提高金刚石把持力一般有以下三种方法:
提高机械把持力。这是由于金属粉末在烧结时产生收缩,形成压缩应力把持住金刚石。压缩应力的产生是由于金刚石与胎体金属热膨胀系数不同,由于烧结时或晶体形成与长大引起体积变化所致。由于胎体屈服强度有限,故产生的压缩应力与机械把持力有限。
粉末中添加少量强碳化物形成元素如Cr、W、Mo等,由于其对金刚石润湿性与亲和力较好,烧结时在金刚石与胎体金属界面上形成碳化物,实现对金刚石的次金结合,有利于把持力的加强与提高。
金刚石表面镀覆一层强碳化物形成金属元素如Cr、Ni、Ti、W等。这是近几年来采用较多的工艺措施。为此燕山大学专门研制生产了三种型号的真空微蒸发镀钛设备。?
根据国内外的实验研究与使用表明,金刚石镀覆技术最为有效的使用条件与范围是:
①适用于高品级金刚石,效果更为明显;
②在纯钻胎体中对把持力的提高次序是:镀Cr>镀Ti>未镀覆金刚石。
③MBS-960Cr2镀铬金刚石适用于Co基胎体、低铁低青铜胎体和WC胎体。
④MBS-960Ti2镀钛金刚石适用于钻青铜基胎体,铁基胎体。
⑤在切割沥青、养护混凝土和加强混凝土锯片中采用镀钨金刚石。
⑥镀镍金刚石适用于树脂结合剂砂轮,其使用效果依次为:针刺形镀镍金刚石>镀镍金刚石>未镀镍金刚石。
⑦镀银金刚石适用于磨削碳化钨硬质合金工具用精密树脂结合剂砂轮。因为银的价格不算十分昂贵,适于高精密磨削,其导热性能好,适用于油冷磨削硬质合金。同时银是一种很好的润滑剂,可减小砂轮与工件之间的摩擦,发热量不大。
镀覆强碳化物形成元素Ti、Ni、W、Cr等提高金刚石把持力,主要是由于:
①镀覆金属可防止金刚石在一定温度、压力与烧结时间条件下的氧化、石墨化以及铁元素的热蚀性。笔者对不同金属镀覆金刚石进行TG分析,发现金刚石在800℃左右即开始失重与石墨化。而镀Ti、W、TiN等金刚石分别在900℃、925℃与940℃时才开始失重与石墨化。说明金刚石镀覆金属后有利于防止氧化与石墨化,能承受热冲击与热分解。对高温烧结胎体有明显的保护作用。
②镀覆强碳化物元素在烧结条件下可在金刚石与胎体界面形成碳化物合金,有利于金刚石与胎体金属的化学键合与冶金结合,大大提高胎体对金刚石的把持力,对镀钨金刚石进行X射线分析,发现在金刚石表面已形成WC相。
③可提高金刚石的静压强度5%~20%。
④金刚石镀覆金属后,可提高金刚石的摩擦力,而后者有助于增加把持力。