การประสานของกราไฟต์และโพลีคริสตัลไลน์เพชร

(1) ลักษณะการประสาน ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการประสานกราไฟต์และเพชรโพลีคริสตัลลีนนั้นคล้ายกันมากกับปัญหาที่พบในการประสานเซรามิกเมื่อเทียบกับโลหะ วัสดุประสานเป็นวัสดุกราไฟท์เปียกและเพชรโพลีคาร์บอเนตได้ยาก และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนแตกต่างจากวัสดุโครงสร้างทั่วไปอย่างมากทั้งสองได้รับความร้อนโดยตรงในอากาศ และการเกิดออกซิเดชันหรือคาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 400 ℃ดังนั้นต้องใช้การประสานแบบสุญญากาศและระดับสุญญากาศต้องไม่น้อยกว่า 10-1 ปาสกาลเนื่องจากความแรงของทั้งสองไม่สูง หากเกิดความเค้นจากความร้อนระหว่างการประสาน อาจเกิดรอยแตกได้พยายามเลือกโลหะเติมประสานที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำและควบคุมอัตราการหล่อเย็นอย่างเคร่งครัดเนื่องจากพื้นผิวของวัสดุดังกล่าวไม่เปียกง่ายด้วยโลหะฟิลเลอร์ประสานธรรมดา ชั้น 2.5 ~ 12.5um หนา W Mo และองค์ประกอบอื่น ๆ สามารถวางบนพื้นผิวของวัสดุกราไฟท์และเพชรคริสตัลไลน์โดยการปรับเปลี่ยนพื้นผิว (เคลือบสูญญากาศ , ไอออนสปัตเตอร์, การพ่นด้วยพลาสม่า และวิธีการอื่นๆ) ก่อนประสานและสร้างคาร์ไบด์ที่สอดคล้องกัน หรือสามารถใช้โลหะฟิลเลอร์ประสานที่มีกิจกรรมสูงได้

กราไฟต์และเพชรมีหลายเกรด ซึ่งมีขนาดอนุภาค ความหนาแน่น ความบริสุทธิ์ และด้านอื่นๆ แตกต่างกัน และมีลักษณะการประสานที่แตกต่างกันนอกจากนี้ หากอุณหภูมิของวัสดุเพชรคริสตัลไลน์เกิน 1,000 ℃ อัตราการสึกหรอของคริสตัลไลน์จะเริ่มลดลง และอัตราส่วนการสึกหรอจะลดลงมากกว่า 50% เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1200 ℃ดังนั้น เมื่อเพชรประสานสุญญากาศ ต้องควบคุมอุณหภูมิการประสานต่ำกว่า 1200 ℃ และระดับสุญญากาศต้องไม่น้อยกว่า 5 × 10-2Pa

(2) ทางเลือกของโลหะฟิลเลอร์ประสานนั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานและการประมวลผลพื้นผิวเป็นหลักเมื่อใช้เป็นวัสดุทนความร้อน ให้เลือกโลหะประสานที่มีอุณหภูมิในการประสานสูงและทนความร้อนได้ดีสำหรับวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี จะเลือกใช้โลหะเติมประสานที่มีอุณหภูมิในการประสานต่ำและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีสำหรับกราไฟต์หลังการชุบเคลือบผิวโลหะ สามารถใช้บัดกรีทองแดงบริสุทธิ์ที่มีความเหนียวสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีบัดกรีแข็งที่ใช้เงินและทองแดงมีความสามารถในการเปียกและการไหลที่ดีของกราไฟต์และเพชร แต่อุณหภูมิการบริการของข้อต่อประสานนั้นยากเกินกว่า 400 ℃สำหรับส่วนประกอบกราไฟท์และเครื่องมือเพชรที่ใช้ระหว่าง 400 ℃ ถึง 800 ℃ มักใช้ฐานทองคำ ฐานแพลเลเดียม ฐานแมงกานีส หรือโลหะฟิลเลอร์ฐานไทเทเนียมสำหรับข้อต่อที่ใช้ระหว่าง 800 ℃ ถึง 1000 ℃ ต้องใช้โลหะที่มีนิกเกิลเป็นพื้นฐานหรือเป็นส่วนผสมของดอกสว่านเมื่อใช้ส่วนประกอบกราไฟท์ที่สูงกว่า 1,000 ℃ สามารถใช้โลหะฟิลเลอร์โลหะบริสุทธิ์ (Ni, PD, Ti) หรือโลหะผสมฟิลเลอร์ที่มีโมลิบดีนัม โมลิบดีนัม โมทา และองค์ประกอบอื่นๆ ที่สามารถสร้างคาร์ไบด์ที่มีคาร์บอนได้

