乐投英超

JINGANGSHIDUFUGONGYIYUSHIYONGXIAOGUODEGUANXI

发布时间:2016-08-24 16:12:25

乐投英超ZHAIYAO:BENWENTONGGUOYUANZILIXIANWEIJING(AFM)、XYISHEXIANYANSHEYI(XRD)、NENGPUYI(EDS)DENGFENXILEZHENKONGWEIZHENGFADUTiDEDUFUGUOCHENGJIDUCENGJIEGOU。JIESHILEYUQITAJINGANGSHIBIAOMIANDUFUGONGYIDEQUBIE,TONGGUODALIANGSHIYAN,ZHENGMINGLEZHENKONGWEIZHENGFADUFUZHENGCHANGTIAOJIANXIADUIJINGANGSHIXINGNENGYOULIDEYINGXIANG,JIDAFUDUJIANGDILEJINGANGSHIZAISHIYANTIAOJIANXIADETUOLUOLV,TIGAOLEXIAOKUAIPOSUILV。TONGSHIYEZHICHULEDUFUWENDUGUOGAOZAOCHENGJINGANGSHIDAKUAIPOSUILVYICHANGZENGJIAJINERYINGXIANGGONGJUSHIYONGXINGNENGDEYUANYIN。BENWENRENWEIZHIYOUZHENGCHANGDEDUFUWENDUCAIKEXIANSHIZHENKONGWEIZHENGFADUFUDEXIAOGUO。


1前言

热压或冷压+烧结金属结合剂金刚石工具问世以来,使用者和制造者一直在研究怎样提高金刚石的利用率问题,根据不同时期的研究结果认为金属结合剂金刚石工具中的金刚石与结合剂之间并无发生冶金结合,而是机械镶嵌于结合剂中,大部分金刚石在工具使用过程中非磨削脱落,脱落率竞高达62%。针对这样一个惊人的数字,很多同行开展了如何提高金刚石利用率或提高结合剂对金刚石的把持力方面的研究。研究的焦点自然是如何使金刚石与结合剂冶金结合的问题。金刚石由于表面的高能状态,很少与结合剂金属中非碳化物元素如Cu、Sn、Zn等发生键合,与弱碳化物Fe、Ni、Mn、Co等发生石墨化反应,不但没有键合,反而使金刚石应用效果大幅度下降。Ti、Cr、Mo、W等碳化物形成元素可以与金刚石反应并形成碳化物,但这种方法很少奏效,主要原因是结合剂中碳化物元素含量不能过高,否则会出现性能变差等问题。例如结合剂脆性增大、使用性能下降等,因而只能少量加入,一般Ti、Cr的加入量不超过2%,这样少的加入量,在结合剂粉体中能够与金刚石接触的几率与它在结合剂中的比例一致,即使发生形成碳化物的反应也贡献甚微,更何况一般热压条件下较高温度保持时间都很短(一般不超过数分钟),Mo、W等由于碳化物形成温度更高,就更难形成碳化物了。人们充分认识到这一点,开始研究如何在金刚石表面预镀一层能够与结合剂键合的金属,有人在表面镀覆Ni,主要考虑了Ni可与Cu等主要结合剂元素形成合金,但Ni对金刚石有不良反应,还有人尝试用金刚石表面镀覆Ni+碳化物形成元素合金等方法解决这一问题,但工艺麻烦,效果也不会很好;经过大量研究,认识到:只有在金刚石表面镀覆易于形成碳化物的元素一Ti、Cr、Mo、W及其合金等才能获得预期的效果,只有金刚石表面镀覆了这些强碳化物形成元素,金刚石才能与这些元素充分形成碳化物,而外层的金属Ti、Cr、Mo、W具有金属性质,能够很容易的与结合剂金属润湿并可形成合金,从而完成了冶金结合实现提高结合剂对金刚石的把持力这样的设想。在此基础上先后发展了真空蒸镀、磁控溅射镀、盐浴镀及真空微蒸发镀等方法,其中真空蒸镀和磁控溅射镀都因为工艺复杂、单次镀覆量少、低温下没有与金刚石表面形成碳化物等问题而不能推广,盐浴镀覆因工艺繁琐、损伤金刚石且后处理困难等原因也不能大面积应用;现行应用十分广泛并已形成完整理论体系、得到中外同行认可的是真空微蒸发镀覆。


2真空微蒸发镀覆

之所以称为真空微蒸发镀覆是因为该镀覆工艺的特点是要有真空条件,其原理与蒸镀相类似。在真空状态下,能够形成金属蒸汽的分压降低,在这样的温度下Ti原子活跃程度大大提高,可在短距离内脱离Ti颗粒表面,当其遇到金刚石表面时,与金刚石表面的C原子形成TiC,并以一定形式与金刚石保持键合关系,研究证明,金刚石表面存在悬键,这主要是提供这种关系的必要条件。这种结合是十分牢固的,实验证明,其结合强度大于140MPa。对这种镀覆的过程进行了深入的研究,从图1、2、3、4可见,在750℃条件下,金刚石与Ti形成TiC在lmin之内开始出现,一般认为化合物首先形成于金刚石表面缺陷处,该处悬键等有利条件较多。并且在形成程中;金刚石表面的C原子不断通过形成的TiC层扩散到TiC表面,最终由于镀层厚度的增加,使得扩散困难,TiC外层由于C原子供应不足而趋于贫C状态,逐渐形成外层纯Ti层,因而,真空微蒸发镀覆Ti后,其镀层结构为金刚石→TiC→Ti,这一点已被证实,图3为镀Ti后金刚石表面能谱曲线,图中表明,真空微蒸发镀覆后金刚石表面只有纯金属Ti,说明镀层外层确为纯Ti;图4为金刚石X_射线衍射图谱,由衍射图谱中可看到存在Ti、TiC及金刚石的特征峰,结合图3可证明镀层结构确如前述。






3温度对镀覆后金刚石性能的影响

在正常的镀覆工艺条件下,金刚石镀覆后各种指标与镀前相比有所变化,表1是几种金刚石镀覆前后主要指标变化情况:从表1中可见,不同原始强度的金刚石镀覆后强度方面都有不同程度自强高。


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4结论

4.1平均温度为750℃的真空微蒸发镀覆Ti等金属可提高金刚石单颗粒强度、冲击强度,尤为重要的是大幅度提高了小块破碎率、降低了非磨削脱落率,大大提高了金刚石的使用性能,注意正确的测温位置;


4.2FEIZHENGCHANGDUFUTIAOJIANXIA,TEBIESHIDUFUWENDUCHAOGUO800℃SHI,SUIWENDUSHENGGAO,JINGANGSHIDANKELIQIANGDU、KANGCHONGJIQIANGDUJIJUXIAJIANG,GAIXINGNENGZHIBIAODEJIANGDIDIXIAOLEZHENKONGWEIZHENGFADUFUDUIBACHILITIGAODAILAIDEHAOCHU;


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