Elmas Aletlere Neden Manganez Eklenir?

Elmas Aletlere Neden Manganez Eklenir?

Elmas takımlarda metal bağlayıcının (matris) işlevi, elmas parçacıklarını tutmak ve kullanım sırasında uygun bir oranda aşındırarak, taze elmas kesici kenarların sürekli olarak açığa çıkmasını sağlamaktır. Manganez genellikle küçük miktarlarda bir alaşım elementi olarak kullanılmasına rağmen bakır, demir, tungsten ve tungsten karbür bazlı bağlayıcı sistemlerde çok önemli bir rol oynar. Manganez eklemenin temel amacı, elmaslara zarar vermeden veya diğer matris performans ölçütlerinden ödün vermeden sinterleme özelliklerini, arayüzey bağlanmasını ve mekanik özellikleri geliştirmektir.

(Manganez elementi)

 

 

I. Bakır- Esaslı Bağlayıcı Fazların Sinterleme Sıcaklığının Önemli Ölçüde Düşürülmesi

Manganez1246 derece erime noktasına sahiptir ve demirle karşılaştırılabilecek kadar yüksek sertlik ve dayanıma sahiptir. Bakırla iyi bir karşılıklı çözünürlük sergiler; özellikle %33,7 manganez içeriğine sahip bir Cu-Mn alaşımının erime noktası yalnızca 871 derecedir. Bu özellik, manganezin bakır-bazlı bağlayıcı fazların sinterleme sıcaklığını önemli ölçüde düşürmesine olanak tanır.

Elmas takımlar için sinterleme sıcaklığının düşürülmesi çeşitli avantajlar sunar:

1. Yüksek sıcaklıklarda elmas grafitleşmesi, oksidasyon veya termal hasar riskinin azaltılması;
2. Enerji tüketimini azaltmak ve süreç maliyet{0}etkinliğini artırmak;
3. Daha yoğun ve daha düzgün bir matris mikro yapısının oluşumunu kolaylaştırmak.

Bu nedenle, bakır-bazlı bağlayıcılara uygun miktarda manganez eklenmesi, düşük sıcaklıklarda etkili sinterlemeyi mümkün kılarak elmas korumasını matris yoğunlaştırmayla dengeler.

 

II. İskelet Malzemeleri ve Elmaslar Üzerindeki Bakır- Esaslı Bağlayıcıların Islanabilirliğinin Artırılması

Manganez, iskelet malzemeleri ve elmaslara ilişkin bakır-bazlı bağlayıcıların ıslanabilirliğini artırır. Geliştirilmiş ıslanabilirlik, sıvı bağlayıcı fazın sinterleme sırasında iskelet parçacıklarının ve elmasların yüzeyleri üzerinde daha etkili bir şekilde yayılmasını sağlar, bu da soğutma sırasında daha sıkı bir arayüzey bağı sağlar. Bu doğrudan matrisin elmasları tutmasını güçlendirir, kullanım sırasında erken elmas kaybını azaltır ve böylece takım ömrünü uzatır ve kesme stabilitesini artırır.

 

III. Demirle İyi Uyumluluk, Demir- Esaslı Bağlayıcılara Uygun

Manganez ayrıca demirle mükemmel uyumluluk gösterir. Demir-bazlı bağ matrislerine manganezin eklenmesi aşağıdaki faydaları sağlar:

1. Manganez, demir ile ikameli bir katı çözelti oluşturarak, matrisin gücünü ve sertliğini artıran katı-çözelti güçlendirmesiyle sonuçlanır;
2. Kırılganlığı azaltırken demir-bazlı matrisin plastisitesini orta derecede artırır;
3. Manganez oksijeni bağlama görevi görür ve böylece demir- bazlı bağın sinterleme işlemi sırasında oksidasyon sorunlarını azaltır.

Sonuç olarak, demir-bazlı sistemlerde manganez yalnızca güçlendirici bir element olarak değil aynı zamanda oksit giderici ve sertleştirici bir yardımcı madde olarak da hizmet eder.

