金刚石工具中用常见的粉料及特点

金刚石工具中用常见的粉料及特点

金刚石工具的原材料，除金刚石之外，其它主要为粉末，这些粉末可以是金属、非金属，也可以是合金、化合物。金刚石工具采用的粉末，不仅仅对化学成分有一定的要求，而且对粉末颗粒的大小、形状、松装比重、压制性、烧结性等也有不同的要求,这取决于金刚石工具的用途、品种、生产工艺等因素。1常见的金属粉料及特点

（A）铜粉：电解法制取，颗粒形态为树枝状，玫瑰红色，

氧化后颜色发暗，严重时变成黑色粉末。作为结合剂材料，

铜粉的主要优点有：电解铜粉成型性好，广泛用于冷压成

型后烧结；纯铜对碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、

WC；铜可与Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能优异的合金，价格远低于钴粉。

（B）铁粉：有还原铁粉、电解铁粉和羰基铁粉，顾名思义

还原铁粉用还原法制取，电解铁粉电解法制取，羰基铁粉

通过热离解羰基化合物制取。作为结合剂材料，铁粉的优

点有：价格低，与金刚石有好的润湿性；与骨架材料（WC）

的相容性很好；一定温度烧结时铁对金刚石的轻度刻蚀并

不损失金刚石的强度，反而会提高金刚石在胎体中的把持

力。刻蚀作用实质是金刚石中的碳原子溶入铁中并向其中扩散的过程，金刚石未发生结构及强度变化。

（C）钴粉：不规则海绵状，还原法制取，作为粘结剂，其综合性能最好。是一种优异的粘结剂材料，国外发达国家用的较多，其主要优点有：优良的成型性和可烧结性；可使胎体的抗弯强度提高；和金刚石的粘结力大，润湿性好；胎体的韧性好、自锐性好。由于价格昂贵，国内以铁代钴的研究很多，选择合适的粉末、合理的烧结工艺可获得钴基粘结剂相似的性能。

钴的缺点是：价格昂贵；松装密度太小，易造成投料困难。另外使压制磨具设计宽度和高度变大，手装料热压模具高度加大，从而使模具成本提高。

（D）镍粉：不规则树枝状，电解法制取。优点：适于制作重载荷下作用的工具，具有出色的强韧性；可以减少铁铜基胎体的烧结损失（铜镍无限互溶）；镍与铁、钴搭配可以得到另人满意的综合性能，如小的变形和适度耐磨性。接近或达到钴基胎体的性能。

（E）锡粉：颗粒呈滴状，灰白色粉末，易氧化，氧化后呈黄色，雾化法制取。锡粉在粘结剂中的作用是：改善胎体的可烧结性（降低熔点）；易形成金属间化合物，可以改善磨损性能和变形性；适宜添加到压制成型胎体中，烧结熔化后的毛细现象使胎体收缩，从而增加胎体的致密性；降

低液态合金的表面张力，改善合金对金刚石的润湿性。其缺点是：加入量太多，易造成流失。

（F）钨粉：青黑色，微米级粉末，还原法制取，钨与铜、铁、钴、镍都有较好的相容性；烧结时在金刚石表面生成WC，但金刚石表面不发生石墨化；增加胎体的耐磨性，减少变形；作为骨架材料，耐磨性不如WC，但可使胎体的韧性增加。不足是烧结坯的空隙度较大，要提高烧结的密度必须提高温度和压力

（G）碳化钨: 黑色，无机械夹杂物，多孔海绵状，还原法制取。须化验杂质硫含量，硫易导致烧结断面发黑（烧结时生成硫化物），大大降低刀头的强度。钨和碳化钨主要作为骨架材料加入胎体中，以提高胎体的耐磨性，含量过高易使胎体的脆性加大。

金刚石工具用粉介绍

Ｆｅ的价格低廉，且对金刚石有较好的润湿性和把持力，是金刚石工具中应用量最大的基本材料，与其配合应用的其它有色金属粉末的消费量也相当可观。近期有色金属的价格节节攀升，尤其是Cu、Ｓｎ、Ni的价格迅猛上涨，导致金刚石制品制作成本大幅度上升，而制品价格却不能与原材料价格同步提高，这就给工具生产商带来了巨大的成本压力，尤其是规模大的生产厂商其生产成本压力更大。

因此，寻求有效降低生产成本的技术经济途径，是工具制造商面临的一个重要课题。

众所周知，Co是目前现有的各类金属中综合性能最好的结合剂，但因其价格昂贵，人们在不断探寻低Co或无Co的技术途径，以降低生产成本。目前，除高档工程薄壁钻的Co应用比例较高外，其它各类金刚石工具中Co的应用比例在不断下降，但Cu、Ｓｎ、Ni的应用比例依然较高，尤其是Ni的价格涨幅较大，大幅度提高了金刚石工具的生产成本。

因此，如何降低Ni的应用比例，以降低生产成本，也是摆在人们面前的一个现实课题。水雾化法制备的FeNi30合金粉末具有良好的综合性能，价格仅为单质Ni粉的不足一半，可在部分金刚石工具产品中替代一定比例的单质Ni粉，以此降低生产成本。

由于Ni具有良好的综合性能，在花岗岩及水泥锯片中通常加入不同比例的Ni，以改善低熔点料的流动性及均匀性，提高烧结胎体的组织均匀性、致密化程度、烧结硬度、烧结强度、韧性及耐磨性。Ni的线胀系数为13.5×10－６Ｊ／℃，比Cu小，较Ｆｅ、Co略大，与金刚石差异不很大；1550℃下，液态Ni对金刚石的润湿角为５７，不如Ｆｅ，但比Co好，在石墨表面的附着功为270.4×１０－６Ｊ/ｃｍ２，比Co高，比Ｆｅ低。液态Ni达到一定数量时，可在

金刚石或碳纤维表面形成一层极薄的均匀铺展的Ni膜，且附着功较大，这说明其对金刚石表面的粘结力很大。Cu和Ni可无限互溶，Ni可以起固溶强化作用；作为一种有效的表面活性物质，加入少量的Ni能改善Cu对金刚石的润湿性，促进烧结胎体的致密化进程，强化基体对金刚石的机械包镶强度，从而有利于提高工具的锋利度和使用寿命。