Miksi mangaania lisätään timanttityökaluihin?

Miksi mangaania lisätään timanttityökaluihin

Timanttityökaluissa metallisideaineen (matriisin) tehtävänä on säilyttää timanttihiukkaset ja kulua sopivalla nopeudella käytön aikana, mikä varmistaa uusien timanttien leikkausreunojen jatkuvan näkyvyyden. Vaikka mangaania käytetään tyypillisesti pieniä määriä seosaineena, sillä on ratkaiseva rooli kupariin, rautaan, volframiin ja volframikarbidiin perustuvissa sideainejärjestelmissä. Mangaanin lisäämisen ensisijainen tavoite on parantaa sintrausominaisuuksia, rajapintojen sitoutumista ja mekaanisia ominaisuuksia vahingoittamatta timantteja tai vaarantamatta muita matriisin suorituskykymittareita.

(mangaani alkuaine)

 

 

I. Kupari-pohjaisten sideainefaasien sintrauslämpötilan merkittävä alentaminen

Mangaanisen sulamispiste on 1246 astetta ja sillä on korkea kovuus ja lujuus, joka on verrattavissa raudaan. Sillä on hyvä keskinäinen liukoisuus kuparin kanssa; erityisesti Cu-Mn-seoksella, jonka mangaanipitoisuus on 33,7 %, sulamispiste on vain 871 astetta. Tämän ominaisuuden ansiosta mangaani voi merkittävästi alentaa kupari-pohjaisten sideainefaasien sintrauslämpötilaa.

Timanttityökaluissa sintrauslämpötilan alentaminen tarjoaa useita etuja:

1. Timanttien grafitoitumisen, hapettumisen tai lämpövaurioiden riskin vähentäminen korkeissa lämpötiloissa;
2. Vähentää energiankulutusta ja parantaa prosessien kustannus{0}}tehokkuutta;
3. Helpottaa tiheämmän ja yhtenäisemmän matriisimikrorakenteen muodostumista.

Siksi sopivan määrän mangaania lisäämällä kupari-pohjaisiin sideaineisiin mahdollistaa tehokkaan sintrauksen alemmissa lämpötiloissa ja tasapainottaa timanttisuojauksen ja matriisin tiivistymisen.

 

II. Luurankomateriaaleihin ja timantteihin käytettävien kupari{1}}sideaineiden kostuvuuden parantaminen

Mangaani parantaa runkomateriaalien ja timanttien kupari{0}}sideaineiden kostuvuutta. Parannettu kostuvuus mahdollistaa nestemäisen sideainefaasin leviämisen tehokkaammin luurankohiukkasten ja timanttien pinnoille sintrauksen aikana, mikä johtaa tiukemmalle rajapinnalle jäähdytettäessä. Tämä vahvistaa suoraan matriisin timanttien pidättymistä, mikä vähentää ennenaikaista timanttien häviämistä käytön aikana ja pidentää siten työkalun käyttöikää ja parantaa leikkausvakautta.

 

III. Hyvä yhteensopivuus raudan kanssa, sopii rauta{1}}pohjaisille sideaineille

Mangaanilla on myös erinomainen yhteensopivuus raudan kanssa. Mangaanin lisääminen rauta{1}}sidosmatriiseihin tarjoaa seuraavat edut:

1. Mangaani muodostaa korvaavan kiinteän liuoksen raudan kanssa, mikä johtaa kiinteän-liuoksen vahvistumiseen, mikä lisää matriisin lujuutta ja kovuutta.
2. Se parantaa maltillisesti rauta{0}}pohjaisen matriisin plastisuutta ja vähentää haurautta.
3. Mangaani sitoo happea, mikä vähentää hapettumisongelmia rauta{0}}pohjaisen sidoksen sintrausprosessin aikana.

Näin ollen rauta{0}}pohjaisissa järjestelmissä mangaani ei toimi vain vahvistavana alkuaineena, vaan myös apuaineena hapettumisenesto- ja sitkeytysaineena.

