近年來,在金剛石地質(zhì)鉆頭制作行業(yè)中,一直在自發(fā)地進(jìn)行著鉆頭制作方法的比較與篩選,目的是為探求快速,節(jié)能,制品質(zhì)量好的燒結(jié)方法。
目前國內(nèi)采用的制作方法主要有:無壓燒結(jié),熔浸燒結(jié),真空與保護(hù)氣氛燒結(jié),電阻燒結(jié),中頻熱壓燒結(jié),電鑄等。
上述諸法(除電鑄外)使金剛石在高溫停留時間較長,加熱升溫的時間也較長,金剛石的熱強(qiáng)損失也隨之增大。已有的研究結(jié)果表明,加熱溫度高,加熱時間長,加熱速度慢都使金剛石的熱強(qiáng)損失增加,而國外風(fēng)靡一時的電火花燒結(jié),具有加熱速度極快,加熱時間短,金剛石受熱溫度低于胎體溫度等特點(diǎn),但是電火花燒結(jié)能否用于燒結(jié)金剛石地質(zhì)鉆頭,正是需要著力研究的課題。
自20世紀(jì)60年代開始,國外關(guān)于電火花燒結(jié)技術(shù)的原理,設(shè)備,工藝等方面資料很多。電火花燒結(jié)作為一種強(qiáng)力活化的燒結(jié)方法,在放電,電場和熱塑性變形的聯(lián)合作用下,使燒結(jié)過程中的質(zhì)量遷移和位錯攀移加劇,對粉末顆粒的氧化膜具有強(qiáng)力擊穿作用,從而使擴(kuò)散加速進(jìn)行,有力地改善了燒結(jié)品的質(zhì)量,同時和普通燒結(jié)一樣,發(fā)生粉末表面上氣體和水分的揮發(fā),氧化物的還原和離解,顆粒內(nèi)應(yīng)力的消除,以及回復(fù)和再結(jié)晶等。由于電火花燒結(jié)對金剛石有良好的保護(hù)作用(受熱溫度低),所以電火花燒結(jié)含金剛石復(fù)合材料正是用其所長。國外大量工作表明,電火花燒結(jié)鈦,鋁,鈹?shù)炔牧峡膳c真空燒結(jié)媲美。
在國內(nèi),20世紀(jì)80年代初就開始有了燒結(jié)粉末冶金制品的電火花燒結(jié)設(shè)備,雖然設(shè)備與國外相比不很先進(jìn),卻為本課題研究提供了條件和可能。