Rollerna för olika element i bindemedlet av diamantsågblad

Diamantsågblad tillverkas genom att svetsa diamantsegment till en bas (stålkropp). Diamantsegmenten är gjorda av fina diamantslipande partiklar och metallpulver under hög temperatur och högt tryck. En av faktorerna som påverkar prestandan hos diamantsegment och sågblad är metallelementen i diamantsegmentens bindemedel.

Denna artikel, baserad på över tjugo års erfarenhet av tillverkning av diamantverktyg, analyserar kortfattat vilken roll olika element spelar i bindemedlet för diamantsågbladssegment.

 

 

Koppar och koppar-baserade legeringar är de mest använda metallerna i metallbindemedel i diamantverktyg, där elektrolytiskt kopparpulver är det vanligaste. Koppar och koppar-baserade legeringar har låga sintringstemperaturer, god formbarhet och sinterbarhet och god ömsesidig löslighet med andra grundämnen. Även om koppar knappast väter diamant, kan legeringar av koppar med vissa element avsevärt förbättra dess vätbarhet till diamant. Till exempel kan kopparlegeringar gjorda med ett av de karbidbildande elementen som Cr, Ti, W, V och Fe kraftigt reducera kopparlegeringens vätningsvinkel till diamant. Koppar kan bilda olika fasta lösningar med nickel, kobolt, mangan, tenn och zink, vilket stärker matrismetallen.

 

 

 

Tenn är ett element som minskar ytspänningen hos flytande legeringar och har effekten att minska vätningsvinkeln för flytande legeringar till diamant. Det är ett element som förbättrar vätningen av bindemedelsmetallen till diamant, kan sänka smältpunkten för legeringen och förbättra pressformbarheten. Därför används Sn flitigt i bindemedel, men dess användning är något begränsad på grund av dess stora värmeutvidgningskoefficient.

 

 

I diamantverktyg har Zn och Sn många likheter, såsom låg smältpunkt och god deformerbarhet. Zn är dock inte lika effektivt som Sn för att ändra vätbarheten till diamant. Metallisk Zn har ett högt ångtryck och förångas lätt, så mängden Zn som används bör kontrolleras noggrant.

 

 

 

Aluminium är en utmärkt lättmetall och ett bra deoxidationsmedel. Vid 800 grader är vätningsvinkeln för Al till diamant 75 grader och vid 1000 grader är vätningsvinkeln 10 grader. Att tillsätta aluminiumpulver till bindemedlet i diamantverktyg kan bilda karbider Ti3AlC och intermetalliska föreningar TiAl i matrislegeringen.

 

 

Järn har en dubbel roll i bindemedel: för det första bildar det cementitkarbider med diamant; för det andra legerar den med andra element för att stärka matrisen. Järn har bättre vätbarhet mot diamant än koppar och aluminium, och dess vidhäftning till diamant är högre än kobolts. Att lösa upp en lämplig mängd kol i den Fe-baserade legeringen är dessutom fördelaktigt för dess bindning med diamant. Det vill säga måttlig etsning av diamanten av den Fe-baserade legeringen kan öka bindningskraften mellan bindemedlet och diamanten. I verklig produktion uppvisar sågbladets brottyta i allmänhet inte slät, exponerad diamant, utan snarare ett lager av legering som täcker det, vilket är en manifestation av den förstärkta bindningskraften.

 

 

Co och Fe är båda övergångselement med liknande egenskaper. Under specifika förhållanden kan Co bilda karbiden Co2C med diamant och täcka diamantytan med en extremt tunn koboltfilm. Således kan Co minska gränsytspänningen med diamant och har en stark vidhäftning till diamant i vätskefasen, vilket gör Co till ett utmärkt bindningsmaterial.

 

 

Nickel har en ansiktscentrerad kubisk struktur, god duktilitet, seghet och oxidationsbeständighet. Det är oändligt blandbart med koppar. Nickel är ett element som främjar austenitisering och kan utöka -fasområdet. Det reagerar med kol med svårighet, och gränssnittsreaktionen med diamant inträffar knappast under hög-temperatursintring. Flytande Ni kan dock fästa fast vid ytan av kolfibrer och bilda en extremt tunn film.

 

I diamantverktygspärmar är Ni ett oumbärligt element. I Cu-baserade legeringar möjliggör tillsats av Ni oändlig blandbarhet med Cu, stärker matrislegeringen, förhindrar förlusten av metaller med låg-smältpunkt- och ökar segheten och slitstyrkan. Att lägga till Ni och Cu till Fe-baserade legeringar kan sänka sintringstemperaturen, minska den termiska erosionen av diamanten av bindningsmetallen, och att välja lämpliga proportioner av Fe och Ni kan avsevärt förbättra hållkraften hos det Fe-baserade bindemedlet på diamanten.

 

 

I metallbindemedel har mangan en liknande effekt som järn, men det har starkare penetrations- och deoxidationsförmåga och oxideras lätt. I allmänhet är mängden tillsatt Mn inte hög, och det har funktionerna att deoxidera och stärka matrisen.

 

 

 

Krom är ett starkt karbidbildande-element. I matrisen av diamanträfflade sågblad kan krom spela en ljuddämpande roll-, vilket är relaterat till aktiveringsenergin hos Cr. Att lägga till en liten mängd Cr till en Cu-baserad matris kan minska vätningsvinkeln för den koppar-baserade legeringen till diamant och förbättra bindningsstyrkan mellan den koppar-baserade legeringen och diamanten.

 

 

Titan är ett starkt karbidbildande-element som lätt oxideras och är svårt att reducera. I närvaro av syre bildar Ti företrädesvis TiO snarare än TiC. Metalliskt titan är ett bra konstruktionsmaterial som har egenskaper som minimal hållfasthetsminskning vid höga temperaturer, värmebeständighet, korrosionsbeständighet och hög smältpunkt. Studier har visat att tillsats av en lämplig mängd titan till diamantsågbladsmatrisen är fördelaktigt för att förbättra sågbladets livslängd.

 

 

Volfram är ett starkt-karbidbildande element och kan användas som rammaterial. Avsättning av en viss mängd volframpulver på diamantytan, efter sintring, bildar WC, W₃Co₃V och W₄Co₂C på diamantytan. Volfram har god kompatibilitet med andra bindemedelsmetaller som Cu, Co, Ni och Fe.

 

 

 

 

Sällsynta jordartsmetaller kan effektivt sänka smältpunkten för legeringen; La och Ce har starka deoxiderande, avsvavlande och deammonierande effekter, vilket hämmar segregeringen av oxider, sulfider och nitrider vid gränsytan; de kan förbättra materialets böjhållfasthet; i hög-Co- eller ren Co-matris är tillägget av det sällsynta jordartsmetallelementet Ce fördelaktigt för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos matrisen, och tillsats av en liten mängd Ce (ungefär 0,12 vikt%) till en brons-baserad matris kan ge goda resultat.

 

 

 

Kisel har en linjär expansionskoefficient nära diamantens, lägre än andra metaller; den uppvisar mindre volymeffekter under uppvärmning och kylning; kisel har god kompatibilitet med diamant; kisel kan sänka smältpunkten för legeringen och har en stark deoxiderande förmåga.

Quanzhou Huice Company har över tjugo års erfarenhet av produktion, tillverkning och forskning och utveckling av diamantverktyg, specialiserat på tillverkning av olika diamantverktyg.

Kontakta nu