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       前已述及，在金属基金刚石复合材料的粉末冶金烧结工艺中，碳化物覆层可以有效提高胎体对金刚石的把持力，从而改善胎体和金刚石的界面结合状态，提高加工效率，延长金刚石工具的使用寿命。

       1、碳化物覆层金刚石的制取

       用金属粉末气相覆盖法制取覆层金刚石的原理是：将金属粉末与金刚石一起混合，在真空条件下，加热到一定温度并保温一定的时间。在这种温度下，金属的蒸气压力对于覆盖是足够的，同时，金属被蒸发吸附在金刚石表面，形成覆层金刚石。

       2、覆层金属的选择

       为了使金刚石覆层牢固可靠，更好地了解镀层成分对包镶力的影响，必须对覆层金属加以选择。我们知道金刚石是C的同素异形体，其晶格是正四面体，因而选择包覆金属成分的原则就是该金属对碳的亲和性好。这样在一定条件下，在界面上发生化学作用，形成牢固的化学键，生成Me-C薄膜。金刚石-金属体系中的浸润和粘着理论指出：只有当粘着功ΔW >0，并达到一定值时，界面才能发生化学作用。元素周期表中短周期B族金属元素，如Cu、Sn、Ag、Zn、Ge等对于C的亲和性差，粘着功低，所形成的键是分子键，结合不牢，不宜选用；长周期表中的过渡族金属，如Ti、V、Cr、Mn、Fe等，它们与C的体系中的粘着功较大。C和过渡族金属相互作用强度随d层电子未充满的数目越多而提高，所以覆层金属选用Ti和Cr较为适宜。

       3、覆层实验

       由于金刚石在850oC的温度下，还达不到金刚石表面活化碳原子与金属粉末相作用形成金属碳化物的自由能，最少要900oC才能达到金属碳化物生成所需的能量。但是温度太高，又会对金刚石产生热烧损，考虑到测温误差等因素的影响，覆层试验温度定为950oC。从保温时间与反应速度的关系可以看出（下图），在达到金属碳化物生成的自由能后，反应便迅速进行，随着碳化物的生成，反应速度会逐渐变慢。毫无疑问，随保温时间的延长，覆层的致密性及质量都会有所提高，但60分钟以后，对覆层质量并没有太大的影响，所以我们实验时将保温时间定为1小时；真空度越高越好，但限于试验条件，我们一般采用10-3mmHg。

保温时间与反应速度的关系

       4、包镶能力增强原理

       实验结果表明，胎体对覆层金刚石的包镶能力比对未覆层金刚石的包镶能力强。
       胎体对覆层金刚石的包镶能力较强的原因，个人认为，任何未镀层的人造金刚石，其表面或内部均存在晶面缺陷与微裂纹。由于这些微裂纹的存在，一方面使金刚石的强度下降；另一方面，就包镶能力而言，由于没有覆层，胎体成分是直接挤压在金刚石的微裂纹中而对金刚石包镶的，由于构成金刚石的C元素化学性质不活泼，很少与胎体成分发生反应。所以，胎体对未覆层金刚石的包镶纯粹是一种机械挤压式的包镶，而这种包镶是极不牢固的，一旦受有载荷的作用，上述微裂纹就会由于应力集中而导致裂纹扩展，致使包镶能力下降。而覆层金刚石的情况就不同了，由于镀上了一层金属薄膜，金刚石的晶格缺陷和微裂纹被填充掉，一方面使覆层金刚石的强度提高，另一方面，填充了微裂纹，就不再存在应力集中现象。更重要的是，由于金刚石表面薄膜的存在，使得胎体中的粘结金属对金刚石的浸润转化为对金刚石表面的碳化物的浸润。其结果是粘结金属对金刚石的润湿角由原来的大于100 o变为小于50 o，大大改善了粘结金属对金刚石的润湿性，使胎体对覆层金刚石的包镶由原来的挤压机械包镶转变为粘结包镶，即覆层后的金刚石与胎体粘结成一体，从而显著提高胎体的包镶能力。
       同时，我们还认为，其它因素如烧结参数、覆层金刚石的粒度、品级、胎体粒度等都对包镶力有一定的影响。烧结压力适当，能增大压制密度，提高胎体的硬度。适当的烧结温度与保温时间均能促进胎体成分与覆层金属及金刚石进行高温化学反应，使粘结包镶牢固，金刚石的品级好，晶体结构相近，则相似相溶，包镶较好。
       节选自《金属基金刚石复合材料的粉末冶金烧结工艺》刘晓慧