多层钎焊金刚石锯片的研制及基础分析

使用添加了合金粉A的Ni-Cr合金钎料制备金刚石表面钎焊金属化的磨粒,采用粉末冶金烧结技术制作了多层钎焊金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和无镀覆金刚石锯片,并进行了对比切割试验。应用扫描电镜对表面钎焊金属化的金刚石磨粒界面及多层钎焊刀头断面进行了综合分析。结果表明:添加合金粉A既能保证Ni-Cr合金对金刚石磨粒的润湿,又能有效降低钎料对金刚石的损伤;多层钎焊锯片胎体与金刚石磨粒之间出现Ni元素的迁移现象,胎体与金刚石磨粒钎焊层形成了冶金结合;多层钎焊锯片比镀钛锯片具有更高的磨粒把持强度。     

稀土对切玻璃金刚石锯片切削性能的影响

金刚石圆锯片可以用于切割玻璃和水晶制品。为了提高切割玻璃金刚石圆锯片的切割寿命和玻璃的切割质量．对切割玻璃金刚石圆锯片的胎体成分进行了优化设计，并在胎体材料中加入稀土化合物La2O3，同时对金刚石表面实施镀钛。本文从胎体材料对金刚石的把持力系数、实际切割的金刚石的脱落度以及锯片的切割速度方面，研究了稀土化合物在金刚石刀头胎体中的作用。结果表明：在胎体金属粉中加入适量的稀土化合物，胎体对金刚石的把持力系数有所改善，同时，增加了刀头胎体材料的脆性，实现了金刚石与胎体的同步磨损，金刚石的脱落度明显减小；切割速度比参比片提高了21．6％。     

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

金刚石表面改性的实用效果

利用真蒸镀使金刚石表面敷镀铬、钛或铬钛合金。检验其在金属烧结体中的力学性能和切割性能。发现金刚石通过改性后，金属烧结体的内界面强度有明显提高，金刚石锯片的切削磨削耗量降低近３０％。     

铁基锯片结合剂中钴的含量对金刚石的把持力及胎体机械性能的影响

本文论述了铁基锯片结合剂中钴含量对胎体机械性能的影响,随着钴含量的增加,胎体的硬度逐渐降低,而抗弯强度逐渐增大,随钴含量的增高,结合剂与金刚石间结合强度有增大的趋势,若金刚石表面镀钛,这种趋势更加明显。     

弱化胎体可提升金刚石锯片切割硬质瓷砖效果

针对全瓷或者全抛釉瓷砖强度及硬度高但是研磨性弱,普通锯片切割时易打火的特点,以石墨粒为添加剂,弱化金刚石锯片胎体的耐磨性,降低锯片与瓷砖的摩擦,实现胎体耐磨性与金刚石磨粒耐磨性的良性匹配,确保金刚石能够及时出刃参与切割,以获得良好的锯片锋利性和切割的稳定性。试验证明:添加石墨粒到金属胎体中确实可以弱化金属胎体,且锯片的切割速率得到了相应的提高;当石墨质量分数为6%时,锯片切割速率增幅在20%以上。      

金刚石锯片切割性能的研究

利用石材切割实验机,研究了不同组份胎体材料热压制造的锯片的切割性能,并根据所测定的机械性能和切削性能参数,对比分析了实验胎体的优劣。主要是铁基金刚石锯片与钴基金刚石锯片的比较。     

关于几种表面处理金刚石的对比试验研究

文中对Element Six的镀钛金刚石、国内镀钛金刚石、包钻金刚石和原始无涂层金刚石及它们应用在工具中的表现做了比较，并通过扫描电镜（SEM）形貌观察、X射线衍射（XRD）等分析手段就上述几种表面处理的金刚石对工具性能作用的机理作了分析。结果表明：金刚石镀膜不仅能够提高锯片的切割寿命，而且可以在降低金刚石浓度的情况下达到最大切割速度。但由于镀膜工艺、质量的差异，提高的幅度不同甚至不提高。     

金刚石有序排列锯片制备及切割性能研究

介绍了金刚石有序排列在锯片中的应用和实现锯片中金刚石有序排列的方法。采用两种常规锯片和一种有序排列锯片切割钢筋混凝土,通过实验可知:同等条件(同胎体、同金刚石品级和浓度)下,有序排列金刚石锯片较常规锯片切割速度提高23.6%,使用寿命提高31.5%;不仅如此,有序排列锯片与同胎体、金刚石浓度高5%的常规锯片相比切割速度仍能提高18.8%,寿命提高21.9%;金刚石有序排列锯片在节省金刚石用量、减少锯片成本的基础上,仍能提高锯片的效率和寿命,体现了有序排列金刚石锯片的优越性。     

