다이아몬드 톱날의 바인더에 포함된 다양한 요소의 역할

다이아몬드 톱날은 다이아몬드 세그먼트를 베이스(강체)에 용접하여 만들어집니다. 다이아몬드 세그먼트는 미세한 다이아몬드 연마 입자와 금속 분말로 고온 고압에서 만들어집니다. 다이아몬드 세그먼트 및 톱날의 성능에 영향을 미치는 요인 중 하나는 다이아몬드 세그먼트 바인더의 금속 성분입니다.

20년 이상의 다이아몬드 공구 제조 경험을 바탕으로 한 이 기사에서는 다이아몬드 톱날 부분의 바인더에 있는 다양한 요소의 역할을 간략하게 분석합니다.

 

 

구리 및 구리{0}} 기반 합금은 다이아몬드 도구의 금속 바인더에 가장 널리 사용되는 금속이며 전해 구리 분말이 가장 일반적입니다. 구리 및 구리- 기반 합금은 소결 온도가 낮고, 성형성과 소결성이 우수하며, 다른 원소와의 상호 용해성이 좋습니다. 구리는 다이아몬드를 거의 적시지 않지만 특정 원소와 구리의 합금은 다이아몬드에 대한 습윤성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, Cr, Ti, W, V 및 Fe와 같은 탄화물- 형성 원소 중 하나로 만들어진 구리 합금은 다이아몬드에 대한 구리 합금의 젖음 각도를 크게 줄일 수 있습니다. 구리는 니켈, 코발트, 망간, 주석, 아연과 함께 다양한 고용체를 형성하여 매트릭스 금속을 강화할 수 있습니다.

 

 

 

주석은 액체합금의 표면장력을 감소시키는 원소로, 액체합금이 다이아몬드에 젖는 각도를 감소시키는 효과가 있다. 바인더 금속과 다이아몬드의 습윤성을 향상시키고, 합금의 융점을 낮추며, 프레스 성형성을 향상시키는 원소입니다. 따라서 Sn은 바인더로 널리 사용되고 있으나 열팽창계수가 커서 사용이 다소 제한되고 있다.

 

 

다이아몬드 공구에서 Zn과 Sn은 낮은 융점과 우수한 변형성과 같은 많은 유사점을 가지고 있습니다. 그러나 Zn은 젖음성을 다이아몬드로 바꾸는 데 Sn만큼 효과적이지 않습니다. 금속 아연은 증기압이 높고 쉽게 기화되므로 사용량을 신중하게 조절해야 합니다.

 

 

 

알루미늄은 우수한 경금속이자 우수한 탈산제입니다. 800도에서 Al과 다이아몬드의 젖음각은 75도이고, 1000도에서 젖음각은 10도이다. 다이아몬드 공구의 바인더에 알루미늄 분말을 첨가하면 매트릭스 합금에 탄화물 Ti3AlC 및 금속간 화합물 TiAl이 형성될 수 있습니다.

 

 

철은 결합제에서 이중 역할을 합니다. 첫째, 다이아몬드와 함께 시멘타이트 탄화물을 형성합니다. 둘째, 매트릭스를 강화하기 위해 다른 요소와 합금합니다. 철은 구리나 알루미늄보다 다이아몬드에 대한 습윤성이 좋고, 코발트보다 다이아몬드와의 접착력이 더 높습니다. 또한, Fe{2}}계 합금에는 적당량의 탄소를 용해시키는 것이 다이아몬드와의 결합에 유리합니다. 즉, Fe{4}}계 합금에 의한 다이아몬드의 적당한 에칭은 바인더와 다이아몬드 사이의 결합력을 증가시킬 수 있다. 실제 생산에서 톱날의 파단면은 일반적으로 매끄럽고 노출된 다이아몬드를 나타내지 않고 오히려 이를 덮고 있는 합금층으로 강화된 결합력을 나타냅니다.

 

 

Co와 Fe는 모두 비슷한 특성을 지닌 전이 원소입니다. 특정 조건에서 Co는 다이아몬드와 함께 탄화물 Co2C를 형성하고 매우 얇은 코발트 필름으로 다이아몬드 표면을 덮을 수 있습니다. 따라서 Co는 다이아몬드와의 계면장력을 감소시킬 수 있고 액상에서 다이아몬드와 강한 접착력을 가지므로 Co는 우수한 결합재료가 된다.

