碳化硼在金刚石刀头中的应用

碳化硼是一种，别名黑钻石，分子式为B4C，通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一(其他两种为金刚石、立方相氮化硼)，碳化硼的莫氏硬度为9.3-9.5，是目前常用的超硬材料加工的原料了。

碳化硼和金刚石相比较，虽然在莫氏硬度方面还有一些差距，但是这种材料具有密度低（材料轻便，只有2.4 g/cm，比金刚石3.5g/cm3的密度更低）、强度大（耐磨性好,不易破碎）、高温稳定性（这一点在刀头烧结和高频焊接中表现优于金刚石）以及化学稳定性好（不会发生碳化导致金刚石刀头锋利度急速下降）的特点。此外，碳化硼制造过程非常容易、并且生产成本低廉，所以使用的极为广泛，所以目前碳化硼已经被大批量的被使用在金刚石刀头生产过程中了。



但是由于金刚石的硬度原因，还是作为主要的切割对象，而碳化硼由于颗粒小，适合用于改善刀头的胎体材料的性能，经常长期的测试，发现碳化硼起到了问题和提高金刚石刀头质量的作用，本文主要介绍五个方面碳化硼的作用，方便大家更好的了解碳化硼对刀头机械性能以及胎体组成的影响。

(1)碳化硼在胎体中起到了核心元素的作用,也就是慢慢成为了主流元素，也就是说，这种材料可以取代铁基的作用，以其独特的物理性能，让其比铁，钴等元素更耐高温、耐磨的优良性能,最终使得胎体的耐磨性能进一步提高。总的来说，碳化硼在胎体中的含量越多，胎体的耐磨性越强，并且慢慢可以取代铁作为核心元素的作用，特别是对于超耐磨的石材而言，碳化硼基的刀头的出现有着极为重要大意义。

(2)碳化硼和其中的游离态单质可以通过直接作用或间接作用达到改善金属胎体烧结性能、促进金属胎体与金刚石之间界面反应的目的,使得金属胎体与金刚石复合材料的界面结合性能得到提高;对胎体合金起到组织均匀、细化的作用,也有利于强化胎体合金与金刚石颗粒之间的黏结。



(3)加入碳化硼的金刚石刀头胎体对金刚石的把持力有所提高,随着掺入碳化硼浓度的增大把持力也相应增大。这一点快速的使得碳化硼基的刀头因为把持力的增加，让刀头的金刚石利用率更高，特别是对于品级好的金刚石而言，发挥更大的切割效用。

(4)在相同的切割条件下，比如同样的机械，同样的锯片，切割同样的石材，含有碳化硼的刀头在切割速度方面优于不含碳化硼的刀头，并且随着碳化硼含量的增加，刀头的切割速度有快速提升的趋势，直到达到一定程度，这种速度提升才会停止。

(5)极大的增加了金刚石刀头的切割寿命，碳化硼作为一种可协助金刚石一起切割的刀头，二者配合起来，有着1+1>2的效果，并且随着碳化硼含量的增大，金刚石刀头的寿命也会随之逐渐增加。

当然，凡事有利有弊，碳化硼虽然好，但是其胎体过于耐磨，耐磨性不高的石材，硬度不高的石材反而会因为刀头耐磨度过好而导致刀头快速被磨平。

并且碳化硼的使用目前大部分的公司还处于尝试阶段，完整而成熟的配方依然还需要长时间的调整。