金刚石表面电镀铬新工艺

以镀钛作导电底层，采用三价格镀液在金刚石表面得到金属铬镀层。X射线分析表明，在高温下金刚石表面有金属铬的碳化物生成。增强了金刚石的抗氧化性能，使得金刚石与胎体金属之间的结合强度得到加强。     

镀膜对金刚石与结合剂之间结合性能的影响

采用磁控溅射的方法在金刚石表面镀覆Ti,Mo,Cu和TiN。测定了镀Ti金刚石的单粒抗压强度。用XPS分析了真空热处理后的金刚石表面结构,利用抗弯强度试验及扫描电镜分析。研究了镀膜金刚石在Co基结合剂中的界面结合状态。结果表明：金刚石镀膜后能够提高其单粒抗压.基840℃的热压条件下,镀层金属与金刚石能够在局部生成碳化物而形成化学结合,但对结合强度的提高还没有起着主导作用。镀Mo金刚石能够被Co基结合剂很好地浸润,因而结合强度有较大的提高。     

Study on interface between titanium-coated diamond and metal matrices

Study on interface between titanium-coated diamond and metal matrices@朱永伟 @谢光灼 @张新明 @周卓平~~     

钴粉包覆的铸造WC颗粒在金刚石锯片中的应用

对铸造WC、Co粉包覆铸造WC和Ni粉包覆铸造WC颗粒3种材料在金刚石锯片中的应用进行研究,探究其对金刚石锯片胎体机械性能、微观形貌及锯片切割性能的影响。结果表明：当3种材料与金属粉末的质量比都为3∶1时,形成的3种胎体的硬度相当。含Co粉包覆铸造WC的胎体抗弯强度最高,WC颗粒与胎体界面的结合最紧密,胎体显微组织最致密;含Ni粉包覆铸造WC的胎体的抗弯强度次之;仅加入铸造WC的胎体的抗弯强度最差。与仅加入铸造WC的锯片相比,Co粉包覆铸造WC应用到锯片中,其锯片的切割寿命最长,提高了40%。     

The microanalysis of the bonding condition between coated diamond and matrix

Ti, Mo, and Cu were plated on the diamond surface by magnetron sputtering method. The compression strength of Ti-coated diamond was measured; the structure of the diamond surface after vacuum heat treatment was analyzed by XPS. By the SEM analysis and the bending stress testing experiments, the authors researched the interface bonding condition of the coated diamond. The research revealed that the coatings on the diamond surface can protect the diamond well, and they also avoided or decreased the erosion of the diamond by matrix. The bonding strength between the diamond and the matrix was improved after plated Ti and Mo, but it was greatly influenced by the matrix composition and the hot-pressing technics. The plated metal and diamond could form local chemical union at the hot-pressing temperature of 830–840 °C.     

超细碳化钨粉末特性对金刚石锯片刀头显微结构的影响

采用超细WC粉末和工业级的Sn、Ni、Co、Cu粉末以及金刚石为原料，经真空烧结后制备成金刚石锯片刀头。用扫描电镜（SEM）观察了WC粉末和合金的形貌，用能量散射谱（EDS）测试了合金的微区成分分布。研究结果表明，超细WC粉末的添加能改善Sn-Ni-Co-Cu结合金刚石锯片刀头的显微结构，超细WC含量的增加有利于材料晶粒的细化和强度提高，Cu是烧结中产生液相和使成分偏析的重要影响因素，Co对晶粒异常生长影响很大，Sn的添加有利于晶粒的细化。     

Microstructure and thermal expansion of Ti coated diamond/A1 composites

A titanium coating fabricated via vacuum vapor deposition for diamond/Al composites was used to improve the interfacial bonding strength between diamond particles and Al matrix, and the Ti coated diamond particles reinforced Al matrix composites were prepared by gas pressure infiltration for electronic packaging. The surface structure of the Ti coated diamond particles was investigated by XRD and SEM. The interfacial characteristics and fracture surfaces were observed by SEM and EDS. The coefficient of thermal expansion(CTE) of 50% (volume fraction) Ti coated diamond particles reinforced Al matrix composites was measured. The Ti coating on diamond before infiltration consists of inner TiC layer and outer TiO₂ layer, and the inner TiC layer is very stable and cannot be removed during infiltration process. Fractographs of the composites illustrate that aluminum matrix fracture is the dominant fracture mechanism, and the stepped breakage of a diamond particle indicates strong interfacial bonding between the Ti coated diamond particles and the Al matrix. The measured low CTEs (5.07×10⁻⁶−9.27×10⁻⁶K⁻¹) of the composites also show the strong interfacial bonding between the Ti coated diamond particles and the Al matrix.     

