Les diamants CVD (Chemical Vapor Deposition) sont des diamants cultivés en laboratoire qui présentent des propriétés similaires aux diamants naturels, notamment une dureté extrême et d'excellentes propriétés optiques.La forme des surfaces des diamants CVD est influencée par le processus de croissance, qui aboutit à une structure polycristalline dont les extrémités des cristallites peuvent prendre des formes tétraédriques ou pyramidales.Ces formes sont le résultat direct du processus de croissance microcristalline, au cours duquel des atomes de carbone se déposent sur un substrat dans un environnement contrôlé, formant un revêtement dense, pur et d'épaisseur uniforme.La rugosité de la surface et la structure des grains du diamant CVD évoluent avec l'épaisseur, ce qui conduit à une composition non uniforme.Cette structure unique permet aux diamants CVD d'être utilisés dans diverses applications industrielles, en particulier pour la coupe de matériaux non ferreux, où leur dureté et leur durabilité offrent des avantages significatifs par rapport à d'autres matériaux tels que le PCD.
Explication des points clés :
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Structure polycristalline:
- Les diamants CVD sont cultivés sous une forme polycristalline, ce qui signifie qu'ils sont constitués de plusieurs petits cristaux plutôt que d'un seul gros cristal.Cette structure donne une surface qui n'est pas parfaitement lisse, mais qui présente des pointes de cristallites de formes distinctes.
- Les pointes des cristallites prennent souvent des formes tétraédriques ou pyramidales, qui sont le résultat du processus de croissance microcristalline.Ces formes contribuent à la rugosité des arêtes vives de la surface du diamant, ce qui le rend très efficace pour les applications de meulage et de coupe.
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Processus de croissance et formation de la surface:
- Le procédé CVD consiste à placer un substrat dans une chambre remplie de plasma riche en carbone.Au fil du temps, les atomes de carbone se déposent sur le substrat, formant une couche de diamant.
- Au fur et à mesure que la couche de diamant se développe, la rugosité de la surface et la structure des grains évoluent.Les premiers stades de la croissance peuvent produire une surface plus lisse, mais à mesure que la couche s'épaissit, les pointes des cristallites deviennent plus prononcées, ce qui conduit aux formes tétraédriques ou pyramidales caractéristiques.
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Rugosité de la surface et structure des grains:
- La surface du diamant CVD n'est pas uniforme ; elle présente une rugosité qui varie en fonction de l'épaisseur de la couche de diamant.Cette rugosité est le résultat direct de la nature polycristalline du diamant, où chaque cristal croît indépendamment, ce qui donne une surface non uniforme.
- La structure du grain du diamant CVD n'est pas non plus uniforme, avec des variations dans la taille et l'orientation des cristaux.Cette non-uniformité est due au processus de croissance, où les différents cristaux croissent à des rythmes différents et dans des directions différentes.
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Applications industrielles:
- La forme et la structure uniques du diamant CVD le rendent particulièrement adapté aux applications industrielles, notamment pour les outils de coupe et de rectification.La rugosité des arêtes vives et la dureté de la surface du diamant lui permettent de couper facilement les matériaux non ferreux.
- Les outils diamantés CVD ont une durée de vie nettement plus longue que les outils PCD (diamant polycristallin), souvent de 2 à 10 fois plus longue.Leurs performances sont également supérieures d'environ 35 % à celles des outils en PCD, ce qui en fait un choix privilégié dans de nombreux environnements industriels.
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Propriétés optiques et mécaniques:
- Les diamants CVD possèdent d'excellentes propriétés optiques, notamment une transmission élevée de l'ultraviolet profond aux longueurs d'onde des micro-ondes.Ils conviennent donc aux applications optiques nécessitant une grande transparence.
- Les propriétés mécaniques du diamant CVD, telles que son extrême dureté (8 500 kgf/mm²), le rendent très durable et résistant à l'usure.Cependant, il n'est pas adapté à la coupe de l'acier, car les températures élevées peuvent faire fondre le diamant, ce qui accélère l'usure de l'outil.
En résumé, la forme du diamant CVD se caractérise par sa structure polycristalline, avec des pointes de cristallites qui prennent souvent des formes tétraédriques ou pyramidales.Cette structure unique, combinée à ses excellentes propriétés mécaniques et optiques, rend le diamant CVD très précieux dans diverses applications industrielles.
Tableau récapitulatif :
| Aspect | Description de la structure |
|---|---|
| Structure | Polycristallin avec des pointes de cristallites de forme tétraédrique ou pyramidale. |
| Processus de croissance | Des atomes de carbone se déposent sur un substrat, formant une couche de diamant dense et pure. |
| Rugosité de la surface | Elle évolue en fonction de l'épaisseur et se traduit par une surface non uniforme aux arêtes vives. |
| Applications industrielles | Idéal pour la coupe de matériaux non ferreux ; durée de vie 2 à 10 fois supérieure à celle des outils en PCD. |
| Propriétés mécaniques | Dureté extrême (8 500 kgf/mm²) mais ne convient pas pour couper l'acier. |
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