調(diào)查結(jié)果顯示，我國石材總產(chǎn)量、石材出口量和石材消耗量均達(dá)到世界首位：有石材加工企業(yè)2萬多家，從業(yè)人員近500萬，年產(chǎn)石料600萬立方米，年產(chǎn)板材1.2億平方米，年創(chuàng)產(chǎn)值超過800億元，擁有先進(jìn)生產(chǎn)線500多條，進(jìn)出口總額超過12億美元，成為名符其實(shí)的石材生產(chǎn)大國。我國也是一個(gè)陶瓷生產(chǎn)大國，1999年各類瓷磚總產(chǎn)量16億平方米(為世界總產(chǎn)量的33.6%)，總消耗量為13億平方米(為世界總消耗量的30.8%)。而金剛石與金剛石工具廠家已超過1000家，1999年年產(chǎn)金剛石已超過7.5億克拉，成為金剛石生產(chǎn)大國。金剛石鋸片已能滿足國內(nèi)需求。有近1/3產(chǎn)品出口，在DIY市場(chǎng)形成一定競爭實(shí)力。
我國在上述幾方面雖已跨入大國行列，但還不是強(qiáng)國。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，我國進(jìn)入WTO，如何使我國成為生產(chǎn)金剛石工具的強(qiáng)國，這是擺在我國同行面前的一項(xiàng)重要課題。根據(jù)我們的實(shí)踐與考察，僅就提高我國金剛石工具質(zhì)量的問題，提出一些看法。
1．為金剛石工具制造提供批量生產(chǎn)性能穩(wěn)定、粗顆粒、熱穩(wěn)定性好的高強(qiáng)度金剛石
金剛石的品級(jí)質(zhì)量、粒度和濃度對(duì)金剛石工具有決定性的作用。我國在金剛石合成方面，六面頂小噸位高強(qiáng)工藝已趨成熟，六面頂大噸位大腔體工藝不斷完善，兩面頂合成金剛石也初具規(guī)模，粉末觸媒合成、碳素、葉臘石塊原材料生產(chǎn)不斷完善。因此針對(duì)我國金剛石工具制造，批量合成性能穩(wěn)定、粗顆粒、熱穩(wěn)定性能好的高強(qiáng)金剛石是完全可能的。國外的金剛石公司，除推出SDA+、SDB、DSN、MBS、ISD系列外，De Beers針對(duì)中國市場(chǎng)推出BKI、BK30、BK60、BK70金剛石，韓國日進(jìn)公司推出六面頂合成的SDS系列金剛石，都值得我國同行借鑒。
2．采用強(qiáng)碳化物形成元素，提高金剛石把持力
提高金剛石鋸片切割效率與壽命的一個(gè)關(guān)鍵因素是提高胎體對(duì)金剛石的把持力。胎體對(duì)金剛石有玫陌殉至�，晋儙く就矒Q峁繽崖洌⒕哂兇畬蟮耐鉤齦叨齲懈釷狽胬�，效率高�?
提高金剛石把持力一般有以下三種方法：
(1)提高機(jī)械把持力。這是由于金屬粉末在燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生收縮，形成壓縮應(yīng)力把持住金剛石。壓縮應(yīng)力的產(chǎn)生是由于金剛石與胎體金屬熱膨脹系數(shù)不同，由于燒結(jié)時(shí)或晶體形成與長大引起體積變化所致。由于胎體屈服強(qiáng)度有限，故產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力與機(jī)械把持力有限。
(2)粉末中添加少量強(qiáng)碳化物形成元素如Cr、W、Mo等，由于其對(duì)金剛石潤濕性與親和力較好，燒結(jié)時(shí)在金剛石與胎體金屬界面上形成碳化物，實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛石的次金結(jié)合，有利于把持力的加強(qiáng)與提高。
(3)金剛石表面鍍覆一層強(qiáng)碳化物形成金屬元素如Cr、Ni、Ti、W等。這是近幾年來采用較多的工藝措施。為此燕山大學(xué)專門研制生產(chǎn)了三種型號(hào)的真空微蒸發(fā)鍍鈦設(shè)備。
