金刚石锯片胎体粘结剂中各元素的作用

　　如何选择金属胎体成分，胎体粘结剂中各元素都起什么作用?下面整理了一些资料供大家参考：

　　一、铜在粘结剂中的作用

　　金刚石切割片中金属粘结剂应用最多的金属是铜和铜基合金，其中，电解铜粉应用最多。铜和铜基合金具有较低的烧结温度，好的成形性和可烧结性，并且与其他元素的互溶性好。虽然铜对金刚石几乎不润湿，可某些元素与铜的合金能使其对金刚石的润湿性得到大幅度的改善。如铜和碳化物形成元素Cr，Ti，W，V，Fe等中的一种制成铜合金，都可以大大降低铜合金对金刚石的润湿角。铜与镍、钴、锰、锡、锌可形成多种固溶体，使胎体金属得到强化。

　　二、锡在粘结剂中的作用

　　锡是降低液态合金表面张力的元素，具有降低液态合金对金刚石润湿角的作用，是改善粘结金属对金刚石润湿的元素，可降低合金的熔点，改善压制成形性。所以Sn在粘结剂中的应用十分广泛，但因Sn的膨胀系数大，使用受到一定的限制。

　　三、锌在粘结剂中的作用

　　在金刚石工具中，Zn和Sn有许多相似之处，如熔点低、变形性好，在改变对金刚石的润湿性上Zn不如Sn。金属Zn的蒸汽压很高，容易气化，所以在使用时要注意Zn的用量。

　　四、铝在粘结剂中的作用

　　金属铝是性能优异的轻金属，是良好的脱氧剂。在800℃时，Al对金刚石的润湿角为75°，在1000℃时润湿角为10°。在金刚石工具的粘结剂中加入铝粉可以在胎体合金中形成碳化物Ti3AlC和金属间化合物TiAl。

　　五、铁在粘结剂中的作用

　　铁在粘结剂中有双重作用，一是与金刚石形成渗碳体碳化物，二是与其他元素合金化，强化胎体。铁与金刚石的润湿性好于铜和铝，铁与金刚石的附着力比钴高。而且Fe基合金溶解适量的碳后有利于它与金刚石的结合，也就是说Fe基合金适度刻蚀金刚石可增大结合剂与金刚石间的结合力，在现实生产中，锯片断口上一般不会出现金刚石光滑裸露，而是被一层合金覆盖，这就是结合力加强的表现。

　　六、钴在结合剂中的作用

　　Co和Fe同属过渡族元素，特点相近。Co在特定条件下能和金刚石形成碳化物Co2C，并在金刚石表面覆盖极薄的钴膜。这样Co既可以降低与金刚石的内界面张力，液相下对金刚石又有较大的附着力，所以Co是优秀的粘结材料。

　　七、镍在粘结剂中的作用

　　镍是面心立方结构，有良好的延展性、韧性和抗氧化性，与铜可以无限互溶，镍是促成奥氏体化的元素，可以扩大α相区，与C反应比较困难，高温烧结时与金刚石的内界面反应几乎不发生。但液态Ni可以牢固附着在碳纤维表面，形成一层极薄的膜。在金刚石工具的粘结剂中，Ni是不可缺少的元素，在Cu基合金中，加入Ni可以和Cu无限互溶，可以强化胎体合金化，抑制低熔点金属流失，增加韧性和耐磨性。在Fe基合金中加入Ni和Cu，可降低烧结温度，减轻粘结金属对金刚石的热蚀，选择适当配比的Fe、Ni加入量，可以大大提高Fe基粘结剂对金刚石的把持力。

　　八、锰在粘结剂中的作用

　　锰在金属粘结剂中，与铁的作用相似，但渗透能力和脱氧能力较强，且容易氧化。一般Mn的加入量不高，有脱氧和强化胎体的作用。

　　九、铬在粘结剂中的作用

　　金属铬是一种强碳化物形成元素。在金刚石槽型锯片胎体中，铬可以起到消音的作用，原因与Cr的激活能有关。在Cu基胎体中添加少量的Cr，可以降低铜基合金对金刚石的润湿角，并提高铜基合金对金刚石的粘结强度。

　　十、钛在粘结剂中的作用

　　钛是易氧化、难还原的强碳化物形成元素，有氧存在时Ti优先生成TiO而不生成TiC。金属钛是良好的结构材料，具有高温下强度降低少，耐热、耐蚀、熔点高等特性。有关研究表明，在金刚石锯片胎体中加入适量钛，有利于提高锯片的使用寿命。

　　十一、钨在粘结剂中的作用

　　钨是强碳化物形成元素，可以作为骨架材料。在金刚石表面沉积一定数量的钨粉，烧结后在金刚石表面生成WC，W₃Co₃V，W₄Co₂C。钨和其他粘结金属比如Cu，Co，Ni，Fe等都有较好的相容性。

　　十二、稀土元素在粘结剂中的作用

　　稀土元素可以有效降低合金的熔点;La，Ce具有很强的脱氧，脱硫，脱氨作用，有抑制氧化物，硫化物，氮化物等杂物在界面偏聚的作用;可提高材料的抗弯强度;在高Co或纯Co胎体，稀土元素Ce的添加有利于胎体机械性能的提高，在青铜基胎体中加入少量Ce即可起到很好的作用(约0.12wt%)。

　　十三、硅在金刚石工具粘结剂中的行为

　　硅的线膨胀系数与金刚石接近，比其它金属都低;在加热与冷却过程中的体积效应较小;硅与金刚石的相容性好;硅可降低合金的熔点，并且有较强的脱氧能力。

　　参考资料：《金刚石与金刚石工具知识问答》张绍和

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