természetes gyémánt

11.3.1 természetes gyémánt

11.3. Tipikus gyémánt szemcsés formák, morfológiák és bevonatok.-

Twinned diamond stones úgynevezett maacles is rendszeresen előfordulnak a természetben. Ezek jellemzően háromszög alakúak. A háromszög közepén elhelyezkedő twinned zóna a leginkább kopásálló felület. A maacles-t vésők élezésére, valamint erősítésre használják a legigényesebb formájú tekercs alkalmazásokban.

a természetes gyémánt csiszolószemcsék az ékszerekre alkalmatlannak ítélt kristályokból származnak, amelyek hibái, zárványai és hibái vannak. Használat előtt a gyémántot összezúzzuk, majd szűrjük át egy sor hálón. A kapott töredékek véletlenszerű alakúak, éles vágóélek, nagy szilárdságúak vagy alacsony súrlódásúak. Fém vagy galvanizált kötésekbe vannak kötve. A jellegzetes sárga szín a rácsban diszpergált nitrogénatomok következménye. A szintetikus monokristályos gyémánt kockás alakja ellentétben áll a zúzás által generált természetes gyémánt szemcsék rendkívül szabálytalan alakjával.

a természetes gyémántokat Indiában bányászták I.E. 800-tól. Kémiailag a gyémánt a szén allotróp formája egy köbös rendszerben, a SiO2, MgO, FeO, Fe2O3, Al2O3, TiO2, grafit stb. A levegőben a gyémánt 800°c–900°C−on (1500°C− 1700°F) oxidálódik, 1000°C–1100°C-on (1900°C-2000°F) grafitizálódik. A gyémánt savakkal és bázisokkal szemben ellenálló, de olvasztott szódabikarbónában oldódik. A gyémánt magas hővezető képességgel (2,092 W M−1°K−1) és alacsony elektromos vezetőképességgel rendelkezik.

a kristályok alakja lehet oktaéderes, dodekaéderes vagy hexaéderes. A gyémánt nagyon jó hasítással rendelkezik az oktaéder arcok irányával párhuzamosan.

a gyémántokat nyers gyémántként, vágott és csiszolt gyémántként, valamint fúrószerszámokhoz használt gyémántként lehet használni. A csiszolószerszámokhoz durva gyémántokat használnak, a csiszolt gyémántokat csiszoló szerszámokhoz használják.

A gyémánt egyedülálló helyet foglal el a csiszolóanyag-iparban. Mivel a legkeményebb ismert anyag nem csak a természetes választás csiszolására a legnehezebb és legnehezebb anyagok, de ez is az egyetlen anyag, amely hatékonyan igaz és ruha csiszolókorongok. A gyémánt az egyetlen kerékcsiszoló, amelyet még mindig természetes forrásokból nyernek. A szintetikus gyémánt uralja a kerékgyártást, de a természetes gyémántot előnyben részesítik az öltözőszerszámok és a tekercsek készítéséhez. Gyémánt anyagok is használják kopás felületek végállók és munka-pihenés pengék a központtalan darálók. Az ilyen típusú alkalmazásokban a gyémánt 20-50-szeresére növelheti a karbid élettartamát.

Diamond jön létre az alkalmazás rendkívül magas hőmérséklet és nyomás grafit. Ilyen körülmények természetesen 250 km (120 mérföld) mélységben fordulnak elő a Föld felszínének felső köpenyében vagy nehéz meteorit ütésekben. A gyémántot kimberlit csövekből bányászják, amelyek a kis vulkáni repedések maradványa, jellemzően 2-45 méter (5-150 láb) átmérőjűek, ahol a magma a múltban felduzzadt. A főbb termelő országok közé tartozik Dél-Afrika, Nyugat-Afrika (Angola, Tanzánia, Zaire, Sierra Leone), Dél-Amerika (Brazília, Venezuela), India, Oroszország (Ural-hegység) Nyugat-Ausztrália, nemrégiben pedig Kanada. Minden terület, sőt minden egyes cső különböző jellemzőkkel rendelkező gyémántokat fog előállítani. A termelési költségek magasak, átlagosan 6 millió kg (13 millió font) ércet kell feldolgozni ½ kg (1 font) gyémánt előállításához. Ennek a költségnek a nagy részét az ékszerkereskedelem iránti kereslet támogatja. A második világháború óta az ipari minőségű gyémánt kibocsátása messze meghaladta a keresletet. Ez ösztönözte az 1940-es és 1950-es évek végén megkezdett Szintetikus gyémánt programok kifejlesztését.

a szén stabil formája szobahőmérsékleten és nyomáson grafit, amely réteges szerkezetű szénatomokból áll. A rétegen belül az atomok hatszögletű elrendezésben helyezkednek el, erős SP3 kovalens kötéssel. A grafitrétegek közötti kötés azonban gyenge. A gyémánt szobahőmérsékleten és nyomáson metasztatizálható, és köbös elrendezésű atomjai tiszta sp3covalens kötéssel rendelkeznek. Van egy közbenső anyag, wurtzite vagy hatszögletű gyémánt is, ahol a grafit hatszögletű rétegszerkezete torzult a rétegsíkok felett és alatt, de nem egészen a teljes köbös szerkezetig. Az anyag azonban majdnem olyan kemény, mint a köbös forma.

a gyémánt fő kristálysíkjai a köbös (100), dodekaéder (011) és oktaéder (111). A relatív növekedési sebességet ezeken a síkokon a hőmérséklet és a nyomásviszonyok szabályozzák, valamint a kémiai környezetet mind a növekedés során, mind természetes gyémánt esetén a föld felszínére való utazás során lehetséges feloldódás során. Ez viszont szabályozza a kő alakját és morfológiáját.

