金剛石工具胎體預合金粉末制取與應用

       摘要 匯金預合金粉末是采用多種金屬熔煉成低熔點合金后再噴制的粉末，其制取可用匯金水霧化工藝和濕法冶金等工藝生產。文中介紹了匯金水霧化法預合金粉末的工藝流程。分析了匯金預合金粉末胎體金剛石工具的優點，說明了國外預合金粉末技術現狀和發展趨勢，剖析了國內預合金粉末及工具的研究情況，探討了金剛石地質鉆頭胎體用預合金粉末的制取和實際應用情況，研究了切割花崗巖的預合金粉末胎體金剛石鋸片。

　　關鍵詞 預合金粉末；水霧化法；金剛石工具

　　預合金粉末是采用多種金屬熔煉成低熔點合金后再噴制成的粉末，預合金粉末的制取可以通過水霧化法生產，還可以通過濕法冶金的工藝得到。水霧化時，控制好以下條件可以得到細粉末：水的壓力高，水的流速快，金屬液流直徑小，過熱溫度高，金屬表面張力和粘度小，金屬液流長度短，噴射長度短，噴射頂角適當等。控制好以下條件可以得球形粉末：金屬表面張力要大，過熱溫度高，水的流速低，噴射頂角大，液滴飛行路程長等。

　　采用預合金粉末作為金剛石工具的胎體，與機械混合單元素金屬粉末相比，他具有以下幾方面的優越性：1.提高胎體的機械性能；2.改善胎體合金對金剛石的把持力；3.解決金屬粉末的氧化、臟化問題；4.增強粉末的燒結活性降低燒結節省能源；5.簡化生產工藝減少差錯；6.防止技術流失遏制機密泄露；7.提高金剛石工具的質量，降低成本。

　　20世紀90年代中期，比利時Umicore公司首先提出了金剛石工具中使用預合金粉末的新概念，并于1988年將預合金粉末作為鈷粉及鈷混合物的替代品，真正應用在金剛石工具中。隨后法國Eurotungstene、德國Dr.Fritsch已研制出一系列代鈷預合金粉，并以優異性能廣泛應用于鋸片、鉆頭生產中。

　　Umicore公司*早提出與合金粉末概念并應用于金剛石工具的公司之一。為了滿足金剛石工具高性能在建筑工程方面的應用需求，該公司在Cobalite601基礎上研發出Cobalite HDR預合金粉末。Cobalite HDR（Co27%，Cu7%，Fe66%）是一種快速切割狀態下對金剛石工具有極好的把持力的高硬度、高韌性、高耐磨性的鐵基粘結劑，具有良好的激光焊接性。Cobalite HDR主要用于建筑工程行業方面高性能金剛石工具的應用。*近，Umicore公司在Cobalite601（通用）和Cobalite HDR（高耐磨性）之后，又增補了Cobalite 系列*新產品，無鈷鎳預合金粉Cobalite CNF。它由于不含Co、Ni，所以在675℃低溫下燒結時，具有較高硬度和優異的無壓燒結性能，這就克服了鈷粉在燒結（尤其是無壓燒結）時溫度高的缺點。

　　目前，國外主要致力于預合金粉配比、燒結性能、物理機械性能、粒度細化、激光焊接等方面的研究，以獲得低成本、高性能的預合金粉末，提高金剛石工具綜合性能。自從Umicore公司首先提出預合金粉末概念以來，預合金粉末在金剛石工具制造業及粉末冶金業的應用越來越廣泛。國外大多數金剛石鋸片、取芯鉆頭及其它天然石材和建材加工工具的制造商在產品制造過程中，除了純鈷外，均使用相當比例的預合金粉末。不難預測，利用預合金粉末的低熔點和成分均勻性，調整和控制金剛石工具的胎體性能，具有巨大的應用前景。未來預合金粉末產品的研究趨勢集中在以下幾方面：

　　1.進一步提高預合金粉末的物理性能

　　預合金粉末粒度超細化是進一步提高預合金粉末及其金剛石工具性能的有效途徑。超細預合金粉末具有優良的燒結性能，是現在普遍采用的元素混合粉末所不具備的，不僅可以降低燒結溫度，更寬的溫度范圍內胎體的燒結硬度非常高，減少金剛石的熱損傷，提高工具胎體對金剛石的把持力，*終提高金剛石工具的壽命和效率。

　　2.將需要向標準化、元素多樣化的預合金粉末發展

　　目前世界上許多公司均生產預合金粉末，如Eurotungstene等，他們生產的預合金粉末具有自己的體系，沒有形成統一的標準，不便于用戶選擇和比較，因而只有形成標準化的產品后，才能更好地服務市場、滿足市場。同時，金剛石工具的使用范圍在擴大，加工對象越來越復雜，對金剛石工具特殊性能要求越來越高，這樣只有預合金元素多樣化及能與多種添加物混合使用才利于解決上述問題。

　　預合金粉末制造的金剛石工具性能優于單元素的工具，特點突出，建議金剛石工具廠家結合自身情況今早采用。預合金粉末在金剛石鉆頭和鋸片中的使用均已得出了比較理想的結果。國內生產的金剛石工具很大程度上屬于中、低品級產品，一直徘徊在低價格的惡性競爭中，要擺脫這種局面，開發產品的高端市場，提高產品的技術含量，采用預合金粉末技術無疑是一條捷徑。

　　參考文獻

　　黃培云。粉末冶金原理[M].北京：冶金工業出版社，1985,11

　　李洪桂，濕法冶金學[M].長沙：中南大學出版社，2005,2

　　張紹和，金剛石工具預合金胎體粉末制備技術[J]，金剛石與磨料磨具工程，2001（2）：26~27

　　蔡方寒，金剛石工具預合金粉末的研究動態[J].金剛石與磨料磨具工程，2005（2）：56~60