預合金粉末與金剛石的擴散連接

　　試驗中選用多種金屬熔煉成低熔點合金后再霧化成粉形成預合金粉末，預合金粉末對金剛石的潤濕擴散主要取決于形成碳化物的傾向和合金液態狀態下的界面張力。

 

　　銅合金對金剛石等潤濕性能的改善，主要取決于加進的合金元素能夠使內界面張力急劇下降。合金元素在內界面上的吸附，可以降低液態合金的內界面張力，內界面碳化物天生反應可以更大的降低內界面張力。

 

　　在燒結成金剛石工具胎體過程中，只要溫度升到預合金粉末的熔化溫度，整個粘結成分的粉末就開始浸潤金剛石，并向金剛石擴散，從而實現釬焊連接。

 

　　分析釬焊潤濕角計算公式

 

　　可知，內界面張力降低導致潤濕角θ減小。在Cu基合金中加進碳化物形成元素是改善Cu基合金潤濕性的有效措施。

 

　　表1給出部分合金元素對表面張力和內界面張力的影響排序。

 

　　表1 部分元素對界面張力和表面張力的影響

 

　　Mn、Pb、Ni這類元素，當含量低時，銅合金不能很好地潤濕碳材料，分析原因是由于Cu-Mn、Cu-Pb、Cu-Ni合金中有連續固溶體存在，使液態合金的表面張力進步。當合金元素的濃度高時，會向好的方向轉化。如Cu-Ni合金中Ni增加到一定濃度，試驗中發現在金剛石表面有Cu-Ni合金膜天生并擴展。

 

　　Sn、Si等元素的銅合金，尚未發現在碳材料表面形成附著膜，盡管一些元素可以降低液態合金的表面張力，但是表面張力的降低對接觸角的影響與內界面張力降低的影響比較起來作用較小。

 

　　TiC的天生自由能比Cr、Mo、V、Mn、Fe等碳化物的天生自由能要低，1000℃時TiC的天生自由能約為4000卡/克。摩爾。從降低液態合金內界面張力的能力上看，Ti只能排在M、Cr、Fe、V、Ta、Nb、Mn、Co、Ni之后，降低表面張力作用也不如上面提到的任何一種金屬，Ti在合金內界面上的原子百分數*小。所以在合金中加進1at.%左右的Ti,對降低接觸角看不出有什么作用，只有加進5at.%以上時，作用才比較明顯，達到10at.%時效果*好，可使潤濕角θ降低至20℃以下。