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一、疏水性
金刚石对水不润湿,然而容易粘油。这种疏水亲油的特征是由金刚石sp3杂质的非极(ji)性键的本质决定的。这一特性不(bu)仅(jin)提示人们可以使用油(you)脂去(qu)提取金(jin)刚石,而且(qie)在制造金(jin)刚石磨具(ju)时,宜选用含有亲油(you)基(ji)因(yin)的有机物作为金(jin)刚石润湿剂。
二、常温下的化学稳定性
在常温下,金刚石对酸、碱、盐等一切化学试剂都表现为惰性,王水也不能与它发生化学反应。在加热情况下(1000℃一下),除个别氧化(hua)(hua)剂(ji)外,不受其他化(hua)(hua)学试剂(ji)的腐蚀(shi)。利用金(jin)刚石的化(hua)(hua)学稳定性,可(ke)以用酸、碱来提纯金(jin)刚石。
三、高温下的氧化性(热稳定性)
在数百度高温下,某些氧化剂,如KNO3以及高氯酸(suan)盐,能与金刚石发(fa)生作用(yong)。NaNO3之类(lei)的试剂在熔(rong)融(rong)状态下能腐蚀(shi)金(jin)刚石。
在纯(chun)氧中(zhong),600°以上,金刚石开始(shi)失去光泽,出现黑(hei)色(se)表皮,谓(wei)之烬(jin)化(hua)。700~800℃开始燃烧,反(fan)应式:C+O2→CO2。
在(zai)空气中,人造(zao)金刚石开始氧化温度为740~840℃,有的产品(pin)在600℃左(zuo)右就能氧(yang)化。在空气中,开始燃(ran)烧温(wen)度(du)为850~1000℃。热(re)稳定性取决于金(jin)刚石晶体(ti)的完整程度。
四、金刚石的石墨化现象(在非氧介质中的热稳定性)
在(zai)真空(kong)或惰性气(qi)氛中,当加热(re)到(dao)某一温度时,金刚石会发生石墨化现象:
C金(jin)刚石→C石墨(mo)
1500℃能检验(yan)出表面开始石墨(mo)化,随着(zhe)温度升高(gao),石墨(mo)化速度加快,1600~1900℃整个晶(jing)体迅速石墨(mo)化。在(zai)2100℃时,一颗(ke)0.1克拉的八面体(ti)钻(zuan)石在3min内全部化为灰烬。
当存在(zai)哪怕极少量氧气时,石(shi)墨化在(zai)较低温度(1000℃以下)开(kai)始了(le)。过渡金属(shu)的存在会加速(su)石墨化过程。
五、金刚石与过渡金属的化学作用
一(yi)些过渡金(jin)(jin)(jin)(jin)属(shu)能与金(jin)(jin)(jin)(jin)刚(gang)石(shi)(shi)起(qi)化学作用,促(cu)使(shi)(shi)金(jin)(jin)(jin)(jin)刚(gang)石(shi)(shi)解体。这些金(jin)(jin)(jin)(jin)属(shu)分(fen)为两类(lei)。一(yi)类(lei)是周期表中ⅦB族(zu)和Ⅷ族(zu)金(jin)(jin)(jin)(jin)属(shu),如Fe、Co、Ni、Mn及Pt系金(jin)(jin)(jin)(jin)属(shu)。在熔融状态,它们是碳(tan)的溶(rong)剂,在磨削高温下会使(shi)(shi)金(jin)(jin)(jin)(jin)刚(gang)石(shi)(shi)产生溶(rong)剂化现象。另一(yi)类(lei)是容易(yi)生成稳定碳(tan)化物的金(jin)(jin)(jin)(jin)属(shu),包括ⅣB、ⅤB、ⅥB族(zu),例如W、V、Ti、Ta、Zr等(deng),他们与金(jin)(jin)(jin)(jin)刚(gang)石(shi)(shi)有更强的亲和力,在高温下能与金(jin)(jin)(jin)(jin)刚(gang)石(shi)(shi)起(qi)化学反应,生产相应的稳定碳(tan)化物。
金(jin)刚石与过渡金(jin)属的作用是它(ta)加工这些材料时发生粘刀现象的化学本(ben)质,从而也决定(ding)了金(jin)刚石工具的使用范(fan)围。