Přírodní Diamant

11.3.1 Přírodní Diamant

Twinned diamantové kameny zvané maacles se také pravidelně vyskytují v přírodě. Ty mají obvykle trojúhelníkový tvar. Twinned zóna dole ve středu trojúhelníku je nejvíce odolný proti opotřebení povrch známý. Maacles se používají jak pro ostření dláta, tak i pro výztuhy v nejnáročnějších tvarových rolích.

přírodní Diamantová brusná zrna pocházejí z krystalů považovaných za nevhodné pro šperky, které mají vady, inkluze a vady. Před použitím je diamant rozdrcen a filtrován přes řadu síťových sítí. Získané fragmenty mají náhodné tvary, ostré řezné hrany a vysokou pevnost nebo nízkou drobivost. Jsou spojeny do kovových nebo galvanických vazeb. Charakteristická žlutá barva je způsobena atomy dusíku rozptýlenými v mřížce. Hranatý tvar syntetického monokrystalického diamantu kontrastuje s vysoce nepravidelným tvarem přírodní diamantové drti generované drcením.

přírodní diamanty byly těženy v Indii od roku 800 . Chemicky, diamant je allotropic formu uhlíku v krychlové soustavě, s nečistotami SiO2, MgO, FeO, Fe2O3, Al2O3, TiO2, grafit, atd. Ve vzduchu začne diamant oxidovat při 800°C-900°C (1 500°C−1 700°F) a grafitizuje při 1 000°C-1 100°C(1 900°C-2 000°F). Diamant je odolný vůči kyselinám a zásadám, ale rozpouští se ve taveném nitru sody. Diamant má vysokou tepelnou vodivost (2 092 W m-1°K−1) a nízkou elektrickou vodivost.

tvar krystalů může být oktaedrická, dodecahedral nebo šestihranná. Diamant má velmi dobré štěpení rovnoběžně se směrem oktaedronových ploch.

diamanty mohou být použity jako surové diamanty, broušené a leštěné diamanty a diamanty pro vrtací nástroje. Surové diamanty se používají pro obvazové nástroje, broušené a leštěné diamanty se používají pro honování nástrojů.

diamant má jedinečné místo v brusném průmyslu. Jako nejtvrdší známý materiál není jen přirozenou volbou pro broušení nejtvrdších a nejobtížnějších materiálů, ale je to také Jediný materiál, který může účinně pravda a šaty brusné kotouče. Diamant je jediné brusivo, které se stále získává z přírodních zdrojů. Syntetický diamant dominuje výrobě kol, ale přírodní diamant je preferován pro obvazové nástroje a formovací role. Diamantové materiály se také používají jako opotřebovací plochy pro koncové dorazy a pracovní opěrky na bezhrotých bruskách. V těchto typech aplikací může diamant poskytnout 20-50násobek životnosti karbidu.

Diamant je vytvořen aplikací extrémně vysokých teplot a tlaku na grafit. Takové podmínky se přirozeně vyskytují v hloubkách 250 km (120 mil) v horním plášti zemského povrchu nebo při těžkých dopadech meteoritu. Diamant se těží z Kimberlitu trubky, které jsou pozůstatkem malé vulkanické trhliny obvykle 2 až 45 metrů (5 až 150 stop) v průměru, kde magma se vzedmula v minulosti. Hlavní producentské země patří Jižní Afrika, Západní Afrika (Angola, Tanzanie, Zair, Sierra Leone), Jižní Americe (Brazílie, Venezuela), Indie, Rusko (Ural) Západní Austrálie, a v poslední době, Kanada. Každá oblast a dokonce i každá jednotlivá trubka vytvoří diamanty s odlišnými vlastnostmi. Výrobní náklady jsou vysoké, v průměru musí být zpracováno 6 milionů kg (13 milionů liber) rudy, aby se vyrobilo ½ kg (1 lb) diamantů. Velká část těchto nákladů je podporována poptávkou po obchodu se šperky. Od druhé světové války byla produkce průmyslového diamantu daleko před poptávkou. To urychlil vývoj syntetický diamant programy, zahájena v pozdní 1940 a 1950.

stabilní formu uhlíku při pokojové teplotě a tlaku je grafit, který se skládá z atomů uhlíku ve vrstvené struktury. Uvnitř vrstvy jsou atomy umístěny v šestiúhelníkovém uspořádání se silnou kovalentní vazbou sp3. Lepení mezi vrstvami grafitu je však slabé. Diamant je metastabilní při pokojové teplotě a tlaku a má kubické uspořádání atomů s čistým sp3covalent lepení. K dispozici je také meziprodukt zvaný wurtzite nebo hexagonální diamant, kde hexagonální struktura vrstev grafitu byl zkreslený nad a pod vrstvou letadla, ale ne úplně na plnou kubické struktury. Materiál je však téměř stejně tvrdý jako kubická forma.

hlavní krystalografické roviny diamantu jsou krychlový (100), dodekahedron (011) a oktaedron (111). Relativní míry růstu na těchto rovinách se řídí teploty a tlaku podmínky, spolu s chemickými prostředí během růstu a v případě přírodního diamantu, při případné zničení během své cesty k povrchu země. To zase řídí tvar kamene a morfologii.

