先看下面這張圖:
這就是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的磷鐵合金粉的化學(xué)符號(hào)示意圖。左邊的黑色的符號(hào)“Fe”代表鐵,右邊的紅色的符號(hào)“P”代表磷。至于比例是多少,我們先不管。鐵屬于金屬材料,磷屬于非金屬材料。為了區(qū)分,金屬材料我們用黑色,非金屬材料我們用紅色。
磷鐵合金粉是金屬磨具中常見的原材料之一。其中的鐵是金屬材料,鐵含量高就意味著磷鐵合金粉在金屬磨具中呈現(xiàn)的是以金屬為主的特性,該金屬磨具往往壽命會(huì)更長(zhǎng);其中的磷是非金屬材料,磷含量高就意味著磷鐵合金粉在金屬磨具中呈現(xiàn)的是以非金屬為主的特性,該金屬磨具往往會(huì)更加鋒利。
簡(jiǎn)單可以這樣理解:磷鐵合金粉中,誰的含量高,合金粉就呈現(xiàn)誰的特性多一些。
進(jìn)一步思考:既然鐵是金屬,那我們可不可以把鐵當(dāng)成以鐵為主的鐵系金屬結(jié)合劑?我覺得可以,反正性能上是類同的。
同理,磷是非金屬材料,呈現(xiàn)的是脆性,我們可不可以把磷換成含有磷的磷化物?比如五氧化二磷。五氧化二磷熔點(diǎn)300多℃,在金屬結(jié)合劑中是完全可以融的,也呈現(xiàn)的是脆性。
按照這個(gè)邏輯,我們把上圖換成下圖。
進(jìn)一步思考:右邊的磷化物,除了磷化物,還有哪些是呈現(xiàn)脆性的低熔點(diǎn)的非金屬材料?氟化鈣(螢石)、冰晶石?好像這些氟化物也是這樣的:既有脆性,又有催融的效果。
按照這個(gè)邏輯,我們把上圖換成下圖。
進(jìn)一步思考:右邊的氟化物,除了氟化物,還有哪些是呈現(xiàn)脆性的低熔點(diǎn)的非金屬材料?氧化硼、氧化鋰?好像這些陶瓷材料也是這樣的:既有脆性,又有催融的效果。
事實(shí)上,我們想找的材料只是要滿足兩點(diǎn):一是脆性、二是催融。
好像陶瓷類的材料大多都呈現(xiàn)的是脆性。而催融,往往是含有氟、硼、鋰、鉀等這類元素的材料。陶瓷金剛石磨具,為了保護(hù)金剛石不被石墨化需要降低燒結(jié)溫度,陶瓷結(jié)合劑中一般都含有這類材料。
所以,我們可以把這一類材料歸納到陶瓷結(jié)合劑中。這樣右邊就變成了陶瓷結(jié)合劑。
左邊的鐵系金屬結(jié)合劑也可以再擴(kuò)大一些范圍,因?yàn)殂~基、鐵基、鈷基、銀基、鋁基等通通表現(xiàn)的都是高強(qiáng)度金屬結(jié)合劑的性能,所以左邊可以改為金屬結(jié)合劑。
按照這個(gè)邏輯,我們把上圖進(jìn)一步換成下圖。
這樣一來,一個(gè)看起來比較容易理解的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)合劑就出來了。
同樣道理:左邊的金屬結(jié)合劑含量越多,磨具強(qiáng)度越大,右邊的陶瓷結(jié)合劑含量越多,磨具脆性、自銳性越好,鋒利度越好。
你看,不管材料怎么樣改變,邏輯是不變的。
但是這個(gè)還不能算是完全意義上的金屬和陶瓷復(fù)合結(jié)合劑。金屬和陶瓷復(fù)合結(jié)合劑是愛情,是雙向奔赴的。而以上這種往往是陶瓷材料加入到金屬材料之中,改善了金屬的性能,是單向的。
即便是這種簡(jiǎn)單的改善,也會(huì)明顯地提高金屬磨具的性能。
進(jìn)一步思考:如果陶瓷材料耐高溫,沒有催融的效果,添加到金屬里面行不行?
答案是肯定的。之前的文章《淺談剛玉材料在金屬結(jié)合劑磨具中的應(yīng)用》里面提到了把剛玉材料添加金屬磨具中的良好效果。其實(shí),碳化硅、剛玉、堿金屬氧化物等很多陶瓷材料添加進(jìn)去的效果都有異曲同工之妙。
這種效果的根本原理就是分散的陶瓷材料在實(shí)際磨削過程中破碎,或形成了微氣孔,或形成了微刃口,這些都無疑增加了磨具的自銳性。
回到本文第一張圖,思考一個(gè)問題:如果我只用磷鐵材料做一個(gè)金屬陶瓷復(fù)合結(jié)合劑的磨具,你覺得行不行呢?