1.技術(shù)在金剛石工具應(yīng)用問(wèn)題的提出

　　金剛石的高硬度和優(yōu)良物理機(jī)械性能使得金剛石工具成為加工各種堅(jiān)硬材料不可缺少的有效工具。胎體金屬基對(duì)金剛石的粘結(jié)性（胎體的包鑲能力）是影響金剛石工具使用壽命和性能的主要因素之一。由于金剛石與一般金屬和合金之間具有很高的界面能，致使金剛石顆粒不能為一般低熔點(diǎn)合金所浸潤(rùn)，粘結(jié)性*差，在傳統(tǒng)的制造技術(shù)中，金剛石顆粒僅靠胎體冷縮后產(chǎn)生的機(jī)械夾持力鑲嵌于胎體金屬基中。

    而沒(méi)有形成牢固的化學(xué)鍵結(jié)或冶金結(jié)合，導(dǎo)致金剛石顆粒在工作中易與胎體金屬基分離，大大降低了金剛石工具的壽命及性能水平。大部分孕鑲式工具中金剛石的利用率較低，大量昂貴的金剛石在工作中脫落流失于廢屑之中。林增棟等率先利用金剛石表面金屬化技術(shù)來(lái)賦予金剛石表面許多新的特性，如優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、熱穩(wěn)性好，改善其原有的理化性能，提高其對(duì)金屬或合金溶液的浸潤(rùn)性等。

　　金剛石表面金屬化問(wèn)題在上世紀(jì)70年代就引起了國(guó)內(nèi)外金剛石工具制造界的高度重視。不少人致力于在燒結(jié)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)金剛石表面金屬化的研究，在胎體材料中添加或在金剛石表面預(yù)粘上強(qiáng)碳化物金屬粉末（這種金剛石在未加熱前，并未與鍍層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只能屬于金剛石包衣），以期望它們?cè)跓Y(jié)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)金剛石的化學(xué)鍵結(jié)合。盡管文獻(xiàn)已論證了一些金屬例如鎢（未被氧化）在較低溫度下
（800℃左右）就能在金剛石表面形成WC層。

    但從實(shí)現(xiàn)金剛石表面預(yù)金屬化所用的工藝來(lái)看，需在真空條件下、600℃以上加熱1小時(shí)才能得到理想的結(jié)合力。以目前常用的孕鑲金剛石切削工具的燒結(jié)條件來(lái)看，在非真空或低真空中不超過(guò)900℃加熱5分鐘左右，是不大可能使金剛石表面生成金屬化層的。因?yàn)闊o(wú)論活性金屬原子（Ti、V、Cr等）向金剛石表面富集還是界面反應(yīng)達(dá)到結(jié)合劑與金剛石冶金結(jié)合都是原子擴(kuò)散過(guò)程，根據(jù)熱壓所用溫度及這樣短的時(shí)間內(nèi)，這個(gè)過(guò)程是*不充分的。在固相燒結(jié)條件下(有時(shí)有少量低強(qiáng)度低熔點(diǎn)的金屬或合金液相)，胎體對(duì)金剛石的化學(xué)鍵結(jié)或冶金結(jié)合力是十分弱的或根本不會(huì)形成。

　　金剛石表面預(yù)金屬化并非*終目的，而僅是期望與胎體金屬實(shí)現(xiàn)化學(xué)冶金結(jié)合的措施之一。鍍覆后的金剛石在燒結(jié)成鋸（鉆）齒后，其折斷面上暴露出的金剛石均失去了鍍層，而脫落了金剛石的殘留坑表面十分光滑，這種現(xiàn)象似乎說(shuō)明了金剛石與胎體還未能達(dá)到化學(xué)包鑲的水平。因而即使實(shí)現(xiàn)了金剛石的表面預(yù)金屬化，傳統(tǒng)的固相粉末冶金燒結(jié)法也不可能實(shí)現(xiàn)金剛石與胎體材料間的牢固結(jié)合。

　　上個(gè)世紀(jì)八十年代末，人們開(kāi)始探索釬焊技術(shù)用于金剛石工具制作。采用在金剛石表面鍍覆某些過(guò)渡族元素（如Ti、Cr、W等），并與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在表面形成碳化物。通過(guò)這層碳化物的作用，金剛石、結(jié)合劑、基體三者就能通過(guò)釬焊實(shí)現(xiàn)牢固的化學(xué)冶金結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)真正的金剛石表面金屬化，這就是金剛石釬焊的原理。從已發(fā)表的*和文章中可以看出，該技術(shù)可使金剛石*大出刃值達(dá)到粒徑的2/3，工具壽命提高3倍以上，而常規(guī)下該值不足1/3，允許出刃值可用開(kāi)刃作業(yè)達(dá)穩(wěn)定出刃值時(shí)來(lái)獲取。所以，采用釬焊技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)胎體金屬(釬料)與母體材料—金剛石和鋼基體之間的牢固結(jié)合。

   2.釬焊技術(shù)在金剛石工具應(yīng)用中存在的問(wèn)題

　　金剛石釬焊時(shí)存在著許多急需解決的難點(diǎn)：

   ①要求釬料對(duì)金剛石和胎體有良好浸潤(rùn)性和結(jié)合強(qiáng)度；

   ②釬焊材料及釬焊工藝的選擇要保證金剛石的穩(wěn)定性，以減少或避免釬料對(duì)金剛石的侵蝕；

   ③由于金剛石和金屬基體的熱膨脹系數(shù)差異較大，因而焊接殘余應(yīng)力也較大，降低接頭的強(qiáng)度；

   ④釬料的熔點(diǎn)要高于金剛石工具的工作溫度，所以應(yīng)尋找熔點(diǎn)較低并與金剛石膨脹系數(shù)接近的金屬（合金）材料作為釬料，再考慮加入某些活性元素以改善對(duì)金剛石的浸潤(rùn)性和親和性，達(dá)到既能粘結(jié)金剛石又能滿足胎體機(jī)械性能的目的。此外，金剛石表面金屬化的實(shí)現(xiàn)方式、表面金屬與釬料的匹配和選擇、釬劑和氣體介質(zhì)的選擇等關(guān)鍵技術(shù)還需進(jìn)一步成熟和優(yōu)化。

　　金剛石工具的使用效率與壽命除取決于金剛石磨粒被鑲嵌的牢固程度外，還與胎體的耐磨性有關(guān)。胎體本身強(qiáng)度的高低、金剛石在胎體中的分布狀態(tài)、金剛石的濃度等都會(huì)對(duì)胎體的耐磨性產(chǎn)生影響，所以，如何使胎體達(dá)到理想的狀態(tài)也是今后工作中值得注意的問(wèn)題。

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　釬焊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)金剛石、結(jié)合劑（釬焊合金材料）和金屬基體界面化學(xué)冶金結(jié)合，具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。由于界面上的結(jié)合強(qiáng)度高，所以僅需很薄的結(jié)合劑厚度就足以牢固地把持住磨粒，其裸露高度可達(dá)70%～80%，使磨料的利用更加充分，大大提高了工具的壽命和加工效率。

    與傳統(tǒng)技術(shù)相比，金剛石工具的允許*大出刃值可增加50%以上，在工具的功耗不增或有所降低的條件下，單位體積上工件材料的金剛石耗量減少一半以上。與電鍍工具相比，也顯示了無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)?？傊F焊技術(shù)在金剛石工具制造過(guò)程中有著很好的發(fā)展前景，應(yīng)盡快使這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。