粉末的預(yù)先退火可使氧化物還原，降低碳和其他雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度。還能消除粉末的加工硬化，穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)退火的粉末壓制性能得到改善，壓坯的彈性后效相應(yīng)減少。退火溫度T退=（0.5～0.6）T熔。退火一般用還原性氣氛，有時(shí)也可以用惰性氣氛或真空。

一、金屬粉末常識(shí)

1，金屬粉末的制取方法有機(jī)械法和物理化學(xué)法和霧化法。

機(jī)械法包括機(jī)械粉碎和機(jī)械研磨，物理化學(xué)法包括還原法、電解法、和熱離解羰基化合物法等，不同的生產(chǎn)方法決定粉末具有不同的顆粒形狀和粒度及粒度組成，而不同的顆粒形狀和粒度及粒度組成又對(duì)粉末的松裝密度、流動(dòng)性、和壓制燒結(jié)有顯著影響。

2，金屬粉末的工藝性能

金屬粉末的工藝性能包括：松裝密度、振實(shí)密度（搖實(shí)密度）、流動(dòng)性、壓縮性和式樣自然地充滿規(guī)定的容器時(shí)，單位容積的粉末質(zhì)量。 可以用漏斗法、斯柯特容量計(jì)法和震動(dòng)漏斗法。

振實(shí)密度：金屬粉末的振實(shí)密度成型性。

松裝密度：粉末裝入指將粉末振動(dòng)容器中，在規(guī)定條件下經(jīng)過振實(shí)后測得的粉末密度。一般比松裝密度高20%-50%。

流動(dòng)性：50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)漏斗流出所需時(shí)間，s/50g。

壓縮性：在標(biāo)準(zhǔn)模具中，規(guī)定的潤滑條件下，用規(guī)定的單位壓力下粉末所達(dá)到的壓坯密度表示。

成型性：用粉末得以成型的最小壓力表示。

3，金屬粘結(jié)劑的作用：

粘結(jié)劑的主要作用是用來固結(jié)切削元件——金剛石，粘結(jié)劑又分為金屬粘結(jié)劑、樹脂粘結(jié)劑(軟磨片)、陶瓷粘結(jié)劑等。下面結(jié)合我廠的實(shí)際情況對(duì)所使用的金屬粘結(jié)劑逐一介紹一下：

㈠ 銅粉：電解法制取，200目（也就是說通過200目篩子的粉末達(dá)95%），顆粒形態(tài)為樹枝狀，玫瑰紅色，氧化后顏色發(fā)暗，嚴(yán)重時(shí)變成黑色粉末。

作為結(jié)合劑材料，銅粉的主要優(yōu)點(diǎn)有：電解銅粉成型性好，廣泛用于冷壓成型后燒結(jié)，壓坯不易塌落；純銅對(duì)碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、WC（結(jié)合448配方的改進(jìn)）；純銅的耐磨性優(yōu)于青銅，可燒結(jié)性好；銅可與Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能優(yōu)異的合金，價(jià)格遠(yuǎn)低于鈷粉，因此我廠現(xiàn)有配方個(gè)別鈷基除外，都含有銅粉。

銅粉的缺點(diǎn)是：純銅的變形性大不宜制成高質(zhì)量的工具；.銅鐵間的互溶性不好，彼此溶解對(duì)鐵基結(jié)合劑的應(yīng)用不利；由于銅的強(qiáng)度低、對(duì)碳材料的潤濕性差，所以對(duì)金剛石的把持力度很低，這將和粘結(jié)力都不高。

㈡ 鐵粉：我廠使用的有還原鐵粉、電解鐵粉和羰基鐵粉，顧名思義還原鐵粉用還原法制取 ，電解鐵粉電解法制取，羰基鐵粉通過熱離解羰基化合物制取，還原鐵粉200目，電解鐵粉300目，羰基鐵粉（現(xiàn)使用德國巴斯夫產(chǎn)品）是微米級(jí)，平均粒徑6.2微米。（價(jià)格、性能對(duì)比）

作為結(jié)合劑材料，鐵粉的優(yōu)點(diǎn)有：價(jià)格低（還原鐵粉、電解鐵粉）；與金剛石有好的潤濕性（優(yōu)于Co、Ni）；與骨架材料（WC）的相容性很好；燒結(jié)時(shí)鐵對(duì)金剛石的輕度刻蝕并不損失金剛石的強(qiáng)度，反而會(huì)提高金剛石在胎體中的把持力。

刻蝕作用實(shí)質(zhì)是金剛石中的碳原子容入鐵中并向其中擴(kuò)散的過程，金剛石未發(fā)生結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度變化。

