金刚石刀头中铁的含量

金刚石刀头是由金刚石和金属粉末烧结而成，在诸多的金属粉末中，铁粉是最常见也是使用量极大的，那么问题来了：金刚石刀头中为什么要用铁粉呢？用多少呢？

我们先解决第一个问题，金刚石刀头中为什么要用铁粉？主要有以下几点原因。

1：铁粉与金刚石有着很好的润湿性（润湿性wettability是指存在两种互不相溶的液体和固体，液体首先润湿固相表面的能力，即一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性），什么意思呢？当铁粉和金刚石在高温烧结的过程中，由于金刚石表面层的分子状态和它内部分子状态不同，表面层分子的能量要比它内部分子的能量高。当固体的金刚石与变成液体的铁粉接触时，一旦形成界面，就会发生降低表面能量的吸附现象，液体的铁粉将在固体物质表面铺展开来。这种液体在固体表面铺开的现象称为润湿，液体在固体表面铺开的能力即称为液体对固体的润湿性，而铁对金刚石表面铺开的润湿性用接触角为50%，是优于材料价格更高的钴和镍的。润湿性决定了金刚石固定的强度，润湿性越高，其化学把持力和物理把持力也更高。



2：烧结过程中，铁元素与金刚石的附着力非常强。附着力（附着力是两种不同物质接触部分间的相互吸引力。这种吸引力是两种物质分子间存在着相互作用的吸引力的一种表现，只有当两种物质分子间的距离非常小时(小于10-8米)才能显示出来。因为从微观角度看，固体的表面往往是凸凹不平的，所以两种固体接触时不能显示出附着力的作用。由于液体与固体能够密切接触，因此液体与固体间就能显示出附着力的作用。）金刚石刀头烧结的过程中，铁对金刚石的附着力为3.4*10-7J/cm2,是要优于钴和镍元素的。

3：Fe粉在烧结过程中，高温的情况下，可以生成渗碳体Fe3C和碳化亚铁Fe2C，这两种结构的粉末具有更高的熔点，也可以和硼，W，Mo参与的时候，生成更多种类的碳化物。 这些碳化物都有更高的熔点，让刀头在切割过程中，不会因为高热而出现快速变形的情况。

4：Fe具有较低的线胀系数（线胀系数是指固体物质的温度每改变1摄氏度时，其长度的变化和它在原温度（不一定为0℃）时长度之比，叫做“线性膨胀系数"。）与金刚石的线胀系数接近，这也会让金刚石刀头在切割过程中不会出现冷却而出现裂纹的情况。

5：烧结过程中，铁元素对金刚石会有一些轻微的蚀刻反应，但是这种蚀刻并不会降低金刚石的强度，反而会提高胎体对金刚石的把持力。因为蚀刻部分的金刚石并不是以石墨的形态出现，而是扩散到金刚石表面的含铁金属膜中，按照一定规律分布，这样紧密的分布，会让金刚石与铁元素结合的非常紧密。

既然知道了原因，那么放入多少的铁粉最合适呢？

要说到放入多少比例的铁粉，这需要与要制造的金刚石刀头的切割对象与设计方向有关，比如如果用于切割比较硬，耐磨性极高的花岗岩石材，铁粉会选择百分50-60的比例，如果切割较软，耐磨性较低的大理石石材，铁粉会选择低于10%含量的铁粉，防止胎体过于耐磨，导致出刃难的情况。总的来说，铁粉的含量是不一定的，需要根据实际情况进行调配。