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diamante sintético

O grão de diamante é comumente usado para descrever grãos minúsculos (≈0,00004 pol.) de diamante sintético usado como a principal matéria-prima para cortadores de PDC.Em termos de produtos químicos e propriedades, o diamante sintético é idêntico ao diamante natural.A fabricação do grão de diamante envolve um processo quimicamente simples: o carbono comum é aquecido sob pressão e temperatura extremamente altas.Na prática, no entanto, fazer diamante está longe de ser fácil.

Os cristais de diamante individuais contidos no grão de diamante são orientados de forma diversa.Isso torna o material forte, afiado e, devido à dureza do diamante contido, extremamente resistente ao desgaste.De fato, a estrutura aleatória encontrada no diamante sintético ligado tem um desempenho melhor em cisalhamento do que os diamantes naturais, porque os diamantes naturais são cristais cúbicos que fraturam facilmente ao longo de seus limites cristalinos ordenados.

No entanto, o grão de diamante é menos estável em altas temperaturas do que o diamante natural.Como o catalisador metálico preso na estrutura do grão tem uma taxa de expansão térmica mais alta do que o diamante, a expansão diferencial coloca as ligações diamante a diamante sob cisalhamento e, se as cargas forem altas o suficiente, causa falha.Se as ligações falharem, os diamantes são rapidamente perdidos, então o PDC perde sua dureza e nitidez e se torna ineficaz.Para evitar tal falha, os cortadores PDC devem ser resfriados adequadamente durante a perfuração.

Mesas de diamante

Para fabricar uma mesa de diamante, o grão de diamante é sinterizado com carboneto de tungstênio e aglutinante metálico para formar uma camada rica em diamante.Eles têm forma de wafer e devem ser feitos tão espessos quanto estruturalmente possível, porque o volume do diamante aumenta a vida útil.As mesas diamantadas da mais alta qualidade são ≈2 a 4 mm, e os avanços tecnológicos aumentarão a espessura da mesa diamantada.Os substratos de carboneto de tungstênio têm normalmente ≈0,5 pol. de altura e têm a mesma forma e dimensões de seção transversal que a mesa de diamante.As duas partes, mesa diamantada e substrato, formam uma fresa (Fig. 4).

A formação de PDC em formas úteis para cortadores envolve a colocação de grão de diamante, juntamente com seu substrato, em um vaso de pressão e, em seguida, sinterização em alta temperatura e pressão.

Os cortadores PDC não podem exceder temperaturas de 1.382°F [750°C].O calor excessivo produz um desgaste rápido, porque a expansão térmica diferencial entre o ligante e o diamante tende a quebrar os cristais de grão de diamante na mesa de diamante.As forças de ligação entre a mesa de diamante e o substrato de carboneto de tungstênio também são prejudicadas pela expansão térmica diferencial.