预合金性能及其在金刚石工具中的作用

 金刚石工具尽大多数采用粉末冶金工艺制造。国外优质金刚石工具大多采用超细钴粉作为金刚石颗粒的粘结剂（胎体）。在上世纪90年代中期，国外 首次提出了金刚石工具中使用超细预合金粉末的新概念，并于1998年预合金粉末作为钴基胎体的替换品真正应用在金刚石工具中。预合金粉末是由多于一种金属 元素，经过湿法冶金工艺制成的成分均匀的合金粉。粉末粒径小于10μm，属超细粉末。微小固体颗粒构成的集合体属于微观粒子与宏观物体之间的过渡区域，具 有一系列特殊的物理化学性能。

     目前，世界上大多数金刚石锯片、取芯岩钻头和其他金刚石工具生产商除了用纯钴粉以外，都已经开始应用相当比例的预合金粉末。在*近几年中，预 合金粉末应用一直在增长，2001年约占用于金刚石工具产业中的钴粉消耗量的15%。发展趋势表明，超细预合金粉末会越来越广泛地应用于金刚石工具行业。

     由于金刚石都是细小颗粒状，一般都要使用胎体材料将其制成一定的外形且具有一定机械力学性能的制品后才能得以使用。在制品中，作为*基本组分的金刚石是切削元件，但胎体是不可缺的组成部分，其对金刚石能否充分、有效地发挥作用起决定性的作用。

     金属胎体五大特性与分析

     1、与被加工材料耐磨匹配性。胎体的耐磨性过高，金刚石颗粒不易外露，加工效率低下甚至不能加工；反之，胎体耐磨性过低，工具的使用寿命下降。这一特性是加工材料特性与被加工材料特性、磨损状态、磨损参数等的复杂综合函数；

     2、胎体对金刚石的把持力。指金刚石与胎体的冶金结协力和胎体对金刚石的机械包镶力。机械包镶力浮源于冷却收缩胎体的压应力和冷却有增容相变胎体的压应力。这一包镶力与胎体的弹性模量有关，进步胎体的弹性模量，有利于增强胎体对金刚石的机械包镶力；

     3、胎体的低温烧结特性。低的烧结温度对减轻金刚石的热损失和节电、降低模具的损耗大大有利；

     4、胎体粉末的工艺性。胎体粉用于冷压成形时，加进少量粘结剂后应有良好的压制性（包括压缩性和成形性），此外，胎体粉兼作过渡层用粉，应有良好的可焊性；

     5、胎体粉末价格便宜，制备胎体粉末，不污染或少污染环境是极其重要的，水雾法生产胎体粉末正是具有这一上风。

     作为胎体，其功能主要有两个：一是“包镶”切削元件，二是与切削元件（金刚石）“匹配”磨损。制品质量在很大程度上取决于其胎体的性能，而胎 体的性能主要取决于胎体材料。常见的胎体材料有树脂、金属和陶瓷三种，其中金属胎体以良好的机械性能而得到广泛的应用。金属胎体的金刚石制品约占金刚石制 品总量的80%。

     金属胎体金刚石制品是采用粉末冶金方法，将金刚石颗粒与金属粉末混合经压制烧结而制得。由于金刚石存在：一、热稳定性差；二、金刚石与金属之 间存在很高的界面能，金属对金刚石的润湿性差，金刚石与金属之间很难形成化学冶金结合，导致很难获得高的金刚石与金属界面的结合强度；三、金刚石与金属胎 体的耐磨性很难匹配。这给金属胎体材料的设计和选择带来困难。

     国内外对金属胎体的研究很多，概括起来大致可分为：一，金刚石与金属胎体的结合机理的有关研究；二，金属胎体体系的研究；三，金属胎体材料制备方法的研究；四，金属胎体的性能表征及评价体系的研究。