脱蜡工艺--译自飞羽简报2004年08期.doc

脱 蜡 工 艺（John Bring译自Dr. Fritsch公司简报，原文附后）最近几年制粒工艺已被应用于金刚石工具的生产中。该工艺有以下好处：一是使流动性不好粉末得以应用，使容积式冷压成型成为可能。尤其是超细粉末更需要制粒。另一方面，制粒可以使金刚石包覆在粉末中，在压制时减少金刚石与模具的接触，减少模具的磨损。另外也可以减少金刚石在粉末中偏聚的可能。多数情况下，制粒可以使某些不能压制的粉末实现冷压成形。最后，同样重要的是, dosing is simpler also in gravimetric presses, thanks to granulation.制粒过程中，为了使没有流动性的细粉末聚结成有流动性的大颗粒，粉末中要加入无机材料制作的有黏性的粘结剂。根据粉末粒度和形状，粘结剂的加入比例在0.63%之间。粉末越细、越轻，则加入的粘结剂越多；粉末越粗、越重，则加入粘结剂越少。粘结剂的加入是为了保证粉末能够进行制粒，但必须在随后的工序去除，以至于不改变胎体的成分，这个过程即为脱蜡。脱蜡的意思就是在加热阶段，模具保持在脱蜡温度一段时间的工艺。根据使用粘结剂的不同，脱蜡温度通常低于实际热压烧结温度，大约在400500之间。大多数情况下，480是一个比较合适的温度。如果温度太低，粘结剂不能很快地分解。如果脱蜡温度太高，则会引起胎体烧结使胎体中的孔洞封闭，从而使粘结剂无法排出胎体。脱蜡时间大约是3min，这个时间可以保证模具的加热均匀。模具局部温低的地方在这段时间可以被加热，从而实现粘结剂在整个刀头里均匀烧除。需要重点注意的是加热阶段的压力大小的控制，比如，在脱蜡温度达到之前以及在脱蜡保温阶段压力都不能太高。在冷压阶段，冷压刀头的密度通常是成品密度的5565%，因此冷压刀头中仍有许多孔隙。冷压刀头中孔隙越多，粘结剂越容易排除。如果压力过大，冷压刀头中的部分孔隙被封闭，从而粘结剂的燃烧产物就会截留在孔隙中。结果可能是孔隙中残留有石墨。最后同样重要的是粘结剂有可能会与胎体发生反应，例如，当“Movital”粘结剂和锡同时使用时。这就可能导致脆性相的产生，减弱胎体的密实性。发生这种情况时，则应使用另外的粘结剂。图1和图2显示的即是当脱蜡时间以及加热到脱蜡温度的时间太短时，由制粒粉末制成的刀头截面的情况。两种刀头使用的粘结剂均为Dr. Fritsch GB-600。 8图1：V20-503，加入2.5%的GB-600粘结剂进行造粒；加热速度：150K/min；脱蜡工艺：480/3mim/50Kg/cm2；热压工艺：780/3min/350Kg/cm2图12：V20-503，加入2.5%的GB-600粘结剂进行造粒；加热速度：约500K/min；脱蜡工艺：无脱蜡工艺；热压工艺：780/15s/350Kg/cm2 图1显示的是热压的组织结构，采用制粒的V20-503粉末（铁基粉末，用于烧结温度740以上的过渡层），在最佳的脱蜡温度（480/3mim/50Kg/cm2）和热压工艺（780/3min/350Kg/cm2）下制得。其组织均匀，粉末中的氧化物清晰可见。图2显示的是热压刀头的组织，在约90秒内石墨模具直接加热到780的热压温度下保温15秒。刀头采用与图1一样的粉末。没有进行脱蜡处理。在组织图中，可以看到许多黑点，即残留石墨，是由于粘结剂没有完全燃烧或燃烧过快产生的。下图显示的是在实践中通常应用的热压烧结程序。图3 热压烧结程序示意图1 加热到脱蜡温度以及在低于热压温度200以下的温度时加热速度：150K/min2 脱蜡温度：480/3min3 最后200升温阶段的加热速度：100K/min由于粘结剂不正确的或未完全燃烧而使胎体中残留石墨，造成胎体密实性下降。相比较于采用未制粒的粉末制造的刀头，胎体密实性的下降导致在较低载荷下刀头很快就从锯片上脱落，刀头中残留的石墨起到孔隙的作用，这会导致锯片寿命降低（表现为在相同时间内锯片切割速度变快）。如果合理的应用脱蜡工艺，则使用制粒粉末的胎体的机械性能可以达到使用未制粒粉末制成的胎体的机械性能。这可以通过胎体的断裂力矩大小来显示。如下图胎体BH-1，采用不制粒粉末制成胎体，与采用两种不同脱蜡温度制成的胎体进行了比较。结果显示胎体BH-1的成分对不正确的造粒工艺和脱蜡工艺非常敏感。见下面的图表。图4 未制粒粉末制备的胎体与采用不同脱蜡温度制备的胎体的平均断裂力矩表1 不同方法制备的BH-1胎体的断裂力矩的对比刀头尺寸：20512（长宽高）/ 基体尺寸：600mm