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金剛石的化學性質

發布時間:2019-04-19 10:50:28    瀏覽次數:435次

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一、疏水性


金剛石對水不潤濕,然而容易粘油。這種疏水親油的特征是由金剛石sp3雜質的非極性鍵的本質決定的。這一特性不僅提示人們可以使用油脂去提取金剛石,而且在制造金剛石磨具時,宜選用含有親油基因的有機物作為金剛石潤濕劑。


二、常溫下的化學穩定性


在常溫下,金剛石對酸、堿、鹽等一切化學試劑都表現為惰性,王水也不能與它發生化學反應。在加熱情況下(1000℃一下),除個別氧化劑外,不受其他化學試劑的腐蝕。利用金剛石的化學穩定性,可以用酸、堿來提純金剛石。


三、高溫下的氧化性(熱穩定性)


在數百度高溫下,某些氧化劑,如KNO3以及高氯酸鹽,能與金剛石發生作用。NaNO3之類的試劑在熔融狀態下能腐蝕金剛石。


在純氧中,600°以上,金剛石開始失去光澤,出現黑色表皮,謂之燼化。700~800℃開始燃燒,反應式:C+O2→CO2。


在空氣中,人造金剛石開始氧化溫度為740~840℃,有的產品在600℃左右就能氧化。在空氣中,開始燃燒溫度為850~1000℃。熱穩定性取決于金剛石晶體的完整程度。


四、金剛石的石墨化現象(在非氧介質中的熱穩定性)


在真空或惰性氣氛中,當加熱到某一溫度時,金剛石會發生石墨化現象:


C金剛石→C石墨


1500℃能檢驗出表面開始石墨化,隨著溫度升高,石墨化速度加快,1600~1900℃整個晶體迅速石墨化。在2100℃時,一顆0.1克拉的八面體鉆石在3min內全部化為灰燼。


當存在哪怕極少量氧氣時,石墨化在較低溫度(1000℃以下)開始了。過渡金屬的存在會加速石墨化過程。


五、金剛石與過渡金屬的化學作用


一些過渡金屬能與金剛石起化學作用,促使金剛石解體。這些金屬分為兩類。一類是周期表中ⅦB族和Ⅷ族金屬,如Fe、Co、Ni、Mn及Pt系金屬。在熔融狀態,它們是碳的溶劑,在磨削高溫下會使金剛石產生溶劑化現象。另一類是容易生成穩定碳化物的金屬,包括ⅣB、ⅤB、ⅥB族,例如W、V、Ti、Ta、Zr等,他們與金剛石有更強的親和力,在高溫下能與金剛石起化學反應,生產相應的穩定碳化物。


金剛石與過渡金屬的作用是它加工這些材料時發生粘刀現象的化學本質,從而也決定了金剛石工具的使用范圍。


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