粉状钎料对金刚石的把持力优化介绍

在烧结成金刚石工具胎体过程中，只要温度升到预合金粉末的熔化温度，整个黏结成分的粉末就开始浸润金刚石，并向金刚石扩散，在表层形成一定厚度反应层，从而实现钎焊连接。

在铜中添加少量的Cr、V、Ti及Mo、Fe、Co、Ni和Mn，能改善铜合金对金刚石的润湿作用。由于预合金粉末要包围金刚石才能充分反应润湿，预合金粉末的用量比常规的低熔点金属要多一些。这样，预合金粉末的本身强度和耐磨性就不能太低，而添加Mo、Fe、Co、Ni和Mn则较好解决了胎体弱化问题。

根据实验结果分析得到以下结论：Cr、Ti、V的二元铜合金对金刚石的润湿和扩散连接性与合金含量、扩散气氛、扩散时间及作用温度密切相关。当Cu-Cr合金中的Cr摩尔分数大于0.01%时，开始对金刚石有浸润现象。当合金中Cr摩尔分数为0.5%时，润湿角接近45°。当Cu-Cr合金中的Cr摩尔分数在0.1%时，黏结强度最高。当Cu-Ti合金中的Ti摩尔分数小于5%时，几乎对金刚石没有任何作用，只有当Ti摩尔分数大于5%时，润湿角才有明显下降；当Ti摩尔分数达10%时，接触角可降低到20°以下。

参考文献[30]指出，当Cu-V合金中V的摩尔分数达到0.01%时，合金对金刚石的黏结强度出现峰值，高达650MPa；再提高V的含量，黏结强度下降；当V的摩尔分数增加到10%时，黏结强度下降至150MPa。(www.xing528.com)

综上所述，Cr、Ti、V元素在铜合金中的浓度对黏结强度影响有共同之处，即在某一浓度，黏结强度出现峰值。

钴对金刚石有较强的把持力。在热压过程中，钴基结合剂与金刚石产生Co₃C相及金刚石中C原子向Co扩散形成C-Co固溶体，形成冶金结合；同时钴对金刚石刻蚀作用小，能有效保护金刚石，提高胎体对金刚石黏结作用。Co的延伸率在430℃有一个峰值，体积变化与韧性提高同步，可有效减少裂纹产生和发展。由于钴价格昂贵，限制了钴基结合剂的发展，铁和钴性质类似，越来越多的企业开始利用铁基代替钴基制品。铁和钴同在Ⅷ副族，铁资源丰富价格便宜，铁基胎体烧结温度较高，工艺可控性差，金刚石易被严重刻蚀而石墨化，削弱了胎体对金刚石嵌镶把持作用。随着制粉工艺发展，在胎体中加入高表面活性的超细铁粉，可降低烧结温度，提高金刚石工具综合性能；也可通过冶炼雾化制备预合金粉的办法，将铁与其他添加元素制成预合金粉，可明显降低烧结温度，提高最终制品的胎体合金化程度。

使用预合金粉末作为金刚石工具的黏结剂，除了能实现润湿钎焊金刚石以外，还有易于调整胎体性能，使之与工作对象性能相适应的优点；同时由于预合金粉末是预先熔炼成合金，然后才制成粉末的，所以每颗粉末中都包含了组成合金的各种金属元素，这就比机械混合多种单一金属粉末要均匀得多，使用性能也稳定的多。