Natural Diamond

11.3.1 Natural Diamond

Tvilling diamant steiner kalt maacles også forekomme regelmessig i naturen. Disse er vanligvis trekantet i form. Vennskapssonen i midten av trekanten er den mest slitesterke overflaten som er kjent. Maacles brukes til sliping av meisler samt for forsterkninger i de mest krevende formrullapplikasjoner.

Naturlig diamant slipende korn stammer fra krystaller anses uegnet for smykker, har feil, inneslutninger, og defekter. Før bruk knuses diamanten og filtreres gjennom en serie maskenett. De oppnådde fragmentene har tilfeldige former, skarpe skjærekanter og høy styrke eller lav frihet. De er bundet til metall eller galvaniserte bindinger. Den karakteristiske gule fargen skyldes nitrogenatomer spredt i gitteret. Den klumpete formen av syntetisk monokrystallinsk diamant står i kontrast til den svært uregelmessige formen av naturlig diamantkorn generert ved knusing.Naturlige diamanter ble utvunnet i India fra 800 F.KR. Kjemisk er diamant en allotrop form av karbon i et kubisk system, med urenheter Av SiO2, MgO, FeO, Fe2O3, Al2O3, TiO2, grafitt, etc. I luft, diamond begynner oksiderende ved 800°C–900°C (1,500°C−1,700°F) og graphitizes på 1,000°C− 1,100°C (1,900°C Til 2000°F). Diamant er motstandsdyktig mot syrer og baser, men oppløses i smeltet brusnitre. Diamant har høy varmeledningsevne (2.092 W m−1°K−1) og lav elektrisk ledningsevne.

formen på krystallene kan være oktaedisk, dodekahedral eller heksahedral. Diamant har veldig god spaltning parallelt med retningen av oktaedronflatene.

Diamanter kan brukes som grov diamanter, kutt og polert diamanter, og diamanter for drill verktøy. Grov diamanter brukes for dressing verktøy, kuttet og polert diamanter brukes for honing verktøy.

Diamond har en unik plass i slipemidler industrien. Å være det vanskeligste kjente materialet er det ikke bare det naturlige valget for sliping av de vanskeligste og vanskeligste materialene, men det er også det eneste materialet som effektivt kan true og kle slipeskiver. Diamant er det eneste hjulet slipemiddel som fortsatt er hentet fra naturlige kilder. Syntetisk diamant dominerer hjulet produksjon, men naturlig diamant er foretrukket for dressing verktøy og form ruller. Diamantmaterialer brukes også som sliteflater for endestopp og hvileblad på senterløse slipemaskiner. I disse typer applikasjoner kan diamant gi 20-50 ganger karbidets levetid.

Diamant er opprettet ved bruk av ekstremt høye temperaturer og trykk til grafitt. Slike forhold forekommer naturlig i dybder på 250 km (120 miles) i jordens overflate eller i tunge meteorittpåvirkninger. Diamant er utvunnet Fra Kimberlittrør som er restanten av små vulkanske sprekker, vanligvis 2 til 45 meter (5 til 150 fot) i diameter der magma har svulmet opp tidligere. Store produserende land inkluderer Sør-Afrika, Vest-Afrika (Angola, Tanzania, Zaire, Sierra Leone), Sør-Amerika (Brasil, Venezuela), India, Russland (Uralfjellene) Vest-Australia, og nylig, Canada. Hvert område og til og med hvert enkelt rør vil produsere diamanter med forskjellige egenskaper. Produksjonskostnadene er høye, i gjennomsnitt må 6 millioner kg (13 millioner lbs) malm bearbeides for å produsere ½ kg (1 lb) diamanter. Mye av denne kostnaden støttes av etterspørselen etter smykker handel. Siden Andre Verdenskrig har produksjonen av industriell diamant blitt langt overgått av etterspørselen. Dette ansporet utviklingen av syntetiske diamantprogrammer initiert på slutten av 1940-tallet og 1950-tallet.

den stabile formen av karbon ved romtemperatur og trykk er grafitt som består av karbonatomer i en lagdelt struktur. Innenfor laget er atomer plassert i et sekskantet arrangement med sterk sp3 kovalent binding. Imidlertid er bindingen mellom lagene av grafitt svak. Diamant er metastabil ved romtemperatur og trykk og har et kubisk arrangement av atomer med ren sp3kovalent binding. Det er også et mellomliggende materiale kalt wurtzite eller sekskantet diamant hvor den sekskantede lagstrukturen av grafitt har blitt forvrengt over og under lagplanene, men ikke helt til den fulle kubiske strukturen. Materialet er likevel nesten like hardt som kubisk form.de viktigste krystallografiske plan av diamant er kubikk (100), dodekaeder (011) og oktaeder (111). De relative vekstratene på disse flyene styres av temperatur-og trykkforholdene, sammen med det kjemiske miljøet både under vekst og, når det gjelder naturlig diamant, under mulig oppløsning under reisen til jordens overflate. Dette styrer i sin tur steinformen og morfologien.

