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　　金剛石工具定義：金剛石工具是指以人造金剛石為切磨材料，借助于結(jié)合劑或其它輔助材料制成的具有一定形狀，用于加工石材、陶瓷、玻璃、混凝土等非金屬硬脆材料的系列工具。

　　1金剛石

　　金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說(shuō)的鉆石，它是一種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，因此也就具有了許多重要的工業(yè)用途，如精細(xì)研磨材料、高硬切割工具、各類鉆頭、拉絲模。金剛石還被作為很多精密儀器的部件。

　　1.1金剛石的成份

　　早在公元1世紀(jì)的文獻(xiàn)中就有了關(guān)于金剛石的記載，然而，在其后的1600多年中，人們始終不知道金剛石的成分是什么。

　　直到18世紀(jì)的70至90年代，才有法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫(1743～1794)等人進(jìn)行的在氧氣中燃燒金剛石的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)得到的是二氧化碳?xì)怏w 。證明了組成金剛石的材料是碳。

　　1.2金剛石和石墨的區(qū)別

　　石墨和金剛石都屬于碳單質(zhì)，但金剛石和石墨不是同種物質(zhì)，它們是由相同元素構(gòu)成的同素異型體. 所不同的是物理結(jié)構(gòu)特征。二者的化學(xué)式都是c ，石墨原子間構(gòu)成正六邊形是平面結(jié)構(gòu)，呈片狀。金剛石原子間是立體的正四面體結(jié)構(gòu)，呈金字塔形結(jié)構(gòu)。正是這種致密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石具有最大的硬度。換句話說(shuō)，金剛石是碳原子被擠壓而形成的一種礦物。

　　1.3金剛石的硬度

　　金剛石的硬度一般用莫氏硬度來(lái)表示，其硬度值為10 。顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。

　　依照莫氏硬度標(biāo)準(zhǔn)(Mohs hardness scale)共分10級(jí)，鉆石(金剛石)為最高級(jí)第10級(jí);如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。

　　1.4工業(yè)金剛石

　　金剛石由其生成方式分為天然金剛石和人工合成金剛石，用于金剛石工具制作的一般是人工合成金剛石。也稱作工業(yè)金剛石。

　　其密度為3.52g/cm3， 其質(zhì)量單位一般情況用“克拉”表示，1克拉=0.2克。

　　人造金剛石的粒度(顆粒大小)一般用“目”表示 。人造金剛石常見(jiàn)粒度為25/30、30/40、40/45、45/50、50/60、60/70… …

　　2粉料

　　金剛石工具的原材料，除金剛石之外，其它主要為粉末，這些粉末可以是金屬、非金屬，也可以是合金、化合物。金剛石工具采用的粉末，不僅僅對(duì)化學(xué)成分有一定的要求，而且對(duì)粉末顆粒的大小、形狀、松裝比重、壓制性、燒結(jié)性等也有不同的要求,這取決于金剛石工具的用途、品種、生產(chǎn)工藝等因素。

　　常見(jiàn)的金屬粉料及特點(diǎn)

　　(a) 銅粉：電解法制取，顆粒形態(tài)為樹(shù)枝狀，玫瑰紅色，氧化后顏色發(fā)暗，嚴(yán)重時(shí)變成黑色粉末。

　　作為結(jié)合劑材料，銅粉的主要優(yōu)點(diǎn)有：電解銅粉成型性好，廣泛用于冷壓成型后燒結(jié);純銅對(duì)碳化物和骨架材料的相容性很好，如W、WC;銅可與Sn、Zn、Mn、Ni、Ti等制成性能優(yōu)異的合金，價(jià)格遠(yuǎn)低于鈷粉。

　　(b)鐵粉：有還原鐵粉、電解鐵粉和羰基鐵粉，顧名思義還原鐵粉用還原法制取 ，電解鐵粉電解法制取，羰基鐵粉通過(guò)熱離解羰基化合物制取。作為結(jié)合劑材料，鐵粉的優(yōu)點(diǎn)有：價(jià)格低，與金剛石有好的潤(rùn)濕性;與骨架材料(WC)的相容性很好;一定溫度燒結(jié)時(shí)鐵對(duì)金剛石的輕度刻蝕并不損失金剛石的強(qiáng)度，反而會(huì)提高金剛石在胎體中的把持力。刻蝕作用實(shí)質(zhì)是金剛石中的碳原子溶入鐵中并向其中擴(kuò)散的過(guò)程，金剛石未發(fā)生結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度變化。

　　(c) 鈷粉：不規(guī)則海綿狀，還原法制取，作為粘結(jié)劑，其綜合性能最好。是一種優(yōu)異的粘結(jié)劑材料，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家用的較多，其主要優(yōu)點(diǎn)有：優(yōu)良的成型性和可燒結(jié)性;可使胎體的抗彎強(qiáng)度提高;和金剛石的粘結(jié)力大，潤(rùn)濕性好;胎體的韌性好、自銳性好。由于價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)以鐵代鈷的研究很多，選擇合適的粉末、合理的燒結(jié)工藝可獲得鈷基粘結(jié)劑相似的性能。

　　鈷的缺點(diǎn)是：價(jià)格昂貴;松裝密度太小，易造成投料困難。另外使壓制磨具設(shè)計(jì)寬度和高度變大，手裝料熱壓模具高度加大，從而使模具成本提高。

　　(d) 鎳粉：不規(guī)則樹(shù)枝狀，電解法制取。優(yōu)點(diǎn)：適于制作重載荷下作用的工具，具有出色的強(qiáng)韌性;可以減少鐵銅基胎體的燒結(jié)損失(銅鎳無(wú)限互溶);鎳與鐵、鈷搭配可以得到另人滿意的綜合性能，如小的變形和適度耐磨性。接近或達(dá)到鈷基胎體的性能。

　　(e) 錫粉：顆粒呈滴狀，灰白色粉末，易氧化，氧化后呈黃色，霧化法制取。錫粉在粘結(jié)劑中的作用是：改善胎體的可燒結(jié)性(降低熔點(diǎn));易形成金屬間化合物，可以改善磨損性能和變形性;適宜添加到壓制成型胎體中，燒結(jié)熔化后的毛細(xì)現(xiàn)象使胎體收縮，從而增加胎體的致密性;降低液態(tài)合金的表面張力，改善合金對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性。其缺點(diǎn)是：加入量太多，易造成流失。

　　(f) 鎢粉：青黑色，微米級(jí)粉末，還原法制取，鎢與銅、鐵、鈷、鎳都有較好的相容性;燒結(jié)時(shí)在金剛石表面生成WC，但金剛石表面不發(fā)生石墨化;增加胎體的耐磨性，減少變形;作為骨架材料，耐磨性不如WC，但可使胎體的韌性增加。不足是燒結(jié)坯的空隙度較大，要提高燒結(jié)的密度必須提高溫度和壓力

　　(g)碳化鎢: 黑色，無(wú)機(jī)械夾雜物，多孔海綿狀，還原法制取。須化驗(yàn)雜質(zhì)硫含量，硫易導(dǎo)致燒結(jié)斷面發(fā)黑(燒結(jié)時(shí)生成硫化物)，大大降低刀頭的強(qiáng)度。鎢和碳化鎢主要作為骨架材料加入胎體中，以提高胎體的耐磨性，含量過(guò)高易使胎體的脆性加大。