přímé přeměně grafitu na diamant vyžaduje teploty 2200°C (4,000°F) a tlaky vyšší než 10.35 GPa (1.5 × 106 psi). Vytvoření těchto podmínek bylo první překážkou pro výrobu umělých diamantů. General Electric toho dosáhl vynálezem vysokotlakého / teplotního těsnění zvaného “ pás “ a oznámil první syntézu diamantu v roce 1955. Poněkud k jejich zlosti, pak bylo oznámeno, že švédská společnost ASEA tajně vyrobené diamanty 2 roky dříve pomocí složitější, 6-dolní kovadlo lisu. Švédské společnosti ASEA, nebyla oznámena skutečnost, protože oni byli se snaží vydělat drahokamy a nepovažoval malé hnědé kameny, které vyrábí vyvrcholením jejich programu. De Beers oznámil svou schopnost syntetizovat diamanty krátce po GE v roce 1958.

klíčem k výrobě byl objev, že kovové rozpouštědlo, jako je nikl nebo kobalt, může snížit teploty a tlaky potřebné na lépe zvládnutelné úrovně. Grafit má vyšší rozpustnost v niklu než diamant, proto se grafit nejprve rozpustí v niklu a poté se diamant vysráží. Při vyšších teplotách je rychlost srážek rychlejší a počet nukleačních míst je větší. Nejstarší diamanty byly pěstovány rychle při vysokých teplotách a měly slabé, hranaté tvary s mozaikovou strukturou. Tento materiál byl vydán společností General Electric pod obchodním názvem RVG® pro brusné kotouče Zeskelněné pryskyřicí. Většina časných patentů na syntézu diamantů nyní vypršela a konkurence rozvíjejících se ekonomik snížila cenu až na 880 USD za kg (400 USD/lb).) i když kvalita a důslednost z některých zdrojů je sporná.

řízením růstových podmínek, zejména času a hustoty nukleace, je možné pěstovat mnohem kvalitnější kameny s dobře definovanými krystalickými formami: kubický při nízké teplotě, Kubo-oktaedral při středních teplotách, a oktaedral při nejvyšších teplotách.

charakteristický tvar kvalitních přírodních kamenů je oktaedrální, ale nejtvrdší tvar kamene je Kubo-oktaedrální. Na rozdíl od přírody to může být trvale pěstováno manipulací s procesem syntézy. To vedlo k řadě syntetický diamant známky, znázorněný MBG® série od GE a PremaDia® série od de Beers, které jsou brusiva volbou pro pily na kámen a stavebnictví, a kola pro broušení skla.

kvalita a cena brusiva se řídí konzistencí tvaru a také úrovní zachyceného rozpouštědla v kamenech. Protože většina blockiest brusiva se používá v kovových dluhopisů zpracované při vysokých teplotách, diferenciální teplotní roztažnosti kovových inkluzí v diamantu může vést ke snížení pevnosti nebo dokonce zlomenina. Jiné aplikace vyžadují slabší vazby fenolové nebo polyamidové pryskyřice zpracované při mnohem nižších teplotách a používají hranatější, méně tepelně stabilní diamanty. Drť výrobci proto charakterizovat jejich kompletní nabídku diamantových známky o pokojové teplotě trvanlivost (TI), teplotní odolnost po ohřevu na, například, 1000°C (1,800°F) (TTI) a tvaru (hranaté, ostré, nebo mozaiky). Ve středním rozsahu zahrnují ostré druhy drcené přírodní i syntetické materiály.

diamantové povlaky jsou běžné. Jedna řada zahrnuje silné vrstvy nebo obklady z galvanicky pokoveného niklu, Bezelektronového Ni-P a mědi nebo stříbra až do 60% hmotnostních. Povlaky působí jako chladiče a zároveň zvyšují pevnost vazby a zabraňují úniku abrazivních fragmentů. Galvanicky pokovený nikl například vytváří špičatý povrch, který poskytuje vynikající kotvu pro fenolové vazby při broušení za mokra. Měděné a stříbrné vazby se používají více pro suché broušení, zejména u polyamidových vazeb, kde vyšší tepelná vodivost převažuje nad nižší pevností povlaku.

povlak může být také aplikován na úrovni mikronů buď jako smáčedlo nebo jako pasivní vrstva pro snížení reaktivity diamantu s konkrétní vazbou. Titan je potažen diamanty používanými v vazbách na bázi niklu, kobaltu nebo železa, aby se omezila grafitizace diamantu při smáčení povrchu diamantu. Chrom je potažen diamanty používanými ve vazbách na bázi bronzu pro zvýšení chemické vazby a reaktivity složek diamantu a vazby.

Pro galvanicky dluhopisů, diamanty jsou kyselina leptané odstranit jakýkoliv povrch konkrecí z kovu rozpouštědlo, které by narušovaly pokovování elektrický potenciál na povrchu kola což vede k nerovnoměrnému niklování nebo dokonce uzlík formace. Leptání také vytváří mírně drsnější povrch, který napomáhá mechanickému lepení.