我国超硬材料制品的新进展

魔神

        一、结合剂原材料的新进展 
    1、超细铁粉 
    细化金属粉末的粒度对于活化烧结、降低制品烧结温度以及提高结合剂对金刚石的把持强度、提高制品的加工效率和使用寿命具有重要的作用。羰基铁粉早已得到应用，但是其成本仍然较高，对于某些偏重效率要求的应用不十分经济。超细铁粉的出现解决了这一问题，该铁粉的平均粒度达到1．8—2．0μm，烧结温度低于900℃。 
    2、预合金粉末 
    金属粉末预合金化有利于防止金属结合剂制品在烧结过程中低熔点金属过早流失与偏析，提高烧结制品的致密性、均匀性、弹性极限和屈服强度，增强对金刚石的把持能力，并降低烧结温度。近年来，金属粉末预合金化技术引起关注。例如，采用Cu—Zn—Ni和Cu—Ni—Mn预合金粉末制造的地质金刚石钻头，其使用寿命和加工效率较非预合金粉末钻头分别提高99％和45％，效果明显。 
    3、超细增韧聚酰亚胺树脂粉 
    聚酰亚胺树脂与酚醛树脂相比，粘结强度高， 耐热温度高(50℃以上)，干磨条件下砂轮寿命提高1倍以上。但聚酰亚胺树脂韧性较差，抗弯强度低，成本高，在一定程度上限制了它的推广应用。为改变这一状况，开发了平均粒度30—40μm、固化温度230℃、经过增韧改性的超细增韧聚酰亚胺树脂粉，与普通聚酰亚胺树脂相比，它的抗弯强度提高23％，抗压强度提高20％。 
    二、结合剂研究的新进展 
    1、陶瓷结合剂 
    低温烧结、高强度陶瓷结合剂一直是行业攻关的主题之一，近年来的研究成果喜人： 
    (1)应用于80m／sCBN砂轮的陶瓷结合剂已投入实际应用； 
    (2)应用于120m／sCBN砂轮的陶瓷结合剂已开发成功； 
    (3)应用于硬质合金工具、金刚石复合片、磁性材料、工程陶瓷加工用的陶瓷结合剂磨具也已开发成功； 
    (4)为了充分发挥陶瓷结合剂具有气孔的优势，实现对气孔的控制，研究了造孔剂对陶瓷结合剂性 能的影响。该研究表明，添加石墨制得的磨具强度受石墨颗粒形状、加入量、烧结温度的影响，而且磨具强度随加入量的增加而下降；而添加CaC03制得的磨具强度高，生成气孔形状多呈球形，分布均匀，在允许的范围内随加入量的增加气孔尺寸增大，CaCO3的造孔效果比石墨好。 
    2、烧结金属结合剂 
    我国是金属钴贫乏国家，因此“以铁代钴”的研究是我国金刚石工具研究的又一热点。为了提高铁基结合剂的性能，近年来稀土元素La和Ce的应用倍受关注。以掺杂法添加稀土元素的研究表明：采用该法研制的铁基金刚石工具，在抗弯强度、冲击韧性、孔隙率和硬度等4项指标方面已接近或略超过未加稀土的钴基金刚石工具的相应指标。以混合稀土的形式添加稀土元素的研究表明：胎体材料的抗弯强度和冲击韧性分别提高了12．4％和16．6％，而硬度只提高3．2％，显微组织晶粒明显细化，胎体与金刚石结合更加紧密，金刚石出刃高度大为增加，使用寿命提高24％以上。 
    3、电镀金属结合剂 
    与烧结金属结合剂类似，稀土元素在电镀制品中的应用也引起关注：稀土元素以氯化物的形式加入Ni—Co镀液中的研究表明，制成的胎体材料气孔明显减少，硬度显著提高，镀层分散能力提高12％以上，深镀能力提高20％以上，镀速大为提高。 
    同时，低钴电镀配方研究也取得进展，以Ni—Co—Mn替代Ni—Co的研究表明：将镀液配方中Co含量由常规的30％下降到5％，并加入0．1％左右的Mn，镀层的硬度和强度比Ni—Co更高，韧性明显下降，制作的电镀金刚石工具用于宝石雕刻比采用Ni—Co更锋利，更耐用，而且制作成本下降。