提高我國金剛石工具質量要從工藝入手
發布時間：
2018-11-28
調查結果顯示，我國石材總產量、石材出口量和石材消耗量均達到世界首位：有石材加工企業2萬多家，從業人員近500萬，年產石料600萬立方米，年產板材1.2億平方米，年創產值超過800億元，擁有先進生產線500多條，進出口總額超過12億美元，成為名符其實的石材生產大國。
我國也是一個陶瓷生產大國，1999年各類瓷磚總產量16億平方米(為世界總產量的33.6%)，總消耗量為13億平方米(為世界總消耗量的30.8%)。而金剛石與金剛石工具廠家已超過1000家，1999年年產金剛石已超過7.5億克拉，成為金剛石生產大國。金剛石鋸片已能滿足國內需求。有近1/3產品出口，在DIY市場形成一定競爭實力。
我國在上述幾方面雖已跨入大國行列，但還不是強國。隨著全球經濟一體化，我國進入WTO，如何使我國成為生產金剛石工具的強國，這是擺在我國同行面前的一項重要課題。根據我們的實踐與考察，僅就提高我國金剛石工具質量的問題，提出一些看法。?
1.為金剛石工具制造提供批量生產性能穩定、粗顆粒、熱穩定性好的高強度金剛石
金剛石的品級質量、粒度和濃度對金剛石工具有決定性的作用。我國在金剛石合成方面，六面頂小噸位高強工藝已趨成熟，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模，粉末觸媒合成、碳素、葉臘石塊原材料生產不斷完善。因此針對我國金剛石工具制造，批量合成性能穩定、粗顆粒、熱穩定性能好的高強金剛石是完全可能的。國外的金剛石公司，除推出SDA+、SDB、DSN、MBS、ISD系列外，DeBeers針對中國市場推出BKI、BK30、BK60、BK70金剛石，韓國日進公司推出六面頂合成的SDS系列金剛石，都值得我國同行借鑒。?
2.采用強碳化物形成元素，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關鍵因素是提高胎體對金剛石的把持力。胎體對金剛石有好的把持力，金剛石就不會過早脫落，并具有 的凸出高度，切割時鋒利，效率高。
提高金剛石把持力一般有以下三種方法：
(1)提高機械把持力。這是由于金屬粉末在燒結時產生收縮，形成壓縮應力把持住金剛石。壓縮應力的產生是由于金剛石與胎體金屬熱膨脹系數不同，由于燒結時或晶體形成與長大引起體積變化所致。由于胎體屈服強度有限，故產生的壓縮應力與機械把持力有限。
(2)粉末中添加少量強碳化物形成元素如Cr、W、Mo等，由于其對金剛石潤濕性與親和力較好，燒結時在金剛石與胎體金屬界面上形成碳化物，實現對金剛石的次金結合，有利于把持力的加強與提高。
(3)金剛石表面鍍覆一層強碳化物形成金屬元素如Cr、Ni、Ti、W等。這是近幾年來采用較多的工藝措施。為此燕山大學專門研制生產了三種型號的真空微蒸發鍍鈦設備。?
根據國內外的實驗研究與使用表明，金剛石鍍覆技術 為有效的使用條件與范圍是：
①適用于高品級金剛石，效果更為明顯；
②在純鉆胎體中對把持力的提高次序是：鍍Cr>鍍Ti>未鍍覆金剛石。
③MBS-960Cr2鍍鉻金剛石適用于Co基胎體、低鐵低青銅胎體和WC胎體。
④MBS-960Ti2鍍鈦金剛石適用于鉆青銅基胎體，鐵基胎體。
⑤在切割瀝青、養護混凝土(GreenConcrete)和加強(鋼筋)混凝土鋸片中采用鍍鎢金剛石。
⑥鍍鎳金剛石適用于樹脂結合劑砂輪，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。
⑦鍍銀金剛石適用于磨削碳化鎢硬質合金工具用精密樹脂結合劑砂輪。因為銀的價格不算十分昂貴，適于高精密磨削，其導熱性能好，適用于油冷磨削硬質合金。同時銀是一種很好的潤滑劑，可減小砂輪與工件之間的摩擦，發熱量不大。
鍍覆強碳化物形成元素Ti、Ni、W、Cr等提高金剛石把持力，主要是由于：
①鍍覆金屬可防止金剛石在一定溫度、壓力與燒結時間條件下的氧化、石墨化以及鐵元素的熱蝕性。筆者對不同金屬鍍覆金剛石進行TG(熱重)分析，發現金剛石在800℃左右即開始失重與石墨化。而鍍Ti、W、TiN等金剛石分別在900℃、925℃與940℃時才開始失重與石墨化。說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。對高溫燒結胎體有明顯的保護作用。
②鍍覆強碳化物元素在燒結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鍵合與冶金結合，大大提高胎體對金剛石的把持力，對鍍鎢金剛石進行X射線分析，發現在金剛石表面已形成WC相。
③可提高金剛石的靜壓強度5%~20%。
④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.采用超細粉末與預合金化粉末
在生產專用鋸片時，宜采用超細金屬粉末與預合金化粉末。金屬粉末細化有利于降低燒結溫度、提高硬度。采用預合金化粉末，可防止低熔點金屬過早流失與偏析，有利于燒結制品的彈性極限和屈服強度，增加對金剛石的把持力，還可降低燒結溫度與保溫時間。我國上海材料所、北京人工晶體所、長沙冶金材料所與中南工大粉冶所都在這方面做了大量工作。韓國在生產高檔鋸片時，廣泛使用BASF，UM，INCO，Fum-tungstene,Kennametal等公司的超細粉末與預合金粉末。?
4.在刀頭生產中推廣制粒工藝
制粒工藝在我國的硬質合金、陶瓷生產中已廣泛地被采用，近年來在金剛石刀頭生產中也獲得了廣泛應用與發展。粉末制粒的優點是，金剛石的偏析減少，分布更為均勻，改善了刀頭的切割性能，增加粉末的流動性，使容積式冷壓工藝應用成為可能，普通冷壓工藝性更好，減少了粉塵對工人的危害。其缺點是增加了投資與工藝程序，制粒時要添加粘結劑，后者對焊接、燒結和胎體性能可能有不利的影響。各種制粒方法的優缺點比較見。
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鋼混繩鋸是采礦、荒地、胡板、大板石、厚混凝土、不規則混凝土鋼筋、橋梁道路等切割拆除工具。安裝方便，使用方法靈活，可以橫剪，豎剪。以下是設備結構的組成和繩鋸的區分種類。繩鋸的組成，繩鋸驅動、飛輪、導向輪、繩鋸鏈條（金剛石材料制作而成）。
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