根據(jù)國內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)研究與使用表明，金剛石鍍覆技術(shù)*為有效的使用條件與范圍是：
①適用于高品級(jí)金剛石，效果更為明顯；
②在純鉆胎體中對(duì)把持力的提高次序是：鍍Cr＞鍍Ti＞未鍍覆金剛石。
③MBS-960Cr2鍍鉻金剛石適用于Co基胎體、低鐵低青銅胎體和WC胎體。
④MBS-960Ti2鍍鈦金剛石適用于鉆青銅基胎體，鐵基胎體。
⑤在切割瀝青、養(yǎng)護(hù)混凝土(Green Concrete)和加強(qiáng)(鋼筋)混凝土鋸片中采用鍍鎢金剛石。
⑥鍍鎳金剛石適用于樹脂結(jié)合劑砂輪，其使用效果依次為：針刺形鍍鎳金剛石＞鍍鎳金剛石＞未鍍鎳金剛石。
⑦鍍銀金剛石適用于磨削碳化鎢硬質(zhì)合金工具用精密樹脂結(jié)合劑砂輪。因?yàn)殂y的價(jià)格不算十分昂貴，適于高精密磨削，其導(dǎo)熱性能好，適用于油冷磨削硬質(zhì)合金。同時(shí)銀是一種很好的潤滑劑，可減小砂輪與工件之間的摩擦，發(fā)熱量不大。
鍍覆強(qiáng)碳化物形成元素Ti、Ni、W、Cr等提高金剛石把持力，主要是由于：
①鍍覆金屬可防止金剛石在一定溫度、壓力與燒結(jié)時(shí)間條件下的氧化、石墨化以及鐵元素的熱蝕性。筆者對(duì)不同金屬鍍覆金剛石進(jìn)行TG(熱重)分析，發(fā)現(xiàn)金剛石在800℃左右即開始失重與石墨化。而鍍Ti、W、TiN等金剛石分別在900℃、925℃與940℃時(shí)才開始失重與石墨化。說明金剛石鍍覆金屬后有利于防止氧化與石墨化，能承受熱沖擊與熱分解。對(duì)高溫?zé)Y(jié)胎體有明顯的保護(hù)作用。
②鍍覆強(qiáng)碳化物元素在燒結(jié)條件下可在金剛石與胎體界面形成碳化物合金，有利于金剛石與胎體金屬的化學(xué)鍵合與冶金結(jié)合，大大提高胎體對(duì)金剛石的把持力，對(duì)鍍鎢金剛石進(jìn)行X射線分析，發(fā)現(xiàn)在金剛石表面已形成WC相。
③可提高金剛石的靜壓強(qiáng)度5％～20%。
④金剛石鍍覆金屬后，可提高金剛石的摩擦力，而后者有助于增加把持力。
3．采用超細(xì)粉末與預(yù)合金化粉末
在生產(chǎn)專用鋸片時(shí)，宜采用超細(xì)金屬粉末與預(yù)合金化粉末。金屬粉末細(xì)化有利于降低燒結(jié)溫度、提高硬度。采用預(yù)合金化粉末，可防止低熔點(diǎn)金屬過早流失與偏析，有利于燒結(jié)制品的彈性極限和屈服強(qiáng)度，增加對(duì)金剛石的把持力，還可降低燒結(jié)溫度與保溫時(shí)間。我國上海材料所、北京人工晶體所、長沙冶金材料所與中南工大粉冶所都在這方面做了大量工作。韓國在生產(chǎn)*鋸片時(shí)，廣泛使用BASF，UM，INCO，F(xiàn)um-tungstene, Kennametal等公司的超細(xì)粉末與預(yù)合金粉末。
4．在刀頭生產(chǎn)中推廣制粒工藝
制粒工藝在我國的硬質(zhì)合金、陶瓷生產(chǎn)中已廣泛地被采用，近年來在金剛石刀頭生產(chǎn)中也獲得了廣泛應(yīng)用與發(fā)展。粉末制粒的優(yōu)點(diǎn)是，金剛石的偏析減少，分布更為均勻，改善了刀頭的切割性能，增加粉末的流動(dòng)性，使容積式冷壓工藝應(yīng)用成為可能，普通冷壓工藝性更好，減少了粉塵對(duì)工人的危害。其缺點(diǎn)是增加了投資與工藝程序，制粒時(shí)要添加粘結(jié)劑，后者對(duì)焊接、燒結(jié)和胎體性能可能有不利的影響。各種制粒方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表3。
表3 各種制粒方法比較
噴霧法：優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量大，形狀均一。缺點(diǎn)：需清洗，不含金剛石，僅一種金屬，設(shè)備大。
