超硬材料網

　　【摘要】采用氮／氧自動分析儀及sEM、Ⅺ山等手段分析了結合劑粉末中氧含量及其對鋸片性能的影響。結果發現：在燒結過程中，含氧量高的結合荊對金剛石形成了強烈的侵蝕。金剛石表面形成了許多凹坑，最終導致在切削過程中金剛石發生整體破碎的比例大幅度增加，工具的壽命和效率急劇下降。

　　【主題詞】金剛石鋸片金屬粉末氧含量磨損

　　金屬結合劑金剛石工具被廣泛應用于鉆進、鋸切和磨削工具中，主要用于加工硬脆性的非金屬材料，比如花崗巖、水泥、陶瓷等。在制造金屬結合劑金剛石工具的過程中，金剛石主要受到以下三種因素的影響：即結合劑的組成、燒結溫度和保溫時間。Bullen?研究了溫度與結合劑組成對金剛石的強度和失重的影響。但遺憾的是，該實驗是在無氣氛保護的條件下進行加熱，與實際生產工藝相差較遠；此外該實驗沒有考慮粉末本身氧含量對金剛石性能的影響。Kanstatl∥2。等人在熱壓鈷粉時發現，鉆粉的氧含量升高可抑制鈷粉燒結過程中晶粒長大、阻礙冷卻過程中鈷的fcc—hcp相變并提高燒結體的硬度。但后者的研究亦未涉及到粉末的氧含量對金剛石工具性能的影響。

　　本研究的主要目的是促使人們更好地理解結合劑粉末氧含量對金剛石鋸片力學性能和使用性能的影響。

　　1.實驗方法

　　采用一200目還原鐵粉、還原鈷粉和還原鎳粉；一300目霧化錫粉；一300目電解銅粉。將粉末按一定比例(其中鐵和銅的含量均大于35Ⅲ％)混合后進行球軎，然后將粉末露置于空氣中進行預氧化處理(時間為60天)：預氧化的粉末分成兩批，其中一批經過氫還原處理i最后將粉末與金剛石混合，于石墨模中熱壓燒結：為確保實驗結果的可比性，實驗用的金剛石品質、濃度及燒結條件均相同。粉末氧含量采用美國力可公司生產的代一436型氮／氧自動分析儀；樣品形貌、成分和相分析分別采用陸tachi x一650型掃描電鏡、Pv一9900能譜儀和x一3014 x射線衍射儀。抗彎強度試驗在IJ一300A材料試驗機上進行，試樣跨距為14．5一。硬度試驗在Hwl87．5型布洛維硬度計上進行。切割設備為cJc一5c型切割機，主機功率為18kW，鋸片線速度為35耐s，切割方式為順切。鋸片直徑為350mm。鋸片磨削比和鋸片表面的金剛石磨損狀態按文獻[3，4]進行統計和分類。

　　2．試驗結果

　　粉末的氧含量和燒結體的力學性能見表1。鋸片的磨損性能及金剛石的磨損狀態分類見表2。

　　3．分析與討論

　　從表1中可以看出，隨粉末氧含量的增加，結合劑的強度和硬度均提高，加入金剛石后抗彎強度的變化趨勢則相反。這說明粉末的氧含量在一定范圍內增加有助于燒結．但氧含量的增加對于結合劑與金剛石之間的粘結有不利的影響。

　　從表2中可以看出：含氧量高的2#試樣切割效率和壽命均顯著降低；金剛石破碎的比例大幅度上升，而完整的金剛石比例急劇減少；也就是說隨粉末氧含量的增加大大加速了切割過程中金剛石的破碎，最終導致切割效率和切割壽命下降。