用NEXT粉末生产绳锯及其无压烧结啊

用NEXT粉末生产绳锯及其无压烧结

摘要：众所周知，NEXT及其预混合粉末已经用作所有金刚石工具产品的结合剂。这篇文章重点讨论NEXT粉末在无压烧结时的行为和在绳锯生产中的应用。由于NEXT可快速烧结，在较低的温度下，它比传统结合剂所得的密度要大，这可简化生产过程、降低生产成本。 同时，还介绍了使用NEXT生产的锯齿和金刚石串珠在无压烧结或焊接时的机械性能和冶金性能。

目前，NEXT以及NEXT的预混合粉在金刚石工具工业中已经得到广泛的应用。NEXT现在大多用于热压烧结工艺中，无压烧结的特性还未被开发。这里我们给出一些结果，它可以更详细的解释NEXT的无压烧结特性，但这并不说明解决了主要问题，而是显示了在锯齿和串珠的生产过程中，使用NEXT进行无压烧结可降低成本。

膨胀曲线

如图1所示，从这些膨胀曲线中可看出，NEXT100较早开始烧结，收缩速度比超细钴粉的收缩速度快，这导致气孔消失较早。

图1：超细钴粉和NEXT100的膨胀在功能材料重点项目上加快推动曲线

正如Castro博士解释的那样，NEXT无压烧结的机械特性在一定程度上受Cu相中Fe-Co硬颗粒应力集中的影响。

在低温下，无压烧结的这些特性可简化生产过程，节约能量，减少高的烧结温度对金刚石的损坏。

20×6×6mm试样的无压烧结试验

在第一组试验中，原材料为NEXT100、MX1180（NEXT100+20%WC）。粉末与金刚石（浓度30，40/50和50/60目的混合物）和2%的石蜡油混合后，在200Mpa的压力下冷压得到试样生坯。

试样放在铝盘里，烧结过程在有氢气保护的炉子内完成，升温速度保持150℃/小时，直至烧成温度，在烧成温度保温1小时。

烧成后，用阿基米德法测量密度。密度和硬度的测量结果如图2和图3所示。

图2：必须先关闭装备的电源粉末+金刚石通过无压烧结的致密度

图3：粉末+金刚石无压烧结后的硬度

从这些结果中可得知，由于NEXT有较好的无压烧结能力，因此，在较低温度下，含NEXT的试块的相对密度和硬度比含钴粉的试块要高。这些结果可直接用于锯齿的生产。与钴相比，NEXT在较低的温度下，通过无压烧结一道工序即可获得满意的致密度和硬度，这一点从WC预混合粉在更耐磨的应用中已经得到证实。

检测热等静压烧结(Sinterhipping)效果的初步试验

用试样做这些试验，原材料是经过制粒的NEXT粉末：NEXT101、MX1481、MX1181。为了进行比较，超细钴粉也经过制粒。表1：热等静压过程

金刚石与制粒粉末（浓度30, 40/50和50/60目金刚石混合物）混合。在200Mpa的压力下，冷压得到试样生坯。

所有试样在200Mpa的压力下，冷压后的相对密度为58%。

试样放在铝盘里，烧结过程在有氢气保护的炉子内完成，升温速度保持150℃/小时，直至烧成温度，在烧成温度保温1小时。

图5：致密度和无压烧结温度之间的关系

图6：开放式气孔和无压烧结温度之间的关系

图7：对预烧的NEXT101+金刚石进行热等静压烧结的效果

图8：对预烧的MX1181+金刚石进行热等静压烧结的效果

图9：对预烧的超细钴粉+金刚石进行热等静压烧结的效果

用阿基米德法测量密度和气孔率。

这些结果证实了NEXT101和MX1481在温度大约比用钴粉时少100℃就达到最大致密化。

一个非常有趣的结果是：NEXT101和MX1481在相当低的温度下开放式气孔也很少，因此，这就使得其致密化可通过气体等静压的方法来实现，不能带传统的玻璃封装。

第二步是把经过预烧的试样进行无密封的热等静压烧结处理。

这表明，由于预烧试样的开放式气孔少，通过等静压（甚至不带玻璃封装）的作用可增加NEXT的致密度。

绳锯生产中无压烧结+热等静压烧结处理的应用

用经过制粒的NEXT粉末：NEXT101、MX1481、MX1181作为生产串珠的原材料。为了进行比较，所研究的超细钴粉也采用制粒粉末。

金刚石与制粒粉末（浓度30, 40/50和50/60目金刚石混合物）混合。在200Mpa的压力下，双向压制成金刚石生坯环，其尺寸为：内径=8.56mm, 外径=12.98mm。把7.85mm直径的钢基体放进毛坯环里，然后把所有的试样放在铝盘里进行无压烧结。

钢基体直径的选择来自于上述的初步试验，试验证明：金刚石环的收缩率达理论收缩率的2/5时，它的强度达到最高，因此，对于基体来说它的直径应为7.85mm。

整个烧结过程在氢气保护的马弗炉里进行，升温速度保持150℃/小时直至烧成温度，在烧成温度保温1小时。

经过预烧结的串珠热等静压烧结试验

一部分经过无压预烧的样品用于剪切试验，另一部分则在850℃的温度下继续进行热等静压烧结处理。

结果表明：继续进行热等静压烧结处理可明显提高NEXT101对钢基体的抓结强度，预烧串珠在850℃的温度下经过热等静压烧结后，可达21KN。

相比之下，对于经过950℃预烧的超细钴粉生产的串珠，经过热等静压烧结没有多大效果。这是因为预烧后串珠还存在很多开放式气孔，并且钢基体和胎体之间有一间隙，使胎体对基体的等静压无法产生。

168建筑室内用腻子图10：分别用NEXT粉末和超细钴粉生产的串珠的剪切强度

图11：无压烧结和—烧结后的串珠

图12：钎焊前串珠的脱蜡过程 图13：预脱蜡过程钎焊时的温度曲线

通过NEXT的无压烧结和钎焊生产串珠的试验

这些试验的原材料是预混合粉料MX1181经过制粒与金刚石混合（浓度30）。

首先在370Mpa压力下冷压（双向加压）制成生坯环，尺寸为：内径=9.16mm，外径=12.88mm，高度=6.8mm。在进行无压烧结前，把一钢环放进环里。然后，按照图12进行无压烧结脱蜡处理。

第二步是：把一直径合适的钎料小圆环放在经过预烧的串珠上面，再进行第二次无压烧结，到达约8亿元人民币使钎料渗入钢基体和MX1180胎体之间的缝隙里。

试验采用了几种具有不同成分和熔融温度的钎料，其中有一种钎料（熔点=800~830℃），它的剪切强度大于20KN，这正符合绳锯生产的要求。

结论：

这些试验证明，由于NEXT粉末具有较好的无压烧结性能，因此，在锯齿和串珠的生产过程中，可降低烧成温度和简化生产过程。

使用NEXT粉末可设想各种生产过程（如图14所示）。

图14：用NEXT粉末生产串珠的各种过程

1、首先，在传统使用的炉子内，在800~850℃的温度下进行脱蜡和烧结，然后，在大约800~850℃的温度下（无密封）进行热等静压烧结，以达到所需的抓结强度。

2、首先在传统的炉内温度大约600℃时进行脱蜡处理，然后在Sinterhip炉内进行烧结，及在温度大约800~850℃时进行热等静压烧结。

3、先在传统的炉内进行脱蜡，然后进行烧结和渗透钎焊。

在后面两种情况下，可通过选择操作参数达到在同一台炉子里一次完成串珠的生产。(end)