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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(zhì)的非極性鍵的本質(zhì)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(shí),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(xué)穩定性
在常溫下,金剛石對酸、堿、鹽等一切化學(xué)試劑都表現為惰性,王水也不能與它發(fā)生化學(xué)反應。在加熱情況下(1000℃一下),除個(gè)別氧化劑外,不受其他化學(xué)試劑的腐蝕。利用金剛石的化學(xué)穩定性,可以用酸、堿來(lái)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(fā)生作用。NaNO3之類(lèi)的試劑在熔融狀態(tài)下能腐蝕金剛石。
在純氧中,600°以上,金剛石開(kāi)始失去光澤,出現黑色表皮,謂之燼化。700~800℃開(kāi)始燃燒,反應式:C+O2→CO2。
在空氣中,人造金剛石開(kāi)始氧化溫度為740~840℃,有的產(chǎn)品在600℃左右就能氧化。在空氣中,開(kāi)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(zhì)中的熱穩定性)
在真空或惰性氣氛中,當加熱到某一溫度時(shí),金剛石會(huì )發(fā)生石墨化現象:
C金剛石→C石墨
1500℃能檢驗出表面開(kāi)始石墨化,隨著(zhù)溫度升高,石墨化速度加快,1600~1900℃整個(gè)晶體迅速石墨化。在2100℃時(shí),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(shí),石墨化在較低溫度(1000℃以下)開(kāi)始了。過(guò)渡金屬的存在會(huì )加速石墨化過(guò)程。
五、金剛石與過(guò)渡金屬的化學(xué)作用
一些過(guò)渡金屬能與金剛石起化學(xué)作用,促使金剛石解體。這些金屬分為兩類(lèi)。一類(lèi)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(tài),它們是碳的溶劑,在磨削高溫下會(huì )使金剛石產(chǎn)生溶劑化現象。另一類(lèi)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(xué)反應,生產(chǎn)相應的穩定碳化物。
金剛石與過(guò)渡金屬的作用是它加工這些材料時(shí)發(fā)生粘刀現象的化學(xué)本質(zhì),從而也決定了金剛石工具的使用范圍。