用于金刚石工具制造的烧结金属粉末

　　今天，金刚石工具制造中所用的金属粉末都是混合粉末—— 只有钴粉除外。钴粉在金冈4石工具烧结中单独使用，不用添加任何其它粉末。 
　　
　　混合金属粉末的成分视金刚石工具的用途而不同。可以理解，当金刚石锯片切割硬花岗岩时所需的混合金属粉与切割较软的大理石是不同的。同样，用于珩磨硬质钢的金刚石工具与修整碳化硅砂轮所用修整工具二者所需的金属粉末也是不同的。 
　　
　　但是，不单单是由用途来决定金属混合粉末的成分。金刚石工具的使用条件也会影响到结合剂成分的选用。例如，在切割中驱动轴的发动机功率对工具结合剂成分就有很大影响。在这里不可能一一罗列出各种金刚石工具所需的金属结合剂。 
　　
　　在金刚石工具中，烧结金属粉末的消耗量最大的是锯片。因此，本文仅对锯片生产所用的金属结合剂进行讨论。 
　　
　　金刚石锯片生产中最常用的金属粉末如下：钴、铜、锡、铁、镍、钨、碳化钨、铬、青铜、稀有金属(锌、锰、硅、银、钛)金刚石锯片的用途主要有以下三个方面： 
　　1)切割软质石材如大理石等。 
　　2)切割硬质石材如花岗石。 
　　3)加工其它研磨性材料如沥青，耐火粘土，混凝土等。 
　　
　　对于以上三种用途，以前的锯片结合剂中或多或少都含有钴。以前，切割研磨材料的锯片结合剂主要是青铜或铜／锡基的，或多或少加一些钴。切割硬质材料的结合剂与之相反，以钴为主或多或少加一些铜／锡或青铜。对研磨性非常高的花岗石，在钴基中加少量的钨或碳化钨。切割研磨性材料，要用非常耐磨的结合剂，通常含钨、碳化钨或碳化铸钨。由于碳化钨／钴结合剂中碳化钨的成分有越来越高的趋势，相应地烧结温度也要求更高，因此加人一些青铜或铜／锡合金，可将金刚石的烧结温度控制在一个适当的范围内。 
　　
　　由于金刚石锯片价格下降，金刚石工具行业数年前就开始寻求合适的材料以取代价格昂贵的钴粉，特别是石材厂自产自用的直径31~mm以下的小锯片，主要采用价格较廉的铁基或镍基结合剂。专业锯片生产厂在生产切割花岗石和研磨性材料的锯片方面更是费尽心血进行试验，以寻求其它金属粉末替代钴粉，至少是降低钴粉的含量。人们试验了铁一铜—钴或镍一铜一铁混合粉末，在某些情形中，也试验了相应的预合金粉末，特别是极细粒度的预合金粉末，能收到降低烧结温度的理想效果。 
　　
　　在结合剂方面进行的研究发展到今天，人们已经研究出在切割性能的某些方面优于传统钴基结合剂的无钴或低钴结合剂。图1所示为三种不同的含钴结合剂和一种低钴结合剂的磨损性能的比较。锯片直径为400 mm。这四种锯片所用的金刚石都是40／50目，金刚石浓度为22，锯切率2．8m／min，切深18turn，切割的石材是BalticBrown花岗石。四种锯片除结合剂不同，其余均是在完全相同的工艺条件下制作的。四种结合剂分别是：低钴结合剂DIABASEV18，超细钴粉(0．8um)、特细钴粉(1.4um)，4O0目钴粉(4um)。 
　　
　　可见，低钴结合剂DIABASEV18的锯片功率消耗与其它三种锯片差不多时，其磨损性能最好。本试验使我们相信，在未来的金刚石锯片制造中，钴的消耗量可以降下来。