金刚石工具制造技术的发展与热点问题

赵海超

摘要：随着科技发展，人造金刚石得到大力发展，基于金刚石的性能优势，金刚石工具研发成为一项重点内容。文章首先阐述金刚石工具的各种类型，然后以金刚石锯片为基础，通过详细阐述该类型金刚石工具的发展历程，分析其制造技术。并重点阐述其在制造过程中，表面镀覆盖、结合剂合金和刀头制造三个方面存在的热点问题。希望通过本文研究。可以为我国金刚石锯片制造技术方面优化提供更多借鉴，以及对未来金刚石工具制造提供些许指导。

关键词：金刚石锯片；制造技术；热点问题；解决对策

引言：金刚石作为一种优异的超硬材料，具有极高的硬度、耐磨性和热导率，广泛应用于工业制造、精密加工等领域。金刚石工具制造技术的不断发展为现代制造业的进步提供了强有力的支持。然而，随着技术的不断创新，金刚石工具制造领域也面临着一些热点问题，如制造工艺优化、新材料应用、环保问题等。本文旨在深入探讨这些问题，为金刚石工具制造技术的发展提供思路和建议。

1金刚石工具类型阐述

现阶段，以金刚石为基础的工具类型呈现多样化发展，基于金刚石的优良硬度性能，磨具、切割工具及修整工具呈现常见类型。在地质勘探、石材、机械加工等领域作出重要贡献。同时，基于金刚石的其他性能优势，在半导体、复合材料等领域也发挥重要作用。如今，我国已经形成较为完善的金刚石工具产业化体系，可以生产出多系列的工具产品，且规格较为齐全，部分产品在国际上具有较大知名度。

2金刚石工具制造技术发展情况

在此以金刚石刀头这一工具为研究基础，分析其制造技术发展历史。其中电镀金刚石工具是常见类型，以其为研究对象，详细进行分析。

2.1工具特点

由于金刚石的特性，想要完成机械包镶操作，只能以镍金属为材料，而该类型材料应用过程中，容易出现脱落情况，且金刚石呈现无序排列特点，凸出低、容屑空间小，在孕镶烧结合过程中，金刚石无序排列，会导致出刃自锐问题。而选择金刚石和粉料结合加工冶金的方式也会出现问题，这两种工艺均会影响工具使用性能。而钎焊金刚石工具可以缓解上述不足，性能更具优越性，因此，本文以钎焊金刚石工具为研究基础[1]。

钎焊金刚石工具加工过程中，以表面金属化技术为基础，借助活性钎料或者镍基钎料完成焊接。借助强碳化物形成合金等，达成金刚石和工具胎体有效结合的目的，也提升金刚石工具的性能优势。在加工阶段，为了保证工具切割锋利性，会借助金刚石有序排列技术等，预先对金刚石进行“个性化”制定，确保其达到最优排列。这一技术不仅提升工具性能优越性，也有效节约用料，降低制造成本，充分体现我国建设资源节约型、环境友好型社会特点。

2.2技术发展情况

2.2.1加工流程

钎焊金刚石工具制造工艺如下图1所示。

 

图1  钎焊金刚石工具的工艺流程图示

2.2.2金刚石钎焊料研究现状

金刚石钎焊料是一种用于将金刚石刀具、钻头等硬质材料固定在刀柄或其他基底上的材料。现阶段，钎焊金刚石的钎料一般以Ni-Cr、Ag-Cu以及Cu-Sn三类合金为主。其中应用最为广泛的是Ni-Cr基钎料，但该合金钎焊温度为900℃以上，基于这一特点，寻求性能相似，但熔点更低的金刚石钎料成为当前一项研究重点。

2.2.3技术发展

金刚石工具制造技术经历了从传统制备方法到现代高科技加工工艺的演变过程。随着材料科学、工程技术的进步，金刚石工具的制造工艺得到了极大的优化。刀具的几何形状、结构设计、合金基体等方面都在不断创新，以适应不同加工需求。此外，新材料的应用也成为研究的热点，新材料、新工艺等的应用使金刚石工具的性能得到进一步提升[2]。

以上文研究的钎焊金刚石工具制造技术为基础，阐述其发展情况。目前，关于新材料、界面反应控制、钎焊工艺、表面处理等方面得到进一步提升和优化。具体来看，随着对金刚石工具性能要求的不断提高，研究人员不断寻找新型钎焊材料，以实现更高的粘附强度、耐磨性和耐高温性能。这些新型材料可以是金属合金、钎料、陶瓷等。同时，金刚石与钎料之间的界面反应对于工具的性能至关重要。研究人员在控制界面反应方面做出努力，以减少不良反应对工具性能的影响。钎焊工艺参数的优化对于制造高质量金刚石工具至关重要。研究人员和工程师们致力于寻找最佳的钎焊温度、压力、时间等工艺条件。另外，为了提高钎焊工艺的成功率，金刚石工具的表面可能需要进行预处理。这可能包括表面清洁、刻蚀、涂层等，以提高钎焊层与金刚石的粘附性。并且先进的数值模拟和仿真技术可以帮助预测钎焊过程中可能出现的问题，优化工艺参数，并减少试错成本。

3热点问题分析

3.1轧制法制造金刚石刀头的尝试

轧制法制造金刚石刀头是一种尝试性的方法，旨在通过将金刚石颗粒与适当的粘结剂混合，然后在一定温度和压力下进行轧制，形成金刚石刀头的预制坯料。然后，这些预制坯料可以进一步进行加工、成型和表面涂层等步骤，制成最终的金刚石刀头

[3]。

为了节约资源、提高加工效率，尝试类似轧制复合的试验方法，寻找一种更为优越的金属结合剂金刚石磨具的制造方法。该方法可以通过轧制过程在低温和低压下制备金刚石刀头，从而减少了热处理过程对金刚石的影响。然而，这种方法需要解决粘结剂的选择、颗粒分布的控制以及预制坯料的后续加工等技术难题。

3.2新型金刚石锯片基体的发展

在金刚石锯片中，基体是支撑金刚石颗粒的部分，对于锯片的性能和寿命至关重要。近年来，新型金刚石锯片基体的发展一直是一个活跃的研究方向，旨在提高锯片的耐磨性、耐冲击性和切割效率。为了满足现代化社会环保、节能理念要求，最大限度降低对电力资源、矿产资源等的需求，节能型、环保型锯片基体深受关注。其中关于多相复合基体、纳米复合基体、功能化基体的研究成为重点。

结语

金刚石工具制造技术的发展在推动现代制造业创新和进步中发挥着重要作用。通过优化制造工艺、探索新材料应用以及解决环保等问题，金刚石工具的性能和质量将得到进一步提升。文章以钎焊金刚石工具制造技术为基础，总结技术发展情况，并结合现代化发展，阐述热点问题，希望文章研究，可以为金刚石锯片一类工具制造技术优化提供些许参考。

参考文献

[1]陶亚坤,甘杰,周燕，等.增材制造金刚石工具研究现状及展望[J].金刚石与磨料磨具工程,2022,42(5):511-517+637.

[2]秦建,杨骄,龙伟民，等.金刚石及其复合材料增材技术研究进展[J].焊接学报,2022,43(8):102-112+120.

[3]李胜男,龙伟民,贾连辉，等.钎焊及扩散焊在金刚石工具制造中的发展[J].电焊机,2022,52(8):20-28.

姓名：赵海超（1977.12--）；性别：男，民族汉 籍贯：河南省长葛人，学历：大专，毕业于河南工业大学；现有职称：初级工程师；研究方向：无机非金属材料。