a grafit gyémántmá történő közvetlen átalakításához 2200°C (4000°F) hőmérsékletre és 10,35 GPa (1,5 × 106 psi) feletti nyomásra van szükség. Ezeknek a Feltételeknek a megteremtése volt az első akadály az ember által készített gyémántok előállításában. A General Electric ezt egy nagynyomású/hőmérsékletű tömítés, az úgynevezett “öv” feltalálásával érte el, majd 1955-ben bejelentette a gyémánt első szintézisét. Kissé felháborodásukra aztán bejelentették, hogy egy svéd cég, az ASEA titokban gyémántokat készített 2 évvel korábban egy bonyolultabb 6-Üllői sajtó segítségével. A svéd cég, az ASEA nem jelentette be a tényt, mert drágaköveket akartak készíteni, és nem tekintették programjuk csúcspontjának az általuk készített kis barna köveket. De Beers 1958-ban bejelentette, hogy képes szintetizálni a gyémántokat.

a gyártás kulcsa az volt, hogy egy fém oldószer, például nikkel vagy kobalt csökkentheti a kezelhetőbb szintekhez szükséges hőmérsékletet és nyomást. A grafit nagyobb oldhatósággal rendelkezik a nikkelben, mint a gyémánt, ezért a grafit először feloldódik a nikkelben, majd a gyémánt kicsapódik. Magasabb hőmérsékleten a csapadék sebessége gyorsabb, a nukleációs helyek száma pedig nagyobb. A legkorábbi gyémántokat magas hőmérsékleten gyorsan termesztették, gyenge, szögletes alakúak voltak, mozaik szerkezettel. Ezt az anyagot a General Electric RVG® kereskedelmi név alatt bocsátotta ki a gyanta üvegesített csiszolókorongokhoz. A gyémánt szintézis korai szabadalmainak többsége már lejárt, a feltörekvő gazdaságok versenye pedig az árat kilogrammonként 880 dollárra (400 dollár / font) csökkentette.) bár egyes források minősége és következetessége megkérdőjelezhető.

a növekedési feltételek, különösen az idő és a nukleációs sűrűség szabályozásával sokkal jobb minőségű köveket lehet termeszteni jól meghatározott kristályformákkal: alacsony hőmérsékleten köbös, közepes hőmérsékleten cubo-oktaéderes, a legmagasabb hőmérsékleten pedig oktaéderes.

a jó minőségű természetes kövek jellegzetes alakja oktaéderes, de a legkeményebb kőalak a cubo-oktaéderes. A természettől eltérően ezt a szintézis folyamatának manipulálásával következetesen lehet termeszteni. Ez számos szintetikus gyémánt fokozatot eredményezett, amelyeket a GE MBG® sorozata és a De Beers PremaDia® sorozata jellemez, amelyek a kő-és építőiparban használt fűrészek számára választott csiszolóanyagok, valamint az üveg csiszolására szolgáló kerekek.

a csiszolóanyag minőségét és árát a forma konzisztenciája, valamint a kövekben lévő beborított oldószer szintje szabályozza. Mivel a legtöbb blockiest csiszolóanyagot magas hőmérsékleten feldolgozott fémkötésekben használják, a gyémántban lévő fém zárványok differenciált hőtágulása csökkent szilárdsághoz vagy akár töréshez vezethet. Más alkalmazásokhoz gyengébb fenol – vagy poliamidgyanta kötések szükségesek, amelyeket sokkal alacsonyabb hőmérsékleten dolgoznak fel, és szögletesebb, kevésbé termikusan stabil gyémántokat használnak. Finomság a gyártók ezért jellemzik a teljes körű gyémánt fokozat által szobahőmérsékleten szívósság (TI), termikus szívósság után, melegítés, például 1000°C (1,800°F) (TTI), formáját (kockás, éles, vagy mozaik). A középkategóriában az éles fokozatok közé tartoznak a zúzott természetes, valamint a szintetikus anyagok.

A gyémánt bevonatok gyakoriak. Az egyik tartományba tartoznak a vastag rétegek vagy burkolatok Galvanizált nikkel, elektron nélküli Ni-P, valamint a réz vagy ezüst legfeljebb 60% wt. A bevonatok hűtőbordaként működnek, ugyanakkor növelik a kötés szilárdságát, és megakadályozzák a koptató töredékek kijutását. Galvanizált nikkel például termel egy tüskés felület, amely kiváló horgony fenolos kötések, amikor csiszolás nedves. A réz-és ezüstkötéseket inkább száraz csiszolásra használják, különösen poliamid kötések esetén, ahol a magasabb hővezető képesség meghaladja a bevonat alacsonyabb szilárdságát.

a bevonat mikron szinten is alkalmazható nedvesítőszerként vagy passzív rétegként, hogy csökkentse a gyémánt reaktivitását az adott kötéssel. A titánt nikkel, kobalt vagy vas alapú kötésekben használt gyémántokkal vonják be, hogy korlátozzák a gyémánt grafitizációját a gyémánt felületének nedvesítése közben. A krómot bronz alapú kötésekben használt gyémántokon vonják be, hogy fokozzák a gyémánt és a kötésösszetevők kémiai kötését és reakcióképességét.

a galván kötvények, a gyémántok savval maratott, hogy eltávolítsa a felületi csomók fém oldószer, hogy torzítaná a bevonat elektromos potenciál a kerék felületén, ami egyenetlen nikkel bevonat, vagy akár a göb kialakulását. A maratás kissé durvább felületet is létrehoz a mechanikai kötés elősegítésére.

11.4. Dupont Mypolex® polikristályos gyémánt által termelt robbanásveszélyes sokk.