Pööratamistehnoloogia rakendamine teemantide tööriistades

Teemandi tööriistade kõrge kõvadus ning suurepärased füüsilised ja mehaanilised omadused muudavad hädavajalikuks ja tõhusaks vahendiks mitmesuguste kõvade materjalide töötlemiseks. Maatriksmetalli aluse haardumine teemandiks (maatriksi kapseldamisvõime) on üks peamisi teemanttööriistade kasutusaega ja jõudlust mõjutavaid tegureid.

 

 

Teemandi ja üldiste metallide ja sulamite vahelise kõrge liidese energia tõttu ei saa teemantosakesi tungida üldiste madala sulamisega sulamitega ja nende adhesioon on halb. Traditsioonilises tootmistehnoloogias on teemantosakesed maatriksmetalli alusesse ainult maatriksi kokkutõmbumise teel tekitatud mehaanilise klambrivõimaluse abil, moodustamata tugevat keemilist sidet või metallurgia sidet, mille tulemuseks on teemantosakeste hõlpsaks eraldamine maatriksi metallist, vähendades oluliselt eluea ja jõudluse taset teemantide tööriistade. Teemandi kasutamise määr enamikes immutatud tööriistades on madal ja suur hulk kalleid teemante kukub maha ja kaob töö ajal jäätmekrõpsudes. Lin Zengdong ja teised võtsid juhtrolli teemantpinna metallimise tehnoloogia kasutamisel, et anda teemantpindadele palju uusi omadusi, näiteks suurepärane soojusjuhtivus ja elektrijuhtivus, hea termiline stabiilsus, parandavad nende algseid füüsilisi ja keemilisi omadusi ning parandavad nende niisisust metalli või legeerikalandusteks.

 

Teemantpinna metalliseerumine on pälvinud 1970. aastatest kodu- ja välismaal toimunud teemantitööriistade töötleva tööstuse suurt tähelepanu. Paljud inimesed on pühendunud teemandipinna metallimise realiseerimisele paagutamise ajal, lisades maatriksi materjalile tugeva karbiidimetallipulbri või eelnevalt teemandi pinnale (selline teemant ei reageeri keemiliselt kattega enne kuumutamist, ja võivad olla ainult teemantkatte) lootuses, et nad saavad diandiga keemilise ühenduse saavutada. Ehkki kirjandus on näidanud, et mõned metallid, näiteks volfram (oksüdeerimata), võivad teemantpinnale moodustada WC-kihi suhteliselt madalal temperatuuril (umbes 800 kraadi), on protsessi vaatenurgast, mida kasutatakse teemandipinna eelmetallimise saavutamiseks, kuumutamisel rohkem kui 600 kraadi vaakumitingimustes ühe tunni pikkuse ühenduse saamiseks. Praegu tavaliselt kasutatavate immutatud teemantlõikamisriistade paagutamistingimuste kohaselt ei tekita see tõenäoliselt teemandipinnale metallimiskihti, kui seda kuumutatakse mitte rohkem kui 900 kraadi juures umbes 5 minutit mittevakumi või madala vaakumiga. Kuna aktiivsed metalli aatomid (Ti, V, Cr jne) rikastatakse teemandipinnal või liidese reaktsioon jõuab sideaine ja teemandi vahelise metallurgilise sidemeni, on see aatomi difusiooniprotsess. Kuuma pressimiseks kasutatava temperatuuri ja nii lühikese aja järgi ei ole see protsess piisav. Tahke faasi paagutamise tingimustes (mõnikord on väike kogus madala tugevusega ja madala sulandusega metalli või sulami vedela faasi), on maatriksi keemiline sidumine või metallurgiline sidumine teemandiga väga nõrk või seda ei moodustata üldse.

 

Teemandipinna eelmetalliseerumine ei ole eesmärk, vaid ainult üks meetmetest maatriksimetalliga keemilise metallurgilise sideme saavutamiseks. Pärast seda, kui plaaditud teemant on sae (puuri) hammastesse paagutatud, on selle luumurdude pinnal paljastatud teemant kaotanud katte ja jääkikaevu pind, kus teemant on maha kukkunud, on väga sile. Näib, et see nähtus näitab, et teemant ja maatriks pole veel keemilise kapseldamise tasemeni jõudnud. Seetõttu, isegi kui teemandi pinna eelmetalliseerumine saavutatakse, ei suuda traditsiooniline tahke faasi pulbri metallurgia paagutamise meetod saavutada tugevat sidet teemandi ja maatriksi materjali vahel.

 

1980ndate lõpus hakkasid inimesed uurima Diamond Tool Tootmise jaoks mõeldud kõvajoodistega tehnoloogiat. Teemantpind on kaetud teatud üleminekuelementidega (näiteks Ti, Cr, W jne) ja reageerib nendega keemiliselt, moodustades pinnale karbiidid. Selle karbiidi kihi toimel suudab teemant, sideaine ja maatriks saavutada tugeva keemilise metallurgilise sideme, saavutades sellega tõelise teemandi pinna metalliseerumise. See on teemandiga jooksus. Avaldatud patentide ja artiklite põhjal võib näha, et see tehnoloogia suudab maksimaalse teemant serva väärtuse ulatuda 2/3 osakeste suurusest ja tööriista eluiga suurendatakse rohkem kui 3 korda, samas kui tavaolukorras on see väärtus väiksem kui 1/3 ja lubatud serva väärtus on võimalik, kui servade teritus toiming jõuab serva väärtuseni. Seetõttu loodetakse, et kõvajoodistega tehnoloogia kasutamine saavutab tugeva sideme maatriksmetalli (brazine) ning lähtematerjali-diamondi ja terasmaatriksi vahel.