Почему марганец добавляют в алмазные инструменты?

Почему марганец добавляют в алмазные инструменты

В алмазных инструментах функция металлической связки (матрицы) состоит в том, чтобы удерживать алмазные частицы и изнашиваться с соответствующей скоростью во время использования, обеспечивая непрерывную доступность свежих алмазных режущих кромок. Хотя марганец обычно используется в небольших количествах в качестве легирующего элемента, он играет решающую роль в связующих системах на основе меди, железа, вольфрама и карбида вольфрама. Основная цель добавления марганца — улучшить характеристики спекания, межфазное соединение и механические свойства без повреждения алмазов или ухудшения других показателей производительности матрицы.

(элемент марганца)

 

 

I. Значительное снижение температуры спекания связующих фаз на основе меди-

Марганецимеет температуру плавления 1246 градусов и обладает высокой твердостью и прочностью, сравнимой с железом. Он демонстрирует хорошую взаимную растворимость с медью; в частности, сплав Cu-Mn с содержанием марганца 33,7% имеет температуру плавления всего 871 градус. Эта характеристика позволяет марганцу значительно снизить температуру спекания фаз связующего на основе меди-.

Для алмазных инструментов снижение температуры спекания дает ряд преимуществ:

1. Снижение риска графитизации, окисления или термического повреждения алмаза при высоких температурах;
2. Снижение энергопотребления и повышение экономической эффективности-процессов;
3. Содействие формированию более плотной и однородной микроструктуры матрицы.

Таким образом, добавление соответствующего количества марганца в связующие на основе меди- обеспечивает эффективное спекание при более низких температурах, балансируя защиту алмаза и уплотнение матрицы.

 

II. Улучшение смачиваемости связующих на основе меди-каркасных материалов и алмазов

Марганец повышает смачиваемость связующих-на основе меди относительно скелетных материалов и алмазов. Улучшенная смачиваемость позволяет жидкой фазе связующего более эффективно распределяться по поверхностям скелетных частиц и алмазов во время спекания, что приводит к более прочному межфазному соединению при охлаждении. Это непосредственно усиливает удержание алмазов матрицей, уменьшая преждевременную потерю алмазов во время использования и тем самым продлевая срок службы инструмента и повышая стабильность резания.

 

III. Хорошая совместимость с железом, подходит для связующих на-железной основе.

Марганец также демонстрирует отличную совместимость с железом. Добавление марганца в связующие матрицы-на основе железа дает следующие преимущества:

1. Марганец образует с железом твердый раствор замещения, что приводит к упрочнению твердого раствора, что увеличивает прочность и твердость матрицы;
2. Он умеренно улучшает пластичность матрицы-на основе железа, одновременно снижая хрупкость;
3. Марганец связывает кислород, тем самым уменьшая проблемы окисления в процессе спекания связки на основе железа-.

Следовательно, в системах на основе железа-марганец служит не только упрочняющим элементом, но и вспомогательным раскислителем и упрочнителем.

 

IV. Раскисляющий эффект, особенно со значительными синергическими результатами вместе с алюминием и кремнием.

Марганец обладает присущими ему раскисляющими свойствами. Его раскисляющая способность значительно увеличивается, если он присутствует вместе с алюминием (Al) и кремнием (Si). При спекании алмазных инструментов присутствие кислорода может привести к образованию оксидных включений и пористости внутри матрицы, а также к межфазному ослаблению. Раскисляющее действие марганца помогает очистить матрицу, улучшить качество спекания, а также улучшить плотность матрицы и механические свойства.

 

 

V. Повышение прочности и износостойкости для выдерживания ударных нагрузок.

Сплавы с высоким-марганцем обычно обладают превосходной вязкостью и износостойкостью. Поэтому алмазный инструмент с высоким содержанием марганца способен выдерживать ударные нагрузки в процессе работы. Эта ударопрочность особенно важна для инструментов, используемых при прерывистой резке, тяжелом-шлифовании или сверлении, поскольку она помогает свести к минимуму растрескивание матрицы и преждевременную потерю алмаза.

 

VI. Ограничения по марганцу и рекомендации по использованию

Несмотря на вышеперечисленные преимущества, использование марганца в алмазном инструменте требует строгого контроля из-за ряда существенных ограничений:

1. Порошок марганца легко окисляется, и после окисления его трудно восстановить. Это усложняет хранение, смешивание и спекание порошков, а также увеличивает риск внесения оксидных примесей.
2. При высоких температурах марганец способствует графитизации алмаза. Это повреждает алмаз, тем самым снижая режущую способность и срок службы инструмента.
3. Марганец имеет тенденцию снижать тепло- и электропроводность связующей матрицы. Это может быть вредно для инструментов, которым требуется эффективное рассеивание тепла или электропроводность.

По этим причинам марганец обычно используется с осторожностью при разработке практических рецептур:

• Обычно его добавляют в составы на основе W- или WC- для снижения температуры спекания связующей фазы на основе меди- и улучшения сцепления со скелетной фазой;
• Дозировка обычно не превышает 5%, чтобы избежать значительного ухудшения свойств алмаза и матрицы;
• Его также иногда добавляют к связующим на основе железа- для удаления кислорода, умеренного улучшения пластичности и упрочнения матрицы за счет образования твердых растворов замещения.

(Huicetools поставляет высококачественные алмазные шлифовальные башмаки для пола с держателем замка Redi-)

 

 

Заключение
Добавление марганца в алмазный инструмент в первую очередь усиливает его способность снижать температуру спекания фаз связующего-на основе меди, улучшать смачиваемость скелетными материалами и алмазом, поглощать кислород и обеспечивать упрочнение твердого-раствора. Кроме того, марганец повышает прочность матрицы и износостойкость, позволяя инструменту лучше выдерживать ударные нагрузки.

 

Однако, поскольку марганец легко окисляется, может способствовать графитизации алмаза при высоких температурах и снижает тепло- и электропроводность матрицы, его использование строго ограничено-обычно не более чем 5 %-и в основном ограничено конкретными системами, такими как составы на основе W-или WC-. Разумное использование марганца позволяет достичь оптимального баланса между защитой алмаза, улучшением качества спекания и повышением общей производительности инструмента.