Eri elementtien roolit timanttisahanterien sideaineessa

Timanttisahanterät valmistetaan hitsaamalla timanttisegmenttejä alustaan ​​(teräsrunkoon). Timanttisegmentit on valmistettu hienoista timanttihiukkasista ja metallijauheesta korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa. Yksi timanttisegmenttien ja sahanterien suorituskykyyn vaikuttavista tekijöistä on metallielementit timanttisegmenttien sideaineessa.

Tämä artikkeli, joka perustuu yli kahdenkymmenen vuoden kokemukseen timanttityökalujen valmistuksesta, analysoi lyhyesti eri elementtien roolia timanttisahanteräsegmenttien sideaineessa.

 

 

Kupari ja kupari{0}}seokset ovat yleisimmin käytettyjä metalleja timanttityökalujen metallisideaineissa, ja elektrolyyttinen kuparijauhe on yleisin. Kuparilla ja kupari{2}}pohjaisilla seoksilla on alhaiset sintrauslämpötilat, hyvä muovattavuus ja sintrattavuus sekä hyvä keskinäinen liukoisuus muiden alkuaineiden kanssa. Vaikka kupari tuskin kastele timanttia, kuparin seokset tiettyjen alkuaineiden kanssa voivat parantaa merkittävästi sen kostuvuutta timantiksi. Esimerkiksi kupariseokset, jotka on valmistettu jollakin karbidia{5}}muodostavista elementeistä, kuten Cr, Ti, W, V ja Fe, voivat merkittävästi pienentää kupariseoksen kostutuskulmaa timantiksi. Kupari voi muodostaa erilaisia ​​kiinteitä liuoksia nikkelin, koboltin, mangaanin, tinan ja sinkin kanssa vahvistaen matriisimetallia.

 

 

 

Tina on elementti, joka vähentää nestemäisten metalliseosten pintajännitystä ja pienentää nestemäisten metalliseosten kostutuskulmaa timantiksi. Se on elementti, joka parantaa sideainemetallin kastumista timantiksi, voi alentaa lejeeringin sulamispistettä ja parantaa puristusmuovattavuutta. Siksi Sn:ää käytetään laajalti sideaineissa, mutta sen käyttö on jonkin verran rajoitettua sen suuren lämpölaajenemiskertoimen vuoksi.

 

 

Timanttityökaluissa Zn:llä ja Sn:llä on monia yhtäläisyyksiä, kuten alhainen sulamispiste ja hyvä muotoutuvuus. Zn ei kuitenkaan ole yhtä tehokas kuin Sn muuttaessaan kostutettavuutta timantiksi. Metallisella Zn:llä on korkea höyrynpaine ja se höyrystyy helposti, joten käytetyn Zn:n määrää tulee valvoa huolellisesti.

 

 

 

Alumiini on erinomainen kevytmetalli ja hyvä hapettumisenestoaine. 800 asteen kohdalla Al:n kostutuskulma timanttiin on 75 astetta ja 1000 asteessa kostutuskulma 10 astetta. Alumiinijauheen lisääminen timanttityökalujen sideaineeseen voi muodostaa karbideja Ti3AlC ja metallien välisiä yhdisteitä TiAl matriisilejeeringiin.

 

 

Raudalla on kaksinkertainen rooli sideaineissa: ensinnäkin se muodostaa sementiittikarbideja timantin kanssa; toiseksi se seostuu muiden alkuaineiden kanssa matriisin vahvistamiseksi. Raudalla on parempi kostuvuus timantilla kuin kuparilla ja alumiinilla, ja sen tarttuvuus timanttiin on parempi kuin koboltin. Lisäksi sopivan määrän hiiltä liuottaminen Fe-pohjaiseen seokseen on hyödyllistä sen sitoutumiselle timanttiin. Toisin sanoen timantin kohtalainen etsaus Fe-pohjaisella lejeeringillä voi lisätä sideaineen ja timantin välistä sidosvoimaa. Varsinaisessa tuotannossa sahanterän murtumispinnassa ei yleensä näy sileää, paljaana olevaa timanttia, vaan sitä peittävä seoskerros, mikä on ilmentymä vahvistuneesta sidosvoimasta.

 

 

Co ja Fe ovat molemmat siirtymäelementtejä, joilla on samanlaiset ominaisuudet. Tietyissä olosuhteissa Co voi muodostaa karbidin Co2C timantilla ja peittää timantin pinnan erittäin ohuella kobolttikalvolla. Siten Co voi vähentää rajapintojen jännitystä timantin kanssa ja sillä on vahva tarttuvuus timanttiin nestefaasissa, mikä tekee Costa erinomaisen sidosmateriaalin.