สำหรับกราไฟต์หรือเพชรที่ไม่มีการปรับสภาพพื้นผิว สามารถใช้โลหะฟิลเลอร์แบบแอคทีฟในตารางที่ 16 สำหรับการประสานโดยตรงได้โลหะฟิลเลอร์ส่วนใหญ่เป็นโลหะผสมแบบไบนารีหรือไททาเนียมที่มีพื้นฐานเป็นไททาเนียมไททาเนียมบริสุทธิ์ทำปฏิกิริยารุนแรงกับกราไฟท์ ซึ่งสามารถสร้างชั้นคาร์ไบด์ที่มีความหนามาก และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นค่อนข้างแตกต่างจากกราไฟต์ซึ่งทำให้เกิดรอยแตกได้ง่าย จึงไม่สามารถใช้เป็นตัวประสานได้การเติม Cr และ Ni ลงใน Ti สามารถลดจุดหลอมเหลวและปรับปรุงความเปียกชื้นด้วยเซรามิคTi เป็นโลหะผสมแบบไตรภาค ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วย Ti Zr โดยมีการเพิ่ม TA, Nb และองค์ประกอบอื่นๆมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ ซึ่งสามารถลดความเครียดจากการประสานโลหะผสมแบบไตรภาคที่ประกอบด้วย Ti Cu เป็นหลักเหมาะสำหรับการประสานของกราไฟท์และเหล็กกล้า และข้อต่อมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง

ตารางที่ 16 ประสานโลหะฟิลเลอร์สำหรับการประสานกราไฟต์และเพชรโดยตรง

(3) กระบวนการประสาน วิธีการประสานของกราไฟท์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท หนึ่งคือการประสานหลังจากการชุบผิวโลหะ และอีกวิธีหนึ่งคือการประสานโดยไม่มีการรักษาพื้นผิวไม่ว่าจะใช้วิธีใด การเชื่อมต้องได้รับการปรับสภาพก่อนการประกอบ และพื้นผิวที่ปนเปื้อนของวัสดุกราไฟท์จะต้องเช็ดทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์หรืออะซิโตนในกรณีของการประสานผิวโลหะ จะต้องชุบชั้นของ Ni, Cu หรือชั้นของ Ti, Zr หรือโมลิบดีนัม disilicide บนพื้นผิวกราไฟท์โดยการพ่นพลาสมา และจากนั้นจะใช้โลหะฟิลเลอร์ที่มีทองแดงหรือโลหะฟิลเลอร์ที่มีเงินเป็นหลักในการประสาน .การประสานโดยตรงกับบัดกรีแบบแอคทีฟเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบันสามารถเลือกอุณหภูมิในการประสานได้ตามการบัดกรีที่ระบุในตารางที่ 16 สามารถจับตัวประสานที่กึ่งกลางของข้อต่อประสานหรือใกล้ปลายด้านหนึ่งเมื่อประสานกับโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง Mo หรือ Ti ที่มีความหนาระดับหนึ่งสามารถใช้เป็นชั้นบัฟเฟอร์ระดับกลางได้ชั้นทรานซิชันสามารถทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติกในระหว่างการให้ความร้อนประสาน ดูดซับความเค้นจากความร้อน และหลีกเลี่ยงการแตกร้าวของกราไฟท์ตัวอย่างเช่น Mo ถูกใช้เป็นข้อต่อทรานซิชันสำหรับการประสานสุญญากาศของส่วนประกอบกราไฟต์และเฮสเทลลินบัดกรี B-pd60ni35cr5 ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของเกลือหลอมเหลวและการแผ่รังสีที่ดีอุณหภูมิในการประสานคือ 1260 ℃และอุณหภูมิจะถูกเก็บไว้เป็นเวลา 10 นาที

