預合金粉末在金剛石工具燒結中的釬焊作用

　　摘要 通過增加鈷、鎳、鉻、鈦的比例可以提高胎體對金剛石的把持力，從而達到提高金剛石工具壽命的目的，但是過硬的胎體降低工具的切削效率。為解決壽命和效率的矛盾，采用預合金粉末替代單質金屬粉加入胎體粉中熱壓燒結，使得胎體粉和金剛石顆粒之間形成釬焊連接。簡述了金剛石工具中人造金剛石的存在狀態，分析了金剛石從出刃、刻劃、切削、磨損、暴露、破碎到脫落的使用壽命過程，指出工具使用中大量的金剛石并非磨損失效，而是以破碎、脫落形式流失。

　　預合金粉末中含有強碳化物形成元素，預合金粉與金剛石的親和力強，在燒結過程中可以實現胎體與金剛石的釬接，使金剛石的出刃高度大大提高；預合金粉的熔化溫度區間與燒結溫度相匹配，避免了刀頭的毛刺、飛邊，減小裂紋發生傾向。

　　使用預合金粉末作為金剛石工具胎體的結合劑，易于調整胎體性能，使之更適宜于加工對象，同時由于預合金是預先熔煉成合金，然后猜制成粉末的，所以每顆粉末中都包含了組成合金的各種金屬元素，這比機械混合多種單質金屬粉末要均勻、可靠的多。

　　預合金粉末的主要特性有：預合金粉末熔化區間窄，在一定燒結溫度下應能剛好濕潤金剛石，而在壓力作用下又能流動；在熱壓過程中，預合金粉末熔化為液態與骨架金屬反應，有利于增強胎體的力學性能，又不會形成低熔脆性相；在金剛石工具正常的工作溫度下，預合金粉末不會重熔或形變，保證了粘結層能夠承受胎體中硬質顆粒（骨架成分和金剛石）傳給它的應力而不產生變形或松動；預合金粉末中不含易揮發和易氧化單質元素，采用預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。

　　釬焊連接可以提高金剛石燒結體的使用壽命。預合金粉末對金剛石的釬焊連接是基于在金剛石上形成碳化物的條件下的，但是碳化物的形成是一個原子擴散遷移的緩慢過程，需要在一定的溫度下保持較長時間，為了實現這種擴散，金剛石燒結體必須采用是熱壓燒結或者冷壓--真空燒結工藝。

　　金剛石工具熱壓時，需要一定的溫度、壓力和時間，其目的就是胎體材料中復雜銅合金中的碳化物形成元素（鉻、釩、鈦等）與金剛石界面形成極薄的碳化物，這樣就產生了金剛石與金屬胎體的擴散釬焊結合。在空氣中鉻、鈦、釩容易氧化失去作用，結合劑中的鐵、鈷、鎳元素容易引發金剛石石墨化，所以必須采用真空熱壓或氣保護熱壓。國內外大量研究表明：金剛石形成碳化物的*低溫度是620℃，而人造金剛石在760℃開始（即使在真空條件下），也會出現不同程度的強度下降。所以在滿足釬焊連接條件的前提下，盡量避免金剛石品質下降，選取合理的熱壓溫度和時間是關鍵技術。

　　①數字越大表示濕潤性越好或壽命越長。

　　分析表1可以看出：低溫長時間熱壓的刀頭的使用壽命長于高溫快速熱壓；含鉻、鈦、釩和含鉻、鋯的預合金粉末對金剛石的潤濕性較好。與之相應的金剛石的使用壽命長。

　　釬焊連接可以提高金剛石燒結體的鋒利度。在傳統的金剛石胎體配方中，鋒利度和使用壽命是矛盾的，即壽命長的制品鋒利度差，鋒利度好的制品使用壽命較短。采用粉狀釬料形式的預合金粉作粘結劑可以有效解決這對矛盾。

　　眾所周知，金剛石外露越高，金剛石工具越鋒利，金剛石出刃高度是自身高度的40%時，金剛石*鋒利。在實際工作過程中，在金剛石工具*鋒利的時候，由于胎體對金剛石的把持力不夠，金剛石顆粒卻*容易脫落。在機械混合粉末體系中，為了追求鋒利度，常常人為弱化胎體，其結果就是鋒利度提高了，但是使用壽命卻降低了。

　　在使用預合金粉提高金剛石刀頭性能的情況下，如果把胎體粉對金剛石的包鑲結合提升為冶金結合，也就是將金剛石顆粒釬焊到胎體材料上，增加胎體材料對金剛石的連接力，則可以對金剛石工具的性能產生質的轉變，使用壽命和工作中的承載能力等技術指標會得到同步提高。

　　參考文獻

　　王書琴。金剛石鋸片結合劑的改進[J].金剛石與磨料磨具工程

　　宋月清。預合金粉末在金剛石工具中的應用研究[J].金剛石與磨料磨具工程，2000（5）：27-28.