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年第期矿产与地质第卷
年月总第期
提高金刚石粘结强度的技术及其应用
张科
中国有色金属工业总公司矿产地质研究院
摘要真空沉积渗覆法使堂刚石表面彤成金属碳亿特过谴层和己学蛙去佳金刊石表
面生成有良好湿润性的低熔点空刊石过蛙层, 改善粘蛄材料对金刚石的粘结状态一提高.
了粘蛄强度。
切割悟片. 取碍了提高铒片效率~ 。.寿命延长烈土的效最
关键词金刚石, 金属化,
利用金刚石的高硬度及优良的机械性能在工业中的应用日益广泛, 特别是坚硬材料的加
工都离不开金刚石工具。金刚互工县遗直造主要曩牲冶金星壤些由于金刚石颗粒细
小, 仅仅披机械地嵌镶于金属基体中,而不是披焊合,当金刚石颗粒被磨露出其粒径的
左右时. 易从金属基体中脱落。这将造成金刚石的一部分浪费, 韭影响金刚石出刃尺寸, 从
而直接影响加工切削量和工具寿命。据估测孕镶金刚石工具中金刚石的利用率仅左右,
金刚石脱落而流失于废屑之中。因此, 将金属对金刚石的机械卡固变为化学焊合,是增强金
刚石与金属基体问的镶嵌力. 提高金刚石利用率. 降低金刚石工具成本,是提高金刚石工具
性能的关键。
。都致力于通过在粘结金属中添加某些能与金刚石形成
焊合结构的元素来改善粘结金属对金刚石的粘结性能,韭已取得了一些进展。但这种方法要
求条件高,对普通热压烧结法不太适应: 若能热压烧结前, 采用一种简单、低耗、便利的方
法将金刚石表面进行预处理. 使之表面生成一种易于金属焊合的结构物质, 就可达到提高金
属对金刚石粘结强度的目的。
笔者进行了对金刚石表面金属化的技术和表面金属化金刚石性能的实验研究, 韭成功地
将这种金刚石用于锯片的制造中, 取得了提高锯片效率以上, 寿命延长以上的效果
粘结金属对金刚石的浸润性与粘结性
粘结金属对金刚石的粘着功可用下式计算:
:
态表面的自由能;一接触角, 也称浸润角图。
不同粘结金属其液态时表面的自由能是一定的但粘结不同
物质时其浸润角是不同的。从式中可见, 当角小于。且越小
;反之当犬于。且越大时,
粘结金属对金刚石的粘结能越小。我们常用金属、、及
其台金在精态时约℃对金刚石的浸润角日远大于。:.
一般为:。显然这些粘结金属在普遍热压烧结温度约℃
下对金刚石的粘结性能是很低的。但这些粘结金属对金属碳化物
却有良好的浸润性金刚石的化学成分是碳. 如果金刚石表面有一层金属碳化物结构的话
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粘结金属由对金刚由田浸润和焊台转化为对金属碳化物的浸润和焊台。按计算,粘着
功将提高倍。因此,
层金属碳化物的过渡层,改变其浸润状态, 将纯机械包镶变成化学焊台。或者将金刚石表面
包镶一层对金刚石浸润角较小, 且熔点较低的金属,可以形成浸润性较好的金属过渡层, 以
提高粘结强度,但这仍为机械包铵。。
金刚石表面金属化的技术方法
. 沉积渗覆法——金属碳化物过渡层结构的形成
从元素周期表可知,过渡族元素、、、、等其