全面的金刚石刀锯基础知识

　　金刚石工具定义：金刚石工具是指以人造金刚石为切磨材料，借助于结合剂或其它辅助材料制成的具有一定形状，用于加工石材、陶瓷、玻璃、混凝土等非金属硬脆材料的系列工具。

　　1金刚石

　　金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。金刚石还被作为很多精密仪器的部件。

　　1.1金刚石的成份

　　早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载，然而，在其后的1600多年中，人们始终不知道金刚石的成分是什么。

　　直到18世纪的70至90年代，才有法国化学家拉瓦锡(1743～1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验，结果发现得到的是二氧化碳气体 。证明了组成金刚石的材料是碳。

　　1.2金刚石和石墨的区别

　　石墨和金刚石都属于碳单质，但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体. 所不同的是物理结构特征。二者的化学式都是c ，石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。金刚石原子间是立体的正四面体结构，呈金字塔形结构。正是这种致密的结构，使得金刚石具有最大的硬度。换句话说，金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。

　　1.3金刚石的硬度

　　金刚石的硬度一般用莫氏硬度来表示，其硬度值为10 。显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。

　　依照莫氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为最高级第10级;如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。

　　1.4工业金刚石

　　金刚石由其生成方式分为天然金刚石和人工合成金刚石，用于金刚石工具制作的一般是人工合成金刚石。也称作工业金刚石。

　　其密度为3.52g/cm3， 其质量单位一般情况用“克拉”表示，1克拉=0.2克。

　　人造金刚石的粒度(颗粒大小)一般用“目”表示 。人造金刚石常见粒度为25/30、30/40、40/45、45/50、50/60、60/70… …

　　2粉料

　　金刚石工具的原材料，除金刚石之外，其它主要为粉末，这些粉末可以是金属、非金属，也可以是合金、化合物。金刚石工具采用的粉末，不仅仅对化学成分有一定的要求，而且对粉末颗粒的大小、形状、松装比重、压制性、烧结性等也有不同的要求,这取决于金刚石工具的用途、品种、生产工艺等因素。

　　常见的金属粉料及特点

　　(a) 铜粉：电解法制取，颗粒形态为树枝状，玫瑰红色，氧化后颜色发暗，严重时变成黑色粉末。

　　作为结合剂材料，铜粉的主要优点有：电解铜粉成型性好，广泛用于冷压成型后烧结;纯铜对碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、WC;铜可与Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能优异的合金，价格远低于钴粉。

　　(b)铁粉：有还原铁粉、电解铁粉和羰基铁粉，顾名思义还原铁粉用还原法制取 ，电解铁粉电解法制取，羰基铁粉通过热离解羰基化合物制取。作为结合剂材料，铁粉的优点有：价格低，与金刚石有好的润湿性;与骨架材料(WC)的相容性很好;一定温度烧结时铁对金刚石的轻度刻蚀并不损失金刚石的强度，反而会提高金刚石在胎体中的把持力。刻蚀作用实质是金刚石中的碳原子溶入铁中并向其中扩散的过程，金刚石未发生结构及强度变化。

　　(c) 钴粉：不规则海绵状，还原法制取，作为粘结剂，其综合性能最好。是一种优异的粘结剂材料，国外发达国家用的较多，其主要优点有：优良的成型性和可烧结性;可使胎体的抗弯强度提高;和金刚石的粘结力大，润湿性好;胎体的韧性好、自锐性好。由于价格昂贵，国内以铁代钴的研究很多，选择合适的粉末、合理的烧结工艺可获得钴基粘结剂相似的性能。

　　钴的缺点是：价格昂贵;松装密度太小，易造成投料困难。另外使压制磨具设计宽度和高度变大，手装料热压模具高度加大，从而使模具成本提高。

　　(d) 镍粉：不规则树枝状，电解法制取。优点：适于制作重载荷下作用的工具，具有出色的强韧性;可以减少铁铜基胎体的烧结损失(铜镍无限互溶);镍与铁、钴搭配可以得到另人满意的综合性能，如小的变形和适度耐磨性。接近或达到钴基胎体的性能。

　　(e) 锡粉：颗粒呈滴状，灰白色粉末，易氧化，氧化后呈黄色，雾化法制取。锡粉在粘结剂中的作用是：改善胎体的可烧结性(降低熔点);易形成金属间化合物，可以改善磨损性能和变形性;适宜添加到压制成型胎体中，烧结熔化后的毛细现象使胎体收缩，从而增加胎体的致密性;降低液态合金的表面张力，改善合金对金刚石的润湿性。其缺点是：加入量太多，易造成流失。

　　(f) 钨粉：青黑色，微米级粉末，还原法制取，钨与铜、铁、钴、镍都有较好的相容性;烧结时在金刚石表面生成WC，但金刚石表面不发生石墨化;增加胎体的耐磨性，减少变形;作为骨架材料，耐磨性不如WC，但可使胎体的韧性增加。不足是烧结坯的空隙度较大，要提高烧结的密度必须提高温度和压力

　　(g)碳化钨: 黑色，无机械夹杂物，多孔海绵状，还原法制取。须化验杂质硫含量，硫易导致烧结断面发黑(烧结时生成硫化物)，大大降低刀头的强度。钨和碳化钨主要作为骨架材料加入胎体中，以提高胎体的耐磨性，含量过高易使胎体的脆性加大。