Effects of Cu and Cu/Ti interlayer on adhesion of diamond film

Diamond film were deposited on the cemented WC + 6% Co substrates by a microwave plasma chemical vapor deposition (CVD) system. The effects of Cu and Cu/Ti as interlayer on adhesion of diamond film were investigated. The surface morphology and composition of the film and microstructure of film/substrate interface were examined by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), electron probe microanalysis (EPMA) and Raman spectrometer, respectively. The adhesion of diamond film was evaluated by indentation adhesion testing. The results show that Cu/Ti would be a suitable interlayer system to improve film adhesion. It was considered that Cu atoms replaced most voids left by leached Co, recovered the surface strength and toughness, and inhibited the diffusion of Co to the substrate surface. Ti atoms act as promoter for diamond nucleation, and the formation of TiC enhanced the adhesion of diamond film. Furthermore, Cu/Ti interlayer system restrained the growth of diamond grain and promoted the formation of nano-crystalline, which increased the contact area of the film/substrate interface.     

自蔓延烧结金刚石磨头的性能研究

为研究自蔓延烧结工艺对金刚石磨头性能的影响,以高频感应加热诱发Al、Ti、Cu、Ni和Sn粉末自蔓延烧结,制备金刚石磨头,分析节块胎体的微观结构和金刚石与胎体结合剂间的结合情况,并实验研究金刚石磨头的加工性能。结果表明:高频感应加热可缩短自蔓延烧结的预热时间和反应时间,提高制备效率;Ni起关键作用,Ni元素缺失则无法发生自蔓延反应;金刚石磨粒与金属结合剂之间界面结合良好,C、Ti元素之间跨过界面发生了明显的扩散偏聚现象;当胎体结合剂中Al+Ti的质量分数为32%时,金刚石磨头的综合加工性能最好。      

型面约束下的真空钎焊金刚石工艺及其等高性分析

在真空炉中采用石墨阴模对金刚石进行适当约束的方法开展钎焊试验,实现了金刚石与钢基体之间的高强度连接及磨粒等高性的有效控制. 采用SEM对钎焊试样和金刚石表面形貌进行观察,采用EDS对金刚石表面定点和微区成分进行分析,使用超景深三维显微镜对磨粒等高性进行测量. 结果表明,液相Cu70Sn20Ti10钎料在毛细作用下可润湿包裹在石墨阴模上粘接的金刚石,且两者界面上形成TiC反应物,由此可获得钢基体对金刚石高的把持力. 钎焊过程银胶不与金刚石发生反应,同时由于银胶能够始终保持对金刚石的粘接及约束作用,所以钎焊后的磨粒等高性好.     

陶瓷结合剂与金刚石高温下的界面结合机理研究

本文研究了陶瓷结合剂与金刚石的界面反应、界面结构和结合状况.通过对改性Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃和B2O3-PbO-ZnO-SiO2低熔玻璃镀钛、不镀钛金刚石试样的电镜分析、XRD分析以及两种结合结合剂与镀钛、不镀钛金刚石试样的抗折强度测定,研究了结合剂(Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃和B2O3-PbO-ZnO-SiO2玻璃)与金刚石(镀钛和不镀钛)的结合机理和结合状况.发现:改性Li2O-Al2O3-SiO2玻璃经过合适的热处理工艺能在金刚石试样中出现以Li2Al2Si3O10为主晶相的微晶体,试条的抗折强度是B2O3-PbO-ZnO-SiO2低熔玻璃金刚石试样的2.5倍以上;镀钛金刚石与微晶玻璃结合剂之间产生化学结合,抗折强度比不镀钛金刚石试条提高20%以上;而对B2O3-PbO-ZnO-SiO2玻璃结合剂而言,金刚石表面镀钛对试条的抗折强度的提高无明显作用.