摘 要: 本文簡述了人造金剛石在石材加工工具中的應(yīng)用情況，水霧化純鐵粉指出工具使用中大量的金剛石并非磨損失效，而是以脫落形式流失，分析了金剛石流失原因是金剛石把持力不夠?qū)е铝私饎偸缙诿撀?。研究結(jié)果表明：預(yù)合金粉末法可以實現(xiàn)胎體與金剛石的擴(kuò)散連接，繼而闡明了采用預(yù)合金粉末法實現(xiàn)對金剛石的擴(kuò)散釬焊連接是改進(jìn)金剛石工具使用性能的有效途徑；在預(yù)合金粉末的制取中離心氣水聯(lián)合霧化是較佳的制取技術(shù)；預(yù)合金粉末的成分和熱壓燒結(jié)工藝決定了對金剛石的擴(kuò)散連接的效果。

前 言

從1954年人造金剛石誕生起始，金剛石鋸片在石材加工方面得到了大量應(yīng)用，近年來，用于石材加工業(yè)需求的人造金剛石的數(shù)量不斷上升，其耗用量約占全國人造金剛石總產(chǎn)量的90％左右。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料估計，目前世界上工業(yè)金剛石70％左右用于制造石材加工工具，其中占絕大多數(shù)的是金剛石圓鋸片。

在金剛石圓鋸片的使用過程中，金剛石的利用率比較低，這是因為刀頭中的金剛石并非磨損失效，而是以脫落形式大量流失。傳統(tǒng)的金剛石刀頭制造是靠胎體對金剛石的把持作用固定金剛石，當(dāng)胎體被磨損到金剛石露出高度較高時，金剛石會自行脫落。提高胎體與金剛石的結(jié)合力是避免金剛石早期脫落最有效的技術(shù)措施。

采用預(yù)合金粉末法實現(xiàn)對金剛石的擴(kuò)散釬焊連接是提高金剛石與胎體的結(jié)合力的有效途徑。在預(yù)合金粉末中添加鉻、鈦、釩、鋯、鎳、錳等金屬一方面可以提高合金對金剛石的浸潤性，增加金剛石的出刃高度，提高金剛石的利用率；另一方面工作，預(yù)合金粉末的化學(xué)成分穩(wěn)定，克服了機(jī)械混合粉末的比重偏析、低熔點金屬先熔與富集、易氧化及易揮發(fā)的金屬在燒結(jié)過程中被燒損等影響胎體性能的因素，保證了金剛石刀頭的穩(wěn)定性和一致性。

1 預(yù)合金粉末的主要特性

人造金剛石刀頭的胎體一般由骨架成分和粘結(jié)劑兩組分構(gòu)成，一般采用一組低熔點金屬用作粘結(jié)劑，如果將多種金屬預(yù)先熔煉成低熔點合金后再噴制成預(yù)合金粉末，預(yù)合金粉末是性能優(yōu)良的粘結(jié)劑。

使用預(yù)合金粉末做為金剛石工具胎體的粘結(jié)劑，易于調(diào)整胎體性能，使之更適宜于加工對象，同時由于預(yù)合金是預(yù)先熔煉成合金，然后才制成粉末的，所以每顆粉末中都包含了組成合金的各種金屬元素，這就比機(jī)械混合多種單一金屬粉末要均勻得多。在燒結(jié)成金剛石刀頭過程中，只要溫度升到預(yù)合金粉末的熔化溫度，整個粘結(jié)成分的粉末就熔化，而不會出現(xiàn)無法兼顧粘結(jié)劑中不同組分熔化溫度差距大難以制訂合理燒結(jié)溫度的難題。

采用預(yù)合金粉末作為金剛石工具胎體的粘結(jié)劑的主要優(yōu)點有以下幾條。

采用預(yù)合金粉末制造的金剛石工具，可以提高胎體對金剛石的包鑲能力，并且抗沖擊等性能較好，提高金剛石的利用率。

預(yù)合金粉末中不含易揮發(fā)易氧化單質(zhì)元素，采用預(yù)合金粉末制造的金剛石工具，提高了胎體的致密性和均勻性，從而改善了胎體的磨損狀態(tài)。

能根據(jù)工作對象性能的差異有針對性的選用不同性質(zhì)的預(yù)合金粉末，簡化了胎體配料工作。刀頭燒結(jié)溫度的高低主要取決于粘結(jié)金屬中高熔點金屬熔點的高低，預(yù)合金粉末的熔化溫度較低，熱壓溫度低，能避免燒結(jié)高溫對金剛石造成的熱損傷。

預(yù)合金粉末熔化區(qū)間窄，在一定燒結(jié)溫度下應(yīng)能剛好潤濕金剛石，而在壓力作用下又能流動。在熱壓過程中，預(yù)合金粉末與骨架成分反應(yīng)，有利于增強(qiáng)胎體機(jī)械性能，又不會形成低熔脆性相。

在金剛石工具正常的工作溫度下，預(yù)合金粉末不會重熔或形變，保證了粘結(jié)層能承受胎體中硬質(zhì)顆粒（骨架成分和金剛石）傳給它的應(yīng)力而不產(chǎn)生變形或松動。