כגון פרמטרי סינטור, גודל חלקיקי היהלום המצופה, דרגה, גודל חלקיקי גוף העובר וכן הלאה, משפיעים במידה מסוימת על כוח הכנסת החבילה. לחץ סינטור מתאים יכול להגדיל את צפיפות הלחיצה ולשפר את קשיות גוף העובר. טמפרטורת סינטור וזמן בידוד מתאימים יכולים לקדם תגובה כימית בטמפרטורה גבוהה של הרכב גוף הצמיג לבין המתכת והיהלום המצופים, כך שחבילת הקשר מתקבעת היטב, דרגת היהלום טובה, מבנה הגביש דומה, פאזה דומה מסיסה, והתקשות החבילה טובה יותר.

קטע מתוך Liu Xiaohui