1. Production de diamant revêtu de carbure
Le principe consiste à mélanger de la poudre métallique avec du diamant, à chauffer à une température fixe et à isoler sous vide pendant un certain temps. À cette température, la pression de vapeur du métal est suffisante pour le revêtement, et simultanément, le métal est adsorbé à la surface du diamant pour former un diamant enrobé.
2. Sélection du métal revêtu
Afin de garantir la solidité et la fiabilité du revêtement diamanté, et de mieux comprendre l'influence de sa composition sur sa force, il est essentiel de choisir le métal de revêtement. Le diamant étant un alloomorphisme de C et son réseau tétraédrique régulier, le principe de revêtement repose sur une forte affinité du métal pour le carbone. Ainsi, sous certaines conditions, une interaction chimique se produit à l'interface, formant une liaison chimique solide et une membrane Me-C. La théorie de l'infiltration et de l'adhésion dans le système diamant-métal indique que l'interaction chimique ne se produit que lorsque le travail d'adhésion AW > 0 atteint une certaine valeur. Les éléments métalliques du groupe B du tableau périodique, tels que Cu, Sn, Ag, Zn, Ge, etc., présentent une faible affinité pour C et un faible travail d'adhésion. Les liaisons formées sont des liaisons moléculaires peu solides qui ne doivent pas être sélectionnées. Les métaux de transition du tableau périodique long, tels que Ti, V, Cr, Mn, Fe, etc., ont un travail d'adhésion important avec le système de C. La force d'interaction de C et des métaux de transition augmente avec le nombre d'électrons de la couche d, donc Ti et Cr sont plus adaptés pour recouvrir les métaux.
3. Expérience de la lampe
À une température de 8 500 °C, le diamant ne peut pas atteindre l'énergie libre des atomes de charbon actif présents à sa surface et de la poudre métallique pour former du carbure métallique. Une température d'au moins 9 000 °C permet d'atteindre l'énergie nécessaire à la formation de carbure métallique. Cependant, une température trop élevée entraînera des pertes thermiques du diamant. Compte tenu de l'influence des erreurs de mesure de température et d'autres facteurs, la température d'essai du revêtement est fixée à 9 500 °C. Comme le montre la relation entre le temps d'isolation et la vitesse de réaction (ci-dessous), une fois l'énergie libre nécessaire à la formation du carbure métallique atteinte, la réaction s'accélère, puis ralentit progressivement avec la formation du carbure. Il est indéniable qu'un temps d'isolation prolongé améliore la densité et la qualité de la couche. Cependant, après 60 minutes, la qualité de la couche n'est pas sensiblement affectée. Nous avons donc fixé le temps d'isolation à 1 heure ; plus le vide est élevé, mieux c'est. Cependant, dans les conditions d'essai, nous utilisons généralement 10-3 mmHg.
Principe d'amélioration de la capacité d'insertion du package
Les résultats expérimentaux montrent que le corps fœtal est plus résistant au diamant revêtu qu'au diamant non revêtu. Cette forte aptitude à l'inclusion du corps fœtal au diamant revêtu s'explique par la présence de défauts de surface et de microfissures, présents à la surface ou à l'intérieur de tout diamant artificiel non revêtu. Ces microfissures diminuent la résistance du diamant. En revanche, l'élément C du diamant réagit rarement avec les composants du corps fœtal. Par conséquent, le corps du pneu en diamant non revêtu est un simple emballage extrudé mécanique, et ce type d'emballage est extrêmement fragile. Sous charge, les microfissures susmentionnées entraînent une concentration de contraintes, ce qui diminue la capacité de l'emballage. Le cas du diamant de surcharge est différent : grâce au placage d'un film métallique, les défauts du réseau de diamant et les microfissures sont comblés. D'une part, la résistance du diamant revêtu est augmentée, et d'autre part, le comblement des microfissures élimine le phénomène de concentration de contraintes. Plus important encore, l'infiltration du métal lié dans le corps du pneu se transforme en carbone à la surface du diamant. L'infiltration des composés permet de réduire l'angle de mouillage du métal lié au diamant de plus de 100° à moins de 500°, améliorant ainsi considérablement le mouillage du métal lié. Le corps du pneu, recouvert de diamants, est ainsi transformé par l'extrusion mécanique d'origine en un ensemble de liaison, à savoir la liaison entre le diamant et le corps du pneu, améliorant ainsi significativement la tenue du corps.
Aptitude à l'insertion de l'emballage. Nous pensons également que d'autres facteurs, tels que les paramètres de frittage, la taille des particules de diamant enrobé, leur nuance et la taille des particules du corps fœtal, ont un impact sur la force d'insertion de l'emballage. Une pression de frittage appropriée peut augmenter la densité de pressage et améliorer la dureté du corps fœtal. Une température de frittage et un temps d'isolation appropriés favorisent la réaction chimique à haute température entre la composition du pneu, le métal enrobé et le diamant, ce qui assure une fixation solide de l'emballage, une bonne nuance de diamant, une structure cristalline similaire, une phase similaire soluble et une meilleure insertion de l'emballage.
Extrait de Liu Xiaohui
Date de publication : 13 mars 2025
