金刚石工具胎体预合金粉末制取与应用

       摘要 汇金预合金粉末是采用多种金属熔炼成低熔点合金后再喷制的粉末，其制取可用汇金水雾化工艺和湿法冶金等工艺生产。文中介绍了汇金水雾化法预合金粉末的工艺流程。分析了汇金预合金粉末胎体金刚石工具的优点，说明了国外预合金粉末技术现状和发展趋势，剖析了国内预合金粉末及工具的研究情况，探讨了金刚石地质钻头胎体用预合金粉末的制取和实际应用情况，研究了切割花岗岩的预合金粉末胎体金刚石锯片。

　　关键词 预合金粉末；水雾化法；金刚石工具

　　预合金粉末是采用多种金属熔炼成低熔点合金后再喷制成的粉末，预合金粉末的制取可以通过水雾化法生产，还可以通过湿法冶金的工艺得到。水雾化时，控制好以下条件可以得到细粉末：水的压力高，水的流速快，金属液流直径小，过热温度高，金属表面张力和粘度小，金属液流长度短，喷射长度短，喷射顶角适当等。控制好以下条件可以得球形粉末：金属表面张力要大，过热温度高，水的流速低，喷射顶角大，液滴飞行路程长等。

　　采用预合金粉末作为金刚石工具的胎体，与机械混合单元素金属粉末相比，他具有以下几方面的优越性：1.提高胎体的机械性能；2.改善胎体合金对金刚石的把持力；3.解决金属粉末的氧化、脏化问题；4.增强粉末的烧结活性降低烧结节省能源；5.简化生产工艺减少差错；6.防止技术流失遏制机密泄露；7.提高金刚石工具的质量，降低成本。

　　20世纪90年代中期，比利时Umicore公司首先提出了金刚石工具中使用预合金粉末的新概念，并于1988年将预合金粉末作为钴粉及钴混合物的替代品，真正应用在金刚石工具中。随后法国Eurotungstene、德国Dr.Fritsch已研制出一系列代钴预合金粉，并以优异性能广泛应用于锯片、钻头生产中。

　　Umicore公司*早提出与合金粉末概念并应用于金刚石工具的公司之一。为了满足金刚石工具高性能在建筑工程方面的应用需求，该公司在Cobalite601基础上研发出Cobalite HDR预合金粉末。Cobalite HDR（Co27%，Cu7%，Fe66%）是一种快速切割状态下对金刚石工具有极好的把持力的高硬度、高韧性、高耐磨性的铁基粘结剂，具有良好的激光焊接性。Cobalite HDR主要用于建筑工程行业方面高性能金刚石工具的应用。*近，Umicore公司在Cobalite601（通用）和Cobalite HDR（高耐磨性）之后，又增补了Cobalite 系列*新产品，无钴镍预合金粉Cobalite CNF。它由于不含Co、Ni，所以在675℃低温下烧结时，具有较高硬度和优异的无压烧结性能，这就克服了钴粉在烧结（尤其是无压烧结）时温度高的缺点。

　　目前，国外主要致力于预合金粉配比、烧结性能、物理机械性能、粒度细化、激光焊接等方面的研究，以获得低成本、高性能的预合金粉末，提高金刚石工具综合性能。自从Umicore公司首先提出预合金粉末概念以来，预合金粉末在金刚石工具制造业及粉末冶金业的应用越来越广泛。国外大多数金刚石锯片、取芯钻头及其它天然石材和建材加工工具的制造商在产品制造过程中，除了纯钴外，均使用相当比例的预合金粉末。不难预测，利用预合金粉末的低熔点和成分均匀性，调整和控制金刚石工具的胎体性能，具有巨大的应用前景。未来预合金粉末产品的研究趋势集中在以下几方面：

　　1.进一步提高预合金粉末的物理性能

　　预合金粉末粒度超细化是进一步提高预合金粉末及其金刚石工具性能的有效途径。超细预合金粉末具有优良的烧结性能，是现在普遍采用的元素混合粉末所不具备的，不仅可以降低烧结温度，更宽的温度范围内胎体的烧结硬度非常高，减少金刚石的热损伤，提高工具胎体对金刚石的把持力，*终提高金刚石工具的寿命和效率。

　　2.将需要向标准化、元素多样化的预合金粉末发展

　　目前世界上许多公司均生产预合金粉末，如Eurotungstene等，他们生产的预合金粉末具有自己的体系，没有形成统一的标准，不便于用户选择和比较，因而只有形成标准化的产品后，才能更好地服务市场、满足市场。同时，金刚石工具的使用范围在扩大，加工对象越来越复杂，对金刚石工具特殊性能要求越来越高，这样只有预合金元素多样化及能与多种添加物混合使用才利于解决上述问题。

　　预合金粉末制造的金刚石工具性能优于单元素的工具，特点突出，建议金刚石工具厂家结合自身情况今早采用。预合金粉末在金刚石钻头和锯片中的使用均已得出了比较理想的结果。国内生产的金刚石工具很大程度上属于中、低品级产品，一直徘徊在低价格的恶性竞争中，要摆脱这种局面，开发产品的高端市场，提高产品的技术含量，采用预合金粉末技术无疑是一条捷径。

　　参考文献

　　黄培云。粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1985,11

　　李洪桂，湿法冶金学[M].长沙：中南大学出版社，2005,2

　　张绍和，金刚石工具预合金胎体粉末制备技术[J]，金刚石与磨料磨具工程，2001（2）：26~27

　　蔡方寒，金刚石工具预合金粉末的研究动态[J].金刚石与磨料磨具工程，2005（2）：56~60