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聚晶拉丝模具为您介绍金刚石表面镀覆需要哪些条件
发布者:管理员   发布时间:2019/10/9 14:05:12 浏览次数:

  聚晶拉丝模具为您介绍金刚石表面镀覆需要哪些条件

  在金刚石表面进行镀覆时,存在非常多的形成条件和影响因素,主要有:成分条件、结构条件、工艺条件。

  (1)成分条件

  按金属与金刚石的相互作用可将金属分为三类:①石墨化元素:元素周期表中第ⅧB族元素如Fe、Ni、Co等是碳的溶剂,在高温超高压条件下,此类元素能促进石墨转变成金刚石,是触媒元素。但其触媒作用是双向的,即在高温常压下,这些元素会促进金刚石石墨化。烧结的过程中,在石墨化元素的作用下,金刚石在700℃时开始发生石墨化现象,1000℃时发生严重的石墨化。包含有石墨化元素的结合剂在热压的过程中会出现严重侵蚀金刚石的问题,导致金刚石强度迅速下降。根据钛镀层纯度实验结果表明:钛镀层中在含有有不到1%的Fe、Co、Ni等石墨化元素存在时,就会强烈降低镀层与金刚石之间的结合强度。②碳化物形成元素:碳可与一些过渡族金属(Ti、Mo、Nb、W、V、Cr等)形成碳化物,且3d空轨道愈多,愈易于结合。这些碳化物形成元素及合金在合适的工艺条件下与金刚石中的碳发生反应形成碳化物,外延生长在金刚石表面,可实现这些过渡金属与金刚石之间的化学键合。③不作用的“惰性”元素主要有:Sn、Cu、Zn等低熔点元素及其合金是金刚石工具中比较常用的结合剂成分,但他们与金刚石之间不发生化学反应,而且其浸润角大于900,与金刚石的粘结性非常差。金刚石只有机械地镶嵌在这类结合剂中,易脱落流失。

  (2)结构条件

  为了实现金刚石与金属的良好的冶金结合,在金刚石颗粒表面形成碳化物层,只有Ti、V、Cr、Mo、Nb、W等强碳化物形成元素才能达到这样的目的,同时还必须避免Fe、Co、Ni等一些石墨化元素与金刚石表面的直接接触,否则碳化物层就会生长在石墨层上,从而不能达到强力冶金结合的目的。所以金刚石与金属冶金结合的结构条件碳化物层直接外延生长在金刚石上。

  (3)工艺条件

  金刚石表面形成碳化层的过程为实际上是原子在金刚石表面扩散的过程,碳化物形成量是有反应过程的温度与时间以及PH决定的。胎体与金刚石之间的结合依靠的是碳化物形成在金刚石上,但是碳化物的形成是受原子扩散迁移控制的,需要在一定温度下经过较长时间的界面反应。金刚石与镀覆金属产生冶金结合的前提条件是必须使金刚石表面外延生长-即形成均匀、连续、轻薄的碳化物层,此过程需一定时间、温度,对PH也有一定的要求,且不能有石墨化元素存在。由于在结合剂中通过直接加入碳化物形成元素进行真空液相烧结的方法不仅流程工艺条件苛刻,不适合进行大规模工业化生产。因此在烧结之前,生产表面镀覆金属的金刚石即金刚石表面镀覆Ti、V、Cr、Mo、Nb、W及合金的金刚石是非常必要的。在镀覆金属过程中,一定的真空、温度、时间PH条件下使金刚石表面外延生长在可控厚度的碳化物层。作为中间产物,带有镀层的金刚石与结合剂在一起。