 

 

Nikkelillä on pinta{0}}keskitetty kuutiorakenne, hyvä sitkeys, sitkeys ja hapettumisenkestävyys. Se sekoittuu rajattomasti kuparin kanssa. Nikkeli on alkuaine, joka edistää austenisoitumista ja voi laajentaa -vaihealuetta. Se reagoi hiilen kanssa vaikeasti, ja rajapintareaktio timantin kanssa ei juuri tapahdu korkean lämpötilan{5}}sintrauksen aikana. Nestemäinen Ni voi kuitenkin tarttua lujasti hiilikuitujen pintaan muodostaen erittäin ohuen kalvon.

 

Ni on välttämätön elementti timanttityökaluissa. Cu-pohjaisissa seoksissa Ni:n lisääminen mahdollistaa loputtoman sekoittumisen Cu:n kanssa, vahvistaa matriiseosta, estää matalan-sulamispisteen-metallien katoamisen ja lisää sitkeyttä ja kulutuskestävyyttä. Ni:n ja Cu:n lisääminen Fe-pohjaisiin seoksiin voi alentaa sintrauslämpötilaa, vähentää timantin lämpöeroosiota sidosmetallin vaikutuksesta, ja sopivien Fe--suhteiden valitseminen voi parantaa huomattavasti Fe-pohjaisen sideaineen pitovoimaa timantissa.

 

 

Metallien sideaineissa mangaanilla on samanlainen vaikutus kuin raudalla, mutta sillä on vahvempi tunkeutumis- ja hapettumiskyky ja se hapettuu helposti. Yleensä lisätyn Mn:n määrä ei ole suuri, ja sillä on hapettumisenesto- ja matriisia vahvistava tehtävä.

 

 

 

Kromi on vahva kovametalli-muovaava alkuaine. Timanttiuritettujen sahanterien matriisissa kromilla voi olla ääni-vaimennus, mikä liittyy Cr:n aktivointienergiaan. Pienen määrän Cr:a lisääminen Cu-pohjaiseen matriisiin voi pienentää kupari-pohjaisen seoksen kostutuskulmaa timanttiin ja parantaa kupari-pohjaisen seoksen ja timantin välistä sidoslujuutta.

 

 

Titaani on voimakkaasti karbidia{0}}muovaava alkuaine, joka hapettuu helposti ja jota on vaikea pelkistää. Hapen läsnä ollessa Ti muodostaa mieluiten TiO:ta TiC:n sijaan. Metallinen titaani on hyvä rakennemateriaali, jolla on ominaisuuksia, kuten minimaalinen lujuuden heikkeneminen korkeissa lämpötiloissa, lämmönkestävyys, korroosionkestävyys ja korkea sulamispiste. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sopivan määrän titaania lisäämällä timanttisahanterämatriisiin on hyötyä sahanterän käyttöiän pidentämisessä.

 

 

Volframi on vahva kovametalli{0}}muovauselementti, ja sitä voidaan käyttää runkomateriaalina. Kun tietty määrä volframijauhetta kerrostetaan timantin pinnalle, sintrauksen jälkeen muodostuu timantin pinnalle WC, W3Co3V ja W4Co₂C. Volframilla on hyvä yhteensopivuus muiden sideainemetallien, kuten Cu, Co, Ni ja Fe, kanssa.

 

 

 

 

Harvinaiset maametallit voivat tehokkaasti alentaa lejeeringin sulamispistettä; La:lla ja Ce:llä on voimakkaita hapettumista, rikkiä poistavia ja ammoniakinpoistovaikutuksia, jotka estävät oksidien, sulfidien ja nitridien erottelun rajapinnalla; ne voivat parantaa materiaalin taivutuslujuutta; korkean-Co- tai puhtaan Co-matriiseissa harvinaisen maametallin Ce:n lisääminen parantaa matriisin mekaanisia ominaisuuksia, ja pienen määrän Ce:tä (noin 0,12 paino-%) lisääminen pronssi{2}}pohjaiseen matriisiin voi saavuttaa hyviä tuloksia.

 

 

 

Piin lineaarinen laajenemiskerroin on lähellä timantin laajennuskerrointa, pienempi kuin muiden metallien; sillä on pienempiä tilavuusvaikutuksia lämmityksen ja jäähdytyksen aikana; piillä on hyvä yhteensopivuus timantin kanssa; pii voi alentaa lejeeringin sulamispistettä ja sillä on vahva hapettumisenestokyky.

Quanzhou Huice Companylla on yli kahdenkymmenen vuoden kokemus timanttityökalujen tuotannosta, valmistuksesta sekä tutkimuksesta ja kehityksestä, ja se on erikoistunut erilaisten timanttityökalujen valmistukseen.

Ota yhteyttä nyt