預合金粉末作為鉆頭胎體粉的優勢解析

　　目前國外生產的鉆頭等金剛石制品，其胎體除少數稀有元素是以機械混合物形式加入外，絕大多數都采用標準的預合金粉末。一種胎體配方，除骨架金屬外，只需選配一種或兩種預合金化的粘結金屬即可。而在國內的鉆頭等金剛石制品生產中，幾乎都仍采用機械混合單粉法，這不僅影響了生產效率，更重要的是使金剛石制品的質量始終處于較低水平，而得不到突破，其重要原因之一就是未實現胎體金屬粉末的預合金化。預合金粉末作為鉆頭胎體粉有哪些優勢?泰和匯金小編今天就一起來談談這個話題。

　　1、金屬粉末的氧化、臟化問題

　　金剛石鉆頭所選用的金屬粉末粒度一般在200目以下，有些金屬粉末極易氧化和臟化，如銅粉、鈦粉、錳粉等，長時間保存有很多困難，如鈦粉保存時就需要進行真空包裝。被氧化的金屬粉末，其燒結活性大為降低，嚴重影響了鉆頭的質量性能。對于預合金粉末由于某些抗氧化素(如鉻粉)的引入，致使合金整體的抗氧化能力有所提高，可以解決粉末的長時間保存問題。

　　2、從機械性能上看

　　對于機械混合單金屬粉末來說,各種加入金屬都有著各自的熔點,而且熔點溫度相差還比較大,如鈷、鎳、鈦的熔點高于1400℃,錫、鋅的熔點則只有230℃~420℃.金剛石鉆頭的燒結溫度一般都在1000℃左右,溫度過高則容易使金剛石碳化,從而降低金剛石鉆頭的使用壽命.在950℃~1000℃的燒結溫度下,低熔點金屬早已熔化甚至有部分出現燒損現象,而對于高熔點金屬來說,在低溫度下燒結所得到的胎體多為假合金，即胎體中大多數高熔點金屬仍以元素形式存在，不能充分發揮作用，從而達不到原設計胎體合金配方的要求。這種胎體金屬未能完全合金化，各金屬顆粒之間是通過固熔擴散、蠕動而結合的，其結合力不強，影響了鉆頭的機械強度。

　　如果把粘結金屬做成預合金，該預合金粉末具有單一的熔點，其熔點可以通過調整成分配方比例來控制和選擇。預合金化的粉末比機械混合粉末要均勻的多，由于已完全合金化，因此其性能性能亦有所提高。在金剛石鉆頭燒結過程中，只要溫度升到作為粘結成份的預合金粉末的液相線以上時，粉末即熔化，制品的燒結過程也就結束了，從而避免了機械混合粉末胎體燒結中*常出現的成份偏析和低熔點金屬先熔化并富集以及易氧化、揮發等弊病，從而可以保證鉆頭的質量，鉆頭的性能亦大有提高。

　　3、從胎體合金對金剛石的把持力來看

　　國內的金剛石鉆頭經常出現包鑲不理想，導致金剛石脫落的現象，目前普遍采用的辦法是在胎體中添加少量的鉻或者鈦等，因為鉻、鈦等都是強碳化物形成元素，當他們與金剛石接觸時，在金剛石與鉻粉、鈦粉之間形成薄薄的一層Cr3C2或TiC，使鉻、鈦粉既與金剛石有一定的結合力，又與合金胎體保持一定的結合力，從而提高胎體合金對金剛石的把持力。但是由于鉻粉、鈦粉在胎體合金中本身就是一種松散的結合，因而用添加鉻粉、鈦粉的方法來提高胎體對金剛石的把持力效果有限，沒能從根本上解決胎體合金對金剛石的包鑲問題。*根本的途徑就是要解決好胎體合金與金剛石之間的潤濕角問題。

　　眾所周知，硬質合金之所以用鈷作為粘結金屬，就是因為高溫下鈷與碳化鎢的潤濕角為0o，因此合格的硬質合金產品很少出現碳化鎢脫落現象，即鈷已牢固地把持住了碳化鎢顆粒。

　　對于金剛石而言，沒有任何單質金屬對金剛石的潤濕角為0o，鈷對金剛石的潤濕角為45~55o，銅對金剛石的潤濕角為145o，因此從潤濕角也能解釋為什么機械混合但金屬粉末燒結的鉆頭胎體對金剛石的把持力不大。但如果制成預合金粉末后，則預合金與金剛石的潤濕角可以通過調整合金粉末的成分來降低，如Cu-Sn合金中加鉻粉、鈦粉，可以使潤濕角接近0o。由于預合金粉末具有單一熔點，因此在燒結溫度下能夠以液相形式完全浸濕金剛石，故使粘結金屬對金剛石的把持力(包鑲強度)大為提高。