Perché aggiungere nichel agli utensili diamantati?

Le prestazioni degli utensili diamantati dipendono non solo dagli abrasivi diamantati stessi ma anche in larga misura dal legame metallico (matrice) che trattiene i diamanti. Il nichel, in quanto importante metallo di transizione, viene spesso aggiunto ai legami a base di rame-, cobalto-e ferro-. Svolge un ruolo unico nel migliorare il comportamento di sinterizzazione, il legame interfacciale, le proprietà meccaniche e le prestazioni alle alte-temperature.

 

1. Miglioramento del comportamento di sinterizzazione e lega

Il nichel ha un punto di fusione relativamente alto di 1455 gradi e il comportamento di sinterizzazione della sola polvere di nichel è solo moderato. Tuttavia, il nichel è mutuamente solubile con il rame e può legarsi bene con fasi leganti a base di rame-. Pertanto, l'aggiunta di nichel ai legami a base di rame- può formare soluzioni solide uniformi o fasi di lega, ottimizzare la microstruttura della matrice ed evitare la segregazione di componenti a basso punto di fusione-, migliorando così la densità e l'uniformità del corpo sinterizzato. Questo è molto importante per garantire la qualità complessiva della matrice dell'utensile diamantato.

2. Miglioramento della bagnabilità del legame con i materiali diamantati e scheletrati

Una certa quantità di nichel può migliorare la bagnabilità delle fasi di legame a base di rame-ai materiali scheletrici e al diamante. Una migliore bagnabilità significa che la fase di legame fuso può diffondersi più efficacemente sulle superfici del diamante e sulle particelle dello scheletro, formando un legame interfacciale più stretto dopo il raffreddamento. Ciò migliora la forza di tenuta della matrice sui diamanti e riduce la prematura estrazione dei diamanti-.

Vale la pena notare che il nichel stesso non reagisce prontamente con il carbonio sulla superficie del diamante e, ad alte temperature, il nichel esercita un'erosione relativamente debole sul diamante. Ciò significa che, pur migliorando la bagnabilità, il nichel non danneggia eccessivamente il diamante, il che aiuta a mantenere l'integrità e la capacità di taglio del diamante.

3. Riduzione della perdita di matrice durante la sinterizzazione

Il nichel può "assorbire" efficacemente lo stagno fuso e altre leghe liquide, riducendo la perdita di matrice durante la sinterizzazione. Nei legami contenenti metalli a basso punto di fusione-come lo stagno, la fase liquida può trasudare durante la sinterizzazione, causando segregazione della composizione, porosità e una matrice meno densa. Il nichel può dissolvere o adsorbire queste fasi liquide, mantenendole all'interno della matrice e mantenendo l'integrità e la stabilità compositiva del legame. Pertanto, il nichel viene spesso aggiunto ai legami a base di cobalto-e ferro-per migliorare il comportamento di sinterizzazione.

4. Fornire elevata resistenza, elevata tenacità e prestazioni ad alta-temperatura

Il nichel ha una tenacità particolarmente elevata, una resistenza e una durezza relativamente elevate, nonché una buona resistenza all'ossidazione e un certo grado di "durezza rossa". Queste proprietà rendono i leganti a base di nichel- adatti per utensili diamantati utilizzati in condizioni di carico pesante, come molatura, foratura e taglio pesanti. Il nichel può migliorare efficacemente la resistenza agli urti della matrice, rendendola meno soggetta a fratture o deformazioni.

Tuttavia, le obbligazioni a base di nichel- tendono ad avere una scarsa qualità. Questo perché l'elevata tenacità del nichel porta a un'usura della matrice relativamente lenta, quindi i grani di diamante usurati non cadono facilmente, riducendo così la capacità autoaffilante dell'utensile. Pertanto, il nichel viene solitamente combinato con altri elementi per bilanciare l'affilatura e la durata dell'utensile.

5. Ottimizzazione delle prestazioni complessive combinando con cobalto e ferro

Quando il nichel è adeguatamente combinato con cobalto e ferro, è possibile ottenere proprietà complete soddisfacenti, come elevata tenacità, bassa deformazione e moderata resistenza all'usura. L'aggiunta di nichel ai legami a base di cobalto- può migliorare il comportamento di sinterizzazione e la tenacità, mentre l'aggiunta di nichel ai legami a base di ferro- può migliorare la tenacità e la resistenza all'ossidazione, oltre a ridurre i costi. Regolando il rapporto Ni/Co/Fe, è possibile ottenere un buon equilibrio tra affilatura, durata e costi per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni di lavorazione.

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Conclusione

L'aggiunta di nichel agli utensili diamantati sfrutta principalmente la sua capacità di legarsi al rame, migliorare la bagnabilità del legame con il diamante e i materiali scheletrati, ridurre la perdita di fase liquida durante la sinterizzazione e fornire elevata tenacità, elevata resistenza e stabilità alle alte-temperature. Questi effetti migliorano collettivamente la forza di tenuta della matrice sui diamanti e la resistenza agli urti dell'utensile. Sebbene il nichel possa ridurre l’affilatura della matrice, una combinazione ragionevole con elementi come cobalto e ferro può ottenere prestazioni complessive ottimizzate, consentendo agli utensili diamantati di adattarsi a una gamma più ampia di condizioni di lavorazione.