Tipi di materiali d'apporto per brasatura utilizzati per la brasatura di utensili diamantati

La tecnologia della brasatura del diamante si riferisce a una tecnica che utilizza un materiale di apporto in grado di reagire chimicamente con le particelle abrasive di diamante e formare un legame metallurgico con il substrato di acciaio. Esistono vari tipi di processi di brasatura al diamante, che possono essere classificati in brasatura laser, brasatura a induzione e brasatura ad alta-temperatura, a seconda del metodo di riscaldamento.

 

 

Il principio della brasatura degli utensili diamantati è quello di utilizzare elementi con elevata affinità per il carbonio (come Ti, Cr e Zr) per subire una reazione chimica durante la brasatura, formando carburi e ottenendo così un legame metallurgico tra il diamante, il metallo d'apporto e il substrato. Per gli utensili diamantati brasati, la scelta del metallo d'apporto determina direttamente le prestazioni dell'utensile diamantato brasato.

 

 

I comuni materiali per brasatura dei metalli sono difficili da bagnare e da stendere sulla superficie del diamante. Mentre il nichel fuso presenta un angolo di bagnatura relativamente piccolo sulla superficie del diamante alle alte temperature, il rame non bagna la superficie del diamante alle alte temperature. Tuttavia, l'aggiunta di titanio al rame migliora significativamente la bagnabilità delle leghe a base di rame-sulla superficie del diamante.

 

Attualmente, i materiali per brasatura utilizzati per gli utensili diamantati possono essere sostanzialmente classificati in:

materiali per brasatura in lega ad alto-punto di fusione-a base principalmente di nichel (ad esempio Ni-Cr) e materiali per brasatura in lega a basso-punto di fusione-a base principalmente di argento e rame (ad esempio Cu-Sn-Ti, Ag-Cu-Ti e Ag-Cu-Cr).

 

 

 

Rispetto alle leghe per brasatura a base di nichel-e a base di rame-, le leghe per brasatura a base di argento-hanno temperature di fusione più basse e buone proprietà di bagnatura e diffusione. Le leghe di argento-rame-titanio hanno basse temperature liquidus, che sono più favorevoli per la produzione di utensili diamantati. L'aggiunta di una piccola quantità di particelle di titanio all'argento metallico può migliorare l'effetto di brasatura; l'elemento attivo titanio reagisce con il carbonio nel diamante per formare carburo di titanio (TiC). Tuttavia, a causa del prezzo elevato dell'argento e dei requisiti di alto vuoto per il titanio, il costo della brasatura è elevato; allo stesso tempo, questa lega per brasatura ha una forza di tenuta sul diamante relativamente debole, rendendolo incline al distacco durante il funzionamento. Pertanto la sua applicazione nella brasatura di utensili diamantati non è molto diffusa. Le leghe per brasatura a base di argento-vengono spesso utilizzate in situazioni speciali che richiedono una bassa resistenza all'usura.

 

 

Il rame è un metallo utilizzato nei cavi e ha una buona resistenza alla corrosione. Il rame metallico è stato ampiamente utilizzato nell’industria energetica e chimica, ma il suo costo elevato ne ha, in una certa misura, limitato la portata. Le leghe per brasatura a base di rame-si dividono principalmente in rame-stagno-titanio e rame-stagno-zirconio-titanio. Secondo il diagramma di stato della lega metallica Cu-C, la solubilità dell'elemento C in Cu è quasi zero. Pertanto, il rame metallico viene generalmente miscelato con altri metalli per creare leghe di brasatura miste per migliorare la resistenza del giunto brasato. A causa della temperatura di fusione relativamente elevata del rame, la temperatura di brasatura richiesta è elevata e ciò può causare la grafitizzazione del diamante. L'aggiunta di stagno può ridurre la temperatura di reazione e risparmiare sui costi. Nelle aree con buoni ambienti di lavoro e bassi requisiti di resistenza all'usura, è possibile selezionare leghe per brasatura a base di rame-o argento-per ridurre il grado di grafitizzazione del diamante.

 

 

Le leghe per brasatura a base di nichel-hanno elevata durezza, buona resistenza alla corrosione, buona resistenza all'usura e buone prestazioni alle alte-temperature e sono state ampiamente utilizzate nel campo aerospaziale. Fin dalla loro nascita, le leghe per brasatura a base di nichel- sono state sottoposte ad un'ampia ricerca di base e applicata, e anche il loro sviluppo commerciale ha ricevuto notevole attenzione. Le leghe Ni-Cr sono le leghe per brasatura comunemente utilizzate per gli utensili diamantati. Utilizzando leghe per brasatura a base di nichel-per la brasatura di utensili diamantati, i due si completano a vicenda i vantaggi e gli utensili possono essere utilizzati in applicazioni di taglio, molatura e foratura ad alta resistenza-.

 

 

 

A causa della crescente difficoltà nella lavorazione dei materiali, le leghe per brasatura originali a base di argento-, rame-e nichel-utilizzate nella produzione di utensili diamantati non possono più soddisfare i requisiti di lavorazione più elevati, come aumentare la resistenza dell'utensile mantenendone la resistenza nelle condizioni di brasatura esistenti o ridurre lo stress interno dell'utensile. Molti studiosi hanno proposto il concetto di leghe per brasatura composite, migliorando ulteriormente le prestazioni degli utensili brasati aggiungendo particelle dure o morbide alla lega per brasatura: l'aggiunta di particelle ceramiche Al2O3 di dimensioni nano- e micron-alla lega per brasatura Ag-Cu-Ti aumenta la resistenza del giunto brasato e aiuta a migliorare la resistenza all'usura dell'utensile; l'aggiunta di particelle μ-TiC alla lega per brasatura composita Ag-Cu-Ti migliora la resistenza all'usura della lega per brasatura e del diamante e previene la formazione di crepe nella mola diamantata durante la brasatura; aggiungendo diverse quantità di Hf per migliorare la lega per brasatura priva di Ni-Cr-Si-Cu-Sn boro-si raggiunge lo scopo di abbassare il punto di fusione della lega per brasatura e affinare la struttura del grano.

 

Vantaggi e svantaggi di diversi materiali per brasatura

 

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Riferimento:

• "Analisi dei materiali di saldatura per la brasatura delle particelle di molatura del diamante" Hou Miao
• "Sviluppo della brasatura e della saldatura per diffusione nella produzione di utensili diamantati" Li Shengnan