 

IV. Deoksidoiva vaikutus, erityisesti merkittävillä synergistisilla tuloksilla alumiinin ja piin rinnalla

Mangaanilla on luontaisia ​​hapettumista poistavia ominaisuuksia. Sen hapettumisenestokyky paranee dramaattisesti, kun se on läsnä alumiinin (Al) ja piin (Si) kanssa. Timanttityökalujen sintrauksen aikana hapen läsnäolo voi johtaa oksidisulkeutumien ja huokoisuuden muodostumiseen matriisissa sekä rajapintojen heikkenemiseen. Mangaanin hapettumista poistava vaikutus auttaa puhdistamaan matriisia, parantamaan sintrauslaatua ja parantamaan sekä matriisin tiheyttä että mekaanisia ominaisuuksia.

 

 

V. Sitkeyden ja kulutuskestävyyden parantaminen iskukuormituksen kestämiseksi

Korkeat{0}}mangaanilejeeringit osoittavat tyypillisesti erinomaisen sitkeyden ja kulutuskestävyyden. Siksi timanttityökalut, joissa on korkea mangaanipitoisuus, kestävät iskukuormituksia käytön aikana. Tämä iskunkestävyys on erityisen tärkeä työkaluille, joita käytetään sovelluksissa, joihin liittyy keskeytetty leikkaus, raskas-hionta tai poraus, koska se auttaa minimoimaan matriisin halkeilun ja ennenaikaisen timantin häviämisen.

 

VI. Mangaanin rajoitukset ja käyttöä koskevat näkökohdat

Edellä mainituista eduista huolimatta mangaanin käyttö timanttityökaluissa vaatii tiukkaa valvontaa tiettyjen merkittävien rajoitusten vuoksi:

1. Mangaanijauhe hapettuu helposti ja sitä on vaikea pelkistää hapettuessaan. Tämä vaikeuttaa jauheen varastointia, sekoittamista ja sintrausta ja lisää oksidiepäpuhtauksien tunkeutumisen riskiä.
2. Korkeissa lämpötiloissa mangaani edistää timantin grafitoitumista. Tämä vaurioittaa timanttia ja vähentää siten työkalun leikkaustehoa ja käyttöikää.
3. Mangaani pyrkii vähentämään sidosmatriisin lämmön- ja sähkönjohtavuutta. Tämä voi olla haitallista työkaluille, jotka vaativat tehokasta lämmönpoistoa tai sähkönjohtavuutta.

Näistä syistä mangaania käytetään yleensä varoen käytännön formulaatioiden suunnittelussa:

• Sitä lisätään yleensä W-- tai WC--pohjaisiin formulaatioihin kupari--pohjaisen sideainefaasin sintrauslämpötilan alentamiseksi ja sitoutumisen parantamiseksi runkofaasiin.
• Annostus ei yleensä ylitä 5 % timantin ja matriisin ominaisuuksien merkittävän vaarantumisen välttämiseksi;
• Sitä lisätään joskus myös rauta{0}}pohjaisiin sideaineisiin hapen poistamiseksi, sitkeyden kohtalaisen parantamiseksi ja matriisin vahvistamiseksi muodostamalla korvaavia kiinteitä liuoksia.

(Huicetools toimittaa korkealaatuisia lattiatimanttihiontakenkiä Redi-lukkopitimellä)

 

 

Johtopäätös
Mangaanin lisääminen timanttityökaluihin hyödyntää ensisijaisesti sen kykyä alentaa kupari{0}}sideainefaasien sintrauslämpötilaa, parantaa kostutettavuutta runkomateriaalien ja timanttien kanssa, poistaa happea ja lujittaa kiinteää-liuosta. Lisäksi mangaani parantaa matriisin sitkeyttä ja kulutuskestävyyttä, jolloin työkalu kestää paremmin iskukuormitusta.

 

Koska mangaani kuitenkin hapettuu helposti, voi edistää timanttien grafitoitumista korkeissa lämpötiloissa ja alentaa matriisin lämmön- ja sähkönjohtavuutta, sen käyttö on tiukasti rajoitettu-tyypillisesti enintään 5 %-, ja se rajoittuu suurelta osin tiettyihin järjestelmiin, kuten W-- tai WC{4}}-pohjaisiin formulaatioihin. Mangaanin harkittu käyttö mahdollistaa optimaalisen tasapainon timantin suojaamisen, sintrauslaadun parantamisen ja työkalun yleisen suorituskyvyn parantamisen välillä.