钎焊多层金刚石薄壁钻的性能研究

采用钎焊法制备多层金刚石薄壁钻,并对空白胎体及孕镶胎体的密度、抗弯强度等机械性能和钻头的使用性能在相同的工艺条件下与烧结钻头进行对比。结果表明：钎焊空白胎体和孕镶胎体的密度高,抗弯强度较大。钎焊钻头金刚石的出刃高度比烧结钻头提高了12.5%。钎焊钻头比烧结钻头的使用寿命提高了17.75%,但效率降低了4.63%。     

钎焊金刚石取孔钻的制备及其钻削性能研究

由于金刚石与钎料合金之间高的结合强度以及高的金刚石出刃,钎焊金刚石工具比电镀和烧结金刚石工具拥有更优异的加工性能。使用钎焊法分别制备了单层和多层金刚石取孔钻,通过对硅酸盐玻璃的钻孔实验,对比了单层金刚石取孔钻和多层金刚石取孔钻的使用寿命及加工效率。结果表明：钎焊多层金刚石取孔钻的寿命是单层取孔钻的3倍,但其加工效率比单层取孔钻略低。通过扫描电镜（SEM）对两种取孔钻失效后的表面微观形貌进行观察,发现金刚石与钎料之间具有很高的结合强度,钎焊多层金刚石取孔钻在加工过程中能够实现金刚石的连续出刃。     

新型预钎焊金刚石表面金属化的工艺研究

将Ni-Cr活性钎料以及Cu粉、Co粉、WC粉与A合金粉末和镍基钎料组成的混合钎料分别镀覆到金刚石表面,在真空炉中经钎焊处理后,利用扫描电镜(SEM)及USB电子显微镜观察金刚石表面形貌。结果表明:添加A粉的混合钎料能有效实现金刚石表面金属化,金刚石表面形成"刺状"的钎焊小颗粒,主要成分为Ni,Cr等活性钎料成分,预钎焊后的金刚石静压强度略有下降,但仍能满足金刚石锯切强度的需要,添加A合金能够起降低钎料浓度,减弱金刚石热损伤的作用。     

Ni-Cr合金钎焊金刚石磨粒的试验研究

通过两种N i-C r合金在石墨表面润湿性实验,观察合金对石墨润湿过程,考察作为钎焊单层金刚石工具用合金钎料对金刚石的浸润性能。针对钎料对金刚石的浸润特点,采用恰当的加热方式和工艺来完成这种单层金刚石工具的钎焊,并利用扫描电镜和能谱仪分析钎焊后钎料与金刚石的过渡层特征,显示了这种紧密的化学冶金结合。观察样品经重负荷磨削后的工作面,发现金刚石正常损耗,无脱落。最后,考察钎焊后金刚石冲击强度下降的程度并分析其原因,说明了采用合理的工艺来减小这种高温钎焊对金刚石所造成的热损伤的必要性。     

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的分析

采用Ni-Cr合金在保护气氛炉中进行了钎焊单晶金刚石磨粒的试验,使用SEM对Ni-Cr合金钎焊金刚石的碳化物形貌和钎料组织进行了观察分析。结果表明：在保护气氛炉中,Ni-Cr合金可以实现金刚石的高强度连接,焊后金刚石棱角清晰、形貌完好,并在金刚石的表面生成排列较整齐的一层Cr3C2,Cr3C2的生长方向与金刚石的外露（111）和（100）晶面有一定的位向关系,在（111）晶面的碳化物形成了互成60°的关系,在（100）晶面的碳化物主要是互成90°和45°的关系。钎料组织主要是γ-Ni基体上分布有Cr7C3,其显微硬度最高达到900HV。     

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。     

金刚石钻头的选择和合理使用方法

金刚石钻头的选择建议按下列次序选择金刚石钻头: 1.按岩石物理力学性质进行初选; 2.对所选钻头进行试验钻进; 3.对试验使用结果进行评价。按表6初选金刚石钻头应该注意的是,岩石硬度决定所用金刚石的粒度、金刚石质量、钻头上所用金刚石的总数量、胎体硬度。胎体厚度、金刚石质量、金刚石出刃量均与岩石裂隙性有关。     

