烧结式金刚石刀头

发布日期:2022-06-24 10:07:40 来源:林兴金刚石工具原创 浏览次数:

金刚石是世界上最硬的材料,为了更好的发挥其切割能力,人们通过烧结把金刚石固定在金属胎体中,通过金属合金与金刚石的结合,提供金刚石固定的物理和化学把持力,让金刚石可以发挥其切割性能。所以烧结的过程仅仅只是起到固定金刚石的作用,对金刚石本身的强度没有任何提高,对金刚石的性能也没有过多的提升。

对比烧结式金刚石刀头产品,聚晶金刚石刀头通过高压,让人造金刚石或天然金刚石变成聚晶金刚石材料,主要产品分为PCD和PDC,对比烧结金刚石刀头而言,这种金刚石具有研磨性更高,硬度更高,材质更稳定,耐高温等特点,才是材料切割成本的上升是最大的问题。

在用途方面,烧结式的金刚石刀头主要用于金刚石锯片和磨料上,可以切割与打磨石材,混凝土等硬质材料。而聚晶式金刚石刀头,则广泛应用于与机加工,航天材料切割,矿井探勘以及石材开采方面。

烧结金刚石刀头

下面我们详细介绍一下烧结金刚石的烧结工艺,主要分为以下几个部分

1、加压升温阶段:

进行热压烧结时,首先把要烧结的粉体材料压缩至一定尺寸,也就是说在进行热压烧结时先对粉体材料施加一定的压力,再升温。该阶段由于事先对粉料施加一定的压力使粉末具有了一定的形状,当温度上升时粉料因受热开始膨胀,孔隙增大,微观为颗粒边缘受热胀大,宏微表现为体积增大。在实际的热压生产过程中我们往往把加压和升温交叉进行,上面的热压工艺就是如此。

实际上在制作金刚石制品时所用的粉末为防止氧化往往添加入保护剂以阻止金属粉末氧化。保护剂的挥发温度较低,在结块开始烧结前保护剂就已经变成气体溢出粉体,同时保护剂气体也有在模具内形成保护气氛。

2、加压阶段:

施加压力就是要粉末之间的空隙减小、节块的密度增大。

3、加压、升温阶段:

由于持续的加压升温粉体颗粒之间的距离进一步减小甚至消失,这时组成颗粒的原子间开始相互扩散,发生晶格聚集现象(初步烧结开始)。在实际生产中该阶段和第二个阶段是分不开的都是加压、升温操作,目的是减小颗粒间的距离,颗粒边缘开始部分熔化,为下一步热压烧结做准备。

金刚石刀头烧结

4、保温保压阶段:


由于压力和温度都达到了一定的限度粉料颗粒的表面开始熔化,同时原子间距几乎消失。此时原子迁移扩散开始,颗粒晶格发生畸变,金属颗粒之间发生相互渗透。该阶段烧结体的密度急剧增加,达到理论密度的96~98%左右。由于原子、分子和晶格的扩散,使原子、分子晶格聚集,聚集的结果是整体密度增加,抗弯强度提高,硬度也随之增加。

5、降温保压阶段:

此阶段节块已经烧结成型,保持一定压力情况下降温可以防止在热压停止后节块发生朔性回弹导致节块尺寸增大。扩散是影响制品质量的关键。扩散的动力来自于原子、分子、晶格的迁移。影响扩散的因素有:颗粒的尺寸(原材料)、热压烧结的温度、压力、烧结时间。烧结温度、压力和烧结时间这三者被称为烧结三要素。

经过这五步的工艺,烧结金刚石刀头也就生产完毕了,拆模以后,成品的刀头也就制作完毕了。