还原铁粉在金刚石工具中的应用

超细铁粉在金刚石工具中的应用趋势

      利用化学法制备粒径在3μm左右的超细铁粉，其铁含量达到98.2%，比表面积大，烧结活性强。本文通过添加超细铁粉制作铁基胎体配方进行烧结实验，研究其烧结性能和合金化效果；通过测试胎体物理性能测试，研究超细铁对胎体的力学性能和耐热性的影响；通过对比切割实验，探讨了超细铁粉铁基胎体配方在使用性能上的提高。

      随着竞争的加剧，国内外市场对金刚石工具提出了更低成本、更高品质、更高效率的要求。虽然钴基金属结合剂具有优异的综合机械性能、对金刚石良好的把持力、优良的红硬性而被广泛的应用，但是钴粉价格昂贵、资源缺乏、成本高昂，因此寻求更加经济适用的替代品即成为众多金刚石工具制造厂家所追求的目标。
      二十多年来，金刚石工具行业内的技术人员在铁基配方代钴研究上做了大量工作，目前已达到了相当高的水平。在大部分切磨加工领域，湿切和磨削加工Fe元素含量可高至80%wt，干切也可用到60%wt，甚至更高。实践证明，使用恰当的铁基粉末原料才能保证在降低成本的同时获得优异的性能，应用优质Fe基合金粉或者超细Fe粉是最有效的技术途径和手段。
       Fe元素被广泛关注的原因是其与钴具有相同的外层电子结构，物理和化学性质相近，而且成本低廉。但是普通还原铁粉（即使是二次精还原铁粉）或电解铁粉烧结温度高，与铜锡等元素合金活性差，可控工艺范围窄、烧结稳定性差，这些因素制约着铁基结合剂的应用和发展。由粉末冶金相关知识可知粉末粒度越小，比表面积越大，烧结活性越高，扩散行程越短，既能有效地降低粉料的烧结温度，同时又能显著提高烧结体的合金化效果，实验证明使用粒度在10μm以下的超细铁粉可以克服普通铁粉上述缺陷。
      目前制备超细铁粉的方式主要包括：羰基法、化学法等。而化学法主要是指液相共沉淀法。
      羰基制粉法成本高，制约了羰基铁粉在金刚石工具中应用；化学法制备的超细铁粉具有与羰基铁粉类似的粒径及粒度分布，其比表面积和烧结活性都类似，同时又有不规则形状的特点，最重要的是具有明显的价格优势；两种方法获得的超细铁粉相比普通还原铁粉而言价格较高，但是性能方面的优异表现足以吸引很多人的关注。
      化学法大批量生产粒度在1～10um之间的超细铁粉，与羰基铁粉相比，其制造成本相对较低，具有明显的价格优势；而且形貌多为无规则和链球状，压制性能好；粒度与羰基粉类似，同样具备活性强，烧结温度低的特点。与还原铁粉相比虽然价格高，但其颗粒细小，粒度分布范围窄，比表面积大，烧结温度低，烧结性能稳定，断面细腻，组织均匀。其抗弯强度与致密化程度，均能够与高钴胎体配方相媲美，能够满足高档金刚石工具实际生产中降低成本、提高产品性能的要求。

       化学法制备的超细铁粉最先在陶瓷加工用金刚石工具系列产品中取得成功应用，已获得了多个优良使用性能的磨边轮和滚刀配方，且焊接性能优良经过近十年的推广应用，已被国内外多个金刚石工具制造商使用，涉及各种磨切产品。以下实验重点探讨超细铁粉金属结合剂胎体与还原铁粉胎体的性能差异。