預(yù)合金粉末與金剛石的擴(kuò)散連接

　　試驗中選用多種金屬熔煉成低熔點合金后再霧化成粉形成預(yù)合金粉末，預(yù)合金粉末對金剛石的潤濕擴(kuò)散主要取決于形成碳化物的傾向和合金液態(tài)狀態(tài)下的界面張力。

 

　　銅合金對金剛石等潤濕性能的改善，主要取決于加進(jìn)的合金元素能夠使內(nèi)界面張力急劇下降。合金元素在內(nèi)界面上的吸附，可以降低液態(tài)合金的內(nèi)界面張力，內(nèi)界面碳化物天生反應(yīng)可以更大的降低內(nèi)界面張力。

 

　　在燒結(jié)成金剛石工具胎體過程中，只要溫度升到預(yù)合金粉末的熔化溫度，整個粘結(jié)成分的粉末就開始浸潤金剛石，并向金剛石擴(kuò)散，從而實現(xiàn)釬焊連接。

 

　　分析釬焊潤濕角計算公式

 

　　可知，內(nèi)界面張力降低導(dǎo)致潤濕角θ減小。在Cu基合金中加進(jìn)碳化物形成元素是改善Cu基合金潤濕性的有效措施。

 

　　表1給出部分合金元素對表面張力和內(nèi)界面張力的影響排序。

 

　　表1 部分元素對界面張力和表面張力的影響

 

　　Mn、Pb、Ni這類元素，當(dāng)含量低時，銅合金不能很好地潤濕碳材料，分析原因是由于Cu-Mn、Cu-Pb、Cu-Ni合金中有連續(xù)固溶體存在，使液態(tài)合金的表面張力進(jìn)步。當(dāng)合金元素的濃度高時，會向好的方向轉(zhuǎn)化。如Cu-Ni合金中Ni增加到一定濃度，試驗中發(fā)現(xiàn)在金剛石表面有Cu-Ni合金膜天生并擴(kuò)展。

 

　　Sn、Si等元素的銅合金，尚未發(fā)現(xiàn)在碳材料表面形成附著膜，盡管一些元素可以降低液態(tài)合金的表面張力，但是表面張力的降低對接觸角的影響與內(nèi)界面張力降低的影響比較起來作用較小。

 

　　TiC的天生自由能比Cr、Mo、V、Mn、Fe等碳化物的天生自由能要低，1000℃時TiC的天生自由能約為4000卡/克。摩爾。從降低液態(tài)合金內(nèi)界面張力的能力上看，Ti只能排在M、Cr、Fe、V、Ta、Nb、Mn、Co、Ni之后，降低表面張力作用也不如上面提到的任何一種金屬，Ti在合金內(nèi)界面上的原子百分?jǐn)?shù)*小。所以在合金中加進(jìn)1at.%左右的Ti,對降低接觸角看不出有什么作用，只有加進(jìn)5at.%以上時，作用才比較明顯，達(dá)到10at.%時效果*好，可使?jié)櫇窠?theta;降低至20℃以下。