เพชรธรรมชาติสามารถเชื่อมประสานโดยตรงกับ b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 และบัดกรีแบบแอคทีฟอื่นๆการประสานจะต้องดำเนินการภายใต้สุญญากาศหรือการป้องกันอาร์กอนต่ำอุณหภูมิในการประสานไม่ควรเกิน 850 ℃ และควรเลือกอัตราการให้ความร้อนที่เร็วขึ้นเวลาในการตรึงที่อุณหภูมิประสานไม่ควรนานเกินไป (โดยทั่วไปประมาณ 10 วินาที) เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของชั้น Tic อย่างต่อเนื่องที่ส่วนต่อประสานเมื่อประสานเหล็กเพชรและโลหะผสม ควรเพิ่ม interlayer พลาสติกหรือชั้นโลหะผสมที่มีการขยายตัวต่ำสำหรับการเปลี่ยนแปลงเพื่อป้องกันความเสียหายของเม็ดเพชรที่เกิดจากความเครียดจากความร้อนมากเกินไปเครื่องมือกลึงหรือเครื่องมือคว้านสำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษผลิตขึ้นโดยกระบวนการประสาน ซึ่งประสานเพชรอนุภาคขนาดเล็ก 20 ~ 100 มก. เข้ากับตัวเหล็ก และความแข็งแรงของข้อต่อของข้อต่อประสานถึง 200 ~ 250mpa

เพชรคริสตัลไลน์สามารถเชื่อมประสานด้วยเปลวไฟ ความถี่สูง หรือสุญญากาศต้องใช้การประสานความถี่สูงหรือการประสานด้วยเปลวไฟสำหรับใบเลื่อยวงเดือนตัดโลหะหรือหินจะต้องเลือกโลหะฟิลเลอร์ประสานแบบแอคทีฟ Ag Cu Ti ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำอุณหภูมิในการประสานจะต้องควบคุมให้ต่ำกว่า 850 ℃ เวลาทำความร้อนต้องไม่นานเกินไป และต้องใช้อัตราการเย็นตัวช้าบิตเพชรคริสตัลไลน์ที่ใช้ในการขุดเจาะปิโตรเลียมและธรณีวิทยามีสภาพการทำงานที่ไม่ดีและรับแรงกระแทกได้มากสามารถเลือกโลหะฟิลเลอร์ประสานแบบใช้นิกเกิลได้ และฟอยล์ทองแดงบริสุทธิ์สามารถใช้เป็นชั้นประสานสำหรับการประสานแบบสุญญากาศตัวอย่างเช่น 350 ~ 400 แคปซูล Ф 4.5 ~ 4.5 มม. โพลีคริสตัลไลน์ไดมอนด์ถูกประสานเข้ากับรูของเหล็ก 35CrMo หรือ 40CrNiMo เพื่อสร้างฟันตัดใช้การประสานสูญญากาศและระดับสูญญากาศไม่น้อยกว่า 5 × 10-2Pa อุณหภูมิในการประสานคือ 1,020 ± 5 ℃เวลาถือคือ 20 ± 2 นาทีและแรงเฉือนของข้อต่อประสานมากกว่า 200mpa

ในระหว่างการประสาน ต้องใช้น้ำหนักตัวเองของการเชื่อมสำหรับการประกอบและการวางตำแหน่งให้มากที่สุดเพื่อให้ชิ้นส่วนโลหะกดวัสดุกราไฟต์หรือโพลีคริสตัลไลน์ที่ส่วนบนเมื่อใช้ฟิกซ์เจอร์สำหรับการจัดตำแหน่ง วัสดุฟิกซ์เจอร์ต้องเป็นวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนใกล้เคียงกับของการเชื่อม