Per què s'afegeix manganès a Diamond Tools?

Per què s'afegeix manganès a Diamond Tools

En les eines de diamant, la funció de l'aglutinant metàl·lic (matriu) és retenir les partícules de diamant i desgastar-se a un ritme adequat durant l'ús, assegurant l'exposició contínua de les vores de tall de diamants fresques. Tot i que el manganès s'utilitza normalment en petites quantitats com a element d'aliatge, té un paper crucial en els sistemes aglutinants basats en coure, ferro, tungstè i carbur de tungstè. L'objectiu principal d'afegir manganès és millorar les característiques de sinterització, l'enllaç interfacial i les propietats mecàniques sense danyar els diamants ni comprometre altres mètriques de rendiment de la matriu.

(element de manganès)

 

 

I. Disminució significativa de la temperatura de sinterització de les fases de lligant a base de coure-

Manganèsté un punt de fusió de 1246 graus i posseeix una duresa i una resistència elevades, comparables a les del ferro. Presenta una bona solubilitat mútua amb el coure; En particular, un aliatge de Cu-Mn amb un contingut de manganès del 33,7% té un punt de fusió de només 871 graus. Aquesta característica permet que el manganès redueixi significativament la temperatura de sinterització de les fases aglutinants basades en coure-.

Per a les eines de diamant, reduir la temperatura de sinterització ofereix diversos avantatges:

1. Reduir el risc de grafitització del diamant, oxidació o danys tèrmics a altes temperatures;
2. Reduir el consum d'energia i millorar la rendibilitat{0}}del procés;
3. Facilitant la formació d'una microestructura de matriu més densa i uniforme.

Per tant, afegir una quantitat adequada de manganès als aglutinants basats en coure-permet una sinterització eficaç a temperatures més baixes, equilibrant la protecció del diamant amb la densificació de la matriu.

 

II. Millora de la humectabilitat dels aglutinants a base de coure-en materials d'esquelet i diamants

El manganès millora la humectabilitat dels aglutinants-de coure pel que fa als materials de l'esquelet i als diamants. La humectabilitat millorada permet que la fase d'aglutinant líquid s'escampi de manera més eficaç per les superfícies de les partícules d'esquelet i els diamants durant la sinterització, donant lloc a un enllaç interfacial més estret en refredar-se. Això reforça directament la retenció dels diamants de la matriu, reduint la pèrdua prematura de diamants durant l'ús i, per tant, allarga la vida útil de l'eina i millora l'estabilitat del tall.

 

III. Bona compatibilitat amb el ferro, apte per a aglutinants a base de ferro-

El manganès també presenta una excel·lent compatibilitat amb el ferro. Afegir manganès a matrius d'enllaç-a base de ferro ofereix els avantatges següents:

1. El manganès forma una solució sòlida substitutiva amb ferro, donant lloc a un enfortiment de la-solució sòlida que augmenta la resistència i la duresa de la matriu;
2. Millora moderadament la plasticitat de la matriu-a base de ferro alhora que redueix la fragilitat;
3. El manganès actua per unir l'oxigen, mitigant així els problemes d'oxidació durant el procés de sinterització de l'enllaç-a base de ferro.

En conseqüència, dins dels sistemes basats en ferro-, el manganès no només serveix com a element de reforç sinó també com a agent auxiliar desoxidant i enduridor.

 

IV. Efecte desoxidant, especialment amb resultats sinèrgics significatius juntament amb l'alumini i el silici

El manganès té propietats desoxidants inherents. La seva capacitat de desoxidació es millora dràsticament quan està present juntament amb l'alumini (Al) i el silici (Si). Durant la sinterització d'eines de diamant, la presència d'oxigen pot provocar la formació d'inclusions d'òxid i porositat dins de la matriu, així com un debilitament interfacial. L'acció desoxidant del manganès ajuda a purificar la matriu, millorar la qualitat de la sinterització i millorar tant la densitat de la matriu com les propietats mecàniques.

 

 

V. Millora de la tenacitat i la resistència al desgast per suportar les càrregues d'impacte

Els aliatges d'alt-manganès solen mostrar una duresa i una resistència al desgast superiors. Per tant, les eines de diamant amb alt contingut en manganès són capaços de suportar càrregues d'impacte durant el funcionament. Aquesta resistència a l'impacte és especialment crucial per a les eines que s'utilitzen en aplicacions que impliquen tall interromput, rectificat-de gran intensitat o perforació, ja que ajuda a minimitzar el trencament de la matriu i la pèrdua prematura de diamant.

 

VI. Limitacions del manganès i consideracions d'ús

Malgrat els avantatges esmentats anteriorment, l'ús de manganès en eines de diamant requereix un control estricte a causa de certes limitacions importants:

1. La pols de manganès s'oxida fàcilment i és difícil de reduir un cop oxidada. Això complica l'emmagatzematge, la barreja i la sinterització de pols i augmenta el risc d'introduir impureses d'òxid.
2. A altes temperatures, el manganès afavoreix la grafitització del diamant. Això danya el diamant, reduint així el rendiment de tall i la vida útil de l'eina.
3. El manganès tendeix a reduir la conductivitat tèrmica i elèctrica de la matriu d'enllaç. Això pot ser perjudicial per a eines que requereixen una dissipació eficient de la calor o conductivitat elèctrica.

Per aquests motius, el manganès s'utilitza normalment amb precaució en el disseny pràctic de formulacions:

• Generalment s'afegeix a les formulacions basades en W-o WC-per reduir la temperatura de sinterització de la fase aglutinant basada en coure- i millorar l'enllaç amb la fase esquelètica;
• La dosi no sol superar el 5% per evitar comprometre significativament les propietats del diamant i de la matriu;
• De vegades també s'afegeix als aglutinants a base de ferro-per eliminar l'oxigen, millorar moderadament la ductilitat i reforçar la matriu mitjançant la formació de solucions sòlides substitutives.

(Huicetools ofereix sabates de rectificat de diamants de terra d'alta qualitat amb suport Redi-)

 

 

Conclusió
L'addició de manganès a les eines de diamant aprofita principalment la seva capacitat per reduir la temperatura de sinterització de les fases d'aglutinants basades en coure-, millorar la humectació amb materials esquelètics i diamants, eliminar l'oxigen i proporcionar un enfortiment de la-solució sòlida. A més, el manganès millora la duresa de la matriu i la resistència al desgast, permetent que l'eina suporti millor les càrregues d'impacte.

 

Tanmateix, com que el manganès s'oxida fàcilment, pot afavorir la grafitització del diamant a altes temperatures i redueix la conductivitat tèrmica i elèctrica de la matriu, el seu ús està estrictament limitat-normalment a no més del 5%-i es limita en gran mesura a sistemes específics com ara les formulacions basades en W-o WC-. L'ús prudent del manganès permet un equilibri òptim entre la protecció del diamant, la millora de la qualitat de la sinterització i la millora del rendiment general de l'eina.