金剛石鋸片胎體粘結(jié)劑中各元素的作用

　　如何選擇金屬胎體成分，胎體粘結(jié)劑中各元素都起什么作用?下面整理了一些資料供大家參考：

　　一、銅在粘結(jié)劑中的作用

　　金剛石切割片中金屬粘結(jié)劑應(yīng)用最多的金屬是銅和銅基合金，其中，電解銅粉應(yīng)用最多。銅和銅基合金具有較低的燒結(jié)溫度，好的成形性和可燒結(jié)性，并且與其他元素的互溶性好。雖然銅對(duì)金剛石幾乎不潤(rùn)濕，可某些元素與銅的合金能使其對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性得到大幅度的改善。如銅和碳化物形成元素Cr，Ti，W，V，F(xiàn)e等中的一種制成銅合金，都可以大大降低銅合金對(duì)金剛石的潤(rùn)濕角。銅與鎳、鈷、錳、錫、鋅可形成多種固溶體，使胎體金屬得到強(qiáng)化。

　　二、錫在粘結(jié)劑中的作用

　　錫是降低液態(tài)合金表面張力的元素，具有降低液態(tài)合金對(duì)金剛石潤(rùn)濕角的作用，是改善粘結(jié)金屬對(duì)金剛石潤(rùn)濕的元素，可降低合金的熔點(diǎn)，改善壓制成形性。所以Sn在粘結(jié)劑中的應(yīng)用十分廣泛，但因Sn的膨脹系數(shù)大，使用受到一定的限制。

　　三、鋅在粘結(jié)劑中的作用

　　在金剛石工具中，Zn和Sn有許多相似之處，如熔點(diǎn)低、變形性好，在改變對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性上Zn不如Sn。金屬Zn的蒸汽壓很高，容易氣化，所以在使用時(shí)要注意Zn的用量。

　　四、鋁在粘結(jié)劑中的作用

　　金屬鋁是性能優(yōu)異的輕金屬，是良好的脫氧劑。在800℃時(shí)，Al對(duì)金剛石的潤(rùn)濕角為75°，在1000℃時(shí)潤(rùn)濕角為10°。在金剛石工具的粘結(jié)劑中加入鋁粉可以在胎體合金中形成碳化物Ti3AlC和金屬間化合物TiAl。

　　五、鐵在粘結(jié)劑中的作用

　　鐵在粘結(jié)劑中有雙重作用，一是與金剛石形成滲碳體碳化物，二是與其他元素合金化，強(qiáng)化胎體。鐵與金剛石的潤(rùn)濕性好于銅和鋁，鐵與金剛石的附著力比鈷高。而且Fe基合金溶解適量的碳后有利于它與金剛石的結(jié)合，也就是說(shuō)Fe基合金適度刻蝕金剛石可增大結(jié)合劑與金剛石間的結(jié)合力，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，鋸片斷口上一般不會(huì)出現(xiàn)金剛石光滑裸露，而是被一層合金覆蓋，這就是結(jié)合力加強(qiáng)的表現(xiàn)。

　　六、鈷在結(jié)合劑中的作用

　　Co和Fe同屬過(guò)渡族元素，特點(diǎn)相近。Co在特定條件下能和金剛石形成碳化物Co2C，并在金剛石表面覆蓋極薄的鈷膜。這樣Co既可以降低與金剛石的內(nèi)界面張力，液相下對(duì)金剛石又有較大的附著力，所以Co是優(yōu)秀的粘結(jié)材料。

　　七、鎳在粘結(jié)劑中的作用

　　鎳是面心立方結(jié)構(gòu)，有良好的延展性、韌性和抗氧化性，與銅可以無(wú)限互溶，鎳是促成奧氏體化的元素，可以擴(kuò)大α相區(qū)，與C反應(yīng)比較困難，高溫?zé)Y(jié)時(shí)與金剛石的內(nèi)界面反應(yīng)幾乎不發(fā)生。但液態(tài)Ni可以牢固附著在碳纖維表面，形成一層極薄的膜。在金剛石工具的粘結(jié)劑中，Ni是不可缺少的元素，在Cu基合金中，加入Ni可以和Cu無(wú)限互溶，可以強(qiáng)化胎體合金化，抑制低熔點(diǎn)金屬流失，增加韌性和耐磨性。在Fe基合金中加入Ni和Cu，可降低燒結(jié)溫度，減輕粘結(jié)金屬對(duì)金剛石的熱蝕，選擇適當(dāng)配比的Fe、Ni加入量，可以大大提高Fe基粘結(jié)劑對(duì)金剛石的把持力。

　　八、錳在粘結(jié)劑中的作用

　　錳在金屬粘結(jié)劑中，與鐵的作用相似，但滲透能力和脫氧能力較強(qiáng)，且容易氧化。一般Mn的加入量不高，有脫氧和強(qiáng)化胎體的作用。

　　九、鉻在粘結(jié)劑中的作用

　　金屬鉻是一種強(qiáng)碳化物形成元素。在金剛石槽型鋸片胎體中，鉻可以起到消音的作用，原因與Cr的激活能有關(guān)。在Cu基胎體中添加少量的Cr，可以降低銅基合金對(duì)金剛石的潤(rùn)濕角，并提高銅基合金對(duì)金剛石的粘結(jié)強(qiáng)度。

　　十、鈦在粘結(jié)劑中的作用

　　鈦是易氧化、難還原的強(qiáng)碳化物形成元素，有氧存在時(shí)Ti優(yōu)先生成TiO而不生成TiC。金屬鈦是良好的結(jié)構(gòu)材料，具有高溫下強(qiáng)度降低少，耐熱、耐蝕、熔點(diǎn)高等特性。有關(guān)研究表明，在金剛石鋸片胎體中加入適量鈦，有利于提高鋸片的使用壽命。

　　十一、鎢在粘結(jié)劑中的作用

　　鎢是強(qiáng)碳化物形成元素，可以作為骨架材料。在金剛石表面沉積一定數(shù)量的鎢粉，燒結(jié)后在金剛石表面生成WC，W?Co?V，W?Co?C。鎢和其他粘結(jié)金屬比如Cu，Co，Ni，F(xiàn)e等都有較好的相容性。

　　十二、稀土元素在粘結(jié)劑中的作用

　　稀土元素可以有效降低合金的熔點(diǎn);La，Ce具有很強(qiáng)的脫氧，脫硫，脫氨作用，有抑制氧化物，硫化物，氮化物等雜物在界面偏聚的作用;可提高材料的抗彎強(qiáng)度;在高Co或純Co胎體，稀土元素Ce的添加有利于胎體機(jī)械性能的提高，在青銅基胎體中加入少量Ce即可起到很好的作用(約0.12wt%)。

　　十三、硅在金剛石工具粘結(jié)劑中的行為

　　硅的線膨脹系數(shù)與金剛石接近，比其它金屬都低;在加熱與冷卻過(guò)程中的體積效應(yīng)較小;硅與金剛石的相容性好;硅可降低合金的熔點(diǎn)，并且有較強(qiáng)的脫氧能力。

　　參考資料：《金剛石與金剛石工具知識(shí)問(wèn)答》張紹和

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