一、引　言
　　
　　在將大理石、花崗石由荒料加工為飾面板材的過程中，鋸切加工是極為關(guān)鍵的工序，鋸切加工成本占整個(gè)石材加工成本的50％以上。因此，降低鋸切工具即金剛石圓鋸片刀頭的制造成本，提高其使用性能和壽命，就成為降低石材加工成本的重要途徑之一。
　　目前，國內(nèi)外普遍采用粉末冶金壓制成型法制造金剛石圓鋸片刀頭（節(jié)塊），但該工藝存在以下不足之處：（1）對(duì)金剛石品級(jí)要求較高；（2）對(duì)胎體配方的設(shè)計(jì)和工藝要求較嚴(yán)格，否則金剛石易脫落；（3）工藝過程會(huì)對(duì)金剛石產(chǎn)生熱損傷，從而影響金剛石圓鋸片的切削性能。
　　采用電鍍工藝制造金剛石圓鋸片的傳統(tǒng)方法是一次成型法，即直接在基體上電鍍出金剛石刀頭。該方法生產(chǎn)周期長，工藝復(fù)雜且需要模具。另一方法為二次成型法，即首先采用電鍍工藝制作刀頭，然后通過電鍍將刀頭鑲嵌到基體上制成鋸片。與一次成型法相比，二次成型法生產(chǎn)周期較短，工藝較簡單，不需要模具，成本較低，質(zhì)量也容易控制。但由于石材工業(yè)對(duì)切割工具的精度、光潔度、平整度、成形性等要求不斷提高，采用普通電鍍工藝制造金剛石圓鋸片仍有較大局限性，由于電流密度的限制，與熱壓成型法相比生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)批量較小。
　　為提高金剛石圓鋸片的加工效率，降低加工成本，近年來人們采用了金剛石表面金屬化技術(shù)、制粒技術(shù)、優(yōu)化鋸切參數(shù)、鋸切工具與被加工石材匹配等多種手段［1～3］來改善金剛石圓鋸片的切削性能，但刀頭中金剛石利用率低的問題仍未得到很好解決。
　　本文在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出一種采用電鍍法制造金剛石復(fù)合基塊，并通過低熔點(diǎn)粉末冶金法將其粘結(jié)成金剛石圓鋸片刀頭的新工藝。該工藝將低溫電鍍法與粉末冶金熱壓法相結(jié)合，可提高金剛石圓鋸片的生產(chǎn)效率和使用性能，從而可有效降低刀具的制造成本，因此具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　
　　二、制造工藝
　　
　　1．電鍍法制造金剛石復(fù)合基塊
　　采用低溫電鍍法制造金剛石復(fù)合基塊的工藝流程為［4］：前處理→沖擊鍍→空鍍→上砂鍍→加厚鍍→水洗→烘干。
　?。?）前處理　工業(yè)生產(chǎn)的金剛石中含有雜質(zhì)，需要去除后才能使用，否則會(huì)造成電鍍復(fù)合基塊中金剛石與胎體間的結(jié)合力下降。處理方法為：NaOH溶液加熱煮沸→水洗→稀硝酸加熱→水洗→鍍液預(yù)浸泡。通過強(qiáng)堿與強(qiáng)酸的聯(lián)合處理，可去除金剛石表面的有機(jī)物和金屬雜質(zhì)。經(jīng)過鍍液浸泡處理，可增加金剛石與鍍液的浸潤性，從而提高金剛石與胎體材料間的結(jié)合力。電鍍基體在沉積之前要進(jìn)行除油處理并充分水洗，以避免沉積面有絕緣處并保護(hù)鍍液不受污染。
　?。?）復(fù)合沉積　選用1mm厚的銅板作為基體，經(jīng)除油、清洗后用夾具夾持牢固。夾具將銅板分割為多個(gè)24mm×12mm（尺寸可根據(jù)需要設(shè)計(jì)）的小塊，經(jīng)復(fù)合電鍍沉積金剛石與金屬后，從每一小塊表面即可得到一片金剛石電鍍復(fù)合基塊。夾具原理圖如圖1所示。

