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    金刚石锯片胎体粘结剂中各元素的作用

    关键词 金刚石锯片 , 胎体配方|2022-12-26 09:17:37|技术信息|来源 中国超硬材料网
    摘要 上次介绍了金刚石锯片金属胎体配方的选择原则,胎体的耐磨性必须与金刚石以及被加工材料的研磨能力相匹配,然而如何选择金属胎体成分,胎体粘结剂中各元素都起什么作用?下面整理了一些资料供大...

           上次介绍了金刚石锯片金属胎体配方的选择原则,胎体的耐磨性必须与金刚石以及被加工材料的研磨能力相匹配,然而如何选择金属胎体成分,胎体粘结剂中各元素都起什么作用?下面整理了一些资料供大家参考:

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            一、铜在粘结剂中的作用

           金刚石工具中金属粘结剂应用最多的金属是铜和铜基合金,其中,电解铜粉应用最多。铜和铜基合金具有较低的烧结温度,好的成形性和可烧结性,并且与其他元素的互溶性好。虽然铜对金刚石几乎不润湿,可某些元素与铜的合金能使其对金刚石的润湿性得到大幅度的改善。如铜和碳化物形成元素Cr,Ti,W,V,Fe等中的一种制成铜合金,都可以大大降低铜合金对金刚石的润湿角。铜与镍、钴、锰、锡、锌可形成多种固溶体,使胎体金属得到强化。

           二、锡在粘结剂中的作用

           锡是降低液态合金表面张力的元素,具有降低液态合金对金刚石润湿角的作用,是改善粘结金属对金刚石润湿的元素,可降低合金的熔点,改善压制成形性。所以Sn在粘结剂中的应用十分广泛,但因Sn的膨胀系数大,使用受到一定的限制。

           三、锌在粘结剂中的作用

           在金刚石工具中,Zn和Sn有许多相似之处,如熔点低、变形性好,在改变对金刚石的润湿性上Zn不如Sn。金属Zn的蒸汽压很高,容易气化,所以在使用时要注意Zn的用量。

           四、铝在粘结剂中的作用

           金属铝是性能优异的轻金属,是良好的脱氧剂。在800℃时,Al对金刚石的润湿角为75°,在1000℃时润湿角为10°。在金刚石工具的粘结剂中加入铝粉可以在胎体合金中形成碳化物Ti3AlC和金属间化合物TiAl。

           五、铁在粘结剂中的作用

           铁在粘结剂中有双重作用,一是与金刚石形成渗碳体碳化物,二是与其他元素合金化,强化胎体。铁与金刚石的润湿性好于铜和铝,铁与金刚石的附着力比钴高。而且Fe基合金溶解适量的碳后有利于它与金刚石的结合,也就是说Fe基合金适度刻蚀金刚石可增大结合剂与金刚石间的结合力,在现实生产中,锯片断口上一般不会出现金刚石光滑裸露,而是被一层合金覆盖,这就是结合力加强的表现。

           六、钴在结合剂中的作用

           Co和Fe同属过渡族元素,特点相近。Co在特定条件下能和金刚石形成碳化物Co2C,并在金刚石表面覆盖极薄的钴膜。这样Co既可以降低与金刚石的内界面张力,液相下对金刚石又有较大的附着力,所以Co是优秀的粘结材料。

           七、镍在粘结剂中的作用

           镍是面心立方结构,有良好的延展性、韧性和抗氧化性,与铜可以无限互溶,镍是促成奥氏体化的元素,可以扩大α相区,与C反应比较困难,高温烧结时与金刚石的内界面反应几乎不发生。但液态Ni可以牢固附着在碳纤维表面,形成一层极薄的膜。在金刚石工具的粘结剂中,Ni是不可缺少的元素,在Cu基合金中,加入Ni可以和Cu无限互溶,可以强化胎体合金化,抑制低熔点金属流失,增加韧性和耐磨性。在Fe基合金中加入Ni和Cu,可降低烧结温度,减轻粘结金属对金刚石的热蚀,选择适当配比的Fe、Ni加入量,可以大大提高Fe基粘结剂对金刚石的把持力。

           八、锰在粘结剂中的作用

           锰在金属粘结剂中,与铁的作用相似,但渗透能力和脱氧能力较强,且容易氧化。一般Mn的加入量不高,有脱氧和强化胎体的作用。

           九、铬在粘结剂中的作用

           金属铬是一种强碳化物形成元素。在金刚石槽型锯片胎体中,铬可以起到消音的作用,原因与Cr的激活能有关。在Cu基胎体中添加少量的Cr,可以降低铜基合金对金刚石的润湿角,并提高铜基合金对金刚石的粘结强度。

           十、钛在粘结剂中的作用

           钛是易氧化、难还原的强碳化物形成元素,有氧存在时Ti优先生成TiO而不生成TiC。金属钛是良好的结构材料,具有高温下强度降低少,耐热、耐蚀、熔点高等特性。有关研究表明,在金刚石锯片胎体中加入适量钛,有利于提高锯片的使用寿命。

           十一、钨在粘结剂中的作用

           钨是强碳化物形成元素,可以作为骨架材料。在金刚石表面沉积一定数量的钨粉,烧结后在金刚石表面生成WC,W?Co?V,W?Co?C。钨和其他粘结金属比如Cu,Co,Ni,Fe等都有较好的相容性。

           十二、稀土元素在粘结剂中的作用

           稀土元素可以有效降低合金的熔点;La,Ce具有很强的脱氧,脱硫,脱氨作用,有抑制氧化物,硫化物,氮化物等杂物在界面偏聚的作用;可提高材料的抗弯强度;在高Co或纯Co胎体,稀土元素Ce的添加有利于胎体机械性能的提高,在青铜基胎体中加入少量Ce即可起到很好的作用(约0.12wt%)。

           十三、硅在金刚石工具粘结剂中的行为

    硅的线膨胀系数与金刚石接近,比其它金属都低;在加热与冷却过程中的体积效应较小;硅与金刚石的相容性好;硅可降低合金的熔点,并且有较强的脱氧能力。
           参考资料:《金刚石与金刚石工具知识问答》张绍和

     

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