金剛石干磨片中.金剛石與胎體金屬(或合金)作為一種特殊的復(fù)合材料,二者之間在強(qiáng)度、硬度.彈性模量及結(jié)構(gòu)等方面存在著較大的差異,特別是二者之間的界面能很高,使得絕大多數(shù)金屬(或合金)都難以有效潤濕與粘接金剛石.從而導(dǎo)致在使用過程中金剛石過早脫落,這不僅影響金剛石干磨片的使用性能,應(yīng)用成本也會有較大增加”。因此,提高金剛石與胎體金屬(合金)間的結(jié)合強(qiáng)度.充分發(fā)揮金剛石的作用,對于提高金剛石干磨片使用性能、降低使用成本具有重要的意義。

 

金剛石干磨片做為一種金屬基復(fù)合材料。其界面結(jié)合力主要有三種":

(1)機(jī)械結(jié)合力.即胎體通過對金剛石的包鑲和摩擦對金剛石起支撐作用。

 

(2)物理結(jié)合力.主要包括范德華力和氫鍵力。

(3)化學(xué)結(jié)合力.即界面上存在金屬胎體與金剛石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成的化學(xué)鍵。

 

之前的研究普遍認(rèn)為機(jī)械結(jié)合力、物理結(jié)合力均太弱,不能牢固粘結(jié)金剛石,重點(diǎn)是提高金剛石與胎體金屬(合金)間的化學(xué)結(jié)合力,因此金剛石表面金屬化成為重點(diǎn)方向.通過各種方法在金剛石表面形成金屬,合金、金屬碳化物或它們的混合層,使金剛石表面具有金屬的性質(zhì)，從而達(dá)到提高界面結(jié)合能的目的”.因此，鍍Ti.Cr、Mo.Ni等工藝研究得到較大發(fā)展。但我們在金剛石干磨片開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn),鍍覆金剛石的應(yīng)用效果并不統(tǒng)- - ,有時明顯,有時不明顯,部分情況下還會降低工具的性能,反而機(jī)械結(jié)合力并不像之前研究認(rèn)為得那樣作用很強(qiáng)。眾所周知.相同配方的金剛石圓鋸片,采用熱壓燒結(jié)后其壽命較冷壓燒結(jié)明顯提高,使用過程中頂刃金剛石脫落情況有明顯改善,這說明胎體機(jī)械性能的提升對提高金剛石包鑲能力效果十分明顯。近來有部分研究也認(rèn)為,金剛石表面金屬化提高金剛石與胎體結(jié)合力的原因一部分是因?yàn)榻饎偸�表面鍍覆的金屬擴(kuò)散到金剛石周邊的胎體中,使得該區(qū)域的硬度和耐磨性得到提高,該部分強(qiáng)化區(qū)域有利于提高胎體對金剛石的把持力.這實(shí)際也可以看做機(jī)械結(jié)合力提高的表現(xiàn)。因此,我們認(rèn)為在當(dāng)前各工具廠家普遍面臨較大的成本壓力的情況下,提高機(jī)械結(jié)合力是提高金剛石干磨片性能,降低成本的一個較為有效的方法,提高金剛石與金屬(合金)胎體機(jī)械結(jié)合力,之前的研究大多都是針對胎體進(jìn)行改進(jìn)的,而本文中桂林恒鋒科技發(fā)展有限公司的金剛石表面粗糙化技術(shù)卻把方向放在了金剛石上,通過特殊物理化學(xué)法工藝處理,在金剛石表面做出了很多不光滑的小坑,使金剛石原來光滑的表面產(chǎn)生微觀不平,這樣可以增加金剛石的比表面積,有利于金屬粉料的包鑲,同時由于每個小坑的內(nèi)表面都是粗糙的,進(jìn)一-步加強(qiáng)了與胎體的嚙合,在燒結(jié)時胎體可以更好地包鑲金剛石.從而起到了強(qiáng)化與胎體機(jī)械結(jié)合的目的。

 

兩種不同金剛石在電鏡下的微觀形貌可以看出二者表面之間有很大的差異,放大1800倍觀察,可以清楚地看到金剛石表面小坑的形態(tài)。表面粗糙化金剛石的能譜圖可以看出，經(jīng)粗糙化處理的金剛石表面沒有其他金屬元素。