Los diamantes CVD (deposición química de vapor) son diamantes cultivados en laboratorio que exhiben propiedades similares a los diamantes naturales, incluida una dureza extrema y excelentes propiedades ópticas. La forma de las superficies de los diamantes CVD está influenciada por el proceso de crecimiento, que da como resultado una estructura policristalina con puntas de cristalitos que pueden adoptar formas tetraédricas o piramidales. Estas formas son el resultado directo del proceso de crecimiento microcristalino, donde los átomos de carbono se depositan sobre un sustrato en un ambiente controlado, formando una capa densa y pura con espesor uniforme. La rugosidad de la superficie y la estructura del grano del diamante CVD evolucionan con el espesor, lo que da lugar a una composición no uniforme. Esta estructura única hace que los diamantes CVD sean adecuados para diversas aplicaciones industriales, particularmente en el corte de materiales no ferrosos, donde su dureza y durabilidad brindan ventajas significativas sobre otros materiales como el PCD.
Puntos clave explicados:
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Estructura policristalina:
- Los diamantes CVD se cultivan en forma policristalina, lo que significa que constan de múltiples cristales pequeños en lugar de un solo cristal grande. Esta estructura da como resultado una superficie que no es perfectamente lisa sino que tiene puntas de cristalitos con formas distintas.
- Las puntas de los cristalitos suelen adoptar formas tetraédricas o piramidales, que son el resultado del proceso de crecimiento microcristalino. Estas formas contribuyen a la rugosidad de los bordes afilados de la superficie del diamante, lo que la hace muy eficaz para aplicaciones de esmerilado y corte.
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Proceso de crecimiento y formación de superficie.:
- El proceso CVD implica colocar un sustrato en una cámara llena de plasma rico en carbono. Con el tiempo, los átomos de carbono se depositan sobre el sustrato, formando una capa de diamante.
- A medida que crece la capa de diamante, la rugosidad de la superficie y la estructura del grano evolucionan. Las etapas iniciales de crecimiento pueden producir una superficie más lisa, pero a medida que la capa se espesa, las puntas de los cristalitos se vuelven más pronunciadas, lo que lleva a las características formas tetraédricas o piramidales.
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Rugosidad superficial y estructura del grano:
- La superficie del diamante CVD no es uniforme; Presenta una rugosidad que cambia con el espesor de la capa de diamante. Esta rugosidad es el resultado directo de la naturaleza policristalina del diamante, donde cada cristal crece de forma independiente, lo que da lugar a una superficie no uniforme.
- La estructura de grano del diamante CVD tampoco es uniforme, con variaciones en el tamaño y la orientación del cristal. Esta falta de uniformidad se debe al proceso de crecimiento, en el que diferentes cristales crecen a diferentes velocidades y en diferentes direcciones.
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Aplicaciones industriales:
- La forma y estructura únicas del diamante CVD lo hacen muy adecuado para aplicaciones industriales, particularmente en herramientas de corte y rectificado. La rugosidad de los bordes afilados y la dureza de la superficie del diamante le permiten cortar materiales no ferrosos con facilidad.
- Las herramientas de diamante CVD tienen una vida útil significativamente más larga en comparación con las herramientas de PCD (diamante policristalino), y a menudo duran entre 2 y 10 veces más. También funcionan aproximadamente un 35 % mejor que las herramientas PCD, lo que las convierte en la opción preferida en muchos entornos industriales.
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Propiedades ópticas y mecánicas:
- Los diamantes CVD tienen excelentes propiedades ópticas, incluida una alta transmitancia desde longitudes de onda ultravioleta profunda hasta microondas. Esto los hace adecuados para su uso en aplicaciones ópticas donde se requiere una alta transparencia.
- Las propiedades mecánicas del diamante CVD, como su extrema dureza (8.500 kgf/mm²), lo hacen muy duradero y resistente al desgaste. Sin embargo, no es adecuado para cortar acero, ya que las altas temperaturas pueden derretir el diamante y provocar un desgaste más rápido de la herramienta.
En resumen, la forma del diamante CVD se caracteriza por su estructura policristalina, con puntas de cristalitos que a menudo adoptan formas tetraédricas o piramidales. Esta estructura única, combinada con sus excelentes propiedades mecánicas y ópticas, hace que el diamante CVD sea muy valioso en diversas aplicaciones industriales.
Tabla resumen:
| Aspecto | Descripción |
|---|---|
| Estructura | Policristalino con puntas de cristalitos en forma tetraédrica o piramidal. |
| Proceso de crecimiento | Los átomos de carbono se depositan sobre un sustrato, formando una capa densa y pura de diamante. |
| Rugosidad de la superficie | Evoluciona con el espesor, dando como resultado una superficie no uniforme y con bordes afilados. |
| Aplicaciones industriales | Ideal para cortar materiales no ferrosos; Vida útil de la herramienta entre 2 y 10 veces mayor que la de las herramientas PCD. |
| Propiedades mecánicas | Dureza extrema (8.500 kgf/mm²) pero no apto para cortar acero. |
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