Vai trò của các nguyên tố khác nhau trong chất kết dính của lưỡi cưa kim cương

Lưỡi cưa kim cương được chế tạo bằng cách hàn các đoạn kim cương vào đế (thân thép). Các mảnh kim cương được làm từ các hạt mài mòn kim cương mịn và bột kim loại dưới nhiệt độ cao và áp suất cao. Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của các mảnh kim cương & lưỡi cưa là các thành phần kim loại trong chất kết dính của các mảnh kim cương.

Bài viết này, dựa trên hơn hai mươi năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất dụng cụ kim cương, phân tích ngắn gọn vai trò của các bộ phận khác nhau trong chất kết dính của các phân đoạn lưỡi cưa kim cương.

 

 

Đồng và hợp kim làm từ đồng-là những kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trong chất kết dính kim loại của dụng cụ kim cương, trong đó bột đồng điện phân là loại phổ biến nhất. Hợp kim làm từ đồng và đồng-có nhiệt độ thiêu kết thấp, khả năng tạo hình và thiêu kết tốt cũng như khả năng hòa tan tốt với các nguyên tố khác. Mặc dù đồng hầu như không làm ướt kim cương nhưng hợp kim của đồng với một số nguyên tố nhất định có thể cải thiện đáng kể khả năng thấm ướt của nó đối với kim cương. Ví dụ: hợp kim đồng được chế tạo bằng một trong các nguyên tố tạo thành cacbua-như Cr, Ti, W, V và Fe có thể làm giảm đáng kể góc làm ướt của hợp kim đồng đối với kim cương. Đồng có thể tạo thành nhiều dung dịch rắn khác nhau với niken, coban, mangan, thiếc và kẽm, giúp tăng cường độ bền cho kim loại nền.

 

 

 

Thiếc là nguyên tố làm giảm sức căng bề mặt của hợp kim lỏng và có tác dụng làm giảm góc ướt của hợp kim lỏng đối với kim cương. Nó là nguyên tố giúp cải thiện khả năng làm ướt của kim loại kết dính với kim cương, có thể hạ thấp điểm nóng chảy của hợp kim và cải thiện khả năng tạo hình khi ép. Vì vậy, Sn được sử dụng rộng rãi trong các chất kết dính, tuy nhiên việc sử dụng nó có phần hạn chế do hệ số giãn nở nhiệt lớn.

 

 

Trong các công cụ kim cương, Zn và Sn có nhiều điểm tương đồng, chẳng hạn như điểm nóng chảy thấp và khả năng biến dạng tốt. Tuy nhiên, Zn không hiệu quả bằng Sn trong việc thay đổi tính thấm ướt của kim cương. Kim loại Zn có áp suất hơi cao và dễ bay hơi nên lượng Zn sử dụng cần được kiểm soát cẩn thận.

 

 

 

Nhôm là kim loại nhẹ tuyệt vời và là chất khử oxy tốt. Ở 800 độ, góc làm ướt của Al so với kim cương là 75 độ, và ở 1000 độ, góc làm ướt là 10 độ. Thêm bột nhôm vào chất kết dính của dụng cụ kim cương có thể tạo thành cacbua Ti3AlC và các hợp chất liên kim loại TiAl trong hợp kim nền.

 

 

Sắt có vai trò kép trong chất kết dính: thứ nhất, nó tạo thành cacbua xi măng với kim cương; thứ hai, nó kết hợp với các nguyên tố khác để tăng cường nền. Sắt có khả năng thấm ướt vào kim cương tốt hơn đồng và nhôm, và độ bám dính của nó với kim cương cao hơn coban. Hơn nữa, việc hòa tan một lượng cacbon thích hợp trong hợp kim gốc Fe{2}} sẽ có lợi cho sự liên kết của nó với kim cương. Nghĩa là, việc khắc kim cương vừa phải bằng hợp kim gốc Fe{4}}có thể làm tăng lực liên kết giữa chất kết dính và kim cương. Trong thực tế sản xuất, bề mặt gãy của lưỡi cưa nhìn chung không có bề mặt nhẵn, lộ ra hình kim cương mà là một lớp hợp kim bao phủ bên ngoài, đây là biểu hiện của lực liên kết được tăng cường.

 

 

Co và Fe đều là những nguyên tố chuyển tiếp có đặc điểm giống nhau. Trong những điều kiện cụ thể, Co có thể tạo thành cacbua Co2C với kim cương và phủ lên bề mặt kim cương một lớp màng coban cực mỏng. Do đó, Co có thể làm giảm sức căng bề mặt với kim cương và có độ bám dính mạnh với kim cương ở pha lỏng, khiến Co trở thành vật liệu liên kết tuyệt vời.

