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目前,各類金屬預(yù)合金粉末幾乎應(yīng)用到了超硬材料工具制作的各個(gè)方面,預(yù)合金化鐵粉涉及石材、陶瓷、混凝土、玻璃加工等領(lǐng)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(yīng)用量最多。
二元合金作為基礎(chǔ)合金可廣泛適于各類工具,在花崗巖鋸片中應(yīng)用量大的是Fe-Cu系列合金,包括水霧化法、化學(xué)置換法及電沉積法所制備的預(yù)合金粉,這類粉末適合生產(chǎn)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(yù)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(yù)合金粉末為主,輔以化學(xué)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(shí)主要側(cè)重于使用壽命,而含鈷粉末則可同時(shí)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(yù)合金粉末基本為霧化預(yù)合金粉末,主要是Fe-Cu-Ni-Sn、Fe-Cu-Co-S系列預(yù)合金粉末,這類合金粉末適于制備中高檔制品。
上述各類預(yù)合金粉末共同的應(yīng)用特點(diǎn)是:可以降低燒結(jié)溫度,改善胎體組織的均勻性,提高燒結(jié)強(qiáng)度及致密性,提高胎體組織對(duì)金剛石的機(jī)械把持力,提高工具的鋒利度和使用壽命。
2 陶瓷加工工具
陶瓷鋸片用預(yù)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(yù)合金粉的特點(diǎn)是燒結(jié)溫度低、燒結(jié)組織細(xì)膩、胎體硬度適中、抗彎強(qiáng)度中等、胎體磨損性不強(qiáng)。
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(zhǎng),應(yīng)用較多的是基礎(chǔ)合金Fe-Cu系列,其特點(diǎn)是燒結(jié)組織致密化程度好,硬度高,使用壽命長(zhǎng)。細(xì)刀在兼顧鋒利度和使用壽命時(shí)較多采用Fe-Cu-Ni-Sn系列合金粉,其特點(diǎn)是燒結(jié)溫度低、硬度高、致密化程度高、耐磨性好。同時(shí)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(yù)合金體系主要是Fe-Cu-Ni-Sn系合金。此類合金的特點(diǎn)是燒結(jié)溫度低、燒結(jié)胎體硬度高、胎體對(duì)金剛石的機(jī)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(dāng)?shù)某鋈懈叨?,可同時(shí)兼顧鋒利度和使用壽命。在產(chǎn)品制備過程中要特別注意與預(yù)合金相配合使用的其它單質(zhì)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(yù)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(diào)節(jié)成分。預(yù)合金體系本身的燒結(jié)硬度>HRB100,但燒結(jié)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(xiàn)磨不動(dòng)、打滑等現(xiàn)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(yīng)高于5萬(wàn)平米,而細(xì)粒度磨塊則要求磨削加工量高于10萬(wàn)平米,使用預(yù)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(yù)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(diǎn)是胎體的成本低,燒結(jié)致密化程度較高,硬度高(>HRB100),機(jī)械強(qiáng)度較好(抗彎強(qiáng)度850~1100MPa),鉆削過程中不易斷齒。但對(duì)應(yīng)用于高強(qiáng)度鋼筋混凝土構(gòu)件的鉆頭,其燒結(jié)胎體要求Co含量極高,對(duì)金屬粉末的表面質(zhì)量及顆粒度要求極高,要求胎體的機(jī)械強(qiáng)度高(>1100MPa),不僅要求對(duì)金剛石具有良好的把持力,而且也要具有優(yōu)良的散熱性能,特別是干鉆時(shí),對(duì)燒結(jié)胎體金屬粉末的要求更高;同時(shí),也要求采用細(xì)顆粒的耐磨骨架材料,在保證耐磨性的同時(shí),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(yù)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(yù)合金粉末系列,其中Fe含量通常超過50%。這類預(yù)合金粉末的突出特點(diǎn)就是要求其具有較高的燒結(jié)強(qiáng)度、硬度和致密度。
5 地質(zhì)鉆頭
燒結(jié)地質(zhì)鉆頭由于生產(chǎn)廠家分散,產(chǎn)業(yè)集中度差,所消耗的金屬結(jié)合劑數(shù)量不多,也未引起各個(gè)合金粉末廠家的足夠重視,未在此領(lǐng)域開發(fā)專門的預(yù)合金粉末。但上述提及的預(yù)合金粉末亦可在此領(lǐng)域應(yīng)用,只是目前還缺乏應(yīng)用開發(fā),影響了預(yù)合金粉末在此領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。
6 玻璃加工工具
由于這類工具的金屬結(jié)合劑消耗量相對(duì)較少,目前基本上還是以單質(zhì)金屬粉末為主,各個(gè)合金粉末廠家基本上未在此應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行開發(fā),客戶大都沿用傳統(tǒng)的配方體系,市場(chǎng)所用預(yù)合金粉末只有部分Cu-Sn合金。
7 金屬結(jié)合劑砂輪
由于金屬結(jié)合劑砂輪在整個(gè)砂輪行業(yè)中所占比例不高,其消耗的金屬粉末量不多,預(yù)合金粉末在此領(lǐng)域中的應(yīng)用極少,只有部分Cu-Sn合金,市場(chǎng)上亦缺乏專業(yè)化的預(yù)合金粉末產(chǎn)品。