镀敷金刚石在金属结合剂中发挥作用的机理探讨(下)

文章分别对烧结后镀敷金刚石表面状态及元素分布、镀敷金刚石与胎体接壤部位的元素分布和显微硬度值进行了观察与检测,以及对试样的抗弯强度和实际工具的切割性能进行了测试。数据分析的结果表明,镀层中的Ti很容易扩散到金刚石周围约一个粒径范围内的胎体中,提高了该局部胎体区域的机械性能,达到了改善工具的实际切割性能的效果。     

金刚石钎焊(上)

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属(烧结或电镀)胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象(被切割岩石)相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计(grid)是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

金刚石钎焊(下)

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属(烧结或电镀)胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象(被切割岩石)相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计(grid)是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

金刚石工具胎体材料机械性能的概述

金刚石具有高硬度、高强度、高耐磨性等一系列优异特性,被广泛地用来制备金刚石工具.金刚石工具工作寿命和性能的一个重要指标就是金刚石在金刚石工具中的把持强度,其在实际工作中的使用效果在很大程度上取决于胎体材料的性能.文章从固结温度、掺杂、金刚石表面涂层等几个方面对胎体材料机械性能的影响进行了概述,其中包括硬度,屈服强度,弯曲强度和冲击强度.最后指出了金刚石工具胎体材料性能研究存在的问题,并提出了解决对策,为胎体材料的设计提供了理论指导.     

国内主要厂家金刚石锯片的胎体成分和性能研究(下)

采用扫描电子显微镜和能谱分析对国内主要厂家的金刚石锯片的胎体成分、微观形貌和烧结情况进行分析研究,并对实际切割效率进行对比.结果表明,目前国内金刚石锯片胎体主要以Cu、Fe为主,其含量约占胎体总量的70％左右;金刚石锯片刀头中的金刚石晶形完整,胎体烧结致密,且胎体与金刚石界面结合较紧密;不同的金刚石锯片根据胎体中主要金属含量的不同,适用于切割不同的岩石,且实际使用性能良好,寿命均在150～170m2之间.     

国内主要厂家金刚石锯片的胎体成分和性能研究(上)

采用扫描电子显微镜和能谱分析对国内主要厂家的金刚石锯片的胎体成分、微观形貌和烧结情况进行分析研究,并对实际切割效率进行对比.结果表明,目前国内金刚石锯片胎体主要以Cu、Fe为主,其含量约占胎体总量的70％左右;金刚石锯片刀头中的金刚石晶形完整,胎体烧结致密,且胎体与金刚石界面结合较紧密;不同的金刚石锯片根据胎体中主要金属含量的不同,适用于切割不同的岩石,且实际使用性能良好,寿命均在150～170m2之间.     

金刚石镀Ti对金刚石锯片性能的影响研究

研制了一套简单易行的镀膜工艺,并将镀膜金刚石应用于胎体配方中制得金刚石锯片,并与相同胎体配方含未镀金刚石的锯片作比较,考察其对锯片性能的影响,并从金刚石和胎体间的界面反应对界面粘结强度的影响及金刚石的损伤程度上对其机理进行了微观分析。     

提高优质金刚石锯片质量的技术方案

1、采用生产性能稳定，粗颗粒、热稳定性好（ti与tfi值接近）的高强金刚石。金刚石工具基本上是由金刚石与胎体在一定工艺条件下固定在工作基体上，主要靠金刚石的磨削、切割作用来加工不同石材。因此，原材料（金刚石）的质量、粒度和浓度对金刚石工具有着决定性的作用。     

关于切割陶瓷金刚石锯片的研究

结合目前国内切割陶瓷金刚石锯片的现状,通过从影响金刚石锯片切割性能的几方面因素——锯片胎体配方、金刚石强度、粒度和浓度、锯片的加工精度、基体的材质性能等,进行了分析研究;通过试验,提升了金刚石锯片的使用效果,可以为切割陶瓷金刚石锯片的设计提供参考。     

