釬焊技術(shù)在金剛石工具方面的應(yīng)用
釬焊技術(shù)金剛石工具應(yīng)用問(wèn)題提出：
金剛石高硬度優(yōu)良物理機(jī)械性能使得金剛石工具成為加工各種堅(jiān)硬材料不可缺少有效工具。胎體金屬基對(duì)金剛石粘結(jié)性(胎體包鑲能力)影響金剛石工具使用壽命性能主要因素之一。
由于金剛石與一般金屬合金之間具有很高界面能，致使金剛石顆粒不能為一般低熔點(diǎn)合金所浸潤(rùn)， 粘結(jié)性極差，傳統(tǒng)制造技術(shù)，金剛石顆粒僅靠胎體冷縮后產(chǎn)生機(jī)械夾持力鑲嵌于胎體金屬基，而沒(méi)有形成牢固化學(xué)鍵結(jié)或冶金結(jié)合，導(dǎo)致金剛石顆粒工作易與胎體金 屬基分離，大大降低了金剛石工具壽命及性能水平。大部分孕鑲式工具金剛石利用率較低，大量昂貴金剛石工作脫落流失于廢屑之。林增棟等率先利用金剛石表面金 屬化技術(shù)來(lái)賦予金剛石表面許多新特性，如優(yōu)良導(dǎo)熱導(dǎo)電性、熱穩(wěn)性好，改善其原有理化性能，提高其對(duì)金屬或合金溶液浸潤(rùn)性等。
金剛石表面金屬化問(wèn)題上世紀(jì)70年代就引起了國(guó)內(nèi)外金剛石工具制造界高度重視。不少人致力于 燒結(jié)過(guò)程實(shí)現(xiàn)金剛石表面金屬化研究，胎體材料添加或金剛石表面預(yù)粘上強(qiáng)碳化物金屬粉末(這種金剛石未加熱前，并未與鍍層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只能屬于金剛石包 衣)，以期望它們燒結(jié)過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛石化學(xué)鍵結(jié)合。盡管文獻(xiàn)已論證了一些金屬例如鎢(未被氧化)較低溫度下(800℃左右)就能金剛石表面形成WC層。
但從實(shí)現(xiàn)金剛石表面預(yù)金屬化所用工藝來(lái)看，需真空條件下、600℃以上加熱1小時(shí)才能得到理想結(jié) 合力。以目前常用孕鑲金剛石切削工具燒結(jié)條件來(lái)看，非真空或低真空不超過(guò)900℃加熱5分鐘左右，不大可能使金剛石表面生成金屬化層。因?yàn)闊o(wú)論活性金屬原 子(Ti、V、Cr等)向金剛石表面富集還界面反應(yīng)達(dá)到結(jié)合劑與金剛石冶金結(jié)合都原子擴(kuò)散過(guò)程，根據(jù)熱壓所用溫度及這樣短時(shí)間內(nèi)，這個(gè)過(guò)程極不充分。固相 燒結(jié)條件下(有時(shí)有少量低強(qiáng)度低熔點(diǎn)金屬或合金液相)，胎體對(duì)金剛石化學(xué)鍵結(jié)或冶金結(jié)合力十分弱或根本不會(huì)形成。
金剛石表面預(yù)金屬化并非最終目，而僅期望與胎體金屬實(shí)現(xiàn)化學(xué)冶金結(jié)合措施之一。鍍覆后金剛石 燒結(jié)成鋸(鉆)齒后，其折斷面上暴露出金剛石均失去了鍍層，而脫落了金剛石殘留坑表面十分光滑，這種現(xiàn)象似乎說(shuō)明了金剛石與胎體還未能達(dá)到化學(xué)包鑲水平。 因而即使實(shí)現(xiàn)了金剛石表面預(yù)金屬化，傳統(tǒng)固相粉末冶金燒結(jié)法也不可能實(shí)現(xiàn)金剛石與胎體材料間牢固結(jié)合。
上個(gè)世紀(jì)八十年代末，人們開(kāi)始探索釬焊技術(shù)用于金剛石工具制作。采用金剛石表面鍍覆某些過(guò)渡族元素(如Ti、Cr、W等)，并與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)表面形成碳化物。通過(guò)這層碳化物作用，金剛石、結(jié)合劑、基體三者就能通過(guò)釬焊實(shí)現(xiàn)牢固化學(xué)冶金結(jié)合，從 而實(shí)現(xiàn)真正金剛石表面金屬化，這就金剛石釬焊原理。從已發(fā)表專(zhuān)利文章可以看出，該技術(shù)可使金剛石最大出刃值達(dá)到粒徑2/3，工具壽命提高3倍以上，而常規(guī) 下該值不足1/3，允許出刃值可用開(kāi)刃作業(yè)達(dá)穩(wěn)定出刃值時(shí)來(lái)獲取。所以，采用釬焊技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)胎體金屬(釬料)與母體材料—金剛石鋼基體之間牢固結(jié)合。
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