金刚石干磨片中.金刚石与胎体金属(或合金)作为一种特殊的复合材料,二者之间在强度、硬度.弹性模量及结构等方面存在着较大的差异,特别是二者之间的界面能很高,使得绝大多数金属(或合金)都难以有效润湿与粘接金刚石.从而导致在使用过程中金刚石过早脱落,这不仅影响金刚石干磨片的使用性能,应用成本也会有较大增加”。因此,提高金刚石与胎体金属(合金)间的结合强度.充分发挥金刚石的作用,对于提高金刚石干磨片使用性能、降低使用成本具有重要的意义。

 

金刚石干磨片做为一种金属基复合材料。其界面结合力主要有三种":

(1)机械结合力.即胎体通过对金刚石的包镶和摩擦对金刚石起支撑作用。

 

(2)物理结合力.主要包括范德华力和氢键力。

(3)化学结合力.即界面上存在金属胎体与金刚石发生化学反应而生成的化学键。

 

之前的研究普遍认为机械结合力、物理结合力均太弱,不能牢固粘结金刚石,重点是提高金刚石与胎体金属(合金)间的化学结合力,因此金刚石表面金属化成为重点方向.通过各种方法在金刚石表面形成金属,合金、金属碳化物或它们的混合层,使金刚石表面具有金属的性质，从而达到提高界面结合能的目的”.因此，镀Ti.Cr、Mo.Ni等工艺研究得到较大发展。但我们在金刚石干磨片开发过程中发现,镀覆金刚石的应用效果并不统- - ,有时明显,有时不明显,部分情况下还会降低工具的性能,反而机械结合力并不像之前研究认为得那样作用很强。众所周知.相同配方的金刚石圆锯片,采用热压烧结后其寿命较冷压烧结明显提高,使用过程中顶刃金刚石脱落情况有明显改善,这说明胎体机械性能的提升对提高金刚石包镶能力效果十分明显。近来有部分研究也认为,金刚石表面金属化提高金刚石与胎体结合力的原因一部分是因为金刚石表面镀覆的金属扩散到金刚石周边的胎体中,使得该区域的硬度和耐磨性得到提高,该部分强化区域有利于提高胎体对金刚石的把持力.这实际也可以看做机械结合力提高的表现。因此,我们认为在当前各工具厂家普遍面临较大的成本压力的情况下,提高机械结合力是提高金刚石干磨片性能,降低成本的一个较为有效的方法,提高金刚石与金属(合金)胎体机械结合力,之前的研究大多都是针对胎体进行改进的,而本文中桂林恒锋科技发展有限公司的金刚石表面粗糙化技术却把方向放在了金刚石上,通过特殊物理化学法工艺处理,在金刚石表面做出了很多不光滑的小坑,使金刚石原来光滑的表面产生微观不平,这样可以增加金刚石的比表面积,有利于金属粉料的包镶,同时由于每个小坑的内表面都是粗糙的,进一-步加强了与胎体的啮合,在烧结时胎体可以更好地包镶金刚石.从而起到了强化与胎体机械结合的目的。

 

两种不同金刚石在电镜下的微观形貌可以看出二者表面之间有很大的差异,放大1800倍观察,可以清楚地看到金刚石表面小坑的形态。表面粗糙化金刚石的能谱图可以看出，经粗糙化处理的金刚石表面没有其他金属元素。