金刚石工具粉末胎体热硬性问题探讨

文章阐明了红硬性与热硬性不同概念的界定,并讨论金刚石工具胎体与高速工具钢热硬性的不同差异。指出影响金刚石工具胎体性能的应该是热硬性而不是红硬性。胎体硬度高低的单一指标,不能表征粉末胎体的耐磨性。而在高温下表征的胎体热硬性是影响胎体耐磨性和金刚石包镶能力的重要因素。随着对胎体热硬性的深入研究和认知,热硬性有望成为业界公认的金刚石工具粉末胎体的重要性能指标。     

金刚石表面熔盐法镀钛的研究

研究了在金刚石表面熔盐镀覆Ti,镀Ti层的物相为TiC和Ti,创建了“金刚石-TiC-Ti”镀Ti层结构模型。提出了金刚石的脱落度和胎体材料对金刚石的把持力系数的新概念。使用一般金刚石与使用熔盐镀Ti金刚石的金刚石锯片相比,金刚石的脱落度由72.2%降至32.3%,减少39.9%;胎体材料对金刚石的把持力系数由75.6%增至92.81%,提高了17.21%。     

浅析中频热压烧结过程中影响金刚石钻头性能的因素

通过试验和分析,说明在中频热压烧结金刚石钻头过程中,钻头性能受各种因素综合影响,其主要因素是电磁场影响到胎体粉料和金刚石分布,模具配合间隙引起胎体的流失而导致金刚石浓度发生变化.文中分析了电磁场对钻头性能的影响与胎体中铁磁物质含量及金刚石浓度的关系,也分析了模具配合间隙对胎体流失而引起金刚石浓度变化的关系.在中频热压烧结,高铁磁质含量胎体和低金刚石浓度的前题下,采用新工艺制作钻头,金刚石分布得到改善,钻头在使用中取得了良好的效果.     

两种冷压插料杆对金刚石分布数量随串珠直径变化和花岗岩切割效率的影响初探

使用相同的金属胎体结合剂,全自动冷压采用两种冷压插料杆厚度冷压制作金刚石串珠,将两种方式冷压出来的矿山串珠烧结成相同规格,并制作成长度相同的金刚石矿山串珠绳锯,采用同一台绳锯机,在功率相同的条件下,对花岗岩矿山石材进行现场切割,记录金刚石串珠绳锯每一次的切割效率。根据结果得出：金刚石串珠不同厚度的插料杆冷压时,串珠表面的金刚石数量有差异,而随着金刚石串珠直径从大到小变化,两种冷压方式生产的金刚石数量变化趋势趋于一致,而金刚石串珠矿山绳锯对花岗岩的切割效率与串珠表面金刚石的数量具有一定的相关性,改变金刚石在径向上的分布对调整金刚石绳锯性能具有重大意义。     

金刚石镀覆及热处理在金刚石工具中的应用

探究了金刚石镀覆工艺及镀覆金刚石热处理对提高金刚石在胎体中把持力的作用。结果表明:850°C真空镀铬的金刚石镀层中能检测到存在Cr_7C_3相,而化学镀铬的金刚石需经高温真空热处理后才能检测到Cr_7C_3,真空镀钛的金刚石热处理前后均没有检测到碳化物相。镀钛金刚石镀层改善了金刚石与金属胎体的浸润性,提高了金刚石的机械把持力,制备的组合绳锯切割寿命由3.44 m~2/m提高到了3.79 m~2/m。镀铬金刚石镀层改善浸润性提高机械包镶与Cr_7C_3相产生的化学结合力共同作用,提高了金刚石把持力;使用热处理真空镀铬金刚石的组合绳锯测试寿命提高到了3.95 m~2/m,而化学镀铬金刚石由于镀层过厚,在烧结中金刚石与镀层热膨胀差异导致结合层破裂,把持力减弱,组合绳锯寿命仅为3.50 m~2/m。     

