石墨制造金刚石刀头工艺详解

金刚石刀头是常用于石材切割的一种人造金刚石工具，质地坚硬，磨削性能强，但是很难想到这些刀头是由非常细的金属粉末和金刚石粉末烧结而成的，那么什么是烧结，怎么烧结呢? 本文会为您详细讲解。

金刚石刀头先后通过冷压和热压烧结两种加工工序让粉末变成我们最终看到的金刚石节块状，粉末是通过冷压的方式最初压制成型，而烧结的过程则是让冷压加工成型的片状结构最终烧结成为结合更加紧密的金刚石节块。



烧结的过程中，主要的烧结方式是固相烧结和液相烧结两种，固相烧结是主要的结合方式，通过高温高压，让金属间的原子互相作用，让结构变得更紧密，在高温高压的环境下，形成合金状的金属节块，所以金刚石刀头的形成并非是把刀头的原始材料全部融化，然后再冷却结合再一起的过程，而是采用的是固相烧结的方式让金属粉末与金刚石更好的形成结构牢固，强度高，刚性和硬度适合的结合剂。由于结合剂主要起到的是固定金刚石的作用，犹如胎体一样保护金刚石，所以烧结的过程也称为胎体结合剂。

但是，人们发现单纯的固相烧结难免会有一些空隙，这样会导致刀头的孔隙率增加，这样的刀头结构会出现不稳定的情况，为了避免这一情况发生，人们在烧结过程中加入一些熔点较低的金属，比如Zn,Sn，甚至P,在烧结的过程中，这些元素开始融化，填补固相烧结的空隙，而这种通过金属液化烧结的方式，也被人称之为液相烧结。值得注意的是液相烧结如果液化元素过多，在高温高压的环境下会出现溢出的情况，也就是人们常说的“流料”情况，为了避免这一种情况的发生，烧结的配方，这些低熔点金属的配比不要高于整个配方金属种类的5%。

知道了刀头烧结的原理，那么金刚石刀头怎么通过石墨进行烧结的呢？简单来说，分为一下几个步骤：

1.定制石墨模具：模具的定制是最开始要做的，根据刀头的尺寸，在规定大小的石墨模具上进行排版，一般来说，如果刀头尺寸比较大（长度为24mm左右），排布的时候，采用上中下三排进行排布，如果中小规格的刀头（长度为40mm左右），排布的时候，采用上下两层排布的方式，其他尺寸会根据实际的尺寸进行排布。

2.装模：把刀头装入石墨模具中，分别是工作层（边料）、水路、工作层（中料）......水路、工作层（边料）。把他们放入刀头模具中以后，就可以锁紧螺栓，可以开始进行烧结了。



3.烧结：石墨模具快速的被通电，由于石墨强大的电阻，在大电流的工作状态下，石墨快速的升温，当温度升到一定程度时，开始控制电流的增加，并保持恒温，通常这个过程称为刀头烧结的升温和保温阶段，这个阶段要持续8分钟左右。

4.降温：八分钟以后，把石墨模具从烧结机中取出，在常温下进行冷却，这个过程称为降温阶段，石墨由于具有不错的保温效果，可以让刀头在冷却过程中不断的收缩，最终会让刀头与模具可以比较好的剥离。

石墨主要用于模具烧结刀头，主要起到定形，防止流料，快速升温，恒定保温等几个作用，所以目前金刚石刀头都是采用石墨模具进行烧结。