圖1　夾具原理圖

　　電鍍時(shí)，以銅板為陰極，通電后先進(jìn)行預(yù)鍍，然后在銅板上均勻撒上一層金剛石（稱為上砂），以小電流密度電鍍一定的時(shí)間后下砂，隨后加大電流密度進(jìn)行加厚鍍。當(dāng)大部分或全部金剛石被電沉積金屬埋入時(shí)，取出夾具，用水清洗后從銅板基體上揭下沉積好的復(fù)合基塊。最后，對(duì)復(fù)合基塊進(jìn)行烘干處理，以供制造刀頭時(shí)使用。 
　　每一復(fù)合基塊的尺寸為24mm×12mm，其厚度主要取決于加厚鍍的沉積時(shí)間和電流密度，一般與復(fù)合基塊中使用的金剛石磨粒的直徑值相近。圖2為金剛石電鍍復(fù)合基塊的表面形貌。

圖2　金剛石電鍍復(fù)合基塊的表面形貌

　　2．粉末冶金熱壓法制造刀具
　　采用低熔點(diǎn)粉末冶金熱壓法將多個(gè)金剛石電鍍復(fù)合基塊粘結(jié)在一起，制成分層的金剛石圓鋸片刀頭。粘接劑采用以銅為主、其它廉價(jià)金屬為輔的低熔點(diǎn)金屬粉末。加工石材的材質(zhì)不同，選用的金屬種類及配比也不相同。
　　制造刀頭的模具仍采用傳統(tǒng)工藝規(guī)格（24mm×12mm×9mm）。金剛石電鍍復(fù)合基塊的組裝層數(shù)可根據(jù)被加工石材材質(zhì)的不同而加以調(diào)整，一般來說，石材晶粒越粗大，層數(shù)可越少。
　　由于采用了低熔點(diǎn)金屬粉末作為粘結(jié)劑，因此可采用較低的燒結(jié)溫度，從而降低了金剛石的熱損傷程度。
　　金剛石圓鋸片刀頭的制造也可采用冷壓成型或真空燒結(jié)工藝。
　　
　　三、關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　1．金剛石電鍍復(fù)合基塊的質(zhì)量
　　由于采用金剛石電鍍復(fù)合基塊取代了金剛石磨料層，復(fù)合基塊上的金剛石成為鋸切加工的主體，因此復(fù)合基塊的質(zhì)量對(duì)刀頭質(zhì)量起著重要作用。復(fù)合基塊的質(zhì)量取決于電鍍時(shí)選用的金剛石質(zhì)量以及電鍍過程的工藝控制。因此，要求電鍍過程能沉積出組織細(xì)密的胎體材料，并對(duì)固化在其中的金剛石有良好的把持力。為此，需選擇合理的沉積合金和電鍍工藝參數(shù)，并制定正確的上砂工藝。
　　2．復(fù)合基塊之間的粘結(jié)
　　復(fù)合基塊之間的粘接質(zhì)量決定了金屬粉末層與復(fù)合基塊磨料層之間的結(jié)合力，結(jié)合力的大小對(duì)鋸切加工性能有著重要影響。如果電鍍復(fù)合基塊時(shí)金剛石埋入較深，則金屬與復(fù)合基塊之間的連接轉(zhuǎn)化為電鍍胎體金屬材料與粉末冶金金屬材料之間的連接，在這種情況下，兩者之間的結(jié)合力較強(qiáng)，刀具可以承受較大的鋸切負(fù)荷。
　　
　　四、結(jié)　論
　　
　　（1）由于主要采用低熔點(diǎn)金屬粉末作為粘結(jié)劑，并采用較低的熱壓溫度，因而降低了金剛石的熱損傷，并解決了金剛石的氧化問題。由于燒結(jié)溫度較低，降低了燒結(jié)難度；
　?。?）磨料的把持力由電鍍工藝決定，并易于獲得良好的把持力；
　　（3）電鍍金剛石制品可采用較高的磨料濃度，因而鋸片鋒利，可提高鋸切加工效率；
　　（4）金剛石電鍍復(fù)合基塊的制備可選用Ⅱ、Ⅲ型低品級(jí)金剛石。由于刀頭制造成本中金剛石的成本占有較高比例，因此可大幅度降低金剛石圓鋸片刀頭的制造成本。