预合金粉末在金刚石工具烧结中的钎焊作用

　　摘要 通过增加钴、镍、铬、钛的比例可以提高胎体对金刚石的把持力，从而达到提高金刚石工具寿命的目的，但是过硬的胎体降低工具的切削效率。为解决寿命和效率的矛盾，采用预合金粉末替代单质金属粉加入胎体粉中热压烧结，使得胎体粉和金刚石颗粒之间形成钎焊连接。简述了金刚石工具中人造金刚石的存在状态，分析了金刚石从出刃、刻划、切削、磨损、暴露、破碎到脱落的使用寿命过程，指出工具使用中大量的金刚石并非磨损失效，而是以破碎、脱落形式流失。

　　预合金粉末中含有强碳化物形成元素，预合金粉与金刚石的亲和力强，在烧结过程中可以实现胎体与金刚石的钎接，使金刚石的出刃高度大大提高；预合金粉的熔化温度区间与烧结温度相匹配，避免了刀头的毛刺、飞边，减小裂纹发生倾向。

　　使用预合金粉末作为金刚石工具胎体的结合剂，易于调整胎体性能，使之更适宜于加工对象，同时由于预合金是预先熔炼成合金，然后猜制成粉末的，所以每颗粉末中都包含了组成合金的各种金属元素，这比机械混合多种单质金属粉末要均匀、可靠的多。

　　预合金粉末的主要特性有：预合金粉末熔化区间窄，在一定烧结温度下应能刚好湿润金刚石，而在压力作用下又能流动；在热压过程中，预合金粉末熔化为液态与骨架金属反应，有利于增强胎体的力学性能，又不会形成低熔脆性相；在金刚石工具正常的工作温度下，预合金粉末不会重熔或形变，保证了粘结层能够承受胎体中硬质颗粒（骨架成分和金刚石）传给它的应力而不产生变形或松动；预合金粉末中不含易挥发和易氧化单质元素，采用预合金粉末制造的金刚石工具，提高了胎体的致密性和均匀性，从而改善了胎体的磨损状态。

　　钎焊连接可以提高金刚石烧结体的使用寿命。预合金粉末对金刚石的钎焊连接是基于在金刚石上形成碳化物的条件下的，但是碳化物的形成是一个原子扩散迁移的缓慢过程，需要在一定的温度下保持较长时间，为了实现这种扩散，金刚石烧结体必须采用是热压烧结或者冷压--真空烧结工艺。

　　金刚石工具热压时，需要一定的温度、压力和时间，其目的就是胎体材料中复杂铜合金中的碳化物形成元素（铬、钒、钛等）与金刚石界面形成极薄的碳化物，这样就产生了金刚石与金属胎体的扩散钎焊结合。在空气中铬、钛、钒容易氧化失去作用，结合剂中的铁、钴、镍元素容易引发金刚石石墨化，所以必须采用真空热压或气保护热压。国内外大量研究表明：金刚石形成碳化物的*低温度是620℃，而人造金刚石在760℃开始（即使在真空条件下），也会出现不同程度的强度下降。所以在满足钎焊连接条件的前提下，尽量避免金刚石品质下降，选取合理的热压温度和时间是关键技术。

　　①数字越大表示湿润性越好或寿命越长。

　　分析表1可以看出：低温长时间热压的刀头的使用寿命长于高温快速热压；含铬、钛、钒和含铬、锆的预合金粉末对金刚石的润湿性较好。与之相应的金刚石的使用寿命长。

　　钎焊连接可以提高金刚石烧结体的锋利度。在传统的金刚石胎体配方中，锋利度和使用寿命是矛盾的，即寿命长的制品锋利度差，锋利度好的制品使用寿命较短。采用粉状钎料形式的预合金粉作粘结剂可以有效解决这对矛盾。

　　众所周知，金刚石外露越高，金刚石工具越锋利，金刚石出刃高度是自身高度的40%时，金刚石*锋利。在实际工作过程中，在金刚石工具*锋利的时候，由于胎体对金刚石的把持力不够，金刚石颗粒却*容易脱落。在机械混合粉末体系中，为了追求锋利度，常常人为弱化胎体，其结果就是锋利度提高了，但是使用寿命却降低了。

　　在使用预合金粉提高金刚石刀头性能的情况下，如果把胎体粉对金刚石的包镶结合提升为冶金结合，也就是将金刚石颗粒钎焊到胎体材料上，增加胎体材料对金刚石的连接力，则可以对金刚石工具的性能产生质的转变，使用寿命和工作中的承载能力等技术指标会得到同步提高。

　　参考文献

　　王书琴。金刚石锯片结合剂的改进[J].金刚石与磨料磨具工程

　　宋月清。预合金粉末在金刚石工具中的应用研究[J].金刚石与磨料磨具工程，2000（5）：27-28.