如何提高金剛石工具的質量

據(jù)調查結果顯示，中國石材總產量、石材出口量和石材消耗量均達到世界首位：有石材加工企業(yè)2萬多家，從業(yè)人員近500萬，年產石料600萬立方米，年產板材1.2億平方米，年創(chuàng)產值超過800億元，擁有先進生產線500多條，進出口總額超過12億美元，成為名符其實的石材生產大國。而金剛石與金剛石工具廠家已超過1000家，1999年年產金剛石已超過7.5億克拉，成為金剛石生產大國。金剛石鋸片已能滿足國內需求。有近13產品sample出口，在DIY市場形成一定競爭實力。
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隨著全球經濟一體化，中國進入WTO，如何使中國成為生產金剛石工具的強國，是值得我們考慮的問題也是我們需要提升的問題。

如何提高金剛石工具的質量？途徑簡要分析如下：?

1．為金剛石工具制造提供高強度金剛石

金剛石的品級質量、粒度和濃度對金剛石工具有決定性的作用。我國在金剛石合成方面，六面頂小噸位高強工藝已趨成熟，六面頂大噸位大腔體工藝不斷完善，兩面頂合成金剛石也初具規(guī)模，粉末觸媒合成、碳素、葉臘石塊原材料生產不斷完善。因此針對我國金剛石工具制造，批量合成性能穩(wěn)定、粗顆粒、熱穩(wěn)定性能好的高強金剛石是完全可能的。國外的金剛石公司，除推出SDA+、SDB、DSN、MBS、ISD系列外，De Beers針對中國市場推出BKI、BK30、BK60、BK70金剛石，韓國日進公司推出六面頂合成的SDS系列金剛石，都值得我國同行借鑒。?

2．強碳化物形成元素 提高金剛石把持力

提高金剛石鋸片切割效率與壽命的一個關鍵因素是提高胎體對金剛石的把持力。胎體對金剛石有好的把持力，金剛石就不會過早脫落，并具有最大的凸出高度，切割時鋒利，效率高。

提高金剛石把持力一般有以下三種方法：?

提高機械把持力。這是由于金屬粉末在燒結時產生收縮，形成壓縮應力把持住金剛石。壓縮應力的產生是由于金剛石與胎體金屬熱膨脹系數(shù)不同，由于燒結時或晶體形成與長大引起體積變化所致。由于胎體屈服強度有限，故產生的壓縮應力與機械把持力有限。?

粉末中添加少量強碳化物形成元素如Cr、W、Mo等，由于其對金剛石潤濕性與親和力較好，燒結時在金剛石與胎體金屬界面上形成碳化物，實現(xiàn)對金剛石的次金結合，有利于把持力的加強與提高。

金剛石表面鍍覆一層強碳化物形成金屬元素如Cr、Ni、Ti、W等。這是近幾年來采用較多的工藝措施。為此燕山大學專門研制生產了三種型號的真空微蒸發(fā)鍍鈦設備。?

根據(jù)國內外的實驗研究與使用表明，金剛石鍍覆技術最為有效的使用條件與范圍是：?

適用于高品級金剛石，效果更為明顯；?

在純鉆胎體中對把持力的提高次序是：鍍Cr＞鍍Ti＞未鍍覆金剛石。

MBS-960Cr2鍍鉻金剛石適用于Co基胎體、低鐵低青銅胎體和WC胎體。

MBS-960Ti2鍍鈦金剛石適用于鉆青銅基胎體，鐵基胎體。?

在切割瀝青、養(yǎng)護混凝土(Green Concrete)和加強(鋼筋)混凝土鋸片中采用鍍鎢金剛石。

鍍鎳金剛石適用于樹脂結合劑砂輪，其使用效果依次為：針刺形鍍鎳金剛石＞鍍鎳金剛石＞未鍍鎳金剛石。?

鍍銀金剛石適用于磨削碳化鎢硬質合金工具用精密樹脂結合劑砂輪。因為銀的價格不算十分昂貴，適于高精密磨削，其導熱性能好，適用于油冷磨削硬質合金。同時銀是一種很好的潤滑劑，可減小砂輪與工件之間的摩擦，發(fā)熱量不大。?

鍍覆強碳化物形成元素Ti、Ni、W、Cr等提高金剛石把持力，主要是由于：?

鍍覆金屬可防止金剛石在一定溫度、壓力與燒結時間條件下的氧化、石墨化以及鐵元素的熱蝕性。筆者對不同金屬鍍覆金剛石進行TG(熱重)分析，發(fā)現(xiàn)金剛石在800℃左右即開始失重與石墨化。而鍍Ti、W、TiN等金剛石分別在900℃、925℃與940℃時才開始失重與石墨化。說明金剛石鍍覆金屬后有利于防止氧化與石墨化，能承受熱沖擊與熱分解。對高溫燒結胎體有明顯的保護作用。

鍍覆強碳化物元素在燒結條件下可在金剛石與胎體界面形成碳化物合金，有利于金剛石與胎體金屬的化學鍵合與冶金結合，大大提高胎體對金剛石的把持力，對鍍鎢金剛石進行X射線分析，發(fā)現(xiàn)在金剛石表面已形成WC相。?

可提高金剛石的靜壓強度5％～20%。?

金剛石鍍覆金屬后，可提高金剛石的摩擦力，而后者有助于增加把持力。?

3．超細粉末與預合金化粉末

在生產專用鋸片時，宜采用超細金屬粉末與預合金化粉末。金屬粉末細化有利于降低燒結溫度、提高硬度。采用預合金化粉末，可防止低熔點金屬過早流失與偏析，有利于燒結制品的彈性極限和屈服強度，增加對金剛石的把持力，還可降低燒結溫度與保溫時間。韓國在生產高檔鋸片時，廣泛使用BASF，UM，INCO，F(xiàn)um-tungstene, Kennametal等公司的超細粉末與預合金粉末。