金屬粉末質量是決定金屬結合劑金剛石工具燒結工藝及成品性能的重要因素。表征金屬粉末質量的性能指標有多種,其中氧含量、粒度、松散比等幾項指標對實際應用有顯著影響,直接決定著工具混料的均勻性、冷壓成型性、冷壓致密度、燒結度、燒結致密度、燒結硬度、抗彎強度胎體對金剛石的把持力及胎體的磨損性能等一系列性能指標。從實際應用效果考察,粉末氧含量對金剛石工具的影響是首位因素。
?粉末氧含量對金剛石工具的影響如下:
?1.對冷壓成型性的影響
?氧含量越高,冷壓成型性越差:主要是因為金屬氧化物會使粉末變硬,韌性下降,有損于壓制成型性,尤其是粉末表面氧含量過高時,會使粉末黏附性增大,降低壓制時粉末顆粒間的嚙合強度,使冷壓成型性變差。實際生產中當混料量大時,粉末未用完存放一段時間后往往容易出現(xiàn)冷壓成型變差的現(xiàn)象,這主要與粉末的氧化有關,尤其是在潮濕氣候條件下,問題則更突出。
?2.對燒結溫度及工藝穩(wěn)定性的影響
?氧含量越高,胎體的燒結溫度就越高,燒結的穩(wěn)定也就越差。這是因為金屬粉末氧化物,尤其是表面氧化物大大降低了粉末顆粒的表面活性,嚴重阻礙了燒結過程中粉末顆粒間的界面結合狀態(tài),阻礙合金化進程,降低顆粒間界面結合強度,從而降低了胎體對金剛石的把持力。
?實驗結果表明,氧含量越高,燒結溫度越高,燒結體的致密化程度越低,低熔點料的流失率越大,胎體的性能惡化。
?表面氧化物的存在阻礙了燒結過程中金屬粉末顆粒間的界面結合與合金化,影響燒結致密化進程。
?3.對胎體燒結強度的影響
?在相同的燒結溫度和壓力下,氧含量越高,胎體的燒結強度越低。
?金屬粉末的含氧量越高,冷壓致密性就越差,壓坯中存在許多“架橋”孔洞,燒結時難以消除。
?4.對燒結胎體硬度的影響
?燒結胎體的硬度主要與金屬粉末顆粒的性質、組織均勻性、界面結合強度及致密化程度(孔隙度)有關。金屬粉末含氧量對燒結試樣的硬度影響不顯著。若粉末內部氧化物以彌散狀態(tài)分布,則會增加粉末顆粒內部的晶格畸變能,提高顆粒硬。
?5.對胎體組織及致密性的影響
?含氧量,尤其是粉末顆粒表面含氧量對燒結胎體組織及致密性的影響極大,含氧量越低越有利得到均勻性好、顆粒界面結合力強、致密化程度高的胎體組織,從而有利于提高胎體對金剛石的機械把持力。
?6.對胎體合金化的影響
?燒結胎體粉末間的合金化的途徑:
?其一,依靠低熔點物料(Sn,Zn等)熔化后在顆粒界面處擴散溶解形成固溶體、中間相或化合物。
?其二,固態(tài)顆粒界面間的相互擴散。燒結胎體對金剛石把持力的影響:
?金屬粉末的含氧量越高,燒結胎體的合金化作用越差,胎體的綜合機械性能亦越差,對金剛石的機械把持力也就越差。
?實驗表明,當Fe粉氧含量超過5000×10-6時,胎體對金剛石的包鑲能力變差,主要是因為粉末間合金化不足、胎體疏松、致密化程度不足所造成的。特別是當含氧量超過7000×10-6后,燒結胎體組織中會出現(xiàn)極為疏松的“豆腐渣”狀組織,失去了對金剛石的把持能力。
?