Модификација плазмне површине за јаче дијамантско-бразно површинско спојљење

Ти и Цр плазма метализација: Побољшање реактивности и карбидно уграђивање

Када на површину дијаманта применимо плазмену метализацију помоћу титана или хрома, ствара се ови ситни реактивни слојеви на нано нивоу. Оно што се догодило затим је прилично изузетно - ови слојеви формирају карбиде попут ТиЦ и Цр3Ц2 који се хемијски везују са самом структуром дијаманта. Ова веза чини интерфејс између материјала знатно јачи од обичних неоправљених дијаманта. Испитивања показују око 40% побољшања у чврстоћи, док се још увек одржава структурна интегритет чак и када је изложена температури за лемљење изнад 800 степени Целзијуса. Истинска магија долази из тога како плазма подешавања утичу на величину зрна ових карбида. Финија зрна стварају баријере против ширења пукотина када су подложни силама ширења преко 200 МПа. То значи да компоненте направљене на овај начин трају дуже под великим оптерећењима, због чега се многи произвођачи окрећу овој техници за критичне примене где неуспех није опција.

Нитрирање плазме и дифузијски слојеви: Супремирање графитизације како би се сачувао интегритет дијаманта

Графитизација се дешава у тачки где дијамант среће материал за лежање, и то је један од главних разлога због којих дијаманти падају из својих седишта током операција топлог бушења. Овај процес може смањити чврстоћу дијаманта за 60%. Да би се борили против овог проблема, произвођачи користе нитридирање плазме заједно са бариерама за дифузију тантала. Ови третмани стварају површине богате азотом и формирају стабилна TaC једињења која боље издржу под топлотом. Стопа топлотне експанзије ТаЦ-а (око 1,0 х 10 ^ 6 по Келвину) прилично добро се усклађује са самим дијамантом, тако да има мање стресна акумулација када се ствари поново загреју и охладе. Реални тестови су показали да више од 95% дијаманта остаје у стању након што се 30 пута буши кроз гранит, у поређењу са само око 65% користећи старије технике. Ова разлика постаје веома важна када температуре пређу 450 степени Целзијуса јер дијаманти без ових заштитних третмана брзо прерастају у графит на тим нивоима.

Упоређење перформанси плазмене обраде

Ове модификације функционално активирају површине дијаманта, повећавајући површинску енергију са 30 мН/м на 70 мН/м. Ово промовише дубље проникљење легуре и олакшава ковалентно везивање - кључ за дугорочно закотвовање песка.

Активни легури за пуњење дизајнирани за оптимално задржавање дијаманта

Аг-Ку-Ти и Ни-Цр-Б-Си системи: реактивно мокрило, формирање карбида и топлотна компатибилност

Лезерске легуре као што су Аг-Ку-Ти и Ни-Цр-Б-Си раде кроз оно што се зове реактивно мокрило. У основи, ови материјали активно се шире преко дијамантних површина и затим формирају карбиде у контактној тачки или ТиЦ или ЦРЦ у зависности од састава легуре. Шта је било резултат? Чињенице чврстоће резања су изнад 250 МПа што је много боље него што видимо са нормалним нереактивним материјалима за пуњење. Неки тестови чак показују побољшање чврстоће интерфеса око три пута више. За Ни-Цр-Б-Си групу посебно, хром игра велику улогу у стварању тих ЦРЦ веза. У међувремену, додавање бора и силицијума има двоструку улогу смањења тачке топљења и истовремено рафинирања микроструктуре. Ова комбинација даје много бољу контролу над расподелом топлоте током целог процеса, што помаже да се спрече натприлични остатак напетости. Када погледамо готови производ, ови ЦТЕ усавршени зглобови смањују ризик од топлотне пуцање за око 40%. Плус, компонента бора заправо формира заштитне оксиде који добро издржавају оксидацију када су изложени дугим периодима високих температура.

Додатци ретких земаљских материја (нпр. Sm) у НиЦр лаги: Појачање адхезије на основу сегрегације

Када се самаријум дода као допант, користи ефекте атомске сегрегације. При температури за спајање изнад 800 степени Целзијуса, атоми самарија имају тенденцију да се крећу ка граници дијаманта и спајања. Тамо су значајно смањили кисеоник који се лепи на површине за око 60%, а истовремено су смањили површинску напетост расплављене легуре са 1,85 Њутона по метру све до само 0,92 Н/м. Добијени слој богат самаријумом спречава формирање графита, помаже електронцима да се боље крећу преко карбидних интерфејса што ствара јаче везе и чини да се материјал много брже шири током процеса примене. Време ширења сада пада испод пет секунди уместо да траје дуже. Теренски тестови показују да ове модификоване легуре никла и хрома задржавају дијаманте у импресивној стопи од 92% након 50 комплетних циклуса бушења. То је заправо 34 проценатних поена боље од онога што могу да постигну у сличним условима.