 

 

니켈은 면심 입방체 구조를 갖고 있으며, 연성과 인성, 내산화성이 우수합니다. 구리와 무한히 섞입니다. 니켈은 오스테나이트화를 촉진하고 -상 영역을 확장할 수 있는 원소입니다. 탄소와 반응하기 어렵고, 고온-소결 시 다이아몬드와의 계면반응이 거의 일어나지 않습니다. 그러나 액체 Ni는 탄소섬유의 표면에 단단하게 부착되어 매우 얇은 막을 형성할 수 있습니다.

 

다이아몬드 공구 바인더에서 Ni는 필수 요소입니다. Cu- 기반 합금에 Ni를 첨가하면 Cu와의 무한한 혼화성을 허용하고 매트릭스 합금을 강화하며 저-용융점- 금속 손실을 억제하고 인성과 내마모성을 높입니다. Fe-계 합금에 Ni 및 Cu를 첨가하면 소결 온도를 낮추고, 결합 금속에 의한 다이아몬드의 열적 침식을 줄일 수 있으며, Fe와 Ni의 적절한 비율을 선택하면 Fe-계 바인더가 다이아몬드에 유지하는 힘을 크게 향상시킬 수 있습니다.

 

 

금속 바인더에서 망간은 철과 유사한 효과를 가지지만 침투력과 탈산 능력이 더 강하고 쉽게 산화됩니다. 일반적으로 Mn의 첨가량은 높지 않으며, 탈산 및 매트릭스 강화 기능을 갖고 있다.

 

 

 

크롬은 강력한 탄화물-형성 원소입니다. 다이아몬드 홈이 있는 톱날의 매트릭스에서 크롬은 Cr의 활성화 에너지와 관련된 소음{2}}감쇠 역할을 할 수 있습니다. Cu-계 매트릭스에 소량의 Cr을 첨가하면 구리-계 합금과 다이아몬드의 습윤각을 감소시키고 구리-계 합금과 다이아몬드 사이의 결합 강도를 향상시킬 수 있습니다.

 

 

티타늄은 쉽게 산화되고 환원되기 어려운 강력한 탄화물-형성 원소입니다. 산소가 있는 경우 Ti는 TiC보다 TiO를 우선적으로 형성합니다. 금속 티타늄은 고온에서 강도 저하가 최소화되고 내열성, 내식성, 높은 융점 등의 특성을 지닌 우수한 구조 재료입니다. 연구에 따르면 다이아몬드 톱날 매트릭스에 적절한 양의 티타늄을 추가하면 톱날의 수명을 향상시키는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다.

 

 

텅스텐은 강력한 탄화물-형성 원소이며 프레임워크 재료로 사용될 수 있습니다. 다이아몬드 표면에 일정량의 텅스텐 분말을 증착시키면 소결 후 다이아몬드 표면에 WC, W₃Co₃V, W₄Co2C가 형성됩니다. 텅스텐은 Cu, Co, Ni 및 Fe와 같은 다른 바인더 금속과 좋은 상용성을 가지고 있습니다.

 

 

 

 

희토류 원소는 합금의 융점을 효과적으로 낮출 수 있습니다. La와 Ce는 강력한 탈산, 탈황, 탈암모니아화 효과를 갖고 있어 계면에서 산화물, 황화물, 질화물의 분리를 억제합니다. 재료의 굽힘 강도를 향상시킬 수 있습니다. 고-Co 또는 순수 Co 매트릭스에서 희토류 원소 Ce를 첨가하면 매트릭스의 기계적 특성을 향상시키는 데 도움이 되며, 청동- 기반 매트릭스에 소량의 Ce(약 0.12wt%)를 추가하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

 

 

 

실리콘은 다이아몬드와 비슷한 선팽창 계수를 가지며 다른 금속보다 낮습니다. 가열 및 냉각 중에 더 작은 부피 효과를 나타냅니다. 실리콘은 다이아몬드와 좋은 상용성을 가지고 있습니다. 실리콘은 합금의 융점을 낮추고 탈산 능력이 강합니다.

Quanzhou Huice Company는 다이아몬드 공구의 생산, 제조, 연구 개발 분야에서 20년 이상의 경험을 보유하고 있으며 다양한 다이아몬드 공구 제조를 전문으로 합니다.

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