Роль кобальтового порошка в алмазных инструментах

Кобальтовый порошок — основной легирующий компонент для высокоэффективных-матриц алмазных инструментов. Часто в сочетании с железом, медью, никелем и оловом он широко используется в требовательных областях применения,-таких как высококачественные-гранитовые шлифовальные блоки, подложки PDC, коронки для колонкового сверления по железобетону и сегменты пил для твердых-камней-, служащие важным порошком для балансировки износостойкости, прочности и удержания алмаза.

 

 

1. Превосходная смачивающая способность алмаза, значительно улучшающая удерживание
Кобальт проявляет лучшую смачиваемость алмазом при высоких температурах, чем железо или медь. Во время спекания в горячем-прессе кобальт плотно инкапсулирует частицы алмаза, образуя прочную межфазную связь, которая эффективно предотвращает преждевременную потерю алмаза.
В одинаковых условиях составы на основе кобальта-менее склонны к «высыпанию алмаза», что позволяет алмазу полностью использовать свой режущий потенциал и значительно продлевает срок службы инструмента. В сочетании с алмазами с титановым-покрытием эффект межфазного соединения еще больше усиливается.

2. Баланс между твердостью матрицы, износостойкостью и ударной вязкостью (самое уникальное преимущество кобальта).
Железный порошок обеспечивает высокую твердость, но умеренную прочность; медный порошок обеспечивает хорошую прочность, но плохую износостойкость;
Кобальт позволяет одновременно достичь превосходной износостойкости и ударной вязкости.

• Умеренное увеличение содержания кобальта повышает износостойкость матрицы, позволяя ей выдерживать непрерывное измельчение о кварцевые заполнители и твердые породы;
• В отличие от составов с высоким-железом, он не становится чрезмерно хрупким; таким образом, сегменты и шлифовальные блоки с меньшей вероятностью растрескаются или потеряют зубья при столкновении с арматурой или периодических ударах.
• Следовательно, это предпочтительный компонент добавки для буровых долот и расходных материалов для свайных фундаментов, используемых при работе с твердым гранитом.

 

3. Улучшение характеристик спекания и увеличение плотности матрицы.
Кобальт обладает превосходной спекающей активностью; он облегчает жидкофазное спекание- для достижения порошковой металлургической связи при более низких температурах и образует твердые растворы для упрочнения матрицы.
Частицы порошка кобальта обычно имеют хлопьевидную или дендритную форму, что приводит к сильному механическому сцеплению и высокой прочности неспеченного прессования. После спекания матрица демонстрирует минимальную пористость и плотную однородную микроструктуру, что обеспечивает более высокую стабильность характеристик готового продукта от одной партии к другой.

 

4. Превосходные механические свойства при высоких-температурах; устойчив к высоко-размягчению и графитизации при высоких температурах
Матрицы на основе меди-предрасположены к пластическому размягчению под воздействием высоких температур, вызванных постоянным трением; составы с высоким-железом имеют тенденцию выделять тепло, которое способствует графитизации алмаза.
Матрицы на основе кобальта-лучше сохраняют прочность при высоких температурах; они устойчивы к реологической полировке во время-непрерывного шлифования в тяжелых условиях, тем самым уменьшая пассивацию рабочей-лицевой поверхности и проскальзывание. Они также уменьшают деградацию алмазов при высоких-температурах, что делает их пригодными для длительной-непрерывной обработки.

 

5. Хорошая химическая стабильность; снижает загрязнение поверхности плиты
Оксиды кобальта не образуют обширных желтовато-коричневых пятен ржавчины. По сравнению с составами с высоким-железным порошком риск появления желтых пятен или пятен ниже при обработке светлого-гранита или других светлых-каменных материалов.

 

 

 

Ключевые факторы, которые следует учитывать при разработке рецептуры
1 Высокие затраты на сырье

• Кобальт – стратегический цветной металл-, стоимость которого намного превышает стоимость порошков железа или меди. Затраты на производство всех-кобальтовых матриц чрезвычайно высоки, что делает их непригодными для широкого использования на массовом-рынке инженерных расходных материалов; их обычно добавляют в небольших количествах в качестве легирующих модификаторов.

 

2 Чрезмерное содержание кобальта приводит к слишком твердой матрице и снижению самозаточки-

• С увеличением доли кобальта износостойкость матрицы чрезмерно возрастает и скорость расхода замедляется; это препятствует своевременному обнажению свежих режущих кромок алмаза, что приводит к пассивации и вялой резке. Медь и олово часто добавляют для корректировки характеристик самозаточки-.

 

3 Ультра-мелкий порошок кобальта очень склонен к окислению.

• Ультра-мелкий порошок кобальта обладает высокой реакционной способностью и легко окисляется при контакте с воздухом во время хранения и смешивания. Оксиды кобальта ухудшают металлургическую связь, что приводит к снижению прочности матрицы и увеличению пористости; следовательно, производство требует более строгого контроля за средой смешивания и защитной атмосферой.

 

 

1. Флоккулянтный электролитический порошок кобальта: отраслевой стандарт; характеризуется высокой удельной поверхностью, высокой спекающей активностью и хорошей формуемостью. Он имеет относительно низкую текучесть и подходит для обычных шлифовальных сегментов и сверл, получаемых методом горячего-прессования.
2. Сферически распыленный порошок кобальта: отличная сыпучесть, что делает его совместимым с полностью автоматизированными производственными линиями непрерывного формования; однако его спекающая активность ниже, чем у электролитического кобальта.

(Компания HuiceTools поставляет высокопроизводительные-сверла по железобетону и сегменты с формулой с высоким содержанием кобальта.)

 

 

 

• Матрица для высокотехнологичных-сверл по железобетону и фрез для твердых-пород PDC: высокое содержание кобальта, приоритет ударопрочности, высокой износостойкости и сильного удержания алмаза.
• Сегменты грубой шлифовки для гранита (на металлической-связке) и высококачественных-экспортных абразивных материалов для камня: система со средним содержанием кобальта (Co+Fe+Cu+Sn), обеспечивающая баланс стойкости инструмента и остроты.
• Шлифовальные сегменты для мрамора, элитного камня и более мягких камней: низкое или нулевое содержание кобальта; использует медные-оловянные системы, обеспечивающие возможность самозаточки-при одновременном контроле производственных затрат.
• Экономичные инженерные расходные материалы: в основном на основе железа-с небольшим количеством кобальта в качестве модифицирующей добавки, что позволяет избежать высоких затрат, связанных со всеми-составами кобальта.

 

Краткое резюме

• Основная роль кобальтового порошка: высокоэффективный-упрочняющий компонент, который улучшает удержание алмаза, балансирует износостойкость и прочность, а также улучшает высоко-температурную стабильность матрицы.
• Ключевые преимущества: хорошая смачиваемость, ударопрочность, сбалансированные характеристики износа и снижение потерь алмаза.
• Основные ограничения: Высокие затраты на сырье; чрезмерное добавление может помешать самозаточке матрицы.
• Стандартный-отраслевой подход: добавление соответствующего количества кобальта в систему на основе железа-меди для достижения повышения общей производительности матрицы при минимально возможных затратах.