CuFeCoRe预合金粉对金刚石锯片胎体性能作用分析

通过添加CuFeCoRe预合金粉末不同比例来测试金刚石胎体硬度、抗弯强度以及金刚石润湿状态的差异。添加一定比例的CuFeCoRe预合金粉末后,金刚石胎体相比于基础配方的硬度、抗折强度均有明显提高。通过扫描电镜观察发现,CuFeCoRe预合金金刚石胎体与金刚石结合更紧密,添加一定比例的CuFeCoRe预合金粉末后硬度呈线性提高。通过切割数据对比分析,CuFeCoRe基预合金粉末对金刚石胎体性能影响很大,切割锋利度提高22.3%,锯片切割寿命提高28.5%。     

羰基镍粉在烧结金刚石圆锯片中的应用

试验了Inco公司123型、255型羰基Ni粉应用在压制烧结型金刚石圆锯片胎体中的性能,替代现用配方产品中的电解Ni粉,对比二者对金属粉末胎体的性能影响、对金刚石的把持情况,并进行对比切割试验.通过试验情况看,Inco羰基Ni粉生产的产品性能稳定,可以部分替代电解Ni粉或根据情况单独选择使用,加入量控制在4％～8％时,可以获得较好的使用与经济性能.     

有关胎体设计的一些评述

胎体是孕镶超硬材料工具重要的组成部分.文章强调引用"湿润"这一术语只能是在液相烧结条件下.要想使"湿润"技术能实用于孕镶金刚石工具的制作中,必须研究开发含有活性元素的低熔点合金胎体材料.耐磨性是材料强度(硬度)与塑性的综合体现.文章还论述了对胎体材料机械性能的要求,并提供了一些胎体基材和相关添加元素作用的资料.     

Ni-P-纳米金刚石化学复合镀研究

采用制备的粒度150 nm以内的复合镀用纳米金刚石悬浮液进行了Ni-P-纳米金刚石化学复合镀研究,研究了工艺条件包括纳米金刚石加入量、搅拌方式、离子型和非离子型表面活性剂及其组合的加入对复合镀镀速和镀层性能的影响。结果表明:纳米化学复合镀要求镀液有更好的稳定性;镀速与搅拌方式有关,并且随纳米金刚石的加入而提高;组合型表面活性剂对复合镀层性能提高明显;表面形貌分析观察到镀层中纳米金刚石分布均匀,颗粒在100~200 nm左右。     

金刚石定位排列钻头刀头结构对切割性能的影响

介绍了金刚石定位排列钻头刀头不同的金刚石分布形式对其切割性能的影响,采用四种金刚石分布方案钻切钢筋混泥土,通过实验可知:在同胎体、同金刚石品级下,七层金刚石组成的七明治结构定位排列钻头较同浓度常规钻头速度提高18%,寿命提高10%;八层金刚石组成的金刚石层错位定位排列钻头与同浓度常规钻头速度基本相当(速度慢2.5%),但寿命却提高了33.3%;八层金刚石组成的金刚石层错位定位排列钻头比七层组成的七明治钻头浓度高5%,切割速度比7层定位排列钻头速度慢23.1%,但切割寿命高33.3%,两种预定排列式钻头在钻钢筋时平稳性明显优于常规钻头,速度稳定,手感较好,体现了金刚石预定排列在刀头中的优势,金刚石分布层数对钻切速度和寿命影响均很大,通过对刀头结构的设计可满足不同客户的需求。     

一种新型焊接剂对金属胎体性能的影响研究

通过在同一金属胎体配比中加入不同含量新型金属焊接剂,制作成40×5×10(mm)金属结块并在K型SiC砂轮上进行磨损对比测试研究,分析了不等含量的金属焊接剂加入对金属胎体各性能的变化影响,通过与原金属胎体对比研究发现,加入新型焊接剂的金属胎体抗折强度更高,对金刚石的把持力更好,金刚石工具的寿命更长.