den direkte konverteringen av grafitt til diamant krever temperaturer på 2.200°C (4.000°F) og trykk høyere enn 10.35 GPa (1.5 × 106 psi). Å skape disse forholdene var det første hinderet for å produsere menneskeskapte diamanter. General Electric oppnådde det gjennom oppfinnelsen av en høytrykks – /temperaturpakning kalt «beltet» og annonserte den første syntesen av diamant i 1955. Noe til deres chagrin ble det da annonsert AT et svensk selskap, ASEA, hadde hemmelig laget diamanter 2 år tidligere ved hjelp av en mer komplisert 6-ambolt press. Det svenske selskapet, ASEA, hadde ikke annonsert det fordi de forsøkte å lage edelstener og ikke vurdere de små brune steinene de produserte kulminasjonen av deres program. De Beers annonserte sin evne til å syntetisere diamanter kort TID ETTER GE i 1958.nøkkelen til å produsere var oppdagelsen av at et metall løsningsmiddel som nikkel eller kobolt kunne redusere temperaturer og trykk som kreves til mer håndterbare nivåer. Grafitt har en høyere oppløselighet i nikkel enn diamant, derfor oppløses grafitt først i nikkel og deretter faller diamant ut. Ved høyere temperaturer er nedbørshastigheten raskere og antall nukleasjonssteder er større. De tidligste diamanter ble dyrket raskt ved høye temperaturer og hadde svake, kantete former med en mosaikk struktur. Dette materialet ble utgitt Av General Electric under merkenavnet RVG® For Harpiks Forglasset Slipeskiver. De fleste av de tidlige patentene på diamantsyntese er nå utløpt, og konkurranse fra fremvoksende økonomier har drevet ned prisen til så lavt som $880 per kg ($400/lb.) selv om kvalitet og konsistens fra noen kilder er tvilsom.

ved å kontrollere vekstforhold, spesielt tid og kjernetetthet, er det mulig å vokse mye høyere kvalitet steiner med veldefinerte krystallformer: kubisk ved lav temperatur, cubo-oktaedisk ved mellomtemperaturer og oktaedisk ved høyeste temperaturer.den karakteristiske formen på naturstein av god kvalitet er oktaedisk, men den tøffeste steinformen er cubo-oktaedisk. I motsetning til i naturen kan dette dyrkes konsekvent ved manipulering av synteseprosessen. Dette har ført til en rekke syntetiske diamantkarakterer, preget AV MBG® – serien FRA GE og PremaDia® – serien fra de Beers, som er de slipemidler av valg for sager som brukes i stein-og byggebransjen, og hjul for sliping av glass.

kvalitet og pris på slipemiddelet styres av konsistensen av form og også av nivået av innesluttet løsningsmiddel i steinene. Siden det meste av det blokkerende slipemiddelet brukes i metallbindinger behandlet ved høye temperaturer, kan differensial termisk ekspansjon av metallinneslutninger i diamanten føre til redusert styrke eller til og med brudd. Andre applikasjoner krever svakere fenol-eller polyamidharpiksbindinger behandlet ved mye lavere temperaturer og bruker mer kantede, mindre termisk stabile diamanter. Korningsprodusenter karakteriserer derfor hele spekteret av diamantkarakterer ved romtemperatur seighet (TI), termisk seighet etter oppvarming ved for eksempel 1,000°C (1,800°F) (TTI) og form (blokkert, skarp eller mosaikk). I mellomklassen inkluderer skarpe karakterer knuste naturlige så vel som syntetiske materialer.

Diamantbelegg er vanlige. Ett område omfatter tykke lag eller kledning av galvanisert nikkel, elektronisk Ni-P og kobber eller sølv på opptil 60% vekt. Beleggene fungerer som kjølefinner, samtidig som de øker bindestyrken og forhindrer slipende fragmenter i å rømme ut. Galvanisert nikkel produserer for eksempel en spiky overflate som gir et utmerket anker for fenolbindinger ved sliping våt. Kobber – og sølvbindinger brukes mer til tørrsliping, spesielt med polyamidbindinger, hvor høyere termisk ledningsevne oppveier beleggets lavere styrke.

Belegg kan også påføres på mikronivå enten som et fuktemiddel eller som et passivt lag for å redusere diamantreaktivitet med den spesielle bindingen. Titan er belagt på diamanter som brukes i nikkel, kobolt eller jernbaserte bindinger for å begrense grafittisering av diamanten mens fukting av diamantoverflaten. Krom er belagt på diamanter som brukes i bronsebaserte bindinger for å forbedre kjemisk binding og reaktivitet av diamant-og bindingsbestanddelene.for galvaniserte bindinger er diamantene syre etset for å fjerne eventuelle overflateknuter av metallløsningsmiddel som vil forvride det elektriske potensialet på hjuloverflaten som fører til ujevn nikkelbelegg eller til og med noduleformasjon. Etsing skaper også en litt grovere overflate for å hjelpe mekanisk liming.

Figur 11.4. DuPont Mypolex® polykrystallinsk diamant produsert av eksplosiv sjokk.