Les rôles des différents éléments dans le liant des lames de scie diamantées

Les lames de scie diamantées sont fabriquées en soudant des segments diamantés à une base (corps en acier). Les segments diamantés sont fabriqués à partir de fines particules abrasives diamantées et de poudre métallique sous haute température et haute pression. L'un des facteurs affectant les performances des segments diamantés et des lames de scie sont les éléments métalliques contenus dans le liant des segments diamantés.

Cet article, basé sur plus de vingt ans d'expérience dans la fabrication d'outils diamantés, analyse brièvement le rôle des différents éléments dans le liant des segments de lames de scie diamantées.

 

 

Le cuivre et les alliages à base de cuivre-sont les métaux les plus largement utilisés dans les liants métalliques des outils diamantés, la poudre de cuivre électrolytique étant la plus courante. Le cuivre et les alliages à base de cuivre- ont de faibles températures de frittage, une bonne formabilité et frittage, ainsi qu'une bonne solubilité mutuelle avec d'autres éléments. Bien que le cuivre mouille difficilement le diamant, les alliages de cuivre avec certains éléments peuvent améliorer considérablement sa mouillabilité en diamant. Par exemple, les alliages de cuivre fabriqués avec l'un des éléments formant du carbure - tels que Cr, Ti, W, V et Fe peuvent réduire considérablement l'angle de mouillage de l'alliage de cuivre par rapport au diamant. Le cuivre peut former diverses solutions solides avec le nickel, le cobalt, le manganèse, l'étain et le zinc, renforçant ainsi le métal de la matrice.

 

 

 

L'étain est un élément qui réduit la tension superficielle des alliages liquides et a pour effet de réduire l'angle de mouillage des alliages liquides par rapport au diamant. C'est un élément qui améliore le mouillage du métal liant en diamant, peut abaisser le point de fusion de l'alliage et améliorer la formabilité sous presse. Par conséquent, le Sn est largement utilisé dans les liants, mais son utilisation est quelque peu limitée en raison de son coefficient de dilatation thermique élevé.

 

 

Dans les outils diamantés, le Zn et le Sn présentent de nombreuses similitudes, telles qu'un faible point de fusion et une bonne déformabilité. Cependant, Zn n’est pas aussi efficace que Sn pour modifier la mouillabilité du diamant. Le Zn métallique a une pression de vapeur élevée et se vaporise facilement, la quantité de Zn utilisée doit donc être soigneusement contrôlée.

 

 

 

L'aluminium est un excellent métal léger et un bon désoxydant. À 800 degrés, l'angle de mouillage de l'Al par rapport au diamant est de 75 degrés et à 1 000 degrés, l'angle de mouillage est de 10 degrés. L'ajout de poudre d'aluminium au liant des outils diamantés peut former des carbures Ti3AlC et des composés intermétalliques TiAl dans l'alliage de la matrice.

 

 

Le fer a un double rôle de liant : d’une part, il forme des carbures de cémentite avec le diamant ; deuxièmement, il s’allie à d’autres éléments pour renforcer la matrice. Le fer a une meilleure mouillabilité au diamant que le cuivre et l’aluminium, et son adhésion au diamant est supérieure à celle du cobalt. De plus, la dissolution d'une quantité appropriée de carbone dans l'alliage à base de Fe- est bénéfique pour sa liaison avec le diamant. Autrement dit, une gravure modérée du diamant par l'alliage à base de Fe- peut augmenter la force de liaison entre le liant et le diamant. Dans la production réelle, la surface de fracture de la lame de scie ne présente généralement pas de diamant lisse et exposé, mais plutôt une couche d'alliage qui la recouvre, ce qui est une manifestation de la force de liaison renforcée.

 

 

Co et Fe sont tous deux des éléments de transition présentant des caractéristiques similaires. Dans des conditions spécifiques, le Co peut former le carbure Co2C avec le diamant et recouvrir la surface du diamant d'un film de cobalt extrêmement fin. Ainsi, le Co peut réduire la tension interfaciale avec le diamant et présente une forte adhésion au diamant en phase liquide, faisant du Co un excellent matériau de liaison.