鐵粉的缺點(diǎn)是：鐵基胎體的變形性和耐磨性高于鈷基胎體；鐵基胎體中低熔點(diǎn)金屬易流失；鐵基胎體工具不夠鋒利。

㈢ 鈷粉：不規(guī)則海綿狀，還原法制取，300目，作為粘結(jié)劑，其綜合性能最好。是一種優(yōu)異的粘結(jié)劑材料，國外發(fā)達(dá)國家用的較多，由于價(jià)格昂貴，國內(nèi)以鐵代鈷的研究很多，選擇合適的粉末、合理的燒結(jié)工藝可獲得鈷基粘結(jié)劑相似的性能。其主要優(yōu)點(diǎn)有：優(yōu)良的成型性和可燒結(jié)性；可使胎體的抗彎強(qiáng)度提高；和金剛石的粘結(jié)力大，潤濕性好；胎體的韌性好、自銳性好。

鈷的缺點(diǎn)是：價(jià)格昂貴；松裝密度太小，易造成投料困難。另外使冷壓磨具設(shè)計(jì)寬度和高度變大，手裝料熱壓模具高度加大，從而使模具成本提高。

㈣ 鎳粉：不規(guī)則樹枝狀，電解法制取，250目。優(yōu)點(diǎn)：適于制作重載荷下作用的工具，具有出色的強(qiáng)韌性；可以減少鐵銅基胎體的燒結(jié)損失（銅鎳無限互溶）；鎳與鐵、鈷搭配可以得到另人滿意的綜合性能，如小的變形和適度耐磨性。接近或達(dá)到鈷基胎體的性能。

㈤ 錫粉：顆粒呈滴狀，灰白色粉末，易氧化，氧化后呈黃色，霧化法制取，300目。

錫粉在粘結(jié)劑中的作用是：改善胎體的可燒結(jié)性（降低熔點(diǎn)）；易形成金屬間化合物，可以改善磨損性能和變形性；適宜添加到冷壓成型胎體中，燒結(jié)熔化后的毛細(xì)現(xiàn)象使胎體收縮，從而增加胎體的致密性；降低液態(tài)合金的表面張力，改善合金對(duì)金剛石的潤濕性。

其缺點(diǎn)是：加入量太多，易造成流失。且工具的使用壽命降低。

㈥ 錳粉：有明顯的脫氧作用；與銅、鐵相容性好；高錳合金耐磨性提高，適于重負(fù)荷和沖擊載荷但錳下工作的工具。粉氧化后無法還原。

㈦ 鋁粉：少量鋁的加入，起脫氧作用。含量不可太高，太高易造成胎體強(qiáng)度降低，還可降低對(duì)金剛石的機(jī)械包鑲力。

㈧ 鋅粉：與鋁的作用類似，其缺陷是控制不當(dāng)，易流失，鋅的蒸汽壓高，燒結(jié)溫度高易汽化造成環(huán)境污染。

㈨ 鉻粉：少量的鉻就可以大大改善銅對(duì)金剛石的潤濕；提高胎體的抗彎強(qiáng)度，特別是含量1%是提高幅度最大；正常燒結(jié)溫度下鉻就可以和金剛石生成碳化物，從而提高胎體和金剛石的黏結(jié)強(qiáng)度；足夠的鉻量可起到一定的消音作用。

㈩ 鎢粉：青黑色，微米級(jí)粉末，還原法制取，鎢與銅、鐵、鈷、鎳都有較好的相容性；燒結(jié)時(shí)在金剛石表面生成WC，但金剛石表面不發(fā)生石墨化；增加胎體的耐磨性，減少變形；作為骨架材料，耐磨性不如WC，但可使胎體的韌性增加。不足是燒結(jié)坯的空隙度較大，要提高燒結(jié)的密度必須提高溫度和壓力

(十一)碳化鎢: 黑色，無機(jī)械夾雜物，多孔海綿狀。200目，還原法制取。須化驗(yàn)雜質(zhì)硫含量，硫易導(dǎo)致燒結(jié)斷面發(fā)黑（燒結(jié)時(shí)生成硫化物），大大降低刀頭的強(qiáng)度。

鎢和碳化鎢主要作為骨架材料加入胎體中，以提高胎體的耐磨性，但采用鎢的胎體韌性高于碳化鎢，配方中常用鎢和碳化鎢來調(diào)整胎體的韌性和耐磨性。

含量過高易使胎體的脆性加大。

二、金剛石的粒度、品級(jí)及應(yīng)用：

1，金剛石的主要用途：

金剛石是一種重要的工業(yè)材料，由于它具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，它與冶金、石油、煤田、地質(zhì)鉆探、機(jī)械和儀表、儀器的制造，以及電子工業(yè)和空間技術(shù)等方面都有密切關(guān)系。金剛石磨具和金剛石工具在磨削、車削、拉絲切割石才、拋光石才、玻璃加工及非鐵硬脆材料加工中能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供了條件。還可作半導(dǎo)體材料和散熱片。

