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金屬預合金粉末的應用領域及應用特點

2018/03/13

  目前,各類金屬預合金粉末幾乎應用到了超硬材料工具制作的各個方面,涉及石材、陶瓷、混凝土、玻璃加工等領域。
  1 石材加工工具
  涉及石材的切割、磨削和鉆削,其中石材切割鋸片的應用量最多。
  二元合金作為基礎合金可廣泛適于各類工具,在花崗巖鋸片中應用量最大的是Fe-Cu系列合金,包括水霧化法、化學置換法及電沉積法所制備的預合金粉,這類粉末適合生產中低檔制品。大理石鋸片中主要是Cu-Sn系列合金粉。
  三元以上預合金粉末主要以水霧化的Fe-Cu(Ni/Co)-Sn、Fe-Co-Ni、Fe-Co-Cu等系列預合金粉末為主,輔以化學法所制備的Fe-Co-Ni、Fe-Co-Cu系列合金粉末,這類粉末適于制備中高檔制品,其中含鎳粉末在兼顧鋒利度的同時主要側重于使用壽命,而含鈷粉末則可同時兼顧鋒利度和使用壽命。大理石鋸片則以Cu-Co-Sn系列合金粉末為主。
  四元及以上組分的預合金粉末基本為霧化預合金粉末,主要是Fe-Cu-Ni-Sn、Fe-Cu-Co-S系列預合金粉末,這類合金粉末適于制備中高檔制品。
  上述各類預合金粉末共同的應用特點是:可以降低燒結溫度,改善胎體組織的均勻性,提高燒結強度及致密性,提高胎體組織對金剛石的機械把持力,提高工具的鋒利度和使用壽命。
  超細預合金粉。png
  2 陶瓷加工工具
  陶瓷鋸片用預合金粉末主要有Fe-Cu-Ni-Sn、Fe-Cu-Co-Sn、Fe-Cu-Co及Cu-Sn系列。此類預合金粉的特點是燒結溫度低、燒結組織細膩、胎體硬度適中、抗彎強度中等、胎體磨損性不強。
  陶瓷刮刀的胎體硬度要求高,一般≥HRB95。粗刀要求鋒利度好,使用壽命長,應用較多的是基礎合金Fe-Cu系列,其特點是燒結組織致密化程度好,硬度高,使用壽命長。細刀在兼顧鋒利度和使用壽命時較多采用Fe-Cu-Ni-Sn系列合金粉,其特點是燒結溫度低、硬度高、致密化程度高、耐磨性好。同時胎體與金剛石的磨損適配性較好,金剛石在工作過程中可保持合適的出刃高度。
  適合于磨邊輪的預合金體系主要是Fe-Cu-Ni-Sn系合金。此類合金的特點是燒結溫度低、燒結胎體硬度高、胎體對金剛石的機械把持力好、胎體與金剛石的磨損適配性好,在磨削過程中金剛石能保持適當的出刃高度,可同時兼顧鋒利度和使用壽命。在產品制備過程中要特別注意與預合金相配合使用的其它單質粉末的氧含量,通常要求其氧含量低于4000×10-6。
  目前適于陶瓷磨塊的預合金粉末主要以Fe-Cu及Fe-Cu-Ni-Sn合金體系為主,配以適量的低溫脆性材料及造孔劑等調節成分。預合金體系本身的燒結硬度>HRB100,但燒結磨塊的硬度通常在HRB85~95為宜。硬度太低,磨塊使用壽命短;硬度太高,鋒利度差,易出現磨不動、打滑等現象。通常中粗粒度的磨塊要求在較高的加工線速情況下,能保持良好的鋒利度,磨削加工量應高于5萬平米,而細粒度磨塊則要求磨削加工量高于10萬平米,使用預合金粉在鋒利度和使用壽命方面都能很好的滿足要求。
  3 工程鉆頭
  目前,適合于制作工程薄壁鉆的預合金粉有Fe-Cu、Fe-Cu-Ni-Sn、Fe-Cu-Co-Sn、Fe-Co-Cu等合金系列,配以適量的WC或W粉,適合于濕鉆的中低檔鉆頭,也可用于磚墻的干鉆打孔,其鋒利度和使用壽命都能滿足需要。此類合金的特點是胎體的成本低,燒結致密化程度較高,硬度高(>HRB100),機械強度較好(抗彎強度850~1100MPa),鉆削過程中不易斷齒。但對應用于高強度鋼筋混凝土構件的鉆頭,其燒結胎體要求Co含量極高,對金屬粉末的表面質量及顆粒度要求極高,要求胎體的機械強度高(>1100MPa),不僅要求對金剛石具有良好的把持力,而且也要具有優良的散熱性能,特別是干鉆時,對燒結胎體金屬粉末的要求更高;同時,也要求采用細顆粒的耐磨骨架材料,在保證耐磨性的同時,還要有良好的自銳性。
  4 混凝土鋸片
  適于制備混凝土鋸片的預合金種類較多,有各種方法所制備的Fe-Cu、Fe-Co(Ni)-Cu、Fe-Ni(Co)-Cu-Sn等多種預合金粉末系列,其中Fe含量通常超過50%。這類預合金粉末的突出特點就是要求其具有較高的燒結強度、硬度和致密度。
  5 地質鉆頭
  燒結地質鉆頭由于生產廠家分散,產業集中度差,所消耗的金屬結合劑數量不多,也未引起各個合金粉末廠家的足夠重視,未在此領域開發專門的預合金粉末。但上述提及的預合金粉末亦可在此領域應用,只是目前還缺乏應用開發,影響了預合金粉末在此領域中的推廣應用。
  6 玻璃加工工具
  由于這類工具的金屬結合劑消耗量相對較少,目前基本上還是以單質金屬粉末為主,各個合金粉末廠家基本上未在此應用領域進行開發,客戶大都沿用傳統的配方體系,市場所用預合金粉末只有部分Cu-Sn合金。
  7 金屬結合劑砂輪
  由于金屬結合劑砂輪在整個砂輪行業中所占比例不高,其消耗的金屬粉末量不多,預合金粉末在此領域中的應用極少,只有部分Cu-Sn合金,市場上亦缺乏專業化的預合金粉末產品。

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