 

IV. Özellikle alüminyum ve silikonun yanı sıra önemli sinerjik sonuçlar veren deoksidasyon etkisi

Manganez doğal deoksidasyon özelliklerine sahiptir. Alüminyum (Al) ve silikonun (Si) yanında mevcut olduğunda oksit giderme kapasitesi önemli ölçüde artar. Elmas takımların sinterlenmesi sırasında oksijenin varlığı, matris içerisinde oksit kalıntılarının ve gözenekliliğin oluşmasına ve ayrıca arayüzey zayıflamasına yol açabilir. Manganezin deoksidasyon etkisi, matrisin saflaştırılmasına, sinterleme kalitesinin iyileştirilmesine ve hem matris yoğunluğunun hem de mekanik özelliklerin geliştirilmesine yardımcı olur.

 

 

V. Darbe yüklerine dayanacak şekilde sağlamlığın ve aşınma direncinin arttırılması

Yüksek{0}manganez alaşımları genellikle üstün tokluk ve aşınma direnci sergiler. Bu nedenle, yüksek manganez içeriğine sahip elmas aletler, çalışma sırasında darbe yüklerine dayanma kapasitesine sahiptir. Bu darbe direnci, matris çatlamasını ve erken elmas kaybını en aza indirmeye yardımcı olduğundan, darbeli kesme, ağır iş taşlama veya delme işlemlerini içeren uygulamalarda kullanılan takımlar için özellikle önemlidir.

 

VI. Manganezin sınırlamaları ve kullanımla ilgili hususlar

Yukarıda belirtilen avantajlara rağmen, manganezin elmas aletlerde kullanımı bazı önemli sınırlamalar nedeniyle sıkı kontrol gerektirir:

1. Manganez tozu kolayca oksitlenir ve oksitlendikten sonra indirgenmesi zordur. Bu, tozun depolanmasını, karıştırılmasını ve sinterlenmesini zorlaştırır ve oksit safsızlıklarının ortaya çıkma riskini artırır.
2. Yüksek sıcaklıklarda manganez elmasın grafitleşmesini teşvik eder. Bu, elmasa zarar vererek aletin kesme performansını ve servis ömrünü azaltır.
3. Manganez bağ matrisinin termal ve elektriksel iletkenliğini azaltma eğilimindedir. Bu, verimli ısı dağıtımı veya elektrik iletkenliği gerektiren aletler için zararlı olabilir.

Bu nedenlerden dolayı manganez pratik formülasyon tasarımında genellikle dikkatli kullanılır:

• Genellikle W-bazlı veya WC-bazlı formülasyonlara, bakır-bazlı bağlayıcı fazın sinterleme sıcaklığını düşürmek ve iskelet fazıyla bağlanmayı geliştirmek için eklenir;
• Elmas ve matrisin özelliklerinden önemli ölçüde ödün verilmesini önlemek için dozaj genellikle %5'i aşmaz;
• Bazen oksijeni temizlemek, sünekliği orta düzeyde geliştirmek ve ikame katı çözeltilerin oluşumu yoluyla matrisi güçlendirmek için demir{0}}bazlı bağlayıcılara da eklenir.

(Huicetools, Redi-kilit tutuculu yüksek kaliteli zemin elmas taşlama pabuçları sağlar)

 

 

Çözüm
Elmas aletlere manganezin eklenmesi öncelikle bakır-bazlı bağlayıcı fazların sinterleme sıcaklığını düşürme, iskelet malzemeleri ve elmasla ıslanabilirliği artırma, oksijeni temizleme ve katı-çözelti güçlendirme sağlama yeteneğini güçlendirir. Ayrıca manganez matrisin sağlamlığını ve aşınma direncini artırarak aletin darbe yüklerine daha iyi dayanabilmesini sağlar.

 

Bununla birlikte, manganez kolayca oksitlendiğinden, yüksek sıcaklıklarda elmas grafitleşmesini destekleyebildiğinden ve matrisin termal ve elektriksel iletkenliğini azalttığından, kullanımı kesinlikle sınırlıdır-tipik olarak %5'ten fazla olmayacak-ve büyük ölçüde W-bazlı veya WC{-bazlı formülasyonlar gibi belirli sistemlerle sınırlıdır. Manganezin akılcı kullanımı, elması korumak, sinterleme kalitesini artırmak ve aletin genel performansını artırmak arasında en uygun dengeyi sağlar.