2，金剛石的基本特性：

A．硬度高：世界上已發(fā)現(xiàn)的最硬的物質(zhì)，莫氏硬度10

B．強(qiáng)度高：結(jié)晶較好的金剛石一般在4000-5000Kg/CM2以上。

C．耐磨性好：具有很高的耐磨性，是硬質(zhì)合金的100倍，剛玉的90倍。

D．化學(xué)穩(wěn)定性好：耐酸、耐堿、耐腐蝕。

E．熔點(diǎn)高：約3700℃

F．導(dǎo)熱性能好：室溫時(shí)是銅的5倍。

3，人造金剛石的技術(shù)指標(biāo)：國標(biāo)規(guī)定有抗壓強(qiáng)度、粒度組成、堆積密度、雜質(zhì)含量 。國外更重視沖擊強(qiáng)度（符合生產(chǎn)時(shí)金剛石的受力狀態(tài)，因此更具有代表性。）

4，按顆粒大小分類：人造金剛石磨料，根據(jù)顆粒尺寸的大小不同分為人造金剛砂單晶和人造金剛石微粉。

5，國標(biāo)中人造金剛石按用途和品級(jí)分為：RVD、MBD、SCD、SMD、DMD五種。

RVD含義：為樹枝和陶瓷結(jié)合劑模具用金剛石磨粒，適用于加工硬質(zhì)合金。

MBD含義：為金屬結(jié)合劑磨具、電鍍制品用金剛石磨粒，適于加工玻璃、陶瓷、軟石才等高脆性非金屬材料。MBD級(jí)還分為MBD4、MBD6、MBD8、MBD12四種（根據(jù)金剛石的抗壓強(qiáng)度分）。

SMD含義：為鋸切、鉆探及修正工具用金剛石磨粒。適用于加工各種建筑石才、混凝土、玻璃、陶瓷、鉆探各種硬度級(jí)的巖石層等。

DMD含義：為其它修正工具或其他單顆粒金剛石專用（玻璃刀），適用于硬質(zhì)石才、鋼筋混凝土、及硬質(zhì)非金屬材料刻劃。

6，人造金剛石的粒度：（GB6406.1-86）

按金剛石尺寸大小分25個(gè)粒度：記作：

窄范圍：16/18、18/20、20/25、25/30、30/35、35/40、40/45、45/50、50/60、60/70、70/80、80/100、100/120、120/140、140/170、170/200、200/230、230/270、270/325、325/400。

寬范圍：16/20、20/30、30/40、40/50、60/80

我廠現(xiàn)在使用的金剛石多為MBD級(jí)、SMD級(jí)，粒度范圍大概在40-60目居多。

三、配方的設(shè)計(jì)原則：

1，配方的設(shè)計(jì)依據(jù)是加工材料的性質(zhì)、加工方法和加工質(zhì)量。

2，配方設(shè)計(jì)內(nèi)容：胎體粉料的組成（包括粉料粒度、技術(shù)要求）和金剛石。金剛石設(shè)計(jì)又分為：金剛石級(jí)別、金剛石粒度、金剛石濃度。

金剛石濃度：國際上按每1CM3粉料中加入4.4Ct金剛石，濃度是100%，我廠按質(zhì)量百分比加入，通常按100g粉料加入克金剛石計(jì)算，因?yàn)檫@樣比較直觀，配料操作起來比較方便。

3，個(gè)人體會(huì)：好的配方必須針對(duì)特定的加工材料、加工條件（設(shè)備），能夠保證切割效率、切割質(zhì)量、和較高的使用壽命。當(dāng)然不同的使用者可能各有側(cè)重。另外，配方是金剛石和胎體材料的結(jié)合體，高品級(jí)的金剛石必須配備合適的胎體，才能使金剛石的固結(jié)能力加強(qiáng)，不致使金剛石過早脫落，但金剛石磨鈍后，又必須脫落才能出新刃保證較高的切割效率，這就是胎體材料的自銳性。

在燒結(jié)過程中，胎體中的合金元素通過擴(kuò)散進(jìn)行合金化，形成固溶體和化合物，其中包括間隙相、間隙化合物和中間化合物。由此使金屬和金剛石之間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)，粘接強(qiáng)度取決于金屬和合金高溫下與金剛石的附著功大小和炭化物形成反應(yīng)發(fā)生的多少。附著功和炭化物的生成量決定胎體合金對(duì)金剛石的粘接強(qiáng)度。除此之外，胎體的燒結(jié)壓制密度也對(duì)金剛石在胎體中的固結(jié)強(qiáng)度起很大的作用，密度越大固結(jié)強(qiáng)度越大。