滾動(dòng)法：優(yōu)點(diǎn)：易于操作，石蠟粘結(jié)性好，球形。缺點(diǎn)：制粒工藝不穩(wěn)定，含金剛石，制粒困難，需過篩。
擠壓篩分法：優(yōu)點(diǎn)：速度快，粘結(jié)劑用量少，易于操作。缺點(diǎn)：不含金剛石，需篩分，形狀不均一，合格率20％～40%。
手工篩分法：優(yōu)點(diǎn)：簡單，投資少，可含金剛石，生產(chǎn)量小。缺點(diǎn)：難以選擇粘結(jié)劑，所需勞動(dòng)繁重，形狀不規(guī)則。
壓力搓篩與滾動(dòng)法：優(yōu)點(diǎn)：工藝穩(wěn)定，易于清洗，可自動(dòng)化，可含金剛石，一次制粒量任選。缺點(diǎn)：難以選擇粘結(jié)劑，需用較多熔劑。
低速攪拌高速斬切法：優(yōu)點(diǎn)：可自動(dòng)化，粒度大小可人為控制。缺點(diǎn)：不含金剛石，一次制粒量不能太少，合格率70％～80%。
德國飛羽公司推出GA180、GA240制粒機(jī)，其制粒工藝由于混→加粘結(jié)劑攪拌→刮板搓篩→滾動(dòng)制粒構(gòu)成。采用此法使刀頭冷壓速度提高3倍，模具壽命提高1倍，冷壓成本降低2/3。
韓國迪愛克斯公司推出CA-10制粒機(jī)，其工藝由加粘結(jié)劑干混→外圓低速攪拌(25～28r/min)→中心高速斬切(2300～2800r/min)構(gòu)成。
為了制粒，德國研制了GB300、400、500型粘結(jié)劑，韓國使用Olycox，我國南京思尚科貿(mào)中心研制成的WS-120造粒劑為白色團(tuán)體球狀粉末，密度為1.068g/cm3，熱分解溫度320～350℃，燒結(jié)后殘留灰分＜0.01%，已取代進(jìn)口粘結(jié)劑，已在各金剛石工具廠得到廣泛應(yīng)用。
5．燒結(jié)工藝中推廣真空保護(hù)氣氛熱壓燒結(jié)工藝與設(shè)備
燒結(jié)是金剛石鋸片生產(chǎn)中一道關(guān)鍵工藝，它的好壞將影響鋸片的刀頭密度、硬度與切割性能，燒結(jié)設(shè)備的技術(shù)性能也影響鋸片生產(chǎn)成本、產(chǎn)品與質(zhì)量。*近我們對(duì)金剛石鋸片整體燒結(jié)爐進(jìn)行了調(diào)研，用幾種有代表性的爐型同時(shí)采用同一配方粉末進(jìn)行對(duì)比燒結(jié)試驗(yàn)，其結(jié)果表明：
(1)氫氣保護(hù)、無壓燒結(jié)并式爐與鐘罩爐適于生產(chǎn)低檔小尺寸鋸片，它單次產(chǎn)量大，但鋸片壽命較低；
(2)CSF500熱壓燒結(jié)爐，爐溫分布均勻，氮?dú)獗Ｗo(hù)加壓燒結(jié)鋸片硬度高，密度大。鋸切時(shí)鋒利、壽命長，可生產(chǎn)*鋸片，并能生產(chǎn)多規(guī)格多品種鋸片；
(3)RYL系列中頻氣氛保護(hù)熱壓燒結(jié)爐設(shè)計(jì)性能優(yōu)越，適于單一規(guī)格鋸片的大批量生產(chǎn)，但對(duì)于多品種的適應(yīng)性差，爐溫分布有待進(jìn)一步完善；
(4)SF500、ZBRY-2型燒結(jié)爐經(jīng)過完善后，是一種有發(fā)展前途的燒結(jié)設(shè)備。
6．金剛石繩鋸生產(chǎn)中采用熱等靜壓與高溫釬焊工藝
近十年來，金剛石繩鋸在采石與建筑工程中得到了創(chuàng)造性的應(yīng)用，使金剛石繩鋸從采石場(chǎng)到石材加工廠，從大塊切割到修整成形，從板材切割到異形制品的加工以及建筑工程中多種應(yīng)用，在世界范圍的石材切割中占有10%的份額，并且還有不斷增長的趨勢(shì)。在發(fā)展進(jìn)程中有幾個(gè)主要特點(diǎn)：
(1)串珠生產(chǎn)方法由電鍍單層與雙層金屬金剛石串珠，到熱壓燒結(jié)及高溫釬焊串珠，使繩鋸應(yīng)用范圍由大理石擴(kuò)大到花崗巖與混凝土。
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