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Diamante sintético

El grano de diamante se usa comúnmente para describir granos diminutos (≈0,00004 pulgadas) de diamante sintético que se usa como materia prima clave para los cortadores de PDC.En términos de productos químicos y propiedades, el diamante artificial es idéntico al diamante natural.La fabricación de arena de diamante implica un proceso químicamente simple: el carbón ordinario se calienta a una presión y temperatura extremadamente altas.En la práctica, sin embargo, la fabricación de diamantes está lejos de ser fácil.

Los cristales de diamante individuales contenidos en la arena de diamante están orientados de forma diversa.Esto hace que el material sea fuerte, afilado y, debido a la dureza del diamante contenido, extremadamente resistente al desgaste.De hecho, la estructura aleatoria que se encuentra en el diamante sintético aglomerado se comporta mejor en el corte que los diamantes naturales, porque los diamantes naturales son cristales cúbicos que se fracturan fácilmente a lo largo de sus límites cristalinos ordenados.

Sin embargo, el grano de diamante es menos estable a altas temperaturas que el diamante natural.Debido a que el catalizador metálico atrapado en la estructura del grano tiene una tasa de expansión térmica más alta que el diamante, la expansión diferencial somete a cizallamiento a las uniones de diamante a diamante y, si las cargas son lo suficientemente altas, provoca fallas.Si fallan los enlaces, los diamantes se pierden rápidamente, por lo que el PDC pierde su dureza y nitidez y se vuelve ineficaz.Para evitar tal falla, los cortadores de PDC deben enfriarse adecuadamente durante la perforación.

mesas de diamantes

Para fabricar una mesa de diamante, la arena de diamante se sinteriza con carburo de tungsteno y un aglutinante metálico para formar una capa rica en diamantes.Tienen forma de oblea y deben hacerse tan gruesos como sea estructuralmente posible, porque el volumen del diamante aumenta la vida útil.Las mesas de diamante de la más alta calidad son de ≈2 a 4 mm, y los avances tecnológicos aumentarán el grosor de la mesa de diamante.Los sustratos de carburo de tungsteno normalmente tienen una altura de ≈0,5 pulgadas y tienen la misma forma y dimensiones de sección transversal que la mesa de diamante.Las dos partes, mesa de diamante y sustrato, forman un cortador (Fig. 4).

La formación de PDC en formas útiles para cortadores implica colocar arena de diamante, junto con su sustrato, en un recipiente a presión y luego sinterizar a alta temperatura y presión.

No se puede permitir que los cortadores de PDC excedan las temperaturas de 750 °C [1382 °F].El calor excesivo produce un desgaste rápido, porque la expansión térmica diferencial entre el aglutinante y el diamante tiende a romper los cristales de arena de diamante intercrecidos en la mesa de diamante.Las fuerzas de unión entre la mesa de diamante y el sustrato de carburo de tungsteno también se ven comprometidas por la expansión térmica diferencial.