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磷在金刚石刀头中的应用

发布日期:2021-09-13 11:10:31来源:林兴金刚石工具浏览次数:

自然界中,磷是一种以多种形态存在的物质,有白磷,红磷,黑磷,紫磷等形态出现,广泛应用于化工行业,在金刚石刀头烧结的过程中,红磷是较为常见的材料。

哪些金刚石刀头中需要加入磷呢?
事实上,绝大部分的金刚石刀头的金属粉末中是不需要加入磷粉的,主要是因为磷的加入,大大增加了烧结过程中的不确定性,对于金属的配比,烧结的过程要求更加的严格了,比如对于烧结温度也有很大的影响,因为过高的温度一旦达到或超过磷的沸点,就会出现磷粉挥发的情况,从而影响刀头质量的稳定性。

现代工业中,由于我们上述所描述的原因,磷粉并不单独出现,而是通过磷铁合金粉末以添加剂的成分出现于金刚石刀头制作过程中,这种极细的金属合金粉末经过特殊处理以后,已经和普通的铁合金具有了极大的差异,这种粉末易氧化的元素含量大幅度的减少,这种材料通过烧结过后的刀头结块,胎体具有极强的抗裂性,也就是说,其脆性得到大幅度的改良,让铁金属更具钢性。并且长期的测试发现,含磷量越高的磷铁合金粉烧结出来的刀头,其发现脆断的可能性大幅度的降低。
金刚石刀头,铁基刀头,加入磷的刀头
磷铁合金第二个好处是其强大的分散性,也称为延展性,其主要参数为延伸率,延伸率越高,其延展性也越好,最终刀头的柔韧性也就越强。刀头的柔韧性越强代表掉刀头的情况越小,极大的调高了金刚石刀头的安全性。

磷铁合金在烧结过程中,通过高温高压,形成韧性极好的烧结钢,并且在烧结过程中,其分子结构和原子结构快速而紧密的结合在一起,体积大幅度的缩小,并且由于分子和原子结构空间的密集化,而导致材料的强度也大幅度的提升。这样的材料具备了烧结材料最优良的品质。

总的来说,磷铁合金粉末具有活化烧结作用。在烧结过程中,能够增加孔隙表面张力的作用使制品的空隙趋于球化,起到填充孔隙的作用,提高了制品的密度。这种球形孔隙极大减少断裂源的产生,提高了制品的强度。同时不会降低材料的塑性和韧性。 从工艺上讲,P和FeP在烧结时形成共晶反映,可以加速烧结过程。反应式:FeFe3P-L(P),其液相中的P在毛细管力作用下很快被带到铁颗粒周围,有很快扩散到γ-Fe中,冷却后有溶解在α-Fe(P)之中,使得制品得到强化。 在软磁材料中,P可以提高制品的电阻值,减少涡流效应,降低制品发热量。

在应用磷铁合金时,应该严格控制碳的含量。因为高的碳含量与磷作用,将使材料变脆。在刀头烧结过程中,如果温度过高,金刚石变化石墨,这种碳化过程不仅会使得金刚石由于碳化出现产品质量问题,还会由于磷与碳元素发生反应,导致刀头材料变脆,从而出现刀头断齿的情况。

由于磷铁合金粉末的强度非常高,所以目前仅仅只是在少量的铁基刀头中应用到,但是,在长期的实际应用过程中,人们发现,比例合理的磷铁合金其实可以大幅度的提升金刚石刀头的强度与韧性的,也可以极大的增加胎体的刚性,提高刀头产品质量与稳定性。