ЦВД и хибридни композитни премази за трајно задржавање дијаманта под оптерећењем

СиЦ и ВЦ/Ц нанослој ЦВД премази: балансирање отпорности на зношење, топлотне стабилности и кохезије интерфејс

Процес хемијске пародепозије ствара веома униформне, липиле нанослојеве посебно за материјале као што су силицијум карбид (СиЦ) и волфрам карбид/углерод (ВЦ/Ц), који помажу у заштити дијамантских штрка када су изложени веома тешким условама Силицијум карбид има невероватно топлотно отпорност која прелази 1200 степени Целзијуса, тако да се не претвара у графит током процеса одгајања. Плус, ниво тврдоће се креће од око 28 до 32 гигапаскала, што га чини прилично добрим у издржењу од зноја. Када је реч о WC/C премазима, они заправо побољшавају како се различите површине лепе заједно због ситних механичких затварања и хемијских веза са дијамантом. Тестирања показују да то повећава прилепљивост грана за око 18 до 23 посто током абразивних операција. Угледни део ових премаза је такође клизак, што смањује проблеме са грејањем повезане са трчањем. Све ове карактеристике у комбинацији значи да бушилице трају знатно дуже у стварима као што су армирани бетон и гранит у поређењу са обичним необројеним алатима. Они раде много боље без повећања или поремећаја квалитету заварке.

Компаративни показатељи и практични критеријуми за избор за задржавање дијаманта

Приликом избора технологија за задржавање дијаманта за лемене дијамантне бушилице, приоритет се даје доказима заснованим компромисима за перформансе у складу са захтевима апликације:

• Сила везе : Ти/Цр плазмен метализација даје до 40% већу адхезију на површини у поређењу са конвенционалним методама; Аг-Цу-Ти легуре за лемење јачају ово континуираним слојевима ТиЦ-а који су доказани да издрже топлотни стрес од 800 °C.
• Трпелна отпорност : ЦВД СиЦ премази очувају интегритет дијаманта изнад 1.200 °C, док плазмено нитрирање обезбеђује поуздану супресију графитизације до 700 °Cидеално за трајне операције на високим температурама.
• Трошковна ефикасност : Ни-Цр-Б-Си легуре пружају снажне перформансе у средњим температурним опсеговима (700900°C) са 30% нижим трошковима обраде од вишеслојних хибридних премаза.
• Оптимална дуговечност : WC/C нанослојеви продужавају живот бита за 2,5, показујући супериорну задржавање песка под ударом и тријењем.

Од суштинског значаја је усаглашавање одговарајуће технологије са материјалом за субстрат и начином на који ће се он наплаћивати. Тулматрице од волфрамовог карбида најбоље раде са плазменом обрадом на бази хрома, док челични алати имају тенденцију да се боље држе са легурима никел-хром-лома који су побољшани додавањем ретких земљених елемената. Не би требало заборавити и компатибилност топлотне експанзије. Када постоји превише разлика у коефицијенту топлотне експанзије, обично изнад 2,5 по 10 на минус шесту по Келвину током понављања циклуса оптерећења, расколе на интерфејс се брзо појављују. У ситуацијама у којима је отпорност на ударе најважнија, погледајте системе за формирање карбида као што су титанијум плазма премази или лепила која садрже титанијум. Они морају да испуне минималне захтеве чврстоће лупа око 180 мегапаскала или више према стандардима тестирања.

Често постављене питања

Шта је модификација површине плазме?

Модификација површине плазме укључује наношење реактивних слојева материјала као што су титанијум или хром на површине, као што су дијаманти, како би се побољшала везаност и структурни интегритет.

Зашто је графитизација проблем у бризи дијаманта?

Графитизација може ослабити везу између дијаманта и материјала за лемење, што доводи до тога да дијаманти постану лажни током операција на високој температури, чиме се њихова причвршћеност смањује за до 60%.

Како ЦВД премази имају користи од дијамантских алата?

ЦВД премази, као што су СиЦ и ВЦ/Ц нанослојеви, побољшавају отпорност на зношење и топлотну стабилност, помажући дијамантима да издржавају екстремне услове и побољшавају њихову дуговечност.

Коју улогу играју реткоземни елементи у легурима за лемење?

Ретки елементи као што је самаријум побољшавају адхезију смањењем кисеоника на површини везивања и минимизирањем површинске напетости, што доводи до јачих веза и брже примене.