如何提高金剛石工具的質(zhì)量

據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，中國(guó)石材總產(chǎn)量、石材出口量和石材消耗量均達(dá)到世界首位：有石材加工企業(yè)2萬(wàn)多家，從業(yè)人員近500萬(wàn)，年產(chǎn)石料600萬(wàn)立方米，年產(chǎn)板材1.2億平方米，年創(chuàng)產(chǎn)值超過(guò)800億元，擁有先進(jìn)生產(chǎn)線500多條，進(jìn)出口總額超過(guò)12億美元，成為名符其實(shí)的石材生產(chǎn)大國(guó)。而金剛石與金剛石工具廠家已超過(guò)1000家，1999年年產(chǎn)金剛石已超過(guò)7.5億克拉，成為金剛石生產(chǎn)大國(guó)。金剛石鋸片已能滿足國(guó)內(nèi)需求。有近13產(chǎn)品sample出口，在DIY市場(chǎng)形成一定競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。
?
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，中國(guó)進(jìn)入WTO，如何使中國(guó)成為生產(chǎn)金剛石工具的強(qiáng)國(guó)，是值得我們考慮的問(wèn)題也是我們需要提升的問(wèn)題。

如何提高金剛石工具的質(zhì)量？途徑簡(jiǎn)要分析如下：?

1．為金剛石工具制造提供高強(qiáng)度金剛石

金剛石的品級(jí)質(zhì)量、粒度和濃度對(duì)金剛石工具有決定性的作用。我國(guó)在金剛石合成方面，六面頂小噸位高強(qiáng)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(chǎn)不斷完善。因此針對(duì)我國(guó)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(qiáng)金剛石是完全可能的。國(guó)外的金剛石公司，除推出SDA+、SDB、DSN、MBS、ISD系列外，De Beers針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)推出BKI、BK30、BK60、BK70金剛石，韓國(guó)日進(jìn)公司推出六面頂合成的SDS系列金剛石，都值得我國(guó)同行借鑒。?

2．強(qiáng)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(gè)關(guān)鍵因素是提高胎體對(duì)金剛石的把持力。胎體對(duì)金剛石有好的把持力，金剛石就不會(huì)過(guò)早脫落，并具有最大的凸出高度，切割時(shí)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(jī)械把持力。這是由于金屬粉末在燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生收縮，形成壓縮應(yīng)力把持住金剛石。壓縮應(yīng)力的產(chǎn)生是由于金剛石與胎體金屬熱膨脹系數(shù)不同，由于燒結(jié)時(shí)或晶體形成與長(zhǎng)大引起體積變化所致。由于胎體屈服強(qiáng)度有限，故產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力與機(jī)械把持力有限。?

粉末中添加少量強(qiáng)碳化物形成元素如Cr、W、Mo等，由于其對(duì)金剛石潤(rùn)濕性與親和力較好，燒結(jié)時(shí)在金剛石與胎體金屬界面上形成碳化物，實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛石的次金結(jié)合，有利于把持力的加強(qiáng)與提高。

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

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)研究與使用表明，金剛石鍍覆技術(shù)最為有效的使用條件與范圍是：?

適用于高品級(jí)金剛石，效果更為明顯；?

在純鉆胎體中對(duì)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(hù)混凝土(Green Concrete)和加強(qiáng)(鋼筋)混凝土鋸片中采用鍍鎢金剛石。

鍍鎳金剛石適用于樹(shù)脂結(jié)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(zhì)合金工具用精密樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪。因?yàn)殂y的價(jià)格不算十分昂貴，適于高精密磨削，其導(dǎo)熱性能好，適用于油冷磨削硬質(zhì)合金。同時(shí)銀是一種很好的潤(rùn)滑劑，可減小砂輪與工件之間的摩擦，發(fā)熱量不大。?

鍍覆強(qiáng)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(jié)時(shí)間條件下的氧化、石墨化以及鐵元素的熱蝕性。筆者對(duì)不同金屬鍍覆金剛石進(jìn)行TG(熱重)分析，發(fā)現(xiàn)金剛石在800℃左右即開(kāi)始失重與石墨化。而鍍Ti、W、TiN等金剛石分別在900℃、925℃與940℃時(shí)才開(kāi)始失重與石墨化。說(shuō)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(duì)高溫?zé)Y(jié)胎體有明顯的保護(hù)作用。

鍍覆強(qiáng)碳化物元素在燒結(jié)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(xué)鍵合與冶金結(jié)合，大大提高胎體對(duì)金剛石的把持力，對(duì)鍍鎢金剛石進(jìn)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(qiáng)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(xì)粉末與預(yù)合金化粉末

在生產(chǎn)專用鋸片時(shí)，宜采用超細(xì)金屬粉末與預(yù)合金化粉末。金屬粉末細(xì)化有利于降低燒結(jié)溫度、提高硬度。采用預(yù)合金化粉末，可防止低熔點(diǎn)金屬過(guò)早流失與偏析，有利于燒結(jié)制品的彈性極限和屈服強(qiáng)度，增加對(duì)金剛石的把持力，還可降低燒結(jié)溫度與保溫時(shí)間。韓國(guó)在生產(chǎn)高檔鋸片時(shí)，廣泛使用BASF，UM，INCO，F(xiàn)um-tungstene, Kennametal等公司的超細(xì)粉末與預(yù)合金粉末。