Вплив елементів на клей для каркаса алмазного пильного полотна

Стійкість до стирання каркаса повинна відповідати стійкості до стирання алмазу і матеріалу, що обробляється. Однак як підібрати склад металевого каркаса і яка функція елементів зв’язуючого каркаса? Ось деяка інформація для довідки.

 

I. РольМідь (Cu)в Клеї
Мідь і сплави на основі міді є найбільш широко використовуваними зв’язуючими металами в алмазних інструментах, а електролітичний мідний порошок є найбільш широко використовуваним металом. Мідь і сплави на основі міді мають низьку температуру спікання, хорошу формувальність і спіканість, а також хорошу розчинність з іншими елементами. Хоча мідь майже не змочує алмази, сплави деяких елементів і міді значно покращують їх змочуваність.

 

Мідні сплави, такі як один із міді та карбідоутворюючих елементів Cr, Ti, W, V, Fe, можуть значно зменшити кут змочування мідних сплавів алмазами. Мідь і нікель, кобальт, марганець, олово і цинк можуть утворювати різноманітні тверді розчини, які зміцнюють метал матриці.

II. РольОлово (Sn)в Клеї
Олово — це елемент, який зменшує поверхневий натяг рідкого сплаву, має функцію зменшення кута змочування рідкого сплаву до алмазу, покращує кут змочування зв’язку металу з алмазом, знижує температуру плавлення сплаву та покращує здатність до ущільнення. Sn широко використовується в клеях, але його використання обмежене через високий коефіцієнт розширення.

III. ФункціяЦинк (Zn)в Клеї
В алмазних інструментах Zn і Sn мають багато подібностей, наприклад, низьку температуру плавлення та хорошу деформацію, а Zn не так добре, як Sn, щодо зміни змочуваності алмазу. Тиск парів металевого цинку дуже високий і його легко газифікувати, тому при його використанні слід звертати увагу на кількість цинку.

IV. РольАлюміній (Ai)в Клеї
Металевий алюміній є легким металом з відмінними властивостями і хорошим розкислювачем. Кут змочування Al на алмазі становить 75 градусів при 800 градусах C і 10 градусів при 1000 градусах C. Додавання алюмінієвої пудри до зв’язуючого алмазного інструменту утворює карбід Ti3AlC та інтерметалічну сполуку TiAl у матричному сплаві.

V. Роль вЗалізо (Fe)в Клеї
Залізо відіграє подвійну роль у сполучному агенті. Один полягає у формуванні карбіду цементиту з алмазом, інший – у сплаві з іншими елементами для зміцнення каркаса. Залізо та алмаз мають кращу змочуваність, ніж мідь та алюміній, а залізо та алмаз мають вищу адгезію, ніж кобальт. Крім того, розчинення відповідної кількості вуглецю в сплавах на основі заліза полегшує його з’єднання з алмазом, тобто належне травлення алмазу в сплавах на основі заліза збільшує силу зв’язку між сполучним агентом і алмазом. У практичному виробництві алмаз, як правило, не оголюється гладко на зламі пилкового полотна, а покривається шаром сплаву, що є виразом підвищення міцності зв’язку.

VI. РольКобальт (Co)у підшивках
Co і Fe є перехідними елементами з подібними характеристиками. Co може утворювати карбід Co2C з алмазом за певних умов і покривати алмаз дуже тонкою плівкою кобальту. Таким чином Co може не тільки зменшити внутрішній міжфазний натяг алмазу, але також мати чудову адгезію до алмазу в рідкій фазі, тому Co є чудовим сполучним матеріалом.

VII. РольНікель (Ni)в Клеї
Нікель є гранецентричною кубічною структурою з хорошою пластичністю, міцністю та стійкістю до окислення. Він може бути нескінченно розчинним у міді. Нікель є аустенітним елементом і може розширюватися. У фазовій області важко реагувати з C. Реакція з внутрішньою межею розділу алмазу майже не відбувається під час високотемпературного спікання. Але рідкий Ni може міцно прилипати до поверхні вуглецевих волокон, утворюючи дуже тонку плівку.

Серед сполучних для алмазних інструментів Ni є незамінним елементом. У сплавах на основі міді нікель може нескінченно розчинятися в міді, що може посилити легування каркаса, перешкоджати втраті металів з низькою температурою плавлення, підвищувати міцність і зносостійкість. Додавання Ni та Cu до сплаву на основі Fe може знизити температуру спікання, зменшити термічну корозію металу, що з’єднується з алмазом, і вибрати правильну пропорцію Fe та Ni, щоб значно збільшити силу утримування клею на основі Fe на алмазі.

VIII. РольМарганець (Mn)в Клеї
Марганець схожий на залізо за металевою зв'язуючою речовиною, але він має сильну здатність до проникнення та розкислення та легко окислюється. Як правило, кількість доданого Mn невисока, що може розкислити та зміцнити каркас.

Ⅸ. РольХром (Cr)в Клеї
Металевий хром є сильним карбідоутворюючим елементом. У каркасі алмазного пильного полотна хром може діяти як глушник, оскільки він пов’язаний з енергією активації CR. Додавання невеликої кількості Cr до матриці на основі міді може зменшити кут змочування сплаву на основі міді до алмазу та покращити міцність зв’язку сплаву на основі міді з алмазом.

X. РольТитан (Ti)в Клеї
Титан є міцним карбідоутворюючим елементом, який легко окислюється і важко відновлюється. Ti переважно генерує TiO без TiC у присутності кисню. Металевий титан є хорошим конструкційним матеріалом із низьким зниженням міцності при високій температурі, високою термостійкістю, стійкістю до корозії та температурою плавлення. Відповідні дослідження показали, що додавання належної кількості титану в матрицю алмазного пильного полотна є корисним для збільшення терміну служби пильного полотна.

XI. РольВольфрам (W)в Клеї
Вольфрам є міцним карбідоутворювальним елементом і може використовуватися як каркасний матеріал. Певна кількість порошку вольфраму осідає на поверхні алмазу. Після спікання на поверхні алмазу утворюються WC, WCoV і WCoC. Вольфрам та інші зв'язані метали, такі як Cu, Co, Ni, Fe, мають хорошу сумісність.

XII. РольРідкоземельні елементив Клеї
Рідкоземельні елементи можуть ефективно знизити температуру плавлення сплаву. La і Ce мають сильні функції розкислення, десульфуризації та видалення аміаку, а також можуть перешкоджати поділу домішок, таких як оксиди, сульфіди та нітриди, на межі розділу. Це може підвищити міцність матеріалу на вигин. У матриці з високим вмістом Co або чистого Co додавання рідкоземельного Ce є корисним для покращення механічних властивостей матриці, а невелика кількість Ce може відігравати добру роль у матриці матриці бронзової матриці (близько 0.12wt відсоток).

XIII. ПоведінкаКремній (Si)в Binder for Diamond Tools
Коефіцієнт лінійного розширення кремнію близький до алмазу і нижчий, ніж у інших металів. Ефект об'єму під час нагрівання та охолодження невеликий. Хороша сумісність між кремнієм і алмазом; Кремній знижує температуру плавлення сплаву і має сильну розкислювальну здатність.