行 业 动 态

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金刚石工具提高机械镶嵌力和化学键合力直接有效的方法

　　

　 　金刚石颗粒择优取向法

　 　金刚石颗粒在工具胎体中均匀分布，择优取向金刚石晶面、晶棱为定向出刃点的方法。择优取向金刚石晶体单颗粒出刃点为八面体与立方体晶面的结合棱，切割开始增加了金刚石颗粒与结合剂之间的接触面积，从而增加了金刚石与结合剂之间的键合力与机械镶嵌力，更加符合结合机理及切削机理，因而更有利于磨料被结合剂把持牢固、提高锋利度，有效地防止过早脱落。

　 　以等积形六面体－八面体金刚石单晶为例，以单晶棱长为1长度单位，以单晶切削高度为1作为另一种长度单位而绘制的单颗粒金刚石不同出刃点切割消耗表面积曲线，可以作出以下结论：

　 　（1）金刚石与结合剂的接触面积，与金刚石的把持力成正比。从图1可以看出，若以晶棱作为出刃点，则金刚石与结合剂的接触面积将会比以(111)作为出刃点提高9.7%，因而把持力也相应提高9.7%。

　 　（2）金刚石单晶颗粒切割高度剩余1/3时，以（111）面与（100）面结合棱作为出刃点，由于金刚石与结合剂的接触面积下降加快，有利于金刚石的微刃破碎脱落和新切削刃的出现。

　 　4.2金刚石颗粒表面金属球化法

　 　金刚石颗粒表面金属球化法：是通过低温乳化的方法，使金刚石单颗粒表面包裹一层强碳化物形成元素的金属粉末或有微量活性元素的混合粉末，通过后续烧结提高金刚石与胎体的界面结合强度，防止烧结时胎体对金刚石的侵蚀，大幅度降低贵重金属Co、Ni的使用量。金刚石颗粒表面金属球化法可使金刚石颗粒增重50%以上。

　 　国内外研究者们经过研究发现，具有共价键的金刚石和金属之间有很高的界面能，一般金刚石和金属胎体较难形成化学冶金结合，提高胎体对金刚石把持力的关键在于改善胎体和金刚石的界面结合状态，使胎体和金刚石之间形成强力键合。根据反应能可知，有一些元素和碳易发生反应生成碳化物，称之为强碳化物形成元素，通常有Ti、Cr、W、Mo、Zr等，球化粉末中添加这些元素后，烧结时这些元素会向金刚石表面富集且与金刚石反应生成碳化物，从而提高金刚石与胎体的界面结合强度。

　 　在机理研究过程还发现，当胎体含有溶碳性元素（如铁）时，在一定温度（超过800℃）下烧结时，金刚石会以碳的形式扩散到胎体当中，导致金刚石强度降低。如果对金刚石表面金属球化，在烧结过程金刚石就会与金属胎体隔离，就可以防止胎体对金刚石的侵蚀。

　 　通过增强金刚石与金属机械镶嵌力和使金刚石与金属之间形成化学键结合的方法，可以不同程度地提高金刚石工具中金刚石与胎体的结合力。提高化学亲和力是一种强力有效的方法，可以彻底解决金刚石工具中金刚石把持力不牢的问题。金刚石颗粒择优取向法与金刚石颗粒表面金属球化法结合使用已经运用于烧结金刚石工具生产中，收到良好效果，并大幅度降低了胎体成本。