 

 

Le nickel a une structure cubique à faces centrées-, une bonne ductilité, une bonne ténacité et une bonne résistance à l'oxydation. Il est infiniment miscible au cuivre. Le nickel est un élément qui favorise l'austénitisation et peut étendre la région de phase -. Il réagit difficilement avec le carbone et la réaction interfaciale avec le diamant se produit rarement lors du frittage à haute -température. Cependant, le Ni liquide peut adhérer fermement à la surface des fibres de carbone, formant un film extrêmement fin.

 

Dans les liants à outils diamantés, le Ni est un élément indispensable. Dans les alliages à base de Cu-, l'ajout de Ni permet une miscibilité infinie avec le Cu, renforçant l'alliage matriciel, inhibant la perte de métaux à bas-point de fusion-et augmentant la ténacité et la résistance à l'usure. L'ajout de Ni et de Cu aux alliages à base de Fe- peut abaisser la température de frittage, réduire l'érosion thermique du diamant par le métal de liaison, et la sélection de proportions appropriées de Fe et de Ni peut grandement améliorer la force de maintien du liant à base de Fe- sur le diamant.

 

 

Dans les liants métalliques, le manganèse a un effet similaire à celui du fer, mais il a des capacités de pénétration et de désoxydation plus fortes et s'oxyde facilement. Généralement, la quantité de Mn ajoutée n'est pas élevée et elle a pour fonction de désoxydation et de renforcement de la matrice.

 

 

 

Le chrome est un élément puissant formant du carbure-. Dans la matrice des lames de scie à rainures diamantées, le chrome peut jouer un rôle d'insonorisation-, lié à l'énergie d'activation du Cr. L'ajout d'une petite quantité de Cr à une matrice à base de Cu-peut réduire l'angle de mouillage de l'alliage à base de cuivre-au diamant et améliorer la force de liaison entre l'alliage à base de cuivre-et le diamant.

 

 

Le titane est un élément fortement formateur de carbure-qui est facilement oxydé et difficile à réduire. En présence d'oxygène, Ti forme préférentiellement du TiO plutôt que du TiC. Le titane métallique est un bon matériau structurel, possédant des caractéristiques telles qu'une réduction minimale de la résistance à haute température, une résistance à la chaleur, une résistance à la corrosion et un point de fusion élevé. Des études ont montré que l'ajout d'une quantité appropriée de titane à la matrice de la lame de scie diamantée est bénéfique pour améliorer la durée de vie de la lame de scie.

 

 

Le tungstène est un élément formant du carbure-fort et peut être utilisé comme matériau de structure. Le dépôt d'une certaine quantité de poudre de tungstène sur la surface du diamant, après frittage, forme WC, W₃Co₃V et W₄Co₂C sur la surface du diamant. Le tungstène a une bonne compatibilité avec d’autres métaux liants tels que Cu, Co, Ni et Fe.

 

 

 

 

Les éléments de terres rares peuvent effectivement abaisser le point de fusion de l'alliage ; La et Ce ont de forts effets désoxydants, désulfurants et désammonifiants, inhibant la ségrégation des oxydes, des sulfures et des nitrures à l'interface ; ils peuvent améliorer la résistance à la flexion du matériau ; dans les matrices à haute teneur en -Co ou Co pur, l'ajout de l'élément de terre rare Ce est bénéfique pour améliorer les propriétés mécaniques de la matrice, et l'ajout d'une petite quantité de Ce (environ 0,12 % en poids) à une matrice à base de bronze-peut obtenir de bons résultats.

 

 

 

Le silicium a un coefficient de dilatation linéaire proche de celui du diamant, inférieur à celui des autres métaux ; il présente des effets de volume plus faibles lors du chauffage et du refroidissement ; le silicium a une bonne compatibilité avec le diamant ; le silicium peut abaisser le point de fusion de l'alliage et possède une forte capacité désoxydante.

Quanzhou Huice Company a plus de vingt ans d'expérience dans la production, la fabrication, la recherche et le développement d'outils diamantés, spécialisée dans la fabrication de divers outils diamantés.

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