金剛石鋸片胎體粘結劑中各元素的作用

　　如何選擇金屬胎體成分，胎體粘結劑中各元素都起什么作用?下面整理了一些資料供大家參考：

　　一、銅在粘結劑中的作用

　　金剛石切割片中金屬粘結劑應用最多的金屬是銅和銅基合金，其中，電解銅粉應用最多。銅和銅基合金具有較低的燒結溫度，好的成形性和可燒結性，并且與其他元素的互溶性好。雖然銅對金剛石幾乎不潤濕，可某些元素與銅的合金能使其對金剛石的潤濕性得到大幅度的改善。如銅和碳化物形成元素Cr，Ti，W，V，Fe等中的一種制成銅合金，都可以大大降低銅合金對金剛石的潤濕角。銅與鎳、鈷、錳、錫、鋅可形成多種固溶體，使胎體金屬得到強化。

　　二、錫在粘結劑中的作用

　　錫是降低液態合金表面張力的元素，具有降低液態合金對金剛石潤濕角的作用，是改善粘結金屬對金剛石潤濕的元素，可降低合金的熔點，改善壓制成形性。所以Sn在粘結劑中的應用十分廣泛，但因Sn的膨脹系數大，使用受到一定的限制。

　　三、鋅在粘結劑中的作用

　　在金剛石工具中，Zn和Sn有許多相似之處，如熔點低、變形性好，在改變對金剛石的潤濕性上Zn不如Sn。金屬Zn的蒸汽壓很高，容易氣化，所以在使用時要注意Zn的用量。

　　四、鋁在粘結劑中的作用

　　金屬鋁是性能優異的輕金屬，是良好的脫氧劑。在800℃時，Al對金剛石的潤濕角為75°，在1000℃時潤濕角為10°。在金剛石工具的粘結劑中加入鋁粉可以在胎體合金中形成碳化物Ti3AlC和金屬間化合物TiAl。

　　五、鐵在粘結劑中的作用

　　鐵在粘結劑中有雙重作用，一是與金剛石形成滲碳體碳化物，二是與其他元素合金化，強化胎體。鐵與金剛石的潤濕性好于銅和鋁，鐵與金剛石的附著力比鈷高。而且Fe基合金溶解適量的碳后有利于它與金剛石的結合，也就是說Fe基合金適度刻蝕金剛石可增大結合劑與金剛石間的結合力，在現實生產中，鋸片斷口上一般不會出現金剛石光滑裸露，而是被一層合金覆蓋，這就是結合力加強的表現。

　　六、鈷在結合劑中的作用

　　Co和Fe同屬過渡族元素，特點相近。Co在特定條件下能和金剛石形成碳化物Co2C，并在金剛石表面覆蓋極薄的鈷膜。這樣Co既可以降低與金剛石的內界面張力，液相下對金剛石又有較大的附著力，所以Co是優秀的粘結材料。

　　七、鎳在粘結劑中的作用

　　鎳是面心立方結構，有良好的延展性、韌性和抗氧化性，與銅可以無限互溶，鎳是促成奧氏體化的元素，可以擴大α相區，與C反應比較困難，高溫燒結時與金剛石的內界面反應幾乎不發生。但液態Ni可以牢固附著在碳纖維表面，形成一層極薄的膜。在金剛石工具的粘結劑中，Ni是不可缺少的元素，在Cu基合金中，加入Ni可以和Cu無限互溶，可以強化胎體合金化，抑制低熔點金屬流失，增加韌性和耐磨性。在Fe基合金中加入Ni和Cu，可降低燒結溫度，減輕粘結金屬對金剛石的熱蝕，選擇適當配比的Fe、Ni加入量，可以大大提高Fe基粘結劑對金剛石的把持力。

　　八、錳在粘結劑中的作用

　　錳在金屬粘結劑中，與鐵的作用相似，但滲透能力和脫氧能力較強，且容易氧化。一般Mn的加入量不高，有脫氧和強化胎體的作用。

　　九、鉻在粘結劑中的作用

　　金屬鉻是一種強碳化物形成元素。在金剛石槽型鋸片胎體中，鉻可以起到消音的作用，原因與Cr的激活能有關。在Cu基胎體中添加少量的Cr，可以降低銅基合金對金剛石的潤濕角，并提高銅基合金對金剛石的粘結強度。

　　十、鈦在粘結劑中的作用

　　鈦是易氧化、難還原的強碳化物形成元素，有氧存在時Ti優先生成TiO而不生成TiC。金屬鈦是良好的結構材料，具有高溫下強度降低少，耐熱、耐蝕、熔點高等特性。有關研究表明，在金剛石鋸片胎體中加入適量鈦，有利于提高鋸片的使用壽命。

　　十一、鎢在粘結劑中的作用

　　鎢是強碳化物形成元素，可以作為骨架材料。在金剛石表面沉積一定數量的鎢粉，燒結后在金剛石表面生成WC，W?Co?V，W?Co?C。鎢和其他粘結金屬比如Cu，Co，Ni，Fe等都有較好的相容性。

　　十二、稀土元素在粘結劑中的作用

　　稀土元素可以有效降低合金的熔點;La，Ce具有很強的脫氧，脫硫，脫氨作用，有抑制氧化物，硫化物，氮化物等雜物在界面偏聚的作用;可提高材料的抗彎強度;在高Co或純Co胎體，稀土元素Ce的添加有利于胎體機械性能的提高，在青銅基胎體中加入少量Ce即可起到很好的作用(約0.12wt%)。

　　十三、硅在金剛石工具粘結劑中的行為

　　硅的線膨脹系數與金剛石接近，比其它金屬都低;在加熱與冷卻過程中的體積效應較小;硅與金剛石的相容性好;硅可降低合金的熔點，并且有較強的脫氧能力。

　　參考資料：《金剛石與金剛石工具知識問答》張紹和

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