金刚石小锯片真空烧结

目前金刚石小锯片的生产工艺大致为:配料-混料-投料-冷压成型-烧结。其中烧结工艺中主要使用井式间歇炉、还原气氛炉等处理对金刚石胎体的烧结。在烧结过程中使用氨气分解出的氢气和氮气的混合气作为保护气氛对金刚石胎体的烧结。该工艺主要存在的缺点为:1)不注意还原气氛露点控制,易出现烧结问题;2)烧结过程中需要消耗大量的气体,生产成本较高;3)从炉内排出的气体如操作不当易爆炸,安全性能极不可靠;4)胎体质量不稳定,易出现切割消耗过快或过钝现象。

针对以上几点,对金刚石小锯片的烧结工艺采用真空烧结代替氢气作为保护气氛烧结。从而进一步提高金刚石胎体的硬度、强度和冲击韧度。增强胎体对金刚石的把持力,明显提高了金刚石工具的使用寿命和切割效率。

真空烧结设备

真空烧结设备主要有YD-100液压机、真空炉、真空泵。

真空度的选择和相对露点的控制

金刚石锯片的烧结应注意真空度与相对露点的控制。真空是指在指定的空间内低于一个标准大气压的气体状态。当真空罐体内气体的分子数目比大气状态少,则体现为气压低。气体的分子数目越少,压力越低,因此,真空度用压力表示。低真空度的压力一般为102~105Pa,中真空度的压力一般为10-1~102Pa。

在保护气体烧结金刚石中应对还原气氛露点进行控制,应对保护气体进行硅胶、分子筛处理,降低气体露点,再通入烧结炉中。这是因为保护气体都含有水蒸气,水蒸气的多少用露点(水蒸气冷凝的温度)表示。每种金属元素都存在一个临界露点,还原气的露点高于这个临界点,金属氧化,只有低于这个露点,还原气才能对该金属的氧化物还原。只有使还原气的露点较低烧结才有保证。而在真空烧结中,露点的控制就很容易,只要控制一定的真空度,就有很低的露点。

在大气状态下氧气的含量为21%,当真空度为13.3Pa时,氧气的含量为0.4%因而在真空状态下几乎可以看成是无氧状态。当真空状态为13.3Pa 时,氧气的含量为(13/105)×21%=27.3×10-6,相对露点为-59℃,这相当于纯度为99.99%高纯气体状态。因而在烧结中选择真空度为13Pa为最佳值。这只需经一级真空泵即可达到。

工艺过程:

把压配好的金属粉末(Fe-Sn-Ni-Al-Zn)按一定比例与金刚石混合均匀装入模具,经冷压成型后,放入炉中。预抽炉内气体5~8min 后,加热使炉体的温度达到 200℃,控制炉内的真空度为 13Pa.充入氩气纯度 99.99%,继续加热使炉内的温度达到 860~900 ℃,并保持绕结时炉内有一定的正压力,压力为1.5个大气压。保温1h取出锯片、空冷。

真空烧结的真空度在13Pa左右,露点-59℃,此时,对烧结较有利。真空烧结胎体的综合机械性能明显优于保护气氛烧结的胎体。从成本上考虑,由于在保护气氛烧结比在真空烧结消耗气体量大得多,因此,真空烧结可以大幅度降低金刚石工具制造成本。

设备选择:SIMUWU提供的RVS真空烧结炉是处理此类工艺的优秀产品,具有均温性好,温控精度高等特点。SIMUWU提供专业的工程师团队,能够解决生产过程中遇到的各种问题,致力于给客户最方便快捷的体验。

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