 

 

Niken có cấu trúc lập phương tâm-tập trung vào mặt, độ dẻo, độ bền và khả năng chống oxy hóa tốt. Nó có thể trộn lẫn vô hạn với đồng. Niken là nguyên tố thúc đẩy quá trình austenit hóa và có thể mở rộng vùng pha -. Nó phản ứng với cacbon một cách khó khăn và phản ứng bề mặt với kim cương hầu như không xảy ra trong quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, Ni lỏng có thể bám chắc vào bề mặt sợi carbon, tạo thành một lớp màng cực mỏng.

 

Trong chất kết dính dụng cụ kim cương, Ni là nguyên tố không thể thiếu. Trong các hợp kim dựa trên Cu{1}}, việc thêm Ni cho phép khả năng trộn lẫn vô hạn với Cu, tăng cường hợp kim nền, ức chế sự mất mát của các kim loại có điểm-nóng chảy-thấp, đồng thời tăng độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn. Việc thêm Ni và Cu vào hợp kim gốc Fe-có thể làm giảm nhiệt độ thiêu kết, giảm sự ăn mòn nhiệt của kim cương bởi kim loại liên kết và việc chọn tỷ lệ thích hợp của Fe và Ni có thể cải thiện đáng kể lực giữ của chất kết dính gốc Fe{6}}trên kim cương.

 

 

Trong chất kết dính kim loại, mangan có tác dụng tương tự sắt nhưng có khả năng thẩm thấu và khử oxy mạnh hơn và dễ bị oxy hóa. Nhìn chung, lượng Mn thêm vào không cao và có chức năng khử oxy và tăng cường nền.

 

 

 

Crom là nguyên tố tạo thành cacbua-mạnh. Trong ma trận lưỡi cưa có rãnh kim cương, crom có ​​thể đóng vai trò giảm âm-, liên quan đến năng lượng kích hoạt của Cr. Việc thêm một lượng nhỏ Cr vào nền Cu-có thể làm giảm góc thấm ướt của hợp kim gốc đồng- với kim cương và cải thiện độ bền liên kết giữa hợp kim gốc đồng-và kim cương.

 

 

Titan là nguyên tố tạo thành cacbua mạnh-, dễ bị oxy hóa và khó khử. Khi có oxy, Ti ưu tiên tạo thành TiO hơn là TiC. Titan kim loại là vật liệu có cấu trúc tốt, sở hữu các đặc tính như giảm cường độ tối thiểu ở nhiệt độ cao, khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn và điểm nóng chảy cao. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung một lượng titan thích hợp vào ma trận lưỡi cưa kim cương sẽ có lợi cho việc cải thiện tuổi thọ của lưỡi cưa.

 

 

Vonfram là nguyên tố tạo thành cacbua-mạnh và có thể được sử dụng làm vật liệu khung. Việc lắng đọng một lượng bột vonfram nhất định trên bề mặt kim cương, sau khi nung kết, tạo thành WC, W₃Co₃V và W₄Co₂C trên bề mặt kim cương. Vonfram có khả năng tương thích tốt với các kim loại kết dính khác như Cu, Co, Ni và Fe.

 

 

 

 

Các nguyên tố đất hiếm có thể hạ thấp điểm nóng chảy của hợp kim một cách hiệu quả; La và Ce có tác dụng khử oxy, khử lưu huỳnh và khử amoniac mạnh, ức chế sự phân tách các oxit, sunfua và nitrit ở bề mặt; chúng có thể cải thiện độ bền uốn của vật liệu; trong ma trận Co-cao hoặc Co tinh khiết, việc bổ sung nguyên tố đất hiếm Ce có lợi cho việc cải thiện các tính chất cơ học của ma trận và việc thêm một lượng nhỏ Ce (khoảng 0,12 wt%) vào ma trận gốc đồng-có thể đạt được kết quả tốt.

 

 

 

Silicon có hệ số giãn nở tuyến tính gần bằng kim cương, thấp hơn các kim loại khác; nó thể hiện hiệu ứng âm lượng nhỏ hơn trong quá trình làm nóng và làm mát; silicon có khả năng tương thích tốt với kim cương; silicon có thể hạ thấp điểm nóng chảy của hợp kim và có khả năng khử oxy mạnh.

Công ty Tuyền Châu Huice có hơn hai mươi năm kinh nghiệm trong việc sản xuất, chế tạo, nghiên cứu và phát triển các công cụ kim cương, chuyên sản xuất các công cụ kim cương khác nhau.

Liên hệ ngay