預合金性能及其在金剛石工具中的作用

 金剛石工具盡大多數采用粉末冶金工藝制造。國外優質金剛石工具大多采用超細鈷粉作為金剛石顆粒的粘結劑（胎體）。在上世紀90年代中期，國外 首次提出了金剛石工具中使用超細預合金粉末的新概念，并于1998年預合金粉末作為鈷基胎體的替換品真正應用在金剛石工具中。預合金粉末是由多于一種金屬 元素，經過濕法冶金工藝制成的成分均勻的合金粉。粉末粒徑小于10μm，屬超細粉末。微小固體顆粒構成的集合體屬于微觀粒子與宏觀物體之間的過渡區域，具 有一系列特殊的物理化學性能。

     目前，世界上大多數金剛石鋸片、取芯巖鉆頭和其他金剛石工具生產商除了用純鈷粉以外，都已經開始應用相當比例的預合金粉末。在*近幾年中，預 合金粉末應用一直在增長，2001年約占用于金剛石工具產業中的鈷粉消耗量的15%。發展趨勢表明，超細預合金粉末會越來越廣泛地應用于金剛石工具行業。

     由于金剛石都是細小顆粒狀，一般都要使用胎體材料將其制成一定的外形且具有一定機械力學性能的制品后才能得以使用。在制品中，作為*基本組分的金剛石是切削元件，但胎體是不可缺的組成部分，其對金剛石能否充分、有效地發揮作用起決定性的作用。

     金屬胎體五大特性與分析

     1、與被加工材料耐磨匹配性。胎體的耐磨性過高，金剛石顆粒不易外露，加工效率低下甚至不能加工；反之，胎體耐磨性過低，工具的使用壽命下降。這一特性是加工材料特性與被加工材料特性、磨損狀態、磨損參數等的復雜綜合函數；

     2、胎體對金剛石的把持力。指金剛石與胎體的冶金結協力和胎體對金剛石的機械包鑲力。機械包鑲力浮源于冷卻收縮胎體的壓應力和冷卻有增容相變胎體的壓應力。這一包鑲力與胎體的彈性模量有關，進步胎體的彈性模量，有利于增強胎體對金剛石的機械包鑲力；

     3、胎體的低溫燒結特性。低的燒結溫度對減輕金剛石的熱損失和節電、降低模具的損耗大大有利；

     4、胎體粉末的工藝性。胎體粉用于冷壓成形時，加進少量粘結劑后應有良好的壓制性（包括壓縮性和成形性），此外，胎體粉兼作過渡層用粉，應有良好的可焊性；

     5、胎體粉末價格便宜，制備胎體粉末，不污染或少污染環境是極其重要的，水霧法生產胎體粉末正是具有這一上風。

     作為胎體，其功能主要有兩個：一是“包鑲”切削元件，二是與切削元件（金剛石）“匹配”磨損。制品質量在很大程度上取決于其胎體的性能，而胎 體的性能主要取決于胎體材料。常見的胎體材料有樹脂、金屬和陶瓷三種，其中金屬胎體以良好的機械性能而得到廣泛的應用。金屬胎體的金剛石制品約占金剛石制 品總量的80%。

     金屬胎體金剛石制品是采用粉末冶金方法，將金剛石顆粒與金屬粉末混合經壓制燒結而制得。由于金剛石存在：一、熱穩定性差；二、金剛石與金屬之 間存在很高的界面能，金屬對金剛石的潤濕性差，金剛石與金屬之間很難形成化學冶金結合，導致很難獲得高的金剛石與金屬界面的結合強度；三、金剛石與金屬胎 體的耐磨性很難匹配。這給金屬胎體材料的設計和選擇帶來困難。

     國內外對金屬胎體的研究很多，概括起來大致可分為：一，金剛石與金屬胎體的結合機理的有關研究；二，金屬胎體體系的研究；三，金屬胎體材料制備方法的研究；四，金屬胎體的性能表征及評價體系的研究。