加快金刚石钎焊工艺及其制品的发展与产业化

文章指出发展金刚石钎焊工艺的重要性,介绍了该钎焊工艺在我国的研究与发展,提出进一步发展金刚石钎焊工艺必须解决的关键技术问题,包括生产高质量的热稳定性好的金刚石、钎焊合金、专用焊接设备,发展金刚石规则有序排列钎焊工艺与多层金刚石钎焊制品等。在产品方面,要逐步取代电镀制品,发展金刚石钎焊绳锯与线锯,将钎焊工艺用于机械加工工具、矿山、煤田、油田钻具的焊接,以及用于切割铸铁、半导体工业的晶圆加工工具。     

Ni-Cr合金钎焊单层金刚石磨料的试验研究

单层钎焊超硬磨料工具有着传统电镀工具无法比拟的优异性能。利用高频感应加热的方法，以Ni-Cr合金为钎料，通过控制电流和加热时间，实现了金刚石与钢基体的牢固连接。利用恒压划擦磨损实验对钎焊后的金刚石工具性能进行了评价，在整个划擦磨损过程中都没有发现金刚石整颗脱落，金刚石磨粒的磨损过程为正常磨损。     

新一代金刚石工具及其性能分析

新一代金刚石工具以金刚石颗粒有序排列为主要特征,其性能比金刚石颗粒随意分布的传统金刚石工具优越。ARIX工艺制造的金刚石有序排列的锯片消除了传统金刚石锯片使用中提高锯切速率而导致寿命降低的问题。钎焊单层金刚石磨具由于其中的金刚石颗粒以一定间距有序排列成一定形式而且金刚石出刃较高,与其它结合剂金刚石磨具相比,可达到较高的加工效率和表面光洁度。     

锯切用节块中镀膜金刚石的效果评价

通过测量节块抗弯强度、节块在锯切过程中的耐磨性能以及锯切力比，研究了金刚石表面镀覆Ti—Cr合金对节块性能的影响。研究表明，相对于不镀覆的金刚石，镀覆金刚石使节块的抗弯强度和耐磨性能均有不同程度的提高。但是节块的抗弯强度与耐磨度并无单调对应关系。由于金刚石表面镀覆改善了结合剂对金刚石的把持和金刚石的出露状态，切削阻力降低，切向力与法向力的比值减小。     

孕镶金刚石工具研究工作中值得探讨的问题

孕镶金刚石工具如取芯钻头、因锯片和串珠绳锯等的研制中有大量工作要做。文章仅从孕镶金刚石工具的磨损因素分析,提出孕镶金刚石工具研究工作中几个值得探讨的问题,包括金刚石的出刃值、有效工作的金刚石数量、金刚石串珠的磨损、等效石英含量、孕镶金刚石工具的冲蚀性磨损。     

打滑地层金刚石钻头制造工艺研究

分析了打滑地层打滑的原因;研究了采用弱包镶钻头钻进打滑地层的防滑机理、金刚石钻头胎体分层设计在破碎硬岩时胎体磨损状态。应用研究表明：采用了胎体分层设计的弱包镶金刚石新型钻头,在打滑地层钻进时,钻进效率良好,钻头寿命也得到明显提高。     

广西田东金矿区金刚石钻头选型及钻进参数优化分析

综述了在复杂地层钻进中对金刚石钻头的选型、钻进参数的优化、钻井冲洗液的选用以及各种钻头在不同地层中钻进效率的对比,提出了金刚石钻头使用的技术要求。     

进一步提升金刚石钻头设计制造水平的思考

为了适应当前大力开展矿产资源地质勘探和深部找矿的需要,进一步提升金刚石钻头设计制造水平,研制高效率、长寿命新型钻头,促进金刚石钻头产品的产业化,规模化生产,结合从事金刚石锯片等其它工具研制的经验,提出一些新的钻头设计制造思路,供业内同行参考,共同提高。     

新型钢筋混凝土钻进用金刚石钻头的研制

文章通过分析金刚石钻头钻进钢筋混凝土的特点及钻头破坏形式,采用复合切削元、三明治钻齿及钻头钢体表面硬化等相关技术,使金刚石钻头能正常消耗完工作层,从而使金刚石钻头的寿命和时效有较大幅度的提高。     

国外超硬材料工具的最新应用与进展（上）

为促进我国超硬材料工具的发展,对国外超硬材料工具的最新应用与发展进行了调查与分析,其中包括：金刚石与刀具的镀覆与应用,代钴预合金粉末的研制,金刚石均匀有序排列在刀头中的应用与进展,板条式CO2激光器激光焊接金刚石工具的快速发展,金刚石绳锯的创新与应用,金刚石与cBN单层钎焊在切削与磨削中的应用,环保型精密自动控制电镀工艺与装备的发展,以及金刚石工具在半导体工业中的应用。